CN217062298U - 一种防止电池燃烧的结构及应用该结构的锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新能源锂离子电池结构技术领域，具体为一种防止电池燃烧的结构及应用该结构的锂离子电池，包括安装于电池上的防燃机构，防燃机构包括阻燃单元、导流单元及灭火单元，采用防燃机构将电池的任一单体内燃烧产生的物质导流至该防燃机构内预设的灭火介质处进行灭火处理，快速的解决燃烧的单体，保证相邻单体不会被波及，解决电池内一组单体燃烧，导致其余相邻单体受热燃烧爆炸的技术问题。

Description

一种防止电池燃烧的结构及应用该结构的锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及新能源锂电池结构技术领域，具体为一种防止电池燃烧的结构及应用该结构的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为一种新型高能电池，具有能量高、工作电压高、温度范围宽、比能量大、寿命长、环保等优点，广泛应用于电动自行车、混合动力车、纯电动车、储能设备、军工设备、通讯设备等行业中，然而电池组在运输、使用过程中还存在一系列亟需解决的问题，例如安全隐患。锂电池组一旦有某个单体电芯发生热失控燃烧甚至爆炸，会迅速引发相邻单体电芯发生热失控从而导致整组电池燃烧爆炸，将会对人身和财产安全造成极大的伤害。

目前的电池组通常的组装工艺是：将制好若干单体电芯，再根据负载对电压和容量需要，计算出所需要电芯的并联数量及串联数量组合，再采用锁螺丝、点焊、激光焊接等方式制备成电池组，电芯之间、电池组与外壳间大部分采用泡棉、发泡剂、胶类等作为填充固定。这种方式的不足之处在于一旦电池组中某个电芯发生热失控，该电芯产生的高温会迅速扩散引发相邻电芯热失控从而导致整租电池燃烧爆炸。

在专利申请号为CN202121755424.0的中国实用新型专利中，具体公开了一种锂电池防燃烧保护壳体，包括绝热底座、侧板和顶板组成的密闭空间，所述侧板上设有散热组件，所述散热组件包括与锂电池外壁接触的第一导热板以及设于第一导热板外侧的散热翅片，所述顶板为中空结构，所述顶板中填充有阻燃层。本实用新型与现有技术相比，其有益效果为：本实用新型的锂电池防燃烧保护壳体，采用绝热底座、侧板和顶板组成的密闭空间，使锂电池与空气隔绝，避免锂电池发生燃烧，通过散热组件将锂电池产生的热量散发出去，顶板为中空结构且填充有阻燃层，在剧烈碰撞时具有缓冲作用，同时阻止了锂外泄后与空气的接触，起到阻燃防火防爆的功能。

虽然上述专利解决了防止锂电池燃烧爆炸的问题，但其并无法解决任一单体电芯燃烧导致相邻的单体电芯受高温导致燃烧爆炸的问题。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种防止电池燃烧的结构及应用该结构的锂离子电池，采用防燃机构将电池的任一单体内燃烧产生的物质导流至该防燃机构内预设的灭火介质处进行灭火处理，快速的解决燃烧的单体，保证相邻单体不会被波及，解决电池内一组单体燃烧，导致其余相邻单体受热燃烧爆炸的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种防止电池燃烧的结构，包括安装于电池上的防燃机构，其特征在于：

