CN103296305B - 一种锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池，包括包装袋、容纳于包装袋内的电芯、设置于电芯表面的温度保险丝和灌注于包装袋内的电解液，电芯包括正极膜片、负极膜片和设置于正极膜片与负极膜片之间的隔离膜，电芯的前端设置有正极极耳和负极极耳，电芯的前端还设置有安全极耳，安全极耳与温度保险丝接触连接。本发明的安全极耳不与电池导通，但与温度保险丝的感温器件直接导通，从而能将电池内部的温度实时传递到温度保险丝，确保温度保险丝与电池内部温度一致，当温度达到温度保险丝动作温度时，立即切断电路，避免因温度滞后导致的热失控，从而保证电池的安全性能。

Description

一种锂离子电池

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、循环性能好、工作电压高、无记忆效应等优点，成为应用最为广泛的二次电池之一。但是，安全问题一直是制约锂离子电池进一步发展的一个重要因素，尤其是电动汽车锂离子电池。

在锂离子电池的充放电过程中，由于电化学反应及电池自身的内阻，容易产生热量。这些热量如果不能得到及时释放，会累积在一起，如果热量长时间积累，可能会导致电池产生过热问题，甚至热失控，从而影响电池的电化学性能与安全性能。因此，通过外接温度保护装置，可以有效解决离子电池在滥用时的热失控安全问题。

目前，商业化的锂离子电池，通常在电池表面正极极耳位置焊接温度保险丝元件作为保护装置。当电池被滥用时，如大电池充放、过充电等，电池发热严重，温度迅速上升。当温度高于温度保险丝元件的断开温度时，温度保险丝元件动作，及时切断整个电路，使电池不能继续充放电，防止电池温度继续升高，保证电池处于安全状态。当电池温度下降到温度保险丝连通温度时，温度保险丝恢复连接，电池则能正常工作。

但是，由于温度保险丝安装于电芯表面， 温度保险丝感应到的温度并不能反应电池内部的真实温度。此外，电池的各个部件并不是热的良好导体，例如电池包装袋，其导热性能较差。因此，当电池被滥用而发热时，电池内部热量不能及时传导到温度保险丝元件上，使得温度保险丝感温元件的温度与电池内部的真实温度之间存在较大的温度差，存在滞后现象。即使当电池温度上升到危险温度时，此时温度保险丝感应到的温度仍然处于安全状态，不会动作而切断电路。此滞后现象对于锂离子电池的安全性能来说，是非常不利的。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种设计安全的锂离子电池，该锂离子电池能将电池内部的真实温度实时传递到温度保险丝，确保温度保险丝与电池内部温度一致，当电池内部温度达到温度保险丝动作温度时，立即切断电路，避免因温度滞后导致的热失控，从而保证电池的安全性能。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种锂离子电池，包括包装袋、容纳于所述包装袋内的电芯、设置于所述电芯表面的温度保险丝和灌注于所述包装袋内的电解液，所述电芯包括正极膜片、负极膜片和设置于所述正极膜片与所述负极膜片之间的隔离膜，所述电芯的前端设置有正极极耳和负极极耳，所述电芯的前端还设置有安全极耳，所述安全极耳与所述温度保险丝接触连接。

所述温度保险丝设置有感温器件。

所述安全极耳的一端位于所述电芯的内部且固定于所述隔离膜，所述安全极耳的另一端与所述感温器件连接。

位于所述电芯内部的安全极耳包覆有绝缘膜，所述绝缘膜的材质为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚碳酸酯和丙稀酸树脂中的任意一种。

所述安全极耳的材质与所述正极极耳的材质或所述负极极耳的材质相同。

所述安全极耳的材质为Al、Ni和Cu中的任意一种。

所述正极极耳、所述负极极耳和所述安全极耳均设置有密封垫。

本发明的有益效果在于：本发明包括包装袋、容纳于包装袋内的电芯、设置于电芯表面的温度保险丝和灌注于包装袋内的电解液，所述电芯包括正极膜片、负极膜片和设置于正极膜片与负极膜片之间的隔离膜，电芯的前端设置有正极极耳和负极极耳，电芯的前端还设置有安全极耳，安全极耳与温度保险丝接触连接。本发明的安全极耳不与电池导通，但与温度保险丝的感温器件直接导通，从而能将电池内部的真实温度实时传递到温度保险丝，确保温度保险丝与电池内部真实温度一致，当温度达到温度保险丝动作温度时，立即切断电路，避免应温度滞后导致的热失控，从而保证电池的安全性能。此外，安全极耳将安装于电芯内部温度最高处或产热最剧烈处，比如正极极耳附近，负极极耳附近，电芯的中心处。当电池充电时当电流经正极极耳进入正极集流体，由于正极极耳与集流体通常是焊接在一起，其接触电阻较大，以及边缘效应，产生大量的热。反之，当电池放电时，负极极耳处同样会产生大量的热。经过多次试验，发明人发现电芯的中心处其温度与正极极耳或者负极极耳的温度最接近，因此安全极耳可以设置在电芯的中心处。从而使得温度保险丝能实时接收电芯的最高温度信号，及时反应，提高安全性能。

