技术领域
[0001] 本
发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种防针刺锂电池。
背景技术
[0002] 锂离子二次电池具有工作
电压高、比
能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式
电子设备，例如
移动电话、数码摄像头和手提电脑等设备中得到广泛应用，而且在电动
汽车、电动
自行车等交通工具中也有广泛应用，其中电动交通工具对锂离子二次电池的安全性能有更严苛要求。为此电池工作者尝试用各种方法以期达到安全电池的目的，如具有防爆用的安全
阀、具备压
力检测式的
电流阻断装置等。
[0003] 在电池使用的过程中的意外情况，如针刺情况的发生，当金属尖针贯穿电池内部正
负极材料时，导致电池内部直接
短路，电池内部电流暴涨，
温度急剧上升所引起的安全事故一直是关注的热点。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种方法可以有效解决针刺导致的锂电池安全问题。为了克服针刺带来的锂电池安全隐患，我们经过了大量的实验发现：1、锂电池针刺的安全性与充电量有关，当SOC低于40％时，针刺不足于引起爆炸；2、锂电池针刺的安全性与针刺的
位置有关，当针刺的点在涂有活性材料位置时，易引起爆炸，当针刺的点在留白处时，则安全。基于此，我们进一步通过无数次反复实验得出以下结论：对于充满电的锂电池而言，其针刺的安全性取决于当针刺点触及含有锂电池极片上活性物质之前锂电池带电量的释放程度。
释放量越大、越快，则越安全。
[0005] 本发明采用的技术方案为：一种防针刺圆柱型锂电池，所述的防针刺圆柱型锂电池包含电池内芯
外圈(I)、电池内芯次外圈(II)、及电池内芯其余部分的
内圈(III)。
[0006] 上述一种防针刺圆柱型锂电池，所述的电池内芯外圈(I)包括双面都没有涂覆锂电池正极活性物质的正极片
铝箔段(3)、双面都没有涂覆锂电池负极活性物质的负极片
铜箔段(1)和薄隔膜段(2)。
[0007] 上述一种防针刺圆柱型锂电池，所述的薄隔膜段，薄隔膜的厚度为12-18μm。
[0008] 上述一种防针刺圆柱型锂电池，所述的电池负极活性物质为天然
石墨、人造石墨、
钛酸锂、
硅碳活性物质中的一种或多种，所述硅碳活性物质具体为硅碳复合物，包含硅基-
无定形碳、硅基-无定形碳-石墨、硅基-无定形碳-
石墨烯、硅基-无定形碳-碳
纳米管、硅基-石墨烯、或金属
氧化物掺杂的硅碳复合物。
[0009] 上述的一种防针刺圆柱型锂电池，所述的电池内芯次外圈(II)包括双面涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(8)、厚隔膜段(4)、单面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(5)。
[0010] 上述的一种防针刺圆柱型锂电池，所述的厚隔膜段(4)，厚隔膜的厚度为24-28μm。
[0011] 上述的一种防针刺圆柱型锂电池，所述的电池正极活性物质为层状结构的锂金属氧化物、不含锂的金属氧化物、
尖晶石结构的锂金属氧化物、锂金属
磷酸盐、锂金属氟化
硫酸盐、锂金属
钒酸盐中的一种或几种。
[0012] 上述的一种防针刺圆柱型锂电池，所述层状结构的锂金属氧化物选自钴酸锂(LCO)、镍钴锰三元材料(NCM)、镍钴铝三元材料(NCA)；所述不含锂的金属氧化物可选自V2O5或MnO2；所述尖晶石结构的锂金属氧化物可选自锰酸锂(LiMn2O4)；所述锂金属磷酸盐可选自磷酸
铁锂(LFP)；所述锂金属氟化
硫酸盐可选自氟化硫酸钴锂(LiCoFSO4)；所述锂金属钒酸盐可选自钒酸镍锂(LiNiVO4)。
[0013] 上述的一种防针刺圆柱型锂电池，所述单面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(5)是指正极片铝箔段的朝外侧面没有涂覆电池正极活性物质而朝内侧面涂覆电池正极活性物质的正极片。
[0014] 上述的一种防针刺圆柱型锂电池，所述的电池内芯内圈(Ⅲ)由双面涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(8)、厚隔膜段(4)、双面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(7)组成。
[0015] 本发明的有益效果在于：
[0016] 该防针刺锂电池如若遭受针刺，则在尖针刺入涂覆电池活性物质电池内圈之前，首先贯穿锂电池的外圈和次外圈，此时，由于短路发生会迅速消耗大量的电池电量，致使当尖针刺入涂覆电池活性物质电池内圈时的锂电池带电量降到安全
水平(SOC低于40％)，从而防止电池发生爆炸。
附图说明
[0017] 图1是本防针刺锂电池展开示意图。
