[發明專利]一種鋰電池安全防護方法、裝置及鋰電池

在審

• 申請號: 201510345358.2
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN105047985A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 施黎明;尤云;楊濤
• 申請（專利權）人: 昆明五威科工貿有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M2/12;H01M2/02
• 代理公司: 北京鼎宏元正知識產權代理事務所(普通合伙) 11458
• 代理人: 李波;武媛

技術領域

本發明涉及鋰電池安應用安全技術領域，具體涉及一種鋰電池安全防護方法、裝置及鋰電池。

背景技術

鋰電池作為一種新興技術，與傳統電池相比有著諸多優勢：1)比能量高，即在放出盡可能多的能量的同時有著盡可能少的自身消耗。鋰元素有著最小的密度和最大的電負性，消耗相同質量的電池材料，鋰電池放出的能量明顯高于同類傳統電池的值。2)放電電壓穩定：許多電子線路要求電池提供相對穩定的放電電壓，鋰電池(特別是一次鋰電池)就具備這種特性。某些鋰電池在電量用盡前的電壓可接近穩壓電源的水平。3)沒有記憶效應，可隨時補充充電。這樣就使鋰電池效能得到充分發揮。4)鋰電池不含汞、鎘、鉛等有毒元素，是綠色環保電池。現有技術中，鋰電池已經廣泛的應用于各行各業，最突出的代表為手機采用單塊鋰電池作為動力源，而新能源電動汽車基本采用鋰電池組作為動力源。國內外基于鋰電池自身的優點，近年來在理論與工程方面重點研究并不斷突破，基本掌握了該電池的應用特性。鋰電池組雖然可以很好的滿足電動產品的發展需求，卻一直潛藏著不安全的因素。現有技術中的鋰電池在發生短路、燃燒進而導致爆炸的幾率遠高于其它傳統電池。可以說，鋰電池的安全問題屬于世界難題。

鋰電池爆炸的原因可歸納為電池芯外部短路與電池芯內部短路兩方面。電池芯外部發生短路，電子組件又未能切斷回路時，電芯內部會產生高熱，造成部分電解液汽化，將電池外殼撐大。當電池內部溫度高達135℃時，質量好的隔膜紙會將細孔關閉，電化學反應終止或近乎終止，電流驟降，溫度也慢慢下降，進而避免爆炸的發生。但是細孔關閉率太差，或是細孔根本不會關閉的隔膜紙，會讓電池溫度繼續升高，更多的電解液汽化，最后將電池外殼撐破，甚至將電池溫度提高到使材料燃燒并爆炸。電池芯內部短路主要是因為銅箔與鋁箔的毛刺、或電解質中的雜質穿破隔膜，或是鋰原子的樹枝狀結晶穿破隔膜所造成。這些細小的針狀金屬，會造成微短路。銅鋁箔毛刺系在生產過程造成，因其漏電太快易觀察，多數可被電芯廠或是組裝廠篩檢出來。而且，由于毛刺細小，有時會被燒斷，使得電池又恢復正常。因此，因毛刺微短路引發爆炸的幾率不高。這樣的說法，可以從各電芯廠內部都常有充電后不久，電壓就偏低的不良電池，但是卻鮮少發生爆炸事件，得到統計上的支持。因此，內部短路引發的爆炸，主要還是因為過度充電造成的。過度充電后極片上到處都是針狀鋰金屬結晶和刺穿點，到處都在發生微短路。因此，電池溫度會逐漸升高，最后高溫將電解液氣化。這種情形，不論是溫度過高使材料燃燒爆炸，還是外殼先被撐破，使空氣進去與鋰金屬發生激烈氧化，都是爆炸收場。

現有技術中針對電池芯外部和內部短路的保障防護措施，從理論來說確實提高了鋰電池的安全性；但大多數研究方向都傾向于針對鋰電池單體的安全研究，以及針對安全材料方面的研究，對于針對組裝后的鋰電池成品的安全性防護的研究卻少之又少，甚至缺乏一套完整的防護方案。此外，由于鋰電池情況比較復雜，隨著充電操作、環境、具體使用和儲存等因素的影響，現有針對電池芯內外部的防護措施不可能100％阻止燃燒并導致爆炸的現象發生，當電池芯因不可預見的因素出現燃燒(爆炸)時，當前國內外還沒有一種有效方式阻燃并控制燃燒(爆炸)帶來的危害。

因此，研發一種鋰電池安全防護方法、裝置及鋰電池，以在鋰電池著火破裂后控制燃燒，使燃燒不迅速蔓延，并且能夠隔離燃燒的鋰電池并降低爆炸帶給外部環境的影響，進而提高鋰電池的使用安全性成為一種必需。

發明內容

為此，本發明提供一種鋰電池安全防護方法，解決現有技術中鋰電池著火破裂后如何控制燃燒，使燃燒不迅速蔓延，并且如何隔離燃燒的鋰電池并降低爆炸帶給外部環境的影響，進而提高鋰電池的使用安全性的技術問題。

為此，本發明提供一種鋰電池安全防護方法，包括：將鋰電池置于具有氣密性的封閉殼體中；以及，在所述封閉殼體上設置安全閥。

根據本發明的一個實施方式，其中，還包括：將所述封閉殼體內抽真空。

根據本發明的一個實施方式，其中，向所述封閉殼體內部填充阻燃性氣體。

根據本發明的一個實施方式，其中，還包括：在所述封閉殼體上設置煙霧報警系統，所述煙霧報警系統的煙霧傳感器設置在所述封閉殼體的內部。

為此，本發明還提供一種鋰電池安全防護裝置，為現有技術中的鋰電池提供更進一步的安全防護；其中，所述裝置包括：具有氣密性的封閉殼體；以及，設置在所述封閉殼體上的安全閥。

根據本發明的一個實施方式，其中，所述鋰電池包括：鋰離子電池和/或鋰亞電池；以及，由鋰離子電池和/或鋰亞電池制成的電池組。