一种安全型的化学电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型实施例提出了一种安全型的化学电池，包括：短路分流片、绝缘层、电芯；其中，所述短路分流片与所述电芯贴合连接；所述短路分流片贴合连接所述绝缘层；以此，可以通过高性能的电芯实现高性能的要求；此外，通过短路分流片与绝缘层的设置，使得化学电池在发生内部短路的情况下，热量不会在短路点积累，而是通过短路分流片本身的远远小于正负电池片的内阻，使得电量会集中在短路分流片的短路处首先放电发热，直到电压下降，到达安全电压后，正负极极片不会再反应剧烈反应，且由于没有可燃物，短路分流片即使温度急剧升高，在化学电池短路后，该化学电池的能量能够得到安全的释放，就不会产生起火燃烧等安全问题。
【专利说明】
一种安全型的化学电池
技术领域
[0001]本实用新型涉及电池保护领域，特别涉及一种安全型的化学电池。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，对电池电量的要求也越来越高，由此电池往高能量发展是科技发展的趋势，但随着电芯能量的增加，必然对安全带来更多的挑战。
[0003]在针对化学电池各种安全测试中指标中，挤压和针刺是目前化学电池最为苛刻的两大指标，特别对高能量的化学电池来讲，更是两大严重的挑战。
[0004]现有技术结构导致化学电池内部一旦短路，短路点主要集中在正负极材料上，热量在短路点积累而引发后面的热量不断积聚，会加速正负极片上活性材料的反应，最终引致“热失控”，造成起火燃烧事故。具体的，化学电池在使用过程中，如果碰到外部机械接地撞击电池内部损坏隔膜异物穿透电池内部造成内部正负极片短路，短路点将会瞬间产生大量的热，将隔膜融化，继而发生更大面积短路，产生更加多的热量，电池温度会急剧上升，最终使到正极片的活性材料发生脱氧反应，最终可能会发生起火燃烧事故。
[0005]而目前高能量化学电池的安全性主要是集中隔膜和阻燃电解液的研究，目前隔膜的研究上最新进展是在隔膜表面涂布一层纳米陶瓷，但电池隔膜本身不能用太厚，一旦化学电池内部被刺穿，隔膜还是无法阻挡短路的扩散;另外对于阻燃电解液的研究，目前虽然也找到了一些可以阻燃的有机溶剂和添加剂，但这些物质加到化学电池内部后会充放电时，会跟正负极材料发生副反应，导致电池性能急剧恶化，不能真正用于化学电池。
[0006]因此目前拯待一种高性能，且安全可靠的化学电池。
【实用新型内容】
[0007]针对现有技术中的缺陷，本实用新型提出了一种安全型的化学电池，解决了现有技术中的缺陷，实现了高性能，且安全可靠的要求，为此，本实用新型实施例具体提出了以下实施例:
[0008]本实用新型实施例提出了一种安全型的化学电池，包括:短路分流片、绝缘层、电芯;其中，
[0009]所述短路分流片与所述电芯贴合连接；
[0010]所述绝缘层固定贴合在所述短路分流片中间。
[0011]优选的，所述短路分流片具体包括:正极短路分流片、负极短路分流片;其中，
[0012]所述正极短路分流片连接所述电芯的正极极耳；
[0013]所述负极短路分流片连接所述电芯的负极极耳；
[0014]所述正极短路分流片与所述负极短路分流片之间贴合连接所述绝缘层。
[0015]优选的，所述正极短路分流片，具体为:铝片；
[0016]优选的，所述负极短路分流片，具体为:铜片。
[0017]优选的，所述短路分流片的数量为一对或多对。
[0018]优选的，所述短路分流片的尺寸小于或等于所述电芯中的正极极片的尺寸或负极级片的尺寸。
[0019]优选的，所述短路分流片的厚度为:0.007mm-0.100mm。
[0020]优选的，所述短路分流片，具体与所述电芯的外侧固定贴合连接。
[0021]优选的，所述短路分流片，具体固定贴合于所述电芯的内层。
[0022]优选的，所述绝缘层，具体为:绝缘阻燃层。
[0023]与现有技术相比，本实用新型实施例提出了一种安全型的化学电池，包括:短路分流片、绝缘层、电芯;其中，所述短路分流片与所述电芯贴合连接;所述短路分流片贴合连接所述绝缘层；以此，可以通过高性能的电芯实现高性能的要求;此外，通过短路分流片与绝缘层的设置，使得化学电池内部被刺穿导致发生内部短路的情况下，热量不会在短路点积累，而是通过短路分流片本身的远远小于正负电池片的内阻，使得电量会集中在短路分流片的短路处首先放电发热，直到电压下降，到达安全电压后，正负极极片不会再反应剧烈反应，且由于没有可燃物，短路分流片即使温度急剧升高，在化学电池短路后，该化学电池的能量能够得到安全的释放，就不会产生起火燃烧等安全问题。
