一种多功能电池保护罩的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种保护罩，尤其涉及一种电池保护罩，属于电池保护装置技术领域。
【背景技术】
[0002]锂离子电池(Lithium-1on battery)是一种充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。其中锂离子聚合物电池(Lithium-1on polymer batteries),也常称为“锂聚合物电池”)是一种用胶态或固态聚合物取代液态有机溶剂的可充电锂离子电池，其安全性较好。锂离子电池产业发展20多年来已经被广泛应用于纯电动车、油电混合车、中大型UPS、太阳能、大型储能电池、电动手工具、电动摩托车、电动自行车、航空航天设备与飞机用电池，及各种消费电子产品等领域。近年来，锂电池更开始应用在市场经济规模更大的储能和动力电池(瞬间需要较大电流)等市场。据统计，全球动力与储能电池市场的经济规模总量每年高达500亿美元。伴随着绿色环保节能的社会发展趋势逐渐成为主流，锂电池等可再生清洁能源将迎来更大的发展。
[0003]锂电池主要的问题和挑战包括许多安全性相关问题，比如它难以应用在耐受穿刺、冲撞和高温、低温等条件特殊环境。更重要的是，因无法满足人们对安全的绝对要求而饱受诟病。锂电池也无法完全避免二次污染，并且需要设计保护电路以防止过度充电或过度放电，否则就会造成爆炸等危险。动力锂电池安全问题一直是整个锂电行业挥之不去的“阴霾”。比如出现如Sony电池爆炸导致全球巨资回收的情况；2012年比亚迪“5.26”电动车起火事件(司机及两名乘客全部遇难)；2013年的波音787因锂电池故障全球停飞事件；2013年特斯拉Tesla电动跑车Model S (使用8000多块松下18650钴酸锂电池)六周内连续三次电池起火事故；诸多手机充电引起短路及爆炸等。这些事故许多是因为电池受到外部撞击引起电池短路，电解液泄露，起火甚至爆炸，不仅给人们带来生命及财产的损失，而且会造成环境污染。
【实用新型内容】
[0004]为解决现有技术的不足，本实用新型提供一种可有效防止锂电池中有毒电解液的泄露，实现锂电池的防爆炸、阻隔物理震动导致锂电池短路、并阻隔外界热能传递给锂电池等功效的多功能锂电池保护罩。
[0005]本实用新型所采用的技术方案为:
[0006]一种多功能电池保护罩，其特征在于，包括保护罩本体，所述的保护罩本体包覆在电池的外周，且保护罩本体的材料为复合纳米材料。
[0007]进一步，上述的电池为单节电池单元或电池总成，而所述的电池总成包括N组电池片，每组电池片中包括M组电池砖，而每组电池砖中则包括P节电池单元。
[0008]当为电池总成时，所述的N组电池片中单独的电池片的外周也可以均包覆有电池片保护罩本体，而N组电池片之间通过在电池片保护罩本体上穿射孔进行电气连接，所述的电池片保护罩本体的材料为复合纳米材料。
[0009]当然，所述的M组电池砖中单独的电池砖的外周有也可以均包覆有电池砖保护罩本体，而M组电池砖之间通过在电池砖保护罩本体上穿射孔进行电气连接，所述的电池砖保护罩本体的材料为复合纳米材料。
[0010]此外，对于电池总成中的所述的P节电池单元来说，单独的电池单元的外周也可以均包覆有电池单元保护罩本体，而P节电池单元之间通过在电池单元保护罩本体上穿射孔进行电气连接，所述的电池单元保护罩本体的材料为复合纳米材料。
[0011]无论是上述的哪一种情况，所述的电池保护罩本体的外周还可以设置有刚性保护罩。
