CN112234245A - 一种内部隔热锂离子电池 - Google Patents

一种内部隔热锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN112234245A
CN112234245A CN202011124405.8A CN202011124405A CN112234245A CN 112234245 A CN112234245 A CN 112234245A CN 202011124405 A CN202011124405 A CN 202011124405A CN 112234245 A CN112234245 A CN 112234245A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
foaming layer
lithium ion
heat
xpe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011124405.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112234245B (zh
Inventor
高秀玲
曹迎倩
张越超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin EV Energies Co Ltd
Original Assignee
Tianjin EV Energies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin EV Energies Co Ltd filed Critical Tianjin EV Energies Co Ltd
Priority to CN202011124405.8A priority Critical patent/CN112234245B/zh
Publication of CN112234245A publication Critical patent/CN112234245A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112234245B publication Critical patent/CN112234245B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/52—Removing gases inside the secondary cell, e.g. by absorption
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/654—Means for temperature control structurally associated with the cells located inside the innermost case of the cells, e.g. mandrels, electrodes or electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/659—Means for temperature control structurally associated with the cells by heat storage or buffering, e.g. heat capacity or liquid-solid phase changes or transition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

本发明提供了一种内部隔热锂离子电池，包括单体电芯和隔热材料，所述的单体电芯包括基础单元，所述的隔热材料插设于相邻基础单元之间，所述的隔热材料包括中间基础层、第一XPE发泡层、第二XPE发泡层、阻燃材料层、气体吸收层，其中，第一XPE发泡层、第二XPE发泡层对称设于中间基础层的两侧，阻燃材料层设于第一XPE发泡层的外侧并朝向负极所在侧，所述的气体吸收层设于第二XPE发泡层的外侧并朝向正极所在侧。本发明可以从电芯内部“原位”阻燃，绝热甚至吸热，有效阻隔热量在电芯厚度“Z”方向的传递。当电芯局部极片发生热失控时，相邻周边的极片和电芯可以不受波，这样就可以在电芯内部源头阻止电芯发生热蔓延的几率。

Description

一种内部隔热锂离子电池
技术领域
