CN104269504A - 锂离子电池及锂离子电池组 - Google Patents

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蒋阳强
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Abstract

本发明涉及锂离子电池，特别涉及一种具备安全隔离功能的锂离子电池，目的是为解决目前锂离子电池在使用过程中容易导致锂电池发生热失控从而带来安全隐患的问题。本发明提供一种锂离子电池，包括电池本体，所述电池本体表面包覆薄膜，所述薄膜用于在电池本体发生热失控时起阻燃作用。针对锂离子电池组，本发明还提供一种锂离子电池组，包括若干锂离子电池，所述锂离子电池并联连接，所述锂离子电池为上述的锂离子电池，所述锂离子电池之间采用隔离片进行隔离，所述隔离片用于防止单个锂离子电池起火时引起其它锂离子电池起火。本发明适用于锂离子电池。

Description

锂离子电池及锂离子电池组
技术领域
本发明涉及锂离子电池，特别涉及一种具备安全隔离功能的锂离子电池。
背景技术
锂离子电池具有能量密度大、输出功率高、充放电寿命长、无污染、工作温度范围宽及自放电小等诸多优点。其作为新型的高能化学电源，在向着解决人类环境污染和能源危机前进的过程中，遇到了最为巨大的挑战，即安全问题。锂离子电池会因过电流，内部枝晶导致内部短路或过充等滥用条件，导致内部的热积累，当热量积累到一定程度的时候，会引发电解液、正极及内部其他材料发生放热连锁反应，最终导致锂电池发生热失控。
目前解决锂离子电池安全性问题的途径主要包括两方面。一方面是通过使用维护或辅助管理来保证其安全性。如通过锂离子电池管理系统防止锂离子电池短路、过充及超温等。另一方面则是通过改善锂电池材料或优化设计来提高锂离子电池自身的安全性。如通过提高正极材料稳定性，在电解液中添加阻燃及防过充等添加剂，采用新型隔膜(如陶瓷隔膜)等方式。然而上述方法因各种因素的限制，目前均无法从根本上解决锂离子电池的安全性问题。发明内容
本发明的目的是为解决目前锂离子电池在使用过程中发生热失控从而带来安全隐患的问题。
为达到上述目的，本发明提供一种锂离子电池，包括电池本体，所述电池本体表面包覆薄膜，所述薄膜用于在电池本体发生热失控时起阻燃作用。
具体地，所述薄膜采用绝缘材料制成，薄膜耐受至少300度的高温。
具体地，所述薄膜采用阻燃级别为V0级的材料制成。
优选地，所述薄膜为采用聚四氟乙烯或聚酰亚胺制造而成的薄膜。
本发明还提供一种锂离子电池组，包括若干锂离子电池，所述锂离子电池并联或串联连接，所述锂离子电池为上述的锂离子电池，所述锂离子电池之间采用隔离片进行隔离，所述隔离片用于防止单个锂离子电池发生热失控时引起其它锂离子电池热失控。
具体地，所述隔离片采用三层结构，外层采用聚四氟乙烯片，中间层采用陶瓷纤维。
具体地，所述隔离片外层的厚度范围为0.1mm～1mm，中间层的厚度范围为0.5mm～5mm。
具体地，所述陶瓷纤维耐受至少1000度高温，导热系数小于＜0.03W/mK。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种具备安全隔离功能的锂离子电池，在多个锂离子电池组成的锂离子电池组内采用该方法对锂离子电池进行隔离，并在单个锂离子电池外部包覆薄膜，既能够对锂离子电池起阻燃作用，又能够实现锂离子电池之间的有效隔离。当一只锂离子电池发生热失控时，不会引起电池组内其他锂离子电池发生连锁反应，从而大大提高了锂离子电池在应用过程的安全性。
附图说明
图1为实施例的锂离子蓄电池结构示意图。
图2为实施例的锂离子蓄电池组结构示意图。
图3为实施例的隔离片结构示意图。
图4为实施例的增加了隔离片的锂电池组内一只单体电池发生热失控时锂离子电池组温度变化曲线。
图5为未增加隔离片的锂离子电池组内一只单体电池发生热失控时锂离子电池温度变化曲线。
其中，101为锂离子电池本体，102为薄膜，201为隔离片，301为外层隔离片，302为中间层隔离片，401为发生热失控的锂离子电池表面温度，402为与其相邻的锂离子电池表面温度，501为发生热失控锂离子电池表面温度，502为与其相邻的锂离子电池表面温度。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步描述，实施例仅仅是为了帮助读者更好地理解本发明的方案及阐述采用本发明的方案所带来的有益效果，并不用以限制本发明的保护范围。
本发明为解决目前锂离子电池在使用过程中发生热失控从而带来安全隐患的问题，提供一种锂离子电池，包括电池本体，所述电池本体表面包覆薄膜，所述薄膜用于在电池本体发生热失控时起阻燃作用。进一步地，还提供一种锂离子电池组，包括若干锂离子电池，所述锂离子电池并联或串联连接，所述锂离子电池为上述的锂离子电池，所述锂离子电池之间采用隔离片进行隔离，所述隔离片用于防止单个锂离子电池发送热失控时引起其它锂离子电池热失控。
实施例
实施例采用5Ah钴酸锂体系方形软包锂离子电池。
实施例1：
在锂离子电池表面粘贴一层0.03mm厚的聚四氟乙烯薄膜102，见图1。对按上述方法进行安全隔离的锂离子电池本体101进行针刺试验，使锂离子电池发生热失控，锂离子电池在试验过程中未起火。
对比例1：
本例中对未进行安全隔离的5Ah钴酸锂体系方形软包锂离子电池本体101进行针刺试验，试验发现锂离子电池在试验过程中起火。
实施例2：
在表明粘贴了0.03mm厚的聚四氟乙烯薄膜的锂离子电池本体101之间增加耐高温、阻燃复合隔离片201隔离，见图2。其中耐高温、阻燃复合隔离片201采用3层结构，外层隔离片301为聚四氟乙烯片，中间层隔离片302为耐高温(＞1000℃)，且导热系数小(＜0.03W/mK)的陶瓷纤维，其结构示意图见图3。对其中一只锂离子电池进行针刺,使其发生热失控，测量相邻锂离子电池的温度，调整外层隔离片301和中间层隔离片302的厚度，当外层隔离片301厚度为0.5mm，中间层隔离片302厚度为2mm时，锂离子电池未起火，进行针刺的锂离子电池温度升高到400℃以上，发生热失控，但是其相邻的锂离子电池温度＜100℃，不会发生热失控。
对比例2：
表面粘贴了0.03mm厚的聚四氟乙烯薄膜的锂离子电池之间未增加耐高温、阻燃复合隔离片201隔离。对其中一只锂离子电池进行针刺,使其发生热失控，试验表明，锂离子电池未起火，进行针刺的锂离子电池温度升高到400℃以上，发生热失控，其相邻的锂离子电池温度受其影响随后也升高到400℃以上，也发生了热失控。
通过实施例与对比例的对比，不难发现，采用本发明方法在锂离子电池表面包覆一层耐高温、阻燃薄膜后，在锂离子电池发生热失控时能够起阻燃作用；在多只锂离子电池之间用耐高温、阻燃复合隔离片隔离，当某只锂离子电池发生热失控后，能够阻止相邻锂的离子电池受其影响也发生热失控，有效提高锂离子电池在应用过程中的安全性。

