CN104916866B - 安全锂离子电芯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种安全锂离子电芯，包括正极片、隔膜、负极片、电解液和外壳，隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，按照第一隔膜、正极片、第二隔膜和负极片的顺序组装成卷芯，所述卷芯外部包裹外壳，电解液注入在外壳之内，所述正极片上设置极耳，该正极片上设置的极耳为铝极耳，所述铝极耳是微损的，微损程度为流过铝极耳的电流超过锂离子电池最大放电电流的两倍以上时，铝极耳微损处熔断。通过在锂离子电池极耳上加工微损区域，从而增大微损区域处的电阻，当锂电池输出电流过大时，因微损区域的极耳电阻较大，温度升高较快，造成微损区域的极耳熔断，达到提高电池安全性的目的。

Description

安全锂离子电芯
技术领域
本发明涉及离子电池领域，具体地，涉及一种安全锂离子电芯。
背景技术
近年来，锂离子电池着火爆炸等事故不断发生，锂离子电池的安全性能受到越来越多的关注，而电池短路是造成电池起火爆炸的一个主要因素，当电池短路时，电池放出大量热量导致电池隔膜融化，进而造成内部短路，从而导致失控。目前，主要是通过在盖帽加装CID和PTC或壳体上加装防爆阀或表面造痕进行防护，但是一方面电动工具使用锂离子电池，需要大电流放电的锂离子电池无法加装PTC，导致其防护有限，另一方面CID、PTC和防爆阀质量良莠不齐，造痕程度难以保证，因此电池短路造成的事故仍屡见不鲜。锂离子电池制造过程中，正极铝耳的规格只是保证满足充放电需求，而未采取相关措施预防电池短路；电池封口环境为低露点空气氛围，部分空气封到电池内部，不利于提高其安全性能。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种安全锂离子电芯，以实现提高电池安全性的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种安全锂离子电芯，包括正极片、隔膜、负极片、电解液和外壳，隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，按照第一隔膜、 正极片、第二隔膜和负极片的顺序组装成卷芯，所述卷芯外部包裹外壳，电解液注入在外壳之内，所述正极片上设置极耳，该正极片上设置的极耳为铝极耳，所述铝极耳是微损的，微损程度为流过铝极耳的电流超过锂离子电池最大放电电流的两倍以上时，铝极耳微损处熔断。
优选的，所述铝极耳外露部分除点焊区域之外均包裹高温胶带。
优选的，锂离子电池注液后外壳在不可燃不助燃气体环境下封口，使少量惰性气体密封在外壳内部。
优选的，所述按照第一隔膜、正极片、第二隔膜和负极片的顺序组装成卷芯，所述组装方式包括卷绕或叠片。
优选的，所述铝极耳是微损的，微损处为采用折压形成的折痕、压痕或打孔形成的小孔。
优选的，所述铝极耳微损处的电阻相对于未微损处的电阻增大1/3~1/2。
优选的，所述不可燃不助燃气体至少包括惰性气体、N2或CO2。
优选的，外壳内放置储存惰性气体的材料，该储存惰性气体的材料密封在PP或PE袋中。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明的技术方案，通过在锂离子电池正极耳上加工微损区域，从而增大微损区域处的电阻，当锂电池输出电流过大时，因微损区域的极耳电阻较大，温度升高较快，造成微损区域的极耳熔断，不致发生失控，达到提高电池安全性的目的。极耳微损处采用高温胶带进行包覆，防止了铝极耳熔断时高温导致的不良后果。电池在惰性气体氛围内封口，可将少量惰性气体密封到电池内部，当电池因受热或机械损伤破裂时，惰性气体可保证电池周围惰性气体氛围，防止受损电池起火。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例所述的安全锂离子电芯卷绕形成卷芯的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的采用打孔形成小孔的正极片结构示意图；
图3为图2所示的采用打孔形成小孔的正极片B处的放大结构示意图；
图4为本发明实施例所述的采用折压形成的折痕、压痕的正极片结构示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
1-第一隔膜；2-正极片；3-第二隔膜；4-负极片；5-高温胶带；6-铝极耳；7-微损处；701-小孔；702-折痕或压痕。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
一种安全锂离子电芯，包括正极片2、隔膜1、负极片4、电解液和外壳，隔膜包括第一隔膜1和第二隔膜3，按照第一隔膜1、 正极片2、第二隔膜3和负极片4的顺序组装成卷芯，卷芯外部包裹外壳，电解液注入在外壳之内，正极片上设置极耳，该正极片上设置的极耳为铝极耳6，铝极耳是微损的，微损程度为流过铝极耳的电流超过锂离子电池最大放电电流的两倍以上时，铝极耳微损处熔断。外壳的直径和长度可作任意调整。
其中，铝极耳外露部分除点焊区域之外均包裹高温胶带。锂离子电池注液后外壳在不可燃不助燃气体环境下封口，使少量惰性气体密封在外壳内部。按照第一隔膜、 正极片、第二隔膜和负极片的顺序组装成卷芯，组装方式包括卷绕或叠片。
如图1所示，是按照第一隔膜、正极片、第二隔膜和负极片的顺序卷绕成的卷芯。也可以按照第一隔膜、正极片、第二隔膜和负极片的顺序叠加成方形的卷芯。卷芯的形状可以根据需求进行改变。
铝极耳是微损的，微损处为采用折压形成的折痕、压痕或打孔形成的小孔701。铝极耳微损处的电阻相对于未微损处的电阻增大1/3~1/2。如图2和图3所示，采用打孔形成的小孔的面积占到沿所处极耳横截面的1/3~1/2。其小孔的面积占两个虚线之间面积的1/3~1/2。
不可燃不助燃气体至少包括惰性气体、N2或CO2。空间允许的情况下也可在外壳内放置储存惰性气体的材料，该储存惰性材料密封在PP或PE袋中。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种安全锂离子电芯，其特征在于，包括正极片、隔膜、负极片、电解液和外壳，隔膜包括第一隔膜和第二隔膜，按照第一隔膜、正极片、第二隔膜和负极片的顺序组装成卷芯，所述卷芯外部包裹外壳，电解液注入在外壳之内，所述正极片上设置极耳，该正极片上设置的极耳为铝极耳，所述铝极耳是微损的，微损程度为流过铝极耳的电流超过锂离子电池最大放电电流的两倍以上时，铝极耳微损处熔断，
所述铝极耳外露部分除点焊区域之外均包裹高温胶带；
所述铝极耳是微损的，微损处为采用折压形成的折痕、压痕或打孔形成的小孔；
所述铝极耳微损处的电阻相对于未微损处的电阻增大1/3～1/2，锂离子电池注液后外壳在不可燃不助燃气体环境下封口，使少量不可燃不助燃气体密封在外壳内部；所述按照第一隔膜、正极片、第二隔膜和负极片的顺序组装成卷芯，组装方式包括卷绕或叠片；所述不可燃不助燃气体至少包括惰性气体、N2或CO2；外壳内放置储存惰性气体、N2或CO2的材料，该储存惰性气体、N2或CO2的材料密封在PP或PE袋中；通过在锂离子电池正极耳上加工微损区域，从而增大微损区域处的电阻，当锂电池输出电流过大时，因微损区域的极耳电阻较大，温度升高较快，造成微损区域的极耳熔断，不致发生失控，达到提高电池安全性的目的；极耳微损处采用高温胶带进行包覆，防止铝极耳熔断时高温导致的不良后果；电池在惰性气体氛围内封口，将少量惰性气体密封到电池内部，当电池因受热或机械损伤破裂时，惰性气体可保证电池周围惰性气体氛围，防止受损电池起火。
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