[0018] Ⅰ-外圈、Ⅱ-次外圈、Ⅲ-内圈、1-铜箔段，2-薄隔膜，3-铝箔段，4-厚隔膜，5-外侧涂覆电池活性物质的正极片铝箔段，6-卷针，7-两侧涂覆电池活性物质的正极片铝箔段，8-两侧涂覆电池活性物质的负极片铜箔段。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图和
实施例对本发明进一步说明：
[0020] 实施例1
[0021] 如图1所示，一种防针刺圆柱型锂电池，所述的防针刺圆柱型锂电池包含电池内芯外圈(I)、电池内芯次外圈(II)、及电池内芯其余部分的内圈(III)。所述的电池内芯外圈(I)包括双面都没有涂覆锂电池正极活性物质的正极片铝箔段(3)、双面都没有涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(1)和薄隔膜段(2)。所述的薄隔膜段，薄隔膜的厚度为16μm。所述的电池负极活性物质为人造石墨。
[0022] 所述的电池内芯次外圈(II)包括双面涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(8)、厚隔膜段(4)、单面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(5)。厚隔膜的厚度为26μm。所述的电池正极活性物质为NCM532。
[0023] 所述单面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(5)是指正极片铝箔段的朝外侧面没有涂覆电池正极活性物质而朝内侧面涂覆电池正极活性物质的正极片。
[0024] 所述的电池内芯内圈(Ⅲ)由双面涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(8)、厚隔膜段(4)、双面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(7)组成。
[0025] 实施例2
[0026] 一种防针刺圆柱型锂电池，所述的防针刺圆柱型锂电池包含电池内芯外圈(I)、电池内芯次外圈(II)、及电池内芯其余部分的内圈(III)。所述的电池内芯外圈(I)包括双面都没有涂覆锂电池正极活性物质的正极片铝箔段(3)、双面都没有涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(1)和薄隔膜段(2)。所述的薄隔膜段，薄隔膜的厚度为(16)μm。所述的电池负极活性物质为天然石墨。
[0027] 所述的电池内芯次外圈(II)包括双面涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(8)、厚隔膜段(4)、单面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(5)。厚隔膜的厚度为(26)μm。所述的电池正极活性物质为NCM811。
[0028] 所述单面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(5)是指正极片铝箔段的朝外侧面没有涂覆电池正极活性物质而朝内侧面涂覆电池正极活性物质的正极片。
[0029] 所述的电池内芯内圈(Ⅲ)由双面涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(8)、厚隔膜段(4)、双面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(7)组成。
[0030] 实施例3
[0031] 一种防针刺圆柱型锂电池，所述的防针刺圆柱型锂电池包含电池内芯外圈(I)、电池内芯次外圈(II)、及电池内芯其余部分的内圈(III)。所述的电池内芯外圈(I)包括双面都没有涂覆锂电池正极活性物质的正极片铝箔段(3)、双面都没有涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(1)和薄隔膜段(2)。所述的薄隔膜段，薄隔膜的厚度为16μm。所述的电池负极活性物质为人造石墨。
[0032] 所述的电池内芯次外圈(II)包括双面涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(8)、厚隔膜段(4)、单面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(5)。厚隔膜的厚度为26μm。所述的电池正极活性物质为NCA811。
[0033] 所述单面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(5)是指正极片铝箔段的朝外侧面没有涂覆电池正极活性物质而朝内侧面涂覆电池正极活性物质的正极片。
[0034] 所述的电池内芯内圈(Ⅲ)由双面涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(8)、厚隔膜段(4)、双面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(7)组成。
