本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高安全性的鋰離子電池組。

背景技術(shù)：

隨著世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)和氣候變暖，交通運(yùn)輸領(lǐng)域迫切需要一種全新的能源模式，而鋰離子電池因其綠色環(huán)保，高能量輸出等特性引起了交通運(yùn)輸領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，目前，世界范圍內(nèi)相關(guān)行業(yè)都對(duì)鋰離子電池在此領(lǐng)域的應(yīng)用展開(kāi)了廣泛的研究。

鋰離子電池具有高工作電壓、高比能量、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，不僅在移動(dòng)式通訊設(shè)備和便攜式電子設(shè)備上得到廣泛應(yīng)用，而且也廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車以及電動(dòng)工具等大中型電動(dòng)設(shè)備方面，因此是目前各大電池廠家發(fā)展的主要方向，對(duì)鋰離子電池的性能要求也越來(lái)越高。

其中，對(duì)于大中型的電動(dòng)設(shè)備，由于需要能量多，功率大，因此需要將大量的鋰離子電池串并組合，才能滿足實(shí)際使用的要求。眾所周知，由于鋰離子電池的能量密度高，容易起火燃燒，存在安全又隱患，近年來(lái)，國(guó)際上和國(guó)內(nèi)的使用鋰離子電池的電動(dòng)設(shè)備均發(fā)生了多起鋰離子電池安全事故。而對(duì)于動(dòng)力用大型鋰離子電池組，其能量高達(dá)幾十度、甚至上百度電，由幾千只單體電池組合而成，其存在較大的安全隱患，一旦其中的部分電池發(fā)生熱失控，將會(huì)引起周圍電池的連鎖熱失控，從而導(dǎo)致整組電池的起火燃燒，進(jìn)而發(fā)生嚴(yán)重的安全事故，給用戶帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

因此，目前迫切需要開(kāi)發(fā)出一種鋰離子電池組，其可以從根本上避免鋰離子電池組出現(xiàn)熱失控的情況，從而保證電池組的安全性能，避免給用戶帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種高安全性的鋰離子電池組，其性能優(yōu)異，可以從根本上避免鋰離子電池組出現(xiàn)熱失控的情況，從而保證電池組的安全性能，避免給用戶帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，能夠形成產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；?，有利于廣泛地應(yīng)用，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。

為此，本發(fā)明提供了一種高安全性的鋰離子電池組，所述鋰離子電池組包括至少一個(gè)鋰離子電池模塊，每個(gè)所述鋰離子電池模塊包括中空的電池模塊殼體，所述電池模塊殼體的頂部開(kāi)口且密封連接有上蓋，所述電池模塊殼體和上蓋一起組成密封的電池模塊箱體；

所述電池模塊箱體內(nèi)垂直設(shè)置有一個(gè)或者多個(gè)鋰離子單體電池，每個(gè)所述鋰離子單體電池的頂部具有輸出電極，所述輸出電極貫穿所述上蓋且外露于所述上蓋的頂面；

所述電池模塊箱體內(nèi)每個(gè)鋰離子單體電池四周具有復(fù)合吸熱材料覆蓋區(qū)域，所述復(fù)合吸熱材料覆蓋區(qū)域中填充有預(yù)設(shè)的復(fù)合吸熱材料。

其中，所述預(yù)設(shè)的復(fù)合吸熱材料包含重量百分比為90％～100％的相變材料和0～10％的導(dǎo)熱材料。

其中，所述相變材料為硅鋁合金、氫氧化鋇水合鹽、石蠟或者丁四醇；

所述導(dǎo)熱材料為導(dǎo)熱絕緣硅膠、硅脂或者導(dǎo)熱絕緣樹(shù)脂。

其中，所述鋰離子電池組包括多個(gè)鋰離子電池模塊，所述多個(gè)鋰離子電池模塊串聯(lián)和/或并聯(lián)在一起。

其中，所述輸出電極與所述上蓋的連接部位密封。

其中，所述上蓋的頂部左右兩側(cè)分別具有一個(gè)泄壓裝置，所述泄壓裝置用于在所述電池模塊箱體內(nèi)的氣體壓力過(guò)大時(shí)，排出氣體釋放壓力。

