本實(shí)用新型涉及一種隔膜鋰電池，尤其涉及一種高安全性大電流隔膜鋰電池。

背景技術(shù)：

目前，在國家政策的支持下，鋰電池在電動(dòng)汽車上得到大力推廣，電池的安全性被認(rèn)為是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，安全性也成為未來電動(dòng)汽車需要攻克的技術(shù)難題。為了促進(jìn)各電池生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)的發(fā)展，中國國家工業(yè)和信息化部于2015年5月下發(fā)GB/T31485-2015《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求及實(shí)驗(yàn)方法》，從2015年5月15日實(shí)施。

鋰電池的安全問題主要表現(xiàn)為電池起火、爆炸，其直接原因?yàn)殡姵貎?nèi)部局部發(fā)生短路，短路點(diǎn)進(jìn)行大電流放電，產(chǎn)生大量熱量無法及時(shí)擴(kuò)散，電芯局部溫度瞬間過高引起電解液、隔膜燃燒，電池負(fù)極SEI膜分解、正極材料分解，產(chǎn)生大量氣體，電芯失效。造成電芯內(nèi)部短路的原因有擠壓、重沖、過充、過放、短路、振動(dòng)、跌落、焚燒、加熱、針刺等。改善上述安全問題的方法較多，如從電解液添加劑、正極材料、負(fù)極材料等方面，但改善效果甚微。

傳統(tǒng)鋰電池的上述各種問題，很重要的原因是由隔膜性能決定的，一般隔膜的電子通過性不足，不能達(dá)到快速充電的目的，也存在絕緣性能不足、機(jī)械強(qiáng)度不夠等問題。

為了解決上述問題，專利申請?zhí)枮椤?01410111400.X”、名稱為“一種納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜及制造方法”的發(fā)明專利申請，公開了一種性能優(yōu)異的納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜，其是以(納米殼聚糖溶膠粒子和微米殼聚糖溶膠粒子)網(wǎng)絡(luò)作為支撐體，經(jīng)流延、干燥形成納米殼聚糖復(fù)合薄膜。該膜具優(yōu)異三維 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)象，孔隙率大于80％以上，隔膜的厚度為5～60μm。該膜無應(yīng)力效應(yīng)、無形態(tài)記憶效應(yīng)；該膜在電解液中及-40—150℃下，具化學(xué)穩(wěn)定性、形態(tài)尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、絕緣性及良好的物理機(jī)械強(qiáng)度(抗張、抗沖擊、柔韌曲繞等)；與電解液有良好的吸附親和性。納米殼聚糖組合膜具陽電荷特征，可為正電鋰離子提供自由通道。

上述鋰電池隔膜雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是在電流很大的快速充電應(yīng)用場合中，該隔膜不能對鋰離子通過量進(jìn)行有效制約，在較為極端的情況下還是可能會(huì)導(dǎo)致電流過大、電池殼體內(nèi)溫度過高而損壞電池的問題，而且，因?yàn)楦裟ば阅軆?yōu)異，所以其出現(xiàn)問題時(shí)殼體內(nèi)的溫度已經(jīng)很高，所以可能出現(xiàn)爆炸較為嚴(yán)重的問題。

專利申請?zhí)枮椤?01510394619.X”的發(fā)明專利申請，公開了一種隔膜鋰電池，包括有殼體、正極材料、負(fù)極材料和隔膜；在所述負(fù)極材料和隔膜之間還安裝有保護(hù)層；所述保護(hù)層包括有可沿殼體平移滑動(dòng)的節(jié)流板和位于兩塊所述節(jié)流板之間的固定網(wǎng)；在所述節(jié)流板的上下邊緣分別安裝有滑擋塊，所述滑擋塊與開設(shè)在殼體頂面、底面的滑槽相匹配；在所述固定網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上固定有由熱膨脹材料做成的節(jié)流球；在兩塊所述節(jié)流板上各所述節(jié)流球所正對的位置處均開設(shè)有節(jié)流孔，所述節(jié)流孔的直徑小于節(jié)流球的直徑；在所述殼體上開設(shè)有出氣單向閥，所述出氣單向閥與所述滑擋塊位置正對；該隔膜鋰電池能夠有效保護(hù)隔膜，防止電池內(nèi)短路；同時(shí)具有良好的過壓保護(hù)裝置。

但是，該鋰電池封堵鋰離子是依靠節(jié)流球封堵節(jié)流板的節(jié)流孔來實(shí)現(xiàn)，其封堵結(jié)構(gòu)具有柔性，所以效果較為緩慢，不能在必要時(shí)候快速減小鋰離子通過量、減小電流、降低溫度；而且該鋰電池的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜可能導(dǎo)致問題的環(huán)節(jié)就越多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種高安全性大電流隔膜鋰電池。

