CN218827314U - 一种电池用安全构件及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种电池用安全构件及电池，该电池用安全构件，包括第一管体和第二管体，所述第一管体和所述第二管体连接，且所述第一管体和所述第二管体之间设置有隔板，所述第一管体远离连接处的一端和/或所述第二管体远离连接处的一端设置有密封塞，所述第一管体和所述第二管体内填充有灭火物质；安全构件放置在电池的内部，在常规的状态下，第一管体和第二管体内的灭火物质与电解液隔离，不影响电池常规电性能。而在异常状态下，例如在外力作用下，或者高温时，第一管体和第二管体会释放灭火物质，灭火物质可使电解液由易燃物变为难燃/不燃物，保证电池安全。

Description

一种电池用安全构件及电池

技术领域

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种电池用安全构件及电池。

背景技术

锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。但是，锂离子二次电池包含高反应活性的电极材料和易燃的可燃性电解液，在具有更高的能量密度的同时，也就意味着存在更大的安全隐患。当电池在一定的滥用条件下，如过充、短路、高温、碰撞等，电池内部材料之间可能会发生化学放热反应，放出大量热，并产生氧气，从而引起易燃的可燃性电解液的燃烧，继而导致起火爆炸等安全事故。

目前，提高电池安全性能的主要方法是直接将阻燃添加剂加入到电解液中，然而由于很多阻燃添加剂与电解液长期接触过程中有副反应发生，对电池电化学性能会产生负面影响，所以阻燃剂的使用受到了很大的限制，阻燃效果也不够明显。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于：提供一种电池用安全构件，以解决现有技术中阻燃添加剂与电解液长期接触过程中有副反应发生，对电池电化学性能会产生负面影响的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种电池用安全构件，包括第一管体和第二管体，所述第一管体和所述第二管体连接，且所述第一管体和所述第二管体之间设置有隔板，所述第一管体远离连接处的一端和/或所述第二管体远离连接处的一端设置有密封塞，所述第一管体和所述第二管体内填充有灭火物质。

优选地，所述第一管体内填充有阻燃剂，所述第二管体内填充有冷却液。

优选地，所述第一管体的壁厚和所述第二管体的壁厚均为0.1～1mm。

优选地，所述第一管体的外径和所述第二管体的外径均为2～10mm。

优选地，所述第一管体的横截面和所述第二管体的横截面均为圆形或多边形。

优选地，所述第一管体和所述第二管体一体成型。

优选地，所述第一管体和所述第二管体均设置有多个，多个所述第一管体和多个所述第二管体依次间隔设置。

本实用新型的另一目的在于：提供一种电池，包括壳体、顶盖、电芯和电解液，所述电芯和所述电解液均设置于所述壳体内，所述壳体设置有开口，所述顶盖密封所述开口，还包括说明书前文所述的一种电池用安全构件，所述安全构件设置于所述壳体内。

优选地，所述电池为圆柱电池，所述电芯沿其轴向贯穿设置有通孔，所述安全构件设置于所述通孔内。

优选地，所述电池为方形电池，所述安全构件设置于所述壳体的四角处。

本实用新型的有益效果在于，一种电池用安全构件，通过第一管体和第二管体的配合使用，第一管体和第二管体连接，且第一管体和第二管体之间设置有隔板，密封塞密封第一管体和/或第二管体，有效的使第一管体和第二管体形成密封容器，第一管体和第二管体内填充有灭火物质。安全构件放置在电池的内部，在常规的状态下，第一管体和第二管体内的灭火物质与电解液隔离，不影响电池常规电性能。而在异常状态下，例如在外力作用下，或者高温时，第一管体和第二管体会释放灭火物质，灭火物质可使电解液由易燃物变为难燃/不燃物，从根本上阻止了电池冒烟、起火、爆炸的可能，保证电池安全。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。

