一種防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)和具有該電芯結(jié)構(gòu)的鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)和具有該電芯結(jié)構(gòu)的鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002]由于不可再生能源危機和環(huán)境污染嚴重，加速了綠色環(huán)保高性能鋰離子電池的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域由數(shù)碼產(chǎn)品領(lǐng)域延伸到交通動力、儲能、航天、通信備用電源等領(lǐng)域；對鋰離子電池的需求也由原先的幾百毫安時發(fā)展到上百甚至上千安時，由于容量的提升，安全因素將更加難以控制，現(xiàn)在高容量鋰離子電池安全性是眾多企業(yè)研究的課題。
[0003]中國專利文獻(公告日:2011年8月10日，公告號:CN201927668U)公開了一種防止鋰離子電池過充、短路引起燃燒之結(jié)構(gòu)，電池與電路板連接，電路板上有取樣點，取樣點連接電池；在電路板正極與電池正極端相連接的位置設(shè)有阻燃層，阻燃層將電池正極一端除導(dǎo)電觸頭外的其它位置與電路板的正極輸入端阻隔開；取樣點與電池之間設(shè)有阻燃層，阻燃層將取樣點與電池之間阻隔開；電池正極一端設(shè)有絕緣圈。本實用新型在電路板正極輸入端與電池正極端之間、電路板取樣點與電池之間設(shè)置阻燃材料，即使電池發(fā)生過充、短路等狀況導(dǎo)致溫度上升，由于阻燃材料將電池與電路板正極輸入端阻隔開來，因此可防止電路板及電池起火燃燒，確保電池安全性；另外，在電池的正極一端加設(shè)一絕緣圈，可進一步增強電池絕緣性能。
[0004]中國專利文獻(公告日:2013年6月26日，公告號:CN203026604U)公開了一種軟包鋰電池的電芯結(jié)構(gòu)，包括負極片、隔膜和正極片，正極片和負極片上均設(shè)有極耳，負極片包括集流體銅箔以及涂布其上的負極活性物質(zhì)、粘接劑和導(dǎo)電碳粉，正極片包括集流體鋁箔以及涂布其上的正極活性物質(zhì)、粘接劑和導(dǎo)電碳粉；負極片、隔膜和正極片依次疊置并卷繞形成初級電芯。本實用新型通過在現(xiàn)有的初級電芯外層依次卷繞集流體銅箔、隔膜和集流體鋁箔，使單電芯在受到針刺時，電芯內(nèi)部瞬間產(chǎn)生的巨大熱量延外層集流體銅箔和集流體鋁箔快速轉(zhuǎn)移，防止了電芯內(nèi)部局部高溫而造成的起火或爆炸，達到電芯穿刺時快速散熱的效果，從而可提高了鋰離子電池的擊穿安全性能；另外本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，成本較低。
[0005]中國專利文獻(公告日:2010年3月17日，公告號:CN201425957)公開了一種水冷式鋰離子電池阻燃防爆裝置，包括鋰離子電池、安全閥，鋰離子電池裝于由下殼、上蓋組成的盒體內(nèi)，在下殼內(nèi)裝有水，浸泡著鋰離子電池。本實用新型結(jié)構(gòu)合理，對鋰離子電池采用水冷的方式，與安全閥一起構(gòu)成防爆雙保險；同時具有阻燃的效果；安全可靠，適用于汽車電池等大型電池組上。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的第一個發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有的鋰離子電池當電池出現(xiàn)內(nèi)部短路或過充等各種不良因素時，電池由于能量得不到釋放引起燃燒、爆炸等問題，而提供一種能有效防止電芯內(nèi)短路引起的燃燒和爆炸，設(shè)計簡單，外形結(jié)構(gòu)成型、出模簡易，成本低，安全性高的防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)。
[0007]本實用新型的第二個發(fā)明目的是提供一種具有防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)的鋰離子電池。