其中，所述泄壓裝置為泄氣閥。

由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見(jiàn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種高安全性的鋰離子電池組，其性能優(yōu)異，可以從根本上避免鋰離子電池組出現(xiàn)熱失控的情況，從而保證電池組的安全性能，避免給用戶帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，能夠形成產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；?，有利于廣泛地應(yīng)用，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的一種高安全性的鋰離子電池組中具有的一個(gè)鋰離子電池模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1為輸出電極，2為上蓋，3為泄壓裝置，4為鋰離子單體電池，5為電池模塊殼體，6為復(fù)合吸熱材料覆蓋區(qū)域。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明提供了一種高安全性的鋰離子電池組，包括至少一個(gè)鋰離子電池模塊，每個(gè)所述鋰離子電池模塊包括密封的、中空的電池模塊殼體5，所述電池模塊殼體5的頂部開(kāi)口且密封連接有上蓋2，所述電池模塊殼體5和上蓋2一起組成密封的電池模塊箱體。

具體實(shí)現(xiàn)上，當(dāng)所述鋰離子電池組包括多個(gè)鋰離子電池模塊時(shí)，所述多個(gè)鋰離子電池模塊串聯(lián)和/或并聯(lián)在一起。

在本發(fā)明中，所述電池模塊箱體內(nèi)垂直設(shè)置有一個(gè)或者多個(gè)鋰離子單體電池4，每個(gè)所述鋰離子單體電池4的頂部具有輸出電極1，所述輸出電極1貫穿所述上蓋2且外露于所述上蓋2的頂面。

具體實(shí)現(xiàn)上，所述輸出電極1與所述上蓋2的連接部位密封，即引出部位經(jīng)過(guò)密封處理。

在本發(fā)明中，所述電池模塊箱體內(nèi)每個(gè)鋰離子單體電池4四周具有復(fù)合吸熱材料覆蓋區(qū)域6，所述復(fù)合吸熱材料覆蓋區(qū)域6中填充有預(yù)設(shè)的復(fù)合吸熱材料。

在本發(fā)明中，需要說(shuō)明的是，所述復(fù)合吸熱材料主要成份包括相變材料和導(dǎo)熱材料，其中，相變材料具有高相變潛熱和高比熱容的特點(diǎn)，可以吸收電池?zé)崾Э貢r(shí)產(chǎn)生的熱量，熄滅火焰；導(dǎo)熱材料用于加快電池和相變材料間、相變材料顆粒間的熱量傳遞。

具體實(shí)現(xiàn)上，對(duì)于所述預(yù)設(shè)的復(fù)合吸熱材料，可以包含重量百分比為90％～100％的相變材料和0～10％的導(dǎo)熱材料，所述相變材料和導(dǎo)熱材料相加為100％。例如可以包含重量百分比為90％～99.99％的相變材料和0.01％～10％的導(dǎo)熱材料。

在本發(fā)明中，所述相變材料可以包括現(xiàn)有的任意一種相變材料，例如可以為硅鋁合金或者氫氧化鋇水合鹽等無(wú)機(jī)相變材料以及石蠟或者丁四醇等有機(jī)相變材料。

在本發(fā)明中，所述導(dǎo)熱材料可以包括現(xiàn)有的任意一種導(dǎo)熱材料，例如可以為導(dǎo)熱絕緣硅膠、硅脂或者導(dǎo)熱絕緣樹(shù)脂等。

需要說(shuō)明的是，所述復(fù)合吸熱材料由多種材料和添加劑復(fù)合而成，具有高導(dǎo)熱率、高比熱容、高相變潛熱等特點(diǎn)，復(fù)合吸熱材料在正常工作溫度范圍內(nèi)是固態(tài)。所述復(fù)合吸熱材料具有一個(gè)或多個(gè)相變溫度點(diǎn)，可以快速的傳導(dǎo)熱量，吸收大量熱量后溫度上升緩慢，在固液、液氣相變點(diǎn)吸熱時(shí)可在一定的時(shí)間內(nèi)溫度基本維持恒定。

