CN115332698B - 一种安全防护式锂电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全防护式锂电池及其制造方法，属于锂电池技术领域，包括防护盒以及锂电池本体，防护盒内部对称固定有若干个分隔板，分隔板将防护盒内部分为电池容纳腔以及导热腔，锂电池本体安装在电池容纳腔中，防护盒上安装有盖板；锂电池本体由内向外依次设置有锂电池芯堆和保护框，锂电池芯堆的外缘处包裹设置有防火层，防火层为陶瓷化硅橡胶层，保护框呈网状包裹在防火层的外缘处。该安全防护式锂电池及其制造方法，可以在工作过程中通过陶瓷化硅橡胶防火层具有橡胶的弹性性质，在电池发生碰撞时会因陶瓷化硅橡胶防火层的弹性力作用而对电池起到保护作用，同时陶瓷化硅橡胶防火层由于具有阻燃耐火性能，能将火源阻挡在电池本体外。

Description

一种安全防护式锂电池及其制造方法

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种安全防护式锂电池，还涉及一种安全防护式锂电池的制造方法。

背景技术

锂电池是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。锂电池因储能高、充放电方便而在电动汽车、手机电池等产品中广泛应用。

公开号“CN216818514U”公开了一种电池组防护箱，包括防护箱本体，所述防护箱本体的一侧固定安装有散热风机，所述散热风机的出风口处通过管道固定连接有第一三通管，从而使得该防护箱结构的散热性能较为良好，极大的避免了热量聚集在防护箱内部的情况，进而保证了锂电池的使用寿命，并且同样避免了热量过高而导致的所述电池组出现自燃的情况，使得该防护箱的安全性能较为良好。

上述的锂电池，为实现锂电池的整体安全防护，通常将锂电池直接装在相对密封的安装盒中，从而提高锂电池的整体安全防护性，避免出现锂电池损坏的情况，上述情况极易出现锂电池散热效果较差，造成锂电池使用过程中温度过高的情况，存在较大的安全隐患，安全性能有待提高。

为此，我们提出来一种安全防护式锂电池及其制造方法解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中，现有的锂电池，为实现锂电池的整体安全防护，通常将锂电池直接装在相对密封的安装盒中，从而提高锂电池的整体安全防护性，尽量避免出现锂电池损坏的情况，上述情况极易出现锂电池散热效果较差造成锂电池使用过程中温度过高的情况，易造成危险的问题，而提出的一种安全防护式锂电池及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种安全防护式锂电池，包括防护盒以及插接安装在防护盒内部的锂电池本体，所述防护盒内部对称固定有若干个分隔板，所述分隔板将防护盒内部分为电池容纳腔以及导热腔，所述锂电池本体安装在电池容纳腔中，所述防护盒上安装有盖板；

所述锂电池本体由内向外依次设置有锂电池芯堆和保护框，所述锂电池芯堆由一个正极材料、一个隔离器以及一个负极材料组合而成，所述正极材料和负极材料均设置有电流收集器，所述锂电池芯堆设置有若干个，所述锂电池芯堆中的正极材料的电流收集器粘在一起，所述负极材料的电流收集器粘在一起，所述正极材料的电流收集器与负极材料的电流收集器不接触，所述锂电池芯堆的外缘处包裹设置有防火层，所述防火层为陶瓷化硅橡胶层，所述保护框呈网状包裹在所述防火层的外缘处。

进一步地，所述分隔板上等距开设有若干个导通孔，所述分隔板对应导热腔的一侧滑动设置有密封板，所述密封板的一端伸出防护盒，且所述密封板的伸出端固定在底板上，所述密封板上开设有与所述导通孔配合导通的配合孔。

