CN107565156B - 一种具有高安全性能的锂离子动力电池 - Google Patents

Abstract

一种具有高安全性能的锂离子动力电池，包括：一端开口的壳体，由正极极片、隔膜、负极极片顺次叠放卷绕而成且容置于所述壳体内的裸电芯，以及密封安装于所述壳体开口处的顶盖；所述顶盖上设置有第一极柱，第二极柱，以及位于第一极柱和第二极柱之间的防爆阀和注液孔，所述第一极柱与所述顶盖绝缘装配，所述第二极柱与所述顶盖导电装配；所述裸电芯的最外层设置为隔膜层，并且，所述裸电芯外表面套设有导电护套，所述导电护套与所述第一极柱导电连接。本发明提供的锂离子动力电池能有效降低电动汽车因发生交通事故，使金属碎片以贯穿式插入锂离子动力电池内部时，导致锂离子动力电池发生热失控的风险，极大地提高了电动汽车的安全性能。

Description

一种具有高安全性能的锂离子动力电池

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种具有高安全性能的锂离子动力电池。

背景技术

随着全球经济的发展，尤其是汽车产业的发展，人们对传统能源的消耗越来越大，能源供给与需求矛盾不断升级，人们迫切希望开发出新的清洁能源替代传统能源，以满足人们日常生活的需求，同时又能减少对环境的污染。在这种需求的推动下，锂离子动力电池应运而生。

当锂离子动力电池被应用于电动汽车上时，由于汽车在道路上行驶，不可避免地会发生碰撞，摩擦等交通事故，使得装设于电动汽车内的锂离子动力电池被滥用，容易使锂离子动力电池遭受巨大震动或巨大冲击，甚至会有道路两旁的金属防护栏或者汽车车身上的各种金属碎片穿透锂离子动力电池的外壳直接插入锂离子动力电池内部，从而使得该被滥用的锂离子电池的内阻急剧增大，使得该锂离子电池自身发生热失控，进而引起燃烧爆炸，并同时触发同一锂离子动力电池组内的其他动力电池也相继发生热失控，最终形成巨大的燃烧和爆炸，对乘坐电动汽车的人员造成极大的人身安全威胁。

发明内容

针对背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种具有高安全性能的锂离子动力电池，其能有效降低电动汽车因发生交通事故，使金属碎片以贯穿式插入锂离子动力电池内部时，导致锂离子动力电池发生热失控的风险，极大地提高了电动汽车的安全性能。

一种具有高安全性能的锂离子动力电池，包括：一端开口的壳体，由正极极片、隔膜、负极极片顺次叠放卷绕而成且容置于所述壳体内的裸电芯，以及密封安装于所述壳体开口处的顶盖；所述顶盖上设置有第一极柱，第二极柱，以及位于第一极柱和第二极柱之间的防爆阀和注液孔，所述第一极柱与所述顶盖绝缘装配，所述第二极柱与所述顶盖导电装配；所述裸电芯的最外层设置为隔膜层，并且，所述裸电芯外表面套设有导电护套，所述导电护套与所述第一极柱导电连接。

在发明提供的锂离子动力电池中，通过在裸电芯外表面套设导电护套，并且，使与顶盖绝缘装配的第一极柱与导电护套导电连接，当金属碎片贯穿插入锂离子动力电池内部时，插入锂离子动力电池内部的金属碎片会将锂离子动力电池壳体与锂离子动力电池内部的导电护套导电连接，同时，由于第一极柱与导电护套导电连接，金属壳体与顶盖导电连接，顶盖与第二极柱导电连接，如此，形成一个导电通路，从而使得该被破坏的锂离子动力电池被迅速短路，从而能够避免该锂离子电池因内阻急剧增大而发生燃烧爆炸的风险；另外，通过设置导电护套，能够有效增强裸电芯自身的机械强度。

