CN102394279A

CN102394279A - 一种充液防爆控温锂离子电池

Info

Publication number: CN102394279A
Application number: CN2011103930422A
Authority: CN
Inventors: 余建岳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2012-03-28

Abstract

本发明提供一种充液防爆控温锂离子电池，包括其上带正、负极引出端的锂离子电池单体，其特征在于在锂离子电池单体外围设置一带空腔的外壳，并在外壳空腔内注入绝缘液体。使锂离子电池始终工作在与空气隔绝和可控温的绝缘液体中，有效防止电池工作过程中因出现异常，而有可能导致锂与氧气接触，从而引起燃烧、爆炸的问题，同时有效防止因电池外部因素造成温度升高而引起锂离子电池燃烧、爆炸等安全隐患，为锂离子电池，尤其是使用在储能电站、汽车、轮船及其它工业应用中的大容量和超大容量锂离子电池提供安全运行保障，延长电池使用寿命，提高电池的电性能和安全性能。

Description

一种充液防爆控温锂离子电池

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种充液防爆且能够控温的锂离子电池，属于动力电池技术领域。

背景技术

锂离子电池是一种绿色环保电池，具有能量、功率密度大，自放电小，无记忆效应，工作温度范围宽（为-20℃～60℃），循环性能优越，可快速充放电，且充电效率高达96%以上，使用寿命长，不含有毒有害物质等优点。现有的锂离子电池均以碳素材料做负极，以含锂的化合物做正极，并通过锂离子在正、负极之间的往返脱出或者嵌入，来完成电池的充电或放电的。当对电池进行充电时，锂离子从电池的正极脱出，经电解液嵌入负极，由于电池的负极为层状结构的碳材料，其上有很多微孔，因而可使来自正极的锂离子嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当电池放电（即使用电池）时，嵌入负极碳层微孔中的锂离子脱出，经电解液返回并嵌入正极，返回并嵌入正极的锂离子越多，放电容量越高。现有的锂离子电池包括一中空外壳，该中空外壳由钢、铝、镀镍铁、铝、塑料等制成，且在中空外壳上设盖帽，也就是电池的正负极引出端，盛于外壳中空的有机电解液，置于电解液中的正极、负极及它们之间的隔膜，其中，正极是用活性物质如锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂或磷酸铁锂制成的片状，其上的导电集流体使用厚度10--20微米的电解铝箔；负极是用活性物质如石墨、近似石墨结构的碳制成的片状，其上的导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔；正、负极之间的隔膜是一复合膜，其作用是在隔离电池正负极的同时，只允许锂离子通过，绝缘电子；有机电解液包括其中溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂以及聚合物胶状电解质。

现有的锂离子电池因存在下列缺陷，易引发安全事故，即：在充放电过程中，会因析出金属锂而形成枝晶，进而刺穿隔膜，造成内部短路，而一旦短路将会产生过电流，引起温度急剧上升，从而导致电解液中的低闪点、低沸点碳酸酯被氧化和还原，并产生大量气体和更多的热能，当这些气体和热能来不及释放，便会使电池内压急剧上升而引起爆炸；对使用聚合物胶状电解质的锂离子电池而言，也会因温度升高而发生更猛烈的燃烧；另外，当析出的金属锂与空气直接接触，即刻燃烧而引燃电解液，发生强烈火焰而使气体急速膨胀，引起爆炸。此外，锂离子电池在高、低温时，性能也会受到很大影响。

尽管现有的锂离子电池都设置了下列过充、过放等保护性措施：一是采用开关元件，利用开关元件的阻值随温度上升而增大的特性，自动停止供电；二是选择适当的隔板材料，使隔板上的微米级微孔在温度上升到设定值时，会自动溶解掉，从而阻断锂离子的通过，停止电池内部的反应；三是设置安全阀（就是电池顶部的放气孔），当电池内部压力上升到设定值时，安全阀自动打开放气卸压，以防止电池内部气体积累过多而发生形变，最终导致壳体爆裂。但其安全隐患仍然无法避免。尤其是使用在储能电站、汽车、轮船及其它工业产品中的高容量、大功率动力电池，更需要得到安全、可靠的保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充液防爆控温锂离子电池，从根本上解决锂离子电池易燃、易爆等安全运行问题，同时提高电池的使用寿命及其它诸多性能。

本发明提供的是这样一种充液防爆控温锂离子电池，包括其上带正、负极引出端的锂离子电池单体，其特征在于在锂离子电池单体外围设置一带空腔的外壳，并在外壳空腔内注入绝缘液体，使锂离子电池单体浸入绝缘液体中，一方面可通过绝缘液体进行冷却降温，另一方面可通过绝缘液体有效隔离锂离子电池单体与空气的接触，从而达到控温防爆的目的。