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型实施例提出的一种安全型的化学电池的结构示意图；
[0025]图2为现有技术中提出的一种安全型的化学电池电芯的结构示意图；
[0026]图3为本实用新型实施例提出的一种安全型的化学电池的结构示意图；
[0027]图4为本实用新型实施例提出的一种安全型的化学电池的结构示意图。
[0028]图例说明
[0029]1:短路分流片
[0030]2:绝缘层
[0031]3:电芯
[0032]301:隔膜
[0033]302:正极
[0034]303:负极
[0035]304:正极集流体
[0036]3041:正极极耳
[0037]305:负极集流体
[0038]3051:负极极耳
[0039]306:正极总极耳
[0040]307:负极总极耳
【具体实施方式】
[0041]针对现有技术中的缺陷，本实用新型提出了一种安全型的化学电池，克服了现有技术中的缺陷，通过高性能的电芯实现高性能的要求;此外，通过短路分流片与绝缘层的设置，使得化学电池内部被刺穿导致发生内部短路的情况下，热量不会在短路点积累，而是通过短路分流片本身的远远小于正负电池片的内阻，使得电量会集中在短路分流片的短路处首先放电发热，直到电压下降，到达安全电压后，正负极极片不会再反应剧烈反应，且由于没有可燃物，短路分流片即使温度急剧升高，在化学电池短路后，该化学电池的能量能够得到安全的释放，就不会产生起火燃烧等安全问题。具体的，本实用新型实施例提出了以下具体的实施例:
[0042]实施例1
[0043]本实用新型实施例1提出了一种安全型的化学电池，如图1所示，包括:短路分流片
1、绝缘层2、电芯3;其中，
[0044]所述短路分流片I与所述电芯3贴合连接；
[0045]所述绝缘层2固定贴合在所述短路分流片I中间。
[0046]具体的，电芯3的结构如图2所示，包括有隔膜301、正极302、负极303、正极集流体304、负极集流体305、正极总极耳306、负极总极耳307，负极极耳3051、正极极耳3041;其中，在本实用新型中，集流体包括极耳，因此正极集流体304上包括正极极耳3041，负极集流体305包括负极极耳3051。
[0047]具体的电芯3可以与现有技术中的化学电池的电芯的结构一致，为了实现高能量，可以选取尚能量的电芯。
[0048]在一个具体的实施例中，例如以锂离子电池为例来进行说明:
[0049]锂离子电池的电芯主要由正极片、隔膜和负极片组装而成，目前主要有两种组装方式:
[0050]—种是卷绕式，则是将正极片，隔膜，负极片通过卷绕的方式组成电芯；
[0051 ]另一种是叠片式，则是将若干正极片，隔膜，负极片依次层叠而成。
[0052]如此，通过短路分流片I与电芯3贴合连接以及与绝缘层2的贴合连接，在化学电池正常工作时，绝缘层2发挥作用，该化学电池正常工作;而当发生了化学电池内部被刺穿，导致发送短路的情况时，由于绝缘层2会被刺穿，短路分流片发挥作用，使得电量集中在短路分流片的短路处放电发热，直到电压下降，到达安全电压后，正负极极片不会再反应剧烈反应，且由于没有可燃物，短路分流片即使温度急剧升高，在化学电池短路后，该化学电池的能量能够得到安全的释放，就不会产生起火燃烧等安全问题。
[0053]而在一个具体的实施例中，如图3以及图4所示，所述短路分流片I具体包括:正极短路分流片11、负极短路分流片12;其中，
[0054]所述正极短路分流片11连接所述电芯的正极极耳3041;
[0055]所述负极短路分流片12连接所述电芯的负极极耳3051;
[0056]所述正极短路分流片11与所述负极短路分流片12之间贴合连接所述绝缘层2。
[0057]具体的，短路分流片I都是以对的形式出现的，具体的，一对短路分流片包括一正极短路分流片11和一负极短路分流片12，其中，正极短路分流片11连接所述电芯的正极极耳3041，而负极短路分流片12连接所述电芯的负极极耳3051，而在正极短路分流片11与所述负极短路分流片12之间贴合连接所述绝缘层2，由此在化学电池正常工作时，正极短路分流片11与所述负极短路分流片12不会有任何反应，而当该化学电池因为发生了刺穿事件后，化学电池内部发生短路的情况下，绝缘层2被刺穿，导致正极短路分流片11与所述负极短路分流片12之间发生短路，由于正极短路分流片11与所述负极短路分流片12的内阻远小于正负极级片，因此电量集中在短路分流片的短路处放电发热，直到电压下降，从而使得化学电池的能量以安全的方式得以释放，保障了化学电池的安全，不会引发起火燃烧等安全事故。
