[实用新型]一种安全性高的锂电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种安全性高的锂电池。

背景技术

随着全球能源危机，特别是我国成为全球第一大汽车消费国，能源短缺，环境污染等问题日益突出。全球逐渐转变原有的能源消费结构，更合理有效地利用能源。具有能量密度高、循环寿命长、绿色无污染等优点的锂离子动力电池已然成为未来汽车工业的必然选择之一。

但是，在锂离子动力电池的使用过程中，成组电池内部容易造成挤压，震动，高温甚至内短路。这就导致电池内部发热，冒烟，着火甚至爆炸。给用户带来巨大的财产和人身的威胁。因此，提高电池的安全性能成了人们关注的热点，也成为我们研究的重点。

目前，大容量的锂离子动力电池在出现挤压、内短路、过充、过放等时会产生大量的热量，导致电芯发生膨胀，着火，爆炸。如今，提高电池安全性的主要措施设置保护电压，增加电解液添加剂，提高隔膜的热收缩温度等，但这只能一定程度降低电池的爆炸性能。

中国专利公开号CN101867049A，公开日是2010年10月20日，名称为“锂电池”的方案中公开了一种锂电池，包括壳体和位于壳体内的电芯，其特征在于：所述壳体大体呈环形，包括固定连接在一起的环形本体和盖体，所述盖体上开有至少一个通孔，所述至少一个通孔内通过绝缘材料密封有电极柱，所述电极柱与电芯电性连接。不足之处在于，这种锂电池在受到外部针刺时会出现内部短路，发生着火或爆炸的安全事故问题。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有锂电池在受到外部针刺时会出现内部短路，发生着火或爆炸的安全事故问题的不足，提供一种在结构简单，安全性高，具有自动堵漏保护功能，在不影响单包锂电池片的化学性能的情况下，能很好的解决锂电池外部针刺或锂电池内部短路以及降低锂电池内部热量和电池形变的安全问题的一种安全性高的锂电池。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种安全性高的锂电池，包括锂电池本体，所述锂电池本体包括呈层叠状布置的若干块单包锂电池片，并且这若干块单包锂电池片从上到下依次串联连接在一起，并在相邻两层单包锂电池片的连接线上分别串联连接有断路器；在单包锂电池片的外侧表面上包裹有隔热密封布层，在隔热密封布层的外表面上包裹有一号保护网片层，并在一号保护网片层的每个网孔内密封装有主体胶水；在一号保护网片层的外表面上包裹有二号保护网片层，并在二号保护网片层的每个网孔内密封装有辅助胶水；在二号保护网片层的外表面上包裹有保护膜层，所述主体胶水与所述辅助胶水混合后会迅速凝固。

首先通过层叠法叠片制得符合单包针刺安全性的若干块单包锂电池片，在单包锂电池片串联过程中，将断路器串联入每两个单包锂电池片之间，其余连接方法不变。该方案必须具备的两个因素是单包锂电池片针刺实验符合安全性要求以及断路器的反应时间相对短。

本方案的原理是，当电池串联时，钢针刺穿若干块单包锂电池片，使钢针刺穿的这若干块单包锂电池片短路。此时，钢针和外电路都有大量电流通过，并产生大量热量。而短路电流正比于短路电压。导致锂电池本体起火爆炸的原因正是过大的短路电流产生了足够的热量。在实验条件下，短路电压为单包电池电压之和。以锰系例的五个单包锂电池片串联成一个锂电池本体为例。锂电池本体的串联电压为21V，而在单包锂电池片之间串联有断路器后，当钢针逐包穿透锂电池内的单包锂电池片时，锂电池本体内的单包锂电池片逐包内短路，断路器逐一断路。此时，每一个单包锂电池片相对独立，短路两端电压仍为单包锂电池片的电压，即4.2V。此时，实验模型转化成了对单包锂电池片进行针刺实验，而对于单包锂电池片针刺安全的锂电池本体，在此条件下也符合安全条件。

按照上述方法制备1~200Ah的锂电池本体，进行1~5个单包锂电池片串联连接后，用φ3mm~φ8mm的耐高温钢针、以10~40mm/s 的速度，从垂直于单包锂电池片的方向刺穿锂电池本体，锂电池本体也不着火、不会爆炸，安全性明显提高。

钢针在刺穿单包锂电池片时，由于钢针必须先穿过一号保护网片层和二号保护网片层的网孔，由于分别在一号保护网片层和二号保护网片层的网孔内装有主体胶水和辅助胶水，并且主体胶水与辅助胶水混合后会迅速凝固，这样，主体胶水和辅助胶水配合就会把钢针穿透过的孔迅速补上，保证每个单包锂电池片内的电化学介质不外流，或者外流较少，能够大大提高锂电池本体是使用寿命。网格型的网孔使得钢针穿插一次不会导致主体胶水和辅助胶水漏掉，网格也增强了保护网片层的机械强度。