[0012]此外，上述的复合纳米材料均为纳米介孔材料。且所述的纳米介孔材料的孔洞直径为5nm-10 μ m。孔隙率为70-99.9%。厚度为lmm-5cm，且厚度满足吸收500-20000焦耳的撞击能量。单节或小体积电池的保护罩需要的厚度很薄(比如1mm)，因为其受撞击力较低，比如手机摔到地上时电池受到的撞击能量。而特斯拉等汽车的大型电池就需要很厚的保护罩，比如Icm - 5cm，来吸收各种车祸造成的3000-20000焦耳的撞击能量。
[0013]本实用新型的有益效果在于:本实用新型所述的电池保护罩可大量吸收撞击中产生的能量，从而大幅降低锂电池被撞坏起火的机率；且保护罩的厚度(1_ - 5cm)设计可以满足吸收500-20000焦耳的撞击能量，可有效防止绝大多数车祸撞击造成的破坏能量；其次，该保护罩可以在电解液泄露后被全部吸收，而不泄露出保护罩本身，起到阻止电解液泄露和蔓延导致的燃烧及环境污染；第三，所述保护罩可起到隔热作用，降低电池温度受外部环境的影响，使电池的使用的环境温度范围扩大。
[0014]【附图说明】:
[0015]图1为本实用新型实施例一的结构示意图；
[0016]图2为本实用新型实施例二的结构示意图；
[0017]图3为本实用新型实施例三的机构示意图。
[0018]图中主要附图标记含义如下:
[0019]1、电池 2、保护罩本体 3、电池总成 4、刚性保护罩 5、电池砖
[0020]6、电池砖保护罩本体。
[0021]【具体实施方式】:
[0022]下面结合附图对本实用新型做具体的介绍。
[0023]图1为本实用新型实施例一的结构示意图。
[0024]如图1所示:多功能电池保护罩，包括保护罩本体2，所述的保护罩本体2包覆在电池I的外周，且保护罩本体2的材料为复合纳米材料，在本实施例中，所述的电池I为单节或小体积电池单元。
[0025]图2为本实用新型实施例二的结构示意图。
[0026]如图2所示:电池I为电池总成3，而所述的电池总成3包括N组电池片，每组电池片中包括M组电池砖5，而每组电池砖5中则包括P节电池单元。
[0027]以tesla汽车电池为例:一个电池砖5由P节18650锂电池组成；M组电池砖再组成一个电池片，N组电池片组成一个大容量电池总成(8000多节18650锂电池单元)。
[0028]在本实施例中，电池总成3的外周包覆有保护罩本体2，而保护罩本体2的外周还包覆有刚性保护罩4。一个大的保护罩本体2将电池总成3完全包裹起来，以整体结构来抗击冲撞及电解液的泄露，此种结构需要较厚的纳米复合材料，至少在l_5cm厚。
[0029]图3为本实用新型实施例三的机构示意图。
[0030]如图3所示:16节电池单元组成一组电池砖5，而16组电池砖构成电池总成3，每组电池砖5的外周都包覆有电池砖保护罩本体6，电池砖保护罩本体6的材料为复合纳米材料，且16组电池砖5之间通过在电池砖保护罩本体6上穿射孔进行电气连接，同时，在16组电池砖5构成的电池总成3的外周还包覆有保护罩本体2，而保护罩本体2的外周还包覆有刚性保护罩4。
[0031 ] 当然，上述的单节电池单元的外周也可以包覆电池单元保护罩本体，P节电池单元之间通过在电池单元保护罩本体上穿射孔进行电气连接，所述的电池单元保护罩本体的材料选用复合纳米材料。
[0032]此外，上述的多组电池砖也可以作为结构单元组成N组电池片，对于tesla汽车电池来说，也可以使用在每块电池片的外周包覆电池片保护罩本体，可防止它们受到冲撞而和其它电池片发生串联反应，然后再在电池总成3外面再包裹一层保护罩本体2，保护罩本体外面再包覆刚性保护罩4，以便安装到车的底盘里。而N组电池片之间通过在电池片保护罩本体上穿射孔进行电气连接，所述的电池片保护罩本体的材料也采用复合纳米材料。此种结构能更加保险的保护电池，比如剧烈的撞击即使可以破环一部分电池，而其他电池单元则可有效避免被破环，从而防止电池单元因为一部分受损而发生连锁反应。
