CN106972194A - 一种锂离子电池 - Google Patents

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张火成
申日星
张娜
高飞
王永武
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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池，包括电池主体，所述电池主体包括多个电池极组，每个电池极组内中间部位设置有至少一个防护板；防护板为中空结构，所述每个防护板中空结构内部填充有防护性功能材料，如含有卤代碳酸酯、磷腈类化合物、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷酸三丁酯、三氯乙基磷酸酯或者甲基磷酸二甲酯的液体，相变材料，导热石墨材料，或者以上材料的任一种组合的复合材料。本发明公开的一种锂离子电池，可在电池由于充电不当、短路、针刺、挤压或暴露于高温等恶劣环境中而发生意外时，有效防止电池热失控，在保证电池安全性能的同时，提升电池的高温充放电性能。

Description

一种锂离子电池
技术领域
本申请属于电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池。
背景技术
锂离子电池具有高工作电压、高比能量、循环寿命长、无环境污染等优点，作为能将电能和化学能相互转化的二次化学电源，被视为电力储能系统的热门候选技术之一。自诞生以来，其应用领域不断扩大，获得迅速的发展。目前，不仅在移动式通讯设备和便携式电子设备上得到广泛应用，而且也广泛应用于电动工具、电动自行车以及电动汽车等大型电动设备方面。
目前，电动汽车和储能电站等一般需要使用具有大容量的锂离子动力电池作为电源。这些锂离子动力电池除了具有高容量，还应当具有良好的安全性、较长的循环寿命以及良好的高低温充放电性能等，才能达到使用标准，满足人们的需求。目前对锂离子电池的安全性能以及高低温充放性能要求越来越高。因此，如何提高电池的安全性能及高低温充放电性能是目前各大电池厂家研究的主要方向。
为了在一定程度上保证动力电池的安全性及高低温充放电性能，目前出现了一些常见技术方案。
CN 103733420 A公开了采用相变材料涂布于电芯负极极板表面或隔膜纸上的方式来稳定电芯内核温度。
CN 105594009 A将相变材料设置在正极内(正极极板)、负极内(负极极板)以及分离器(隔膜)内。
CN 105895959 A将相变材料涂覆到电池表面。
CN 105514521 A将相变材料添加在正极、负极、隔膜、电解液中的至少一处。
这些现有技术方案的缺点是，将相变材料设置、添加或涂覆(涂布)于正极、负极表面或极片内，造成正极、负极的面电阻增大，影响充放电性能，同时相变材料在电池充放电过程中容易与正极、负极活性物质发生副反应影响电池的循环性能；将相变材料添加到电解液中会增加电解液的粘度并引入杂质，不利于锂离子的“脱出”和“嵌入”，从而影响电池的容量；将相变材料涂覆到电池表面虽然避免了设置、添加、涂覆于电池内部所带来的负面反应，但是不能有效调控、降低电池内部的温度。
发明内容
鉴于以上现有技术存在的缺陷，为了解决至少其中问题之一，本发明提供了一种锂离子电池，包括电池主体，该电池主体包括多个电池极组，其中每个电池极组内部设置有至少一个防护板，该防护板内部为中空结构。
在本发明可选实施例中，所述防护板内部的中空结构填充有防护性功能材料。
在本发明一些可选实施例中，所述防护性功能材料包括含有卤代碳酸酯、磷腈类化合物、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷酸三丁酯、三氯乙基磷酸酯或者甲基磷酸二甲酯的液体，相变材料、导热石墨材料，或者以上材料的任意一种组合的复合材料。
在本发明可选实施例中，所述防护板主体材质为导热和/或阻燃材质。
进一步，在本发明可选实施例中，所述导热和/或阻燃材质为添加阻燃剂的聚丙烯、聚乙烯或聚四氟乙烯材料等聚合物，或不锈钢、铜、铝等金属。
在本发明可选实施例中，所述多个电池极组平行放置。
在本发明可选实施例中，所述电池极组包括多层正极片和多层负极片。
本发明提供的锂离子电池，可以在电池由于不当充电、短路、针刺、挤压或暴露于高温等恶劣环境中而发生意外时，防止电池热失控，能够保证电池的安全，保证锂离子电池的正常使用，延长锂离子电池的使用寿命，具有广泛的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1：一种锂离子电池的防护板主体结构示意简图；
图2：一种锂离子电池的防护板内部结构示意图；
图3：一种锂离子电池的防护板与极组组装结构示意图；
图4：一种锂离子电池的多个防护板与多个极组组装结构示意图；
图5：一种锂离子电池的多个防护板与多个极组组装结构示意图；
图中，1：防护板主体，2：防护板外壁，3：防护性功能材料，4：电池极组，5：极组正极端子，6；极组负极端子。
具体实施方式
在这里专用的词“实施例”，作为示例性说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。本法实施例中实验方法和性能指标测试，除非特别说明，采用本领域常规试验方法。
为了更好的说明本发明内容，在下文的具体实施例中给出了诸多具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。