所述防燃机构将电池的任一单体内热失控产生的物质导流至该防燃机构内预设的灭火介质处进行灭火处理。

作为改进，所述防燃机构包括阻燃单元、导流单元及灭火单元；

所述阻燃单元包裹单体形成阻燃区；

所述导流单元将所有的所述阻燃区分别单独与所述灭火单元连通；

所述灭火单元内存储有预设的灭火介质。

作为改进，所述阻燃单元包括围绕单体由内向外设置的绝缘层及阻燃层。

作为改进，所述阻燃层采用石棉、玻璃纤维、阻燃涂料、金属衬板、塑料衬板中的一种或多种组成。

作为改进，所述导流单元包括与所述灭火单元连通的主导流通道及连通所述主导流通道与对应的所述阻燃区的支导流通道。

作为改进，所述支导流通道与所述阻燃区连接部位设置有单向阀，该单向阀限制所述支导流通道仅向所述主导流通道导通。

作为改进，所述单向阀包括排气通道、阻燃片及阻燃隔热层；

所述排气通道连通安装于所述支导流通道上；

所述阻燃片安装于所述排气通道内；

所述阻燃隔热层包裹于所述排气通道的外侧。

作为改进，所述阻燃片采用多孔材料制备，该多孔材料为陶瓷、聚四氟乙烯中的一种或多种。

作为改进，所述灭火单元上设置有安全阀，该安全阀用于排出所述灭火单元内的气体。

作为改进，包括锂离子电池及上述任一项所述的防燃机构，所述防燃机构安装于所述锂离子电池上。

本实用新型的有益效果在于：

（1）本实用新型采用防燃机构将电池的任一单体内热失效燃烧产生的物质导流至该防燃机构内预设的灭火介质处进行灭火处理，快速的解决燃烧的单体，保证相邻单体不会被波及，尽可能的降低损失的同时起到防护的作用；

（2）本实用新型利用阻燃单元抑制某单体电芯发生热失控后产生的高温气体（包含火焰）、液体、固体污染物导致相邻电芯引起热扩散，并且通过导流单元将热失控电芯产生的高温气体包含火焰、液体、固体等引导至灭火单元，经由灭火单元灭火或降温；

（3）本实用新型灭火单元上设置安全阀，利用安全阀防止因电芯热失控引起的内压过大而引发的安全事故。

综上所述，本实用新型具有组装快速、结构简单、外形美观等优点，尤其适用于新能源锂电池结构技术领域。

附图说明

图1为本实用新型实施例一结构示意图；

图2为本实用新型实施例二结构示意图；

图3为本实用新型实施例二导流单元结构示意图；

图4为本实用新型单向阀结构示意图；

图5为本实用新型灭火单元结构示意图；

图6为本实用新型锂离子电池立体结构示意图；

图7为本实用新型锂离子电池单体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1：

如图1所示，一种防止电池燃烧的结构，包括安装于电池上的防燃机构1，所述防燃机构1将电池的任一单体100内热失控产生的物质导流至该防燃机构1内预设的灭火介质处进行灭火处理。

其中，所述防燃机构1包括阻燃单元11、导流单元12及灭火单元13；

所述阻燃单元11包裹单体形成阻燃区110；

所述导流单元12将所有的所述阻燃区110分别单独与所述灭火单元13连通；

所述灭火单元13内存储有预设的灭火介质，且灭火单元13可以设置于电池内任意位置处。

需要说明的是，电池内部的单体100按照电池需求并联后，利用阻燃单元11将单体100的电芯进行充分包裹形成阻燃隔热的阻燃区110，当电池内某个单体100内部热失控引发或即将引发燃烧时，电池的单体100之间的阻燃单元11能够防止热扩散，避免牵连相邻正常使用的单体100。

并且，阻燃区110的任意一处通过导流单元12与灭火单元13导通，使电池内的单体100因热失控产生的气态（含火焰）、液态、固态物质排放到导流单元12中，并通过导流单元12释放到灭火单元13内，利用灭火单元13内的灭火介质处进行灭火降温处理，从而保护到整个电池组不会受到影响。

进一步说明的是，灭火单元13内的灭火介质可以是水基、干粉灭火剂或其他任意灭火剂，或专用灭火剂XRZ01中的一种或多种。

实施例2：

图2为本发明一种防止电池燃烧的结构的实施例二的一种结构示意图；如图2所示，其中与实施例一中相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例二与图1所示的实施例一的不同之处在于：

如图2所示，所述阻燃单元11包括围绕单体100由内向外设置的绝缘层111及阻燃层112。

所述绝缘层111采用绝缘材料制备，所述阻燃层112采用石棉、玻璃纤维、阻燃涂料、金属衬板、塑料衬板中的一种或多种组成。

本申请的阻燃层112优选的依次从内至外采用石棉1121、阻燃涂料1122及金属衬板1123对单体100进行包裹，且单体100的顶部覆盖有塑料衬板1124。

需要说明的是，凡是满足本申请绝缘层111、阻燃层112的使用材质均在本申请的保护范围内，且并不仅局限于本申请说明书中提及的材质。

实施例3：

图3为本发明一种防止电池燃烧的结构的实施例三的一种结构示意图；如图3所示，其中与实施例一中相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例三与图1所示的实施例一的不同之处在于：

