[发明专利]一种具有防火防爆装置的锂电池及应用该电池的电动车

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有防火防爆装置的锂离子电池及其应用产品，更具体的说，它涉及一种具有防火防爆装置的锂离子电池及应用该电池的电动车。

背景技术

由于不可再生能源危机和环境污染严重，全球加速了绿色环保高性能锂离子电池的发展，锂离子电池的应用领域由数码产品领域延伸到交通动力、储能、航天、通信备用电源等领域，人们对锂离子电池的需求也由原先的几百毫安·时发展到上百甚至上千安·时，随着容量的提升，安全问题将更加难以控制，因此现在高容量锂离子电池安全性是众多企业研究的课题，如果能解决好锂离子电池起火、爆炸这一世界性难题，锂离子电池的应用必将进入更快更广的发展阶段。公开号为CN102044715A的发明于2011年5月4日公开了一种锂电池防爆装置，其包括锂电池壳体、正电极、负电极、橡胶片在内的结构,锂电池壳体上设有通气孔，通气孔上覆盖并固定有橡胶片，橡胶片的厚度为0.5-5mm。由于采用橡胶片作为防爆阀，无需另外开设注液孔向电池内注射电解液和氮气，将注液孔和防爆阀合为一体，结构简单，成本低，加工方便操作简单；使用时，只需用针管穿过橡胶片向内注射电解液和氮气，拔出针头后，利用橡胶片的弹性封闭了针孔，达到电解液和氮气不泄漏，锂电池正常工作。该发明适用于各种形状及不同厚度的锂电池。但是锂电池在发生爆炸主要是由于短路、因过度充电或环境温度过高导致的散热不畅等原因引起所谓“热失控”问题，“热失控”进而引发电池内压剧增，从而引起爆炸，因此防止锂电池爆炸不仅要及时排泄内压，还应从温度控制环节入手，多方面采取措施才能更有效地达到锂电池防爆目标，而该发明仅仅侧重于通过通气孔和防爆阀泄压，而不是采用更全面的防护措施，因此收效较为有限。

发明内容

锂离子电池极易因短路、散热不良等问题引起起火爆炸，而现有的锂离子电池防火防爆措施只能有限地改善部分问题而不能全面解决问题，为克服这一缺陷，本发明提供了一种针对锂离子电池起火爆炸成因强化防火防爆功能的锂离子电池防火防爆装置。

本发明的技术方案是：一种锂离子电池防火防爆装置，所述锂离子电池包括电芯组、电芯护套和外壳，电芯组置于电芯护套内，电芯护套置于外壳内，电芯护套与外壳的间隙中填充有碳酸氢盐粉末，外壳内表面与碳酸氢盐粉末之间设置有二氧化硅，外壳上设有疏通孔。本装置针对锂离子电池起火爆炸的机理进行被动反应式工作，即通过锂离子电池电芯温度的升高，使碳酸氢盐发生反应，一方面根据碳酸氢盐吸热分解的特性，将锂离子电池生成的热能吸收，起到抑制温度快速升高的作用，碳酸氢盐需要一定的温度才能发生分解反应，温度越高分解越彻底，此处设置的二氧化硅具有较好的隔热耐火性能，可以防止热能通过外壳的热传导而散失，因而更利于碳酸氢盐的分解，同时二氧化硅胶体还可以控制来自电池外部环境的热能输入，这样一方面碳酸氢盐消化内部热能的，另一方面绝热层阻止外部热能输入，双管齐下，更利于电池内部温度的控制；另一方面，根据碳酸氢盐受热分解生成二氧化碳的特性，利用二氧化碳逐步排挤电池内部的氧气，消除支持电芯发生燃烧的要素，从而达到抑制燃烧的目的；再者，在利用碳酸氢盐吸热降温的同时通过泄压阀将外壳内原有的空气及后来生成的二氧化碳及时排出，保持电池内压稳定在一安全水平上。通过上述措施，本装置可以有效防止锂离子电池起火爆炸，大大提高锂离子电池使用安全性。

作为优选，所述疏通孔上设有泄压阀，泄压阀包括阀体和活动阀块，阀体口上螺纹连接有阀盖，阀盖中心设有中心通孔，阀体内设有上大下小的锥台形的阀腔，活动阀块亦呈锥台形并适配地滑动设置于阀腔中，阀盖与活动阀块间设有一压簧，压簧一端钩挂于活动阀块上，另一端抵接在阀盖底面，压簧匝圈外径大于中心通孔直径。在自然状态下，活动阀块受压簧挤压，压紧在阀腔中，封堵住阀腔。当外壳内部气压增大时，活动阀块最终会因外壳内外的压力差而被向外顶开，解除对阀腔的封堵，从而使外壳内部过大的压力得到释放，确保电池内压处在较为安全的水平上，降低爆炸风险。另一方面泄压阀也是电池组装时进入外壳内部的少量空气的外泄通道，在外壳内不断生成的二氧化碳的排挤下，原有空气逐步被排空，在没有氧气的情况下，电池的电芯组不会发生燃烧，从而起到阻燃防火作用。

作为优选，所述疏通孔位于外壳顶部。所述灭火材料分解生成的二氧化碳密度大于同等条件下的空气密度，二氧化碳更易沉到外壳内底部，从而将原有空气挤到外壳内顶部，因此在外壳顶部设置疏通孔更利于原有空气的快速排空，以及新生成二氧化碳的储留，形成电池内部的缺氧环境，更好地实现阻燃防火的目的。