本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種高安全性大電流隔膜鋰電池，包括殼體、正極、負(fù)極和隔膜，所述正極包括正極柱和置于正極柱周圍的正極填料，所述負(fù)極包括負(fù)極柱和置于負(fù)極柱周圍的負(fù)極填料，所述隔膜置于所述正極與所述負(fù)極之間；所述隔膜為納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜；所述高安全性大電流隔膜鋰電池還包括第一安裝塊、第二安裝塊、活動(dòng)隔離板和固定隔離板，所述第一安裝塊和所述第二安裝塊分別安裝于所述殼體的相對兩個(gè)內(nèi)壁上，相互平行且靠近的所述活動(dòng)隔離板和所述固定隔離板安裝在所述第一安裝塊和所述第二安裝塊之間，所述活動(dòng)隔離板和所述固定隔離板位于所述隔膜與所述負(fù)極之間且靠近所述隔膜，所述活動(dòng)隔離板和所述固定隔離板上分別設(shè)有多個(gè)均勻間隔的通孔，所述第一安裝塊上設(shè)有活動(dòng)凹槽，所述第二安裝塊設(shè)有內(nèi)腔且其腔壁上設(shè)有開口，所述活動(dòng)隔離板的第一端置于所述活動(dòng)凹槽內(nèi)并能夠移動(dòng)，所述活動(dòng)隔離板的第二端穿過所述第二安裝塊的開口并置于其內(nèi)腔中，所述活動(dòng)隔離板的第二端設(shè)有端頭，所述端頭的寬度大于所述開口的寬度，所述內(nèi)腔內(nèi)設(shè)有彈性囊體，所述彈性囊體內(nèi)裝有蒸發(fā)液，所述彈性囊體的對應(yīng)外表面分別與所述內(nèi)腔的多個(gè)內(nèi)壁和所述端頭粘結(jié)連接。

上述結(jié)構(gòu)中，納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜為專利申請?zhí)枮椤?01410111400.X”的發(fā)明專利申請公開的納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜；第一安裝塊和第二安裝塊僅用于安裝隔離板，只要能夠?qū)崿F(xiàn)該安裝功能即可；活動(dòng)隔離板和固定隔離板為兩個(gè)平板，采用能夠阻斷鋰離子通過的常規(guī)材料制作即可；彈性囊體采用常 規(guī)彈性材料制作，只要滿足在設(shè)定壓力下擴(kuò)張的要求即可；蒸發(fā)液采用沸點(diǎn)溫度與鋰電池的安全上限溫度相同的常規(guī)蒸發(fā)液即可。

根據(jù)實(shí)際需要，所述活動(dòng)隔離板和所述固定隔離板之間的間隔距離優(yōu)選為0.5-5mm。

優(yōu)選地，所述活動(dòng)隔離板和所述固定隔離板上的通孔孔徑和孔距相等，或者，所述活動(dòng)隔離板和所述固定隔離板上的通孔孔徑略小于孔距。

為了便于安裝固定隔離板，所述第一安裝塊和所述第二安裝塊上分別設(shè)有固定凹槽，所述固定隔離板的兩端分別置于所述第一安裝塊和所述第二安裝塊上的固定凹槽內(nèi)。

為了使彈性囊體內(nèi)的蒸發(fā)液的溫度與殼體內(nèi)的負(fù)極填料溫度盡快同步，所述第二安裝塊的內(nèi)腔腔壁上靠近所述負(fù)極的位置設(shè)有用于使所述內(nèi)腔內(nèi)外溫度快速均衡的傳溫孔。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型使用性能優(yōu)良的納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜，并增加主要包括兩塊隔離板的硬隔離結(jié)構(gòu)，利用彈性囊體內(nèi)的蒸發(fā)液在高溫下蒸發(fā)、低溫下冷凝的特性來改變彈性囊體的體積，從而自動(dòng)帶動(dòng)活動(dòng)隔離板移動(dòng)，在電池正常工作時(shí)保持活動(dòng)隔離板與固定隔離板之間的通孔位置對應(yīng)，在電池內(nèi)溫度很高時(shí)使活動(dòng)隔離板與固定隔離板錯(cuò)位將兩個(gè)隔離板的通孔封堵，從而實(shí)現(xiàn)將鋰離子通道大部分封堵以達(dá)到快速減小電流、降低溫度、保護(hù)電池的目的。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所述高安全性大電流隔膜鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖之一，圖中的活動(dòng)隔離板和固定隔離板的通孔一一對應(yīng)排列；

圖2是本實(shí)用新型所述高安全性大電流隔膜鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖之二， 圖中的活動(dòng)隔離板和固定隔離板的通孔錯(cuò)位排列；