图1为本实用新型安全构件的结构示意图。

图2为本实用新型安全构件的另一结构示意图。

图3为本实用新型安全构件的又一结构示意图。

图4为本实用新型圆柱电池的结构示意图。

图5为本实用新型方形电池的结构示意图。

图6为本实用新型方形电池的另一结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

100、安全构件；110、第一管体；120、第二管体；130、隔板；140、密封塞；

200、电池；210、壳体；211、开口；220、顶盖；230、电芯；231、通孔。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语“实施例”并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图1-6对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

请参阅附图1-3，本实用新型实施例为一种电池用安全构件，包括第一管体110和第二管体120，第一管体110和第二管体120连接，且第一管体110和第二管体120之间设置有隔板130，第一管体110远离连接处的一端和/或第二管体120远离连接处的一端设置有密封塞140，第一管体110和第二管体120内填充有灭火物质。

与现有技术相比，本实用新型实施例为一种电池用安全构件，通过第一管体110和第二管体120的配合使用，第一管体110和第二管体120连接，且第一管体110和第二管体120之间设置有隔板130，密封塞140密封第一管体110和/或第二管体120，有效的使第一管体110和第二管体120形成密封容器，第一管体110和第二管体120内填充有灭火物质。安全构件100放置在电池200的内部，在常规的状态下，第一管体110和第二管体120内的灭火物质与电解液隔离，不影响电池200常规电性能。而在异常状态下，例如在外力作用下，或者高温时，第一管体110和第二管体120会释放灭火物质，灭火物质可使电解液由易燃物变为难燃/不燃物，从根本上阻止了电池200冒烟、起火、爆炸的可能，保证电池200安全。

在电池200异常状态下，第一管体110和第二管体120可释放液体或固体的灭火物质。优选地，可以通过以下两种方法实现这一功能：第一，可选用易破裂的结构设计阻燃器的密封容器，例如使用表面刻痕的结构，可使密封容器在受压力和/或拉力时出现应力集中，从而在刻痕处破裂，释放阻燃剂，或采用陶瓷材料等脆性较大的材料；第二，可选用熔点在70-170℃的低熔点的材料做为灭火物质的密封容器，当电池200由于机械滥用、热滥用和电滥用而出现温度升高的现象时，低熔点材料熔化从而释放阻燃剂，熔点在70-170℃的材料优选为石蜡、聚乙烯、聚丙烯材料。例如使用低密度聚乙烯作为密封容器，在温度达到110℃时，密封容器熔化并释放阻燃剂；又例如使用开口211的聚四氟乙烯容器装入阻燃剂，使用石蜡封口，在温度达到90℃时，石蜡熔化并于开口211处释放灭火物资。更优选地是同时选用低熔点材料和易破裂结构以实现这一功能。

需要说明的是，密封塞140为氟橡胶，氟橡胶的耐腐蚀性较强，不易被第一管体110或第二管体120内的灭火物质或电池200内部的电解液腐蚀。密封塞140位于第一管体110或第二管体120内部的压缩量为10％～35％，保证在电池200异常状态下，密封塞140可以受高温被弹开，使第一管体110和第二管体120内的灭火物质被释放出。

需要说明的是，第一管体110和第二管体120可以为一端开口211另一端封闭的中空管状，也可以是两端均为开口211的中空管状。

本实用新型实施例的第一管体110内填充有阻燃剂，第二管体120内填充有冷却液。在电池200异常状态下，第一管体110释放阻燃剂，第二管体120释放冷却液，使电解液由易燃物变为难燃/不燃物，从根本上阻止了电池200冒烟、起火、爆炸的可能，保证电池200安全。

需要说明的是，阻燃剂可以是任何与电解液混合后形成难燃/不燃混合物的固体或液体。优选为含磷、含卤素、或者含硫的阻燃剂，如氟代碳酸酯、烷基磷酸(亚)酯、磺酰亚胺类离子液体等。在加热的状态下，这些阻燃剂可形成卤素自由基、磷自由基和硫自由基，这些自由基可以与氢氧自由基反应，降低氢氧自由基的浓度，阻断链式反应，从而使电解液变为难燃/不燃物。冷却液包括乙二醇。

