一種安全型的化學電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型實施例提出了一種安全型的化學電池，包括：短路分流片、絕緣層、電芯；其中，所述短路分流片與所述電芯貼合連接；所述短路分流片貼合連接所述絕緣層；以此，可以通過高性能的電芯實現(xiàn)高性能的要求；此外，通過短路分流片與絕緣層的設置，使得化學電池在發(fā)生內部短路的情況下，熱量不會在短路點積累，而是通過短路分流片本身的遠遠小于正負電池片的內阻，使得電量會集中在短路分流片的短路處首先放電發(fā)熱，直到電壓下降，到達安全電壓后，正負極極片不會再反應劇烈反應，且由于沒有可燃物，短路分流片即使溫度急劇升高，在化學電池短路后，該化學電池的能量能夠得到安全的釋放，就不會產生起火燃燒等安全問題。
【專利說明】
一種安全型的化學電池
技術領域
[0001]本實用新型涉及電池保護領域，特別涉及一種安全型的化學電池。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發(fā)展，對電池電量的要求也越來越高，由此電池往高能量發(fā)展是科技發(fā)展的趨勢，但隨著電芯能量的增加，必然對安全帶來更多的挑戰(zhàn)。
[0003]在針對化學電池各種安全測試中指標中，擠壓和針刺是目前化學電池最為苛刻的兩大指標，特別對高能量的化學電池來講，更是兩大嚴重的挑戰(zhàn)。
[0004]現(xiàn)有技術結構導致化學電池內部一旦短路，短路點主要集中在正負極材料上，熱量在短路點積累而引發(fā)后面的熱量不斷積聚，會加速正負極片上活性材料的反應，最終引致“熱失控”，造成起火燃燒事故。具體的，化學電池在使用過程中，如果碰到外部機械接地撞擊電池內部損壞隔膜異物穿透電池內部造成內部正負極片短路，短路點將會瞬間產生大量的熱，將隔膜融化，繼而發(fā)生更大面積短路，產生更加多的熱量，電池溫度會急劇上升，最終使到正極片的活性材料發(fā)生脫氧反應，最終可能會發(fā)生起火燃燒事故。
[0005]而目前高能量化學電池的安全性主要是集中隔膜和阻燃電解液的研究，目前隔膜的研究上最新進展是在隔膜表面涂布一層納米陶瓷，但電池隔膜本身不能用太厚，一旦化學電池內部被刺穿，隔膜還是無法阻擋短路的擴散;另外對于阻燃電解液的研究，目前雖然也找到了一些可以阻燃的有機溶劑和添加劑，但這些物質加到化學電池內部后會充放電時，會跟正負極材料發(fā)生副反應，導致電池性能急劇惡化，不能真正用于化學電池。
[0006]因此目前拯待一種高性能，且安全可靠的化學電池。
【實用新型內容】
[0007]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本實用新型提出了一種安全型的化學電池，解決了現(xiàn)有技術中的缺陷，實現(xiàn)了高性能，且安全可靠的要求，為此，本實用新型實施例具體提出了以下實施例:
[0008]本實用新型實施例提出了一種安全型的化學電池，包括:短路分流片、絕緣層、電芯;其中，
[0009]所述短路分流片與所述電芯貼合連接；
[0010]所述絕緣層固定貼合在所述短路分流片中間。
[0011]優(yōu)選的，所述短路分流片具體包括:正極短路分流片、負極短路分流片;其中，
[0012]所述正極短路分流片連接所述電芯的正極極耳；
[0013]所述負極短路分流片連接所述電芯的負極極耳；
[0014]所述正極短路分流片與所述負極短路分流片之間貼合連接所述絕緣層。
[0015]優(yōu)選的，所述正極短路分流片，具體為:鋁片；
[0016]優(yōu)選的，所述負極短路分流片，具體為:銅片。
[0017]優(yōu)選的，所述短路分流片的數(shù)量為一對或多對。
[0018]優(yōu)選的，所述短路分流片的尺寸小于或等于所述電芯中的正極極片的尺寸或負極級片的尺寸。
