CN108598326B - 一种锂离子电池和电池包 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂离子电池，包括电池壳体、安装在所述电池壳体上的电池顶盖，以及设置在所述电池顶盖上的泄压阀，所述泄压阀包括泄压片和泄压孔，还包括设置在所述电池顶盖上的安全防护装置，所述安全防护装置包括与所述泄压阀相对的底面、侧面，所述安全防护装置的底面上形成一开口，所述安全防护装置的内部设置有导流片，所述导流片设置在所述泄压阀和所述安全防护装置的开口之间。本发明的锂离子电池，可利用导流片对固体火星颗粒进行有效阻挡并改变固体颗粒的喷射方向，大大提高锂离子电池的安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池和电池包.
背景技术
随着锂离子电池在电动汽车和电网储能等领域中的应用日趋广泛，锂离子电池的安全性能也越来越受到重视。锂离子电池安全问题的起因通常是热失控。
当锂离子电池发生热失控时，锂离子电池内的活性材料的放热量可以达到几百焦耳每克，瞬间产热可引起活性材料与电解液之间剧烈的氧化还原反应，产生大量的可燃性气体，这些气体使电池内压急剧升高，从而冲破防爆阀形成快速的气体流动，喷出的可燃性气体与空气接触并混合；同时，在电池内部可燃性气体喷出的过程中，会带出大量高温的固体颗粒，这些固体颗粒形成明亮的火星并点燃空气与可燃性气体的混合物，从而导致发生燃烧、爆炸。
中国专利申请公开号CN103474599A公开了一种带通孔网罩的具有理想安全性的锂离子电池和电池包，其通过网罩来过滤掉高温的固体颗粒，达到使可燃性气体与高温固体颗粒分离的目的。然而，本申请发明人发现中国专利申请公开号CN103474599A的网罩仍然存在一些缺陷：当电池发生热失控时，电池内部的可燃性气体会带着高温固体颗粒快速喷出，由于网罩上的通孔仅设置于网罩的顶面上并位于气体喷出的方向上，如果网罩顶面上的通孔过大，在高速气流的作用下，高温固体颗粒会从电池内部喷出，引起燃烧、爆炸；而且，通孔过大会使网罩的强度降低，在混合有高温固体颗粒的高速气流的冲击下，网罩易损坏；如果通孔过小，气流又无法及时从电池内部排出，降低排气效率，并且，电池内部发生失控时，溶化的塑胶件、随气流喷出的固体颗粒或金属熔渣易堵塞网孔，使电池内压急剧升高，引起爆炸的风险较高。CN104319360B通过安全防护装置来防止高温固体颗粒喷出，由于该安全防护装置的侧面设置有开口，在内部强大的气流冲击下，高温固体颗粒仍然很有可能冲出，造成伤害。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子电池，包括电池壳体、安装在所述电池壳体上的电池顶盖，以及设置在所述电池顶盖上的泄压阀，所述泄压阀包括泄压片和泄压孔，还包括设置在所述电池顶盖上的安全防护装置，所述安全防护装置包括与所述泄压阀相对的底面、侧面，所述安全防护装置的底面上形成一开口，所述安全防护装置的内部设置有导流片，所述导流片设置在所述泄压阀和所述安全防护装置的开口之间。
进一步地，所述导流片具有弧形部分。
进一步地，所述弧形部分形成的开口方向朝向所述泄压阀。
进一步地，所述导流片的弧形部分呈碗状。
进一步地，所述泄压孔具有宽度Z1，所述弧形部分形成的开口具有宽度Z2，Z2大于等于Z1.
进一步地，所述安全防护装置的开口具有宽度Z3，Z2大于等于Z3.
