专利名称：防爆阻燃的锂离子电池安全箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锂离子电池箱。
背景技术：
由于锂离子电池的高能量密度和采用有机电解质溶液的可燃性及锂的活泼特性， 锂离子电池与传统的二次电池相比，在安全性方面存在先天缺陷。作为动力使用的锂离子动力电池，由于电池容量大，一般需要高功率输出，因此电池在工作时发热严重，安全隐患明显增大，尤其当其在热冲击、过充、过放和短路等滥用状态下，其电池内部的活性物质及电解液等组分间将发生化学、电化学反应，产生大量的热量与气体，积累到一定程度就会引起电池的着火爆炸，因此锂离子动力电池通常都需要设置安全阀。目前，一般方型或圆柱形锂离子动力电池的安全阀通常设置在电池顶盖上，采用冲压减薄形成带刻痕的薄金属片，或采用预制刻痕的金属薄片焊接于顶盖构成安全阀。当电池内压增加时，金属薄片在预制刻痕处破裂，电池内部气体通过破裂口排放，防止电池爆炸。另外，目前的常用锂离子电池安全阀一般采用一次性安全阀，即安全阀打开一次即无法再用，一般电池注液封口后，电池在随后的化成和充放电循环过程中，无法将电池在工作过程中产生的气体及时排出电池外，导致电池内各种可燃性气体越积越多，电池内压升高。在实验过程中可以发现，电池经过数十到数百次循环后，电池的内压逐步升高，最高的电池内压可以超过1. OMPa,内部积累的气体数量是很惊人的。
发明内容
为了克服已有现有的锂离子电池的不能有效防止电池单体或电池组的爆炸、安全性较差的不足，本发明提供一种能有效防止电池单体或电池组的爆炸、大大提升安全性能的防爆阻燃的锂离子电池安全箱。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种防爆阻燃的锂离子电池安全箱，包括锂离子电池组和密封箱，所述密封箱包括箱体和顶盖，所述顶盖与箱体密封连接，所述锂离子电池组位于所述箱体内，所述顶盖上安装散热片、正极导电端子和负极导电端子，所述顶盖上安装用以抽真空并充入惰性气体的气体阀门。进一步，所述箱体内安装小风扇。再进一步，所述散热片和气体阀门呈一体。更进一步，所述箱体内设有供锂离子电池组配合的定位卡位机构。所述箱体内部安装压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器均与控制器连接，所述控制器包括用以当温度超过预设温度值是发出警告并启动小风扇的温度警告模块和用以当压力低于预设压力值时打开气体阀门启动惰性气体储罐进行充气的惰性气体控制模块。
本发明的有益效果主要表现在。通过在电池安全箱内部设置压力、温度等传感器，在电池组外壳设置散热部件，并采用控制器，可将多组不同的电池安全箱串联起来，可自动控制电池箱内电池组的温度和惰性气体的压力，及时将电池组产生的热量散发到电池组外部，保护电池组的可靠安全工作。如果采用集中散热的方式，则单个的电池安全箱可以不用设置舍热部件，节省制造成本和简化电池箱结构。本发明的动力电池组安全箱，对于锂离子动力电池，尤其是对安全性要求高的军用、汽车动力等应用领域，具有良好的安全保护作用。
图1是防爆阻燃的锂离子电池安全箱的结构示意图。图2是多个电池组安全箱的控制系统示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。参照图1和图2，一种防爆防燃的锂离子电池组安全箱，由组合好的锂离子电池组 1和密封箱组成，所述密封箱包括箱体2和顶盖7，所述顶盖7与箱体密封2连接，所述锂离子电池组1位于所述箱体2内，所述顶盖7上安装散热片4、正极导电端子6和负极导电端子3，所述顶盖7上安装用以抽真空并充入惰性气体的气体阀门5。所述箱体2内安装小风扇。所述散热片4和气体阀门5呈一体。所述箱体2内设有供锂离子电池组配合的定位卡位机构。所述箱体2内部安装压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器均与控制器连接，所述控制器包括用以当温度超过预设温度值是发出警告并启动小风扇的温度警告模块和用以当压力低于预设压力值时打开气体阀门启动惰性气体储罐进行充气的惰性气体控制模块。本实施例的密封箱大小根据池组尺寸而定，并设计有与电池组配合的定位卡位机构，内设起到气体循环作用的小风扇，小风扇由控制系统控制，如果电池内部温度超过设定标准，会自动启动。箱体2 —般设计成方形，与箱体配合的顶盖设计有正极导电端子6、负极导电端子3和金属散热片4，金属散热片与可密封的气体阀门5设计成一体。电池组1和密封箱通过以下步骤组合在一起(1)组装电池组1，分别引出正极和负极导线焊接到顶盖的正负极柱上；(2)将顶盖7与箱体2通过焊接、热熔焊、超声波焊接或者胶粘的方式连接在一起；(3)测试密封箱的气密性；(4)达到密封性能后，通过气管5将密封箱内的气体抽出，形成 1000 的
