CN113540600B - 一种大容量电池的安全结构 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种大容量电池的安全结构，包括壳体、上盖板、下盖板，所述壳体内设有电芯腔、吸附腔和消防腔，所述吸附腔和电芯腔通过连接管连接；其中，所述吸附腔内设有吸附材料，所述消防腔内设有降温介质。本申请实施例可及时将电池内部产生的气体排出并吸附，降低了因泄爆口不能及时打开而引起电池壳体变形甚至开裂的风险，同时，当电池内部的压力急剧升高时，电芯腔被破坏，消防腔中的降温介质进入电芯腔可迅速给电芯降温，从而减小了电池起火的风险。
Description
技术领域
本申请实施例属于电池技术领域，具体涉及一种大容量电池的安全结构。
背景技术
随着锂离子电池技术的进步及新材料的出现，锂离子电池在安全性比以往的锂离子电池提高很多。因此，锂离子电池越来越往大型化发展。目前各类锂离子电池的电解液基本上采用碳酸酯基电解液。而
采用碳酸酯基电解液的锂离子电池在首次充电过程中，同时在电池正常的充放电过程中，由于伴随着SEI膜的不断破坏和生产，以上产生气体的反应在电池中是不可避免的，随着充放电循环的进行，电池内累积的气体数量越来越多，造成电池内压上升，给电池的安全性带来隐患。
目前，一般锂离子动力电池会在端盖上设置防爆膜安全阀，当电池内压超过设定值后，防爆膜在预制刻痕处破裂，电池内部气体通过破裂口排放，电池内压下降，从而防止电池爆炸。但是防爆膜存在控制工艺比较复杂，安全限压值也不易准确控制，而且存在内部压力逐渐升高，但未达到爆炸值的情况，因此防爆膜安全阀容易出现无法及时泄压，可能导致安全问题；同时防爆膜安全阀还存在防爆膜只能使用一次，以及由于安全膜的尺寸限制，对泄压的速度有一定的限制，对于大容量的动力电池，电池内部瞬间产生的气体较多，现有的安全阀可能无法及时的排除产生的大量气体，随着电芯温度的不断升高，这些气体被高温点燃，从而引发电池火灾，造成大量的损失。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种大容量电池的安全结构，可及时将电池内部产生的气体排出并吸附，降低了引泄爆口不能及时打开而引起电池壳体变形甚至开裂的风险，同时，当电池内部的压力急剧升高时，电芯腔被破坏，消防腔中的降温介质进入电芯腔可迅速给电芯降温，从而减小了电池起火的危险。
本申请实施例提供一种大容量电池的安全结构，包括壳体、上盖板、下盖板，其特征在于，所述壳体内设有电芯腔、吸附腔和消防腔，所述吸附腔和电芯腔通过连接管连接；其中，所述吸附腔内设有吸附材料，所述消防腔内设有降温介质。
优选的，所述壳体为圆形筒体和方形筒体组成的外方内圆的筒体结构；其中，圆形筒体为电芯腔，圆形筒体与方形筒体之间的空腔通过隔板划分为两个平行的不连通的腔室：吸附腔和消防腔；所述圆形筒体的总高度高于方形筒体的总高度。
优选的，所述电芯腔外壁沿竖直方向设有不少于2处的U槽，沿水平方向设有不少于2处的环型槽。
优选的，所述上盖板上设有正极柱、负极柱、排气孔、以及注液孔；其中，所述上盖板为圆形，所述上盖板的直径与圆形筒体的外径相同。所述下盖板为外方内圆的平板，所述平板中心圆形的内径与圆形筒体的外径相同，所述平板的形状大小与方形筒体的横截面相同。所述下盖板上设有吸附腔气体入口和抽真空孔。包括单向阀，所述单向阀通过管路与抽真空孔连接。所述连接管的两端分别与排气孔、吸附腔气体入口连接。包括隔离膜，所述隔离膜设置在连接管与排气孔连接处。
优选的，所述吸附材料为性炭、石墨、炭黑、碳纳米管、碳分子筛、纳米碳中的一种优选的，所述降温介质为质量比为1:1的水和乙二醇混合溶液或水成膜泡沫液。
本申请实施例通过对大容量电池的壳体结构进行重新设计，在壳体中设置消防腔、吸附腔和电芯腔，吸附腔内设有多孔吸附材料，平时处于负压状态，电池使用过程中产生的可燃气体可轻松通过连通管路进入吸附腔被吸附，在电池电芯情况恶化的时候，产生的大量气体可破坏电芯腔的薄弱结构，进而消防腔中的降温介质进入电芯腔，可吸收大量的热，起到给电芯快速降温的作用，从而降低了电池发生火灾的风险。
本申请实施例的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本申请实施例的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种大容量电池的安全结构整体试图。
图2为一种大容量电池的安全结构升温爆炸图。
图3为壳体俯视图。
图4为下盖板。
图5为上盖板。
图6为壳体截面图。
