一种高安全性锂离子电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高安全性锂离子电池，包括由箱体和箱盖组成的密封电池箱以及设置在电池箱内的若干锂离子电池组，所述的电池箱内充装液态卤代烷灭火剂，所述的液态卤代烷灭火剂为Triodie、FC308、FC410、FC614、NAFS?Ⅲ、PE?241、PE?25、FM?200、PE?13、PE?36中的一种或多种的混合物，所述的锂离子电池组由一个以上的锂离子电池单体组成，所述的电池箱上设置有充装口，所述的箱盖上设置有一个或多个泄压阀；本发明电池箱内部液态卤代烷灭火剂快速蒸发时，能迅速降低电池组温度，并在电池箱内外形成低温惰化空气隔离带或扑灭电池箱外部火源，从而达到阻止锂离子电池组出现进一步失控的可能。
【专利说明】
-种高安全性裡离子电池
技术领域
[0001] 本发明设及一种裡离子电池组系统，尤其是一种能够保证裡离子电池安全的电池 组系统。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池由于具有电压高、能量密度大、循环寿命长W及良好的高、低溫放电性 能等优点，已经越来越受到各方关注，尤其在如今能源短缺问题日益突出的背景下，用于动 力系统的裡离子电池普遍被运用在汽车、航空、船舶等领域，于此对应的是裡离子电池组的 安保技术的发展并未跟上电池运用的脚步。
[0003] 并且由于使用环境越来越复杂，其引发裡离子电池安全问题的因素也更加多样 化，不仅有滥用、短路等电池组内部原因，也有外部物理冲击和热冲击等原因。现有的裡离 子电池组安保技术很少有能够较全面的应对电池在使用过程中所遇到的各种不安全因素。
[0004] CN 200880127749公开了一种化学电池热管理系统:其利用沸点高于常溫(25°C) 且低于8(TC的非水性绝缘传热流体的蒸发和冷凝，来带走电池组产生的热量；同时运类传 热流体通常不易燃，因此能够在一定程度上抑制电池组内部可能产生的火势。但电池组在 受到外部物理或热量冲击的时候，可能会出现电池组外壳变形破裂，导热流体泄露，最终导 致电池组的安保措施失效。并且，导热流体并不是专用的灭火剂，不可能有很好的灭火效 果。
[0005] CN 201310117800公开了一种加装阻燃热超导管的裡离子动力电池组，电池组内 单体间隙装有带冷媒的金属管，当金属管受到外力冲击的时候破裂，使管内冷媒释放并快 速吸热挥发，W达到对电池组进行安全保护的效果。但裡离子电池在热失控的时候可能只 是冒烟、漏液和燃烧，不一定会发生爆炸而产生外力冲击，因此可能不会触发裡离子电池组 的安全保护机制。而且冷媒主要是通过降溫来保护裡离子电池的安全，灭火效能并不理想。
[0006] W上两个专利都不能完全保证安全。
【发明内容】
[0007] 为解决W上缺陷，本发明的目的在于提供一种结构合理、实现方式简单，能够在电 池溫度异常W及外部热量、物理冲击的情况下对裡离子电池提供安全保护，并且兼具灭火 和冷却双重保障的高安全性的裡离子电池组。
[000引本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种高安全性裡离子电池，包括由 箱体和箱盖组成的密封电池箱W及设置在电池箱内的若干裡离子电池组，所述的电池箱内 充装液态面代烧灭火剂，所述的液态面代烧灭火剂为化i0die、FC308、FC410、FC614、NAFS- 虹、阳-241、PE-25、FM-200、PE-13、PE-36中的一种或多种的混合物，所述的裡离子电池组由 一个W上的裡离子电池单体组成，所述的电池箱上设置有充装口，所述的箱盖上设置有一 个或多个泄压阀。
[0009]所述的一种高安全性裡离子电池，其电池箱外还设置有液位计，所述液态面代烧 灭火剂的液面为电池箱内高度的1/4~3/4。
[0010] 所述的一种高安全性裡离子电池，其电池箱能承受1.5~3. OMP的压力。