如图3至图5所示，所述导流单元12包括与所述灭火单元13连通的主导流通道121及连通所述主导流通道121与对应的所述阻燃区110的支导流通道122。

进一步的，所述支导流通道122与所述阻燃区110连接部位设置有单向阀14，该单向阀14限制所述支导流通道122仅向所述主导流通道121导通。

更进一步的，所述单向阀14包括排气通道141、阻燃片142及阻燃隔热层143；

所述排气通道141连通安装于所述支导流通道122上；

所述阻燃片142安装于所述排气通道141内；

所述阻燃隔热层143包裹于所述排气通道141的外侧。

优选的，所述阻燃片142采用多孔材料制备，该多孔材料为陶瓷、聚四氟乙烯中的一种或多种。

更为优选的，所述灭火单元13上设置有安全阀131，该安全阀131用于排出所述灭火单元13内的气体。

需要说明的是，导流单元12的主导流通道121及支导流通道122的材质包括但不限于金属、陶瓷等，且主导流通道121及支导流通道122的内径因不同电池需求采用不同规格形状。

进一步说明的是，在单体100的阻燃区110与主导流通道121的连通的路径上设置防止某单体电芯热失控后产生的物质倒流到其他单体的单向阀14，其中单向阀4内的阻燃片的形状可以是片状或其他任意形状。

更进一步说明的是，所述灭火单元13包含的安全阀131为排气阀，用于某单体电芯热失控后内部气压过大后进行泄压，防止灭火单元或电池组因内压过大从而爆裂。

实施例4：

如图6与图7所示，参照实施例1-3描述本实用新型实施例4的一种带有防止电池燃烧的结构的锂离子电池，包括锂离子电池2及上述实施例1至3任一项所述的防燃机构1，所述防燃机构1安装于所述锂离子电池2上。

其中，本实用新型的防燃机构1并不仅局限于使用于锂离子电池，凡满足本申请防燃机构1使用要求的钠离子电池或其他有类似反应机理的电池及电池系统均属于本申请的保护范围。

此外，本实用新型防燃机构，并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下均属于本实用新型保护范围，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防止电池燃烧的结构，包括安装于电池上的防燃机构（1），其特征在于：

所述防燃机构（1）将电池的任一单体内热失控产生的物质导流至该防燃机构（1）内预设的灭火介质处进行灭火处理。

2.根据权利要求1所述的一种防止电池燃烧的结构，其特征在于，所述防燃机构（1）包括阻燃单元（11）、导流单元（12）及灭火单元（13）；

所述阻燃单元（11）包裹单体形成阻燃区（110）；

所述导流单元（12）将所有的所述阻燃区（110）分别单独与所述灭火单元（13）连通；

所述灭火单元（13）内存储有预设的灭火介质。

3.根据权利要求2所述的一种防止电池燃烧的结构，其特征在于，所述阻燃单元（11）包括围绕单体由内向外设置的绝缘层（111）及阻燃层（112）。

4.根据权利要求3所述的一种防止电池燃烧的结构，其特征在于，所述阻燃层（112）采用石棉、玻璃纤维、阻燃涂料、金属衬板、塑料衬板中的一种或多种组成。

5.根据权利要求2所述的一种防止电池燃烧的结构，其特征在于，所述导流单元（12）包括与所述灭火单元（13）连通的主导流通道（121）及连通所述主导流通道（121）与对应的所述阻燃区（110）的支导流通道（122）。

6.根据权利要求5所述的一种防止电池燃烧的结构，其特征在于，所述支导流通道（122）与所述阻燃区（110）连接部位设置有单向阀（14），该单向阀（14）限制所述支导流通道（122）仅向所述主导流通道（121）导通。

7.根据权利要求6所述的一种防止电池燃烧的结构，其特征在于，所述单向阀（14）包括排气通道（141）、阻燃片（142）及阻燃隔热层（143）；

所述排气通道（141）连通安装于所述支导流通道（122）上；

所述阻燃片（142）安装于所述排气通道（141）内；

所述阻燃隔热层（143）包裹于所述排气通道（141）的外侧。

8.根据权利要求7所述的一种防止电池燃烧的结构，其特征在于，所述阻燃片（142）采用多孔材料制备，该多孔材料为陶瓷、聚四氟乙烯中的一种或多种。

9.根据权利要求2所述的一种防止电池燃烧的结构，其特征在于，所述灭火单元（13）上设置有安全阀（131），该安全阀（131）用于排出所述灭火单元（13）内的气体。

10.一种带有防止电池燃烧的结构的锂离子电池，其特征在于，包括锂离子电池（2）及权利要求1-9任一项所述的防燃机构（1），所述防燃机构（1）安装于所述锂离子电池（2）上。

Images