[发明专利]一种具有防火防爆装置的锂电池及应用该电池的电动车

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有防火防爆装置的锂电池及其应用产品，更具体的说，它涉及一种具有防火防爆装置的锂电池及应用该电池的电动车。

背景技术

由于不可再生能源危机和环境污染严重，全球加速了绿色环保高性能锂电池的发展，锂电池的应用领域由数码产品领域延伸到交通动力、储能、航天、通信备用电源等领域，人们对锂电池的需求也由原先的几百毫安·时发展到上百甚至上千安·时，随着容量的提升，安全问题将更加难以控制，因此现在高容量锂电池安全性是众多企业研究的课题，如果能解决好锂电池起火、爆炸这一世界性难题，锂电池的应用必将进入更快更广的发展阶段。公开号为CN102044715A的发明于2011年5月4日公开了一种锂电池防爆装置，其包括锂电池壳体、正电极、负电极、橡胶片在内的结构,锂电池壳体上设有通气孔，通气孔上覆盖并固定有橡胶片，橡胶片的厚度为0.5-5mm。由于采用橡胶片作为防爆阀，无需另外开设注液孔向电池内注射电解液和氮气，将注液孔和防爆阀合为一体，结构简单，成本低，加工方便操作简单；使用时，只需用针管穿过橡胶片向内注射电解液和氮气，拔出针头后，利用橡胶片的弹性封闭了针孔，达到电解液和氮气不泄漏，锂电池正常工作。该发明适用于各种形状及不同厚度的锂电池。但是锂电池在发生爆炸主要是由于短路、散热不畅等原因导致的所谓“热失控”问题引起的，“热失控”进而引发电池内压剧增，从而引起爆炸，因此防止锂电池爆炸不仅要及时排泄内压，还应从温度控制、防止短路等环节入手，多方面采取措施才能更有效地达到锂电池防爆目标，而该发明仅仅侧重于通过通气孔和防爆阀泄压，而不是采用更全面的防护措施，因此收效较为有限。

发明内容

锂电池极易因短路、散热不良等问题引起起火爆炸，而现有的锂电池防火防爆措施只能有限地改善部分问题而不能全面解决问题，为克服这一缺陷，本发明提供了一种针对锂电池起火爆炸成因强化防火防爆功能的锂电池防火防爆装置，还提供了一种应用该装置的电动车。

本发明的技术方案是：一种具有防火防爆装置的锂电池，所述锂电池包括电芯组和外壳，电芯组置于外壳内，电芯组与外壳的间隙中填充有在受热时能发生吸热反应并产生二氧化碳的灭火材料，外壳上设有疏通孔。本装置针对锂电池起火爆炸的机理进行被动反应式工作，即通过锂电池电芯温度的升高，促使灭火材料发生反应，一方面根据该灭火材料反应时吸热的特性，将锂电池内部生成的热能吸收，起到抑制温度快速升高的作用；另一方面，利用反应生成的二氧化碳逐步排挤电池内部的氧气，消除支持电芯发生燃烧的要素，从而达到抑制燃烧的目的；再者，在利用该灭火材料吸热降温的同时通过疏通孔将外壳内原有的空气及后来生成的二氧化碳及时排出，保持电池内压稳定在一安全水平上。通过上述措施，本装置可以有效防止锂电池起火爆炸，大大提高锂电池使用安全性。灭火材料可以为一种成份，通过自分解反应生成二氧化碳。

作为优选，所述疏通孔上设有泄压阀，泄压阀包括阀体和活动阀块，阀体口上螺纹连接有阀盖，阀盖中心设有中心通孔，阀体内设有上大下小的锥台形的阀腔，活动阀块亦呈锥台形并适配地滑动设置于阀腔中，阀盖与活动阀块间设有一压簧，压簧一端钩挂于活动阀块上，另一端抵接在阀盖底面，压簧匝圈外径大于中心通孔直径。在自然状态下，活动阀块受压簧挤压，压紧在阀腔中，封堵住阀腔。当外壳内部气压增大时，活动阀块最终会因外壳内外的压力差而被向外顶开，解除对阀腔的封堵，从而使外壳内部过大的压力得到释放，确保电池内压处在较为安全的水平上，降低爆炸风险。另一方面泄压阀也是电池组装时进入外壳内部的少量空气的外泄通道，在外壳内不断生成的二氧化碳的排挤下，原有的含有氧气的空气逐步被排空，且在维持电池的安全内压时可以杜绝外部空气再次进入，这样在没有氧气的情况下，电池的电芯组不会发生燃烧，从而起到阻燃防火作用。

作为优选，所述的灭火材料为碳酸氢盐。碳酸氢盐受热时可发生自分解反应，生成二氧化碳，而且这一反应为吸热反应，符合本装置的工作需要。选用碳酸氢盐为灭火材料，加装、电池内存放都比较方便。

作为优选，所述碳酸氢盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢钙、碳酸氢铵或其混合物。这些都是常见易得且稍高温度下就可分解反应的碳酸氢盐。

作为优选，所述疏通孔位于外壳顶部。所述灭火材料分解生成的二氧化碳密度大于同等条件下的空气密度，二氧化碳更易沉到外壳内底部，从而将原有空气挤到外壳内顶部，因此在外壳顶部设置疏通孔更利于原有空气的快速排空，以及新生成二氧化碳的储留，形成电池内部的缺氧环境，更好地实现阻燃防火的目的。