Claims (8)

1.锂离子电池，包括电池本体，其特征在于，所述电池本体表面包覆薄膜，所述薄膜用于在电池本体发生热失控时起阻燃作用。
2.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述薄膜采用绝缘材料制成，薄膜耐受至少300度的高温。
3.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述薄膜采用阻燃级别为V0级的材料制成。
4.如权利要求1或2或3所述的锂离子电池，其特征在于，所述薄膜为采用聚四氟乙烯或聚酰亚胺制造而成的薄膜。
5.锂离子电池组，包括若干锂离子电池，所述锂离子电池并联串联连接，其特征在于，所述锂离子电池为权利要求1至4任意一项所述的锂离子电池，所述锂离子电池之间采用隔离片进行隔离，所述隔离片用于防止单个锂离子电池发送热失控时引起其它锂离子电池热失控。
6.如权利要求5所述的锂离子电池组，其特征在于，所述隔离片采用三层结构，外层采用聚四氟乙烯片，中间层采用陶瓷纤维。
7.如权利要求6所述的锂离子电池组，其特征在于，所述隔离片外层的厚度范围为0.1mm～1mm，中间层的厚度范围为0.5mm～5mm。
8.如权利要求6所述的锂离子电池组，其特征在于，所述陶瓷纤维耐受至少1000度高温，导热系数小于＜0.03W/mK。
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