CN113629321A - 一种大容量锂离子电池的安全结构及使用该安全结构的电池 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种大容量锂离子电池的安全结构及使用该安全结构的大容量锂离子电池，所述安全结构为在锂离子电池中心柱内加可相变的消防降温介质，所述的中心柱与电池上或下盖体接触或凸出电池上或下盖体。在电池正常运行时，消防降温介质可产生相变，将电池内部的热量传递到外界，进行热交换，降低电池芯部的温度。当电池由于内部短路或其它原因将要发生热失控前，在升温过程中中心柱释放消防降温介质到电池内部，对电池进行降温，阻断或延缓电池的热失控，即使最终电池热失控，消防降温介质与电池热失控产生的气体一起混合从泄压口喷出，将电池热失控产生的可燃气体不燃化，提高电池的安全性。

Description

一种大容量锂离子电池的安全结构及使用该安全结构的电池

技术领域

本申请涉及电池领域，尤其涉及一种大容量锂离子电池的安全结构及使用 该安全结构的大容量锂离子电池。

背景技术

锂电池的热失控是锂电池发生安全事故的主要原因，当电池内部析锂刺破 隔膜、电池短路、电池被穿刺、超温等情况发生时，极易导致电池热失控，电 池热失控后会引发相邻的电池，甚至整个电池箱及整个电池间发生火灾，电池 热失控产生的烟气若弥散到空间内，到达爆炸浓度后也极易引发爆炸，造成不 可估量的人员财产损失。

锂电池的内部由于充放电时的欧姆热、极化热、副反应热等的存在，在充 放电循环时，电池内部的热量堆积，温度会越来越高，如果不及时冷却，电池 的安全将会受到巨大的考验，目前电池的降温大多使用冷却液或空调来进行表 面降温，降温效率差，效果一般。

CN 102437370A中提供了一种以中心柱(极芯)为容器电池的制冷器，制 冷器在温度或压力下可释放阻燃气体，当电池发生热失控时，对电池进行制冷， 本专利除了在电池热失控时对电池进行消防和制冷外，在电池正常运行时，中 心柱还承担了热量传导的作用，将电池内部由于充放电时产生的热量导出电池， 对电池进行降温，减少了电池的热堆积，提高了电池的安全性。

CN206098596 U中对中心柱为灭火芯的结构做了说明，但未具体说明内部 所使用的灭火剂介质为何物，更未提及将中心柱当热管使用将电池正常运行时 的热量导出电池本体之外的方法，相较本专利的技术效果有很大的差距。

发明内容

为了解决上述现有设备存在的缺点，本申请提出了一种大容量锂离子电池 的安全结构及包括该安全结构的大容量锂离子电池。

一种大容量锂离子电池的安全结构，所述安全结构包括设置在电池中的电 池中心柱，所述电池中心柱与电池上/下盖体接触或凸出电池上/下盖体；

所述电池中心柱内部含有可相变的消防降温介质；在电池正常运行时，消 防降温介质可相变将电池内部的热量传递到外界，进行热交换，降低电池芯部 的温度；当电池由于内部短路或其它原因将要发生热失控前，在升温过程中中 心柱释放消防降温介质到电池内部，对电池进行降温，阻断或延缓电池的热失 控。

优选的，所述电池中心柱为金属空心柱体。

优选的，所述金属空心柱体的表面开有出液孔，出液孔被易熔合金密封， 在电池温度升高时熔化释放灭火降温物质。

优选的，所述易熔合金的熔点大于等于130℃。

优选的，所述金属空心柱体的表面开有薄弱槽，在柱体内部压力变大时可 开裂释放灭火降温介质。

优选的，所述电池内部压力或中心柱内部压力在0.2到0.4MPa时，薄弱槽 打开，释放灭火降温介质。

优选的，所述电池中心柱柱体内部含有的消防降温介质为灭火能力强、可 相变降温的消防灭火材料。

优选的，所述消防灭火材料为全氟己酮或其同系物。

优选的，所述电池中心柱顶面与电池上或下盖体贴紧接触或凸出电池上或 下盖体的中心轴位置。

优选的，所述电池的泄压口在中心柱顶端，或设于上下盖的其它位置，泄 压口上连有集气装置。

优选的，所述电池中心柱内部抽真空处理，真空度为3×10^-1～10^-4Pa。

本申请的另一方面提供一种大容量锂离子电池，其包括前述任意一项所述 的大容量锂离子电池的安全结构。

优选的，还包括设置在中心柱顶端或侧面的半导体制冷单元和/或散热翅片。

本申请的大容量锂离子电池的安全结构，通过在锂离子电池中心柱内加消 防降温介质或催化反应介质，当电池由于内部短路或其它原因将要发生热失控 前，在升温过程中中心柱释放消防降温介质到电池内部，对电池进行降温、或 使电解液溶液反应，阻断或延缓电池的热失控，提高电池的安全性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申 请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为带有薄弱槽的含有消防降温介质的金属中心柱。