[0011] 所述的一种高安全性裡离子电池，其泄压阀的开阀压力设置在0.7~3 . OMP范围 内，闭阀压力设置在0.3~1.6MP范围内。
[0012] 本发明的有益效果是:本发明的高安全性电池箱，能够应对各种可能出现的安全 状况:无论是出现由滥用、短路、外部热量冲击导致的裡离子电池组内部溫度异常情况，还 是由外部物理冲击导致裡离子电池或电池箱破损变形的情况，都会引起电池箱内部液态面 代烧灭火剂快速蒸发，迅速降低电池组溫度，并在电池箱内外形成低溫惰化空气隔离带或 扑灭电池箱外部火源，从而达到阻止裡离子电池组出现进一步失控的可能；同时，根据电池 组如上所述的特性，每一个高安全性电池组都可W当作小型的消防终端，能够在一定程度 上为裡离子电池组所在的动力系统或附近的其他设备提供部分安全保护。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的结构示意图。
[0014] 各附图标记为：1一箱体，2-液态面代烧灭火剂，3-裡离子电池组，11-箱盖， 12-泄压阀，13-充装口，14-液位计，31 -裡离子电池单体。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0016] 参照图1所示，本发明公开了一种高安全性裡离子电池，包括若干裡离子电池组3 W及容纳电池的密封电池箱，裡离子电池组3由一个W上的裡离子电池单体31组成，电池箱 由箱体1和箱盖11组成，所述的电池箱内充装绝缘并且易液化的面代烧灭火剂，液态面代烧 灭火剂2填充到裡离子电池单体31间的空隙内。
[0017] 当电池组因滥用、短路等内部因素或外部热量冲击而导致电池组溫度异常时，可 W通过泄压阀12导出蒸发的蒸汽，带走电池组多余的热量，并且在电池箱内外形成一层气 体灭火剂隔离带，并惰化周边空气，抑制裡离子电池组3进一步失控或扑灭电池组外部火 源。
[0018] 若电池箱受到外部物理冲击，导致电池箱破损，电池箱内部气压降低，面代烧灭火 剂迅速蒸发，降低电池组溫度并在电池箱内部和周围形成低溫惰化空气隔离带，可抑制裡 离子电池冲击变形出现的失控甚至火灾等情况发生。
[0019] 电池箱内的面代烧是液化的气体灭火剂，所W电池箱必须是全密封的，并且能承 受至少1.5~3.OMP的压力;运几种面代烧灭火剂无腐蚀性，因此，电池箱外壳的材料没有耐 腐蚀性要求的限制，只用保证电池箱的压力要求即可。
[0020] 表1: IS014520-1允许使用的洁净面代烧气体灭火剂
上表的10种面代烧灭火剂都是气体灭火剂，在常溫且标准大气压下为气体，沸点都在O °c W下。同时此类灭火剂具有:灭火效能好、灭火后无残留、对人体和设备没有明显的不良 影响且不导电、挥发快、对环境友好等诸多优点。面代烧灭火剂有较高的气化潜热，气化后 能带走大量热量并隔绝周围环境中的氧气，在周边形成低溫缺氧隔离带。最重要的是面代 烧灭火剂可W通过抑制燃烧的化学反应过程，使燃烧中断，具有非常良好的灭火效能。
[0021] 作为优选，所述电池箱顶部需设置一个或一个W上的泄压阀12,泄压阀12的开阀 压力可W设置在0.7~3.OMP的范围内（面代烧灭火剂种类不同，其热力性质也各不一样）， W保证电池箱内部溫度达到7〇°c~Iior范围的时候，面代烧的饱和蒸汽压达到或超过泄 压阀的开阀压力，泄压阀开阀，电池箱内气压降低，从而使得液态面代烧快速蒸发并通过泄 压阀向电池箱外部排出蒸汽；闭阀压力设置在0.3~1.6MP的范围内，W确保泄压阀已经开 阀的情况下，溫度降到50°C W下的正常范围内时，电池箱内气压降低，泄压阀能自动闭阀。
[0022] 作为优选，所述电池箱外部需设置一个液位计14, W方便观察电池箱内液态面代 烧灭火剂的液面。
[0023] 作为优选，所述电池箱外部同样还要设置一个充装口 13,当电池箱内部液态面代 烧减少时，可通过充装口向电池箱内部进行补充，W确保电池箱内部所有裡离子电池单体 31都浸没在液态面代烧内。