[0035] 实施例4
[0036] 一种防针刺圆柱型锂电池，所述的防针刺圆柱型锂电池包含电池内芯外圈(I)、电池内芯次外圈(II)、及电池内芯其余部分的内圈(III)。所述的电池内芯外圈(I)包括双面都没有涂覆锂电池正极活性物质的正极片铝箔段(3)、双面都没有涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(1)和薄隔膜段(2)。所述的薄隔膜段，薄隔膜的厚度为16μm。所述的电池负极活性物质为硅炭。
[0037] 所述的电池内芯次外圈(II)包括双面涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(8)、厚隔膜段(4)、单面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(5)。厚隔膜的厚度为26μm。所述的电池正极活性物质为NCM622。
[0038] 所述单面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(5)是指正极片铝箔段的朝外侧面没有涂覆电池正极活性物质而朝内侧面涂覆电池正极活性物质的正极片。
[0039] 所述的电池内芯内圈(Ⅲ)由双面涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(8)、厚隔膜段(4)、双面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(7)组成。
[0040] 实施例5
[0041] 一种防针刺圆柱型锂电池，所述的防针刺圆柱型锂电池包含电池内芯外圈(I)、电池内芯次外圈(II)、及电池内芯其余部分的内圈(III)。所述的电池内芯外圈(I)包括双面都没有涂覆锂电池正极活性物质的正极片铝箔段(3)、双面都没有涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(1)和薄隔膜段(2)。所述的薄隔膜段，薄隔膜的厚度为16μm。所述的电池负极活性物质为人造石墨。
[0042] 所述的电池内芯次外圈(II)包括双面涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(8)、厚隔膜段(4)、单面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(5)。厚隔膜的厚度为26μm。所述的电池正极活性物质为锰酸锂。
[0043] 所述单面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(5)是指正极片铝箔段的朝外侧面没有涂覆电池正极活性物质而朝内侧面涂覆电池正极活性物质的正极片。
[0044] 所述的电池内芯内圈(Ⅲ)由双面涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(8)、厚隔膜段(4)、双面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(7)组成。
[0045] 实施例6
[0046] 一种防针刺圆柱型锂电池，所述的防针刺圆柱型锂电池包含电池内芯外圈(I)、电池内芯次外圈(II)、及电池内芯其余部分的内圈(III)。所述的电池内芯外圈(I)包括双面都没有涂覆锂电池正极活性物质的正极片铝箔段(3)、双面都没有涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(1)和薄隔膜段(2)。所述的薄隔膜段，薄隔膜的厚度为16μm。所述的电池负极活性物质为天然石墨。
[0047] 所述的电池内芯次外圈(II)包括双面涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(8)、厚隔膜段(4)、单面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(5)。厚隔膜的厚度为26μm。所述的电池正极活性物质为磷酸铁锂。
[0048] 所述单面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(5)是指正极片铝箔段的朝外侧面没有涂覆电池正极活性物质而朝内侧面涂覆电池正极活性物质的正极片。
[0049] 所述的电池内芯内圈(Ⅲ)由双面涂覆锂电池负极活性物质的负极片铜箔段(8)、厚隔膜段(4)、双面涂覆电池正极活性物质的正极片铝箔段(7)组成。
[0050] 上述防针刺锂电池如若遭受针刺，则在尖针刺入涂覆电池活性物质电池内芯之前，首先贯穿所述电池的外圈和次外圈，此时，由于短路发生会迅速消耗大量的电池电量，致使当尖针刺入涂覆电池活性物质电池内芯时的锂电池带电量降到安全水平(SOC低于40％)，从而防止电池发生爆炸。
[0051] 以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