应理解，本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明公开的内容。除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域的常规技术人员通常理解的相同含义。作为本发明中的其它原料、试剂均指本领域内通常使用的原料、试剂，符合通常使用该原料和试剂的规格要求。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图1、附图2、附图3、附图4、附图5，对本发明作进一步的详细说明。
本发明实施例提供的锂离子电池，包括电池主体，该电池主体包括多个电池极组，其中每个电池极组内部设置有至少一个防护板1。防护板1的形状与电池极组相匹配，便于安装，同时防护板1与电池极组相接触的侧面，可以设置成圆弧状，此圆弧状具有一定的角度，便于插入电池极组4内部，并在电池极组4内部完全贴合接触。
防护板1内部可以设置为中空结构，中空结构的防护板1可以包括外壁2和防护性功能材料3。防护板的中空结构，是指在防护板内部，具有一定空间，足以容纳热防护功能所需的防护性功能材料。防护板内部空间的大小和空间的形状，需要与采用防护板的电池极组相匹配。在某些情况下，防护板外壁2需要具有一定的强度，足以支撑其结构完整性。
防护性功能材料3可选包括含有有机磷化物、卤代碳酸酯、磷腈类化合物、磷酸三甲酯(TMP)、磷酸三乙酯(TEP)、磷酸三苯酯(TPP)、磷酸三丁酯(TBP)、三氯乙基磷酸酯(TCEP)或者甲基磷酸二甲酯(DMMP)的液体，其中，三氯乙基磷酸酯也称为磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)。电池由于不当充电、短路、针刺、挤压或暴露于高温等恶劣环境中而发生意外时，内部填充的防护性功能材料能够有效吸收热量，防止和抑制电池热失控。
所述防护性功能材料3也可选为相变材料或导热石墨材料，电池在进行大电流充放电时，电池内部产生的热量传递给相变材料，当温度高于相变材料的相变温度时，相变材料吸收热量发生相变并将热量存储，从而实现电池内部的散热冷却，能够保证电池的安全性能，保证锂离子电池的正常使用，延长锂离子电池的使用寿命。
所述防护性功能材料3也可选用上述防护性功能材料的复合材料。可以选择以上所述防护性功能材料的至少两种，制备成复合材料，利用复合材料的综合防护性能，改善热调节功能。防护性功能材料的复合材料，既可以防止电池热失控，又可以保证锂离子电池的正常使用，延长锂离子电池的使用寿命。
在本发明可选实施例中，所述防护板主体材质为导热和/或阻燃材质。该防护板的本体材料，可以选择绝缘材料，也可以选用导电材料，根据电池极组的结构需求进行匹配性选择，但不影响作为热防护功能的主要作用。
进一步，在本发明可选实施例中，所述导热和/或阻燃材质为添加阻燃剂的聚丙烯、聚乙烯或聚四氟乙烯材料等聚合物，或不锈钢、铜、铝等金属。
在本发明可选实施例中，所述多个电池极组平行放置。
在本发明可选实施例中，所述电池极组包括多层正极片和多层负极片。
本发明所述的电池极组4，指通常意义上的锂离子电池极组，电池极组采用本领域技术人员通常采用的结构，极组正极端子5和极组负极端子6，可以位于极组同侧，例如图4，也可以位于两侧，如图5。通常采用的电池极组的形状和结构，都可以适用于本发明公开的锂离子电池，都可以采用本发明实质意义上的防护板。
本发明提供的锂离子电池，可以作为基本电池单元，制作成不同容量、不同功率、不同体积、不同形状的电池，适用于电子产品，如智能手机、音乐播放器、导航仪、笔记本电脑等便携式电子设备，或者以电池为驱动力或部分驱动力的交通工具，如电动自行车、电动三轮车、电动汽车或混合动力车等，提高这些电动产品的安全性。
以上内容示例性显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本领域技术人员应该了解，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还包括其他变化和改进，而不仅仅限于实施例的具体细节。

Claims (9)

1.一种锂离子电池，包括电池主体，该电池主体包括多个电池极组，其特征在于：所述电池极组内部设置有至少一个防护板，该防护板为中空结构。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述防护板中空结构内部填充有防护性功能材料。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于：所述防护性功能材料包括含有机磷化物、卤代碳酸酯、磷腈类化合物、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、磷酸三丁酯、三氯乙基磷酸酯或者甲基磷酸二甲酯的液体，相变材料，导热石墨材料，或者以上材料的任一种组合的复合材料。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述防护板主体材质为导热和/或阻燃材质。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于：所述导热和/或阻燃材质为添加阻燃剂的聚丙烯、聚乙烯或聚四氟乙烯材料等聚合物，不锈钢、铜、铝等金属。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述多个电池极组平行放置。
7.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述电池极组包括多层正极片和多层负极片。
8.一种便携式电子产品，其特征在于：该电子产品使用权利要求1-7任一项所述的锂离子电池。
9.一种电动交通工具，其特征在于：该交通工具使用权利要求1-7所述的锂离子电池作为驱动力或部分驱动力。
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