所述外壳壳壁上设有通孔，锂离子电池单体的正、负极引出端穿过通孔伸出壳外，以提供电能。

所述外壳壁上的通孔与管道相连，管道与热交换器相连，以便将绝缘液体引入热交换器中冷却后，再返回，实现锂离子电池单体的温控。

所述外壳的外壁上设有翼片，以便通过翼片散热，即对锂离子电池单体进行空冷，实现温控。

所述外壳上设有带空腔的翼片，且翼片的空腔与外壳空腔连通，以便对锂离子电池单体进行空冷，实现温控。

所述绝缘液体优选变压器油。

所述锂离子电池单体包括一带空腔的壳体，以及其上带引出端的壳盖，设于壳体空腔内的电解质以及相互叠加的正极、负极，在正、负极之间设置隔膜，在正、负极两侧分别设置导电集流铝箔和导电集流铜箔，且正极上的导电集流铝箔与负极上的导电集流铜箔相互错位，以实现双向集流，均衡充、放电，延长电池使用寿命。

所述导电集流铝箔上设通孔，导电集流棒穿过该通孔延伸至壳盖外成为正极引出端。

所述导电集流铜箔上设通孔，导电集流棒穿过该通孔延伸至壳盖外成为负极引出端。

本发明具有下列优点和效果：采用上述方案，使锂离子电池始终工作在与空气隔绝和可控温的绝缘液体中，有效防止电池工作过程中因出现异常，而有可能导致锂与氧气接触，从而引起燃烧、爆炸的问题，同时有效防止因电池外部因素造成温度升高而引起锂离子电池燃烧、爆炸等安全隐患，为锂离子电池，尤其是使用在储能电站、汽车、轮船及其它工业应用中的大容量和超大容量锂离子电池提供安全运行保障，延长电池使用寿命，提高电池的电性能和安全性能。

附图说明

图1为本发明之结构示意图；

图2为本发明之另一结构示意图；

图3为图2的断面结构图；

图4为实用新型之又一结构示意图；

图5为图4的断面结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述，但本发明之内容并不局限于此。

本发明提供的充液防爆控温锂离子电池，包括其上带正、负极引出端3、31的锂离子电池单体1，在锂离子电池单体1外围设置一带空腔4的外壳5，并在外壳5空腔4内注入变压器油，使锂离子电池单体1浸入变压器油中，一方面可通过变压器油进行冷却降温，另一方面可通过变压器油有效隔离锂离子电池单体1与空气的接触，从而达到控温防爆的目的；所述外壳5壳壁上设有通孔2，锂离子电池单体1的正、负极引出端3、31穿过通孔2伸出壳5外，以提供电能；所述外壳5壁上的通孔6、12与管道7、11相连，管道7、11与热交换器8相连，热交换器8内设冷却管，冷却管的入口端9、出口端10分别与制冷机相连，以便将绝缘液体引入热交换器8中，经冷却介质冷却后，再返回，实现锂离子电池单体1的温控，如图1；所述外壳5的外壁上对称设有四组翼片22，每组设三个翼片22，以便通过翼片22散热，从而对锂离子电池单体1进行空冷，实现温控，如图2、图3；所述外壳5上对称设有两组带空腔24的翼片23，每组设两个翼片23，每一翼片23的空腔24与外壳5空腔4连通，以便对锂离子电池单体1进行空冷，实现温控，如图4、图5。

所述锂离子电池单体1包括一带空腔13的壳体14，以及其上带引出端3、31的壳盖20，设于壳体14空腔13内的电解质以及相互叠加的正极15、负极18，在正极15、负极18之间设置隔膜19，在正、负极15、18两侧分别设置导电集流铝箔16和导电集流铜箔21，且正极上的导电集流铝箔16与负极上的导电集流铜箔21相互错位，以实现双向集流，均衡充、放电，延长电池使用寿命；所述导电集流铝箔16上设通孔25，导电集流棒17穿过该通孔25延伸至壳盖20外成为正极引出端3，如图1，所述导电集流铜箔21上设通孔25，导电集流棒17穿过该通孔25延伸至壳盖20外成为负极引出端31，如图1、图3。

Claims

1.一种充液防爆控温锂离子电池，包括其上带正、负极引出端的锂离子电池单体，其特征在于在锂离子电池单体外围设置一带空腔的外壳，并在外壳空腔内注入绝缘液体。

2.根据权利要求1所述的充液防爆控温锂离子电池，其特征在于所述外壳壳壁上设有通孔，锂离子电池单体的正、负极引出端穿过通孔伸出壳外。

3.根据权利要求1所述的充液防爆控温锂离子电池，其特征在于所述外壳壁上的通孔与管道相连，管道与热交换器相连。

4.根据权利要求1所述的充液防爆控温锂离子电池，其特征在于所述外壳的外壁上设有翼片。

5.根据权利要求1所述的充液防爆控温锂离子电池，其特征在于所述外壳上设有带空腔的翼片，且翼片的空腔与外壳空腔连通。

6.根据权利要求1所述的充液防爆控温锂离子电池，其特征在于所述绝缘液体优选变压器油。