一种具有热失控控制功能的锂离子动力电池的制作方法

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种具有热失控控制功能的锂离子动力电池。

背景技术：

目前，锂离子电池具有比能量高、循环寿命长等优点，不仅在便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，因此对锂离子电池的安全性能要求越来越高。

新能源汽车做为一种节能环保的交通工具，日渐成为各国政府的战略性规划行业。新能源汽车推广应用中的安全问题既涉及到人民群众的生命财产安全，也关系到新能源汽车产业的持续健康发展。作为新能源汽车的重要组成部分——锂离子动力电池的安全性也得到了越来越多的重视，工信部发布了《电动客车安全技术条件》加强对动力电池系统的安全性的测试和监管，其中热失控及热失控扩展，作为重要测试项目，体现动力锂离子电池的综合安全性能。在锂离子电池的使用过程中，机械滥用(挤压、穿刺)，电气滥用(过充)，上述几种滥用最容易发展为热失控。

热失控过程中的热量传递主要是导热，目前塑壳动力锂离子电池因壳壁较厚，导热性能差，热量无法很好散去，导致电池温度上升，隔膜融化，正、负极直接接触，引发大规模内短路，最终燃烧，甚至爆炸，电池安全性能得不到保证。

对于现有技术，其大多是在相邻的电池之间设置隔热层，可以暂时延缓热失控的触发，但阻止不了热传递的进行，当电池内部的温度上升到一定程度，仍旧会引发大规模的内短路，最终导致电池燃烧，甚至发生电池爆炸的安全事故，未能从根本上解决电池热失控的问题。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以避免锂离子动力电池发生内短路，防止锂离子动力电池由于发生内短路而出现燃烧、爆炸等安全事故，有效保证锂离子动力电池的安全性能。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种具有热失控控制功能的锂离子动力电池，其安全、可靠，可以有效避免锂离子动力电池发生内短路，防止锂离子动力电池由于发生内短路而出现燃烧、爆炸等安全事故，有效保证锂离子动力电池的安全性能，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

为此，本实用新型提供了一种具有热失控控制功能的锂离子动力电池，包括中空的电池壳体，所述电池壳体内设置有电池芯包；

所述电池芯包顶部左右两端分别具有正极端子和负极端子；

所述电池芯包的外表面设置有一个热失控阻断装置；

所述热失控阻断装置分别与正极端子和负极端子相连接；

所述热失控阻断装置与电池壳体相接触，用于传递电池壳体上的热量，并且当其上的温度上升到预设温度值时，使得在电池芯包的外部发生电池短路。

其中，所述热失控阻断装置设置在所述电池芯包的正面或者背面。

其中，所述热失控阻断装置包括第一导电板和第二导电板，所述第一导电板和第二导电板之间贴合设置有阻断膜；

所述阻断膜将所述第一导电板和第二导电板完全间隔开；

所述第一导电板通过正极引线与正极端子相连接；

所述第二导电板通过负极引线与负极端子相连接；

所述第一导电板与电池壳体相接触；

所述第二导电板与所述电池芯包的外表面相接触。

其中，所述正极引线的一端与第一导电板相焊接，所述正极引线的另一端与正极端子相焊接；

所述负极引线的一端与第二导电板相焊接，所述负极引线的另一端与负极端子相焊接。

其中，所述第一导电板和第二导电板的外部包裹有包装膜。

其中，所述包装膜为采用聚丙烯PP材料制作的保护袋。

其中，所述阻断膜为采用熔点在90～130℃之间的有机和无机材料制成的薄膜。

其中，所述阻断膜为聚乙烯PE薄膜，或者乙烯-乙酸乙烯酯共聚物EVA薄膜。

其中，所述阻断膜的厚度为10～50μm。

其中，所述第一导电板为铜板，厚度为0.01～1mm；

所述第二导电板为铝板，厚度为0.01～1mm。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种具有热失控控制功能的锂离子动力电池，其安全、可靠，可以有效避免锂离子动力电池发生内短路，防止锂离子动力电池由于发生内短路而出现燃烧、爆炸等安全事故，有效保证锂离子动力电池的安全性能，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种具有热失控控制功能的锂离子动力电池的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种具有热失控控制功能的锂离子动力电池中热失控阻断装置的结构示意简图；

