[发明专利]一种防止机械滥用引发热失控的电池

说明书

本发明公开一种防止机械滥用引发热失控的电池。正极极耳和负极极耳位于电池内部单元的一侧；电池内部单元的数量为N个，各电池内部单元从上至下依次包括隔膜、正极材料、正极集流体、正极材料、隔膜、负极材料、负极集流体、负极材料和隔膜，正极材料、负极材料分别包覆在正极集流体、负极集流体的两侧；正极集流体和负极集流体上分别设置有集流体预留片，集流体预留片用于将电流分别引出至正极极耳和负极极耳，正极集流体、负极集流体采用对称的易碎结构，并且集流体小单元的连接处相对脆弱，使得电池在遭受机械损伤时，集流体发生局部脱离，将整体的内短路限制在被破坏范围内，能够有效防止机械破坏所引起的电池热失控。

技术领域

本发明涉及电池研究领域，特别是涉及一种防止机械滥用引发热失控的电池。

背景技术

发展以车用动力电池为能量源的新能源汽车已成为缓解当前环境恶化和能源紧缺的重要途径，高活性、高循环寿命、高能量密度的锂离子动力电池为纯电动汽车续驶里程带来了卓越而显著的提升，但同时动力电池热失控引起的着火甚至爆炸屡屡发生，威胁着乘客的生命和财产安全，电动汽车的产业应用急需一种行之有效的热失控防护方法。

当单体电池、电池模组或电池系统在遭受机械撞击时，将产生严重的变形，进而导致隔膜的穿刺，引发电池内短路。当内短路发生时，电池内部能量在瞬间被释放，进而导致电池起火、燃烧甚至爆炸等事故。由于电池隔膜非常脆弱，因此电池对于机械破坏的容忍度很低，当电池遭受碰撞、针刺时，很容易触发电池的热失控，而目前还没有有效的防止机械破坏引发的电池热失控事故的方法。

虽然动力电池系统在上市之前都要经过严格的测试，例如：过充、短路、挤压等，但是热失控事故依然存在。同时，电池针刺和挤压也是测试标准中最难通过的。

目前，对于机械破坏引发热失控事故的预防和防护方法主要从以下几个方面展开。一是优化电池箱结构，增加电池箱结构强度；二是强化电池单体结构，例如增加电池外壳厚度；三是利用预警策略，提前对于热失控的发生进行预警等。

对于强化电池箱结构和单体结构的方法，将增加电池箱的整体质量，不利于整车轻量化，而且，当撞击力足够大时，电池箱和单体电池也是会遭受破坏，热失控事故无法避免。对于预警的方法，只能给乘客提供更多的逃离时间，而无法改变热失控事故发生的事实。因此，以上方法都没有从根本上解决电池单体对于机械破坏的容忍度。

发明内容

本发明的目的是提供一种防止机械滥用引发热失控的电池，可有效防止机械破坏所引起的电池热失控。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种防止机械滥用引发热失控的电池，所述电池包括：外壳、正极极耳、负极极耳、电池内部单元和电解液；所述正极极耳和所述负极极耳位于所述电池内部单元的一侧；所述电池内部单元的数量为N个，各所述电池内部单元从上至下依次包括隔膜、正极材料、正极集流体、正极材料、隔膜、负极材料、负极集流体、负极材料和隔膜，所述正极材料、所述负极材料分别包覆在所述正极集流体、所述负极集流体的两侧；所述正极集流体和所述负极集流体上分别设置有集流体预留片，所述集流体预留片用于将电流分别引出至所述正极极耳和所述负极极耳，所述正极集流体和所述负极集流体均采用对称的易碎结构，并且集流体小单元的连接处相对脆弱；所述外壳设置于多个紧密贴合的所述电池内部单元的外侧，所述电解液在电池封装前灌注在外壳内部的各所述电池内部单元间。

可选的，所述正极集流体、所述负极集流体表面采用镂空结构，所述镂空结构填充有所述正极材料、所述负极材料。

可选的，所述正极集流体、所述负极集流体表面采用压痕结构，所述压痕结构填充有所述正极材料、所述负极材料。

可选的，所述镂空结构或压痕结构的形状是任意可变的。