CN108711660A - 锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种锂离子电池。所述锂离子电池包括多个电池模组、储气装置和控制装置。所述电池模组包括模组壳体。所述模组壳体包括电池单体收纳空间。所述模组壳体的表面设置有第一安全阀。所述储气装置与所述电池单体收纳空间连通。所述控制装置与所述储气装置电连接。所述控制装置用以控制所述储气装置向所述电池单体收纳空间输入稀释气体。所述控制装置可以控制所述储气装置向所述电池单体收纳空间输入稀释气体。当所述电池单体收纳空间内的电池单体破损喷发易燃气体时，所述储气装置可以向所述电池单体收纳空间中喷射稀释气体。所述稀释气体能够降低所述易燃气体的温度，并稀释所述易燃气体，避免所述易燃气体起火、爆炸。

Description

锂离子电池
技术领域
本申请涉及电池领域，特别是涉及一种锂离子电池。
背景技术
近年来，电动汽车的市场份额稳步提升。锂离子电池具有高电压、高比能量、长循环寿命、对环境无污染等卓越性能，受到电动汽车产业的高度关注，并获得了一定应用。然而，锂离子电池热失控过程中会产生可燃混合气，如H2、CO、CH4等，并积聚在电池内部。在电池内部达到一定压力界限后，安全阀开启，可燃混合气随着电池喷发而释放到外界环境中。在电池喷发过程中，电池表面温度最高可达到1000℃左右，且喷发物中往往伴随着火星，火星表面温度大约为600～1200℃左右。由于电池高温表面以及火星温度远高于气态喷发物的着火温度，一旦喷发物喷射在空气中并与氧气接触，将极易出现着火现象，并引发火灾。另外，即使电池喷发后的气态喷发物不出现着火现象，但如果逐渐积累到一定数量，也将可能会出现爆炸现象，其危害性将更大。因此，电池喷发是引发锂离子电池火灾甚至是爆炸事故的安全隐患之一。锂离子电池热失控引发的火灾及爆炸事故屡见报道，安全性问题成为阻碍其在动力电源产业大规模商业化应用的主要因素之一。
现有技术中主要关注点是硬壳电池安全阀的设计，即电池安全阀具备一定的开启压力。当电池内部气体压力达到一定值时，安全阀开启使得电池内部气体释放至外界环境，避免引起电池爆炸现象。但是，当电池内部气体释放到外界环境后，与氧气接触时很容易满足着火条件，而出现着火现象，容易引起火灾。
发明内容
基于此，有必要针对现有的锂离子电池所产生的气体释放到外界环境与氧气接触后容易出现着火现象的问题，提供一种锂离子电池。
一种锂离子电池，包括
多个电池模组，所述电池模组包括模组壳体，所述模组壳体包括电池单体收纳空间，所述模组壳体的表面设置有第一安全阀；
储气装置，与所述电池单体收纳空间连通；以及
控制装置，与所述储气装置电连接，用以控制所述储气装置向所述电池单体收纳空间输入稀释气体。
在一个实施例中，还包括：
第一喷射装置，与所述第一安全阀相邻设置，所述第一喷射装置与所述储气装置连通，用以向所述第一安全阀喷射稀释气体；
第一管路，连通所述第一喷射装置和所述储气装置。
在一个实施例中，所述控制装置与所述第一喷射装置电连接，用以控制所述第一喷射装置的开闭。
在一个实施例中，还包括压力感应装置，设置于所述电池单体收纳空间，与所述控制装置电连接，用以感应所述电池单体收纳空间内的气体压强。
在一个实施例中，包括第二管路，所述模组壳体的表面设置有第一单向输气装置，所述第一单向输气装置与所述控制装置电连接，所述第二管路连通所述储气装置和所述第一单向输气装置。
在一个实施例中，还包括开关元件，设置于所述储气装置和所述第二管路之间，用以控制所述第二管路的通断。
在一个实施例中，所述储气装置的输出端设置有第二安全阀。
在一个实施例中，还包括气体感应装置，设置于所述电池单体收纳空间，与所述控制装置电连接，用以感应电池单体释放的气体。
一种锂离子电池，包括：
电池包，包括电池包壳体和至少一个电池模组，所述电池包壳体包括一个电池模组收纳空间，所述至少一个电池模组设置于所述电池模组收纳空间，所述电池包壳体表面设置有第三安全阀；
储气装置，与所述电池模组收纳空间连通，以及
控制装置，与所述储气装置电连接，用以控制所述储气装置向所述电池模组收纳空间输入稀释气体。
在一个实施例中，还包括第二单向输气装置，设置于所述电池包壳体，所述储气装置与所述第二单向输气装置连通，所述控制装置与所述第二单向输气装置电连接，用以控制所述第二单向输气装置的开闭。
在一个实施例中，还包括第二喷射装置，与所述第三安全阀相邻设置，所述第二喷射装置与所述储气装置连通，用以向所述第三安全阀喷射稀释气体。
本申请实施例提供的锂离子电池，所述控制装置可以控制所述储气装置向所述电池单体收纳空间输入稀释气体。当所述电池单体收纳空间内的电池单体破损喷发易燃气体时，所述储气装置可以向所述电池单体收纳空间中喷射稀释气体。所述稀释气体能够降低所述易燃气体的温度，并稀释所述易燃气体，避免所述易燃气体起火、爆炸。
附图说明
图1为本申请实施例提供锂离子电池示意图；
图2为本申请另一个实施例提供锂离子电池示意图；
图3为本申请另一个实施例提供锂离子电池示意图。
附图标记说明
锂离子电池10