进一步地，所述底板的两端均嵌设安装有伺服电机，所述伺服电机的机轴前端固定有调节杆，所述调节杆穿设安装在所述防护盒上，所述防护盒与所述调节杆之间螺纹配合。

进一步地，所述防护盒对应所述导热腔内有温度传感器，所述底板内部嵌设安装有所述伺服电机供电的电池。

进一步地，所述防护盒的外缘处安装有缓冲组件，所述缓冲组件等距设置有若干个。

进一步地，所述缓冲组件包括缓冲板，所述缓冲板包括横向固定的横杆以及固定在横杆两端的弧形板，所述缓冲板与所述防护盒之间安装有若干个缓冲结构。

进一步地，所述缓冲结构通过螺栓固定在所述缓冲板上的滑杆，所述滑杆穿设安装在缓冲套上，所述缓冲套内设置有辅助滑杆推动的顶出弹簧，所述缓冲套的外缘处套设固定有固定套。

进一步地，所述盖板内部开设有夹紧腔，夹紧腔内设置有定位组件，所述防护盒内部开设有与所述定位组件配合定位的插孔。

进一步地，所述定位组件包括转动安装在夹紧腔内的转动盘，所述转动盘的外缘处铰接安装有支杆，所述支杆远离转动盘的一端铰接安装有插接块，所述插接块与所述插孔配合插接，所述转动盘的一端固定有转杆，所述转动盘内安装有带动转动盘复位的扭簧。

一种安全防护式锂电池的制造方法，包括以下步骤：

S1、叠片以形成多个锂电池芯堆，每个锂电池芯堆由正极材料、隔离器、负极材料层叠形成；

S2、所述正极材料具有沿锂电池芯堆向外延伸的正极材料的电流收集器，所述负极材料具有沿锂电池芯堆向外延伸的负极材料的电流收集器；

S3、弯折所述正极材料的电流收集器具有正极耳弯折，弯折所述负极材料的电流收集器具有负极耳弯折；

S4、层叠所述多个锂电池芯堆所具有的多个正极耳弯折以及负极耳弯折的供安装的书页状结构；

S5、将陶瓷化硅橡胶包覆设置在锂电池芯堆的外缘处；

S6、将保护框套设安装在防火层的外缘处，从而形成一个完整的锂电池本体整体。

本发明的有益效果：

1、通过设置由锂电池芯堆、陶瓷化硅橡胶组成的防火层、保护框组成的锂电池本体，可以在工作过程中通过陶瓷化硅橡胶组成的防火层具有橡胶的弹性性质，在电池发生碰撞时会因陶瓷化硅橡胶组成的防火层的弹性力作用而对电池起到保护作用，同时陶瓷化硅橡胶组成的防火层由于具有阻燃耐火性能，能将火源阻挡在电池本体外，

2、通过设置的保护框，可以在工作过程中保证锂电池芯堆不会出现鼓包造成锂电池整体增大的情况，能对锂电池进行有效的束缚，尽量避免锂电池鼓包造成电池外壳等鼓胀损坏；

3、通过设置在分隔板上的导通孔以及密封板上的配合孔，可以保证防护和的整体通风效果，保证电池能得到稳定散热，当一组电池损坏自燃后，密封板上的配合孔与分隔板上的导通孔交错开，从而使空气避免流通，能对电池进行保护，消除安全隐患，提高锂电池的安全性能，同时配合锂电池本体外的陶瓷化硅橡胶组成的防火层，可以极大的避免锂电池本体在一组损坏自燃后多组锂电池本体同时被烧毁损坏的情况，能极大的降低了电池更换的成本，将损坏将至最小，延长使用寿命；

4、通过设置的缓冲组件，缓冲组件中的缓冲板以及缓冲结构之间的配合，撞击触碰到缓冲板，通过缓冲板上的两个弧形板对冲力进行初步的缓冲处理，同时缓冲板移动时带动顶出弹簧被压缩，从而对撞击冲力进行二次的缓冲处理，从而对防护盒进行整体的缓冲处理，可以在工作过程中保证电池具有很好的缓冲效果，能提高电池的整体抗撞击效果。

