一種高安全性鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高安全性鋰離子電池，包括由箱體和箱蓋組成的密封電池箱以及設置在電池箱內的若干鋰離子電池組，所述的電池箱內充裝液態(tài)鹵代烷滅火劑，所述的液態(tài)鹵代烷滅火劑為Triodie、FC308、FC410、FC614、NAFS?Ⅲ、PE?241、PE?25、FM?200、PE?13、PE?36中的一種或多種的混合物，所述的鋰離子電池組由一個以上的鋰離子電池單體組成，所述的電池箱上設置有充裝口，所述的箱蓋上設置有一個或多個泄壓閥；本發(fā)明電池箱內部液態(tài)鹵代烷滅火劑快速蒸發(fā)時，能迅速降低電池組溫度，并在電池箱內外形成低溫惰化空氣隔離帶或撲滅電池箱外部火源，從而達到阻止鋰離子電池組出現(xiàn)進一步失控的可能。
【專利說明】
-種高安全性裡離子電池
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及一種裡離子電池組系統(tǒng)，尤其是一種能夠保證裡離子電池安全的電池 組系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 裡離子電池由于具有電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長W及良好的高、低溫放電性 能等優(yōu)點，已經越來越受到各方關注，尤其在如今能源短缺問題日益突出的背景下，用于動 力系統(tǒng)的裡離子電池普遍被運用在汽車、航空、船舶等領域，于此對應的是裡離子電池組的 安保技術的發(fā)展并未跟上電池運用的腳步。
[0003] 并且由于使用環(huán)境越來越復雜，其引發(fā)裡離子電池安全問題的因素也更加多樣 化，不僅有濫用、短路等電池組內部原因，也有外部物理沖擊和熱沖擊等原因?，F(xiàn)有的裡離 子電池組安保技術很少有能夠較全面的應對電池在使用過程中所遇到的各種不安全因素。
[0004] CN 200880127749公開了一種化學電池熱管理系統(tǒng):其利用沸點高于常溫(25°C) 且低于8(TC的非水性絕緣傳熱流體的蒸發(fā)和冷凝，來帶走電池組產生的熱量；同時運類傳 熱流體通常不易燃，因此能夠在一定程度上抑制電池組內部可能產生的火勢。但電池組在 受到外部物理或熱量沖擊的時候，可能會出現(xiàn)電池組外殼變形破裂，導熱流體泄露，最終導 致電池組的安保措施失效。并且，導熱流體并不是專用的滅火劑，不可能有很好的滅火效 果。
[0005] CN 201310117800公開了一種加裝阻燃熱超導管的裡離子動力電池組，電池組內 單體間隙裝有帶冷媒的金屬管，當金屬管受到外力沖擊的時候破裂，使管內冷媒釋放并快 速吸熱揮發(fā)，W達到對電池組進行安全保護的效果。但裡離子電池在熱失控的時候可能只 是冒煙、漏液和燃燒，不一定會發(fā)生爆炸而產生外力沖擊，因此可能不會觸發(fā)裡離子電池組 的安全保護機制。而且冷媒主要是通過降溫來保護裡離子電池的安全，滅火效能并不理想。
[0006] W上兩個專利都不能完全保證安全。

【發(fā)明內容】

[0007] 為解決W上缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種結構合理、實現(xiàn)方式簡單，能夠在電 池溫度異常W及外部熱量、物理沖擊的情況下對裡離子電池提供安全保護，并且兼具滅火 和冷卻雙重保障的高安全性的裡離子電池組。
[000引本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種高安全性裡離子電池，包括由 箱體和箱蓋組成的密封電池箱W及設置在電池箱內的若干裡離子電池組，所述的電池箱內 充裝液態(tài)面代燒滅火劑，所述的液態(tài)面代燒滅火劑為化i0die、FC308、FC410、FC614、NAFS- 虹、陽-241、PE-25、FM-200、PE-13、PE-36中的一種或多種的混合物，所述的裡離子電池組由 一個W上的裡離子電池單體組成，所述的電池箱上設置有充裝口，所述的箱蓋上設置有一 個或多個泄壓閥。
[0009]所述的一種高安全性裡離子電池，其電池箱外還設置有液位計，所述液態(tài)面代燒 滅火劑的液面為電池箱內高度的1/4~3/4。
