本发明属于电池领域，更具体地说，本发明涉及一种具有理想安全性能的动力电池及其电池模组。
背景技术：
：随着锂离子电池在便携式电子设备、储能、电动汽车等领域的应用越来越广泛，对锂离子电池的能量密度和功率密度要求也越来越高。随着电动汽车、储能等领域电池的能量密度和功率密度的提高，锂离子电池发生热失控的风险也越来越大，近年来，锂离子电池着火爆炸事故不断发生。因此，如何在保证锂离子电池高能量密度的同时，又保证锂离子电池的安全稳定性成为锂电行业的一大挑战。目前，现有技术已揭示了多种改善锂离子电池安全性能的方法，例如，cn104779377a揭示了一种改善三元电池安全性能的方法，将三元材料和磷酸铁锂或磷酸铁锰锂混合作为正极，将石墨和钛酸锂混合作为负极，虽然混合在三元或者石墨中的材料具有更好的热稳定性，但此方法牺牲了电池的能量密度。又如，cn103779608a揭示了从电解液的角度改善电池的安全性能，使用了新的锂盐电解质libob和一些功能型添加剂，libob虽然具有很好的热稳定性，但其在碳酸酯类电解液溶剂的溶解度和电导率均低于lipf6，因此，会恶化电池的倍率性能。再如，cn103840213a揭示了一种改善电池安全性能的方法，在电池壳体中通入惰性气体，在电池体系遭到破坏时惰性气体能够阻止外部空气进入从而避免起火，但是，此方法存在两个缺陷：一是高镍材料或高镍三元材料在高温下本身可以释放氧气，二是电池在存储或高温条件下使用时会产生气体造成电池内压升高，造成壳体破坏和电解液泄漏，引起安全隐患。在电池模组中，当任一个电池异常发热发生热失控时，临近的电池也会因为热传导使得内部温度持续升高到一定温度并发生热失控，最终导致一连串的电池连锁失控，此为动力电池发生严重着火爆炸事故的主要原因。为解决电池模组中因电池异常发热导致的连锁失控问题，目前采用的方法主要是在电池之间加隔热棉来防止电池间的热扩散。但是，受隔热系数的限制和电池模组长度的限制，在电池间加的隔热棉的厚度不能过厚，导致隔热效果大打折扣，并不能阻止电池间的热扩散，电池模组着火爆炸的事故还是难以避免。有鉴于此，确有必要提供一种具有理想安全性能的动力电池及其电池模组。技术实现要素：本发明的目的在于：克服现有动力电池及其电池模组的不足，提供一种具有理想安全性能的动力电池及其电池模组。为了实现上述发明目的，本发明提供了一种动力电池，其包括电池壳体、收容于电池壳体中的电池，以及安装于电池壳体上的电池顶盖，其中，电池壳体上设有阻燃涂层，阻燃涂层包含阻燃剂和粘结剂。作为本发明动力电池的一种改进，所述阻燃剂占阻燃涂层总重量的80％～99.9％，粘结剂占阻燃涂层总重量的0.1％～20％。作为本发明动力电池的一种改进，所述阻燃涂层还含有助剂，助剂占阻燃涂层总重量的0％～5％。作为本发明动力电池的一种改进，所述助剂选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸盐中的一种或多种。作为本发明动力电池的一种改进，所述粘结剂选自丁苯橡胶(sbr)、丙烯腈多元共聚物(la133)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚二氟乙烯、纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液、环氧树脂中的一种或多种。作为本发明动力电池的一种改进，所述阻燃剂选自吸热型阻燃剂、产气型阻燃剂。作为本发明动力电池的一种改进，所述吸热型阻燃剂选自氢氧化铝、氢氧化镁、十二水硫酸铝钾、十水碳酸钠、十水硫酸钠、十水硼砂、五水硫酸铜、七水硫酸亚铁、七水硫酸锌、七水硫酸镁、二水硫酸钙中的一种或多种；所述产气型阻燃剂选自三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚磷酸铝、三聚氰胺脲醛树脂、聚磷酸铵、草酸铵、碳酸氢盐、硼酸铵、尿素、碳酸胍、氯化铵、氯化石蜡、十溴联苯醚、六溴环十二烷、六溴环十六烷、季戊四醇、山梨醇、甘露醇、硼酸锌中的一种或多种。