图2为底部有易熔金属封口的含有消防降温介质的金属中心柱的示意图。

图3中心柱不凸出的上盖的示意图。

图4中心柱凸出的上盖的示意图。

图5为内含相变消防介质的中心柱不伸出上盖的电池的示意图。

图6为内含相变消防介质的中心柱伸出上盖的电池的示意图。

图7为半导体冷却中心柱的示意图。

图8为散热翅片冷却中心柱的示意图。

附图标记说明：

1-薄弱槽，2-中心柱，3-电池上盖，4-中心柱凸出的上盖，5-中心柱不凸出 上盖的电池，6-中心柱凸出上盖的电池，7-半导体制冷片，8-散热翅片，9-泄压 口，10-中心柱焊接片。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全 部的实施例。

如图1至7中所示：

如图1中降温灭火介质密封在开有多个薄弱槽1的中心柱中，将中心柱放 入卷芯中，焊好正负极耳，将图1中心柱与电池上盖3焊接，注液，封口，化 成，组成中心柱不凸出上盖的电池5。

如图2中降温灭火介质密封在底部有易熔金属薄弱口的中心柱中，中心柱 顶端带有电池泄压口9，焊好正负极耳，将中心柱放入卷芯中，将图2中心柱焊 接片10与中心柱凸出的上盖4焊接，注液，封口，化成，组成中心柱凸出上盖 的电池6。

如图7、8中所示，所述中心柱不凸出上盖的电池5和中心柱凸出上盖的电 池6，均可以在中心柱顶端或侧面加设半导体制冷片7或散热翅片8来在电池运 行时对中心柱的热端进行制冷，也可利用风冷和水冷对中心柱顶端进行制冷。

当电池热失控前，中心柱薄弱槽打开，释放全氟己酮到电池内部，阻止或 延缓电池的热失控。正负极柱可在中心柱与电池顶底盖接触面或伸出面的同一 端，也可在相对端。

由技术常识可知，本申请可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的 实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说 明，并不是仅有的。所有在本申请范围内或在等同于本申请的范围内的改变均 被本申请包含。

Claims (11)

1.一种大容量锂离子电池的安全结构，其特征在于，包括设置在电池中的电池中心柱，所述电池中心柱与电池上/下盖体接触或凸出电池上/下盖体；

所述电池中心柱内部含有可相变的消防降温介质；

在电池正常运行时，消防降温介质可产生相变将电池内部的热量传递到外界，进行热交换，降低电池芯部的温度；

当电池由于内部短路或其它原因将要发生热失控前，在升温过程中所述电池中心柱释放消防降温介质到电池内部，对电池进行降温，阻断或延缓电池的热失控。

2.根据权利要求1所述的大容量锂离子电池的安全结构，其特征在于，所述电池中心柱为金属空心柱体。

3.根据权利要求2所述的大容量锂离子电池的安全结构，其特征在于，所述金属空心柱体的表面开设有出液孔，并通过易熔合金密封。

4.根据权利要求3所述的易熔合金，其特征在于，所述易熔合金的熔点大于等于130℃。

5.根据权利要求2所述的大容量锂离子电池的安全结构，其特征在于，所述金属空心柱体的表面开有薄弱槽，在柱体内部压力变大时可开裂释放灭火降温介质。

6.根据权利要求5所述的薄弱槽，其特征在于，所述电池内部压力或中心柱内部压力在0.2到0.4MPa时，薄弱槽打开，释放灭火降温介质。

7.根据权利要求1所述的大容量锂离子电池的安全结构，其特征在于，所述电池中心柱内部含有的消防降温介质为灭火能力强、可相变降温的消防灭火材料。

8.根据权利要求7所述的大容量锂离子电池的安全结构，其特征在于，所述消防灭火材料为全氟己酮或其同系物。

9.根据权利要求1所述的大容量锂离子电池的安全结构，其特征在于，所述电池中心柱顶端或侧壁上设有泄压口，所述泄压口上连有集气装置。

10.根据权利要求1所述的大容量锂离子电池的安全结构，其特征在于，所述电池中心柱内部抽真空处理，真空度为3×10^-1～10^-4Pa。

11.一种大容量锂离子电池，其特征在于，包括前述任意一项所述的大容量锂离子电池的安全结构，以及设置在中心柱顶端或侧面的半导体制冷单元和/或散热翅片。

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