[0010] 所述的一種高安全性裡離子電池，其電池箱能承受1.5~3. OMP的壓力。
[0011] 所述的一種高安全性裡離子電池，其泄壓閥的開閥壓力設置在0.7~3 . OMP范圍 內，閉閥壓力設置在0.3~1.6MP范圍內。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的高安全性電池箱，能夠應對各種可能出現(xiàn)的安全 狀況:無論是出現(xiàn)由濫用、短路、外部熱量沖擊導致的裡離子電池組內部溫度異常情況，還 是由外部物理沖擊導致裡離子電池或電池箱破損變形的情況，都會引起電池箱內部液態(tài)面 代燒滅火劑快速蒸發(fā)，迅速降低電池組溫度，并在電池箱內外形成低溫惰化空氣隔離帶或 撲滅電池箱外部火源，從而達到阻止裡離子電池組出現(xiàn)進一步失控的可能；同時，根據(jù)電池 組如上所述的特性，每一個高安全性電池組都可W當作小型的消防終端，能夠在一定程度 上為裡離子電池組所在的動力系統(tǒng)或附近的其他設備提供部分安全保護。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0014] 各附圖標記為：1一箱體，2-液態(tài)面代燒滅火劑，3-裡離子電池組，11-箱蓋， 12-泄壓閥，13-充裝口，14-液位計，31 -裡離子電池單體。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0016] 參照圖1所示，本發(fā)明公開了一種高安全性裡離子電池，包括若干裡離子電池組3 W及容納電池的密封電池箱，裡離子電池組3由一個W上的裡離子電池單體31組成，電池箱 由箱體1和箱蓋11組成，所述的電池箱內充裝絕緣并且易液化的面代燒滅火劑，液態(tài)面代燒 滅火劑2填充到裡離子電池單體31間的空隙內。
[0017] 當電池組因濫用、短路等內部因素或外部熱量沖擊而導致電池組溫度異常時，可 W通過泄壓閥12導出蒸發(fā)的蒸汽，帶走電池組多余的熱量，并且在電池箱內外形成一層氣 體滅火劑隔離帶，并惰化周邊空氣，抑制裡離子電池組3進一步失控或撲滅電池組外部火 源。
[0018] 若電池箱受到外部物理沖擊，導致電池箱破損，電池箱內部氣壓降低，面代燒滅火 劑迅速蒸發(fā)，降低電池組溫度并在電池箱內部和周圍形成低溫惰化空氣隔離帶，可抑制裡 離子電池沖擊變形出現(xiàn)的失控甚至火災等情況發(fā)生。
[0019] 電池箱內的面代燒是液化的氣體滅火劑，所W電池箱必須是全密封的，并且能承 受至少1.5~3.OMP的壓力;運幾種面代燒滅火劑無腐蝕性，因此，電池箱外殼的材料沒有耐 腐蝕性要求的限制，只用保證電池箱的壓力要求即可。
[0020] 表1: IS014520-1允許使用的潔凈面代燒氣體滅火劑
上表的10種面代燒滅火劑都是氣體滅火劑，在常溫且標準大氣壓下為氣體，沸點都在O °c W下。同時此類滅火劑具有:滅火效能好、滅火后無殘留、對人體和設備沒有明顯的不良 影響且不導電、揮發(fā)快、對環(huán)境友好等諸多優(yōu)點。面代燒滅火劑有較高的氣化潛熱，氣化后 能帶走大量熱量并隔絕周圍環(huán)境中的氧氣，在周邊形成低溫缺氧隔離帶。最重要的是面代 燒滅火劑可W通過抑制燃燒的化學反應過程，使燃燒中斷，具有非常良好的滅火效能。
[0021] 作為優(yōu)選，所述電池箱頂部需設置一個或一個W上的泄壓閥12,泄壓閥12的開閥 壓力可W設置在0.7~3.OMP的范圍內（面代燒滅火劑種類不同，其熱力性質也各不一樣）， W保證電池箱內部溫度達到7〇°c~Iior范圍的時候，面代燒的飽和蒸汽壓達到或超過泄 壓閥的開閥壓力，泄壓閥開閥，電池箱內氣壓降低，從而使得液態(tài)面代燒快速蒸發(fā)并通過泄 壓閥向電池箱外部排出蒸汽；閉閥壓力設置在0.3~1.6MP的范圍內，W確保泄壓閥已經開 閥的情況下，溫度降到50°C W下的正常范圍內時，電池箱內氣壓降低，泄壓閥能自動閉閥。
[0022] 作為優(yōu)選，所述電池箱外部需設置一個液位計14, W方便觀察電池箱內液態(tài)面代 燒滅火劑的液面。
[0023] 作為優(yōu)選，所述電池箱外部同樣還要設置一個充裝口 13,當電池箱內部液態(tài)面代 燒減少時，可通過充裝口向電池箱內部進行補充，W確保電池箱內部所有裡離子電池單體 31都浸沒在液態(tài)面代燒內。