本实用新型实施例的第一管体110的壁厚和第二管体120的壁厚均为0.1～1mm。第一管体110的壁厚和第二管体120的壁厚不能太薄，也不能太厚。当第一管体110的壁厚和第二管体120的壁厚小于0.1mm时，第一管体110的壁厚和第二管体120的壁厚太薄，容易在使用或运输的过程中，第一管体110和/或第二管体120破裂，导致第一管体110和第二管体120内的灭火物质被释放出，灭火物质与电解液混合，影响电池200常规状态下的正常使用；当第一管体110的壁厚和第二管体120的壁厚大于1mm时，第一管体110的壁厚和第二管体120的壁厚太厚，在电池200异常状态下，容易因壁厚太厚导致第一管体110和第二管体120内的灭火物质无法被释放出，从而使安全构件100无法正常使用，无法阻止了电池200冒烟、起火、爆炸的可能。因此，当第一管体110的壁厚和第二管体120的壁厚均为0.1～1mm时，可以有效的保证在常规的状态下，第一管体110和第二管体120内的灭火物质与电解液隔离，不影响电池200常规电性能。而在异常状态下，例如在外力作用下，或者高温时，第一管体110和第二管体120会释放灭火物质，灭火物质可使电解液由易燃物变为难燃/不燃物，从根本上阻止了电池200冒烟、起火、爆炸的可能，保证电池200安全。优选地，第一管体110的壁厚和第二管体120的壁厚为0.1～0.3mm、0.3～0.5mm、0.5～0.7mm或0.7～1mm。

本实用新型实施例的第一管体110的外径和第二管体120的外径均为2～10mm。在尽可能的扩大第一管体110和第二管体120内部的储存空间的同时，保证电池200的空间利用率，从而保证电池200的能量密度。优选地，第一管体110的外径和第二管体120的外径均为2～4mm、4～6mm、6～8mm或8～10mm。

本实用新型实施例的第一管体110的横截面和第二管体120的横截面均为圆形或多边形，有效的增加第一管体110和第二管体120的形状的选择，多边形可以是矩形、五边形、六边形、八边形等，使用时，可以根据实际需求进行设置。

本实用新型实施例的第一管体110和第二管体120一体成型。使用时，第一管体110和第二管体120之间设置有隔板130，将第一管体110和第二管体120分隔成两个容置空间，阻燃剂可以从第一管体110远离连接处的一端注入第一管体110内并使用密封塞140密封，冷却液可以从第二管体120远离连接处的一端注入第二管体120内并使用密封塞140密封。有效的使安全构件100可以分别注入不同的灭火物质，提高安全构件100释放的灭火物质使电解液由易燃物变为难燃/不燃物的能力。

本实用新型实施例的第一管体110和第二管体120均设置有多个，多个第一管体110和多个第二管体120依次间隔设置。第一管体110和第二管体120可以均为一端开口211另一端封闭的中空管状，阻燃剂从第一管体110的开口211端注入第一管体110内部，冷却液从第二管体120的开口211端注入第二管体120内部，第二管体120的开口211端与第一管体110的封闭端连接，另一第一管体110的开口211端与第二管体120的封闭端连接。有效的实现多个第一管体110和多个第二管体120的连接。

需要说明的是，第一管体110和第二管体120的连接可以采用焊接、卡接或粘接。优选地，第一管体110和第二管体120的连接处设置有密封胶。

请参阅附图4-6，本实用新型另一实施例为一种电池，包括壳体210、顶盖220、电芯230和电解液，电芯230和电解液均设置于壳体210内，壳体210设置有开口211，顶盖220密封开口211，还包括上述实施例的一种电池用安全构件，安全构件100设置于壳体210内。

与现有技术相比，本实用新型另一实施例为一种电池，该电池200的壳体210内部设置有上述实施例的安全构件100，在常规的状态下，安全构件100内部的灭火物质与电解液隔离，不影响电池200常规电性能。而在电池200异常状态下，例如在外力作用下，或者高温时，安全构件100会释放灭火物质，灭火物质可使电解液由易燃物变为难燃/不燃物，从根本上阻止了电池200冒烟、起火、爆炸的可能，保证电池200安全。

