具有改善的安全性的二次电池制造技术

本发明专利技术提供具有改善的安全性的二次电池、电池模块和电池组。特别地，由于将防弹材料布置在外部部件的内部和/或外部，所以即使当导电针形构件刺入二次电池中时，也能够防止发热、燃烧、蒸发的电解质的排出以及所述针形构件与电极之间的电接触，由此提高了二次电池、电池模块和电池组的安全性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请中公开的本专利技术涉及具有改善的安全性的二次电池、电池模块和电池组。
技术介绍
可充电的二次电池广泛用作无线移动装置的能源。另外，作为电动车辆(EV)和混合动力车辆(HEV)的动力源，二次电池引起了很多关注，预期电动车辆(EV)和混合动力车辆(HEV)会减少由使用化石燃料的典型汽油和柴油车辆造成的空气污染。在小型移动装置中使用一至四个电池单元(battery cells)，而将包括许多相互电连接的电池单元的中型到大型电池模块用于需要高功率和高容量的中型到大型装置如汽车中。为了最佳地减小中型到大型电池模块的尺寸和重量，将具有高集成度和小的重量对容量之比的棱柱型电池和袋型电池广泛用作中型到大型电池模块中的电池单元。特别地，由于包括外部部件如铝层压板的袋型电池重量轻、以经济方式制造并易于变压，所以其引起了许多关注。中型到大型电池模块包括相互串联电连接的许多电池单元以提供特定的设备或装置所需要的功率和容量，并具有抵抗外力的稳定结构。构成中型到大型电池模块的电池单元是可充电的二次电池。其中，锂二次电池具有高能量密度、高电压、长使用寿命和低自放电速率。开发二次电池的一种主要尝试是提高安全性。特别地，由于在作为电动车辆和混合动力车辆的动力源的中型到大型电池组中使用的二次电池包括许多高度集成的高能量电池单元并含有具有低燃点的有机电解质，所以重要的是确保它们的安全性。
技术实现思路
技术问题本专利技术提供二次电池、电池模块和电池组，其包含用于提高其安全性的防弹材料。技术方案本专利技术的实施方式提供包含至少一种防弹材料的二次电池。在一些实施方式中，可使用本领域中的任意防弹材料，条件是所述防弹材料具有约1.0GPa 约6.0GPa的拉伸强度和约150°C以上的热解温度。防弹材料的实例可包括芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维、超高分子量的聚乙烯纤维(UHMWPE纤维)和聚苯并g唑纤维(ΡΒ0纤维)，但不限制于此。在其他实施方式中，所述防弹材料可布置在二次电池的任意区域如电极组件的外表面、电池外部部件的内表面以及电池外部部件的最外表面上。在本专利技术的其他实施方式中，电池模块包含:相互串联或并联连接的多个二次电池；和至少一种防弹材料。在一些实施方式中，所述防弹材料可以由上述材料形成。在其他实施方式中，电池模块可以以如下形式提供:i)不向电池模块中包含的二次电池提供防弹材料，而在电池模块的水平下提供防弹材料；ii)向电池模块中包含的二次电池提供防弹材料，但在电池模块的水平下不提供防弹材料；以及iii)向电池模块中包含的二次电池提供防弹材料，且在电池模块的水平下也提供防弹材料。在另外其他实施方式中，在电池模块水平下的防弹材料可布置在如下的至少一处上:电池模块的内部、电池模块外部部件的内表面、和电池模块外部部件的最外表面。在本专利技术的另外其他实施方式中，电池组包含:多个电池模块和用于提高安全性的至少一种防弹材料。在一些实施方式中，电池组可以以如下形式提供:i)不向电池组中包含的电池模块提供防弹材料，而在电池组的水平下提供防弹材料；ii)向电池组中包含的电池模块提供防弹材料，但在电池组的水平下不提供防弹材料；以及iii)向电池组中包含的电池模块提供防弹材料，且在电池组的水平下也提供防弹材料。在其他实施方式中，在电池组水平下的防弹材料可布置在如下的至少一处上:电池组的内部、电池组外部部件的内表面、和电池组外部部件的最外表面。在另外其他实施方式中，可将电池组用作如下的动力源:电动工具；电动车辆，包括混合动力车辆(HEV)和插电式混合动力车辆(PHEV);电动双轮车辆，包括电动自行车和电动踏板车；电动高尔夫球车；电动卡车；以及电动商用车辆。在另外其他实施方式中，当布置在电动车辆的发动机室内时，电池组可以与流过冷冻剂的导管相邻，且所述电池组或所述导管可具有防弹材料。在另外的实施方式中，防弹材料可布置在电池组与导管之间，或导管可布置在电池组与防弹材料之间，但不限制于此。专利技术效果根据本专利技术，二次电池、电池模块和电池组包含防弹材料。即使当导电针形构件刺入二次电池、电池模块或电池组中时，也能够防止发热、燃烧、蒸发的电解质的排出以及针形构件与电极之间的电接触，由此提高二次电池、电池模块和电池组的安全性。