CN106299182B - 一种具有定位防爆功能的软包锂离子电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有定位防爆功能的软包锂离子电池及其制造方法，为了解决软包锂离子电池定位防爆的问题，包括电池主体，其特征是在所述的电池主体的侧封边上设有防爆区，所述的防爆区是在侧封边厚度方向设有优先爆破缺陷，当电池发生热失控时首先从优先爆破缺陷位置进行撕裂，优先爆破缺陷部位具有对外界水分的高阻隔性。在电池发生热失控时防爆区先被破坏，起到排气防爆的作用，排气能力强，防爆区结构根据产品要求可选可控，具有位置固定性，对电池成套设计和所使用的目标对象提供了安全保障，并保证了原有铝塑膜封边对外界水分的高阻隔性，制造工艺简单，综合成本低。

Description

一种具有定位防爆功能的软包锂离子电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术，尤其是一种具有定位防爆功能的软包锂离子电池及其制造方法。
背景技术
随着环境污染及能源消耗问题的日益严重，新能源行业得到全世界的普遍关注。锂离子电池由于其具有环境友好、能量密度高、循环寿命长、价格适宜等优点而成为近年来的研究热点。其在数码、储能、通信、电动车等领域得到了广泛的应用，尤其在电动汽车行业，被快速推广。
目前锂离子动力电池按照外形规格及外壳材料可以分为软包电池、圆柱形电池、方形金属壳电池，其中，软包锂离子电池具有比能量高、成本低廉等优点。在防爆安全方面，圆柱形电池和方形金属壳电池均已在顶盖处设置防爆阀，电池内部发生热失控时防爆阀能够及时开启。如专利公开号为CN105789518A，设计的一种带有安全阀软包装锂离子电池，它包括电池正、负极耳，安全阀是安装在软包装锂离子电池的正极耳和负极耳的中间，安全阀由安全阀外壳体、螺柱、压紧弹簧、密封钢球、热熔胶构成，外壳体内腔的头部装有螺柱，螺柱的下面装有压紧弹簧，压紧弹簧是装配在阀体里，阀体的底部用钢球密封，外壳体的外部敷有热熔胶。外壳体的形状如柱体，螺柱与安全阀壳体之间是间隙配合。外壳体放置在上层铝塑膜和下层铝塑膜的之间通过其外部敷的热熔胶在压力和热源下熔化密封。这些结构是将安全阀设计在软包锂离子电池中，然而这些安全阀在电池发生热失控时排气能力较差，不能起到及时排除大量气体的目的，同时也存在一定的水分阻隔失效概率。
而商品化的软包锂离子电池不具备定位防爆功能，电池内部发生热失控时，铝塑膜发生鼓胀，当压力达到一定值时，铝塑膜封边会发生破裂而排气，而这种破裂具有随机性，且破裂压力一般较高，这种缺陷在锂离子电池成组后，对热失控的安全设计非常不利，针对软包锂离子电池没有定位防爆或排气的问题，目前研究的工作相对较少。
发明内容
本发明的目的是为了解决软包锂离子电池定位防爆的问题，提供一种具有定位防爆功能的软包锂离子电池及其制造方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种具有定位防爆功能的软包锂离子电池，包括电池主体，其特征是在所述的电池主体的侧封边上设有防爆区，所述的防爆区是在侧封边厚度方向设有优先爆破缺陷，当电池发生热失控时首先从优先爆破缺陷位置进行撕裂，优先爆破缺陷部位具有对外界水分的高阻隔性。本技术方案在软包锂离子电池中，利用外层侧封边自身材料，在厚度方向设置防爆区，这种防爆区是通过在侧封边上制造一个缺陷来实现，该缺陷在电池发生热失控时先被破坏，从而起到排气防爆的作用；这种防爆区可以根据相对应的服务产品进行选择，不但实现了防爆结构的可控性，对电芯成组后的安全设计也起到了至关重要的作用，且对所服务的产品也具有保护性意义。在设置防爆区时，在侧封边厚度方向保留足够的防水层，即在完全保证原有铝塑膜封边对外界水分的高阻隔性前提下，防止因阻隔性差而导致外部水分对电芯的透入，从而提高电池的循环寿命及日历寿命。