进一步地，所述导流片设置在安全防护装置的底面或侧面上。
本发明还保护一种锂离子电池包。
通过本发明的锂离子和电池包，可利用导流片对固体火星颗粒进行有效阻挡并改变固体颗粒的喷射方向，大大提高锂离子电池的安全性能。
附图说明
图1是本发明的锂离子电池的局部剖视图；
图2是图1中D处的放大图；
图3是本发明的锂离子电池的安全防护装置的立体图；
图4是本发明的锂离子电池的安全防护装置的主视图；
图5是图2中A-A处的剖视图；
图6是图2中B-B处的剖视图；
图7是本发明的锂离子电池的安全防护装置的第二种实施方式；
图8是本发明的锂离子电池的安全防护装置的第三种实施方式。
具体实施方式
下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明的锂离子电池包括电池壳体1、装设于电池壳体1中的电芯2、灌注于电池壳体1中的电解液(未图示)，以及安装于电池壳体1上的电池顶盖3。其中，电池顶盖3上设有正极柱4和负极柱5 (图示正负极柱未作区分)，正负极柱4、5分别通过导电连接体与电芯2的正、负极进行电连接。电池顶盖3于正极柱4和负极柱5之间的中央位置处设有泄压孔7，泄压孔7上密封装设有防爆泄压片6。泄压片6与泄压孔7共同组成泄压阀。具体地，泄压片6可由与电池顶盖3相同的金属材料制成，如此，可以克服不同金属之间因存在电势差而与外界空气或电解液形成电解池，降低发生腐蚀反应的风险。在图1、2所示的实施方式中，泄压片6可采用铝、铝合金、镍、镍合金、不锈钢中的一种制成。泄压片6具有良好的延展性，在破裂泄压时不会飞出。泄压片6上可涂覆或粘接一层耐腐蚀材料，例如PE和/或PP，可防止泄压片6被电解液腐蚀。泄压片6上设有薄弱线或薄弱面，薄弱面或薄弱线在电池内部压力过大的情况下先破裂，从而使得泄压片6的破裂位置可控。根据本发明的一个实施方式，泄压片60达到破裂临界状态时可承受的压力值为0.3～1.2MPa。
如图1、2、3、4、5、6所示，锂离子电池还包括与电池顶盖3配合安装的安全防护装置8。安全防护装置8设置在位于电池顶盖3与电芯之间。安全防护装置8包括与泄压阀相对的底面13、侧面12，安全防护装置的底面上形成一开口9，安全防护装置8的内部设置有导流片10，导流片10设置在泄压阀和安全防护装置的开口9之间。导流片10具有弧形部分，最好呈碗状，弧形部分形成的开口方向朝向泄压阀，弧形部分包括安装支架11，安装支架11可以根据需要任意选择，导流片10通过安装支架11可以与安全防护装置8的底面13或侧面12相连接，可以是焊接或浇筑等连接方式。泄压孔7具有宽度Z1，弧形部分形成的开口具有宽度Z2，Z2最好大于等于Z1.安全防护装置的开口9具有宽度Z3，Z2最好大于等于Z3.当电池内部温度上升并引起泄压片6破裂时，由于导流片10设置在泄压阀和安全防护装置的开口9之间，一方面隔离固体颗粒，另一方面通过导流片10的导流作用，将固体颗粒导向远离泄压孔7的方向。
如图7和图8，本发明的第二种和第三种实施方式，导流片10a的弧形部分开口方向朝向泄压阀，导流片10b的弧形部分开口方向背向泄压阀，导流片的弧形部分开口方向背向泄压阀或朝向泄压阀均可将固体颗粒导向远离泄压孔7的方向。
本发明还包括一种锂离子电池包，包括若干个并联或串联的本发明的锂离子电池。
Claims (4)
1.一种锂离子电池，包括电池壳体、安装在所述电池壳体上的电池顶盖，以及设置在所述电池顶盖上的泄压阀，所述泄压阀包括泄压片和泄压孔，还包括设置在所述电池顶盖上的安全防护装置，所述安全防护装置包括与所述泄压阀相对的底面、侧面，所述安全防护装置包括上部开口，所述泄压阀位于所述上部开口内，所述安全防护装置的底面上形成一开口，所述安全防护装置的内部设置有导流片，所述导流片设置在所述泄压阀和所述安全防护装置的底部开口之间，所述导流片具有弧形部分，所述弧形部分形成的开口方向朝向所述泄压阀，所述泄压孔具有宽度Z1，所述弧形部分形成的开口具有宽度Z2，Z2大于等于Z1，所述安全防护装置的开口具有宽度Z3，Z2大于等于Z3。
2.一种如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述导流片的弧形部分呈碗状。
3.如权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述导流片设置在安全防护装置的底面或侧面上。
4.一种锂离子电池包，其特征在于，包括若干个并联或串联的如权利要求1至3中任意一项所述的锂离子电池。
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