[发明专利]具有理想安全性能的锂离子电池和电池包

说明书

本发明公开了一种锂离子电池，包括电池壳体、收容于电池壳体中的电芯、灌注于电池壳体中的电解液，以及装设于电池壳体上的电池顶盖，电池壳体或电池顶盖上设有泄压阀，泄压阀盖设有带通孔的网罩。本发明锂离子电池的泄压阀在正常生产或使用过程中不会过早破裂，在电池内部失控的情况下，可以及时爆破泄压。带通孔的网罩仅供气体和蒸汽通过，可阻止固体颗粒通过，使高速喷出的可燃性气体、电解液蒸汽与高温固体颗粒分离，因此可防止可燃性气体、电解液蒸汽与高温固体颗粒一起喷出并在远离泄压阀的区域与空气混合燃烧，显著提高锂离子电池的安全性能。此外，本发明还公开了一种锂离子电池包。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，更具体地说，本发明涉及一种具有理想安全性能的锂离子电池和电池包。

背景技术

目前，随着锂离子电池在电动汽车和电网储能领域中的应用日趋广泛，锂离子电池的安全事故相关报道也日益增多：如公交车电池着火事故、电动邮政车着火事故、电动出租车自燃事故和电动出租车碰撞起火事故。因此，近年来，锂离子电池的安全性能也越来越受到重视。

通常，锂离子电池安全问题的起因是热失控，随着温度的不断攀升，电池内部发生各种反应，例如：SEI分解，阳极与电解液发生还原反应，阴极与电解液发生氧化反应，电解液自身受热蒸发、分解。各种反应导致电池温度持续上升的同时伴随有大量气体生成，导致电池内压急剧升高。

为了防止锂离子电池因内压剧增导致电池爆炸，相关技术公开了一种锂离子电池，锂离子电池上设有一种泄压阀，当电池由于不当充电、短路或暴露于高温等恶劣环境中而发生意外时，电池内压急剧升高，电池内部的气体会冲开泄压阀，达到泄压的目的，因此可提高锂离子电池的安全性能。

但是，相关技术的锂离子电池有以下缺陷：电池在发生热失控时，温度通常达到400摄氏度以上，此时，电池中的阴、阳级电极活性物质与电解液反应生成大量的气体(包括可燃性气体和非可燃性气体)，并蒸发形成可燃性电解液蒸汽，气体和蒸汽混合物快速从泄压阀中喷出，喷出的过程中将高温的固体颗粒从泄压阀带出，喷出的可燃性气体和可燃性电解液蒸汽与高温固体颗粒混合在一起，与空气接触极后容易导致燃烧，最终导致电池着火燃烧。

相关技术还公开了一种锂离子电池包，其包括至少一个锂离子电池和容纳锂离子电池的壳体，其中，壳体上设有可供壳体内部与外界交流的通风孔，通风孔上覆盖一层金属网。当火焰伴随着电池内部产生的物质和气体从电池喷出时，火焰和高温物质的热量迅速被金属网吸收，气体或可燃物质可以被排出电池包外，阻止火焰喷到壳体外面。

上述锂离子电池包主要应用于便携式电子产品，所采用的锂离子电池一般自身容量低、充放电功率不高。但是，在电动汽车或电网储能领域，所采用的锂离子电池容量大，充放电功率远远大于便携式电子产品领域所采用的小电池，因此，发生热失控时的产热总量和瞬间产热量也远大于便携式电子产品领域所采用的小电池，在此情况下，采用上述锂离子电池包存在以下缺陷：

(1)电池包壳体与电池之间形成的空腔通过覆盖有网孔的通风孔与外界大气相连接，因此空腔内也存在空气，当电池出现热失控时，从电池中喷出的可燃物质、高温物质与空腔内的空气混合。可燃性烟气被引燃，在有限的空腔内发生剧烈的燃烧反应，不仅没有改善电池的安全，反而可能恶化电池安全性能。

(2)在锂离子电池外部加设壳体，如果其中一个电池发生热失控，尤其是远离通风孔口的电池发生热失控时，喷出的物质会污染同一电池包内的其他电池以及连接在电池上的电路装置，并有可能进一步引发整个电池包中的所有电池发生热失控。此外，壳体会阻隔锂离子电池与外界空气的热交换，造成热量集中，安全性变差。

(3)通过在通风孔处覆盖一层具有吸热作用的金属网可以对阻止火焰喷到壳体外面起到一定作用，但是，金属网的吸热和散热能力有限，尤其是对于产热总量和瞬间产热量大的动力汽车电池，如果金属网来不及散发的热量累计到一定程度，火焰完全有可能窜到金属网外部并持续燃烧。

有鉴于此，确有必要提供一种具有理想安全性能的锂离子电池和电池包。