在本發(fā)明中，所述上蓋2的頂部左右兩側(cè)分別具有一個(gè)泄壓裝置3，所述泄壓裝置3用于在所述電池模塊箱體內(nèi)的氣體壓力過(guò)大時(shí)，排出氣體釋放壓力，避免電池爆炸。這是因?yàn)樗鲭姵啬K箱體密封但不具有承受內(nèi)壓的能力，當(dāng)電池?zé)崾Э氐母邷貙?dǎo)致內(nèi)壓升高時(shí)，泄壓裝置3打開(kāi)，排出氣體釋放壓力，避免爆炸。所述電池模塊箱體無(wú)法容納液化的復(fù)合吸熱材料時(shí)，復(fù)合吸熱材料會(huì)從上蓋2頂部的泄壓裝置3處溢出，從而所述電池模塊箱體中的電池模塊殼體5在泄壓后仍保持完整，液化的復(fù)合吸熱材料不會(huì)從該電池模塊殼體5中不斷泄漏，使盡量多的復(fù)合吸熱材料保留在電池模塊箱體內(nèi)。

在本發(fā)明中，所述泄壓裝置可以是現(xiàn)有任意一種可以在所述電池模塊箱體內(nèi)氣體壓力過(guò)大時(shí)，排出氣體釋放壓力的裝置，例如可以為泄氣閥Vent。所述泄壓裝置具體可以是設(shè)計(jì)在密封電池箱體頂部的安全結(jié)構(gòu)，預(yù)置有刻痕，刻痕處壁厚減薄，局部強(qiáng)度降低，承壓能力減弱。在電池模塊箱體內(nèi)壓力正常時(shí)，刻痕保持正常的密封狀態(tài)；電池箱內(nèi)壓力異常增高時(shí)，刻痕部位較為薄弱，首先發(fā)生變形甚至破裂，導(dǎo)致電池模塊箱體泄露，釋放內(nèi)部壓力，避免壓力積聚造成爆炸。

需要說(shuō)明的是，所述電池模塊箱體需要是密封的箱體，可以保證復(fù)合吸熱材料在液化時(shí)不會(huì)泄漏流失。

需要說(shuō)明的是，所述鋰離子電池模塊可以單獨(dú)使用(即單獨(dú)形成鋰離子電池組)，也可以將多個(gè)鋰離子電池模塊通過(guò)輸出電極進(jìn)行串并連接后使用(即形成鋰離子電池組)。

為清楚了解本發(fā)明提供的高安全性的鋰離子電池組，下面簡(jiǎn)要說(shuō)明本發(fā)明的基本技術(shù)原理。

當(dāng)鋰離子電池模塊中的任意一個(gè)或者多個(gè)鋰離子單體電池在局部發(fā)生熱失控時(shí)，封裝在電池模塊箱體內(nèi)的復(fù)合吸熱材料能快速、有效的吸收急劇產(chǎn)生的大量熱量，同時(shí)復(fù)合吸熱材料本身溫度上升緩慢，或在一定的時(shí)間內(nèi)溫度基本維持恒定，降低熱失控的溫度和劇烈程度，減少熱失控產(chǎn)生的熱量和對(duì)周圍的熱影響。復(fù)合吸熱材料在液化時(shí)可吸熱降溫，同時(shí)隔絕空氣，可快速熄滅熱失控時(shí)產(chǎn)生的火焰，使熱失控產(chǎn)生的易燃?xì)怏w不再燃燒，從而降低了熱失控的溫度和產(chǎn)生的熱量。

當(dāng)鋰離子電池模塊的周圍出現(xiàn)熱失控和異常高溫時(shí)，鋰離子電池模塊內(nèi)的復(fù)合吸熱材料可以吸熱降溫，使鋰離子電池模塊內(nèi)鋰離子單體電池的溫度低于鋰離子單體電池的熱失控臨界溫度，并持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間，保護(hù)該模塊不被周圍的高溫引燃。因此，本發(fā)明可有效吸收和減少熱失控產(chǎn)生的熱量、降低溫度、減少熱影響，將鋰離子電池組的熱失控限制在局部區(qū)域，避免引起整組電池的連鎖燃燒。