[0058]在一个具体的实施例中，所述正极短路分流片11，具体为:铝片;所述负极短路分流片12，具体为:铜片。
[0059]具体的短路分流片I可以是选用导电能力强的薄膜材料，例如可以选择金属薄层作为短路分流片，而具体的，可以选用与正负极集流体相同的材质，也即选取铝片作为正极短路分流片11，而选取铜片作为负极短路分流片12;具体的，这两种金属的导电性好，且铝片与铜片的质地比较软，利于粘结，也便于加工，同时相对是比较廉价的，此外，这两种金属的表面都能形成一层氧化物保护膜。
[0060]具体的，铜表面氧化层属于半导体，电子可以导通，但若是氧化层太厚的化，会使得阻抗较大；而铝表面氧化层为氧化铝，属于绝缘体，因此其氧化层不能导电，不过若是铝表面的氧化层很薄的情况下，可以通过隧道效应实现电子电导;若是铝表面的氧化层较厚，如此使得铝导电性较差，甚至会绝缘，因此一般在使用时，最好经过表面清洗，一来清洗油污，二来也可以除去厚的氧化层。
[0061]此外，正极的电位高，而铝氧化层非常致密，如此可以有效防止进一步的氧化;与此对应的，铜的氧化层比较疏松，为了防止铜的氧化，将其设置在低电位会比较好，同时考虑到化学电池中大量应用的为锂离子电池，其中锂与铜在低电位的情况下难以发生嵌锂反应，但若是铜的表面大量氧化，在少高的电位下锂就会与氧化铜发生嵌锂反应，因此综合来看，铜不适于用于高电位的环境，因此可以被设置为负极短路分流片，连接负极极耳3051;而铝在低电位下与锂会发生合金化反应，因此不能用于负极，也由此，铝可被设置为正极短路分流片，连接正极极耳3041。
[0062]在一个具体的实施例中，所述短路分流片I的数量为一对或多对。
[0063]具体的，短路分流片I的数量可以根据化学电池的能量来进行确定，具体的数量与化学电池的能力成正比，以此无论化学电池的能量有多高，只要加入合适的短路分流片的数量，一定可以将化学电池短路后的安全性能控制在可控制的范围内。
[0064]在一个具体的实施例中，所述短路分流片I的尺寸小于或等于所述电芯中的正极极片的尺寸或负极级片的尺寸。
[0065]在一个具体的实施例中，所述短路分流片的厚度为:0.007mm-0.100mm。
[0066]具体的，短路分流片I的厚度只有0.007mm-0.100mm，也即采用的是薄膜形式，虽然会增加一些重量，但实际增加的重量可以控制在一定范围内，不会对化学电池增加较大负重。
[0067]在一个具体的实施例中，所述短路分流片I，具体与所述电芯的外侧固定贴合连接。
[0068]具体的，如图3所示，短路分流片I可以与电芯的外侧固定贴合连接，
[0069]在一个具体的实施例中，所述短路分流片I，具体固定贴合于所述电芯的内层。
[0070]具体的，如图4所示，短路分流片I可以固定贴合于所述电芯的内层。
[0071]在一个具体的实施例中，所述绝缘层2，具体为:绝缘阻燃层。
[0072]具体的，绝缘层2可以为尼龙，无纺布，硅胶，各种工程塑料，也可以是电芯中的隔膜材料，还可以是如EVA、PA、PET、PVC、PU、EPDM、TPV等绝缘阻燃材料。
[0073]具体的，绝缘层2在化学电池正常工作时，起到隔绝一对短路分流片的作用，让正极短路分流片语负极短路分流片隔开，而不会直接接触到；而只有当化学电池发生类似于被刺穿的情况时，绝缘层2也会被刺穿，由此其隔绝的作用会消失，被刺穿处，正极短路分流片与负极短路分流片会直接接触到，而正极短路分流片连接有正极极耳，负极短路分流片连接有负极极耳，由图3或图4可以看到，如此正极短路分流片与负极短路分流片会在被刺穿处发生短路现象(当然，电芯中的其他正负极极片被刺穿处也会发生短路现象)。
[0074]但具体的，由于由于正负极极片上的活性材料一般是金属氧化物和碳材颗粒，而正负极短路分流片具体为金属片，因此正负极级片的接触内阻(也即电阻)远远大于正负极短路分流片的接触内阻，由此，正负极短路分流片就可以将电量转移集中在正负极短路分流片的短路处(原本是电量是会集中于正负极级片上的短路处的)，并在正负极短路分流片的短路处放电发热，但由于绝缘层2具体为绝缘阻燃层，一来可以绝缘，二来还会阻燃，因此即使存在有大量的发热现象，在正负极短路分流片的短路处由于有绝缘层2的存在，也不会发生起火燃烧的现象，而随着电力的逐渐消耗，化学电池也会逐渐更安全。
