一种提高二次锂电池安全性能的方法及结构技术

本发明专利技术公开了一种提高二次锂电池安全性能的方法及结构，通过在电池上设置与电池紧密结合的低熔点、高导热系数的金属，当电池使用过程中发生热失控情况时，低熔点、高导热系数的金属单质或合金可以快速吸收并传递热量，减少电池的热量聚集，降低热失控风险，从而提高了电池的安全性能。

Method and structure for improving safety performance of two lithium battery

The invention discloses a method for improving the two safety performance of lithium battery and structure, by setting a low melting point, high thermal conductivity combined with the battery in the battery on the metal, when the thermal runaway occurs in the process of using the battery, low melting point, high thermal conductivity of metal or alloy single quality can quickly absorb and heat transfer, reduce the battery heat accumulation, reduce the risk of thermal runaway, thereby improving the safety performance of the battery.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提高电池安全性能的方法及结构，尤其涉及一种提高二次锂电池安全性能的方法及结构。
技术介绍
进入绿色能源时代以来，电池己逐渐替代燃油被应用于纯电动车(EV)、混合电动车(HEV)和插电式混合电动车(PHEV)，同时电池单体容量大型化已成为车用动力电池的发展趋势，而安全性能是对电动汽车用动力电池的基本要求，电池的安全性能与其容量成反比，容量越大，对电池的安全可靠性设计要求就越高。目前，制约电池在动力电池商业化的主要因素是其安全性能。电池在内外部短路、过充电、过热等情况下，都有可能导致发生起火、爆炸等不安全行为。电池的失效是多种因素综合作用的结果，最终则表现为热失控。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种提高二次锂电池安全性能的方法及结构。它可以有效缓冲二次锂电池的热失控，从而提高二次锂电池的安全性能。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：一种提高二次锂电池安全性能的方法，其特点是：通过在电池上设置与电池紧密结合的低熔点、高导热系数的金属，当电池使用过程中发生热失控情况时，低熔点、高导热系数的金属单质或合金可以快速吸收并传递热量，减少电池的热量聚集，降低热失控风险，从而提高了电池的安全性能。上述的提高二次锂电池安全性能的方法中，所述低熔点、高导热系数的金属熔点为40℃～650℃，导热系数为20W/(m•K)～500W/(m•K)。前述的提高二次锂电池安全性能的方法中，所述低熔点、高导热系数的金属为为锡、锌、锌锡合金或铅锡合金。前述的提高二次锂电池安全性能的方法中，所述电池紧密结合的低熔点、高导热系数的金属以片状结构包覆在电池的电芯外侧；或以片状结构包覆在电池的封装层外侧；或以多个片状的形式添加在电芯内侧；或以棒状形式设置在电池的圆柱卷芯中心。前述的提高二次锂电池安全性能的方法中，当所述电池紧密结合的低熔点、高导热系数的金属为片状结构时，其厚度为5μm～5mm。实现前述方法的一种二次锂电池结构：包括电池电芯和电池电芯外侧的封装层；所述电池电芯外包覆有一圈材质为低熔点、高导热系数金属的金属包覆层；所述电池电芯为叠片电芯或卷绕电芯。实现前述方法的第二种二次锂电池结构：包括带封装层的电池主体，电池主体外侧包覆有一圈材质为低熔点、高导热系数金属的金属包覆层。实现前述方法的第三种二次锂电池结构：包括由多个叠层单元叠合而成的电池电芯，电池电芯外侧设有封装层；所述叠层单元包括正极片和负极片，正极片和负极片之间设有隔膜；各个叠层单元之间和电池电芯最外侧也均设有隔膜；所述电池电芯的一个或多个叠层单元中设有材质为低熔点、高导热系数金属的金属片。实现前述方法的第四种二次锂电池结构：包括圆柱电池卷芯和其外侧的封装层，圆柱电池卷芯中心插设有材质为低熔点、高导热系数金属的金属棒。与现有技术相比，本专利技术通过在电池上设置与电池紧密结合的低熔点、高导热系数的金属，当电池使用过程中发生热失控情况时，低熔点、高导热系数的金属单质或合金可以快速吸收并传递热量，减少电池的热量聚集，降低热失控风险，从而提高了电池的安全性能。附图说明图1是本专利技术实施例1的电池电芯示意图；图2是本专利技术实施例2的结构示意图；图3是本专利技术实施例3的电池电芯的叠层单元结构示意图；图4是本专利技术实施例4的圆柱电池卷芯的结构示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1：内覆膜式二次锂电池结构，包括电池电芯1（外表面带隔膜）和电池电芯1外侧的封装层；所述电池电芯1外包覆有一圈材质为低熔点、高导热系数金属的金属包覆层2，如图1所示；所述电池电芯1为叠片电芯或卷绕电芯，即二次锂电池分别为方形电池和圆柱形电池。金属包覆层2所使用的金属为熔点为40℃～650℃，导热系数为20W/(m•K)～500W/(m•K)的锡、锌、锌锡合金或铅锡合金。金属包覆层2厚度为5μm～5mm。实施例2。外覆膜式二次锂电池结构，如图2所示，包括带封装层的电池主体3，电池主体3外侧包覆有一圈材质为低熔点、高导热系数金属的金属包覆层2。金属包覆层2所使用的金属为熔点为40℃～650℃，导热系数为20W/(m•K)～500W/(m•K)的锡、锌、锌锡合金或铅锡合金。金属包覆层2厚度为5μm～5mm。实施例3。方形二次锂电池结构，如图3所示，包括由多个叠层单元叠合而成的电池电芯，电池电芯外侧设有封装层；所述叠层单元包括正极片101和负极片102，正极片101和负极片102之间设有隔膜103；各个叠层单元之间和电池电芯最外侧也均设有隔膜103；所述电池电芯1的一个或多个叠层单元中设有材质为低熔点、高导热系数金属的金属片104。金属片104所使用的金属为熔点为40℃～650℃，导热系数为20W/(m•K)～500W/(m•K)的锡、锌、锌锡合金或铅锡合金。金属包覆层2厚度为5μm～5mm。所述的正极片、负极片均由特定的设备冲压切割而成，正、负极片无棱角、无毛刺。叠入金属片的电池电芯经封装、烘烤、注液及检测等，最后得到所述方形二次锂电池。实施例4。圆柱形二次锂电池结构，如图4所示，包括圆柱电池卷芯4和其外侧的封装层，圆柱电池卷芯4中心插设有材质为低熔点、高导热系数金属的金属棒401。金属棒401所使用的金属为熔点为40℃～650℃，导热系数为20W/(m•K)～500W/(m•K)的锡、锌、锌锡合金或铅锡合金。性能试验。对实施例1和2的电池进行加热触发热失控测试，触发电池发生内部短路，测试电池在试验过程中未起火，电池表面最高温度221℃。热失控触发方法如下图示例，依据标准《电动客车安全技术条件》附录B蓄电池单元热失控实验。对比例1：本例中对未加入低熔点、高导热系数金属的同结构同容量电池进行加热触发热失控测试，试验发现测试电池在试验过程中起火，电池表面最高温度500℃。而对于实施例3和实施例4，最终测试的电池表面最高温度相对于实施例1和2更低，安全性能更佳。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高二次锂电池安全性能的方法，其特征在于：通过在电池上设置与电池紧密结合的低熔点、高导热系数的金属，当电池使用过程中发生热失控情况时，低熔点、高导热系数的金属单质或合金可以快速吸收并传递热量，减少电池的热量聚集，降低热失控风险，从而提高了电池的安全性能。

