專利名稱：阻燃電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池阻燃技術(shù)，尤其涉及一種使用了阻燃劑的阻燃電池。
背景技術(shù)：
電池的應(yīng)用范圍非常廣泛，手電筒、收音才幾、汽車、電子手表、CD唱機、 移動電話、MP3、照相機、攝影機等都需要使用到電池。電池已經(jīng)成為人類社 會必不可少的便捷能源。
目前，隨著人們環(huán)保意識的日益增加，鉛、鎳、鎘等有損于環(huán)境的電池正 日益受到限制，而更環(huán)保、電容量更大的鋰離子電池已成為當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的 電池。由于鋰是一種化學(xué)性質(zhì)非?；钴S的元素，在受外力破壞瞬間易起火、爆 炸，而鋰離子電池的電解液也不穩(wěn)定，鋰離子電池在內(nèi)部短路或過充電時會發(fā) 生燃燒或爆炸，因此，鋰離子電池力口工過程中一般需進行防爆炸處理。例如采 用在高壓下可以打開的蓋帽結(jié)構(gòu)，電池內(nèi)部壓強達到一定值后，電芯蓋帽即會 脫落而防止電池爆炸；鋰離子電池電路中使用正溫度系數(shù)電阻，從而阻止電流 過大引起爆炸；也可以釆用熱熔保險絲來防止電池的電流過大來保護電池。但 是， 一旦由于溫度過高或其它原因?qū)е码姵貎?nèi)部電解液和電極材料發(fā)生化學(xué)反 應(yīng)，將會在瞬間放出大量熱量，其反應(yīng)速率是非常高的，上述的外部響應(yīng)措施 并不能真正解決電池的安全問題。
針對電池的安全問題，目前很多人提出在電解液中添加阻燃劑的方法來防 止電解液燃燒，以此提高電池的安全性。如公開號為CN1667864A的中國發(fā)明 專利申請公開了 一種用于液態(tài)或凝膠態(tài)鋰離子電池的含磷阻燃添加劑，可溶解 于鋰離子電池專用的有機電解液或凝膠態(tài)電解質(zhì)中，極大地降低了電解液的燃 燒性，提高生產(chǎn)和使用的安全性。公開號為CN1343647A的中國發(fā)明專利申請
公開了一種鋰離子電池電解液用聯(lián)苯的精制方法，聯(lián)苯用于非水電解液后，電 解液不變色，電導(dǎo)率無明顯變化，能夠延長鋰離子電池過充電的耐受時間，起 到安全保護作用。就目前而言，無論是在電解液中添加哪種阻燃劑，在電解液 與阻燃劑長期接觸過程中均會發(fā)生副反應(yīng)，從而降低了電池中電解液的離子電 導(dǎo)性，使電池壽命減少，降低了電池的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種阻燃電池，既能防止電池爆炸 又不會影響電池性能。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的
一種阻燃電池，包括有電芯，所述電芯中充有電解液，所述電芯中置有盛 放阻燃劑的密閉容器。
其中，所述密閉容器的殼體由絕緣材料制成。
其中，所述密閉容器殼體材料的熔點或熔融溫度為50°C~150°C;所述密 閉容器的制作材料包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、含氟的聚合物 及其衍生物。
其中，所述密閉容器的最大承壓值為0.2Mpa ~ 200Mpa;所述密閉容器殼 體材料的最大承壓值為0.2Mpa ~ 200Mpa。 其中，所述密閉容器為一個或一個以上。
其中，所述密閉容器的形狀包括但不限于方形、球形、圓柱形。 本發(fā)明在電池電芯中設(shè)置盛放阻燃劑的密閉容器，該密閉容器由熔點較低 的材料制成，在電芯內(nèi)部溫度升高到一定溫度而又未致使電芯爆炸時，密閉容 器即熔化掉，密閉容器中的阻燃劑流入到電芯內(nèi)的電解液中，阻止電解液反應(yīng)， 從而阻止電池爆炸?；蛘?，設(shè)計密閉容器的結(jié)構(gòu)承壓能力在0,2Mpa-200Mpa, 在電芯內(nèi)部壓強升高到一定程度而又未致使電芯爆炸時，密閉容器即破裂而使 其內(nèi)的阻燃劑流入到電芯內(nèi)的電解液中，阻止電解液反應(yīng)，從而阻止電池爆炸。 本發(fā)明實現(xiàn)簡單，正常情況下不影響電池性能也能保證電池的安全性。當(dāng)電池
出現(xiàn)安全事故之前，密閉容器能夠瞬時打開，阻燃劑流入電芯的內(nèi)部，從而保 寸正電池的安全性能。


圖1為本發(fā)明電池的電芯組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的核心思想是在電池電芯中設(shè)置盛放阻燃劑的密閉容器，該密閉
容器由熔點較低的材料制成，或者，將密閉容器的結(jié)構(gòu)承壓能力設(shè)計得較低， 在電芯內(nèi)部溫度升高到密閉容器材料熔點或壓強升高到密閉容器結(jié)構(gòu)設(shè)計壓力 時，密閉容器中阻燃劑流入到電芯內(nèi)的電解液中，從而降低電芯中電解液的反 應(yīng)速度或阻止電解液的反應(yīng)，從而達到防止電芯爆炸的目的。正常情況下，本 發(fā)明的電池性能與正常的電池性能完全相同，且可防止爆炸。而當(dāng)阻燃劑流入 到電芯的電解液后，形成阻燃電解液，從而徹底避免電池燃燒或爆炸。以下結(jié) 合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)描述。