作为本发明动力电池的一种改进，所述阻燃涂层涂覆于电池壳体的内表面和/或外表面。阻燃涂层涂覆于电池壳体的内表面时，可以在电池失控时吸收电池内部温度，同时产生的气体可稀释电池内部释放的氧气浓度，达到降温阻燃的目的。阻燃涂层涂覆于电池壳体的外表面时，电池热失控时，电池表面温度快速升高，涂覆于电池壳体外侧的阻燃涂层由于紧密接触，能快速吸热反应产生大量不燃气体，达到绝缘和阻燃的目的。当阻燃涂层同时涂覆于电池壳体的内外表面时，外表面的涂覆厚度最好大于内表面的涂覆厚度。如此设置，通过提高阻燃涂层的用量，同时从电池内部和外部吸热及阻燃。作为本发明动力电池的一种改进，所述阻燃涂层涂覆于电池壳体的四个侧外表面中相对面积较大的两个侧外表面。接触面积大，涂覆阻燃剂多，反应快、释放的不燃性气体更多。作为本发明动力电池的一种改进，所述阻燃涂层的厚度为0.1～10mm，此厚度适中，适合应用于动力电池模组中；阻燃涂层的颗粒大小为0.1～100μm，此颗粒大小适合搅料和涂覆，接触面积大；阻燃涂层的孔隙度为1％～50％，此孔隙度可确保阻燃涂层中的阻燃剂相对致密，接触紧密，可快速反应吸热。作为本发明动力电池的一种改进，所述阻燃涂层的厚度为0.2～3mm，阻燃涂层的颗粒大小为0.1～10μm，阻燃涂层的孔隙度为1％～10％。为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种电池模组，电池模组包括多个前述动力电池。相对于现有技术，本发明动力电池具有以下优点：当动力电池因异常受热或受极端条件(刺穿、过充、挤压等)影响发生热失控时，电池内部和表面的温度迅速升高，设置于电池壳体上的阻燃涂层因与电池壳体紧密接触直接受热，温度可快速上升到阻燃剂的作用温度，阻燃剂会快速反应吸热或分解产生大量不燃性气体：一方面，阻燃涂层吸收大量热量以降低失效电池的温度，避免相邻电池持续受高温炙烤而失控，可有效抑制电池模组中任一个电池异常发热时对相邻电池的热扩散，防止电池因外部高温导热而发生连锁热失控的风险，提高电池模组的安全性能；另一方面，阻燃剂分解产生大量不燃性气体会稀释电池周围的氧气浓度、防止电池着火，因此，可避免电池模组起火、爆炸的风险，提高动力电池和电池模组的安全性能。附图说明下面结合附图和具体实施方式，对本发明动力电池及其电池模组进行详细说明。图1为本发明动力电池的一个实施方式的示意图，其中，阻燃涂层涂覆于电池壳体两个相对面积较大的内表面。图2为本发明动力电池的又一个实施方式的示意图，其中，阻燃涂层涂覆于电池壳体两个相对面积较大的外表面。图3为本发明动力电池的再一个实施方式的示意图，其中，阻燃涂层涂覆于电池壳体的整个外表面。图4为本发明电池模组的结构示意图。附图标记对照表：1-电池壳体；2-电池；3-阻燃涂层；4-连接片(busbar)。具体实施方式为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明，实施例的配方、比例等可因地制宜做出选择而对结果并无实质性影响。实施例1采用以下步骤制备动力电池：1)制备电解液：取质量比为50：50的ec：pc作为电解液的混合非水溶剂，加入六氟磷酸锂(lipf6)，形成六氟磷酸锂(lipf6)浓度为1mol/l的电解液；2)制备负极片：将97wt％的石墨作为负极活性材料、2wt％的聚偏氟乙烯(pvdf)作为粘结剂和1wt％的碳黑作为导电剂添加到n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶剂中混合，得到均匀分散的黑色负极浆料。