[0033]而上述的电池，并不限于锂电池或tesla电池结构，可以为任何的液体或固体电池，而保护罩本体的结构也不受限制，其可根据电池的结构来进行设计。
[0034]且在本实施方式中，上述的复合纳米材料均为纳米介孔材料，比如气凝胶且所述的纳米介孔材料具有以下性能参数:
[0035]孔洞直径为5nm_10 μ m ；
[0036]孔隙率为70-99.9% ；
[0037]厚度为lmm-5cm，且厚度满足吸收500-20000焦耳的撞击能量；
[0038]比表面积为10m2/g_500m2/g ;
[0039]密度为8kg/m3-300kg/m3;
[0040]导热系数为:0.018-0.060ff/mK ；
[0041]吸水性:<5%;
[0042]能量吸收率:50-300J/g ；
[0043]液体吸附能力:5-15倍重量吸收。
[0044]因此，本实用新型所述的纳米介孔材料具有比表面积大、密度低、质量轻、导热系数低、能量吸收率高、液体吸附能力强的优势。
[0045]上述的纳米介孔材料可以和其他传统材料结合成复合材料，比如和金属板材粘合成双层板、三层板等，也可以和防火材料涂料结合，用于电池保护罩或用于建筑墙体上的复合建筑板材。
[0046]上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种多功能电池保护罩，其特征在于，包括电池保护罩本体，所述的电池保护罩本体包覆在电池的外周，电池保护罩本体的材料为复合纳米材料，且所述的复合纳米材料为纳米介孔材料，而所述的纳米介孔材料的孔洞直径为δη??-ΙΟμπι、孔隙率为70-99.9%、厚度为lmm-5cm0
2.根据权利要求1所述的一种多功能电池保护罩，其特征在于，所述的电池为单节电池单元或电池总成，而所述的电池总成包括N组电池片，每组电池片中包括M组电池砖，而每组电池砖中则包括P节电池单元。
3.根据权利要求2所述的一种多功能电池保护罩，其特征在于，所述的N组电池片中单独的电池片的外周均包覆有电池片保护罩本体，而N组电池片之间通过在电池片保护罩本体上穿射孔进行电气连接，所述的电池片保护罩本体的材料为复合纳米材料。
4.根据权利要求2所述的一种多功能电池保护罩，其特征在于，所述的M组电池砖中单独的电池砖的外周均包覆有电池砖保护罩本体，而M组电池砖之间通过在电池砖保护罩本体上穿射孔进行电气连接，所述的电池砖保护罩本体的材料为复合纳米材料。
5.根据权利要求2-4任一项权利要求所述的一种多功能电池保护罩，其特征在于，所述的P节电池单元中单独的电池单元的外周均包覆有电池单元保护罩本体，而P节电池单元之间通过在电池单元保护罩本体上穿射孔进行电气连接，所述的电池单元保护罩本体的材料为复合纳米材料。
6.根据权利要求5所述的一种多功能电池保护罩，其特征在于，所述的电池保护罩本体的外周还设置有刚性保护罩。
【专利摘要】本实用新型公开了一种多功能电池保护罩，包括电池保护罩本体，所述的电池保护罩本体包覆在电池的外周，且电池保护罩本体的材料为复合纳米材料。本实用新型所述的电池保护罩可大量吸收撞击中产生的能量，从而大幅降低锂电池被撞坏起火的机率；且保护罩的厚度设计可以满足吸收500-20000焦耳的撞击能量，可有效防止绝大多数车祸撞击造成的破坏能量；其次，该保护罩可以在电解液泄露后被全部吸收，而不泄露出保护罩本身，起到阻止电解液泄露和蔓延导致的燃烧及环境污染；第三，所述保护罩可起到隔热作用，降低电池温度受外部环境的影响，使电池的使用的环境温度范围扩大。
【IPC分类】H01M2-10
【公开号】CN204424332
【申请号】CN201420747040
【发明人】胡文闯
【申请人】胡文闯
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年12月3日