一种定向爆喷的软包电芯、电池模组以及电池包制造技术

本发明专利技术涉及一种定向爆喷的软包电芯、电池模组以及电池包，软包电芯包括电芯本体，所述电芯本体的封边包括定向爆喷区域和防爆喷区域，所述封边的防爆喷区域设有将该防爆喷区域包覆住的防爆喷涂层。本发明专利技术通过在电芯本体的封边处或极耳处涂覆防爆喷涂层，并将封边包覆住，对封边进行加强处理，当电芯本体发生热失控时，防爆喷涂层能够对软包电芯内部的电解液及热失控时产生的高温气体起到导向作用，对软包电芯的封边具有锁压作用，使他们从未处理的表面或封边处爆喷出来，实现电芯的定向爆喷，有效防止电池热失控造成的火焰串烧，有效减缓电池热失控后的安全隐患。电池热失控后的安全隐患。电池热失控后的安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
一种定向爆喷的软包电芯、电池模组以及电池包


[0001]本专利技术涉及新能源电池相关
，具体涉及一种定向爆喷的软包电芯、电池模组以及电池包。

技术介绍

[0002]锂电池按照包装形式的不同可以分为圆柱电芯、方壳电芯和软包电芯，其中软包电芯具有安全性好、质量轻，能量密度高、电化学性能良好，循环寿命长等优势。然而软包电芯存在热失控时爆喷方向不确定的问题，这严重阻碍了软包电芯的发展。
[0003]软包电芯表面是铝塑膜复合材料，铝塑膜复合材料一般是由外阻层(尼龙+PET、尼龙或PET)、铝层、高阻隔层(聚丙烯)组成。聚丙烯易燃，熔点约189℃，在155℃左右软化，并具有黏性，一般其使用温度范围为
‑
30～140℃。所以软包电芯的热封装就是聚丙烯层在封头加热的作用下熔化黏合在一起。当电芯发生热失控时内部的温度骤增，软包电芯铝塑膜封边材料聚丙烯会随温度的升高而软化或熔融，软包电芯内部的电解液及其热失控时产生的气体将从聚丙烯软化或熔融的封边爆喷出来。软包电芯发生热失控时，铝塑膜的任意封边处都有可能熔开，电芯内部的电解液及其产生的气体可能从其中一个或几个封边爆喷出来。电芯爆喷的不确定性会迅速引燃其他电池或模组，在很短的时间内电池模组或电池包(PACK)就会失效。
[0004]目前在电芯的热失控的防控中应用较多的就是在电芯的封边处用胶贴云母片、云母气袋或者模组某处的灌封胶，但这几种形式只能用于热失控初期的防护。例如，公开号为CN206564279U的专利文献中公开了一种阻燃防火隔热板及电池组。这种阻燃防火隔热板仅适用多个电芯规则的大面积区域的隔热防火，不适于单个电芯封边处等不规则的大小不一的薄弱区域的防护。且其厚度较厚造成电池重量大，不利于电池组的安装和使用且对电芯的定向爆喷没有作用。公开号为CN 212485407 U的专利文献中公开了一种延缓热失控的结构。该结构是仅能使模块单元的极耳侧喷发，不能控制单个电芯的定向爆喷的位置，且结构厚重复杂，不利于电池组的安装和使用，不利于电池的轻量化需求，不利于工业化。公开号为CN106785225A的专利文献中中的防护结构，只能用于120℃以下隔热防护，且只能用在模组中电芯之间局部的防火隔热，不能用于单电芯的定向爆喷。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决上述技术问题中的一种或几种，提供了一种定向爆喷的软包电芯、电池模组以及电池包。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种定向爆喷的软包电芯，包括电芯本体，所述电芯本体的封边包括定向爆喷区域和防爆喷区域，所述封边的防爆喷区域设有将该防爆喷区域包覆住的防爆喷涂层。
[0007]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在电芯本体的封边处或极耳处涂覆防爆喷涂层，并将封边包覆住，对封边进行加强处理，当电芯本体发生热失控时，防爆喷涂层能够对
软包电芯内部的电解液及热失控时产生的高温气体起到导向作用，对软包电芯的封边具有锁压作用，使他们从未处理的表面或封边处爆喷出来，实现电芯的定向爆喷，有效防止电池热失控造成的火焰串烧，有效减缓电池热失控后的安全隐患。
[0008]所述防爆喷涂层可选用陶瓷化硅橡胶，陶瓷化硅橡胶在常温下具有与普通硅橡胶相同的性能，但遭遇高温着火后形成的自支撑的陶瓷化产物又会有一定的强度，且能承受一定的冲击力，足以抵抗1000℃明火的烧蚀并保持制品的完整性。由于陶瓷化硅橡胶无须像阻燃硅橡胶那样添加大量的卤素阻燃剂，因此燃烧时更加环保，不产生有毒气体及烟雾。且随着烧结温度的升高，其体积电阻率也会跟着下降。陶瓷化硅橡胶主要是由有机硅胶、支撑填料、助熔剂、阻燃剂、成瓷助剂等成分组成。陶瓷化硅橡胶黏度低，流动性好，易操作，缩水率小，拉力强度好，不易变形，硬度适合产品使用，耐高温，翻模次数多，使用寿命长，耐酸碱耐老化。电芯上的防爆喷涂层可根据不同的场合和需求使用不同类型的陶瓷化硅橡胶，例如发泡型和非发泡型，不发泡型的工艺性简单，短期内可实现量产，隔热性优；发泡型的受温度和湿度的影响较大，工艺要求严苛，但不仅可以节约成本还可以减轻电芯的重量，可满足新能源轻量化的需求。所述防爆喷涂层也可以是液态陶瓷化硅橡胶，流动性好，易于在模具中成型，也便于直接在电芯上进行涂覆，所形成的防爆喷涂层缺陷少。