[0008]本實用新型實現(xiàn)其第一個技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案是:一種防止起火爆炸的電芯，包括電芯本體和電芯殼體，所述的電芯本體的外部包覆有高溫自裂密封裝置，所述的電芯殼體內(nèi)側(cè)設(shè)置有減振裝置，所述的減振裝置與密封裝置之間設(shè)置有充滿滅火材料水或者滅火材料碳酸氫鈉的腔體。該防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)，在緊貼電芯的外圍進行全密封包裹設(shè)計一個具有高溫自裂功能的密封裝置，該密封裝置具有遇到高溫時自行破裂的功能，再在電芯殼體內(nèi)側(cè)設(shè)置有減振裝置，同時在減振裝置與密封裝置之間設(shè)置一個腔體，在腔體內(nèi)部填充滅火材料水或者滅火材料碳酸氫鈉，根據(jù)電池本身的各種特性，當電池產(chǎn)生安全隱患時，電池組內(nèi)部的溫度將逐漸升高，當溫度升高到一定程度時，緊貼電芯本體的全密封裝置將會自行破裂，滅火材料會通過破裂縫隙滲入到電芯本體表面，使電池組得到降溫或是滅火，從而控制電池組不起火、不爆炸，為了進一步防止爆炸，通過設(shè)置減振裝置將從電芯本體內(nèi)部產(chǎn)生的沖擊力進行釋放減振。該防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)，具有設(shè)計簡單，夕卜形結(jié)構(gòu)成型、出模簡易；在與同等電池結(jié)構(gòu)比較，材料成本更低廉，安全性由0%提高到99%以上。
[0009]作為優(yōu)選，所述的密封裝置為遇高溫可自行分解的聚丙烯薄膜，所述的密封裝置自行分解的溫度為80度至120度。密封裝置采用遇高溫可自行分解的聚丙烯薄膜，當電芯本體內(nèi)部溫度升高到80度時，該密封裝置開始自裂，使得電芯本體與腔體連通，通過腔體內(nèi)部的滅火材料進行滅火降溫，防止爆炸。
[0010]作為優(yōu)選，所述的減振裝置為減振彈片，所述的減振彈片多方向交錯獨立設(shè)置。減振裝置采用多方向交錯獨立設(shè)置的減振彈片，這樣的結(jié)構(gòu)當電芯本體意外產(chǎn)生較強的沖擊力時，該減振裝置在沖擊力的作用下向不同方向運動，使沖擊力得到釋放，起到減振作用，有效防止電芯的爆炸，安全性能高。
[0011]作為優(yōu)選，腔體內(nèi)部通過隔板設(shè)置有多個隔腔，所述的隔腔內(nèi)部分別設(shè)置有延伸到電芯殼體外部的射流管，所述的射流管的開口設(shè)置在電芯殼體的上端。作為一種優(yōu)選方案，采用水作為滅火材料，此時，腔體內(nèi)部通過隔板設(shè)置有多個互不相通的隔腔，隔腔內(nèi)部設(shè)置有射流管，射流管的開口設(shè)置在電芯殼體的上端，當電池本體產(chǎn)生安全隱患時，電池本體某個部位的溫度會上升，此處的密封裝置會先行破裂，對應(yīng)于該處的隔腔內(nèi)部的水會向電沁本體沁入，如果內(nèi)部壓力繼續(xù)上升，此隔腔內(nèi)部的水會在內(nèi)部沖擊壓力的作用下通過射流管向上噴射，起到從上向下降溫滅火作用，而其他位置隔腔內(nèi)部的水在壓力沒有達到的情況下，會留在隔腔內(nèi)部對該部位進行防火防爆，射流管的開口上可以設(shè)置較薄口蓋，也可以不設(shè)口蓋，以便于隔腔內(nèi)部的水從開口射出，對整個電池進行滅火防爆。
[0012]作為另一種優(yōu)選，所述的電芯殼體上設(shè)置有多個釋放孔，所述的釋放孔上安裝有氣壓閥。腔體內(nèi)部填充滅火材料碳酸氫鈉時，在電芯殼體上設(shè)置有多個釋放孔，釋放孔上設(shè)置氣壓閥，當電池產(chǎn)生安全隱患時，電池組內(nèi)部的能量也可以通過釋放孔和氣壓閥得到有效的釋放，從而進一步控制電池組不起火、不爆炸。釋放孔和氣壓閥可以設(shè)置在殼體的任意位置，只要能夠?qū)崿F(xiàn)將電池內(nèi)部能量從各個疏通孔進行釋放，防止電池由于能量得不到釋放引起燃燒、爆炸即可。
[0013]作為優(yōu)選，所述的釋放孔的孔徑大小為5~50mm。釋放孔的孔徑大小以有效釋放能量，不引起電池起火爆炸為宜。