[0019]優(yōu)選的，所述短路分流片的厚度為:0.007mm-0.100mm。
[0020]優(yōu)選的，所述短路分流片，具體與所述電芯的外側固定貼合連接。
[0021]優(yōu)選的，所述短路分流片，具體固定貼合于所述電芯的內層。
[0022]優(yōu)選的，所述絕緣層，具體為:絕緣阻燃層。
[0023]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型實施例提出了一種安全型的化學電池，包括:短路分流片、絕緣層、電芯;其中，所述短路分流片與所述電芯貼合連接;所述短路分流片貼合連接所述絕緣層；以此，可以通過高性能的電芯實現(xiàn)高性能的要求;此外，通過短路分流片與絕緣層的設置，使得化學電池內部被刺穿導致發(fā)生內部短路的情況下，熱量不會在短路點積累，而是通過短路分流片本身的遠遠小于正負電池片的內阻，使得電量會集中在短路分流片的短路處首先放電發(fā)熱，直到電壓下降，到達安全電壓后，正負極極片不會再反應劇烈反應，且由于沒有可燃物，短路分流片即使溫度急劇升高，在化學電池短路后，該化學電池的能量能夠得到安全的釋放，就不會產生起火燃燒等安全問題。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型實施例提出的一種安全型的化學電池的結構示意圖；
[0025]圖2為現(xiàn)有技術中提出的一種安全型的化學電池電芯的結構示意圖；
[0026]圖3為本實用新型實施例提出的一種安全型的化學電池的結構示意圖；
[0027]圖4為本實用新型實施例提出的一種安全型的化學電池的結構示意圖。
[0028]圖例說明
[0029]1:短路分流片
[0030]2:絕緣層
[0031]3:電芯
[0032]301:隔膜
[0033]302:正極
[0034]303:負極
[0035]304:正極集流體
[0036]3041:正極極耳
[0037]305:負極集流體
[0038]3051:負極極耳
[0039]306:正極總極耳
[0040]307:負極總極耳
【具體實施方式】
[0041]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本實用新型提出了一種安全型的化學電池，克服了現(xiàn)有技術中的缺陷，通過高性能的電芯實現(xiàn)高性能的要求;此外，通過短路分流片與絕緣層的設置，使得化學電池內部被刺穿導致發(fā)生內部短路的情況下，熱量不會在短路點積累，而是通過短路分流片本身的遠遠小于正負電池片的內阻，使得電量會集中在短路分流片的短路處首先放電發(fā)熱，直到電壓下降，到達安全電壓后，正負極極片不會再反應劇烈反應，且由于沒有可燃物，短路分流片即使溫度急劇升高，在化學電池短路后，該化學電池的能量能夠得到安全的釋放，就不會產生起火燃燒等安全問題。具體的，本實用新型實施例提出了以下具體的實施例:
[0042]實施例1
[0043]本實用新型實施例1提出了一種安全型的化學電池，如圖1所示，包括:短路分流片
1、絕緣層2、電芯3;其中，
[0044]所述短路分流片I與所述電芯3貼合連接；
[0045]所述絕緣層2固定貼合在所述短路分流片I中間。
[0046]具體的，電芯3的結構如圖2所示，包括有隔膜301、正極302、負極303、正極集流體304、負極集流體305、正極總極耳306、負極總極耳307，負極極耳3051、正極極耳3041;其中，在本實用新型中，集流體包括極耳，因此正極集流體304上包括正極極耳3041，負極集流體305包括負極極耳3051。
[0047]具體的電芯3可以與現(xiàn)有技術中的化學電池的電芯的結構一致，為了實現(xiàn)高能量，可以選取尚能量的電芯。
