[发明专利]一种安全的新型结构电池

说明书

本发明提出了一种安全的新型结构电池，将电池内部的正极片或者负极片分为多个独立小极片，再将小极片分为多个小组，组内小极片通过电流限制组件连接至相应极性的电池极柱上，而另一极性的极片直接连接至相应极性的电池极柱上。通过该设置，当电池受到非正常因素导致电池的正极、负极发生内部短路时，能够自动将该组与其他组之间的电连接切断，使得其他组的电流不能流向该组，同时，另一种数量少的极片，单片极片的面积大，有利于传热，因此，电池的内部短路电流将比传统电池的短路电流小很多，升温速度也就大大降低，从而有效避免燃烧、爆炸的安全问题。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，更具体地，涉及一种安全的新型电池结构。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、循环寿命长、无记忆效应等优势，被广泛应用于日常生活中的电源、3C、储能、动力等相关产品中，成为了生活中不可缺少的必需品。但是，相比于其它电池产品，锂离子电池也存在着安全性较差的缺陷。在使用过程中，难免会出现跌落、冲击、挤压、穿刺、过充过放等不可控因素。在这些过程中，锂离子电池容易在正极、负极之间发生内部短路而出现起火燃烧，造成安全隐患。为了提高锂离子电池安全性，设计上通常使用的方法包括：（1）马甲设计，即在卷芯外层（卷绕）包覆箔材；（2）在隔膜，或者负极/正极表面涂布陶瓷层（例如CN100573976C）；（3）采用闭孔隔膜，或者更厚、更耐高温、机械强度更好的隔膜；（4）在负极/正极表面增加一层塑料颗粒；（5）采用厚极片技术；（6）活性物质采用容量较低的材料，例如磷酸铁锂、锰酸锂、低镍三元等；（7）在集流体铝箔、铜箔表面增加底涂层；（8）电解液改进，例如加入阻燃添加剂、氧化还原电对添加剂；（9）电池壳体上设置安全阀、保险丝或者热敏电阻（例如CN2762362Y）；（10）PTC电极技术（例如CN1145233C）；（11）在极片边缘、极耳上涂布绝缘的陶瓷材料，或者贴胶；（12）单个电池壳体内采取双芯、多芯设计（例如CN100470916C），以及其他等等手段。但是，以上这些方法对于控制电池，尤其是大电池发生内部短路以后的危险性，表现出的效果却都不是很理想，需要补充开发其他的技术方案。同时，某些其他电化学体系的电池，也面临着相同的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术不足和缺陷，提供一种安全的新型电池结构，提高电池使用的安全性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种安全的新型结构电池，电池内部正极片与负极片交错设置，隔膜间隔在正极片与负极片之间；正极片或者负极片分为多个独立小极片，所述独立小极片数量是另一种极性的极片数量两倍以上，独立小极片的单片面积小于另一种极性极片的单片面积；所述独立小极片被分为N个小组，N为正整数且数值大于1，每组内至少包括一片独立小极片，每组内独立小极片并联再通过电流限制组件连接至电池上相应极性的极柱，另一种极性的极片并联直接连接至电池上相应极性的极柱。

进一步地，当电池内正极活性物质为液态状或者气态状，电池内部所述正极片是指通过外电路从负极极柱引来电子并将电子提供给正极活性物质的极片。这类电池包括但是不限于锂-二氧化硫电池、锂-亚硫酰氯电池、锂-硫酰氯电池。

进一步地，当电池内部负极活性物质为液态状或者气态状，电池内部所述负极片是指从负极活性物质取走电子并将电子通过外电路输向正极极柱的极片。

进一步地，所述电流限制组件包括固定于绝缘板上的N个输入端子与L个输出端子，以及连接输入端子和输出端子的限流体，N和L均为正整数且满足关系式N≥L≥1；当时，输入端子与输出端子一一对应，当时，多个输入端子共用一个输出端子；电池内需要限流的极片与输入端子相连，每个输入端子连接一个限流体，限流体连接至对应的输出端子，输出端子与相应的电池极柱相连。

进一步地，所述限流体为热敏电阻或者熔断丝，限流体的几何形状可为丝状、条状、片状、箔状、环形。

进一步地，所述限流体的触发电流值为电池工作温度达到其允许的最高值时，电池以其允许的最大功率放电至容量末期，此时流经限流体的电流值的1.5倍以上。