[發(fā)明專利]一種阻止動力電池?zé)崾Э財U(kuò)展的氣溶膠蜂窩板及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711329270.7
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107887550B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐志國;周嵬;王虎龍;周梅華;杜元星;胡正海
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇福瑞士電池科技有限公司
• 主分類號: H01M50/244
• 分類號: H01M50/244;H01M50/204;H01M10/613;H01M10/625;H01M10/643;H01M10/658;A62C3/16
• 代理公司: 徐州市三聯(lián)專利事務(wù)所 32220
• 代理人: 周愛芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種阻止動力電池?zé)崾Э財U(kuò)展的氣溶膠蜂窩板及其應(yīng)用，屬于動力電池安全技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

動力電池安全性是新能源汽車大規(guī)模推廣應(yīng)用過程中，各方最關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一。

動力電池系統(tǒng)安全性問題主要分為3個層次，即“演變”、“觸發(fā)”和“擴(kuò)展”?！把葑儭笔侵竸恿﹄姵匕踩允鹿拾l(fā)生之前，故障可能經(jīng)歷了長期的演化過程；“觸發(fā)”是“演變”過程的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也可以是突發(fā)情況破壞了動力電池系統(tǒng)，并導(dǎo)致安全性事故。一般在進(jìn)入觸發(fā)階段之后，鋰離子動力電池內(nèi)部的能量將會在瞬間集中釋放，此過程不可逆且不可控，也稱之為熱失控(thermalrunaway)。熱失控后的電池發(fā)生劇烈升溫，溫度可高達(dá)1000℃，并可以觀察到冒煙、起火與爆炸等現(xiàn)象。熱失控“觸發(fā)”發(fā)生后，應(yīng)防止熱失控“擴(kuò)展”的發(fā)生。

熱失控觸發(fā)后，局部單體熱失控后釋放的熱量向周圍傳播，將可能加熱周圍電池并造成周圍電池的熱失控，也稱之為熱失控在電池組內(nèi)的“擴(kuò)展”。單體電池?zé)崾Э厮尫诺哪芰渴怯邢薜模侨绻l(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)造成熱失控的擴(kuò)展，整個電池組的能量通過熱失控釋放出來，將會造成極大的危害。例如，25A·h三元鋰離子電池(具有約0.1kW·h的電能)熱失控時釋放出的能量約為630kJ，相當(dāng)于0.15kg TNT當(dāng)量。對于一個具有60kW·h的純電動車的動力電池系統(tǒng)而言，如果所有單體由于熱失控擴(kuò)展而釋放出全部能量，將會相當(dāng)于釋放出90kg TNT當(dāng)量的能量。也就是說，熱失控擴(kuò)展一旦發(fā)生，造成的危害將會很大。因此，人們需要防范熱失控擴(kuò)展的發(fā)生，就應(yīng)把熱失控局限于部分單體。

從熱失控的擴(kuò)展機(jī)理上來說，當(dāng)熱失控單體的周圍電池受到的熱失控擴(kuò)展造成的加熱功率大于其本身的散熱功率時，受到加熱的周圍電池的溫度就會升高，繼而發(fā)生熱失控擴(kuò)展。在電池模塊內(nèi)，熱失控擴(kuò)展過程中的熱量傳遞主要有兩種路徑：一種是通過導(dǎo)熱，包括直接接觸的相鄰電池殼體之間的導(dǎo)熱，以及通過單體電池之間的極柱連接件進(jìn)行的導(dǎo)熱，另一種是單體電池爆破噴射出來的高溫物質(zhì)灑落在周邊電芯上并著火燃燒，該過程對周圍電芯的傳熱與炙烤。

在預(yù)防熱失控擴(kuò)展的現(xiàn)有技術(shù)中，針對第一種熱量傳遞途徑的預(yù)防控制技術(shù)有多種。如電池及其極耳(授權(quán)公告號CN 202585594U)的專利，公布了一種能夠防止短路的極耳，在電池極耳的金屬層內(nèi)設(shè)置具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng)極耳表面的溫度升高到熱敏電阻的臨界值時，熱敏電阻的溫度急劇增加幾個到幾十個數(shù)量級，從而減小外部電路造成的極大電流產(chǎn)生，起到短路保護(hù)的作用；又如一種鋰離子動力電池?zé)岜Ｗo(hù)連接結(jié)構(gòu)及其連接方法(申請?zhí)朇N107134560A)的專利，公布了一種鋰離子動力電池?zé)岜Ｗo(hù)連接結(jié)構(gòu)及其連接方法，通過為每塊電芯裝配單獨(dú)熱保護(hù)原件，在電池?zé)崾Э貢r，易熔金屬受熱熔化，從而切斷單體電芯與匯流銅排的物理電氣連接，快速隔離超溫電芯，阻止熱失控電芯在過溫狀態(tài)下的熱量向周邊電芯傳遞。

針對第二種熱量傳遞途徑的預(yù)防熱失控擴(kuò)展控制技術(shù)，目前所見報道的不多。名稱為具有滅火功能的電池蓋(授權(quán)公告號CN103270643B)的專利，公布了一種具有滅火功能的電池蓋，將存儲滅火液與壓縮空氣的滅火罐設(shè)置到電池蓋的內(nèi)表面，當(dāng)由于電池過熱或漏電等導(dǎo)致電池內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，滅火罐爆裂，滅火罐噴射滅火液到電池以撲滅火災(zāi)。但由于該滅火罐均勻布置在電動汽車的整個動力電池箱體內(nèi)上部，當(dāng)某一個單體電芯發(fā)生熱失控時，其在箱體內(nèi)部空間內(nèi)均勻?yàn)⒙錅缁鹨海瑹o法保證針對局部某一塊單體電芯噴射足夠劑量的滅火液，影響了其滅火效果；同時，隨著電動汽車?yán)m(xù)航里程要求的增加，企業(yè)廠商們力爭在有限的動力電池箱體空間內(nèi)布置更多的單體電芯，這對任何占據(jù)箱體內(nèi)空間的部件增加都提出了限制。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種阻止動力電池?zé)崾Э財U(kuò)展的氣溶膠蜂窩板，在不增加空間需求的前提下，在動力電池箱體內(nèi)的每一個電池模組結(jié)構(gòu)設(shè)計中構(gòu)筑防控結(jié)構(gòu)，有效阻止單體電芯因熱失控爆破噴射燃燒而向周邊單體電芯擴(kuò)散。本發(fā)明還提供了該氣溶膠蜂窩板的應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的一種阻止動力電池?zé)崾Э財U(kuò)展的氣溶膠蜂窩板，包括蜂窩陶瓷層，所述蜂窩陶瓷層內(nèi)填充有滅火劑，蜂窩陶瓷層的兩側(cè)由內(nèi)至外依次對稱安裝有粘結(jié)層、絕緣阻燃紙層和絕緣阻燃薄膜層。

作為改進(jìn)，所述蜂窩陶瓷層的厚度為5-20mm，氣孔率為75％-90％，孔徑為1-4mm。