一种阻止电池热失控的圆柱形电池结构及方法与流程

本发明属于电动汽车用动力电池领域，具体涉及一种阻止电池热失控的圆柱形电池结构及方法。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

2、锂离子电池作为一种新能源汽车的驱动力来源，由于其绿色环保、可循环利用、体积小等特点在新能源汽车领域得到了广泛的应用。为了提高电动汽车的续航能力，动力电池的在设计时选用了一些高容量、高电压的材料。但同时，高能量密度的动力电池的安全性能不是很高，在一些极端工况以及高温天气下，电池容易触发热失控，导致起火燃烧事件；如此同时，为了追求更高的电池系统体积利用率，电芯的设计越来越大，电池的直径增大的同时，电池内部的温度均匀性变差，电芯的中间温度要显著的高于外壳的温度，这给电池的热管理提出了很大的挑战。

3、为了解决高能量电池容易热失控的特点，中国实用新型cn 204885330u，提出了一种阻燃型圆柱电池设计，其通过卷芯内部热塑性树脂材料腔体封装了阻燃液体，在电池发生高温时，热塑性材料破裂，释放出内部的阻燃液来阻止电池热失控反应的进一步发生。但此种方法为破环性措施，释放完阻燃液的电池无法再正常工作。

4、而中国实用新型专利cn114976310a，公开了另一种解决电池热失控的思路，其通过在电池系统级别增加液氮释放口，在探测到内部电芯发生热失控时，通过向电池系统箱体内注入液氮，液氮汽化迅速吸收热失控电池的热，从而短时间内延缓电池热失控以及热扩散的发生。但此种方法与上一种类似，属于破坏性措施，且液氮释放时，部分电芯已经完全热失控，起不到早期预防和修复热失控的效果。

5、中国实用新型专利cn 207338564 u，公开了一种电池相变温控内芯热管理系统，将相变材料引入到电芯内部，通过内置的石蜡材料吸收圆柱电芯中间的热量，从而改善电芯内外的温差，改善电池的热管理，此方法的能一定程度上盖上电池的热管理，但对于防止电芯热失控方面，效果甚微。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一阻止电池热失控的圆柱形电池结构，能够实现阻止电池热失控产热的链式反应，进而阻断热失控的发生。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明的实施例提供了一种阻止电池热失控的圆柱形电池结构，包括壳体，所述壳体内设置卷芯，在卷芯的中央位置设置空心密封圆柱体，空心密封圆柱体分内外两层，形成两个独立的腔体，外部腔体封装有相变材料，内部腔体封装有电池阻燃液。

4、作为进一步的技术方案，所述相变材料包括第一相变材料和第二相变材料，其中，第一相变材料的相变温度为40-80℃，第二相变材料的相变温度为80-120℃。

5、作为进一步的技术方案，所述第一相变材料采用丙酮、乙醇或甲醇。

6、作为进一步的技术方案，所述第二相变材料采用水或甲苯。

7、作为进一步的技术方案，所述电池阻燃液采用烷基磷酸脂类或者卤素化合物类。

8、作为进一步的技术方案，所述空心密封圆柱体采用导热良好的金属制成。

9、作为进一步的技术方案，所述内部腔体的两端设置在防爆阀的薄弱位置处。

10、作为进一步的技术方案，所述空心密封圆柱体包括第一空心密封圆柱体和第二空心密封圆柱体，第二空心密封圆柱体设在第一空心密封圆柱体的内部。

11、作为进一步的技术方案，所述内部腔体为第二空心密封圆柱体的内部。

12、作为进一步的技术方案，所述外部腔体为第二空心密封圆柱体的外壁面和第一空心密封圆柱体的内壁面形成的环形腔体。

13、上述本发明的实施例的有益效果如下：

14、本发明提供的阻止电池热失控的圆柱形电池结构，在卷芯的中央位置设置两层金属制空心密封圆柱体，形成两个独立的腔体，外部腔体封装有气液转换的相变材料，内部腔体封装有电池阻燃液，相变材料采用两种相变温度不同的相变材料，相变温度较低的相变材料通过相变将电芯中间的温度转移出去，降低电芯的内外温差；在电芯热失控的前夕，通过第二相变材料的相变降低电池电芯温度的同时，增大腔体内的压力，在压力作用下打开，阻燃液进入电芯极片层中，从而阻断热失控链式反应的进行，有效防止电芯热失控发生。

15、本发明提供的阻止电池热失控的方法，根据电池电芯升高到不同的温度，采用不同的应对措施，当电池电芯温度低于80℃时，通过第一相变材料汽化蒸发，降低电芯的内外温差；当电池电芯温度大于等于80℃时，通过第二相变材料汽化吸热，在降低电芯温度的同时，利用压力的升高，释放阻燃液，使阻燃液进入电芯极片层中，阻断热失控链式反应的进行，防止电芯热失控发生。

技术特征：

1.一种阻止电池热失控的圆柱形电池结构，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设置卷芯，在卷芯的中央位置设置空心密封圆柱体，空心密封圆柱体分内外两层，形成两个独立的腔体，外部腔体封装有相变材料，内部腔体封装有电池阻燃液。

2.如权利要求1所述的阻止电池热失控的圆柱形电池结构，其特征在于，所述相变材料包括第一相变材料和第二相变材料，其中，第一相变材料的相变温度为40-80℃，第二相变材料的相变温度为80-120℃。

3.如权利要求2所述的阻止电池热失控的圆柱形电池结构，其特征在于，所述第一相变材料采用丙酮、乙醇或甲醇，所述第二相变材料采用水或甲苯。

4.如权利要求1所述的阻止电池热失控的圆柱形电池结构，其特征在于，所述电池阻燃液采用烷基磷酸脂类或者卤素化合物类。

5.如权利要求1所述的阻止电池热失控的圆柱形电池结构，其特征在于，所述空心密封圆柱体采用导热良好的金属制成。

6.如权利要求1所述的阻止电池热失控的圆柱形电池结构，其特征在于，所述内部腔体的两端设置在防爆阀的薄弱位置处。

7.如权利要求1所述的阻止电池热失控的圆柱形电池结构，其特征在于，所述空心密封圆柱体包括第一空心密封圆柱体和第二空心密封圆柱体，第二空心密封圆柱体设在第一空心密封圆柱体的内部。

8.如权利要求7所述的阻止电池热失控的圆柱形电池结构，其特征在于，所述内部腔体为第二空心密封圆柱体的内部。

9.如权利要求7所述的阻止电池热失控的圆柱形电池结构，其特征在于，所述外部腔体为第二空心密封圆柱体的外壁面和第一空心密封圆柱体的内壁面形成的环形腔体。

10.一种阻止电池热失控的方法，采用如权利要求1-9任一项所述的圆柱形电池结构来实现，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种阻止电池热失控的圆柱形电池结构及方法，所述圆柱形电池结构，包括壳体，所述壳体内设置卷芯，在卷芯的中央位置设置空心密封圆柱体，空心密封圆柱体分内外两层，形成两个独立的腔体，外部腔体封装有相变材料，内部腔体封装有电池阻燃液；本发明能够解决现有技术中大型圆柱型电池内外温差大的问题，同时，在电池发生热失控前夕，通过向电芯内释放阻燃物质，从而阻止电池热失控产热的链式反应，阻断热失控的发生。

技术研发人员：方雷,王晓亚,姜成宇,刘德芳
受保护的技术使用者：安徽得壹能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14