[0014]作為優(yōu)選，電芯殼體為不銹鋼殼、鐵殼、鋁殼、塑料外殼或者金屬材料與塑料材料組合的外殼。電芯殼體可以采用各種材料的殼體，如不銹鋼殼、鐵殼、鋁殼、塑料外殼、金屬材料與塑料材料組合的外殼等，而且殼體的形狀也不受限制，根據(jù)鋰電池應(yīng)用范圍的不同，而設(shè)置為不同結(jié)構(gòu)。
[0015]本實用新型實現(xiàn)其第二個發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是:一種具有防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)的鋰離子電池，該鋰離子電池包括底座、防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)、電池組合件和電池接口，所述的防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)與電池組合件和底座連接組成鋰離子電池，所述的電池接口與防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)內(nèi)部電連接。該鋰離子電池，采用防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)，當電池在使用過程中出現(xiàn)內(nèi)部短路或過充等各種不良因素時，電池組內(nèi)部的溫度將逐漸升高，當溫度升高到一定程度時，緊貼電芯本體的全密封裝置將會自動破裂，滅火材料隨著破裂縫隙滲入到電芯本體表面，使電池組得到降溫或是滅火，同時在電芯外殼內(nèi)側(cè)設(shè)置有減振裝置，當內(nèi)部沖擊力上升時，減振裝置在沖擊力的作用下向不同方向彈開，起到釋放沖擊力的作用，從而起到防止了電池由于溫度不斷升高致使電芯內(nèi)短路引起燃燒、爆炸，該鋰離子電池安全性能高。
[0016]作為優(yōu)選，所述的防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)中密封裝置為遇高溫可自行分解的聚丙烯薄膜，所述的密封裝置自行分解的溫度為80度至120度；所述的減振裝置為減振彈片，所述的減振彈片多方向交錯獨立設(shè)置；所述的腔體內(nèi)部通過隔板設(shè)置有多個隔腔，所述的隔腔內(nèi)部分別設(shè)置有延伸到電芯殼體外部的射流管，所述的射流管的開口設(shè)置在電芯殼體的上端；所述的電芯殼體上設(shè)置有多個釋放孔，所述的釋放孔上安裝有氣壓閥，所述的釋放孔的孔徑大小為5~50mm ;殼體為不銹鋼殼、鐵殼、鋁殼、塑料外殼或者金屬材料與塑料材料組合的外殼。
[0017]作為另一種優(yōu)選，所述的防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)中密封裝置為遇高溫可自行分解的聚丙烯薄膜，所述的密封裝置自行分解的溫度為80度至120度；所述的減振裝置為減振彈片，所述的減振彈片多方向交錯獨立設(shè)置；所述的電芯殼體上設(shè)置有多個釋放孔，所述的釋放孔上安裝有氣壓閥，所述的釋放孔的孔徑大小為5~50mm ;殼體為不銹鋼殼、鐵殼、鋁殼、塑料外殼或者金屬材料與塑料材料組合的外殼。
[0018]本實用新型的有益效果是:該防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)和具有該電芯結(jié)構(gòu)的鋰離子電池，具有設(shè)計簡單，外形結(jié)構(gòu)成型、出模簡易；防止起火爆炸的性能好，在與同等電池結(jié)構(gòu)比較，材料成本更低廉，安全性由0%提高到99%以上，使用安全可靠，可以廣泛應(yīng)用到交通動力(電動自行車、電動摩托車、電動汽車)，儲能、航天、通信備用電源等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實用新型防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是本實用新型中具有防止起火爆炸的電芯結(jié)構(gòu)的鋰離子電池的一種結(jié)構(gòu)示意圖；