因此，對(duì)于本發(fā)明提供的高安全性的鋰離子電池組，其通過(guò)應(yīng)用組合安全技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于各種鋰離子電池組，特別是高能量鋰離子電池組，可明顯提升鋰離子電池組的安全性，在電池組發(fā)生熱失控時(shí)，將熱失控限制在局部區(qū)域，不會(huì)引起整組電池的連鎖起火燃燒，保證電池組整體在失效的情況下仍然安全。

為進(jìn)一步清楚了解本發(fā)明提供的高安全性的鋰離子電池組，下面介紹一下本發(fā)明的工作過(guò)程：

當(dāng)鋰離子電池模塊中的一個(gè)或者多個(gè)鋰離子單體電池在局部發(fā)生熱失控時(shí)，封裝在電池模塊箱體內(nèi)的復(fù)合吸熱材料能快速、有效的吸收急劇產(chǎn)生的大量熱量，同時(shí)復(fù)合吸熱材料本身溫度上升緩慢，或在一定的時(shí)間內(nèi)溫度基本維持恒定，降低熱失控的溫度和劇烈程度，減少熱失控產(chǎn)生的熱量和對(duì)周圍的熱影響。

當(dāng)電池模塊箱體內(nèi)的溫度持續(xù)升高，鋰離子單體電池泄放出大量的易燃易爆氣體，導(dǎo)致該箱體內(nèi)部壓力增大，這時(shí)候泄壓裝置打開(kāi)，排出氣體釋放壓力，避免爆炸。

在泄壓時(shí)，從電池模塊箱體內(nèi)排出的高溫易燃易爆氣體，遇到空氣會(huì)劇烈燃燒，產(chǎn)生高溫和大量的熱量，如不加以控制會(huì)引起周圍其他電池的連續(xù)燃燒。這時(shí)電池模塊箱體內(nèi)的復(fù)合吸熱材料液化、汽化，吸熱降溫，同時(shí)隔絕空氣，可快速熄滅熱失控時(shí)產(chǎn)生的火焰，使電池?zé)崾Э匦狗诺囊兹細(xì)怏w不再燃燒，從而降低了熱失控的溫度和產(chǎn)生的熱量。

需要說(shuō)明的是，泄壓裝置位于電池模塊箱體的頂部，電池模塊箱體內(nèi)液化的復(fù)合吸熱材料過(guò)多，使得電池模塊箱體無(wú)法容納時(shí)，復(fù)合吸熱材料會(huì)從頂部泄壓裝置處溢出，從而使得電池模塊箱體中的電池模塊殼體在泄壓后仍保持完整，液化的復(fù)合吸熱材料不會(huì)再?gòu)臍んw泄漏，使得盡量多的吸熱材料能夠保留在電池箱體內(nèi)，從而更為有效的進(jìn)行吸熱降溫。

此外，當(dāng)鋰離子電池模塊的周圍出現(xiàn)熱失控和異常高溫時(shí)，鋰離子模塊內(nèi)的復(fù)合吸熱材料也可以吸熱降溫，使鋰離子電池模塊內(nèi)電池的溫度低于鋰離子電池的熱失控臨界溫度，并持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間，保護(hù)該模塊不被周圍的高溫引燃。

因此，對(duì)于本發(fā)明，其通過(guò)應(yīng)用組合安全技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于鋰離子電池組，可有效吸收并減少熱失控產(chǎn)生的熱量、降低溫度、減少熱影響，將鋰離子電池組的熱失控限制在局部區(qū)域，避免引起整組電池的連鎖燃燒。因此，綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供了一種高安全性的鋰離子電池組，其性能優(yōu)異，可以從根本上避免鋰離子電池組出現(xiàn)熱失控的情況，從而保證電池組的安全性能，避免給用戶帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，能夠形成產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；?，有利于廣泛地應(yīng)用，具有重大的生產(chǎn)實(shí)踐意義。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。