CN106469794A - 一种高比能电池包内部阻燃降温的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及二次电池包制作技术领域，提供了一种高比能电池包内部阻燃降温的方法，该方法是将阻燃剂进行微胶囊化处理后填充在电池包内部以解决高比能电池包内因某只电芯短路等故障引起温度巨变而造成起火燃烧乃至爆炸的问题。本发明的作用是当电池包内部温度升到一定值后，装有阻燃剂的微胶囊壳体迅速溶解或破裂，释放出阻燃剂，通过对电池包内部局部高温区及周围形成隔离膜的物理途径和终止自由基的化学途径，消耗或稀释氧气，达到阻燃降温的功能，终止了高温区域的扩散，消除和减少起火隐患，提高了电池包的安全性能。本发明的优点在于具有较高的安全性和可靠性，且微胶囊阻燃剂避免了较大灭火装置的安装，更加的轻便、环保。

Description

一种高比能电池包内部阻燃降温的方法

技术领域

本发明涉及的是一种电池包内部阻燃降温灭火的方法，属于锂离子二次电池包制作技术领域。

背景技术

随着我国战略性新兴产业的发展和节能减排工作的决策部署，政府对于培育和发展节能与新能源汽车产业的重视，电动汽车作为一种绿色环保型汽车将成为未来发展的趋势。相比于传统的铅酸、镍镉、镍氢二次电池，聚合物锂离子二次电池因其具有环境友好，工作电压高，循环寿命长，自放电小等一系列优点，符合绿色环保型汽车能源的理念，得到了巨大的关注，被越来越多的应用于汽车动力电池市场。

作为汽车动力电池，往往是以串并联的方式连接组成电池包以满足电动车负载所需要的电压和容量的要求，较高的电压与容量往往带来的是较低的安全性能。近年来，电动汽车用电池包由于多次事故的发生，因而其安全性越来越受到重视，电动汽车用电池包的安全问题也成为了世界难题。现有电动汽车用电池包在使用过程中，内外温差较大，存在一定的温度梯度，这便会对电池的性能造成不同的影响。虽然现有电动汽车用电池包内部都安装有电池管理系统来对温度进行管理，但对于电池包在极端情况下的“热失控”，只是被动的切断电源，并不能主动的控制由“热失控”引起的燃烧和爆炸。

燃烧是一种游离基的链锁反应，而链锁反应是要依赖热、辐射或其他方法而使反应引发，通过活性组分(自由基或原子)相继发生的一系列连续反应。而阻燃剂主要就是能够快速破坏其链锁反应，主动控制并减缓热失控，隔绝可燃物，从而达到灭火的目的。

发明内容

本发明提供了一种锂电池包内部阻燃降温灭火的方法，该方法是将微胶囊化阻燃剂填充在电池包内部，当电池包内部局部温度发生突变起火前或失控起火时，装有阻燃剂的微胶囊囊衣或壳体迅速溶解或破裂，释放出阻燃剂，通过对电池包高温区域及内部环境进行稀释、形成隔离膜的物理途径和终止自由基的化学途径，从而达到降温程消除和减少起火隐患，阻燃灭火的功能。本发明的优点在于具有较高的安全性和可靠性，且微胶囊化的无毒阻燃剂避免了较大灭火装置的安装，更加的轻便、环保。

本发明的具体技术方案如下：

本发明涉及一种电池箱组内单体电池发生热失控时，阻止热扩散以免整组电池发生过热，从而内部阻燃灭火的方法，该方法通过在电池包箱体内部填充阻燃剂，选用热吸收与氧化阻隔技术，杜绝电池组因温度异常而导致热失控现象的发生，避免由于电池包内部热量的积聚造成电池内部微短路，从而引发高温导致材料氧化反应的发生。热吸收与快速阻隔氧化反应发生是防止电池组发生热失控的有效途径。通过在电池包内部填充微胶囊化阻燃剂，当电池包内部温度超过一定范围时，微胶囊内的阻燃材料冲破包装壳体迅速扩散，吸收电池包内热量，阻隔热量的进一步扩散，避免氧化反应发生，从而到达阻燃灭火的功能，具有安全可靠、轻便环保的特性。

