[實用新型]一種快速降溫預防熱失控的二次電池

有效

• 申請號: 201921542327.6
• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN210120216U
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 林亮;劉巖;丁偉剛;潘啟明;陳小潭
• 申請（專利權）人: 深圳市比克動力電池有限公司
• 主分類號: H01M10/637
• 分類號: H01M10/637;H01M10/613;H01M10/617;H01M10/6554;H01M10/6551;H01M10/653;H01M10/6556;H01M10/6568
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 李建威

本實用新型公開了一種快速降溫預防熱失控的二次電池，包括二次電池殼體、設置于二次電池殼體內的電芯，以及安裝于二次電池殼體頂部、與電芯電連接的二次電池頂蓋；其特征在于：還包括設置于二次電池頂蓋上的外短路觸發裝置、設置于二次電池殼體底部或側面上的外短路集熱裝置、設置于外短路集熱裝置上的冷卻裝置，以及一端與外短路觸發裝置相連、另一端與外短路集熱裝置相連的外短路線路。本實用新型提供了一種快速降溫預防熱失控的二次電池，可在電池熱失控前期，將外短路引導出的熱量帶離電池表面以降低電池內部能量，從而避免電池發生熱失控導致起火或爆炸的現象。

技術領域

本實用新型屬于電池安全技術領域，具體涉及一種快速降溫預防熱失控的二次電池。

背景技術

鋰離子電池憑借其突出優勢被廣泛應用于消費電子產品、新能源汽車和儲能等領域。隨著實際應用對能量密度的要求不斷提升，高能量密度材料體系對鋰離子電池的安全性能造成巨大的挑戰。一般而言，電池遭到不當使用如過充、短路或者被暴露于高溫環境等情況時，電池內部反應易產生大量氣體和熱量，甚至出現內短路引發熱失控的現象。

對于熱失控的防御手段，目前的電池設計主要以頂蓋防爆閥為主，防爆閥在內部氣壓達到一定值時發生泄壓，釋放內部壓力。但是實驗證明，即使在非密閉環境內，高能量材料體系在高溫下仍可能發生劇烈反應并燃燒爆炸，造成不可預期的危害。另外，目前許多基于電池熱失控的降溫設計并不能在反應失控的瞬間快速抑制電池溫度上升。除此之外，電池模組的電池間熱擴散防御，雖能在一定程度上延長電池熱量的擴散時間，但終究治標不治本，電池一旦起火燃燒必然存在較大安全隱患。

基于上述分析，可以認為解決電池熱失控問題的思路不應該僅僅集中在失控后或者失控瞬間的措施，而是應該把重心放在降低電池失控前的內部能量上。因此，提出一種在熱失控前有效降低電池內部能量的設計方案，對于抑制電池熱失控尤為重要。

實用新型內容

為了解決所述現有技術的不足，本實用新型提供了一種快速降溫預防熱失控的二次電池，可在電池熱失控前期，有效觸發外短路觸發裝置和與之相連的外短路集熱裝置，并通過外短路集熱裝置上的冷卻裝置，將外短路引導出的熱量帶離電池表面以降低電池內部能量，從而避免電池發生熱失控導致起火或爆炸的現象。

本實用新型所要達到的技術效果通過以下方案實現：

本實用新型中的快速降溫預防熱失控的二次電池，包括二次電池殼體、設置于二次電池殼體內的電芯，以及安裝于二次電池殼體頂部、與電芯電連接的二次電池頂蓋；其特征在于：還包括外短路觸發裝置、外短路線路、外短路集熱裝置和冷卻裝置；所述外短路觸發裝置設置于二次電池頂蓋上，所述外短路集熱裝置設置于二次電池殼體底部或側面上，所述冷卻裝置設置于外短路集熱裝置上，所述外短路線路一端與外短路觸發裝置相連、另一端與外短路集熱裝置相連。

該二次電池的設計能夠在熱失控前溫度上升或者內部壓力上升階段觸發外短路觸發裝置，外短路觸發裝置連接外短路集熱裝置，將電池的內部能量轉化為熱量而升溫，同時作用于外短路集熱裝置上的冷卻裝置將集熱裝置上產生的熱量帶走，有效的避免了熱失控的發生和危害。

為進一步優化整體結構，優選地，所述外短路觸發裝置為溫度記憶合金觸發裝置或氣壓翻轉片觸發裝置。

在常規使用情況下，外短路觸發裝置處于斷開狀態，不影響電芯的正常使用，外短路線路甚至可以起到均衡電池表面溫度的作用，將電池表面溫度傳導到冷卻裝置，避免常規使用情況下電池溫度上升；當電池遭到濫用時，內部溫度上升或者內部壓力上升到外短路觸發裝置的設定值時，外短路觸發裝置處于通路狀態，電芯被外短路集熱裝置短接，外電路開始大電流產熱，而集熱裝置產生的熱量被冷卻裝置持續帶走，電芯內部能量即電壓態顯著下降，直至電壓降停止，電池溫度下降，不發生熱失控。

進一步地，所述外短路連接線路為導熱金屬片、導電石墨片或導電石墨涂層。