附图说明图1是显示根据本专利技术实施方式的导电针形构件刺入二次电池中的状态的示意图；图2是显示根据本专利技术实施方式的导电针形构件刺入电池模块中的状态的示意图；图3是显示根据本专利技术实施方式的导电针形构件刺入电池组中的状态的示意图；且图4是显示根据本专利技术实施方式的导电针形构件刺入与导管相邻的电池组中的状态的示意图。附图标记1: 二次电池2:电极组件3:电池外部部件4:防弹材料5:导电针形构件6:导管10:电池模块11:电池模块外部部件20:电池组21:电池组外部部件具体实施例方式根据本专利技术的二次电池包含至少一种防弹材料。例如，防弹材料可具有约1.0GPa 约6.0GPa的拉伸强度并在约150°C以上的温度下发生热分解。防弹材料保护二次电池不受外部冲击影响。即使当导电针形构件损伤二次电池时，防弹材料仍可对布置在二次电池中的电极组件进行保护。参考图1，即使当导电针形构件5刺入二次电池I中时，同样刺入二次电池I中的防弹材料4包裹住了所述针形构件5。由此，防弹材料4与电极组件2接触以防止发热、燃烧和短路。另外，与针形构件5 —起刺入的防弹材料4防止产生火花并防止由局部短路造成的温度升高而蒸发的电解质的过度排出，由此降低了燃烧的可能性。然而，当这种防弹材料的拉伸强度小于约1.0GPa时，防弹材料可能被导电针形构件破裂且电极组件会接触针形构件，由此造成发热、燃烧和短路。另外，当防弹材料的拉伸强度大于约6.0GPa时，防弹材料的柔性劣化，由此防弹材料可能不能包裹住针形构件。由此，针形构件可能接触电极组件。当防弹材料在低于约150°C的温度下发生热分解时，电池会异常运行，或者防弹材料会因外部冲击所造成的快速温度升高而发生热分解，由此可能不能保护电池。此外，防弹材料可能造成电池的附带反应。为了克服这些局限，防弹材料可具有约2.0GPa 约6.0GPa、优选约3.0GPa 约6.0GPa的拉伸强度，并具有约200°C以上、优选约350°C以上的热解温度。由于对根据本专利技术的二次电池提供的防弹材料在拉伸强度、耐热性和绝缘性能方面优于聚合物树脂，所以能够防止由导电针形构件造成的诸如发热、燃烧和短路的损伤。可使用本领域中的任意防弹材料，条件是所述防弹材料具有约1.0GPa 约6.0GPa的拉伸强度和约150°C以上的热解温度。防弹材料的实例可包括芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维、超高分子量的聚乙烯纤维(UHMWPE纤维)和聚苯并g唑纤维(ΡΒ0纤维)，但不限制于此。更详细地，芳族聚酰胺纤维的实例可包括Kevlar、TwaroruHeracron和Technora ；UHMWPE的实例可包括Dyneema和Spectra ;且PBO纤维的实例可包括Zylon。再次参考图1，二次电池I包含在电池外部部件3的内部和/或外部的防弹材料4，但防弹材料4的位置不限于此。例如，防弹材料4可布置在如下的至少一处上:电极组件2的外表面、电池外部部件3的内表面、以及电池外部部件3的最外表面。当将防弹材料4布置在电池外部部件3的最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.05 KR 10-2010-0109973;2011.04.14 KR 10-2011.一种二次电池，包含至少一种防弹材料。2.如权利要求1所述的二次电池，其中所述防弹材料是高强度和高耐热性的防弹材料，具有约1.0GPa 约6.0GPa的拉伸强度和约150°C以上的热解温度。3.如权利要求1所述的二次电池，其中所述防弹材料包含选自如下的至少一种:芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维、超高分子量的聚乙烯纤维(UHMWPE纤维)和聚苯并嵴唑纤维(PBO纤维)。4.如权利要求1所述的二次电池，其中所述防弹材料布置在如下的至少一处上:电极组件的外表面、电池外部部件的内表面、以及所述电池外部部件的最外表面。5.—种电池模块,包含权利要求1 4中任一项所述的二次电池。6.—种电池模块,包含: 相互串联或并联连接的多个二次电池；和 至少一种防弹材料，所述防弹材料布置在如下的至少一处上:所述电池模块的内部、电池模块外部部件的内表面、以及所述电池模块外部部件的最外表面。7.如权利要求6所述的电池模块，其中所述防弹材料是高强度和高耐热性的防弹材料，具有约1.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑昌文，金昌镐，崔丞惇，张珉哲，洪升泽，申寅澈，尹兰智，姜达模，金汝珍，朱勇奎，尹柔琳，郑尚允，赵承洙，洪守吉，崔埈硕，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：
国别省市：