作为优选，所述的优先爆破缺陷设置在电池长度方向的封印处。封印处的选择要避开正、负极极耳和金属触点。
作为优选，所述的优先爆破缺陷具有位置固定性。缺陷位置的布置对防爆结构的可控性具有重要意义。
作为优选，所述的优先爆破缺陷为U型或V型或圆弧形状的结构缺陷，以使铝塑膜侧封边位置出现爆破缺陷。通过凹形结构直接破坏侧封边的厚度来实现防爆区的结构形式。
作为优选，所述的优先爆破缺陷是在铝塑膜封边时，在两层铝塑膜之间设有封装阻隔物。不破坏侧封边的情况下，加设阻隔物来实现防爆区的结构形式。
一种具有定位防爆功能的软包锂离子电池的制造方法，其特征具有以下内容：在电池长度方向的封印处固定位置设计用于防爆结构的优先爆破缺陷，并在保证封装强度及对外界水分阻隔性的前提下，防爆压力在0.02-4MPa之间能选择性调整。
作为优选，通过在封装模具上设计相应尺寸规格的缺陷区，该缺陷区是在铡封边厚度方向的内侧造成凹陷式优先爆破缺陷。
作为优选，所述的凹陷式优先爆破缺陷其横截面是通过模具在侧封边内侧制造成U型或V型或圆弧形状。
作为优选，所述的优先爆破缺陷是在铝塑膜封边时，在两对应层铝塑膜之间增加相应尺寸规格的封装阻隔物，所述阻隔物的材质为金属片或高熔点塑料片或胶带或橡胶片或氧化物片，阻隔物的厚度为0.02-2mm。
作为优选，所述的封装阻隔物是聚酰亚胺材质的塑料膜片，该塑料膜片粘贴于封边部位，在热封边后依靠聚酰亚胺的高熔点阻止该封装处铝塑膜的粘合。
本发明的有益效果是：结构简单，无需辅助配件或采用很少封装阻隔物即即实现在电池发生热失控时防爆区先被破坏，从而起到排气防爆的作用；在电池发生热失控时排气能力强；防爆区结构根据产品要求可选可控，具有位置固定性，对电池成套设计和所使用的目标对象提供了安全保障；保证了原有铝塑膜封边对外界水分的高阻隔性，防止了因阻隔性差而导致外部水分对电芯的渗透，提高了电池的使用寿命；制造工艺简单，综合成本低。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是本发明的一种防爆区实施例结构示意图。
图中：1. 电池主体，2. 正极极耳，3. 负极极耳，4. 侧封边，5. 防爆区。
a.侧封边宽度；b.缺陷区极限封边宽度；c.缺陷区开口长度。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
本实施例一种具有定位防爆功能的软包锂离子电池，参见图1，包括电池主体1，电池主体1外部是侧封边4，电池主体1长度方向一端设有正极极耳2和负极极耳3。
在电池主体1的侧封边4上设置防爆区5，即在侧封边4厚度方向内侧设有优先爆破缺陷，从电池整体来看，优先爆破缺陷的位置位于电池长度方向的封印处。当电池发生热失控时首先从优先爆破缺陷位置被撕裂，而优先爆破缺陷部位具有对外界水分的高阻隔性。本优先爆破缺陷具有位置的固定性。
本实施例一种具有定位防爆功能的软包锂离子电池的制造方法，具有以下内容：
一、在电池长度方向封印处的固定位置设计用于防爆结构的优先爆破缺陷，该防爆结构是在保证封装强度及对外界水分阻隔性要求的前提下，其防爆压力可在0.02-4MPa之间进行调整。
二、通过在封装模具上设计相应尺寸规格的缺陷区，该缺陷区是在侧封边4厚度方向的内侧造成凹陷式优先爆破缺陷。这种凹陷式优先爆破缺陷的横截面是通过模具在侧封边4内侧制造成U型或V型或圆弧形状。
三、优先爆破缺陷可以是在铝塑膜封边时，在两对应层铝塑膜之间增加相应尺寸规格的封装阻隔物，阻隔物的材质为金属片或高熔点塑料片或胶带或橡胶片或氧化物片等，阻隔物的厚度为0.02-2mm。
