[發明專利]一種具有防火防爆裝置的鋰電池及應用該電池的電動車

有效

• 申請號: 201410369438.7
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104218193B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 孫延先;任寧;李愛明;楊曉旭;張海飛
• 申請（專利權）人: 浙江超威創元實業有限公司
• 主分類號: H01M2/02
• 分類號: H01M2/02;H01M2/12;B60K1/04
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及一種具有防火防爆裝置的鋰離子電池及其應用產品，更具體的說，它涉及一種具有防火防爆裝置的鋰離子電池及應用該電池的電動車。

背景技術

由于不可再生能源危機和環境污染嚴重，全球加速了綠色環保高性能鋰離子電池的發展，鋰離子電池的應用領域由數碼產品領域延伸到交通動力、儲能、航天、通信備用電源等領域，人們對鋰離子電池的需求也由原先的幾百毫安·時發展到上百甚至上千安·時，隨著容量的提升，安全問題將更加難以控制，因此現在高容量鋰離子電池安全性是眾多企業研究的課題，如果能解決好鋰離子電池起火、爆炸這一世界性難題，鋰離子電池的應用必將進入更快更廣的發展階段。公開號為CN102044715A的發明于2011年5月4日公開了一種鋰電池防爆裝置，其包括鋰電池殼體、正電極、負電極、橡膠片在內的結構,鋰電池殼體上設有通氣孔，通氣孔上覆蓋并固定有橡膠片，橡膠片的厚度為0.5-5mm。由于采用橡膠片作為防爆閥，無需另外開設注液孔向電池內注射電解液和氮氣，將注液孔和防爆閥合為一體，結構簡單，成本低，加工方便操作簡單；使用時，只需用針管穿過橡膠片向內注射電解液和氮氣，拔出針頭后，利用橡膠片的彈性封閉了針孔，達到電解液和氮氣不泄漏，鋰電池正常工作。該發明適用于各種形狀及不同厚度的鋰電池。但是鋰電池在發生爆炸主要是由于短路、因過度充電或環境溫度過高導致的散熱不暢等原因引起所謂“熱失控”問題，“熱失控”進而引發電池內壓劇增，從而引起爆炸，因此防止鋰電池爆炸不僅要及時排泄內壓，還應從溫度控制環節入手，多方面采取措施才能更有效地達到鋰電池防爆目標，而該發明僅僅側重于通過通氣孔和防爆閥泄壓，而不是采用更全面的防護措施，因此收效較為有限。

發明內容

鋰離子電池極易因短路、散熱不良等問題引起起火爆炸，而現有的鋰離子電池防火防爆措施只能有限地改善部分問題而不能全面解決問題，為克服這一缺陷，本發明提供了一種針對鋰離子電池起火爆炸成因強化防火防爆功能的鋰離子電池防火防爆裝置。

本發明的技術方案是：一種鋰離子電池防火防爆裝置，所述鋰離子電池包括電芯組、電芯護套和外殼，電芯組置于電芯護套內，電芯護套置于外殼內，電芯護套與外殼的間隙中填充有碳酸氫鹽粉末，外殼內表面與碳酸氫鹽粉末之間設置有二氧化硅，外殼上設有疏通孔。本裝置針對鋰離子電池起火爆炸的機理進行被動反應式工作，即通過鋰離子電池電芯溫度的升高，使碳酸氫鹽發生反應，一方面根據碳酸氫鹽吸熱分解的特性，將鋰離子電池生成的熱能吸收，起到抑制溫度快速升高的作用，碳酸氫鹽需要一定的溫度才能發生分解反應，溫度越高分解越徹底，此處設置的二氧化硅具有較好的隔熱耐火性能，可以防止熱能通過外殼的熱傳導而散失，因而更利于碳酸氫鹽的分解，同時二氧化硅膠體還可以控制來自電池外部環境的熱能輸入，這樣一方面碳酸氫鹽消化內部熱能的，另一方面絕熱層阻止外部熱能輸入，雙管齊下，更利于電池內部溫度的控制；另一方面，根據碳酸氫鹽受熱分解生成二氧化碳的特性，利用二氧化碳逐步排擠電池內部的氧氣，消除支持電芯發生燃燒的要素，從而達到抑制燃燒的目的；再者，在利用碳酸氫鹽吸熱降溫的同時通過泄壓閥將外殼內原有的空氣及后來生成的二氧化碳及時排出，保持電池內壓穩定在一安全水平上。通過上述措施，本裝置可以有效防止鋰離子電池起火爆炸，大大提高鋰離子電池使用安全性。

作為優選，所述疏通孔上設有泄壓閥，泄壓閥包括閥體和活動閥塊，閥體口上螺紋連接有閥蓋，閥蓋中心設有中心通孔，閥體內設有上大下小的錐臺形的閥腔，活動閥塊亦呈錐臺形并適配地滑動設置于閥腔中，閥蓋與活動閥塊間設有一壓簧，壓簧一端鉤掛于活動閥塊上，另一端抵接在閥蓋底面，壓簧匝圈外徑大于中心通孔直徑。在自然狀態下，活動閥塊受壓簧擠壓，壓緊在閥腔中，封堵住閥腔。當外殼內部氣壓增大時，活動閥塊最終會因外殼內外的壓力差而被向外頂開，解除對閥腔的封堵，從而使外殼內部過大的壓力得到釋放，確保電池內壓處在較為安全的水平上，降低爆炸風險。另一方面泄壓閥也是電池組裝時進入外殼內部的少量空氣的外泄通道，在外殼內不斷生成的二氧化碳的排擠下，原有空氣逐步被排空，在沒有氧氣的情況下，電池的電芯組不會發生燃燒，從而起到阻燃防火作用。

作為優選，所述疏通孔位于外殼頂部。所述滅火材料分解生成的二氧化碳密度大于同等條件下的空氣密度，二氧化碳更易沉到外殼內底部，從而將原有空氣擠到外殼內頂部，因此在外殼頂部設置疏通孔更利于原有空氣的快速排空，以及新生成二氧化碳的儲留，形成電池內部的缺氧環境，更好地實現阻燃防火的目的。