电池模组100
模组壳体110
电池单体收纳空间120
压力感应装置121
气体感应装置122
第一安全阀123
第一单向输气装置124
储气装置200
第二安全阀210
开关元件220
控制装置300
第一喷射装置410
第二喷射装置420
第一管路430
第二管路440
电池包壳体500
电池模组收纳空间510
第三安全阀520
第二单向输气装置530
电池包600
电缆610
电池单体620
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的锂离子电池进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
请参见图1，本申请提供一种锂离子电池10。所述锂离子电池10包括多个电池模组100、储气装置200和控制装置300。所述电池模组100包括模组壳体110。所述模组壳体110包括电池单体收纳空间120。所述模组壳体110的表面设置有第一安全阀123。所述储气装置200与所述电池单体收纳空间120连通。所述控制装置300与所述储气装置200电连接。所述控制装置300用以控制所述储气装置200向所述电池单体收纳空间120输入稀释气体。
本实施例中，所述多个电池模组100依次排列可以构成所述锂离子电池10。所述锂离子电池10可以应用于电动汽车。所述模组壳体110可以由聚酯材料制成。所述模组壳体110可以立方体等形状。所述电池单体收纳空间120中可以设置多个电池单体620。所述电池单体620可以矩阵式排列。所述第一安全阀123可以设置于所述模组壳体110的某个表面的中间。所述第一安全阀123可以为机械式安全阀。所述第一安全阀123可以在所述电池单体收纳空间120中的压力达到一定程度后开启。
本实施例中，所述储气装置200用以储存稀释气体。所述稀释气体可以为二氧化碳、氮气、氩气等惰性气体。所述电池单体620破损后喷发的气体可以包括氢气、一氧化碳、甲烷等易燃气体。所述电池单体620喷发后的气体还具有高温。因此当氢气、一氧化碳、甲烷等易燃气体与空气接触后容易点燃或者爆炸。通过所述稀释气体可以稀释所述易燃气体的浓度。随着稀释比增加，由所述易燃气体和所述稀释气体构成的混合气的燃烧上下限呈升高趋势，混合气可燃性降低并趋于不可燃。另外，随着稀释比增加，所述混合气热容大幅度增加，导致其最高温度降低。因此所述稀释气体可以降低所述易燃气体的温度。因此通过所述稀释气体可以避免从所述电池单体620喷发出的所述易燃气体遇空气燃烧或者爆炸。
在一个实施例中，所述控制装置300可以为电池管理系统。所述控制装置300可以控制所述储气装置200的开闭。所述控制装置300可以通过手动控制，也可以根据气压或者气体组分控制所述储气装置的开启和关闭。
本申请实施例提供的所述锂离子电池10。所述控制装置300可以控制所述储气装置200向所述电池单体收纳空间120输入稀释气体。当所述电池单体收纳空间120内的电池单体620破损喷发所述易燃气体时，所述储气装置200可以向所述电池单体收纳空间120中喷射所述喷射稀释气体。所述稀释气体能够降低所述易燃气体的温度，并稀释所述易燃气体，避免所述易燃气体燃烧或者爆炸。
在一个实施例中，所述锂离子电池10还可以包括第一喷射装置410和第一管路430。所述第一喷射装置410与所述第一安全阀123相邻设置。所述第一喷射装置410与所述储气装置200连通。所述第一喷射装置410用以向所述第一安全阀123喷射稀释气体。所述第一管路430连通所述第一喷射装置410和所述储气装置200。所述第一喷射装置410可以具有多个喷射口。当所述第一安全阀123开启，并释放易燃气体后，所述第一喷射装置410可以向所述第一安全阀123的出口处喷射所述稀释气体，以稀释所述易燃气体。所述第一喷射装置410喷出的所述稀释气体可以具有较大流速。较大流速的所述稀释气体可以将空气与所述易燃气体隔离，因此可以具有较好的隔绝效果，以避免所述易燃气体燃烧或者爆炸。
在一个实施例中，所述控制装置300与所述第一喷射装置410电连接，用以控制所述第一喷射装置410的开闭。当所述电池单体620喷发出易燃气体从所述第一安全阀123喷出后，所述控制装置300开启所述第一喷射装置410。所述储气装置200将所述稀释气体输送至所述第一喷射装置410，并朝向所述第一安全阀123的出口喷出。
在一个实施例中，所述第一喷射装置410通过电缆610与所述控制装置300电连接。
在一个实施例中，所述锂离子电池10还包括压力感应装置121。所述压力感应装置121设置于所述电池单体收纳空间120。在一个实施例中，所述压力感应装置121设置于临近所述第一安全阀123处。在一个实施例中，所述电池单体620为硬壳电池时，所述第一安全阀123设置在临近所述电池单体安全阀的所述模组壳体110的一个面的中心位置。所述压力感应装置121与所述控制装置300电连接。所述压力感应装置121用以感应所述电池单体收纳空间120内的气体压强。当所述压力感应装置121感应到的压强到达一安全上限值后，所述控制装置300可以控制所述储气装置200向所述电池单体收纳空间120输入所述稀释气体。所述稀释气体可以稀释所述易燃气体，并对所述易燃气体降温。当所述电池单体收纳空间120中的气压达到所述第一安全阀123的开启气压时，所述第一安全阀123可以将所述稀释气体和所述易燃气体的混合气体向外界排出。排出的所述混合气体不易燃烧爆炸，提高了所述锂离子电池10的安全性能。