電池一般包括電池外殼和電芯，其中，電芯是電池的核心部件，電池外殼 包覆住電芯并保護電芯，使電芯正常工作。電芯中盛裝有電解液，可以是液體 或是膠凝體，不管是液體或是膠凝體的電解液，均是為插入到電解液中的正負(fù) 電極提供反應(yīng)源，在正負(fù)電極導(dǎo)通時電解液與正負(fù)電極發(fā)生離子置換反應(yīng)，形 成電流通路，提供電流。這就是著名的原電池原理，所有的電池都遵從這一原 理。
圖1為本發(fā)明電池的電芯組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本發(fā)明的電芯10 內(nèi)盛裝有電解液(圖中未示出)，正電極引腳12和負(fù)電極引腳13設(shè)置于電芯 10上，正電極引腳12和負(fù)電極引腳13分別與插入到電解液中的正負(fù)電極(圖 中未示出)連接，當(dāng)正電極引腳12和負(fù)電極引腳13接入到負(fù)荷電路時即向負(fù) 載提供工作電流。如圖1所示，本發(fā)明電芯IO的電解液中還置有盛有阻燃劑的 密閉容器ll。以下結(jié)合具體實施例詳細(xì)描述本發(fā)明。
實施例一
密閉容器11的材料為絕緣材料，該材料若為晶體，則其熔點為50°C~150 °C,若為非晶體，其熔融溫度為50°C ~ 150°C，即在電芯10中電解液溫度升高 達到爆炸之前，密閉容器11熔化掉而使其內(nèi)的阻燃劑流到電解液中，從而阻止 電解液化學(xué)反應(yīng)，阻止電芯爆炸。不同電池的電解液性能不同，電解液化學(xué)反 應(yīng)的臨界溫度也不同，上述密閉容器11的材料熔點或熔融溫度是考慮到目前的 電池的不同電解液的特性而提出的一個范圍值，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，根 據(jù)具體的電池中的電解液的特性，密閉容器11的材料熔點或熔融溫度也是不同 的。以鋰離子電池為例，所選用的電解液的活性也不完全相同，一4殳選4奪密閉 容器11的材料熔點或熔融溫度在82°C ~ 120。C之間。對于一般的鋰離子電池， 選用熔點或熔融溫度為90。C的材料制作密閉容器11比較合適。本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在低熔點或熔融溫度材料制成密閉容器11中盛放阻燃劑、并 置放于電池電芯的方法同樣適合于其他電池的防爆炸，如同樣適用于鉛、鎳、 鎘等電池中，只不過制作密閉容器11的材料的熔點或熔融溫度與這些電池電解 液的反應(yīng)溫度適配，在發(fā)生爆炸前密閉容器11能熔掉即可，并且，密閉容器 11中盛放阻燃劑與鋰離子電池不同而已。
本發(fā)明中，密閉容器11的制作材料可選用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、含 氟的聚合物及其衍生物等。之所以選用這些材料，因為這些材料的熔融溫度不 高，且可通過其分子量的大小來控制其熔融溫度，因此比較適合用作本發(fā)明的 密閉容器11的材料。當(dāng)然，滿足本發(fā)明熔融溫度要求的其他絕緣材料也可應(yīng)用， 上述材料示例并不是對本發(fā)明密閉容器11制作材料的限制。
密閉容器11內(nèi)盛裝的阻燃劑一般占電池電解液體積比0.5%~ 8%，具體與 阻燃劑的性能以及電解液的化學(xué)活性有關(guān)，關(guān)于這一點，可參見本發(fā)明背景技 術(shù)部分所引的幾篇專利文獻，由于該部分并不是本發(fā)明的重點，這里不再贅述。 以普通手機用鋰離子電池以及一般的含磷阻燃劑為例，阻燃劑 一般占電池電解 液體積比2%即可達到防止電池爆炸的目的。
為使本發(fā)明的阻燃劑使用效果更佳，在一個電池電芯10中可置放多個密閉
容器11,這樣，阻燃劑在電芯10電解液中的分布將更均勻，達到的阻燃效果 更佳。不管所采用的密閉容器11的個數(shù)有多少，阻燃劑與電解液的體積比是基 本不變的，也就是說， 一個電芯10中所置放的阻燃劑總量是基本不變的。
本發(fā)明密閉容器11的形狀不限，可以是方形、球形、圓柱形等形狀。密閉
容器11可位于電芯10內(nèi)的任何位置。
實施例二
設(shè)計密閉容器11整體結(jié)構(gòu)的最大承壓為0.2Mpa ~ 200Mpa,即在電芯10 中壓強升高達到爆炸之前，密閉容器11破裂掉而使其內(nèi)的阻燃劑流到電解液 中，從而阻止電解液化學(xué)反應(yīng)，防止電芯爆炸。不同電芯IO的最大承壓值不同， 以普通手機用鋰離子電池為例，電芯的承壓值一般在75Mpa 150Mpa,而考慮 到阻燃劑的性能以及對電解液反應(yīng)的可控性， 一般在電芯10內(nèi)壓強達到 2Mpa 25Mpa即須對反應(yīng)的電解液進行控制，不然其就會發(fā)生相當(dāng)劇烈的反應(yīng) 而不易控制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，針對不同的電解液和阻燃劑，設(shè)定的 臨界壓強不同。