图3为本实用新型提供的一种具有热失控控制功能的锂离子动力电池中热失控阻断装置沿着垂直方向的剖面结构示意图；

图中，1、正极端子，2、热失控阻断装置，3、电池壳体，4、电池芯包，5、电池盖板，6、负极端子；

21、正极引线，22、负极引线，23、包装膜，24、第一导电板，25、阻断膜，26、第二导电板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1至图3，本实用新型提供了一种具有热失控控制功能的锂离子动力电池，应用于对锂离子动力电池的安全防护，包括中空的电池壳体3，所述电池壳体3内设置有电池芯包4；

所述电池芯包4顶部左右两端分别具有正极端子1和负极端子6；

所述电池芯包4的外表面(不限于图1所示的正面)设置有一个热失控阻断装置2；

所述热失控阻断装置2分别与正极端子1和负极端子6相连接；

所述热失控阻断装置2与电池壳体3相接触，用于传递电池壳体3上的热量，并且当其上的温度(具体为其中的阻断膜的温度)上升到预设温度值时，使得在电池芯包4的外部发生电池短路，即发生电池外短路，形成对电池热失控进程的阻断。

在本实用新型中，具体实现上，所述电池壳体3的顶部热封有一个电池盖板5；

所述正极端子1和负极端子6的上部露出于电池盖板5的顶部。

在本实用新型中，具体实现上，所述热失控阻断装置2优选为设置在所述电池芯包4的正面或者背面，以增大与电池壳体3之间的接触面积，更好地实现热传导。

在本实用新型中，具体实现上，所述热失控阻断装置2包括第一导电板24和第二导电板26，所述第一导电板24和第二导电板26之间贴合设置有阻断膜25；

所述阻断膜25将所述第一导电板24和第二导电板26完全间隔开，使得两者不发生接触；

所述第一导电板24通过正极引线21与正极端子1相连接；

所述第二导电板26通过负极引线22与负极端子6相连接；

所述第一导电板24与电池壳体3相接触；

所述第二导电板26与所述电池芯包4的外表面相接触。

需要说明的是，当单体电池受热时，电池壳体3的温度上升，第一导电板24能够有效地传递电池壳体3上的热量到阻断膜25中，使得阻断膜25由于受热温度升高，在达到阻断膜25的熔点时，阻断膜25融化，使得第一导电板24和第二导电板26发生直接接触，从而导电连接，从而使得正极端子1和负极端子6相导电连接，在电池芯包4的外部发生电池短路。

还需要说明的是，第二导电板26能够起到导电、导热的作用，能够保证阻断膜25可以可靠地吸收热量而升温，及时融化发挥作用。

具体实现上，所述正极引线21的一端与第一导电板24相焊接，所述正极引线21的另一端与正极端子相焊接；

所述负极引线22的一端与第二导电板26相焊接，所述负极引线22的另一端与负极端子6相焊接。

具体实现上，所述第一导电板24和第二导电板26的外部包裹有包装膜23。

在本实用新型中，具体实现上，所述锂离子动力电池优选为方形电池，优选塑壳锂离子动力电池，当然，也可应用在其他电池上，所述电池壳体3的厚度优选为3.5～8mm。

具体实现上，所述包装膜23优选为采用聚丙烯PP材料制作的保护袋，熔点为150～180℃，其厚度优选为0.1～0.5mm。

具体实现上，所述阻断膜25优选为聚乙烯PE薄膜，或者乙烯-乙酸乙烯酯共聚物EVA薄膜，或者采用其他有机和无机材料(熔点在90～130℃之间)制成的薄膜，其中，所述聚乙烯PE薄膜的熔点为100～130℃，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物EVA薄膜的熔点为90～100℃。