作为本发明所述的一种具有高安全性能的锂离子动力电池的改进，所述导电护套外表面套设有绝缘护套，所述绝缘护套位于所述导电护套与壳体之间。

通过设置绝缘护套，能够防止锂离子动力电池在正常工作状态下，导电护套与锂离子动力电池壳体接触，使得该锂离子动力电池被短路，提高该锂离子动力电池正常工作时的稳定性。

作为本发明所述的一种具有高安全性能的锂离子动力电池的改进，所述锂离子动力电池顶盖底面设置有均液装置，所述均液装置与所述顶盖绝缘装配，并且，所述均液装置与所述导电护套表面连接，以使电解液沿所述导电护套表面注入锂离子动力电池内。

在锂离子动力电池中，绝缘护套会将裸电芯的各个侧面及底面均与锂离子动力电池壳体绝缘，通过设置均液装置，保证电解液沿导电护套外表面滑入锂离子动力电池内部，能够防止在注液的过程中电解液被散落至绝缘护套之外，从而提高电解液的利用率。

作为本发明所述的一种具有高安全性能的锂离子动力电池的改进，所述均液装置包括：进液管，所述进液管与所述注液孔固定装配，用于接收外界注入的电解液；引流管，所述引流管与所述进液管连通，用于引导电解液的流向；均液管，所述均液管与所述引流管连通，以将电解液均匀注入锂离子动力电池内部；均液板，所述均液板一侧与所述均液管沿均液管轴向固定装配，另一侧与所述导电护套顶边固定装配，并且，所述均液板与所述均液管接缝处均匀设置有若干个均液孔，以使电解液沿均液板均匀流至所述导电护套外表面。均液装置采用此种设计，能够使电解液得到充分分散，同时，通过设置引流管、均液管、均液板等多个构件的缓冲，能够降低电解液的流速，从而能够使电解液尽可能地沿导电护套表面慢慢进入锂离子动力电池内。

作为本发明所述的一种具有高安全性能的锂离子动力电池的改进，所述导电护套表面设置有若干毛细孔。通过在导电护套表面设置毛细孔，当电解液沿导电护套表面向下纵向流动时，该毛细孔能使电解液发生横向扩散到达裸电芯表面，从而加快电解液在裸电芯内的扩散速度。

作为本发明所述的一种具有高安全性能的锂离子动力电池的改进，所述导电护套靠近第一极柱一侧设置有至少一个导电片，所述导电护套通过导电片与所述第一极柱连接。

作为本发明所述的一种具有高安全性能的锂离子动力电池的改进，所述裸电芯左右两侧间隔设置有与所述第一极柱导电连接的第一极耳，与所述第二极柱导电连接的第二极耳；所述导电片直接焊接于所述第一极耳表面。导电片先与第一极耳焊接，再将第一极耳与第一极柱焊接，能够便于该锂离子动力电池的装配组装。

作为本发明所述的一种具有高安全性能的锂离子动力电池的改进，所述导电片上设置有至少一个缓冲部。通过设置缓冲部，当外界异物插入锂离子动力电池内部时，能够防止导电护套因自身发生变形，使得导电片从第一极耳或第一极柱上脱落，使得该安全装置失效。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

1、在发明提供的锂离子动力电池中，通过在裸电芯外表面套设导电护套，并且，使与顶盖绝缘装配的第一极柱与导电护套导电连接，当金属碎片贯穿插入锂离子动力电池内部时，插入锂离子动力电池内部的金属碎片会将锂离子动力电池壳体与锂离子动力电池内部的导电护套导电连接，同时，由于第一极柱与导电护套导电连接，金属壳体与顶盖导电连接，顶盖与第二极柱导电连接，如此，形成一个导电通路，从而使得该被破坏的锂离子动力电池被迅速短路，从而能够避免该锂离子电池因内阻急剧增大而发生燃烧爆炸的风险；另外，通过设置导电护套，能够有效增强裸电芯自身的机械强度。

2、通过在导电护套表面设置毛细孔，当电解液沿导电护套表面向下纵向流动时，该毛细孔能使电解液发生横向扩散到达裸电芯表面，从而增加电解液与裸电芯的接触位点，进而加快电解液在裸电芯内的扩散速度。