将黑色负极浆料通过辊涂、凹版印刷或喷涂的方式涂覆在厚度为8μm的cu箔的正反面，干燥后在两面分别形成厚度为60μm的负极活性物质层，即可获得动力电池的负极片。3)制备正极片：将96wt％的ncm三元材料作为正极活性材料、2wt％的聚偏氟乙烯(pvdf)作为粘结剂和2wt％的super-p作为导电剂添加到n-甲基吡咯烷酮(nmp)溶剂中混合，得到均匀分散的黑色正极浆料。将黑色正极浆料通过辊涂、凹版印刷或喷涂的方式涂到厚度为12μm的al集流体两面，干燥后在两面上分别形成厚度为60μm的正极活性物质层，即获得动力电池的正极片。4)制备阻燃涂层：采用三聚氰胺作为吸热阻燃材料，按照三聚氰胺：sbr：cmc的质量百分比97％：2％：1％的比例混合，以水作为溶剂，搅拌成浆料后涂覆在铝制电池壳体的整个外表面，室温下自然风干，得到厚度为2mm的阻燃涂层。5)制作动力电池：将上述制备的正极片、负极片经过冷压、切边、裁片、分条、焊极耳等工序，与聚乙烯隔离膜(pe)一起经过卷绕工艺制作成厚度为4.2mm，宽度为34mm、长度为82mm的锂离子二次电池，再于真空下75℃中烘烤10小时，注入电解液、静置24小时后，用0.1c(160ma)的恒定电流充电至4.2v，然后以4.2v恒压充电至电流下降到0.05c(80ma)，然后以0.1c(160ma)的恒定电流放电至2.8v，重复2次充放电，最后再以0.1c(160ma)的恒定电流将电池充电至3.82v，完成动力电池的制作。本发明实施例2～13动力电池、对比例1～2动力电池与本发明实施例1动力电池的制备基本相同，不同之处仅在于阻燃涂层的制备中使用的阻燃剂、阻燃涂层的参数和电池壳体参数，具体如表1所示。表1实施例1～13动力电池和对比例1～2动力电池参数动力电池安全测试标准实施例1～13动力电池及对比例1～2动力电池的测试标准如下：1.按照《gbt31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》中的第6.3.8条的针刺测试：(1)在20±5℃条件下，以1c电流将电池满充至4.2v；(2)用φ6mm～φ10mm的耐高温钢针，以25±5mm/s的速度，从垂直于电池极板方向依次贯穿3个电池，贯穿位置宜靠近所刺面的几何中心，钢针停留在电池中；(3)观察1h；(4)电池应不起火，不爆炸。2.按照《gbt31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》中的第6.3.3条的过充测试：(1)在20±5℃条件下，以1c电流将电池满充至4.2v；(2)以1c的恒电流对电池进行充电，直至达到其充电终止电压的1.5倍(6.3v)或者充电时间达到1h后停止充电；(3)观察1h；(4)电池应不起火，不爆炸。3.按照《gbt31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》中的第6.3.7条的挤压测试：(1)在20±5℃条件下，以1c电流将电池满充至4.2v；(2)用半径75mm的半圆柱体挤压板(半圆柱体的长度大于被挤压电池的尺寸但不超过1m)，以5±1mm/s的速度垂直于蓄电池排列方向施压；(3)电池模块变形量达到30％或挤压力达到电池模块重量的1000倍后停止挤压，保持10min；(4)观察1h，电池应不起火，不爆炸。电池模组安全测试结果将实施例1～13动力电池与对比例1～2动力电池组装成1p5s的简易电池模组，并参考上述各项国家测试标准进行如下具体测试，并记录各电池模组通过各项国家测试标准的通过率：(1)针刺测试：按照国标6mm针、25mm/s的速度刺穿3个电池，限定电池之间的间隙为5mm，涂层厚度不够或没有涂层使用隔热棉填充，监控电池表面温度和记录视频，验证各个组别的穿钉效果。