[發明專利]一種用于軟包蓄電池的保護結構及軟包蓄電池

在審

• 申請號: 201911101968.2
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110931660A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 許曉雄;劉冀鵬;張永龍
• 申請（專利權）人: 浙江鋒鋰新能源科技有限公司;江西贛鋒鋰業股份有限公司
• 主分類號: H01M2/02
• 分類號: H01M2/02;H01M2/34;H01M10/613;H01M10/6554
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種用于軟包蓄電池的保護結構及軟包蓄電池。所述保護結構包括圍繞蓄電池電芯外周并由內向外依次設置的內層保護片、隔離層和外層保護片，其中所述隔離層由PP、PE或二者的組合構成。本發明還涉及具有該保護結構的軟包蓄電池。利用該保護結構，能夠提高電池在高溫情況下的安全性能，提高電池的抗機械濫用性能，能夠固定電芯厚度并抑制其體積膨脹，從而使制備的軟包蓄電池具有良好的安全性能。

技術領域

本發明涉及軟包蓄電池制作領域，更具體地涉及一種用于軟包蓄電池的保護結構及軟包蓄電池。

背景技術

近年來，隨著新能源汽車、人工智能、無人駕駛、5G通信等技術的發展，對儲能技術提出了越來越高的要求。鋰離子電池因具有較高的能量密度和循環效率、低自放電、無記憶效應等優點，受到學術界及產業界的關注。目前，鋰離子電池技術已日趨成熟，能量密度不斷提升，并大規模應用在各類消費類電子產品、電動工具、電動汽車等領域。

目前鋰離子電池按照外形特點或封裝方式，主要分為鋼殼鋰離子電池、鋁殼鋰離子電池和軟包鋰離子電池，其中軟包鋰離子電池使用了鋁塑包裝膜作為包裝材料，因此其具有以下優點：(1)安全性能好，在發生安全隱患的情況下軟包電池最多只會鼓氣裂開，而不像鋼殼或鋁殼電芯那樣會發生爆炸；(2)重量輕，軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰和鋁殼電池輕；(3)容量大，軟包電池較同等規格尺寸的鋼殼和鋁殼電池容量高；(4)內阻小，軟包電池的內阻較小，可極大降低電池的自耗電；(5)設計靈活，可以做成各種異形電池。

然而，軟包鋰離子電池在具有高能量密度優勢的同時，也存在體積脹縮效應嚴重、易變形、短路易自燃、高溫安全性差等缺點，導致其在使用過程中安全事故頻發。

因此，在本領域中仍然需要進一步提高軟包鋰離子電池的安全性，減少高能量密度鋰離子電池在使用過程中的變形、短路等，進而減少由其引發的安全事故。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的一個目的在于提供一種軟包蓄電池保護結構。利用該保護結構，能夠提高電池在高溫情況下的安全性能，提高電池的抗機械濫用性能，能夠固定電芯厚度并抑制其體積膨脹，從而使制備的軟包蓄電池具有良好的安全性能。

上述目的通過以下方案來實現：

在一方面，本發明提供一種軟包蓄電池保護結構，所述保護結構包括：圍繞蓄電池電芯外周并由內向外依次設置的內層保護片、隔離層和外層保護片，其中所述隔離層由PP、PE或二者的組合構成。在一個優選實施方案中，所述內層保護片為銅片，所述外層保護片為鋁片。

利用該保護結構，當電芯受到外部機械破壞(如碰撞、擠壓、穿刺)時，兩層保護片會承接外部作用力，緩解外力對內部電芯的直接破壞；當電芯遭遇過高溫度、內部、外部短路時，導致電芯過熱時，保護片之間的隔離層能夠融化進而引發電池短路，釋放電芯內部的能量，降低安全風險；并且，當電芯大倍率充放電時，兩層金屬保護片可作為散熱片，迅速降低電芯表面溫度；最后，在充放電過程中，電池內芯兩側的金屬保護片可以固定電芯厚度，抑制體積膨脹，延長電池使用壽命。特別地，所述隔離層在常規狀態下將外層保護鋁片與內層保護銅片分離，以防止短路發生；在高溫(120℃以上)下，所述隔離層會熔化，從而使外層保護片與內層保護片發生短接，釋放電芯的能量。

進一步優選地，在所述蓄電池電芯和所述內層保護片之間還設置有保護填充層。在一個優選實施方案中，所述保護填充層由絕緣陶瓷材料制成，例如，所述絕緣陶瓷材料選自Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、TiO2中的一種或幾種。在另一優選實施方案中，所述保護填充層的厚度為0.5-5mm，進一步優選為1、1.5、2、2.5、3、3.5、4或4.5mm。

利用所述技術方案，當電芯受到外力破壞時，所述保護填充層能夠防止因外層保護片與內層保護片受力變形或破裂產生的碎片、毛刺對電芯的損害。