附图说明

图1为本发明拆装后的结构示意图；

图2为本发明锂电池本体的纵向剖视结构示意图；

图3为本发明图1中A处的放大结构示意图；

图4为本发明防护盒的横向剖视结构示意图；

图5为本发明图4中A处的放大图结构示意图；

图6为本发明盖板的横向剖视结构示意图；

图7为本发明缓冲组件的纵向剖视结构示意图；

图8为本发明制造方法的流程框图。

图中：1、防护盒；2、盖板；21、把手；22、固定柱；3、锂电池本体；31、锂电池芯堆；32、防火层；33、保护框；4、导向柱；5、分隔板；51、导通孔；6、底板；7、伺服电机；8、调节杆；9、密封板；10、定位组件；11、插接块；12、支杆；13、转杆；14、转动盘；15、扭簧；16、插孔；17、导向孔；18、缓冲组件；19、缓冲板；20、缓冲结构；201、滑杆；202、缓冲套；203、顶出弹簧；204、固定套。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1、图2和图3，一种安全防护式锂电池，包括防护盒1以及插接安装在防护盒1内部的锂电池本体3，防护盒1内部对称固定有若干个分隔板5，分隔板5将防护盒1内部分为电池容纳腔以及导热腔，锂电池本体3安装在电池容纳腔中，防护盒1上安装有盖板2。

参照图2，锂电池本体3由内向外依次设置有锂电池芯堆31和保护框33，锂电池芯堆31由一个正极材料、一个隔离器以及一个负极材料组合而成，正极材料和负极材料均设置有电流收集器，锂电池芯堆31设置有若干个，锂电池芯堆31中的正极材料的电流收集器粘在一起，负极材料的电流收集器粘在一起，正极材料的电流收集器与负极材料的电流收集器不接触，锂电池芯堆31的外缘处包裹设置有防火层32，防火层32为陶瓷化硅橡胶层，保护框33呈网状包裹在防火层32的外缘处。

通过设置由锂电池芯堆31、陶瓷化硅橡胶组成的防火层32、保护框33组成的锂电池本体3，可以在工作过程中通过陶瓷化硅橡胶组成的防火层32具有橡胶的弹性性质，在电池发生碰撞时会因陶瓷化硅橡胶组成的防火层32的弹性力作用而对锂电池本体3起到保护作用，同时陶瓷化硅橡胶组成的防火层32有因为具有阻燃耐火性能，能将火源阻挡在电池本体外，通过设置的保护框33，可以在工作过程中保证锂电池芯堆不会出现鼓包造成锂电池整体增大的情况，能对锂电池进行有效的束缚，尽量避免锂电池鼓包造成电池外壳等鼓胀损坏。

参照图3、图4，分隔板5上等距开设有若干个导通孔51，分隔板5对应导热腔的一侧滑动设置有密封板9，密封板9的一端伸出防护盒1，且密封板9的伸出端固定在底板6上，密封板9上开设有与导通孔51配合导通的配合孔，底板6的两端均嵌设安装有伺服电机7，伺服电机7的机轴前端固定有调节杆8，调节杆8穿设安装在防护盒1上，防护盒1与调节杆8之间螺纹配合，防护盒1对应导热腔内有温度传感器，温度传感器的型号为PT-100热电偶，可使用但不限于该型号，温度传感器的设置，可以对导热腔中的温度进行有效的测量，方便后续温度过高时能将信号反馈给控制器，控制器的型号为MCY-64，可使用但不限于该型号，从而使控制器控制伺服电机7使密封板9上的配合孔与分隔板5上的导通孔51交错开，底板6内部嵌设安装有单独为伺服电机7供电的电池。

通过设置的分隔板5上的导通孔51以及密封板9上的配合孔，可以在工作过程中保证防护盒1的整体散热效果，通过设置的伺服电机7以及调节杆8以及温度传感器之间的配合，可以在工作过程中到遇到温度超过对应温度时，使导通孔51与配合孔错开，避免气流流通，从而在锂电池本体3出现损坏后自燃后避免对邻近的锂电池本体3造成损坏，能极大的降低了电池更换的成本，将损坏将至最小，延长使用寿命。