附图说明

图1为本发明锂离子电池的电芯结构示意图。

图2为本发明安全极耳的装配图。

图3为图1中A-A截面图。

图4为本发明的温度保险丝的装配图。

图5 为本发明的安全极耳与温度保险丝相对位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明及其有益效果进行详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1，如图1~5所示，一种锂离子电池，包括包装袋、容纳于包装袋内的电芯1、设置于电芯1表面的温度保险丝3和灌注于包装袋内的电解液，电芯1包括正极膜片15、负极膜片17和设置于正极膜片15与负极膜片17之间的隔离膜16，电芯1的前端设置有正极极耳11和负极极耳12，电芯1的前端还设置有安全极耳13，安全极耳13与温度保险丝3接触连接，安全极耳13设置在电芯1的正极极耳11处。

优选的，温度保险丝3设置有感温器件31。

安全极耳13的一端位于电芯1的内部且固定于隔离膜16，安全极耳13的另一端与感温器件31连接，安全极耳13不会与电池导通，但会与感温器件31直接导通，从而将电芯1内部的温度及时传递到感温器件31，使得温度保险丝3的温度与电芯1内部真实温度一致，避免温度滞后。

位于电芯1内部的安全极耳13包覆有绝缘膜4，以避免电芯1的直接短路，或温度保险丝3失效，绝缘膜4的材质为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚碳酸酯和丙稀酸树脂中的任意一种。

优选的，安全极耳13的材质与正极极耳11的材质或负极极耳12的材质相同，安全极耳13的材质为Al，一般的安全极耳13为导热性好的金属片或金属合金。

优选的，正极极耳11、负极极耳12和安全极耳13均设置有密封垫14，以便于与包装袋密封，保证电池的密封性能，而且安全极耳13、正极极耳11和负极极耳12位于同一平面和同一端，避免额外增加电池厚度，且保证后续封装性能。

实施例2，与实施例1不同的是：本实施例的安全极耳13的材质为Ni，安全极耳13设置在电芯1的负极极耳12处。

其它的与实施例1相同，这里不再重复。

实施例3，与实施例2不同的是：本实施例的安全极耳13的材质为Cu，安全极耳13设置在电芯1的中心处。

其它的与实施例2相同，这里不再重复。

比较例1，与实施例1不同的是：本比较例没有设置安全极耳13，为常规正常电池。

其它的与实施例1相同，这里不再重复。

表1为实施例1、实施例2、实施例3与比较例1的锂离子电池以1C的倍率过充到电压为10V，并在10V的电压下恒压充电4小时的结果。从测试结果可以看出，现有技术的锂离子电池不能完全确保通过此过充测试，而使用本发明所提供的锂离子电池，此过充测试均能全部通过。故本发明所提供的锂离子电池能保证安全性能。

表1为本发明实施例与比较例的过充性能测试结果:

	实施例1	实施例2	实施例3	比较例1
					样品电池数	5	5	5	5
着火电池数	0	0	0	4
					通过电池数	5	5	5	1

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (5)

1.一种锂离子电池，包括包装袋、容纳于所述包装袋内的电芯、设置于所述电芯表面的温度保险丝和灌注于所述包装袋内的电解液，所述电芯包括正极膜片、负极膜片和设置于所述正极膜片与所述负极膜片之间的隔离膜，所述电芯的前端设置有正极极耳和负极极耳，当温度达到所述温度保险丝的动作温度时，所述温度保险丝动作切断整个电路，其特征在于：所述电芯的前端还设置有安全极耳，所述安全极耳与所述温度保险丝接触连接，所述温度保险丝设置有感温器件，所述安全极耳的一端位于所述电芯的内部且固定于所述隔离膜，所述安全极耳的另一端与所述感温器件连接；安全极耳、正极极耳和负极极耳位于同一平面。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：位于所述电芯内部的安全极耳包覆有绝缘膜，所述绝缘膜的材质为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚碳酸酯和丙稀酸树脂中的任意一种。

3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于：所述安全极耳的材质与所述正极极耳的材质或所述负极极耳的材质相同。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于：所述安全极耳的材质为Al、Ni和Cu中的任意一种。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极极耳、所述负极极耳和所述安全极耳均设置有密封垫。