CN113629363A - 一种防止热失控急剧扩大的电池电芯结构及储能模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止热失控急剧扩大的电池电芯结构及储能模组，电池电芯包括封闭壳体，封闭壳体内安装有正极片、负极片、电解液和隔膜，封闭壳体上安装有与正极片电连接的正极端和与负极片电连接的负极端,正极片通过正极引出总线与正极端电连接，负极片通过负极引出总线与负极端电连接，隔膜设置在正极片与负极片之间；还包括温度开关，温度开关串联连接在正极引出总线或负极引出总线上，温度开关位于封闭壳体内中心位置；当电池电芯内部温度超过温度开关设定值时，温度开关自动断开，防止电池电芯通过外部线路继续放电，提高电池电芯的安全性能；由于温度开关置于电芯内部，能较为准确、及时的检测到电芯内部温度，快速做出反应。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池电芯及储能模组，尤其涉及一种防止热失控急剧扩大的电池电芯结构及储能模组。
背景技术
锂钠离子电池能量密度高、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应，已经被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和电力储能系统等领域。锂钠离子电池比能较高，采用有机物电解液溶剂，本质上就具有不安全因素。近年来与锂离子电池相关的安全性事故频发，使得锂离子电池的安全性成为研究热点，也是新能源行业最为重视的课题。锂离子电池的安全性问题，其内在原因是电池内部发生了热失控，热量不断的累积，造成电池内部温度持续上升。当电池电芯因晶枝刺破隔膜、隔膜绝缘缺陷和过充等原因，发生热失控的过程是，其储存的电能先从一点短路发热，温度超过附近隔膜耐热温度，短路发热面积扩大，进而并联模组其它电芯的电能也通过该短路电芯也放电，短路电流快速增大，最后故障电芯温度急剧上升，直至周围电芯发生热失控连锁反应。而目前商品化的锂离子电池隔膜主要是聚丙烯隔膜，价格便宜，力学性能与化学稳定性好，不足之处是热稳定性差，当电池内部温度过高时，隔膜失去了对正极片的绝缘隔离作用，从而导致电池电芯局部一点短路发热，由于周围隔膜融化进一步加剧了电池的短路温升，最终导致热失控，引起碳酸脂类有机物的热分解，导致电池内部压力过大，造成电解液泄漏、燃烧、爆炸等能量释放现象。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是提供一种能够快速切断短路电芯电连接的防止热失控急剧扩大的电池电芯结构。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种防止热失控急剧扩大的电池电芯结构，电池电芯包括封闭壳体，所述封闭壳体内安装有正极片、负极片、电解液和隔膜，所述封闭壳体上安装有与所述正极片电连接的正极端和与所述负极片电连接的负极端,所述正极片通过正极引出总线与所述正极端电连接，所述负极片通过负极引出总线与所述负极端电连接，所述隔膜设置在所述正极片与所述负极片之间；还包括温度开关，所述温度开关串联连接在所述正极引出总线或所述负极引出总线上，所述温度开关位于所述封闭壳体内的中心位置。
作为一种优选的技术方案，所述温度开关的温度设计设定范围为60℃～80℃。
作为一种优选的技术方案，所述隔膜为耐高温隔膜。
作为一种优选的技术方案，所述隔膜包括聚酰亚胺薄膜。
作为一种优选的技术方案，所述电池电芯的容量小于10安时。
由于采用了上述技术方案，一种防止热失控急剧扩大的电池电芯结构，电池电芯包括封闭壳体，所述封闭壳体内安装有正极片、负极片、电解液和隔膜，所述封闭壳体上安装有与所述正极片电连接的正极端和与所述负极片电连接的负极端,所述正极片通过正极引出总线与所述正极端电连接，所述负极片通过负极引出总线与所述负极端电连接，所述隔膜设置在所述正极片与所述负极片之间；还包括温度开关，所述温度开关串联连接在所述正极引出总线或所述负极引出总线上，所述温度开关位于所述封闭壳体内的中心位置；当电池电芯内部温度超过温度开关设定值时，温度开关自动断开，防止电池电芯通过外部线路继续放电的可能，提高电池电芯的安全性能；由于温度开关置于电芯内部，能较为准确、及时的检测到电芯内部温度，快速做出反应。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种能够快速切断短路电芯与其他电芯连接关系的防止热失控急剧扩大的储能模组。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种防止热失控急剧扩大的储能模组，包括多个串联在一起的单级模组，每个所述单级模组包括多个并联的如上述所述的电池电芯。