[0024] 实施例1 本实施例采用的液态面代烧灭火剂2为2-氨屯氣丙烷(FM-200)，箱内液态2-氨屯氣丙 烧的液面需达到电池箱1内高度的1/4到3/4的范围内。将泄压阀12的开阀压力都设置在 1.8MP，闭阀压力设置在1.0MP。裡离子电池组溫度达到70°C时就可触发安保机制，溫度降到 50°C时就可W关闭已经开启的泄压阀。
[0025]实施例2 与实施例1的不同之处在于： 本实施例将电池箱1上泄压阀12的开阀压力都设置在2. OMP，闭阀压力设置在1.6MP。裡 离子电池组溫度达到80°C时就可触发安保机制，溫度降到65°C时，电池组还处于溫度异常 情况下就关闭了泄压阀，结束了安保机制。
[00%] 实施例3 与实施例1的不同之处在于： 面代烧灭火剂为液化的六氣丙烷(PE-36)，液面要高于裡离子电池组3的上表面，确保 每个裡离子电池单体31都浸溃在液态六氣丙烷内。将泄压阀12的开阀压力都设置在2. IMP， 闭阀压力设置在1.3MP。裡离子电池组溫度达到75 °C时就可触发安保机制，溫度降到50°C时 就可W关闭已经开启的泄压阀。
[0027] 实施例4 与实施例3的不同之处在于：泄压阀12的开阀压力都设置在1.7MP，闭阀压力设置在 1.3MP。裡离子电池组溫度达到65°C时就可触发安保机制，溫度降到50°C时就可W关闭已经 开启的泄压阀。
[0028] 实施例5 与实施例1的不同之处在于： 面代烧灭火剂为液化的全氣己烧(FC614)，液面要高于裡离子电池组3的上表面，确保 每个裡离子电池单体31都浸溃在液态全氣己烧内。将泄压阀12的开阀压力都设置在0.7MP， 闭阀压力设置在0.4MP。裡离子电池组溫度达到55°C，还在安全溫度范围的时候就触发了安 保机制，溫度降到40°C时就可W关闭已经开启的泄压阀。
[0029] 实施例6 与实施例5的不同之处在于：泄压阀12的开阀压力都设置在0.8MP，闭阀压力设置在 0.5MP。裡离子电池组溫度达到60°C时就可触发安保机制，溫度降到45 °C时就可W关闭已经 开启的泄压阀。
[0030] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，W及部分运用的实施例，对于 本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可W做出若干变形和 改进，运些都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种高安全性锂离子电池，其特征在于:包括由箱体（1)和箱盖（11)组成的密封电池 箱以及设置在电池箱内的若干锂离子电池组(3)，所述的电池箱内充装液态卤代烷灭火剂 (2)，所述的液态卤代烷灭火剂（2)为Triodie、FC308、FC410、FC614、NAFS-IΠ 、PE-241、PE-25、FM-200、PE-13、PE-36中的一种或多种的混合物，所述的锂离子电池组(3 )由一个以上的 锂离子电池单体(31)组成，所述的电池箱上设置有充装口（13)，所述的箱盖（11)上设置有 一个或多个泄压阀（12)。2. 根据权利要求1所述的一种高安全性锂离子电池，其特征在于，所述的电池箱外还设 置有液位计(14 )，所述液态卤代烷灭火剂(2 )的液面为电池箱(1)内高度的1 /4~3/4。3. 根据权利要求1所述的一种高安全性锂离子电池，其特征在于，所述的电池箱能承受 1.5~3.01^的压力。4. 根据权利要求1所述的一种高安全性锂离子电池，其特征在于，所述的泄压阀（12)的 开阀压力设置在0.7~3· OMP范围内，闭阀压力设置在0.3~1.6MP范围内。
【文档编号】A62C3/16GK105977521SQ201610294405
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】王兆聪, 李文斌, 王振, 周阳宁, 周琰
【申请人】中国船舶重工集团公司第七〇二研究所, 中国船舶重工集团公司第七一二研究所, 湖北长海新能源科技有限公司