【技术特征摘要】
1.一种提高二次锂电池安全性能的方法，其特征在于：通过在电池上设置与电池紧密结合的低熔点、高导热系数的金属，当电池使用过程中发生热失控情况时，低熔点、高导热系数的金属单质或合金可以快速吸收并传递热量，减少电池的热量聚集，降低热失控风险，从而提高了电池的安全性能。2.根据权利要求1所述的提高二次锂电池安全性能的方法，其特征在于：所述低熔点、高导热系数的金属熔点为40℃～650℃，导热系数为20W/(m•K)～500W/(m•K)。3.根据权利要求2所述的提高二次锂电池安全性能的方法，其特征在于：所述低熔点、高导热系数的金属为锡、锌、锌锡合金或铅锡合金。4.根据权利要求1所述的提高二次锂电池安全性能的方法，其特征在于：所述电池紧密结合的低熔点、高导热系数的金属以片状结构包覆在电池的电芯外侧；或以片状结构包覆在电池的封装层外侧；或以多个片状的形式添加在电芯内侧；或以棒状形式设置在电池的圆柱卷芯中心。5.根据权利要求4所述的提高二次锂电池安全性能的方法，，其特征在于：当所述电池紧密结合的低熔点、高导热系数的金属为片状结构时，其厚度为5μm～5mm。6.实现权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光森，艾群，代东举，
申请(专利权)人：湖州百成电池有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33