由于采用了上述技术方案，一种防止热失控急剧扩大的储能模组，当一个单级模组的并联电芯中有一个电芯因为热失控而导致短路时，电芯内的温度开关能够及时切断本电芯与单级模组的连接，及时脱出；防止了因某一电芯出现热失控后，造成该单级模组内其他电芯的连锁反应；由于温度开关置于电芯内部，因此能较为准确、及时的检测到电芯内部温度，快速地将热失控电芯断开并脱离单级模组。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例温度开关安装在正极片和正极端之间的结构示意简图；
图中：1-封闭壳体；21-正极片；22-正极端；3-温度开关。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1所述，一种防止热失控急剧扩大的电池电芯结构，电池电芯包括封闭壳体1，所述封闭壳体1内安装有正极片21、负极片(图中未示出)、隔膜(图中未示出)和电解液，所述封闭壳体1上安装有与所述正极片21电连接的正极端22和与所述负极片电连接的负极端,所述正极片21通过正极引出总线与所述正极端22电连接，所述负极片通过负极引出总线与所述负极端电连接，所述隔膜设置在所述正极片21与所述负极片之间；还包括温度开关3，所述温度开关3串联连接在所述正极引出总线或所述负极引出总线上，所述温度开关3位于所述封闭壳体1内的中心位置。
所述温度开关3的温度设计设定范围为60℃～80℃。所述隔膜为耐高温隔膜。所述隔膜包括聚酰亚胺薄膜。聚酰亚胺薄膜具有突出的耐高温性(250～280℃正常使用)和电绝缘性能，同时耐化学腐蚀性能好，阻燃性能好。当电芯内部一个点产生短路发热时，聚酰亚胺膜锂离子电池能在较高的温升范围内正常工作，当电芯内部产生温升时，聚酰亚胺膜减缓了锂电芯正负极短路风险，可减少热失控扩大的速度和范围，提高了电芯的整体安全性能。
所述电池电芯的容量小于10安时，可以减少热失控时单个电芯释放的能量。
当电池电芯内部温度超过温度开关3设定值时，温度开关3自动断开，防止电池电芯通过外部线路继续放电的可能，提高电池电芯的安全性能；由于温度开关3置于电芯内部，能较为准确、及时的检测到电芯内部温度，快速做出反应。
一种防止热失控急剧扩大的储能模组，包括多个串联在一起的单级模组，每个所述单级模组包括多个并联的如前面所述的电池电芯。
当一个单级模组的并联电芯中有一个电芯因为热失控而导致短路时，电芯内的温度开关3能够及时切断本电芯与单级模组的连接，及时脱出；且温度开关3断开后不可恢复，防止与该电芯并联的其他电芯通过该短路电芯扩大短路电流，使故障电芯温度急剧上升，有利于缓解或防止单级模组热失控。防止了因某一电芯出现热失控后，造成该单级模组内其他电芯的连锁反应；由于温度开关3置于电芯内部，因此能较为准确、及时的检测到电芯内部温度，快速地将热失控电芯断开并脱离单级模组。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种防止热失控急剧扩大的电池电芯结构，电池电芯包括封闭壳体，所述封闭壳体内安装有正极片、负极片、电解液和隔膜，所述封闭壳体上安装有与所述正极片电连接的正极端和与所述负极片电连接的负极端,所述正极片通过正极引出总线与所述正极端电连接，所述负极片通过负极引出总线与所述负极端电连接，所述隔膜设置在所述正极片与所述负极片之间；其特征在于：还包括温度开关，所述温度开关串联连接在所述正极引出总线或所述负极引出总线上，所述温度开关位于所述封闭壳体内的中心位置。
2.如权利要求1所述的防止热失控急剧扩大的电池电芯结构，其特征在于：所述温度开关的温度设计设定范围为60℃～80℃。
3.如权利要求1所述的防止热失控急剧扩大的电池电芯结构，其特征在于：所述隔膜为耐高温隔膜。
4.如权利要求1所述的防止热失控急剧扩大的电池电芯结构，其特征在于：所述隔膜包括聚酰亚胺薄膜。
5.如权利要求1所述的防止热失控急剧扩大的电池电芯结构，其特征在于：所述电池电芯的容量小于10安时。
6.基于权利要求1所述的电池电芯结构的储能模组，其特征在于：包括多个串联在一起的单级模组，每个所述单级模组包括多个并联的如权利要求1所述的电池电芯。
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