请参阅附图4，本实用新型另一实施例的电池200为圆柱电池，电芯230沿其轴向贯穿设置有通孔231，安全构件100设置于通孔231内。当电池200为圆柱电池时，安全构件100设置于电芯230的通孔231内，该通孔231沿电芯230的轴向贯穿电芯230。有效的使安全构件100可以在电池200异常状态下，释放灭火物质，同时，充分利用圆柱电池的内部空间，提高电池200的空间利用率，保证电池200的能量密度。

请参阅附图5-6，本实用新型另一实施例的电池200为方形电池，安全构件100设置于壳体210的四角处。当电池200为方形电池时，安全构件100设置于壳体210的四角处。电芯230放置于方形电池的壳体210内时，壳体210的四角处与电芯230之间存在间隙，将安全构件100放置在间隙处，可以有效的保证在电池200异常状态下，安全构件100释放灭火物质，同时，充分利用方形电池的内部空间，提高电池200的空间利用率，保证电池200的能量密度。

需要说明的是，安全构件100的长度为L，电芯230的高度为H，L＝(1/2～3/2)H，有效的对安全构件100的长度进行设置，防止安全构件100的长度过长或过短，保证安全构件100能够最大限度的储存足够多的灭火物质。

本实用新型另一实施例的电芯230包括正极极片、负极极片和隔离件。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面；正极集流体包括正极涂覆区和连接于正极涂覆区的正极极耳，正极涂覆区涂覆有正极活性物质层，正极极耳未涂覆正极活性物质层。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质层包括正极活性物质，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面；负极集流体包括负极涂覆区和连接于负极涂覆区的负极极耳，负极涂覆区涂覆有负极活性物质层，负极极耳未涂覆负极活性物质层。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质层包括负极活性物质，负极活性物质可以为碳或硅等。隔离件的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。此外，电芯230可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本实用新型的实施例并不限于此。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种电池用安全构件，其特征在于：包括第一管体(110)和第二管体(120)，所述第一管体(110)和所述第二管体(120)连接，且所述第一管体(110)和所述第二管体(120)之间设置有隔板(130)，所述第一管体(110)远离连接处的一端和/或所述第二管体(120)远离连接处的一端设置有密封塞(140)，所述第一管体(110)和所述第二管体(120)内填充有灭火物质。

2.如权利要求1所述的一种电池用安全构件，其特征在于：所述第一管体(110)内填充有阻燃剂，所述第二管体(120)内填充有冷却液。

3.如权利要求2所述的一种电池用安全构件，其特征在于：所述第一管体(110)的壁厚和所述第二管体(120)的壁厚均为0.1～1mm。

4.如权利要求2所述的一种电池用安全构件，其特征在于：所述第一管体(110)的外径和所述第二管体(120)的外径均为2～10mm。

5.如权利要求2所述的一种电池用安全构件，其特征在于：所述第一管体(110)的横截面和所述第二管体(120)的横截面均为圆形或多边形。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种电池用安全构件，其特征在于：所述第一管体(110)和所述第二管体(120)一体成型。

7.如权利要求1-5任意一项所述的一种电池用安全构件，其特征在于：所述第一管体(110)和所述第二管体(120)均设置有多个，多个所述第一管体(110)和多个所述第二管体(120)依次间隔设置。

8.一种电池，其特征在于：包括壳体(210)、顶盖(220)、电芯(230)和电解液，所述电芯(230)和所述电解液均设置于所述壳体(210)内，所述壳体(210)设置有开口(211)，所述顶盖(220)密封所述开口(211)，还包括权利要求1-7任意一项所述的一种电池用安全构件，所述安全构件(100)设置于所述壳体(210)内。

9.如权利要求8所述的一种电池，其特征在于，所述电池为圆柱电池，所述电芯(230)沿其轴向贯穿设置有通孔(231)，所述安全构件(100)设置于所述通孔(231)内。

10.如权利要求8所述的一种电池，其特征在于，所述电池为方形电池，所述安全构件(100)设置于所述壳体(210)的四角处。

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