所述的电池包箱体为由环氧树脂覆盖的金属外壳，可以提供足够的强度和耐腐蚀性，且对带电设备绝缘，避免电池包在长期使用过程中发生变形、破裂和腐蚀。

所述的电池包内部的阻燃剂经过微胶囊化技术处理，微胶囊形状多变，可以为不规则形、多壁型和填质颗粒状。

所述的微胶囊化阻燃剂的囊材为玻璃、天然高分子材料、半人工合成高分子或人工合成的高分子，为动物胶、各种蛋白质、淀粉、纤维素、壳聚糖、阿拉伯胶、纤维素、海藻酸钠、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、芳香族酰胺-酰亚胺聚合物、芳乙炔聚合物、硅氧烷-乙炔聚合物和环氧树脂中的一种或多种复合组成。

所述的阻燃剂为无机阻燃剂或有机阻燃剂中的一种或多种，无机阻燃剂为氢氧化镁[Mg(OH)₂]、氢氧化铝[Al(OH)₃]、水滑石[Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂0]以及无机复合阻燃剂，有机阻燃剂为卤系阻燃剂和有机硅阻燃剂，如2-溴-3,3,3-三氟丙烯。

附图说明

图1为本发明所述的微胶囊化阻燃剂的外形图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明做进一步详细的描述，列举具体实施例为本发明的优选的实施例，并不能对本发明的权利要求进行限定，本发明尚有多种其它具体的实施方式，凡采用等同替换或者等效变换而形成的所有技术方案，均属于本发明要求保护的范围之内。

参照图1，一种电池包内部阻燃灭火的方法，该方法是将阻燃剂进行微胶囊化处理后填充在电池包箱体内部，当电池包内部温度发生突变起火前或失控起火时，装有阻燃剂的微胶囊囊衣迅速溶解，释放出阻燃剂，通过对电池包内部进行冷却、稀释、形成隔离膜的物理途径和终止自由基的化学途径，从而达到消除和减少起火隐患，阻燃灭火的功能。

作为优选，电池包箱体为由环氧树脂覆盖的金属外壳，可以提供足够的强度和耐腐蚀性，且对带电设备绝缘，避免电池包在长期使用过程中发生变形、破裂和腐蚀，且电池箱体是密封的。

作为优选，微胶囊阻燃剂的微胶囊形状为球型，由单层壁材，填质颗粒组成。

作为优选，微胶囊化阻燃剂的囊材为环保无污染的海藻酸钠。

本发明通过将阻燃剂填充在电池包箱体内部，通过微胶囊化对阻燃剂采用超细化、表面处理等技术进行改性，优选阻燃剂材料，使电池包能够自动对电池包内部进行阻燃灭火，避免了大型灭火装置的安装，更加的轻便，环保，而且安全性好，可靠性高。

选用2-溴-3,3,3-三氟丙烯作为阻燃剂是本发明的一个具体实施案例。将装有液态2-溴-3,3,3-三氟丙烯的微胶囊阻燃剂固定在电池包内部，当电池包内部某电芯发生内部故障出现高温时，使微胶囊内液体气化，内压升高将微胶囊囊体破裂，形成的气雾将阻燃剂扩散到电池包内各处。 阻燃剂的作用阻止了故障电池的热量进一步聚集，扼杀了燃烧的扩散，避免了周边电池的连锁燃烧，从而阻止了电池包的爆炸发生，提高了电池的安全性性能。

Claims (5)

1.一种高比能电池包内部阻燃降温的方法，其特征在于该方法通过在电池包箱体内部填充阻燃剂，从而达到阻燃降温的功能，具有安全可靠、轻便环保的特性。

2.如权利要求1所述的一种高比能电池包，其特征在于电池包是高比能量的锂离子电池等新型高比能量的二次电池。

3.如权利要求1所述的一种高比能电池包内部阻燃灭火的方法，其特征在于在电池包箱体内部填充经过微胶囊化处理的阻燃剂。

4.如权利要求3所述的电池包箱体内部填充经过微胶囊化处理的阻燃剂，其特征在于胶囊的囊材壳体是天然高分子材料、半人工合成高分子或人工合成的高分子,为玻璃、动物胶、各种蛋白质、淀粉、纤维素、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、芳香族酰胺-酰亚胺聚合物、芳乙炔聚合物、硅氧烷-乙炔聚合物和环氧树脂中的一种或多种复合组成。

5.如权利要求3所述的经过微胶囊化处理的阻燃剂，其特征在于该阻燃剂为无机阻燃剂或有机阻燃剂中的一种或多种组成，无机阻燃剂为氢氧化镁[Mg(OH)₂]、氢氧化铝[Al(OH)₃]、水滑石[Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂0]以及无机复合阻燃剂海藻酸钠组成，有机阻燃剂为卤系阻燃剂和有机硅阻燃剂，如2-溴-3,3,3-三氟丙烯。