本发明属于电池技术领域，尤其是涉及一种内部隔热锂离子电池。
背景技术
目前的专利，针对阻止电芯爆燃，提出了一些新的方法，主要分为两类，一类是设计安全组件，在模组上侧，增添阻燃构建，防爆阀等，释放电芯中产生的气体；另一类是在电池中增加阻燃材料，当电芯温度升高时，释放阻燃材料，覆盖可燃物或者稀释助燃气体。
专利CN20769091U公开了一种阻止热扩展的隔热膜，该隔膜由两片封装布夹持气凝胶构成，所述封装布为高硅氧布。该隔热膜放置于电芯中间，在热失控的极端情况，影响周边电池导致热扩展的现象时，该隔热膜可以有效的隔绝热量传递，但是该隔热材料位于电芯之间，当起作用时已经造成了电芯的不可逆损失。并且阻燃隔热效果不彻底，当电芯能量过大时，不能有效阻止电芯的热扩展。
还有一些专利是在电解液中添加阻燃材料，或在正极材料中添加阻燃材料，亦或者在隔膜中添加阻燃材料，但是这种方法，要兼顾电芯的导电或者导离子性能，往往添加量有限，阻燃效果可能大打折扣。亦或者可以实现阻燃效果，但是在电芯热失控时，会产生大量的热，造成相邻的电芯热失控，尽管不会着火，但是会冒出大量的烟和气体。
综上所述，现有技术主要有以下缺点：
①隔热材料位于电芯之间，当起作用时已经造成了电芯的不可逆损失。并且阻燃隔热效果不彻底，当电芯能量过大时，不能有效阻止电芯的热扩展；
②要兼顾电芯的导电或者导离子性能，阻燃添加量有限，阻燃效果可能大打折扣。亦或者可以实现阻燃效果，但是在电芯热失控时，会产生大量的热，造成相邻的电芯热失控，尽管不会着火，但是会冒出大量的烟和气体。
③不能从根源上“原位”解决热扩展问题。
因此有必要寻找一种材料，可以从高能电芯内部“原位”阻燃，绝热甚至吸热，有效阻隔热量在电芯厚度Z方向的传递。既当电芯局部极片发生热失控时，相邻的周边的极片和电芯可以不受波及，这样就可以在电芯内部源头阻止电芯发生热蔓延的几率。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种内部隔热锂离子电池，以克服现有技术不能从根源上“原位”解决热扩展问题的缺陷。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种内部隔热锂离子电池，包括单体电芯和隔热材料，所述的单体电芯包括若干由正极片、负极片、隔膜构成的基础单元，所述的隔热材料插设于相邻基础单元之间，所述的隔热材料包括中间基础层、第一XPE发泡层、第二XPE发泡层、阻燃材料层、气体吸收层，其中，所述的第一XPE发泡层、第二XPE发泡层对称设于中间基础层的两侧，所述的阻燃材料层设于第一XPE发泡层的外侧并朝向负极所在侧，所述的气体吸收层设于第二XPE发泡层的外侧并朝向正极所在侧。
单体电芯分割成若干基础单元后，在两个基础单元中间插入上述隔热材料，这样当其中某个基础单元中的正负极片发生内部短路或者热失控时，该基础单元中产生的氧气可以被对着正极侧的隔热材料的最外层气体吸附层吸收，含有相变材料的第一XPE气泡层和第二XPE气泡层可以在有热量释放时，通过相变吸热，降低电芯内部温度，减弱热量的积累。同时，由于第一XPE气泡层和第二XPE气泡层的存在，还可以有效的阻隔热量的传播，进而阻断电芯内部的热扩展。
本发明充分利用了XPE气泡层高保温等特点，相变材料的热缓冲等特点，特别是添加阻燃材料层和气体吸收层后，使该材料具有高耐腐蚀、高隔热、高强度性能的同时也具有高阻燃性能。此外，本发明的材料还具有体积小，密度低的优点，符合能量型电芯的材料的要求。
进一步地，所述的中间基础层的厚度为3-8μm，材质为PET无纺布、阻燃聚乙烯材料或阻燃聚丙烯。
PET无纺布、阻燃聚乙烯材料或阻燃聚丙烯具有高强度和韧性好的特点
进一步地，所述的第一XPE发泡层、第二XPE发泡层的厚度为1-10μm，第一XPE发泡层、第二XPE发泡层为由聚乙烯和相变材料通过化学交联的方式制成的发泡倍率为15-50倍率的泡棉体，其中，所述的聚乙烯和相变材料的质量比例为1-1：10，所述的相变材料为无机相变材料、有机相变材料或无机相变材料与有机相变材料的混合物，所述的无机相变材料为结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类，优选地，所述的无机相变材料为结晶水合盐，优选地，所述的结晶水合盐为碱金属或碱土金属水合盐，优选地，所述的碱金属或者碱土金属结晶水合盐为Na2SO4·10H2O、GaCl2·6H2O或Na2HPO4·12H2O，所述的有机相变材料主要包括石蜡或醋酸，优选的，所述的有机相变材料为石蜡。
发泡倍率太大，厚度太厚，影响电芯整体厚度，发泡倍率太小，起不到发泡的效率，且隔热效果发挥不出来。