[0075]在具体的电池生产过程中，可以先在电芯内部增加正负极短路分流片，之后电池再经正常入壳封装，不会影响电池外观，非常实用易行。
[0076]而此外，正负极短路分流片可以根据效果以决定并联的层数以及并联的位置，非常适合根据不同电池能量来设计。
[0077]正负极短路分流片大小还可以根据电池成品组成后哪个面多少面积最易被机械损伤而设置，以便节省成本。
[0078]以上是基于层叠结构的电芯来进行的说明，而对应于前述的电芯3有两种不同的方式，如果是卷绕式结构电芯的电池，则可以将短路分流片I并联在卷绕好的电芯外面，或者可以将原来一个比较厚的卷绕电芯，分成若干较薄的卷绕电芯，然后在几个电芯之间并联上短路分流片。
[0079]由上述，可以知道本实用新型通过在电池体系里增加了一层或多层短路分流片，化学电池内部被刺穿导致发生内部短路的情况下，热量不会在短路点积累，而是通过短路分流片来转移短路时的能量，将原本在正负极片短路点聚集的能量转移到短路分流片上的短路点，以此避免了起火燃烧等安全问题，此外，短路分流片只是作为一个物理部件，不参加电池内部化学反应，也不影响电池本质的电化学性能，使得其非常可靠。
[0080]综上，与现有技术相比，本实用新型提出了一种安全型的化学电池，该化学电池包括:短路分流片、绝缘层、电芯；其中，所述短路分流片与所述电芯贴合连接;所述短路分流片贴合连接所述绝缘层，以此通过高性能的电芯实现高性能的要求;此外，通过短路分流片与绝缘层的设置，化学电池内部被刺穿导致发生内部短路的情况下，热量不会在短路点积累，而是通过短路分流片本身的远远小于正负电池片的内阻，使得电量会集中在短路分流片的短路处首先放电发热，直到电压下降，到达安全电压后，正负极极片不会再反应剧烈反应，且由于没有可燃物，短路分流片即使温度急剧升高，在化学电池短路后，该化学电池的能量能够得到安全的释放，就不会产生起火燃烧等安全问题。
[0081]本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
[0082]本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
[0083]上述本实用新型序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。
[0084]以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施场景，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种安全型的化学电池，其特征在于，包括:短路分流片、绝缘层、电芯;其中， 所述短路分流片与所述电芯贴合连接； 所述绝缘层固定贴合在所述短路分流片中间。2.如权利要求1所述的化学电池，其特征在于，所述短路分流片具体包括:正极短路分流片、负极短路分流片;其中， 所述正极短路分流片连接所述电芯的正极极耳； 所述负极短路分流片连接所述电芯的负极极耳； 所述正极短路分流片与所述负极短路分流片之间贴合连接所述绝缘层。3.如权利要求2所述的化学电池，其特征在于，所述正极短路分流片，具体为:铝片。4.如权利要求2所述的化学电池，其特征在于，所述负极短路分流片，具体为:铜片。5.如权利要求1所述的化学电池，其特征在于，所述短路分流片的数量为一对或多对。6.如权利要求1所述的化学电池，其特征在于，所述短路分流片的尺寸小于或等于所述电芯中的正极极片的尺寸或负极级片的尺寸。7.如权利要求1所述的化学电池，其特征在于，所述短路分流片的厚度为:0.007mm-0.1OOmm08.如权利要求1所述的化学电池，其特征在于，所述短路分流片，具体与所述电芯的外侧固定贴合连接。9.如权利要求1所述的化学电池，其特征在于，所述短路分流片，具体固定贴合于所述电芯的内层。10.如权利要求1所述的化学电池，其特征在于，所述绝缘层，具体为:绝缘阻燃层。
【文档编号】H01M2/34GK205621795SQ201620484286
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】程建聪
【申请人】程建聪