圖3是圖1中“A”的剖視放大圖；

圖4是圖1中“B”的剖視放大圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：

如圖1-圖4所示，本實(shí)用新型所述高安全性大電流隔膜鋰電池包括殼體3、正極、負(fù)極、隔膜8、第一安裝塊5、第二安裝塊15、活動(dòng)隔離板9和固定隔離板10，所述正極包括正極柱7和置于正極柱7周圍的正極填料6，所述負(fù)極包括負(fù)極柱1和置于負(fù)極柱1周圍的負(fù)極填料2，隔膜8置于所述正極與所述負(fù)極之間；隔膜8為納米殼聚糖復(fù)合鋰電池隔膜；第一安裝塊5和第二安裝塊15分別安裝于殼體3的相對兩個(gè)內(nèi)壁上，相互平行且靠近的活動(dòng)隔離板9和固定隔離板10安裝在第一安裝塊5和第二安裝塊15之間，活動(dòng)隔離板9和固定隔離板10位于隔膜8與所述負(fù)極之間且靠近隔膜8，活動(dòng)隔離板9和固定隔離板10上分別設(shè)有多個(gè)均勻間隔的通孔11，第一安裝塊5上設(shè)有活動(dòng)凹槽4，第二安裝塊15設(shè)有內(nèi)腔且其腔壁上設(shè)有開口12，活動(dòng)隔離板9的第一端置于活動(dòng)凹槽4內(nèi)并能夠移動(dòng)，活動(dòng)隔離板9的第二端穿過第二安裝塊15的開口12并置于其內(nèi)腔中，活動(dòng)隔離板9的第二端設(shè)有端頭13，端頭13的寬度大于開口12的寬度以避免活動(dòng)隔離板9脫離第二安裝塊15的內(nèi)腔，所述內(nèi)腔內(nèi)設(shè)有彈性囊體16，彈性囊體16內(nèi)裝有蒸發(fā)液17，彈性囊體16的對應(yīng)外表面分別與所述內(nèi)腔的多個(gè)內(nèi)壁和端頭13粘結(jié)連接，這里的多個(gè)內(nèi)壁主要是所述內(nèi)腔靠近殼體3的內(nèi)壁和兩側(cè)側(cè)壁，粘結(jié)的作用在于固定彈性囊體上除端頭13以外的其它部位，以使彈性囊體在擴(kuò)張和收縮時(shí)能夠順利帶動(dòng)活動(dòng)隔離板9移動(dòng)。

作為優(yōu)選，活動(dòng)隔離板9和固定隔離板10之間的間隔距離優(yōu)選為0.5-5mm； 活動(dòng)隔離板9和固定隔離板10上的通孔11的孔徑和孔距相等，或者，活動(dòng)隔離板9和固定隔離板10上的通孔11的孔徑略小于孔距；第一安裝塊5和第二安裝塊15上分別設(shè)有固定凹槽(圖中未標(biāo)記)，固定隔離板10的兩端分別置于第一安裝塊5和第二安裝塊15上的固定凹槽內(nèi)；第二安裝塊15的內(nèi)腔腔壁上靠近所述負(fù)極的位置設(shè)有用于使所述內(nèi)腔內(nèi)外溫度快速均衡的傳溫孔14，該傳溫孔14為通孔結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要設(shè)置一個(gè)或多個(gè)。

結(jié)合圖1-圖4，應(yīng)用時(shí)，正常狀態(tài)下，彈性囊體16內(nèi)的蒸發(fā)液17的溫度較低，為液體狀態(tài)，體積較小，彈性囊體16通過端頭13連接活動(dòng)隔離板9，使活動(dòng)隔離板9和固定隔離板10的通孔11之間一一對應(yīng)排列，鋰離子在充電過程中，先經(jīng)過隔膜8的過濾，再從活動(dòng)隔離板9和固定隔離板10的通孔11流至負(fù)極；當(dāng)電池充電電流過大時(shí)，電池內(nèi)部溫度升高，彈性囊體16內(nèi)的蒸發(fā)液17部分蒸發(fā)、體積膨脹，彈性囊體16的體積變大，彈性囊體16通過端頭13帶動(dòng)活動(dòng)隔離板9遠(yuǎn)離第二安裝塊15，使活動(dòng)隔離板9和固定隔離板10的通孔11之間錯(cuò)位排列，只有少部分鋰離子才能從活動(dòng)隔離板9和固定隔離板10的通孔11流至負(fù)極，大部分鋰離子被封堵，達(dá)到快速減小電流、降低溫度、保護(hù)電池的目的。溫度降低后，活動(dòng)隔離板9會(huì)自動(dòng)恢復(fù)位置，從而使電池能夠再次進(jìn)行正常工作。

說明：附圖中顯示的活動(dòng)隔離板和固定隔離板之間的距離較大，是為了便于顯示和理解，該距離的實(shí)際尺寸要小得多，以便于在活動(dòng)隔離板和固定隔離板錯(cuò)位后對鋰離子實(shí)現(xiàn)較大程度的阻斷，從而快速減小電流，降低溫度。

上述實(shí)施例只是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不是對本實(shí)用新型技術(shù)方案的限制，只要是不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)即可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本實(shí)用新型專利的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。