进一步地，所述的气体吸收层的厚度为1-4μm，所述的气体吸收层为微孔分子筛或活性炭，所述的微孔分子筛为SAPO类分子筛、NaY分子筛、X分子筛、Y分子筛。
选用微孔是为了将大部分电解液阻挡在气体吸收层的外部，避免电解液(尤其是分子链大的溶剂)渗入分子筛孔内，从而不会造成电解液的离子传输阻力增大。
进一步地，所述的阻燃材料层的厚度为1-4μm，所述的阻燃材料层由涂覆的阻燃剂与粘结剂的混合物自然风干形成，所述的阻燃剂为有机阻燃剂或无机阻燃剂，所述的粘结剂为水性粘结剂或油性粘结剂，所述的阻燃剂与粘结剂之间的比例为(90-99):(1-10)。
所述的阻燃剂为磷类阻燃剂、有机的高阻燃材料、无机的高阻燃材料中的一种或多种；优选的，所述的阻燃剂为无机高阻燃材料；优选的，所述的无机高阻燃材料为硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑，三(2，2,2-三氟乙基)亚磷酸酯，磷酸三苯酯中的一种或几种的混合物。
所述的粘结剂为锂电池制作过程中通用的粘结剂，CMC、SBR、PAAX(X＝Na，Li)、PVA、PAA、PI、PVDF或者海藻酸钠中的一种或几种的混合物，这里不做特别的强调。
进一步地，所述的隔热材料的长宽尺寸与隔膜的长宽尺寸大小相等。
进一步地，所述的第一XPE发泡层、第二XPE发泡层通过热压合的方式与中间基础层固定连接。
进一步地，所述的隔热材料的个数为1-15个。
将上述隔热材料置于单体电芯内部(尤其针对于590型号的单体长电芯)，具体放置方式如下：将内部的正负极隔膜作为一个整体组件，将此整体组件均分为若干个基础单元，每个基础单元中至少包含1-20层正负极片以及隔膜，将本发明的隔热材料插入到分割层中，其中，该隔热材料上表面朝向负极侧，下表面朝向正极侧，如图2所示。在单体电芯中，插入该隔热功能材料构建的数量为1-15层。
这样当其中某个单元中的正负极片发生内部短路或者热失控时，该基础单元中产生的氧气可以被对着正极侧的隔热材料的最外层气体吸附层吸收，当热量传递到含有相变材料的XPE气泡层时，其内部的相变材料通过相变吸热，可以有效降低电芯内部温度，减弱热量的积累。同时，由于XPE气泡层的存在，还可以有效的阻隔热量的传播，进而阻断电芯内部的热扩展。
相对于现有技术，本发明至少具有以下优势：
(1)可以从电芯内部“原位”阻燃，绝热甚至吸热，有效阻隔热量在电芯厚度“Z”方向的传递，即当电芯局部极片发生热失控时，相邻周边的极片和电芯可以不受波及，这样就可以在电芯内部源头阻止电芯发生热蔓延的几率。
(2)本发明的隔热材料具有高耐腐蚀、高隔热、高强度性能的同时也具有高阻燃性能，此外，本发明的材料还具有体积小，密度低的优点，符合能量型电芯材料的要求。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的隔热材料的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的具有内部隔热功能的新型锂离子电池示意图。
附图标记说明：
100为隔热材料；
101为无纺布PET、阻燃聚乙烯或阻燃聚丙烯的中间基础层；
102为含有相变材料的第一XPE发泡层；
103为含有相变材料的第二XPE发泡层；
104为阻燃材料层；
105为气体吸收层；
200为正极片、负极片、隔膜构成的基础单元；
201为负极片；
202为隔膜；
203为正极片。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明。
实施例1
隔热材料的制备：本发明提供一种实施例，以阻燃聚乙烯作为中间基础层，其中，阻燃聚乙烯中的阻燃剂为溴、锑为阻燃元素，以固相成炭、卤-锑协效机理起到阻燃作用，添加量在10％-20％，厚度为7μm；将相变材料石蜡与聚乙烯，聚乙烯分子量为50-100w,通过化学交联的方式制成的发泡倍率为20倍率的泡棉体，制成厚度为6μm，通过热压机热压的方式将此中间基础层与发泡层叠加在一起，其中，热压工艺如下：热压/冷压压力均为为2000kg，先在70℃下热压60-90s，待体系降温到25℃后，再在25℃下冷压60-90s，如此重复3次。之后再在其上表面涂敷一层阻燃剂浆料，所用的阻燃剂为磷酸三苯酯，粘结剂为SBR(阻燃剂:粘结剂为95:5)，自然风干固化，涂敷的阻燃剂层为4μm；之后在其下表面在涂敷一层分子筛浆料，所用的分子筛为SAPO分子筛，粘结剂为SBR，在50℃的条件下烘烤4h后即可。分子筛层厚度为4μm。制成结束后，将此具有内部隔热功能的材料模切成合适的尺寸备用。