在一个实施例中，所述锂离子电池10还包括第二管路440。所述模组壳体110的表面设置有第一单向输气装置124。所述第一单向输气装置124与所述控制装置300电连接。所述第二管路440连通所述储气装置200和所述第一单向输气装置124。所述第一单向输气装置124可以为机械式单向阀。通过所述第一单向输气装置124可以向所述电池单体收纳空间120内输入气体。所述电池单体收纳空间120内的气体无法通过所述第一单向输气装置124向外界排出。
在一个实施例中，所述第一单向输气装置124与所述第一安全阀123分别设置于所述模组壳体110相对的两个面。所述控制装置300可以控制所述第一单向输气装置124的开启和关闭。所述控制装置300可以根据所述电池单体收纳空间120内的气压变化和气体组分变化判断是否开启或关闭所述第一单向输气装置124。所述控制装置300可以根据所述电池单体收纳空间120内的气压变化和所述第一安全阀123的开启压力判断是否开启或关闭所述第一喷射装置123。
在一个实施例中，所述锂离子电池10还可以包括开关元件220。所述开关元件220设置于所述储气装置200和所述第二管路440之间。所述开关元件220用以控制所述第二管路440的通断。在一个实施例中，所述开关元件220可以为电磁阀。当所述控制装置300确定需要向所述电池单体收纳空间120内输入稀释气体时，可以先开启所述开关元件220。因此，所述开关元件220可以进一步提高所述储气装置200输出稀释气体时的安全性。
在一个实施例中，所述储气装置200的输出端设置有第二安全阀210。所述第二安全阀210可以设置于所述储气装置200的输出端和所述第二安全阀210之间。当所述储气装置200中的气压过高时，通过所述第二安全阀210可以释放气体，降低所述储气装置200中的压强。因此，所述第二安全阀210可以提高所述储气装置200的安全性。
在一个实施例中，所述锂离子电池10还可以包括气体感应装置122。所述气体感应装置122设置于所述电池单体收纳空间120临近所述第一安全阀123处。在一个实施例中，所述电池单体620为硬壳电池时，所述第一安全阀123设置在临近所述电池单体安全阀的所述模组壳体110的一个面的中心位置。所述气体感应装置122与所述控制装置300电连接。所述气体感应装置122用以感应所述电池单体620释放的气体。在一个实施例中，所述气体感应装置122可以感应出所述电池单体620释放的气体的种类。在一个实施例中，当所述气体感应装置122感应到氢气、一氧化碳、甲烷等所述易燃气体时，可以将感应信号发送至所述控制装置300。所述控制装置300可以控制所述储气装置200向所述电池单体收纳空间120内输送所述稀释气体。
请参见图2，本申请实施例还提供另一种锂离子电池10。所述锂离子电池括电池包600、储气装置200和控制装置300。所述电池包600包括电池包壳体500和至少一个电池模组100。所述电池包壳体500包括一个电池模组收纳空间510，所述至少一个电池模组100设置于所述电池模组收纳空间510，所述电池包壳体500表面设置有第三安全阀520。所述储气装置200与所述电池模组收纳空间510连通。所述控制装置300与所述储气装置200电连接。所述控制装置300用以控制所述储气装置200向所述电池模组收纳空间510输入稀释气体。
在一个实施例中，所述电池包壳体500可以为聚酯材料制成。所述电池模组100中可以设置多个电池单体620。当所述电池单体620损坏后向外界释放易燃气体。所述易燃气体通过所述第一安全阀123释放到所述电池模组收纳空间510。当所述电池模组收纳空间510中的气压达到一极限值时，可以通过所述第三安全阀520开启，因此可以避免所述电池模组收纳空间510中气压过大引起爆炸。
在一个实施例中，当所述电池单体620损坏且所述第一安全阀123开启后，所述控制装置300就可以控制所述储气装置200向所述电池模组收纳空间510中输入所述稀释气体，对所述电池模组100降温，并稀释从所述电池模组100中释放的所述易燃气体，可以进一步避免所述锂离子电池10燃烧或者爆炸。
在一个实施例中，所述锂离子电池10还包括第二单向输气装置530。所述第二单向输气装置530设置于所述电池包壳体500。所述储气装置200与所述第二单向输气装置530连通。所述控制装置300与所述第二单向输气装置530电连接，用以控制所述第二单向输气装置530的开闭。当需要向所述电池模组收纳空间510输入所述稀释气体时，所述控制装置300可以控制所述第二单向输气装置530开启。所述储气装置200通过所述第二单向输气装置530向所述电池模组收纳空间510中输入所述稀释气体。
