气体吸附构件及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种气体吸附构件及锂离子电池。本发明专利技术的气体吸附构件包括吸附剂以及对所述吸附剂形成透气性包覆的包覆物，所述吸附剂包括作为CO2吸收剂的氢氧化物和/或强碱弱酸盐；作为水吸收剂的氧化物；多孔载体负载的卤化物催化剂。本发明专利技术也提供包括上述气体吸附构件的锂离子电池。本发明专利技术的气体吸附构件可以实现对CO和CO2的双重吸附，使锂离子电池中的气压下降，减少电芯鼓胀和界面阻抗增大的程度，延长锂离子电池的使用寿命；同时还可对吸附CO和CO2过程中所产生的水分进行吸附，防止水分对锂离子电池的性能产生负面影响。对锂离子电池的性能产生负面影响。

【技术实现步骤摘要】
气体吸附构件及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及电池领域，尤其涉及一种气体吸附构件及锂离子电池。

技术介绍

[0002]近年来，新能源汽车因其节能环保特性得到蓬勃发展，电池驱动系统是影响新能源汽车性能和成本的主要因素，而动力锂离子电池又是电池驱动系统的重要组成部分。一般来说，锂离子电池包括密封在电池外壳内的正极、负极电极组件及电解质。在乘用车领域，以三元镍钴锰材料(NCM)为正极的锂离子电池已成为市场主流，这是由于NCM的能量密度高于磷酸铁锂(LFP)，可以在有限的空间内提供更多的能量，克服里程焦虑。然而，NCM体系锂离子电池尚有待解决的技术问题，例如其普遍存在的产气问题，尤其在高镍体系中更为严重。产气过多将导致电芯鼓胀，从而引起电池阻抗增大、寿命缩短。
[0003]电池内部的产气机理复杂，与正极、负极和电解质均有一定关联，例如锂盐的分解产物与电解液反应、SEI膜修复、阴极中杂锂与电解液反应、正极氧化电解液等。
[0004]电池制造商一般会通过改善电解液配方的方式，使阴阳极表面形成无机盐保护膜，以减少高温下阴阳极的副反应，从而减少产气，但这种方式下形成的无机盐保护膜阻抗较高且浸润性较差，还需要额外加入改善阻抗与浸润性的添加剂进行协同作用，使电解液中成分的复杂程度及成本大大提高。