将锂离子电池正负极隔膜分为5个基础单元，在相邻的两个基础单元中插入与隔膜同大小的上述隔热功能的材料，在最外侧靠近铝塑膜的位置放置两片上述隔热功能材料。之后进行注液，封装，烘烤和化成。
实施例2
提供的锂离子电池与上述实施例1类似，不同之处在于电芯内部均匀的嵌入10片上述隔热功能材料。
实施例3
提供的锂离子电池与上述实施例1类似，不同之处在于仅在最外侧第三片负极片与第二片正极片处放置两片上述隔热功能材料。
实施例4
提供的锂离子电池与上述实施例1类似，不同之处在于所用的阻燃材料为三(2，2,2-三氟乙基)亚磷酸酯，所用的分子筛为NaY分子筛。
实施例5
提供的锂离子电池与上述实施例4类似，不同之处在于电芯内部均匀的嵌入3片上述隔热功能材料。
对比例1
提供的锂离子电池与上述实施例1类似，不同之处在于电芯内部没有上述隔热功能的材料。
对比例2
提供的锂离子电池与上述实施例1类似，不同之处在于第一XPE发泡层、第二XPE发泡层的厚度为0.5μm。
对比例3
提供的锂离子电池与上述实施例1类似，不同之处在于没有第一XPE发泡层、第二XPE发泡层，仅设置有中间基础层、阻燃材料层和气体吸附层。
对比例4
提供的锂离子电池与上述实施例1类似，不同之处在于没有气体吸收层。
对比例5
提供的锂离子电池与上述实施例1类似，不同之处在于没有阻燃材料层。
电芯制成后，实施例和对比例的克容量发挥见下表1，由表1可知，隔热功能材料的插入对电芯电性能的影响较小，近乎可以忽略。
表1实施例和对比例的克容量发挥
Figure BDA0002733127450000081
(1)将上述实施例与对比例，进行针刺实验，对100％SOC电池进行3mm针刺，针材质为陶瓷针，推进速度0.1mm/s，电芯压降ΔV＞5mv时停止针刺。观察1h电芯是否起火爆炸。实验过程中，监测电芯上下表面温度。对比实施例与对比例的针刺结果。测试结果见下表2。
表2 3mm陶瓷针针刺结果
Figure BDA0002733127450000082
Figure BDA0002733127450000091
表2中的实施例数据说明，将电芯均分为若干个基础单元后，并在相邻的两个基础单元之间插入具有隔热功能的材料层时，在危险内短路发生时，相变材料可以有效吸收热量，气体吸附层可以有效吸收正极释放的氧气，并且气泡层可以有效吸收和阻隔热量的扩散，从而避免了短路热触发附近更多的极片失效，进而避免锂电池整体热失控起火。
(2)将上述实施例与对比例，进行过充实验，过充制度如下：将电芯充电到满电状态，过充时以电压截止，充电至n倍电芯设计电压，其中n＝1.4-2.5，测试电芯不冒烟不漏液不起火不爆炸情况下的可承受的最大电压。对比实施例与对比例的针刺结果，测试结果见下表3。
表3过充边界结果
方案 1.4倍电压 1.5倍电压 1.6倍电压 1.9倍电压 2.0倍电压 2.1倍电压
实施例1 通过 通过 通过 通过 涨气 开口漏液
实施例2 通过 通过 通过 通过 通过 涨气
实施例3 通过 通过 通过 通过 涨气 开口漏液
实施例4 通过 通过 通过 通过 开口漏液 开口漏液
实施例5 通过 通过 通过 开口漏液 开口漏液 开口漏液
对比例1 通过 开口漏液 冒烟，漏液 着火 着火 着火
对比例2 通过 通过 通过 开口漏液 冒烟，漏液 着火
对比例3 通过 通过 通过 开口漏液 冒烟，漏液 着火
对比例4 通过 通过 开口漏液 冒烟，漏液 着火 着火
对比例5 通过 通过 通过 冒烟，漏液 着火 着火
表3中的实施例数据说明，将电芯均分为若干个基础单元后，并在相邻的两个基础单元之间插入具有隔热功能的材料层时，过充性能可以从1.4倍电压提升至2.0倍电压。这是因为在过充造成材料劣化时，气体吸附层可以有效吸收正极释放的氧气，减少过充时的产气压力以及进一步的热失控。
(3)将上述实施例与对比例，进行热冲击实验，测试制度为：以2℃/min升温速率将电池从室温升至120-150℃，5℃递增，并在此温度下保持2h，监控电芯压力及电芯表面温度，以此制度测试电芯可承受的最高温度，要求电芯不发生破裂冒烟漏液和起火，测试结果见下表4。
表4热冲击边界结果
方案 120℃ 125℃ 130℃ 135℃ 140℃ 145℃ 150℃
实施例1 通过 通过 通过 通过 通过 涨气 冒烟
实施例2 通过 通过 通过 通过 通过 通过 冒烟
实施例3 通过 通过 通过 通过 涨气 冒烟 冒烟
实施例4 通过 通过 通过 通过 通过 涨气 涨口冒烟
实施例5 通过 通过 通过 通过 通过 涨气 涨口冒烟
对比例1 通过 通过 通过 冒烟，漏液 着火 着火 着火
对比例2 通过 通过 通过 通过 冒烟 着火 着火