(2)过充测试：以1c的恒电流对电池进行充电，直至达到其充电终止电压的1.5倍(6.3v)或者充电时间达到1h后停止充电，观察1h，监控电池电压和温度，记录视频，验证各个组别的挤压效果。(3)挤压测试：用半径75mm的半圆柱体挤压板以5±1mm/s的速度垂直于蓄电池极板方向施压(电池大面正挤)，当蓄电池电压达到0v或变形量达到30％或挤压达到200kn后停止挤压，观察1h，监控电池电压和温度，记录视频，验证各个组别的挤压效果。最终得到的安全测试结果表2所示。表2电池模组安全测试结果参数穿钉测试通过率过充测试通过率挤压测试通过率实施例110/1010/109/10实施例28/1010/109/10实施例39/1010/1010/10实施例47/1010/108/10实施例58/1010/108/10实施例67/109/107/10实施例78/109/108/10实施例86/109/108/10实施例97/109/109/10实施例107/108/108/10实施例116/107/106/10实施例125/107/105/10实施例139/109/109/10对比例10/103/101/10对比例21/105/103/10从表2的测试结果可以看出，实施例1～13的穿钉、过充和挤压测试的通过率明显高于对比例1和2穿钉、过充和挤压测试的通过率，这是因为：实施例1～13的电池模组中，电池壳体外部或内部涂覆有阻燃涂层，在电池穿钉、过充和挤压失效防爆阀爆开的时候，电池温度随之上升。一方面，阻燃涂层可以快速吸收热量从而降低电池模组内部失效电池的温度，防止了电池间的热扩散；另一方面，阻燃涂层在高温下反应分解产生大量不燃性气体可抑制电池着火燃烧，从而有效地抑制电池的燃烧失控和电池间的热扩散。因此，实施例1～13电池模组的安全性能明显优于对比例1和2电池模组。实施例1～6中，阻燃涂层涂覆在电池壳体的整个外表面，由于外壳表面积较大，因此加入阻燃材料的量也很大，当电池失效时壳体的温度会上升很快，涂覆在其表面的阻燃涂层将快速受热，快速反应吸收热量、分解产生大量不燃性气体稀释电池周围的氧气浓度，达到阻止电池着火燃烧的作用，因此电池极端测试的通过率最大、安全性最高。此外，比较实施例1～3与实施例4～6可知，实施例1～3明显优于实施例4～6，主要由于产气型阻燃剂在受热分解的过程中，产生的气体一方面会带走部分热量，另一方面该气体是不燃性的，可以稀释电池周围的氧气和可燃气体的浓度，共同作用达到降低电池表面温度和阻止电池燃烧的目的。吸热型阻燃剂主要靠吸收电池表面热量，降低电池的温度的作用，没有产气阻燃剂那么明显的阻燃效果。与实施例1～3对比，实施例7～9保持其他条件不变，仅把阻燃涂层厚度由原来的2mm减薄到1mm，动力电池在极端条件测试的通过率有所下降，原因是阻燃材料的量减少一半，动力电池失效时被吸收的热量减少，释放的不燃性气体减少，动力电池发生热扩散和着火燃烧的概率与实施例1～3相比略有增加。与实施例7对比，实施例10～12保持涂层厚度1mm不变，将阻燃涂层涂覆在不同位置，实施例10在电池壳体内表面涂覆1mm厚的阻燃涂层，实施例11将阻燃剂放置在电池内裸电池与顶盖之间，实施例12将阻燃涂层涂覆在电池顶盖的上部。从测试结果来看，实施例7阻燃材料涂覆在电池壳体外表面的效果最佳，其次是实施例10涂覆在电池壳体内表面，阻燃材料从电池内部吸热、稀释电池内部由于三元材料高温分解释放的氧气浓度，但是存在电池外部周围的氧气浓度没法快速稀释的情况；实施例11和12受到电池顶盖内部和上部空间的限制，阻燃剂能放置的量较少，因此改善电池模组安全的效果不是特别明显。因此，当阻燃涂层涂覆于壳体的不同位置时，相应位置的表面积越大，可涂覆阻燃涂层的量越多，阻燃效果越好，电池的安全性越高。根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。当前第1页12