专利示意图
一、技术领域
锂电池技术领域
二、专利介绍
1.专利信息
专利类型：发明
专利权人：清华大学深圳国际研究生院
申请号：202320451825.X
发明人：田垚、李宝华、亢玉琼、鲁健、赵云
2.专利说明书摘要
本实用新型提供了一种镍钴锰三元锂离子电池及其正极极片，该正极极片包括铝箔集流体与镍钴锰三元正极材料，铝箔集流体包含铝箔层和镀钛层，镀钛层位于铝箔层和镍钴锰三元正极材料之间，以分隔镍钴锰三元正极材料与铝箔层。本实用新型通过在铝箔层和镍钴锰三元正极材料之间添加镀钛层，在保证极片具有良好导电性的同时，利用镀钛层熔点显著高于铝箔熔点、不易熔融的特性，当镍钴锰三元锂离子电池内部发生热失控时，有效隔绝镍钴锰三元正极材料与铝箔层的接触，有效隔绝铝箔融化后渗透进入镍钴锰三元正极材料，阻断镍钴锰三元正极材料与铝箔的铝热反应，进而提高镍钴锰三元锂离子电池正极极片的热稳定性，阻止正极材料热分解，提高电池安全性能。
3.创新点
（1）本实用新型专利中，通过设计在传统NCM三元正积极片的集流体与正极材料间添加镀钛层，可以在保证极片具有良好导电性的同时，隔绝铝箔与镍钴锰氧化物接触，进而阻断其在热失控过程发生铝热反应，抑制正极材料热分解，消除其反应释放大量热量。进而提高NCM三元锂电池正极极片的热稳定性，阻止正极活性材料热分解，提高电池安全性能；
（2）本实用新型专利中，通过设计在传统NCM三元正积极片的集流体与正极材料间添加镀钛层，镀钛层熔点（约1500℃），显著高于铝箔熔点（约650℃）。当NCM三元电池发生热失控时（温度可达1000℃），本实用新型能够有效隔绝铝箔融化后渗透进入NCM正极材料，有效阻断NCM三元电池火灾过程正极材料与铝箔的进一步反应，减小火灾过程热释放量，降低火灾最高温度。
4.痛点问题
NCM三元锂电池已发生热失控，热失控温度地，放热量大且火灾温度高。
5.技术优势
本实用新型专利能够有效提高NCM三元锂电池火灾安全性能，降低其火灾风险与火灾的危害。
三、产业化信息
1.应用场景
NCM三元锂电池是指正极材料采用镍钴锰酸锂（Li(NiCoMn)O2）的锂离子电池或锂金属电池。NCM三元锂电池具有高功率和高容量的优点，但其同时也具有热稳定性差、放热量高且易于发生热失控的缺点。近年来我国电动汽车事故统计数据显示，发生自燃事故的电动车里面86%采用NCM三元锂离子电池。因此，NCM三元锂电池的安全性与备受关注，如何提高NCM三元锂电池热稳定性，降低其热失控过程放热量成是解决新能源汽车、储能和新能源产业的关键。NCM三元锂电池热失控过程，正极材料发生热分解反应并释放大量热量。正极材料的放热反应在NCM三元锂电池火灾热释放过程占有较高比例，是导致其放热量极高的主要原因。
相关研究表明，镍、钴和锰氧化物与铝单质在一定条件下可发生铝热反应，快速释放大量热量。在军工领域，通常采用镍氧化物、钴氧化物和锰氧化物与铝粉混合制备铝热燃烧弹。在锂电池领域，NCM三元锂电池正积极片是在金属铝箔表面涂覆镍钴锰酸锂（即锂、镍、钴和锰的复合氧化物）材料制作而成。镍钴锰氧化物与铝单质直接接触，在发生热失控后，高温激活铝热反应，进而快速释放大量热量。因此，NCM三元正极材料与铝箔发生铝热反应，是NCM三元电池火灾过程应放热速度快，放热量高的根本原因。有效抑制NCM三元材料与铝箔发生铝热反应，便能阻断NCM三元电池火灾过程化学反应链，降低火灾过程热释放量，进而控制其发生热失控以达到电池安全的目标。
综上所述，本实用新型通过设计一种采用镀钛铝箔集流体的NCM三元锂电池正极极片结构，以解决现有NCM三元锂电池热失控问题，进而达到高安全性目标。
2.商业价值
NCM三元锂离子电池生产，市场规模广阔，意义重大。
3.发展规划
投入NCM三元锂离子电池生产，迭代更新。
4.合作方式
面议
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