[0048]在一個具體的實施例中，例如以鋰離子電池為例來進行說明:
[0049]鋰離子電池的電芯主要由正極片、隔膜和負極片組裝而成，目前主要有兩種組裝方式:
[0050]—種是卷繞式，則是將正極片，隔膜，負極片通過卷繞的方式組成電芯；
[0051 ]另一種是疊片式，則是將若干正極片，隔膜，負極片依次層疊而成。
[0052]如此，通過短路分流片I與電芯3貼合連接以及與絕緣層2的貼合連接，在化學電池正常工作時，絕緣層2發(fā)揮作用，該化學電池正常工作;而當發(fā)生了化學電池內部被刺穿，導致發(fā)送短路的情況時，由于絕緣層2會被刺穿，短路分流片發(fā)揮作用，使得電量集中在短路分流片的短路處放電發(fā)熱，直到電壓下降，到達安全電壓后，正負極極片不會再反應劇烈反應，且由于沒有可燃物，短路分流片即使溫度急劇升高，在化學電池短路后，該化學電池的能量能夠得到安全的釋放，就不會產生起火燃燒等安全問題。
[0053]而在一個具體的實施例中，如圖3以及圖4所示，所述短路分流片I具體包括:正極短路分流片11、負極短路分流片12;其中，
[0054]所述正極短路分流片11連接所述電芯的正極極耳3041;
[0055]所述負極短路分流片12連接所述電芯的負極極耳3051;
[0056]所述正極短路分流片11與所述負極短路分流片12之間貼合連接所述絕緣層2。
[0057]具體的，短路分流片I都是以對的形式出現(xiàn)的，具體的，一對短路分流片包括一正極短路分流片11和一負極短路分流片12，其中，正極短路分流片11連接所述電芯的正極極耳3041，而負極短路分流片12連接所述電芯的負極極耳3051，而在正極短路分流片11與所述負極短路分流片12之間貼合連接所述絕緣層2，由此在化學電池正常工作時，正極短路分流片11與所述負極短路分流片12不會有任何反應，而當該化學電池因為發(fā)生了刺穿事件后，化學電池內部發(fā)生短路的情況下，絕緣層2被刺穿，導致正極短路分流片11與所述負極短路分流片12之間發(fā)生短路，由于正極短路分流片11與所述負極短路分流片12的內阻遠小于正負極級片，因此電量集中在短路分流片的短路處放電發(fā)熱，直到電壓下降，從而使得化學電池的能量以安全的方式得以釋放，保障了化學電池的安全，不會引發(fā)起火燃燒等安全事故。
[0058]在一個具體的實施例中，所述正極短路分流片11，具體為:鋁片;所述負極短路分流片12，具體為:銅片。
[0059]具體的短路分流片I可以是選用導電能力強的薄膜材料，例如可以選擇金屬薄層作為短路分流片，而具體的，可以選用與正負極集流體相同的材質，也即選取鋁片作為正極短路分流片11，而選取銅片作為負極短路分流片12;具體的，這兩種金屬的導電性好，且鋁片與銅片的質地比較軟，利于粘結，也便于加工，同時相對是比較廉價的，此外，這兩種金屬的表面都能形成一層氧化物保護膜。
[0060]具體的，銅表面氧化層屬于半導體，電子可以導通，但若是氧化層太厚的化，會使得阻抗較大；而鋁表面氧化層為氧化鋁，屬于絕緣體，因此其氧化層不能導電，不過若是鋁表面的氧化層很薄的情況下，可以通過隧道效應實現(xiàn)電子電導;若是鋁表面的氧化層較厚，如此使得鋁導電性較差，甚至會絕緣，因此一般在使用時，最好經過表面清洗，一來清洗油污，二來也可以除去厚的氧化層。
[0061]此外，正極的電位高，而鋁氧化層非常致密，如此可以有效防止進一步的氧化;與此對應的，銅的氧化層比較疏松，為了防止銅的氧化，將其設置在低電位會比較好，同時考慮到化學電池中大量應用的為鋰離子電池，其中鋰與銅在低電位的情況下難以發(fā)生嵌鋰反應，但若是銅的表面大量氧化，在少高的電位下鋰就會與氧化銅發(fā)生嵌鋰反應，因此綜合來看，銅不適于用于高電位的環(huán)境，因此可以被設置為負極短路分流片，連接負極極耳3051;而鋁在低電位下與鋰會發(fā)生合金化反應，因此不能用于負極，也由此，鋁可被設置為正極短路分流片，連接正極極耳3041。