对比例3 通过 通过 通过 冒烟，漏液 着火 着火 着火
对比例4 通过 通过 通过 通过 冒烟，漏液 着火 着火
对比例5 通过 通过 通过 冒烟，漏液 着火 着火 着火
表4中的实施例数据说明，将电芯均分为若干个基础单元后，并在相邻的两个基础单元之间插入具有隔热功能的材料层时，电芯的耐温可从130℃提升至145℃。说明在隔膜受热收缩后，隔热功能的材料层可以有效的阻止不同基础单元间的传热，阻燃材料可以有效的阻止着火的发生，进而延缓电芯整体的热失控。
上述安全和电性能的测试，充分说明XPE发泡层可以有效阻隔热量的传递，气体吸收层可以有效吸附正极材料分解释放的氧气，阻燃材料可以尽可能的降低起火的风险。因此本发明可以从电芯内部“原位”阻燃，绝热甚至吸热，有效阻隔热量在电芯厚度“Z”方向的传递。既当电芯局部极片发生热失控时，相邻周边的极片和电芯可以不受波，这样就可以在电芯内部源头阻止电芯发生热蔓延的几率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种内部隔热锂离子电池，其特征在于：包括单体电芯和隔热材料，所述的单体电芯包括若干由正极片、负极片、隔膜构成的基础单元，所述的隔热材料插设于相邻基础单元之间，所述的隔热材料包括中间基础层、第一XPE发泡层、第二XPE发泡层、阻燃材料层、气体吸收层，其中，所述的第一XPE发泡层、第二XPE发泡层对称设于中间基础层的两侧，所述的阻燃材料层设于第一XPE发泡层的外侧并朝向负极所在侧，所述的气体吸收层设于第二XPE发泡层的外侧并朝向正极所在侧。
2.根据权利要求1所述的内部隔热锂离子电池，其特征在于：所述的中间基础层的厚度为3-8μm，材质为PET无纺布、阻燃聚乙烯材料或阻燃聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的内部隔热锂离子电池，其特征在于：所述的第一XPE发泡层、第二XPE发泡层的厚度为1-10μm，第一XPE发泡层、第二XPE发泡层为由聚乙烯和相变材料通过化学交联的方式制成的发泡倍率为15-50倍率的泡棉体，其中，所述的聚乙烯和相变材料的质量比例为1-1：10，所述的相变材料为无机相变材料、有机相变材料或无机相变材料与有机相变材料的混合物，所述的无机相变材料为结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类，优选地，所述的无机相变材料为结晶水合盐，优选地，所述的结晶水合盐为碱金属或碱土金属水合盐，优选地，所述的碱金属或者碱土金属结晶水合盐为Na2SO4·10H2O、GaCl2·6H2O或Na2HPO4·12H2O，所述的有机相变材料主要包括石蜡或醋酸，优选的，所述的有机相变材料为石蜡。
4.根据权利要求1所述的内部隔热锂离子电池，其特征在于：所述的气体吸收层的厚度为1-4μm，所述的气体吸收层为微孔分子筛或活性炭，所述的微孔分子筛为SAPO类分子筛、NaY分子筛、X分子筛、Y分子筛。
5.根据权利要求1所述的内部隔热锂离子电池，其特征在于：所述的阻燃材料层的厚度为1-4μm，所述的阻燃材料层由涂覆的阻燃剂与粘结剂的混合物自然风干形成，所述的阻燃剂为有机阻燃剂或无机阻燃剂，所述的粘结剂为水性粘结剂或油性粘结剂，所述的阻燃剂与粘结剂之间的比例为(90-99):(1-10)。
6.根据权利要求1所述的内部隔热锂离子电池，其特征在于：所述的隔热材料的长宽尺寸与隔膜的长宽尺寸大小相等。
7.根据权利要求1所述的内部隔热锂离子电池，其特征在于：所述的第一XPE发泡层、第二XPE发泡层通过热压合的方式与中间基础层固定连接。
8.根据权利要求1所述的内部隔热锂离子电池，其特征在于：所述的隔热材料的个数为1-15个。
CN202011124405.8A 2020-10-20 2020-10-20 一种内部隔热锂离子电池 Active CN112234245B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011124405.8A CN112234245B (zh) 2020-10-20 2020-10-20 一种内部隔热锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011124405.8A CN112234245B (zh) 2020-10-20 2020-10-20 一种内部隔热锂离子电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112234245A true CN112234245A (zh) 2021-01-15