在一个实施例中，所述锂离子电池10还包括第二喷射装置420。所述第二喷射装置420与所述第三安全阀520相邻设置。所述第二喷射装置420与所述储气装置200连通。所述第二喷射装置420用以向所述第三安全阀520喷射所述稀释气体。所述第二喷射装置420设置于所述电池包壳体500的外侧。所述第二喷射装置420可以朝向所述第二安全阀210喷射所述稀释气体，可以进一步避免所述锂离子电池10燃烧或者爆炸。
请参见图3，在一个实施例中，所述电池包壳体500内可以不设置所述第一喷射装置410和所述第一单向输气装置124。在所述电池包壳体500外的设置可以与上述实施例相同，当所述锂离子电池10处于比较安全的环境中时，本实施的技术方案可以降低成本，节省空间。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为本专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括：
多个电池模组(100)，所述电池模组(100)包括模组壳体(110)，所述模组壳体(110)包括电池单体收纳空间(120)，所述模组壳体(110)的表面设置有第一安全阀(123)；
储气装置(200)，与所述电池单体收纳空间(120)连通；以及
控制装置(300)，与所述储气装置(200)电连接，用以控制所述储气装置(200)向所述电池单体收纳空间(120)输入稀释气体。
2.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，还包括：
第一喷射装置(410)，与所述第一安全阀(123)相邻设置，所述第一喷射装置(410)与所述储气装置(200)连通，用以向所述第一安全阀(123)喷射稀释气体；
第一管路(430)，连通所述第一喷射装置(410)和所述储气装置(200)。
3.如权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述控制装置(300)与所述第一喷射装置(410)电连接，用以控制所述第一喷射装置(410)的开闭。
4.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，还包括压力感应装置(121)，设置于所述电池单体收纳空间(120)，与所述控制装置(300)电连接，用以感应所述电池单体收纳空间(120)内的气体压强。
5.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，包括第二管路(440)，所述模组壳体(110)的表面设置有第一单向输气装置(124)，所述第一单向输气装置(124)与所述控制装置(300)电连接，所述第二管路(440)连通所述储气装置(200)和所述第一单向输气装置(124)。
6.如权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，还包括开关元件(220)，设置于所述储气装置(200)和所述第二管路(440)之间，用以控制所述第二管路(440)的通断。
7.如权利要求6所述的锂离子电池，其特征在于，所述储气装置(200)的输出端设置有第二安全阀(210)。
8.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，还包括气体感应装置(122)，设置于所述电池单体收纳空间(120)，与所述控制装置(300)电连接，用以感应电池单体释放的气体。
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括：
电池包(600)，包括电池包壳体(500)和至少一个电池模组(100)，所述电池包壳体(500)包括一个电池模组收纳空间(510)，所述至少一个电池模组(100)设置于所述电池模组收纳空间(510)，所述电池包壳体(500)表面设置有第三安全阀(520)；
储气装置(200)，与所述电池模组收纳空间(510)连通，以及
控制装置(300)，与所述储气装置(200)电连接，用以控制所述储气装置(200)向所述电池模组收纳空间(510)输入稀释气体。
10.如权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，还包括第二单向输气装置(530)，设置于所述电池包壳体(500)，所述储气装置(200)与所述第二单向输气装置(530)连通，所述控制装置(300)与所述第二单向输气装置(530)电连接，用以控制所述第二单向输气装置(530)的开闭。
11.如权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，还包括第二喷射装置(420)，与所述第三安全阀(520)相邻设置，所述第二喷射装置(420)与所述储气装置(200)连通，用以向所述第三安全阀(520)喷射稀释气体。
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