[0009]利用铝塑膜外层的PET或尼龙，与陶瓷化硅橡胶以形成一个复合结构。当软包电芯发生热失控时，陶瓷化硅橡胶中的硅胶基体受热分解，使设置有陶瓷化硅橡胶的软包电芯表面处的温度降低；随着温度的升高，基体分解产生的无定型二氧化硅和低熔点的玻璃粉等成瓷助溶剂逐渐熔融，在硅胶体系中形成液相物质，将基体分解产生的无定型二氧化硅和耐温成瓷填料(如云母、高岭土、硅灰石等)进行连接，在填料的边界形成“低共熔混合物”。低共熔混合物在无定型二氧化硅和填料之间起桥接作用，从而使其在着火温度下保持原状。随着温度的升高，成瓷填料和无定型二氧化硅与低共熔混合物之间相互渗透更加充分，填料边界消失，新的无机相生成，形成连续、完整、致密的陶瓷体结构。硅胶基体的分解吸收部分热量，铝塑膜封边处温度及此处密封的陶瓷化硅橡胶使其在表面或封边处不能燃烧。电芯内部的热量和电解液等物质将从表面或封边薄弱处喷出，从而达到定向爆喷的目的。这样陶瓷化硅橡胶能有效的阻止电解液或高温气体的任意喷发，大大延缓了PACK热失控的时间。
[0010]所述防爆喷涂层的制备方式为：可用等离子清洗电池本体的铝塑膜外表面，尤其是设置防爆喷涂层处，将软包电芯装入模具中，注入模具适量的涂料，待涂料在软包电芯的定向爆喷区域固化成型后，将软包电芯从模具中取出。而为了使防爆喷涂层与软包电芯的铝塑膜进行有效粘接固定，可在软包电芯的防爆喷区域上涂覆一层胶黏剂，然后再将软包电芯放入模具中。该胶黏剂可以选用现有的有机硅胶黏剂。
[0011]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0012]进一步，所述防爆喷区域为连续的一个区域或间隔的多个区域。
[0013]采用上述进一步方案的有益效果是：可以根据需要在电芯本体的封边设置一个连续的防爆喷区域或者是多个间隔布置的防爆喷区域，以适应不同的防爆喷需求和电池模组结构。
[0014]进一步，所述电芯本体的封边包括第一封边和第二封边，所述第一封边处设有极耳；所述第一封边的整条边上均设有所述防爆喷涂层，或所述第二封边的整条边上均设有
所述防爆喷涂层，或所述第二封边的整条边上以及所述第一封边的非极耳连接处设有防爆喷涂层，或所述第二封边的整条边上以及所述第一封边的极耳连接处设有防爆喷涂层，或所述第一封边的整条边上以及所述第二封边的一部分上设有防爆喷涂层，或所述第一封边的极耳连接处以及所述第二封边的中间位置设有防爆喷涂层；或所述第一封边和/或第二封边的一部分上设置有防爆喷涂层。
[0015]采用上述进一步方案的有益效果是：本专利技术的防爆喷涂层的涂覆方式有多种，可以只在未设置极耳的整条第二封边两侧设置防爆喷涂层，当软包电芯发生热失控时，可从第一封边处定向爆喷；可以只在设置极耳的整条第一封边两侧设置防本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定向爆喷的软包电芯，其特征在于，包括电芯本体(1)，所述电芯本体(1)的封边包括定向爆喷区域和防爆喷区域，所述封边的防爆喷区域设有将该防爆喷区域包覆住的防爆喷涂层(5)。2.根据权利要求1所述一种定向爆喷的软包电芯，其特征在于，所述防爆喷区域为连续的一个区域或间隔的多个区域。3.根据权利要求2所述一种定向爆喷的软包电芯，其特征在于，所述电芯本体(1)的封边包括第一封边(4)和第二封边(41)，所述第一封边(4)处设有极耳(3)；所述第一封边(4)的整条边上均设有所述防爆喷涂层(5)，或所述第二封边(41)的整条边上均设有所述防爆喷涂层(5)，或所述第二封边(41)的整条边上以及所述第一封边(4)的非极耳连接处设有防爆喷涂层(5)，或所述第二封边(41)的整条边上以及所述第一封边(4)的极耳连接处设有防爆喷涂层(5)，或所述第一封边(4)的整条边上以及所述第二封边(41)的一部分上设有防爆喷涂层(5)，或所述第一封边(4)的极耳连接处以及所述第二封边(41)的中间位置设有防爆喷涂层(5)；或所述第一封边和/或第二封边的一部分上设置有防...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈剑伟，刘丽荣，王书敬，熊得军，李明会，孟晓茜，王万林，张文斌，董少海，
申请(专利权)人：孚能科技赣州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：