CN112234245B CN112234245B (zh) 2022-05-10

Family

ID=74119124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011124405.8A Active CN112234245B (zh) 2020-10-20 2020-10-20 一种内部隔热锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112234245B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113707973A (zh) * 2021-08-20 2021-11-26 天津市捷威动力工业有限公司 一种延缓内部热扩散的电池模组及其制备方法和应用
CN115160689A (zh) * 2022-06-29 2022-10-11 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司 锂离子电池封装用阻燃材料及其制备方法和应用

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101787745A (zh) * 2010-02-08 2010-07-28 苏州市君悦新材料科技有限公司 一种耐酸碱的隔热材料
CN201883552U (zh) * 2010-11-25 2011-06-29 苏州市君悦新材料科技有限公司 一种新型阻燃隔热材料
CN202139716U (zh) * 2011-05-19 2012-02-08 苏州市君悦新材料科技有限公司 一种新型阻燃材料
US20170149103A1 (en) * 2015-11-19 2017-05-25 Intramicron, Inc. Battery pack for energy storage devices
CN107845742A (zh) * 2016-09-21 2018-03-27 宁德时代新能源科技股份有限公司 动力电池及其电池模组
CN207282659U (zh) * 2017-08-30 2018-04-27 苏州宇量电池有限公司 方形模组自动防故障结构
CN110021717A (zh) * 2018-01-09 2019-07-16 株式会社Lg化学 具有气体吸附层的电池壳体和包括该电池壳体的电池单元
CN110039864A (zh) * 2019-03-26 2019-07-23 湖北祥源新材科技股份有限公司 一种在40℃～100℃下具有热冲击吸收性能的聚合物发泡材料、制备方法及应用
CN110193989A (zh) * 2019-07-09 2019-09-03 郭凯华 锂电池用耐高温阻燃自加热软包材料制作方法
CN210679965U (zh) * 2019-09-12 2020-06-05 浙江新恒泰新材料有限公司 一种轻质阻燃型新能源电池电芯阻隔垫
CN111342116A (zh) * 2020-03-17 2020-06-26 天津市捷威动力工业有限公司 一种安全性锂离子电池

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101787745A (zh) * 2010-02-08 2010-07-28 苏州市君悦新材料科技有限公司 一种耐酸碱的隔热材料
CN201883552U (zh) * 2010-11-25 2011-06-29 苏州市君悦新材料科技有限公司 一种新型阻燃隔热材料
CN202139716U (zh) * 2011-05-19 2012-02-08 苏州市君悦新材料科技有限公司 一种新型阻燃材料
US20170149103A1 (en) * 2015-11-19 2017-05-25 Intramicron, Inc. Battery pack for energy storage devices
CN107845742A (zh) * 2016-09-21 2018-03-27 宁德时代新能源科技股份有限公司 动力电池及其电池模组
CN207282659U (zh) * 2017-08-30 2018-04-27 苏州宇量电池有限公司 方形模组自动防故障结构
CN110021717A (zh) * 2018-01-09 2019-07-16 株式会社Lg化学 具有气体吸附层的电池壳体和包括该电池壳体的电池单元