真空度；(5)充入惰性气体(包括氮气、氩气、氦气或二氧化碳等气体)至压力为 101. 3士20kl^后，基本与外界压力平衡，然后拧紧气管密封套，完成一组防爆阻燃电池组的装配。先组装好单个锂离子电池安全箱，然后安全箱之间采用管道连接，通过在单个电池安全箱内部设置压力、温度等传感器，并采用控制器，可将多组不同的电池安全箱串联起来，当系统检测到某个安全箱内的电池组温度超标，可发出警报，自动控制加速散热器的散热速度，及时将电池组产生的热量散发到电池组外部，保护电池组的可靠安全工作。当系统检测到安全箱内惰性气体的压力下降或不足，可自动启动惰性气体储罐，箱安全箱内补充惰性气体，保持系统内压力的平衡。本实施例的电池组，可以采用各种形式的锂离子电池，包括铝合金外壳、不锈钢外壳、塑料外壳及铝塑膜软包装的各种圆柱和方型电池，通过组合成电池组后，放入密封箱体密封后抽真空充入惰性气体，均有良好的防爆阻燃性能。本实施例的密封箱体材料为纯铝、铝合金、镁合金、不锈钢、普通碳钢、各种热塑性塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯，聚酰胺、丙烯酸类塑料、 其它聚烯烃及其共聚物、聚砜、聚苯醚，氯化聚醚等及其它适用的材料。本实施例的顶盖与密封箱体的材料一致，为了保证箱体和箱盖的尺寸配合度，分别在箱体和箱盖上设置有定位槽。为了提高电池组的散热性，箱盖上还设计有散热的金属块，如果采用热塑性塑料，则散热块与正负极顶盖一样，采用镶嵌注塑方式注塑成型。如果箱体和箱盖采用金属材料，则采用冲压方式成型。为了尽量减少密封箱内的空气，达到较高的真空度，抽真空方式至少使用无油真空泵，且真空泵能达到KT2Pa以上的真空度。用于防爆阻燃电池组箱体内使用的惰性气体，包括氮气、氩气、氦气或二氧化碳等气体，气体的纯度达到98%以上。如果为了保证电池组的散热，则优先使用高导热率的氦气。
权利要求
1.一种防爆阻燃的锂离子电池安全箱，包括锂离子电池组和密封箱，所述密封箱包括箱体和顶盖，所述顶盖与箱体密封连接，所述锂离子电池组位于所述箱体内，所述顶盖上安装散热片、正极导电端子和负极导电端子，其特征在于所述顶盖上安装用以抽真空并充入惰性气体的气体阀门。
2.如权利要求1所述的防爆阻燃的锂离子电池安全箱，其特征在于所述箱体内安装小风扇。
3.如权利要求1或2所述的防爆阻燃的锂离子电池安全箱，其特征在于所述散热片和气体阀门呈一体。
4.如权利要求1或2所述的防爆阻燃的锂离子电池安全箱，其特征在于所述箱体内设有供锂离子电池组配合的定位卡位机构。
5.如权利要求2所述的防爆阻燃的锂离子电池安全箱，其特征在于所述箱体内部安装压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器均与控制器连接，所述控制器包括用以当温度超过预设温度值是发出警告并启动小风扇的温度警告模块和用以当压力低于预设压力值时打开气体阀门启动惰性气体储罐进行充气的惰性气体控制模块。
全文摘要
一种防爆阻燃的锂离子电池安全箱，包括锂离子电池组和密封箱，所述密封箱包括箱体和顶盖，所述顶盖与箱体密封连接，所述锂离子电池组位于所述箱体内，所述顶盖上安装散热片、正极导电端子和负极导电端子，所述顶盖上安装用以抽真空并充入惰性气体的气体阀门。本发明提供一种能有效防止电池单体或电池组的爆炸、大大提升安全性能的防爆阻燃的锂离子电池安全箱。
文档编号H01M2/12GK102324465SQ20111025416
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者倪九江, 周晓政, 孙建平, 胡益兰, 郑劼, 黄辉 申请人:浙江谷神能源科技股份有限公司