[0062]在一個具體的實施例中，所述短路分流片I的數(shù)量為一對或多對。
[0063]具體的，短路分流片I的數(shù)量可以根據(jù)化學電池的能量來進行確定，具體的數(shù)量與化學電池的能力成正比，以此無論化學電池的能量有多高，只要加入合適的短路分流片的數(shù)量，一定可以將化學電池短路后的安全性能控制在可控制的范圍內。
[0064]在一個具體的實施例中，所述短路分流片I的尺寸小于或等于所述電芯中的正極極片的尺寸或負極級片的尺寸。
[0065]在一個具體的實施例中，所述短路分流片的厚度為:0.007mm-0.100mm。
[0066]具體的，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，雖然會增加一些重量，但實際增加的重量可以控制在一定范圍內，不會對化學電池增加較大負重。
[0067]在一個具體的實施例中，所述短路分流片I，具體與所述電芯的外側固定貼合連接。
[0068]具體的，如圖3所示，短路分流片I可以與電芯的外側固定貼合連接，
[0069]在一個具體的實施例中，所述短路分流片I，具體固定貼合于所述電芯的內層。
[0070]具體的，如圖4所示，短路分流片I可以固定貼合于所述電芯的內層。
[0071]在一個具體的實施例中，所述絕緣層2，具體為:絕緣阻燃層。
[0072]具體的，絕緣層2可以為尼龍，無紡布，硅膠，各種工程塑料，也可以是電芯中的隔膜材料，還可以是如EVA、PA、PET、PVC、PU、EPDM、TPV等絕緣阻燃材料。
[0073]具體的，絕緣層2在化學電池正常工作時，起到隔絕一對短路分流片的作用，讓正極短路分流片語負極短路分流片隔開，而不會直接接觸到；而只有當化學電池發(fā)生類似于被刺穿的情況時，絕緣層2也會被刺穿，由此其隔絕的作用會消失，被刺穿處，正極短路分流片與負極短路分流片會直接接觸到，而正極短路分流片連接有正極極耳，負極短路分流片連接有負極極耳，由圖3或圖4可以看到，如此正極短路分流片與負極短路分流片會在被刺穿處發(fā)生短路現(xiàn)象(當然，電芯中的其他正負極極片被刺穿處也會發(fā)生短路現(xiàn)象)。
[0074]但具體的，由于由于正負極極片上的活性材料一般是金屬氧化物和碳材顆粒，而正負極短路分流片具體為金屬片，因此正負極級片的接觸內阻(也即電阻)遠遠大于正負極短路分流片的接觸內阻，由此，正負極短路分流片就可以將電量轉移集中在正負極短路分流片的短路處(原本是電量是會集中于正負極級片上的短路處的)，并在正負極短路分流片的短路處放電發(fā)熱，但由于絕緣層2具體為絕緣阻燃層，一來可以絕緣，二來還會阻燃，因此即使存在有大量的發(fā)熱現(xiàn)象，在正負極短路分流片的短路處由于有絕緣層2的存在，也不會發(fā)生起火燃燒的現(xiàn)象，而隨著電力的逐漸消耗，化學電池也會逐漸更安全。
[0075]在具體的電池生產過程中，可以先在電芯內部增加正負極短路分流片，之后電池再經正常入殼封裝，不會影響電池外觀，非常實用易行。
[0076]而此外，正負極短路分流片可以根據(jù)效果以決定并聯(lián)的層數(shù)以及并聯(lián)的位置，非常適合根據(jù)不同電池能量來設計。
[0077]正負極短路分流片大小還可以根據(jù)電池成品組成后哪個面多少面積最易被機械損傷而設置，以便節(jié)省成本。
[0078]以上是基于層疊結構的電芯來進行的說明，而對應于前述的電芯3有兩種不同的方式，如果是卷繞式結構電芯的電池，則可以將短路分流片I并聯(lián)在卷繞好的電芯外面，或者可以將原來一個比較厚的卷繞電芯，分成若干較薄的卷繞電芯，然后在幾個電芯之間并聯(lián)上短路分流片。