技术实现思路

[0005]鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种气体吸附构件及锂离子电池，以改善锂离子电池的产气问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种气体吸附构件，包括吸附剂以及对所述吸附剂形成透气性包覆的包覆物，所述吸附剂包括：作为CO2吸收剂的氢氧化物和/或强碱弱酸盐；作为水吸收剂的氧化物；多孔载体负载的卤化物催化剂。专利技术人通过实验发现，锂离子电池中产气的主要成分为CO和CO2，因此，针对这两种气体设计出的吸附剂可以有效地改善锂离子电芯的气体膨胀问题。
[0007]本专利技术的第二方面提供了一种锂离子电池，其包括本专利技术的第一方面所提供的气体吸附构件；所述气体吸附构件与电极组件、电解质一起密封在电池外壳内。
[0008]相对于现有技术，本专利技术所提供的气体吸附构件可实现对CO和CO2的双重吸附，使锂离子电池中的气压下降，减少电芯鼓胀和界面阻抗增大的程度，延长锂离子电池的使用寿命；同时还对吸附CO和CO2过程中所产生的水分进行吸附，防止水分对锂离子电池的性能产生负面影响。
具体实施方式
[0009]下面详细说明根据本专利技术所述的气体吸附构件及其锂离子电池。
[0010]首先说明根据本专利技术第一方面所述的气体吸附构件，所述气体吸附构件包括吸附
剂以及对所述吸附剂形成透气性包覆的包覆物，所述吸附剂包括：作为CO2吸收剂的氢氧化物和/或强碱弱酸盐、作为水吸收剂的氧化物、多孔载体负载的卤化物催化剂。
[0011]锂离子电池(特别在以NCM作为正极材料的高镍体系)中，电池内部的产气气体以CO和CO2占比最高，且CO气体与CO2气体之间可相互转化，即CO在一定条件下会被氧化为CO2，CO2也会在一定条件下被还原为CO，因此，仅对CO进行吸附或仅仅对CO2进行吸附的效果都并非最佳。
[0012]本专利技术所提供的气体吸附构件可实现对CO和CO2的双重吸附。锂离子电池中的CO和CO2气体通过透气性包覆物进入气体吸附构件中，一方面，作为CO2吸收剂的氢氧化物或强碱弱酸盐与CO2反应，同时生成水；另一方面，氢氧化物或强碱弱酸盐与CO2反应所产生的水可以引发卤化物对CO的催化氧化，负载在多孔载体上的卤化物作为催化剂，将CO催化转化为CO2，同时也生成等摩尔的水。氢氧化物或强碱弱酸盐继续吸收由CO催化转化而来的CO2，而氧化物则吸收由CO催化转化所产生的水，以防止水分对锂离子电池的性能产生负面影响。通过上述过程，本专利技术的气体吸附构件不仅可实现对锂离子电池中的CO和CO2气体的吸附，使电芯中的气压下降，减少电芯鼓胀和界面阻抗增大的情况，延长锂离子电池的使用寿命；同时还可对吸附CO和CO2的过程中所产生的水分进行吸附，防止水分对锂离子电池的性能产生负面影响。
[0013]作为CO2吸收剂的氢氧化物和/或强碱弱酸盐、作为水吸收剂的氧化物及多孔载体负载的卤化物催化剂的种类可影响CO和CO2两种气体的吸附效果。
[0014]所述氢氧化物选自碱金属氢氧化物和/或碱土金属氢氧化物；优选地，所述氢氧化物选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钡中的一种或几种。
[0015]所述强碱弱酸盐选自偏铝酸钠、偏铝酸钾、偏铝酸镁、偏铝酸钙、乙酸钠、乙酸钾中的一种或几种。
[0016]所述氧化物选自碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物；优选地，所述氧化物选自氧化锂、氧化钠、氧化钙、氧化钾、氧化镁、氧化钡中的一种或几种的。
[0017]所述卤化物选自氯化铜、氯化亚铜、溴化铜、溴化亚铜、碘化铜、碘化亚铜、氯化银、氯化铁、氯化亚铁、氯化镍、氯化钯、氯化锌中的一种或几种。
[0018]CO2吸收剂与水吸收剂的摩尔比影响锂离子电池气体的吸附效果，CO2吸收剂吸附CO2的过程发生了化学反应，从而进一步产生了水分，产生的水分会对锂离子电池的性能产生较大的影响，需要水吸附剂吸附产生的水分，因此，为了有效地吸收水分且避免不必要的浪费，需要控制所述CO2吸收剂与所述水吸收剂的摩尔比在合适的范围。优选地，所述CO2吸收剂与所述水吸收剂的摩尔比为1：3～3：2，进一步优选地，所述CO2吸收剂与所述水吸收剂的摩尔比为1:2～1:1。
[0019]卤化物的质量与CO2吸收剂和水吸收剂的质量和之比影响锂离子电池气体的吸附效果，卤化物的质量影响CO转化为CO2的效果，为了使得CO能够有效转化，需要合理控制卤化物的质量，卤化物的质量影响CO的转化，进一步影响转化后的CO2的吸收，更进一步的影响转化后CO2的吸收后产生的水的吸收，因此需要合理控制所述卤化物的质量与所述CO2吸收剂和水吸收剂的质量和之比，才能使得吸附剂整体吸附性能的提升。优选地，所述卤化物的质量与所述CO2吸收剂和水吸收剂的质量和之比为0.2～2，进一步优选地，所述卤化物的质量与所述CO2吸收剂和水吸收剂的质量和之比为0.5～1。
[0020]多孔载体的选择影响锂离子电池气体的吸附效果，不同类型的多孔载体，其比表面积及表面自由能存在较大的区别，选择不同的分子筛影响卤化物的分布及催化性能，因此需要合理选择多孔载体。
[0021]优选地，所述多孔载体选自A型分子筛、Y型分子筛、X型分子筛、ZSM型分子筛、磷酸铝分子筛、活性碳、硅胶中的一种或几种。
[0022]所述多孔载体的孔径影响锂离子电池气体的吸附效果，多孔载体表面负载卤化物，主要用于CO的转化为CO2，因此多孔载体的孔径需要满足使得CO和CO2自由出入，但锂离子电池中的电解液由于扩散作用容易扩散至多孔载体上，不仅造成电解液不必要的损耗，而且有可能造成多孔载体负载的卤化物失活，因此需要合理控制多孔载体的孔径，使得电解液分子不能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体吸附构件，其特征在于，包括吸附剂以及对所述吸附剂形成透气性包覆的包覆物，所述吸附剂包括：作为CO2吸收剂的氢氧化物和/或强碱弱酸盐；作为水吸收剂的氧化物；多孔载体负载的卤化物催化剂。2.根据权利要求1所述的气体吸附构件，其特征在于，所述氢氧化物选自碱金属氢氧化物和/或碱土金属氢氧化物；优选地，所述氢氧化物选自氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钡中的一种或几种；所述强碱弱酸盐选自偏铝酸钠、偏铝酸钾、偏铝酸镁、偏铝酸钙、乙酸钠、乙酸钾中的一种或几种；所述氧化物选自碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物；优选地，所述氧化物选自氧化锂、氧化钠、氧化钙、氧化钾、氧化镁、氧化钡中的一种或几种的；所述卤化物选自氯化铜、氯化亚铜、溴化铜、溴化亚铜、碘化铜、碘化亚铜、氯化银、氯化铁、氯化亚铁、氯化镍、氯化钯、氯化锌中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的气体吸附构件，其特征在于，所述CO2吸收剂与所述水吸收剂的摩尔比为1：3～3：2，优选1:2～1:1；所述卤化物的质量与所述CO2吸收剂和水吸收剂的质量和之比为0.2～2，优选为0.5～1。4.根据权利要求1所述的气体吸附构件，其特征在于，所述多孔载体选自A型分子筛、Y型分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜玲燕，葛销明，钟韡，林冬燕，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：