一种锂离子电池安全设计的制作方法

文档序号:15167366发布日期:2018-08-14 17:39阅读:527来源:国知局

本发明涉及锂离子电池,尤其涉及一种锂离子电池安全设计。



背景技术:

目前,大家公认锂离子电池在过充电和短路时会起火爆炸。

为了防止锂离子电池起火爆炸,目前的做法是,在电池外面加保护电路、温度保险丝、电流保险丝。这种方法的缺陷是,体积大,成本高,不能放入电芯里面。一个保险丝的体积大约1*2*5mm,成本在一元钱左右。保险丝会与电芯内部的物质起化学反应,不能放入电芯里面。放在电芯外面的温度保险丝,由于跟电芯贴合不紧,存在温度检测不准确的风险。



技术实现要素:

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足,提供了一种锂离子电池安全设计,可以把保险丝放入电芯里面,准确度高、而且体积小,成本低。

为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

本发明提供了一种锂离子电池安全设计,包括保险带,所述保险带的一端焊接在卷芯上,所述保险带的另一端焊接在正极耳或负极耳上。

进一步,所述保险带的中部用热熔胶粘接在外壳上。

进一步,所述外壳为铝塑膜、或者铝壳、或者钢壳。

进一步,所述保险带与所述正极耳相焊接时,所述保险带为铝箔。

进一步,所述保险带与所述负极耳相焊接时,所述保险带为铜箔。

进一步,所述保险带的两侧均设有三角形的缺口,两个所述三角形的缺口对称设置。

本发明的有益效果为:正常情况下,通过保险带连接卷芯与极耳形成充放电回路。当锂离子电池由于过充电、过放电、或者外部短路,首先内部生成气体,外壳发生膨胀,外壳与卷芯之间由原来的紧密贴合变的拉开一定的空间距离。由于保险带的一端粘在外壳上,另一端焊在卷芯上。在外壳与卷芯之间形成拉力,当拉力达到一定值时,保险带被拉断。从而切断充放电回路,防止电池继续变坏,达到防止起火爆炸的目的。

附图说明

图1为保险带与正极耳的连接示意图;

图2为保险带与负极耳的连接示意图;

图3为电池膨胀且保险带断裂的结构示意图;

图4为保险带的结构示意图;

其中,1、保险带;101、缺口;2、卷芯;3、正极耳;4、负极耳。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

请参阅图1和图2,一种锂离子电池安全设计,包括保险带1,所述保险带1的一端焊接在卷芯2上,所述保险带1的另一端焊接在正极耳3或负极耳4上。

所述保险带1的中部用热熔胶粘接在外壳上。

所述外壳为铝塑膜、或者铝壳、或者钢壳。

即,由于锂离子电池由铝箔上面涂正极材料形成正极片、铜箔上面涂负极材料形成负极片,正极片和负极片之间设置有隔膜,正极片、负极片和隔膜绕卷形成电芯,正极片上焊接有正极耳、负极片上焊接有负极耳,电芯外套有铝塑膜、或者铝壳、或者钢壳。

所述保险带1与所述正极耳3相焊接时,所述保险带1为铝箔。

所述保险带1与所述负极耳4相焊接时,所述保险带1为铜箔。

保险带1在选择上,应该选用保险带1与电芯内部物质不起化学反应的铝箔或铜箔。

所述保险带1的两侧均设有三角形的缺口101,两个所述三角形的缺口101对称设置。三角形的缺口101能够减小拉断力。

正常情况下,通过保险带连接卷芯与极耳形成充放电回路。当锂离子电池由于过充电、过放电、或者外部短路,首先内部生成气体,外壳发生膨胀,外壳与卷芯之间由原来的紧密贴合变的拉开一定的空间距离。由于保险带的一端粘在外壳上,另一端焊在卷芯上。在外壳与卷芯之间形成拉力,当拉力达到一定值时,保险带被拉断。如图3所示,从而切断充放电回路,防止电池继续变坏,达到防止起火爆炸的目的。

(1)铝箔过电流的计算方程:i=4*(t*w)

注:i为电流,单位a。t为铝箔厚度,w为铝箔宽度,尺寸单位mm。按每平方毫米截面积的铝箔过电流4a计算铝箔的截面积。

铝箔拉断力的计算方程:f=p*(t*w)

注:f为铝箔拉断力,单位n。p为铝箔的抗拉强度,单位mpa。t为铝箔厚度,w为铝箔宽度,单位mm。

即,铝箔的抗拉强度可以用试验测得。

(2)铜箔过电流的计算方程:i=6*(t*w)

注:i为电流,单位a。t为铜箔厚度,w为铜箔宽度,尺寸单位mm。按每平方毫米截面积的铜箔过电流6a计算铜箔的截面积。

铜箔拉断力的计算方程:f=p*(t*w)

注:f为铜箔拉断力,单位n。p为铜箔的抗拉强度,单位mpa。t为铜箔厚度,w为铜箔宽度,单位mm。

即,铜箔的抗拉强度可以用试验测得。

实施例一

本实例采用截面积为0.014*10mm的铝箔作为保险带,接在正极耳与阴极之间。可持续工作电流0.56a。0.014mm厚度的铝箔的抗拉强度是190mpa,通过上面的拉力计算公式可得到此铝箔的拉断力为26.6n。为了减小拉断力,我们在断裂处设计一个撕裂口,如图4。

本实例,正极采用钴酸锂材料,负极采用人工石墨材料,设计容量1000mah。

验证结果见表1。

从表1中的数据来看,本发明对锂离子电池达到了防起火,防爆炸的目的。

表1中的数据都是基于1000mah的钴酸锂电池的测试结果。

验证方法:

一、外部短路测试(测试时注意安全防护)

随机抽取10只常规1000mah的钴酸锂电芯(没有实施本发明的电池),编号a组。在常温下,按照规格书规定的标准充电制式满充电,然后搁置30分钟,再用电阻小于80mω的铜导线短路电池正负极耳,直至电池爆炸起火,或电池表面温度降至室温。观察到的现象记录到表1。

随机抽取10只1000mah的实施了本发明的钴酸锂电芯,编号b组。测试方法同a组。观察到的现象记录到表1。

二、过充电测试(测试时注意安全防护)

随机抽取10只常规1000mah的钴酸锂电芯(没有实施本发明的电池),编号c组。在常温下,按照规格书规定的标准放电制式放空电量,然后搁置30分钟,再用恒流3c,恒压10v对电池充电,直至电池爆炸起火,或电池温度达到稳定,或降至室温。观察到的现象记录到表1。

随机抽取10只1000mah的实施了本发明的钴酸锂电芯,编号d组。测试方法同c组。观察到的现象记录到表1。

表1:1000mah钴酸锂电芯外部短路和过充电测试结果

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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