[0079]由上述，可以知道本實用新型通過在電池體系里增加了一層或多層短路分流片，化學電池內部被刺穿導致發(fā)生內部短路的情況下，熱量不會在短路點積累，而是通過短路分流片來轉移短路時的能量，將原本在正負極片短路點聚集的能量轉移到短路分流片上的短路點，以此避免了起火燃燒等安全問題，此外，短路分流片只是作為一個物理部件，不參加電池內部化學反應，也不影響電池本質的電化學性能，使得其非?？煽俊?br>[0080]綜上，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型提出了一種安全型的化學電池，該化學電池包括:短路分流片、絕緣層、電芯；其中，所述短路分流片與所述電芯貼合連接;所述短路分流片貼合連接所述絕緣層，以此通過高性能的電芯實現(xiàn)高性能的要求;此外，通過短路分流片與絕緣層的設置，化學電池內部被刺穿導致發(fā)生內部短路的情況下，熱量不會在短路點積累，而是通過短路分流片本身的遠遠小于正負電池片的內阻，使得電量會集中在短路分流片的短路處首先放電發(fā)熱，直到電壓下降，到達安全電壓后，正負極極片不會再反應劇烈反應，且由于沒有可燃物，短路分流片即使溫度急劇升高，在化學電池短路后，該化學電池的能量能夠得到安全的釋放，就不會產生起火燃燒等安全問題。
[0081]本領域技術人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施場景的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本實用新型所必須的。
[0082]本領域技術人員可以理解實施場景中的裝置中的模塊可以按照實施場景描述進行分布于實施場景的裝置中，也可以進行相應變化位于不同于本實施場景的一個或多個裝置中。上述實施場景的模塊可以合并為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。
[0083]上述本實用新型序號僅僅為了描述，不代表實施場景的優(yōu)劣。
[0084]以上公開的僅為本實用新型的幾個具體實施場景，但是，本實用新型并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種安全型的化學電池，其特征在于，包括:短路分流片、絕緣層、電芯;其中， 所述短路分流片與所述電芯貼合連接； 所述絕緣層固定貼合在所述短路分流片中間。2.如權利要求1所述的化學電池，其特征在于，所述短路分流片具體包括:正極短路分流片、負極短路分流片;其中， 所述正極短路分流片連接所述電芯的正極極耳； 所述負極短路分流片連接所述電芯的負極極耳； 所述正極短路分流片與所述負極短路分流片之間貼合連接所述絕緣層。3.如權利要求2所述的化學電池，其特征在于，所述正極短路分流片，具體為:鋁片。4.如權利要求2所述的化學電池，其特征在于，所述負極短路分流片，具體為:銅片。5.如權利要求1所述的化學電池，其特征在于，所述短路分流片的數(shù)量為一對或多對。6.如權利要求1所述的化學電池，其特征在于，所述短路分流片的尺寸小于或等于所述電芯中的正極極片的尺寸或負極級片的尺寸。7.如權利要求1所述的化學電池，其特征在于，所述短路分流片的厚度為:0.007mm-0.1OOmm08.如權利要求1所述的化學電池，其特征在于，所述短路分流片，具體與所述電芯的外側固定貼合連接。9.如權利要求1所述的化學電池，其特征在于，所述短路分流片，具體固定貼合于所述電芯的內層。10.如權利要求1所述的化學電池，其特征在于，所述絕緣層，具體為:絕緣阻燃層。
【文檔編號】H01M2/34GK205621795SQ201620484286
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】程建聰
【申請人】程建聰