CN110039864A (zh) * 2019-03-26 2019-07-23 湖北祥源新材科技股份有限公司 一种在40℃～100℃下具有热冲击吸收性能的聚合物发泡材料、制备方法及应用
CN110193989A (zh) * 2019-07-09 2019-09-03 郭凯华 锂电池用耐高温阻燃自加热软包材料制作方法
CN210679965U (zh) * 2019-09-12 2020-06-05 浙江新恒泰新材料有限公司 一种轻质阻燃型新能源电池电芯阻隔垫
CN111342116A (zh) * 2020-03-17 2020-06-26 天津市捷威动力工业有限公司 一种安全性锂离子电池

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DU, XIAOSHENG; LI, JINGCHUAN;: "Fabrication and characterization of polyurethane foams containing phase change materials for thermal energy storage", 《THERMOCHIMICA ACTA》 *
李书鹏，李波: "发泡橡胶在电池包装壳体密封圈上的应用研究", 《汽车零部件》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113707973A (zh) * 2021-08-20 2021-11-26 天津市捷威动力工业有限公司 一种延缓内部热扩散的电池模组及其制备方法和应用
CN115160689A (zh) * 2022-06-29 2022-10-11 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司 锂离子电池封装用阻燃材料及其制备方法和应用
CN115160689B (zh) * 2022-06-29 2023-09-29 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司 锂离子电池封装用阻燃材料及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN112234245B (zh) 2022-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11223063B2 (en) Battery module
CN112234245B (zh) 一种内部隔热锂离子电池
CN106953049B (zh) 一种高安全性的陶瓷涂覆隔膜的制作方法
CN106450105B (zh) 一种多孔复合材料隔板及其制备方法，复合结构电芯及锂离子电池
CN113785439B (zh) 隔膜、电极组件、电池及电子装置
CN109037684B (zh) 一种内部氧气自吸收安全锂电池
CN111342116A (zh) 一种安全性锂离子电池
CN112072109A (zh) 锂离子电池及其制备方法
WO2023039883A1 (zh) 电极及其制备方法、电池及用电装置
CN113690404A (zh) 一种发泡涂层、极片以及锂离子电池
CN112838294A (zh) 相变材料与嵌入式冷管锂电池及热管理、失控抑制系统
CN210805961U (zh) 一种高安全性锂离子电池热管理组件
WO2023245924A1 (zh) 电池以及用电装置
CN114639918B (zh) 一种具有阻燃功能的复合封装锂电池结构
CN101702428A (zh) 多孔聚烯烃隔离膜
CN116505194A (zh) 一种离子电池阻燃隔膜及其制备方法
CN102790246A (zh) 泡沫铜材料调节电池组热均衡的装置
CN211088320U (zh) 锂离子电池
KR20220126047A (ko) 이차전지용 다공성 복합 분리막 및 이를 포함하는 리튬 이차전지.
JP2023524121A (ja) 電池、電気デバイス、電池を製造するための方法及びデバイス
CN111584926A (zh) 一种锂离子电池及其制备方法
CN218827314U (zh) 一种电池用安全构件及电池
CN214153040U (zh) 一种功能化锂离子电池模组
CN220526953U (zh) 极片、电池和用电装置
CN215496839U (zh) 相变材料与嵌入式冷管锂电池及热管理、失控抑制系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant