TWI776167B - 防延燒電池 - Google Patents

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劉志鵬
蔡沅庭
林冠宇
陳品勳
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Abstract

一種防延燒電池，包含：一鋰電池芯；及一塑膠收縮膜，形成於該鋰電池芯的側邊非電極的部分，具有一防火材料於其中，該塑膠收縮膜之厚度介於0.2-0.3毫米之間。

Description

防延燒電池
本發明是關於一種電池，特別是關於一種防延燒電池。
鋰電池(Lithium Battery)具有輕、薄、能量密度高等優勢，而普遍應用於3C產品、電動車與儲能系統(EES System)。近年來世界各國發生多起儲能系統火燒事故，說明了即使在電池管理系統(Battery Management System；BMS)及機械結構等多重防護下，鋰電池仍存有發熱自燃的潛在風險。為了因應此種鋰電池內部短路或熱失控所造成的火燒問題，國際電工委員會(IEC)制訂了電池芯內部短路及電池系統延燒試驗方法，亦即IEC 62619。此一國際標準制定後，未通過此國際標準的電池系統，客戶將無法接受此一電池系統。
鋰電池於熱失控的狀態下，所產生的高溫可達600~1,000℃。由於鋰電池一般是製作為18650鋰電池芯，當單顆鋰電池芯燃燒時所產生的熱量，會即刻向四周擴散，相鄰電池芯也會同步被加溫。當相鄰電池芯內部溫度超過容許溫度(約150℃)，相鄰電池芯也將自放熱而造成電池系統全面延燒的熱失控連鎖反應。
18650鋰電池芯熱失控時，高溫反應的時間約持續在10~15秒。因此，若要有效防止鄰近電池芯延燒效應，在鋰電池芯燃燒這段時間，鄰近電 池芯內部溫度必須控制在低於熱失控的臨界溫度，方能有效阻止周邊的電池芯發生起火燃燒的連鎖反應。目前，有幾種防範電池延燒的具體措施：1.犧牲電池電容量或能量，減少電池能量密度，降低充電電壓，抑制電池活性；2.犧牲電池空間，加大電池芯彼此的間隙；3.採用水冷或液冷(主動式)的降溫方式，其結構複雜且成本高，不適用於中小型電池系統；4.採用具阻燃、降溫、滅火以及隔氧等功能的材料，以抑制熱失控時的熱能擴散。例如，工研院材化所開發了一款防延燒護材(Anti-burning Runaway Composite；ABRC)，並透過將ABRC製作為薄型管件，壁厚小於1mm，可套於18650鋰電池芯上。
工研院的ABRC薄型管件解決方案確實可有效地達到防延燒的效果。然而，此種解決方案，並不易整合入鋰電池芯的自動化生產過程，而必須修改現有的自動化生產過程，不易導入。因此，如何能夠讓如鋰電池芯具備有防延燒結構，並可整合現有製程，或簡易修改現有製程，即可導入鋰電池芯的製造流程，成為鋰電池芯廠商所關注的重要課題。
有鑑於此，本發明提出一種電池及電池模組的防延燒技術，運用既有的電池芯製造的尾段塑膠收縮膜製程，將原來的塑膠收縮膜更換為具有防火材料的塑膠收縮膜，即可運用現有製程技術與實現防延燒電池。此外，本發明也藉由整合噴塗或塗佈製程，取代塑膠收縮膜製程，讓防火材料直接噴塗或塗佈於電池芯原先包覆塑膠收縮膜的側邊部分，即可實現防延燒電池。藉由本發明所的防延燒電池，可大幅降低生產的變動性，而達到不增加太多生產成本，即可實現電池芯的防延燒功能的具體功效。
本發明提出一種防延燒電池，包含：一鋰電池芯；及一防火材料層，形成於該鋰電池芯的側邊非電極的部分，該防火材料層之厚度介於0.2-0.3毫米之間。
本發明更提供一種防延燒電池，包含：一鋰電池芯；及一塑膠收縮膜，形成於該鋰電池芯的側邊非電極的部分，具有一防火材料於其中，該塑膠收縮膜之厚度介於0.2-0.3毫米之間。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。
10:鋰電池芯
11:側邊
20:塑膠收縮膜
21:塑膠層
22:防火材料層
30:防火材料層
31:防火材料
40:噴塗裝置
第1A~1F圖為本發明之防延燒電池之一具體實施例中，各個產品製造階段示意圖與塑膠收縮膜的結構剖面示意圖。
第2A-2B圖為本發明之防延燒電池之一具體實施例中，噴塗法的製造簡易說明圖。
第3A至第3C圖，本發明之防延燒電池的實測結果說明圖。
本發明係運用既有的電池芯製造的尾段塑膠收縮膜製程，將原來的塑膠收縮膜更換為具有防火材料的塑膠收縮膜，即可運用現有製程實現防 延燒電池。此外，本發明也藉由整合噴塗或塗佈製程，取代塑膠收縮膜製程，讓防火材料直接噴塗於電池芯原先包覆塑膠收縮膜的側邊部分，即可實現防延燒電池。藉由本發明所的防延燒電池，可大幅降低生產的變動性，而達到不增加太多生產成本，即可實現電池芯的防延燒功能的具體功效。
請參考第1A~1F圖的本發明第一具體實施例的各個產品製造階段示意圖與塑膠收縮膜的結構剖面示意圖。第1A圖係為鋰電池芯10的立體示意圖，本發明擬將具有防火功能的塑膠收縮膜20(第1B圖))設置於鋰電池芯10的側邊11。由於塑膠收縮膜20可事先製作為加熱後可收縮的功能，也就是，塑膠收縮膜20的圓筒半徑，大於鋰電池芯10的圓筒半徑。於是，鋰電池芯10很容易於自動化製程中套入塑膠收縮膜20當中，如第1C圖所示。再經由加熱讓塑膠的部分收縮，即可讓塑膠收縮膜20貼合於鋰電池芯10，如第1D圖所示。
塑膠收縮膜20的結構可採用兩種實施例，請分別參考第1E圖與第1F圖。第1E圖為雙層結構的塑膠收縮膜20，其分別由塑膠層21與防火材料層22所構成。換言之，本發明運用將防火材料層22預先形成於塑膠層21上的方式來構成雙層結構的塑膠收縮膜20。其中，防火材料層22配置於外層而塑膠層21配置於內層，使得熱可以隔絕於防火材料層22之外，進而實現防延燒電池的目的。而防火材料層22的厚度，較佳者為介於0.2mm~0.3mm(毫米)之間。
第1F圖為單層結構的塑膠收縮膜20，其藉由將防火材料23混入塑膠材料當中所製成。換言之，本發明運用將防火材料23摻於塑膠原料中，共同進行塑膠膜射出製程來製作。如此，即可使得塑膠收縮膜20具有防火的能力，使得熱可以隔絕於塑膠收縮膜20之外，進而實現防延燒電池的目的。而塑膠收縮膜20的厚度，較佳者為介於0.2mm~0.3mm(毫米)之間。防火材料23的比重，介於40%- 60%之間。
其中，防火材料23可使用磷系(phosphorous-containing)、氮系(nitrogen-containing)、或金屬氫氧化物系(hydrated mineral)等防火材料。此外，第1A~1F圖的實施例所採用的塑膠，可選用Nylon、PP、PC、PC/ABS、PPO、PTT，或其混和物。
接著，請參考本發明的第二具體實施例，如第2A、2B圖所示，其為本發明藉由直接將防火材料31塗佈於鋰電池芯10的側邊11，再經由防火材料31固化(乾燥化，可自動風乾，或機械風乾，或加熱乾燥)的過程，即可完成防延燒電池。在此實施例中，可採用噴塗的方式進行，如第2A圖所示者，運用噴塗裝置40將防火材料31噴塗於鋰電池芯10的側邊11，即可製作為防延燒電池，原先鋰電池芯10的側邊11及塗佈有均勻的防火材料層30。本實施例的防火材料31，只要採用具絕緣效果的防火材料時，即可取代塑膠收縮膜，而省卻了塑膠收縮膜的製程。
若要將防火材料31均勻塗佈於鋰電池芯10的側邊11，以噴塗的方式較佳，因其可控制防火材料31噴出的均勻度與濃度等等。並可控制噴塗的厚度為0.2mm-0.3mm。
而防火材料31可採用膨脹發泡型或非膨脹型防火材料，無論哪種防火材料，皆要具備與鋰電池芯的側邊材料(不鏽鋼或塑膠收縮膜)有良好黏著效果的材料。膨脹發泡型防火材料例如，以磷酸二銨為催化劑、二氰二胺為膨脹發泡劑、甲醛為碳化劑的膨脹型防火塗料；或，含磷酸蜜胺的膨脹型防火塗料；或，以碳源(異戊四醇)、膨脹劑(聚磷酸銨)和發泡劑(三聚氰胺)的膨脹防火材料；或，氯化橡膠、石蠟和多種防火添加劑組成的溶劑型塗料等；或者，可採用 如市面上的油性或水性膨脹型防火塗料。
非膨脹發泡型則為無機材料，例如工研院所開發的REDDEX防火塗料，其利用具有反應性官能基之無機粉體材料(例如金屬氫氧化物)，與具備相對應反應官能基之有機高分子主體材料(例如反應性異氰酸酯NCO)產生鍵結反應，使無機粉體材料均勻分散於有機高分子中，形成具備有機無機鍵結之複合防火材料。或者，可採用工研院開發的防延燒護材(Anti-burning Runaway Composite,ARBC)。
此外，就本發明的另一實施例而言，第2A、2B圖的實施例所製作出的具防火材料層30的防延燒電池，也可整合塑膠收縮膜製程。換言之，增加塑膠收縮膜於其外或直接噴塗於塑膠收縮膜外部。
本發明依據國際標準IEC 62629-7.3.3的規範進行電池系統的防延燒測試，依據附錄B(Annex B)的條件進行測試，結果如下表與第3A至第3C圖，本發明之防延燒電池的實測結果說明圖：
Figure 109119145-A0305-02-0007-1
由以上的說明可知，本發明藉由直接於生產製程將防火材料製作於鋰電池芯的側邊，其一直接以噴塗或塗佈製程形成，可達生產流程整合簡易的特殊技術功效；其二直接將防火材料整合至塑膠收縮膜中，可直接整合現有的生產流程，同樣可達到生產流程整合簡易的特殊技術功效。
雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10:鋰電池芯
20:塑膠收縮膜

Claims (4)

  1. 一種防延燒電池，包含：一鋰電池芯；一防火材料層，形成於該鋰電池芯的側邊非電極的部分，該防火材料層之厚度介於0.2-0.3毫米之間；及，一塑膠收縮膜，形成於該防火材料層之外。
  2. 如請求項1所述之防延燒電池，其中該防火材料層係以噴塗或塗佈法形成於該鋰電池芯的側邊非電極的部分。
  3. 一種防延燒電池，包含：一鋰電池芯；及一塑膠收縮膜，形成於該鋰電池芯的側邊非電極的部分，具有一防火材料於其中，該塑膠收縮膜之厚度介於0.2-0.3毫米之間；其中該塑膠收縮膜係為兩層，一塑膠層配置於內，一防火材料層配置於外。
  4. 一種防延燒電池，包含：一鋰電池芯；及一塑膠收縮膜，形成於該鋰電池芯的側邊非電極的部分，具有一防火材料於其中，該塑膠收縮膜之厚度介於0.2-0.3毫米之間；其中該塑膠收縮膜係為一層，該防火材料摻雜於該塑膠收縮膜當中。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM385099U (en) * 2010-03-30 2010-07-21 Gentle Wayeer Electric Co Ltd Rechargeable lithium battery pack
CN104335410A (zh) * 2012-05-24 2015-02-04 艾利电力能源有限公司 锂离子电池
CN205050883U (zh) * 2015-10-20 2016-02-24 惠州Tcl金能电池有限公司 电池包装膜及电池
CN206388735U (zh) * 2016-12-19 2017-08-08 惠州Tcl金能电池有限公司 锂离子电池
CN108329868A (zh) * 2018-01-19 2018-07-27 苏州中世惠华合成材料有限公司 锂电池包装膜用粘合剂组合物、锂电池包装复合膜、其制备方法及锂电池包装袋
TWM607828U (zh) * 2020-06-08 2021-02-21 協同能源科技股份有限公司 防延燒電池

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM385099U (en) * 2010-03-30 2010-07-21 Gentle Wayeer Electric Co Ltd Rechargeable lithium battery pack
CN104335410A (zh) * 2012-05-24 2015-02-04 艾利电力能源有限公司 锂离子电池
CN205050883U (zh) * 2015-10-20 2016-02-24 惠州Tcl金能电池有限公司 电池包装膜及电池
CN206388735U (zh) * 2016-12-19 2017-08-08 惠州Tcl金能电池有限公司 锂离子电池
CN108329868A (zh) * 2018-01-19 2018-07-27 苏州中世惠华合成材料有限公司 锂电池包装膜用粘合剂组合物、锂电池包装复合膜、其制备方法及锂电池包装袋
TWM607828U (zh) * 2020-06-08 2021-02-21 協同能源科技股份有限公司 防延燒電池

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