具体实现上，所述阻断膜25的厚度优选为10～50μm。

具体实现上，所述第一导电板24优选为铜板，进一步优选为采用紫铜T2制成的铜板，其厚度优选为0.01～1mm，可为多层或单层。

具体实现上，所述第二导电板26优选为铝板，进一步优选为1060铝板，其厚度优选为0.01～1mm，可为多层或单层。

需要说明的是，对于本实用新型，其属于锂离子电池动力安全技术领域，所其在锂离子动力电池的内部正极、负极两端并联一个由包装膜、第一导电板(如铜板)、阻断膜、第二导电板(如铝板)和包装膜组成的热失控阻断装置。因此，当锂离子电池动力电池的热失控触发后，阻断膜将收缩甚至融化，进而使得第一导电板(如铜板)和第二导电板(如铝板)直接接触导电，从而引发电池的外部短路，这种短路不是内部不可控的短路，而是通过设计的回路实现短路，因此，本实用新型可以有效地将电池储存的能量及时释放，避免由于发生不可控的化学反应而引起的热失控。

对于本实用新型，除避免引发燃烧，甚至爆炸外，也有效避免了因不可控化学反应而造成的有毒、有害物质的释放，降低或避免了环境污染。

基于以上技术方案可知，对于本实用新型提供的锂离子动力电池，其设计科学合理，符合科学规律，工作原理安全、可靠，操作易行，能有效的阻断热失控的发生，保证锂离子动力电池的安全性。

对于本实用新型，其可以根据电池的使用用途，更换该结构中的阻断膜，来满足安全使用不同温度要求的电池的需要，成本低。

对于本实用新型提供的具有热失控控制功能的锂离子动力电池，其在生产装配时，首先，在单体电池的电池壳体内部增加一个热失控阻断装置2，在所述热失控阻断装置2中，正极引线21一端与单体电池的正极端子1焊接相联，另一端与第二导电板(如铝板)26焊接相联，并且将负极引线22的一端与单体电池的负极端子2焊接相联，另一端与第一导电板24(如铜板)焊接相联，并将阻断膜25放于第二导电板(如铝板)26与第一导电板24(如铜板)之间贴合紧密；

然后，放于包装膜23内，阻断膜25的熔点为90～130℃，包装膜23保护电池芯包4的隔膜不要被外力刺穿；

然后，将热失控阻断装置2与电池芯包4同时放入电池壳体3；

最后，将电池盖板5热封到电池壳体3上。

当单体电池受热时，电池壳体3温度上升，通过热传导，第一导电板24受热，当温度达到90～130℃时，阻断膜25被融化，第一导电板24(如铜板)与第二导电板(如铝板)26发生直接接触，从而引发电池的外短路，因此，能够有效避免电池因发生内短路而引发燃烧、爆炸的安全事故。因此，本实用新型可以有效地将电池储存的能量及时释放，避免由于发生不可控的化学反应而引起的热失控。

经过检验。对于一般的普通现有锂离子动力电池，其在进行热失控测试时，温度最高升600℃以上，将会剧烈燃烧；而对于本实用新型，在增加了热失控阻断装置后，电池单体在进行热失控测试时，能够通过设计的回路引发电池的外部短路，从而可以有效地将电池储存的能量及时释放，避免由于发生不可控的化学反应而引起的热失控，对于本实用新型，其能够充分满足工信部《电动客车安全技术条件》中热失控测试的要求。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：

1、本实用新型能有效阻断热失控，保证锂离子动力电池的安全性。

2、本实用新型只需在制作过程中并联专门的热失控阻断装置，生产过程简单易行、安全可靠，成本低。

3、本实用新型，不局限于电池壳的形状，尺寸，适用于任何形状的塑壳锂离子动力电池或其他电池，可以是应用于任意一种向外导热性能差的电池，能够显著提高所应用的新能源汽车的安全性。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种具有热失控控制功能的锂离子动力电池，其安全、可靠，可以有效避免锂离子动力电池发生内短路，防止锂离子动力电池由于发生内短路而出现燃烧、爆炸等安全事故，有效保证锂离子动力电池的安全性能，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。