参照图4、图5和图6，防护盒1上安装有盖板2，盖板2的四角突出设置有固定柱22，防护盒1的四角均开设有供固定柱22插接的导向孔17，盖板2的外侧边上固定有把手21，盖板2内部开设有夹紧腔，夹紧腔内设置有定位组件10，防护盒1内部开设有与定位组件10配合定位的插孔16，定位组件10包括转动安装在夹紧腔内的转动盘14，转动盘14的外缘处铰接安装有支杆12，支杆12远离转动盘14的一端铰接安装有插接块11，插接块11与插孔16配合插接，转动盘14的一端固定有转杆13，转动盘14内安装有带动转动盘14复位的扭簧15，扭簧15可以保证插接块11能稳定插接安装在插孔16中，尽量避免插接块11在自然工作状态时从插孔16中脱出。

通过设置的定位组件10，转杆13转动时带动转动盘14转动，转动盘14带动支杆12转动，同时在转动盘14转动的同时带动扭簧15扭动，在支杆12移动时带动插接块11被移动，从而使插接块11收回到夹紧腔中，将盖板2盖覆设置在防护盒1上，使导向柱4插接安装在导向孔17中，并松开转杆13，在扭簧15的作用下，从而使插接块11插接安装在插孔16中，可以在锂电池本体3安装时能实现防护盒1与盖板2之间的快速定位安装，从而方便在锂电池本体3更换或检修等操作。

参照图1、图7，防护盒1的外缘处安装有缓冲组件18，缓冲组件18等距设置有若干个，缓冲组件18包括缓冲板19，缓冲板19包括横向固定的横杆以及固定在横杆两端的弧形板，缓冲板19与防护盒1之间安装有若干个缓冲结构20，缓冲结构20通过螺栓固定在缓冲板19上的滑杆201，滑杆201穿设安装在缓冲套202上，缓冲套202内设置有辅助滑杆201推动的顶出弹簧203，缓冲套202的外缘处套设固定有固定套204。

通过设置的缓冲组件18，撞击触碰到缓冲板19，通过缓冲板19上的两个弧形板对冲力进行初步的缓冲处理，同时缓冲板19移动时带动顶出弹簧203被压缩，从而对撞击冲力进行二次的缓冲处理，从而对防护盒1进行整体的缓冲处理，可以在工作过程中保证电池具有很好的缓冲效果，能提高电池的整体抗撞击效果。

工作原理：工作时，通过设置在锂电池芯堆31外缘处的防火层32，可以在工作过程中能在保证锂电池防火性能的同时由于陶瓷化硅橡胶组成的锂电池芯堆31具有很好的弹性，可以在防火的同时能起到一定的防撞效果，从而对电池进行保护。

安装时，将锂电池本体3整体插接安装在防护盒1的电池容纳腔中，盖上盖板2，转动转杆13，转杆13转动时带动转动盘14转动，转动盘14带动支杆12转动，同时在转动盘14转动的同时带动扭簧15扭动，在支杆12移动时带动插接块11被移动，从而使插接块11收回到夹紧腔中，将盖板2盖覆设置在防护盒1上，使导向柱4插接安装在导向孔17中，并松开转杆13，在扭簧15的作用下，从而使插接块11插接安装在插孔16中。

当遇到防护盒1内部高温时，到防护盒1的导热腔中温度传感器接收到温度过高时，启动伺服电机7，伺服电机7带动调节杆8转动，防护盒1与调节杆8之间螺纹配合，从而使底板6移动，进而使密封板9向内推动，从而使分隔板5上的导通孔51与密封板9上的配合孔错开，从而使若干个电池容纳腔各自独立，避免在单个锂电池本体3损坏后造成防护盒1内部多个锂电池本体3被高温损坏。

当防护盒1遇到撞击时，撞击触碰到缓冲板19，通过缓冲板19上的两个弧形板对冲力进行初步的缓冲处理，同时缓冲板19移动时带动顶出弹簧203被压缩，从而对撞击冲力进行二次的缓冲处理，从而对防护盒1进行整体的缓冲处理。