附图说明

图1为本发明的锂离子动力电池立体装配图；

图2为本发明的锂离子动力电池另一立体装配图；

图3为本发明的锂离子动力电池顶盖的纵向截面图；

图4为本发明的锂离子动力电池中的导电护套与裸电芯的立体装配图；

图5为本发明的锂离子动力电池中的导电护套与裸电芯的分解装配图；

图6为本发明的锂离子动力电池中的导电护套的立体结构图；

图7为本发明的锂离子动力电池中的均液装置立体图；

图8为本发明的锂离子动力电池中的均液装置另一立体图。

1-顶盖，11-第一极柱，12-第二极柱，13-均液装置，14-注塑件，15-注液孔，16-防爆阀，17-绝缘挡块，18-导电挡块，19-绝缘垫圈，131-进液管，132-均液板，133-引流管，134-均液管，135-均液孔；

2-裸电芯，21-第一极耳，22-第二极耳；

3-壳体。

4-导电护套，41-导电护套外壳，42-毛细孔，43-导电片。

5-绝缘护套。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

如图1-2、图4-5所示，一种具有高安全性能的锂离子动力电池，包括：一端开口的壳体3，由正极极片、隔膜、负极极片顺次叠放卷绕而成且容置于所述壳体3内的裸电芯2，以及密封安装于所述壳体3开口处的顶盖1；所述顶盖1上设置有第一极柱11，第二极柱12，以及位于第一极柱11和第二极柱12之间的防爆阀16和注液孔15，所述第一极柱11与所述顶盖1绝缘装配，所述第二极柱12与所述顶盖1导电装配；所述裸电芯2的最外层设置为隔膜层，并且，所述裸电芯2外表面套设有导电护套4，所述导电护套4与所述第一极柱11导电连接。在本实施例中，所述第一极柱11与所述顶盖1绝缘连接，第一极柱11通过注塑件14与顶盖1固定连接，并且，第一极柱11上部通过包裹在其侧壁上的绝缘垫圈19实现与与顶盖11的绝缘装配，第一极柱11下部还设置有绝缘挡块17，该绝缘挡块17一方面可以实现第一极柱11与顶盖1之间的绝缘装配，同时还能防止第一极柱11发生作用晃动；第二极柱12上部通过注塑件14与所述顶盖1固定连接，第二极柱12下部与顶盖1底面之间还设置有导电挡块18，防止第二极柱12发生左右晃动。通过在裸电芯2外表面套设导电护套4，并且，使与顶盖1绝缘装配的第一极柱11与导电护套4导电连接，当金属碎片贯穿插入锂离子动力电池内部时，插入锂离子动力电池内部的金属碎片会将锂离子动力电池壳体3与锂离子动力电池内部的导电护套4导电连接，同时，由于第一极柱11与导电护套4导电连接，金属壳体3与顶盖1导电连接，顶盖1与第二极柱12导电连接，如此，形成一个导电通路，从而使得该被破坏的锂离子动力电池被迅速短路，从而能够避免该锂离子电池因内阻急剧增大而发生燃烧爆炸的风险；另外，通过设置导电护套4，能够有效增强裸电芯2自身的机械强度。

另外，如图1-2所示，在本实施例中，所述导电护套4外表面套设有绝缘护套5，所述绝缘护套5位于所述导电护套4与壳体3之间。通过设置绝缘护套5，能够防止锂离子动力电池在正常工作状态下，导电护套4与锂离子动力电池壳体3接触，使得该锂离子动力电池被短路，提高该锂离子动力电池正常工作时的稳定性。

具体地，在本实施例中，如图2和图6-8所示，所述锂离子动力电池顶盖1底面设置有均液装置13，所述均液装置13与所述顶盖1绝缘装配，并且，所述均液装置13与所述导电护套4表面连接，以使电解液沿所述导电护套4表面注入锂离子动力电池内。在锂离子动力电池中，绝缘护套5会将裸电芯2的各个侧面及底面均与锂离子动力电池壳体3绝缘，通过设置均液装置13，保证电解液沿导电护套4外表面滑入锂离子动力电池内部，能够防止在注液的过程中电解液被散落至绝缘护套5之外，从而提高电解液的利用率。优选地，所述均液装置13包括：进液管131，所述进液管131与所述注液孔15固定装配，用于接收外界注入的电解液；引流管133，所述引流管133与所述进液管131连通，用于引导电解液的流向；均液管134，所述均液管134与所述引流管133连通，以将电解液均匀注入锂离子动力电池内部；均液板132，所述均液板132一侧与所述均液管134沿均液管134轴向固定装配，另一侧与所述导电护套4顶边固定装配，并且，所述均液板132与所述均液管134接缝处均匀设置有若干个均液孔135，以使电解液沿均液板132均匀流至所述导电护套4外表面。均液装置13采用此种设计，能够使电解液得到充分分散，同时，通过设置引流管133、均液管134、均液板132等多个构件的缓冲，能够降低电解液的流速，从而能够使电解液尽可能地沿导电护套4表面慢慢进入锂离子动力电池内。