四、当封装阻隔物为聚酰亚胺材质的塑料膜片时，把该塑料膜片粘贴于封边部位，在热封边后依靠聚酰亚胺的高熔点阻止该封装处铝塑膜的粘合。
实施例一：如图2所示，软包锂离子电池尺寸：厚度10mm，高度227mm，宽度161mm。铝塑膜封边时，将铝塑膜封装热封头设计成具有V型凹槽缺陷的结构，靠近封边内侧，V型结构尺寸为侧封边宽度a：7mm，缺陷区极限封边宽度b：3mm，缺陷区开口长度c：15mm。其余生产工艺依照锂离子电池的生产工艺进行。
实施例二：优先爆破缺陷是在铝塑膜封边时，在两层铝塑膜之间设有封装阻隔物。软包锂离子电池尺寸为：厚度10mm，高度227mm，宽度161mm。铝塑膜封边时，将半圆形的聚酰亚胺材质的塑料片或胶带粘贴于封边部位，热封边后依靠聚酰亚胺的高熔点阻止该处铝塑膜的粘合，聚酰亚胺塑料具体尺寸为侧封边宽度a：7mm，缺陷区极限封边宽度b：2mm，缺陷区开口长度c：50mm，聚酰亚胺塑料片或胶带的厚度为0.3mm。其余生产工艺依照锂离子电池的生产工艺进行制作执行。
使用实验对比：
软包锂离子电池尺寸为厚度10mm，高度227mm，宽度161mm，所有生产工艺依照锂离子电池的现有生产工艺进行制作执行，铝塑膜正常封边，作为对比例。
对本技术方案的实施例和对比例所制备的电池进行过充实验测试，观察过充后铝塑膜爆破位置。在电池侧面进行打孔，在保证打孔处密封的前提下，将干燥空气充入电芯中进行爆破实验，通过压力表测试电池铝塑膜的爆破压力及爆破位置，如下表。
分类 过充实验爆破位置 爆破压力/MPa 爆破实验爆破位置
实施例1 爆破区 0.3 爆破区
实施例2 爆破区 0.15 爆破区
对比例 随机 0.6 随机
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构、工艺方法等均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种具有定位防爆功能的软包锂离子电池的制造方法，所述的软包锂离子电池包括电池主体（1），所述的电池主体的侧封边（4）上设有防爆区（5），所述的防爆区是在侧封边厚度方向设有优先爆破缺陷，优先爆破缺陷是在铝塑膜封边时，在两层铝塑膜之间设有封装阻隔物，将半圆形的聚酰亚胺材质的塑料片或胶带粘贴于封边部位，热封边后依靠聚酰亚胺的高熔点阻止该处铝塑膜的粘合，当电池发生热失控时首先从优先爆破缺陷位置进行撕裂，优先爆破缺陷部位具有对外界水分的高阻隔性；所述的优先爆破缺陷具有位置固定性；其特征具有以下内容：在电池长度方向的封印处固定位置设计用于防爆结构的优先爆破缺陷，并在保证封装强度及对外界水分阻隔性的前提下，防爆压力在0.02-4MPa之间能选择性调整；通过在封装模具上设计相应尺寸规格的缺陷区，该缺陷区是在侧封边（4）厚度方向的内侧造成凹陷式优先爆破缺陷；所述的凹陷式优先爆破缺陷其横截面是通过模具在侧封边（4）内侧制造成U型或V型或圆弧形状，以使铝塑膜侧封边位置出现爆破缺陷。
2.根据权利要求1所述的一种具有定位防爆功能的软包锂离子电池的制造方法，其特征在于所述的优先爆破缺陷是在铝塑膜封边时，在两对应层铝塑膜之间增加相应尺寸规格的封装阻隔物，所述阻隔物的材质为金属片或高熔点塑料片或胶带或橡胶片或氧化物片，阻隔物的厚度为0.02-2mm。
3.根据权利要求2所述的一种具有定位防爆功能的软包锂离子电池的制造方法，其特征在于所述的封装阻隔物是聚酰亚胺材质的塑料膜片，该塑料膜片粘贴于封边部位，在热封边后依靠聚酰亚胺的高熔点阻止该封装处铝塑膜的粘合。
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