内短路触发电池与电池内短路触发方法技术

本申请涉及一种内短路触发电池与电池内短路触发方法，所述内短路触发电池包括：壳体(110)，定义一个收纳空间(120)；正极电极(130)，设置于所述收纳空间(120)；负极电极(140)，设置于所述收纳空间(120)；内短路触发元件150(150)，设置于所述正极电极(130)和所述负极电极(140)之间，隔离所述正极电极(130)和所述负极电极(140)；所述内短路触发元件(150)设置为在预设温度下可以熔化。本申请通过在锂离子电池隔膜基体上制造缺孔，并在缺孔位置覆盖具有泡沫多孔结构的相变填充体，在不对锂离子电池完整性进行破坏的基础上，避免了相变填充体对电池内部锂离子迁移可能产生的负面影响，真实有效地模拟了实际电池工作环境中的内短路现象。

【技术实现步骤摘要】
内短路触发电池与电池内短路触发方法
本申请涉及电池
，特别是涉及一种内短路触发电池与电池内短路触发方法。
技术介绍
面对环境污染与能源危机的困境，新能源汽车由于其在节能减排上的发展潜力，逐渐被认可与推广。其中，纯电动汽车在近年来得到了市场和国家的双重肯定，纯电动汽车一般使用锂离子电池。锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长等优点，是目前纯电动汽车不可或缺的能量来源。然而，锂离子电池非常容易出现内短路的现象。一方面，随着电池容量增大和能量密度的提高，电池的电极材料也越来越厚，隔膜则越来越薄，电池在使用时容易出现析锂的现象，导致电池内短路现象的发生，引起电池起火爆炸，威胁人身安全；另一方面，电动汽车在使用时如果发生碰撞事故，也可能会使锂离子电池发生机械变形，破坏电池隔膜，从而造成内短路，导致电池热失控事故的发生。因此，需要通过触发内短路现象对锂离子电池的内短路安全性进行评估。目前，传统方案中，锂离子电池内短路现象触发的方法主要包括安全性实验与替代实验。安全性实验，包括针刺、挤压等方法，是一种通过机械变形使隔膜破裂造成内短路的实验方法。这种实验的主要缺点是：只能代表由外部触发类型的内短路现象，具有局限性，偏离真实情况。因为内短路现象在实际发生时，不仅仅只有通过机械变形从外部触发的类型，还包括内部触发类型。替代实验则是一种通过在电池内部植入温度或其他可控元件，通过外部条件触发内短路的实验方法。替代实验可以更精确控制内短路类型、大小及层级。然而，替代实验存在一个致命缺点：在电池内部植入体积、面积过大的可控元件之后，当锂离子电池充放电时，可控元件会影响电池内部的电流分布，阻碍锂离子迁移过程，使接触可控元件部分的电极材料无法实现正常的脱锂与嵌锂。此时，如果进行满电现象下的锂离子电池内短路触发实验，电池内部内短路回路中的负极材料并未处于满嵌锂现象，这会严重影响实验的准确程度，使测量的内短路热电特性偏离真实情况。因此，需要提供一种内短路触发电池与电池内短路的触发方法，使得内短路现象在触发时，既可以代表内部触发类型内短路现象，又不会影响电池正极电极材料和/或负极电极材料正常的脱锂与嵌锂过程。申请内容基于此，有必要针对传统方案在触发电池内短路现象时对锂离子电池正负极材料脱锂与嵌锂过程产生影响导致实验数据不准确的问题，提供一种电池内短路触发电池与电池内短路触发方法。一种电池内短路触发电池，包括：壳体，定义一个收纳空间；正极电极，设置于所述收纳空间；负极电极，设置于所述收纳空间；内短路触发元件，设置于所述正极电极和所述负极电极之间，隔离所述正极电极和所述负极电极；所述内短路触发元件设置为在预设温度下可以熔化。上述电池内短路触发电池，通过在锂离子电池内设置内短路触发元件，在不对锂离子电池完整性进行破坏的基础上，避免了相变填充体对电池内部锂离子迁移可能产生的负面影响，真实有效地模拟了实际电池工作环境中的内短路现象。在其中一实施例中，所述正极电极包括：正极集流体；以及涂覆在所述正极集流体表面的正极电极材料，所述正极电极材料涂覆在所述正极集流体靠近所述内短路触发元件的表面；所述负极电极包括：负极集流体；以及涂覆在所述负极集流体表面的负极电极材料，所述负极电极材料涂覆在所述负极集流体靠近所述内短路触发元件的表面；所述内短路触发元件设置于所述正极电极材料和所述负极电极材料之间，隔离所述正极电极材料和所述负极电极材料。在其中一实施例中，所述内短路触发元件包括：隔膜基体，所述隔膜基体开设有通孔；相变填充体，贴附于所述隔膜基体的表面且覆盖所述通孔。在其中一实施例中，所述通孔为圆形，所述相变填充体为片状，所述相变填充体的底面覆盖所述通孔。在其中一实施例中，所述相变填充体的底面为圆形，所述相变填充体的底面直径大于所述通孔的直径。在其中一实施例中，所述相变填充体具有泡沫多孔结构。在其中一实施例中，所述相变填充体设置为在所述预设温度下可以熔化，所述预设温度位于40摄氏度-100摄氏度范围内。在其中一实施例中，所述相变填充体通过电池终止胶带固定于所述隔膜基体上，以使所述相变填充体贴附于所述隔膜基体的表面且覆盖所述通孔。上述电池内短路触发电池，通过在锂离子电池隔膜基体上制造缺孔，并在缺孔位置覆盖具有泡沫多孔结构的相变填充体，在不对锂离子电池完整性进行破坏的基础上，避免了相变填充体对电池内部锂离子迁移可能产生的负面影响，真实有效地模拟了实际电池工作环境中的内短路现象。一种电池内短路触发方法，应用于上述内容提及的内短路触发电池，包括：获取电池中的电池电芯；切割所述电池电芯中的隔膜基体，产生至少一个通孔；加工至少一个相变填充体，并将所述相变填充体的贴附于所述隔膜基体的表面且覆盖所述通孔；将所述电池电芯再次卷绕或叠片，封装成所述内短路触发电池；对所述内短路触发电池充电；对充电后的所述内短路触发电池加热，加热温度为所述相变填充体的熔点；测量所述内短路触发电池的温度数据和电压数据，判断所述内短路触发电池是否触发内短路现象。在其中一实施例中，所述切割所述电池电芯中的隔膜基体，产生至少一个通孔的步骤还包括：使用N-甲基吡咯烷酮擦除所述电池电芯中与所述通孔位置对应的部分正极电极材料和/或部分负极电极材料。上述电池内短路触发方法，通过切割电池电芯中的隔膜基体使其产生通孔，设置相变填充体贴附所述隔膜基体的表面，并使得所述相变填充体覆盖所述通孔，在封装内短路触发电池后对封装后的所述内短路触发电池充电与加热，实现内短路触发现象的产生，在不对锂离子电池完整性进行破坏的基础上，避免了相变填充体对电池内部锂离子迁移可能产生的负面影响，真实有效地模拟了实际电池工作环境中的内短路现象。附图说明图1为本申请一实施例中提供的内短路触发电池的结构示意图；图2为本申请一实施例中提供的内短路触发电池的结构示意图；图3为本申请一实施例中提供的电池内短路触发池中相变填充体的微观结构示意图；图4为本申请一实施例中提供的电池内短路触发方法的流程示意图。附图标记：100电池电芯110壳体120收纳空间130正极电极131正极集流体132正极电极材料140负极电极141负极集流体142负极电极材料150内短路触发元件151隔膜基体152通孔153相变填充体具体实施方式以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。本申请提供一种内短路触发电池与电池内短路触发方法。需要说明的是，本申请提供的内短路触发电池与电池内短路触发方法不限制电池的种类与触发场景。任何电池的种类与触发场景均可采用本申请提供的内短路触发电池与电池内短路触发方法。可选地，本申请提供的内短路触发电池的电池种类为锂离子电池。所述内短路触发电池与电池内短路触发方法可以应用于电池内短路安全性的评估，指导电池的设计与研发和电池内短路机理研究中的一种或多种。如图1所示，在本申请的一实施例中，提供了一种内短路触发电池。所述内短路触发电池包括壳体110，正极电极130，负极电极140和内短路触发元件150。在本申请的一实施例中，上述内短路触发电池包括的部分为所述内短路触发电池中电池电芯100的组成部分。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内短路触发电池，其特征在于，包括：壳体(110)，定义一个收纳空间(120)；正极电极(130)，设置于所述收纳空间(120)；负极电极(140)，设置于所述收纳空间(120)；内短路触发元件(150)，设置于所述正极电极(130)和所述负极电极(140)之间，隔离所述正极电极(130)和所述负极电极(140)；所述内短路触发元件(150)设置为在预设温度下可以熔化。