特别地，如图1-2，图4-6所示，所述导电护套4包括导电护套外壳41以及设置在导电护套外壳41表面的若干毛细孔42。通过在导电护套4表面设置毛细孔42，当电解液沿导电护套4表面向下纵向流动时，该毛细孔42能使电解液发生横向扩散到达裸电芯2表面，从而加快电解液在裸电芯2内的扩散速度。

另外，如图1-2、图4-6所示，所述导电护套4靠近第一极柱11一侧设置有至少一个导电片43，所述导电护套4通过导电片43与所述第一极柱11连接。具体地，所述裸电芯2左右两侧间隔设置有与所述第一极柱11导电连接的第一极耳21，与所述第二极柱12导电连接的第二极耳22；所述导电片43直接焊接于所述第一极耳21表面。导电片43先与第一极耳21焊接，再将第一极耳21与第一极柱11焊接，能够便于该锂离子动力电池的装配组装。并且，所述导电片43上设置有至少一个缓冲部。通过设置缓冲部，当外界异物插入锂离子动力电池内部时，能够防止导电护套4因自身发生变形，使得导电片43从第一极耳21或第一极柱11上脱落，使得该安全装置失效。

Claims (5)

1.一种具有高安全性能的锂离子动力电池，包括：一端开口的壳体，由正极极片、隔膜、负极极片顺次叠放卷绕而成且容置于所述壳体内的裸电芯，以及密封安装于所述壳体开口处的顶盖；所述顶盖上设置有第一极柱，第二极柱，以及位于第一极柱和第二极柱之间的防爆阀和注液孔，其特征在于，所述第一极柱与所述顶盖绝缘装配，所述第二极柱与所述顶盖导电装配；所述裸电芯的最外层设置为隔膜层，并且，所述裸电芯外表面套设有导电护套，所述导电护套与所述第一极柱导电连接，所述锂离子动力电池顶盖底面设置有均液装置，所述均液装置包括：进液管，所述进液管与所述注液孔固定装配，用于接收外界注入的电解液；引流管，所述引流管与所述进液管连通，用于引导电解液的流向；均液管，所述均液管与所述引流管连通，以将电解液均匀注入锂离子动力电池内部；均液板，所述均液板一侧与所述均液管沿均液管轴向固定装配，另一侧与所述导电护套顶边固定装配，并且，所述均液板与所述均液管接缝处均匀设置有多个均液孔，以使电解液沿均液板均匀流至所述导电护套外表面，所述导电护套外表面套设有绝缘护套，所述绝缘护套位于所述导电护套与壳体之间，所述均液装置与所述顶盖绝缘装配，并且，所述均液装置与所述导电护套表面连接，以使电解液沿所述导电护套表面注入锂离子动力电池内。

2.根据权利要求1所述的一种具有高安全性能的锂离子动力电池，其特征在于，所述导电护套表面设置有多个毛细孔。

3.根据权利要求1所述的一种具有高安全性能的锂离子动力电池，其特征在于，所述导电护套靠近第一极柱一侧设置有至少一个导电片，所述导电护套通过导电片与所述第一极柱连接。

4.根据权利要求3所述的一种具有高安全性能的锂离子动力电池，其特征在于，所述裸电芯左右两侧间隔设置有与所述第一极柱导电连接的第一极耳，与所述第二极柱导电连接的第二极耳；所述导电片直接焊接于所述第一极耳表面。

5.根据权利要求4所述的一种具有高安全性能的锂离子动力电池，其特征在于，所述导电片上设置有至少一个缓冲部。

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