[0024] 實施例1 本實施例采用的液態(tài)面代燒滅火劑2為2-氨屯氣丙烷(FM-200)，箱內液態(tài)2-氨屯氣丙 燒的液面需達到電池箱1內高度的1/4到3/4的范圍內。將泄壓閥12的開閥壓力都設置在 1.8MP，閉閥壓力設置在1.0MP。裡離子電池組溫度達到70°C時就可觸發(fā)安保機制，溫度降到 50°C時就可W關閉已經開啟的泄壓閥。
[0025]實施例2 與實施例1的不同之處在于： 本實施例將電池箱1上泄壓閥12的開閥壓力都設置在2. OMP，閉閥壓力設置在1.6MP。裡 離子電池組溫度達到80°C時就可觸發(fā)安保機制，溫度降到65°C時，電池組還處于溫度異常 情況下就關閉了泄壓閥，結束了安保機制。
[00%] 實施例3 與實施例1的不同之處在于： 面代燒滅火劑為液化的六氣丙烷(PE-36)，液面要高于裡離子電池組3的上表面，確保 每個裡離子電池單體31都浸潰在液態(tài)六氣丙烷內。將泄壓閥12的開閥壓力都設置在2. IMP， 閉閥壓力設置在1.3MP。裡離子電池組溫度達到75 °C時就可觸發(fā)安保機制，溫度降到50°C時 就可W關閉已經開啟的泄壓閥。
[0027] 實施例4 與實施例3的不同之處在于：泄壓閥12的開閥壓力都設置在1.7MP，閉閥壓力設置在 1.3MP。裡離子電池組溫度達到65°C時就可觸發(fā)安保機制，溫度降到50°C時就可W關閉已經 開啟的泄壓閥。
[0028] 實施例5 與實施例1的不同之處在于： 面代燒滅火劑為液化的全氣己燒(FC614)，液面要高于裡離子電池組3的上表面，確保 每個裡離子電池單體31都浸潰在液態(tài)全氣己燒內。將泄壓閥12的開閥壓力都設置在0.7MP， 閉閥壓力設置在0.4MP。裡離子電池組溫度達到55°C，還在安全溫度范圍的時候就觸發(fā)了安 保機制，溫度降到40°C時就可W關閉已經開啟的泄壓閥。
[0029] 實施例6 與實施例5的不同之處在于：泄壓閥12的開閥壓力都設置在0.8MP，閉閥壓力設置在 0.5MP。裡離子電池組溫度達到60°C時就可觸發(fā)安保機制，溫度降到45 °C時就可W關閉已經 開啟的泄壓閥。
[0030] 上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，W及部分運用的實施例，對于 本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，還可W做出若干變形和 改進，運些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種高安全性鋰離子電池，其特征在于:包括由箱體（1)和箱蓋（11)組成的密封電池 箱以及設置在電池箱內的若干鋰離子電池組(3)，所述的電池箱內充裝液態(tài)鹵代烷滅火劑 (2)，所述的液態(tài)鹵代烷滅火劑（2)為Triodie、FC308、FC410、FC614、NAFS-IΠ 、PE-241、PE-25、FM-200、PE-13、PE-36中的一種或多種的混合物，所述的鋰離子電池組(3 )由一個以上的 鋰離子電池單體(31)組成，所述的電池箱上設置有充裝口（13)，所述的箱蓋（11)上設置有 一個或多個泄壓閥（12)。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種高安全性鋰離子電池，其特征在于，所述的電池箱外還設 置有液位計(14 )，所述液態(tài)鹵代烷滅火劑(2 )的液面為電池箱(1)內高度的1 /4~3/4。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種高安全性鋰離子電池，其特征在于，所述的電池箱能承受 1.5~3.01^的壓力。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種高安全性鋰離子電池，其特征在于，所述的泄壓閥（12)的 開閥壓力設置在0.7~3· OMP范圍內，閉閥壓力設置在0.3~1.6MP范圍內。
【文檔編號】A62C3/16GK105977521SQ201610294405
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】王兆聰, 李文斌, 王振, 周陽寧, 周琰
【申請人】中國船舶重工集團公司第七〇二研究所, 中國船舶重工集團公司第七一二研究所, 湖北長海新能源科技有限公司