一种安全防护式锂电池的制造方法，包括以下步骤：

S1、叠片以形成多个锂电池芯堆31，每个锂电池芯堆31由正极材料、隔离器、负极材料层叠形成；

S2、正极材料具有沿锂电池芯堆31向外延伸的正极材料的电流收集器，负极材料具有沿锂电池芯堆31向外延伸的负极材料的电流收集器；

S3、弯折正极材料的电流收集器具有正极耳弯折，弯折负极材料的电流收集器具有负极耳弯折；

S4、层叠多个锂电池芯堆31所具有的多个正极耳弯折以及负极耳弯折的供安装的书页状结构；

S5、将陶瓷化硅橡胶包覆设置在锂电池芯堆31的外缘处；

S6、将保护框33套设安装在防火层32的外缘处，从而形成一个完整的锂电池本体3整体。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种安全防护式锂电池，包括防护盒（1）以及插接安装在防护盒（1）内部的锂电池本体（3），其特征在于，所述防护盒（1）内部对称固定有若干个分隔板（5），所述分隔板（5）将防护盒（1）内部分为电池容纳腔以及导热腔，所述锂电池本体（3）安装在电池容纳腔中，所述防护盒（1）上安装有盖板（2）；

所述锂电池本体（3）由内向外依次设置有锂电池芯堆（31）和保护框（33），所述锂电池芯堆（31）由一个正极材料、一个隔离器以及一个负极材料组合而成，所述正极材料和负极材料均设置有电流收集器，所述锂电池芯堆（31）设置有若干个，所述锂电池芯堆（31）中的正极材料的电流收集器粘在一起，所述负极材料的电流收集器粘在一起，所述正极材料的电流收集器与负极材料的电流收集器不接触，所述锂电池芯堆（31）的外缘处包裹设置有防火层（32），所述防火层（32）为陶瓷化硅橡胶层，所述保护框（33）呈网状包裹在所述防火层（32）的外缘处；

所述分隔板（5）上等距开设有若干个导通孔（51），所述分隔板（5）对应导热腔的一侧滑动设置有密封板（9），所述密封板（9）的一端伸出防护盒（1），且所述密封板（9）的伸出端固定在底板（6）上，所述密封板（9）上开设有与所述导通孔（51）配合导通的配合孔；

所述底板（6）的两端均嵌设安装有伺服电机（7），所述伺服电机（7）的机轴前端固定有调节杆（8），所述调节杆（8）穿设安装在所述防护盒（1）上，所述防护盒（1）与所述调节杆（8）之间螺纹配合；

所述防护盒（1）对应所述导热腔内有温度传感器，所述底板（6）内部嵌设安装有所述伺服电机（7）供电的电池；

当遇到防护盒（1）内部高温时，防护盒（1）的导热腔中的温度传感器接收到温度过高时，启动伺服电机（7），伺服电机（7）带动调节杆（8）转动，借助防护盒（1）与调节杆（8）之间的螺纹配合，从而使底板（6）移动，进而使密封板（9）向内推动，使分隔板（5）上的导通孔（51）与密封板（9）上的配合孔错开，从而使若干个电池容纳腔各自独立；

所述防护盒（1）的外缘处安装有缓冲组件（18），所述缓冲组件（18）等距设置有若干个；

所述缓冲组件（18）包括缓冲板（19），所述缓冲板（19）包括横向固定的横杆以及固定在横杆两端的弧形板，所述缓冲板（19）与所述防护盒（1）之间安装有若干个缓冲结构（20）；

所述盖板（2）内部开设有夹紧腔，夹紧腔内设置有定位组件（10），所述防护盒（1）内部开设有与所述定位组件（10）配合定位的插孔（16）；

所述定位组件（10）包括转动安装在夹紧腔内的转动盘（14），所述转动盘（14）的外缘处铰接安装有支杆（12），所述支杆（12）远离转动盘（14）的一端铰接安装有插接块（11），所述插接块（11）与所述插孔（16）配合插接，所述转动盘（14）的一端固定有转杆（13），所述转动盘（14）内安装有带动转动盘（14）复位的扭簧（15）。

2.根据权利要求1所述的一种安全防护式锂电池，其特征在于，所述缓冲结构（20）通过螺栓固定在所述缓冲板（19）上的滑杆（201），所述滑杆（201）穿设安装在缓冲套（202）上，所述缓冲套（202）内设置有辅助滑杆（201）推动的顶出弹簧（203），所述缓冲套（202）的外缘处套设固定有固定套（204）。