CN220895771U - 一种用于防止电池燃烧的隔膜和电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于防止电池燃烧的隔膜和电池，该隔膜包括：膜基体，以及设置在膜基体上的若干孔洞，且膜基体的材质为热形变材料；热形变材料为记忆材料，当电池的温度升高时，记忆材料发生形变，当电池的温度降低后，记忆材料恢复原状。本实用新型实施例的隔膜在应用于电池中时，当电池温度接近燃点时或者有燃烧的趋势的时候，即电池内部的温度达到膜基体的形变温度时，膜基体产生形变，使得隔膜上的孔洞可以及时闭合，切断电池内部的离子传输，切断电池内部的电流，从而阻止电池燃烧。

Description

一种用于防止电池燃烧的隔膜和电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种用于防止电池燃烧的隔膜和电池。

背景技术

离子电池由于具有较高的能量密度以及循环性能，在消费电子产品、电动汽车、储能等领域广泛应用，在这样的时代背景下，离子电池引起了业界极大的关注，离子电池的发展具有重大的经济和社会意义。

但是，离子电池使用的安全问题不能忽视，根据电功公式W＝UIt可得，在相同的时间内，流过电池的电流大小相同的情况下，电池的放电电压越高，其做功越大，即其内阻做功发热亦会越高，电池的温度也会逐渐升高；电池的工作温度过高，将导致严重的热危害效应，最终引发起火甚至***等安全事故。

当前，亟需一种新的电池，该电池能够解决在电池内部温度失控时，可以及时消化掉电池内部的热量，避免起火燃烧，并提高电池的使用寿命的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种用于防止电池燃烧的隔膜和电池，以解决由于电池内部温度失控，其内部集聚了难以消化热量，而导致电池容易起火燃烧的技术问题。

为达到上述目的，第一方面，本实用新型实施例提供了一种用于防止电池燃烧的隔膜，所述隔膜包括：膜基体，以及设置在所述膜基体上的若干第一孔洞；

所述膜基体的材质为热形变材料；

所述热形变材料为记忆材料，当所述电池的温度升高时，所述记忆材料发生形变，当所述电池的温度降低后，所述记忆材料恢复原状。

在一些可能的实施方式中，所述若干第一孔洞间隔地设置在膜基体上，并贯穿所述膜基体。

在一些可能的实施方式中，所述热形变材料的热形变温度低于电池的热失控温度。

在一些可能的实施方式中，所述热形变材料的热形变温度比所述电池的热失控温度的低1度至50度。

在一些可能的实施方式中，隔膜还包括：第一薄膜层和第二薄膜层，分别设置在所述膜基体的两个表面，所述第一薄膜层和所述第二薄膜层的导热系数相同；

所述第一薄膜层和所述第二薄膜层上设置有第二孔洞，所述第二孔洞大于等于所述第一孔洞。

在一些可能的实施方式中，所述第一薄膜层和所述第二薄膜层的导热系数大于所述膜基体，且所述第一薄膜层和所述第二薄膜层的导热系数小于电解液的导热系数。

在一些可能的实施方式中，所述膜基体为聚丙、聚苯乙烯、聚氯烯、聚乙烯或聚酰胺。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电池，所述电池包括：壳体、正极极片、负极极片和电解液，以及隔膜；所述正极极片、所述负极极片、所述电解液和所述隔膜均设置于所述壳体的内部；其中，

所述隔膜位于所述正极极片和所述负极极片之间。

在一些可能的实施方式中，所述隔膜的膜基体将所述正极极片和所述负极极片分隔开。

在一些可能的实施方式中，所述电解液包括有机溶剂、溶质和添加剂，其中，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯，所述溶质为高氯酸锂，所述添加剂为二氟草酸硼酸锂。

上述技术方案的有益技术效果在于：

本实用新型实施例提供的一种用于防止电池燃烧的隔膜和电池，该隔膜包括：膜基体，以及设置在膜基体上的若干孔洞，且膜基体的材质为热形变材料；热形变材料为记忆材料，当电池的温度升高时，记忆材料发生形变，当电池的温度降低后，记忆材料恢复原状。本实用新型实施例的隔膜在应用于电池中时，当电池温度接近燃点时或者有燃烧的趋势的时候，即电池内部的温度达到膜基体的形变温度时，膜基体产生形变，使得隔膜上的孔洞可以及时闭合，切断电池内部的离子传输，切断电池内部的电流，从而阻止电池燃烧。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施的第一种用于防止电池燃烧的隔膜的俯视图；