如图所示，1为上盖板，2为连通管，3为单向阀，4为下盖板，5为壳体，6为环型槽，7为U型槽，其中，11位正极柱，12为负极柱，13为注液口，14为排气口，41为吸附腔气体入口，42为抽真空孔，51为消防腔，52为吸附腔，53为电芯腔，54位隔板。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1至6所示，本申请实施例提供一种大容量电池的安全结构，包括壳体5、上盖板1、下盖板4，所述壳体5内设有电芯腔53、吸附腔52和消防腔51，所述吸附腔52和电芯腔53通过连接管2连接；其中，所述吸附腔52内设有吸附材料，所述消防腔51内设有降温介质。
可选的，所述壳体5为圆形筒体和方形筒体组成的外方内圆的筒体结构；其中，圆形筒体为电芯腔53，圆形筒体与方形筒体之间的空腔通过隔板54划分为两个平行的不连通的腔室：吸附腔52和消防腔51，所述圆形筒体的总高度高于方形筒体的总高度。
所述电芯腔53外壁沿竖直方向设有不少于2处的U槽，沿水平方向设有不少于2处的环型槽。
所述上盖板1上设有正极柱11、负极柱12、排气孔14、以及注液孔13；其中，所述上盖板1为圆形，所述上盖板1的直径与圆形筒体的外径相同。
所述下盖板4为外方内圆的平板，所述平板中心圆形的内径与圆形筒体的外径相同，所述平板的形状大小与方形筒体的横截面相同，所述下盖板4用来密封消防腔51和吸附腔52，并与电芯腔53的外壁密封。
所述下盖板4上设有吸附腔气体入口41和抽真空孔42。
进一步地，还包括单向阀3，所述单向阀3通过管路与抽真空孔42连接。
吸附腔52中的吸附材料为活性炭、石墨、炭黑、碳纳米管、碳分子筛、纳米碳中的一种或多种，吸附腔52与电芯腔53设有连通管2连通，连通管2在电芯腔入口端设有隔离膜，用于隔绝管路中的空气进入电芯腔53，消防腔51中封装有1:1的水和乙二醇混合溶液，单向阀3与吸附腔52通过管路连通，在完成对吸附腔的抽真空操作后保持常闭状态。
如图1、2所示，在电池壳体5的吸附腔中设有多孔吸附材料，吸附腔52抽真空后处于负压状态，在电池使用过程中产生的气体可通过连通管2进入吸附腔52被多孔材料吸附，当电芯急剧升温产生大量气体，电芯腔53的压力迅速升高，会破坏电芯腔的薄弱处，此时，消防腔51中的水/乙二醇混合溶液或水成膜泡沫液进入电芯腔，对即将失控的电芯进行快速降温，从而降低了电池火灾的风险。
进一步地，所述降温介质为质量比1:1的水和乙二醇混合溶液。
该电池安全结构可对电池使用过程中由于电解液分解产生的气体进行主动吸附，大大降低了气体在电池内部的累计，防止了电池壳体的变形，同时在电池濒临失控是又可对电芯进行降温换热，降低了火灾风险。
尽管本申请实施例的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本申请实施例的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本申请实施例并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (11)
1.一种大容量电池的安全结构，包括壳体、上盖板、下盖板，其特征在于，所述壳体内设有电芯腔、吸附腔和消防腔，所述吸附腔和电芯腔通过连接管连接；
其中，所述吸附腔为负压状态，且吸附腔内设有吸附材料，所述消防腔内设有降温介质，所述降温介质能够进入电芯腔进行降温。
2.如权利要求1所述的一种大容量电池的安全结构，其特征在于，所述壳体为圆形筒体和方形筒体组成的外方内圆的筒体结构；
其中，圆形筒体为电芯腔，圆形筒体与方形筒体之间的空腔通过隔板划分为两个平行且不连通的腔室：吸附腔和消防腔；
所述圆形筒体的总高度高于方形筒体的总高度。
3.如权利要求2所述的一种大容量电池的安全结构，其特征在于，所述电芯腔外壁沿竖直方向设有不少于2处的U槽，沿水平方向设有不少于2处的环型槽。
4.如权利要求2所述的一种大容量电池的安全结构，其特征在于，所述上盖板上设有正极柱、负极柱、排气孔、以及注液孔；
其中，所述上盖板为圆形，所述上盖板的直径与圆形筒体的外径相同。
5.如权利要求4所述的一种大容量电池的安全结构，其特征在于，所述下盖板为外方内圆的平板，所述平板中心圆形的内径与圆形筒体的外径相同，所述平板的形状大小与方形筒体的横截面相同。
6.如权利要求5所述的一种大容量电池的安全结构，其特征在于，所述下盖板上设有吸附腔气体入口和抽真空孔。
7.如权利要求6所述的一种大容量电池的安全结构，其特征在于，包括单向阀，所述单向阀通过管路与抽真空孔连接。
8.如权利要求7所述的一种大容量电池的安全结构，其特征在于，所述连接管的两端分别与排气孔、吸附腔气体入口连接。
9.如权利要求8所述的一种大容量电池的安全结构，其特征在于，包括隔离膜，所述隔离膜设置在连接管与排气孔连接处。
10.如权利要求1所述的一种大容量电池的安全结构，其特征在于，所述吸附材料为活性炭、石墨、炭黑、碳纳米管、碳分子筛、纳米碳中的一种或多种。
11.如权利要求1所述的一种大容量电池的安全结构，其特征在于，所述降温介质为质量比为1:1的水和乙二醇混合溶液或水成膜泡沫液。
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