以普通手機用鋰離子電池為例，密閉容器11制作材料可選用最大耐壓 2Mpa 25Mpa的絕緣材料，當(dāng)電芯10內(nèi)壓強達到材料的最大承壓值時，密閉 容器ll整體破裂，使其內(nèi)的阻燃劑流到電解液中。也可以是密閉容器ll的某 一部分材料選用最大耐壓2Mpa ~ 25Mpa的材料，其余部分采用更耐壓的材料， 當(dāng)電芯10內(nèi)壓強達到2Mpa 25Mpa時，密閉容器11的一部分將破裂，阻燃 劑也會流到電解液中而起到阻燃目的。例如對于方形密閉容器11，其一到兩個 面使用最大耐壓值為2Mpa 25Mpa的材料，其余幾面使用耐壓值較高的材料， 電芯10內(nèi)壓強達到2Mpa ~ 25Mpa時，耐壓值較低的 一到兩個面即會破裂。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，實施例二中的方法同樣適合于其他電池如 鉛、鎳、鎘等電池。
密閉容器11內(nèi)盛裝的阻燃劑一般占電池電解液體積比0.5% ~ 8%,具體與 阻燃劑的性能以及電解液的化學(xué)活性有關(guān)，關(guān)于這一點，可參見本發(fā)明背景技 術(shù)部分所引的幾篇專利文獻，由于該部分并不是本發(fā)明的重點，這里不再贅述。
以普通手機用鋰離子電池以及一般的含磷阻燃劑為例，阻燃劑一般占電池電解 液體積比2%即可達到防止電池爆炸的目的。
為使本發(fā)明的阻燃劑使用效果更佳，在一個電池電芯10中可置放多個密閉 容器11,這樣，阻燃劑在電芯10電解液中的分布將更均勻，達到的阻燃效果 更佳。不管所采用的密閉容器11的個數(shù)有多少，阻燃劑與電解液的體積比是基
本不變的，也就是說， 一個電芯10中所置放的阻燃劑總量是基本不變的。
本發(fā)明密閉容器11的形狀不限，可以是方形、球形、圓柱形等形狀。密閉
容器11可位于電芯10內(nèi)的任何位置。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種阻燃電池，包括有電芯，所述電芯中充有電解液，其特征在于，所述電芯中置有盛放阻燃劑的密閉容器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃電池，其特征在于，所述密閉容器的殼體由 絕緣材料制成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻燃電池，其特征在于，所述密閉容器殼體材料 的熔點或熔融溫度為50°C ~ 150°C。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻燃電池，其特征在于，所述密閉容器的制作材 料包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、含氟的聚合物及其衍生物。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻燃電池，其特征在于，所述密閉容器結(jié)構(gòu)體的 最大承壓值為0.2Mpa ~ 200Mpa。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的阻燃電池，其特征在于，所迷密閉容器殼體材料 的最大承壓值為0.2Mpa ~ 200Mpa。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的阻燃電池，其特征在于，所述密閉 容器為一個或一個以上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的阻燃電池，其特征在于，所述密閉 容器的形狀包括但不限于方形、球形、圓柱形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種阻燃電池，涉及電池阻燃技術(shù)，為解決現(xiàn)有電池阻燃效果不佳而提出，所采用的技術(shù)方案是阻燃電池，包括有電芯，所述電芯中充有電解液，所述電芯中置有盛放阻燃劑的密閉容器。本發(fā)明實現(xiàn)簡單，正常情況下不影響電池性能也能保證電池的安全性。當(dāng)電池出現(xiàn)安全事故之前，密閉容器能夠瞬時打開，阻燃劑流入電芯的內(nèi)部，從而保證電池的安全性能。
文檔編號H01M10/40GK101369640SQ200710120298
公開日2009年2月18日 申請日期2007年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月15日
發(fā)明者于海峰, 侯紫峰, 劉建永, 峰 金 申請人:聯(lián)想(北京)有限公司