图2是本实用新型实施的第一种用于防止电池燃烧的隔膜的剖视图；

图3是本实用新型实施的第二种用于防止电池燃烧的隔膜的俯视图；

图4是本实用新型实施的第二种用于防止电池燃烧的隔膜的剖视图；

图5是本实用新型的一种电池的结构示意图。

附图标号说明：

1、隔膜；10、膜基体；11、第一薄膜层；12、第二薄膜层；101、第一孔洞；102、第二孔洞；

2、电池；20、壳体；21、正极极片；22、负极极片。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

图1是本实用新型实施的第一种用于防止电池燃烧的隔膜的俯视图、图2是本实用新型实施的第一种用于防止电池燃烧的隔膜的剖视图。如图1和图2所示，该隔膜1包括：膜基体10，以及设置在膜基体10上的若干第一孔洞101，膜基体10的材质为热形变材料。本实施例中的膜基体10可以采用在特定温度下可以发生形变的材质，即热形变材质，当电池温度接近燃点时或者有燃烧的趋势的时候，膜基体10因为温度升高而开始形变，这样就可以将膜基体10上面的第一孔洞101部分或全部遮盖，降低电池内部的部分离子传输，从而可以降低热失控的概率。

本实施例中，热形变材料可以为记忆材料。具体的，热形变材料优选具有记忆效应的形变材料，即记忆材料；记忆效应的形变材料是指在一定温度下会形变，但是当温度降低后，形变材料又恢复到没有形变的状态，特别是当电池温度距离热失控温度还有一定温度空间的时候，此时如果形变了不恢复，虽然可以减少热失控的风险，但是当温度降下来后，也会降低电池的效能，但是，如果使用具有记忆效应的形变材料，此时形变材料形变闭合孔洞101的部分后，可以恢复，那么就不会降低电池的升温然后降温后的使用了。本实施例中，记忆效应的热形变材料可以采用现有材料中的记忆合金材料。

本实施例中，当隔膜1设于电池的正极极片21、负极极片22之间时，膜基体10能够对正极极片21、负极极片22起到隔离作用。当本实施例中的隔膜1用于电池中时，当电池温度接近燃点时或者有燃烧的趋势的时候，即当电池内的温度达到膜基体10的形变温度时，膜基体10上的第一孔洞101可以及时闭合，切断电池内部的离子传输，切断电池内部的电流，从而阻止电池燃烧。

在一些实施例中，若干第一孔洞101间隔的设置在膜基体10上，并可以成行或者成列的设置，第一孔洞101的形状可以为圆形、方形或三角形等，本实施例不做具体限制，并且若干第一孔洞101贯穿膜基体10，以便于离子从第一孔洞101中传输。

在一些实施例中，热形变材料的形变温度低于电池的热失控温度。具体的，不同的电池具有不同的热失控温度，以钛酸锂电池和铁锂电池为例，其热失控温度分别为150和℃200，℃当热失控温度分别为150℃时，热形变材料可以热形变温度低于150，℃当其热失控温度分别为200℃时，此时热形变材料可以热形变温度低于200℃的材料，膜基体10的热形变材料比如可以为聚乙烯(PE)或聚酰胺，其热形变温度为100°；另外，本实施例中，电池的热失控温度可以通过热箱测试得出。

在一些实施例中，热形变材料的热形变温度比电池的热失控温度低1度至50度。本实施例中，热形变温度低于热失控温度的1℃-50℃的好处是，以50℃为例，当电池温度还有50°就到达热失控的时候，膜基体10就开始轻微形变，这样就可以将膜基体10上面的第一孔洞101部分遮盖，降低电池内部的部分离子传输，从而可以降低热失控的概率。当温度到达热失控温度时，热形变材料彻底形变，将膜基体10上面的第一孔洞101全部封死，同时，热形变本身会吸收一定热量，从而进一步减少电池燃烧的风险。

图3是本实用新型实施的第二种用于防止电池燃烧的隔膜的俯视图、图4是本实用新型实施的第二种用于防止电池燃烧的隔膜的剖视图。如图3和图4所示，在一些实施例中，该隔膜1还可以包括：

第一薄膜层11和第二薄膜层12，分别设置在膜基体10的两个表面，第一薄膜层11和第二薄膜层12的导热系数相同；且第一薄膜层11和第二薄膜层12上设置有第二孔洞102，该第二孔洞102大于等于膜基体10上的第一孔洞101。

本实施例中，由于第一薄膜层11和第二薄膜层12的导热系数大于膜基体10的导热系数，则可以进一步让热量传递并分散，同时由于本申请的膜基体10材料为形状记忆材料，受热会发生形变，形变时也会吸热，因而起到进一步分散热量的作用。

在一些实施例中，第一薄膜层11和第二薄膜层12的导热系数大于膜基体10，且第一薄膜层11和第二薄膜层12的导热系数小于电解液的导热系数。

本实施例中，由于第一薄膜层11和第二薄膜层12的导热系数小于电解液，因而电解液中的温度就会快速扩散至第一薄膜层11和第二薄膜层12，这样有利于电池散热，同时防止电解液分解产生氢氟酸而减少电池的寿命，同时还可以防止电池热失控。在一些实施例中，膜基体10可以为聚丙、聚苯乙烯、聚氯烯、聚乙烯或聚酰胺。具体的，聚丙(PP)的热形变温度为160℃、聚苯乙烯(PS)的热形变温度为200、℃聚氯烯(PVC)的热形变温度为220、℃聚丙(PP)的热形变温度为160℃、聚苯乙烯(PS)的热形变温度为200、℃聚氯烯(PVC)的热形变温度为220，℃本实施例中的膜基体10的材质可以根据电池的热失控温度来选择，只要膜基体10的材质的热形变温度低于电池的热失控温度即可。