【技术特征摘要】
1.一种内短路触发电池，其特征在于，包括：壳体(110)，定义一个收纳空间(120)；正极电极(130)，设置于所述收纳空间(120)；负极电极(140)，设置于所述收纳空间(120)；内短路触发元件(150)，设置于所述正极电极(130)和所述负极电极(140)之间，隔离所述正极电极(130)和所述负极电极(140)；所述内短路触发元件(150)设置为在预设温度下可以熔化。2.根据权利要求1所述的内短路触发电池，其特征在于，所述正极电极(130)包括：正极集流体(131)；以及涂覆在所述正极集流体(131)表面的正极电极材料(132)，所述正极电极材料(132)涂覆在所述正极集流体(131)靠近所述内短路触发元件(150)的表面；所述负极电极(140)包括：负极集流体(141)；以及涂覆在所述负极集流体表面(141)的负极电极材料(142)，所述负极电极材料(142)涂覆在所述负极集流体(141)靠近所述内短路触发元件(150)的表面；所述内短路触发元件(150)设置于所述正极电极材料(132)和所述负极电极材料(142)之间，隔离所述正极电极材料(132)和所述负极电极材料(142)。3.根据权利要求1所述的内短路触发电池，其特征在于，所述内短路触发元件(150)包括：隔膜基体(151)，所述隔膜基体(151)开设有通孔(152)；相变填充体(153)，贴附于所述隔膜基体(151)的表面且覆盖所述通孔(152)。4.根据权利要求3所述的内短路触发电池，其特征在于，所述通孔(152)为圆形，所述相变填充体(153)为片状，所述相变填充体(153)的底面覆盖所述通孔(152)。5.根据权利要求4所述的内短路触发电池，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘力硕，张明轩，欧阳明高，卢兰光，冯旭宁，韩雪冰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11