图5是本实用新型的一种电池的结构示意图，如图5所示，在一些实施例中，该电池2包括：壳体20，以及位于壳体20内部的正极极片21、负极极片22和电解液，以及隔膜1；所述正极极片21、所述负极极片22、所述电解液和所述隔膜1均设置于所述壳体20的内部；其中，隔膜1位于正极极片21和负极极片22之间。

由于本实施例中的隔膜1设于电池2的正极极片21与负极极片22之间，隔膜1的膜基体10能够对正极极片21与负极极片22起到隔离作用，当电池2的内部温度接近燃点时或者有燃烧的趋势的时候，隔膜1的膜基体10产生形变，其上的第一孔洞101可以及时闭合，以切断电池内部的离子传输，切断电池内部的电流，从而阻止电池燃烧。

在一些实施例中，该电解液包括有机溶剂、溶质和添加剂，其中，溶质质量分数为53％至60％，有机溶剂为碳酸乙烯酯，溶质为高氯酸锂，添加剂为二氟草酸硼酸锂。本实施例中，电解液的溶质质量分数为53％至60％，其中，有机溶剂为碳酸乙烯酯，溶质为高氯酸锂，添加剂为二氟草酸硼酸锂。本实施例中，解液的溶质质量分数为53％至60％可以让锂电池的能量密度提升。

另外，负极极片22上涂覆的负极材料为碳酸锂浆料，该碳酸锂浆料涂覆在导电薄膜的两面，涂覆碳酸锂浆料包括溶剂、粘结剂和导电剂，溶剂为N甲基吡咯烷酮，N甲基吡咯烷酮、粘结剂与导电剂的比例为92.5：5：2.5，使得钛酸锂浆料的固含量为67.5％，本实施例中，导电剂与粘结剂的比值可以使得整个粘结剂与集流体粘结力更强且导电性能更好；钛酸锂浆料的固含量可以使得锂离子更好的脱嵌和回嵌。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型实施例中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种用于防止电池燃烧的隔膜(1)，其特征在于，所述隔膜(1)包括：膜基体(10)，以及设置在所述膜基体(10)上的若干第一孔洞(101)；

所述膜基体(10)的材质为热形变材料；

所述热形变材料为记忆材料，当所述电池的温度升高时，所述记忆材料发生形变，当所述电池的温度降低后，所述记忆材料恢复原状；

所述隔膜(1)还包括：

第一薄膜层(11)和第二薄膜层(12)，分别设置在所述膜基体(10)的两个表面，所述第一薄膜层(11)和所述第二薄膜层(12)的导热系数相同；

所述第一薄膜层(11)和所述第二薄膜层(12)上设置有第二孔洞(102)，所述第二孔洞(102)大于等于所述第一孔洞(101)；

所述第一薄膜层(11)和所述第二薄膜层(12)的导热系数大于所述膜基体(10)，且所述第一薄膜层(11)和所述第二薄膜层(12)的导热系数小于电解液的导热系数。

2.根据权利要求1所述的一种用于防止电池燃烧的隔膜(1)，其特征在于，所述若干第一孔洞(101)间隔地设置在膜基体(10)上，并贯穿所述膜基体(10)。

3.根据权利要求2所述的一种用于防止电池燃烧的隔膜(1)，其特征在于，所述热形变材料的热形变温度低于电池的热失控温度。

4.根据权利要求3所述的一种用于防止电池燃烧的隔膜(1)，其特征在于，所述热形变材料的热形变温度比所述电池的热失控温度的低1度至50度。

5.根据权利要求1所述的一种用于防止电池燃烧的隔膜(1)，其特征在于，所述膜基体(10)为聚丙、聚苯乙烯、聚氯烯、聚乙烯或聚酰胺。

6.一种电池(2)，其特征在于，所述电池(2)包括：壳体(20)、正极极片(21)、负极极片(22)和电解液，以及权利要求1-5任意一项所述的隔膜(1)；

所述正极极片(21)、所述负极极片(22)、所述电解液和所述隔膜(1)均设置于所述壳体(20)的内部；其中，

所述隔膜(1)位于所述正极极片(21)和所述负极极片(22)之间。

7.根据权利要求6所述的一种电池(2)，其特征在于，所述隔膜(1)的膜基体(10)将所述正极极片(21)和所述负极极片(22)分隔开。

8.根据权利要求6所述的一种电池(2)，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂、溶质和添加剂，其中所述有机溶剂为碳酸乙烯酯，所述溶质为高氯酸锂，所述添加剂为二氟草酸硼酸锂。