一种高安全性锂电池的制作方法

本发明涉及锂电池领域，具体而言，特别是涉及一种高安全性锂电池。

背景技术：

1、锂电池具有能量密度高、循环性能稳定、绿色环保、使用寿命长等优点，在生活领域应用不断扩大，主要应用于智能手机、储能领域、电动自行车和新能源汽车等。锂电池在使用时，一旦外部环境超出安全工作环境，如外部挤压、刺穿或者暴力碰撞等，过充或过放保护失效，电池内部可能会产生大量可燃气体，超出电池可承受的压力时，会冲破电池外壳，从而容易引起燃烧，极大地影响了使用安全，现有锂电池通常只是简单地通过防爆盖板进行防护，防护效果较为有限。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种可实现多方面同步防护的高安全性锂电池。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、一种高安全性锂电池，包括：外壳，所述外壳为顶部开口结构；电芯，设于所述外壳内；保护层，设于所述外壳内、且位于所述外壳和所述电芯之间，所述保护层内设有空腔，所述空腔内填充有阻燃液，所述保护层靠近于所述电芯的各个侧面上均设有若干第一凹槽；盖板组件，设于所述外壳顶部的开口处，包括侧板、以及设于所述侧板上的顶板单元，所述顶板单元设有泄压仓；导热膜，贴覆于所述电芯的外侧面、并从所述外壳的开口处延伸至所述外壳的外侧面。

4、上述技术方案中，在电芯和外壳之间设置有保护层，保护层内填充有阻燃液，能够有效阻止火焰传播，提高电池的阻燃性能，确保电池使用过程的安全性，同时还可以起到防刺穿的作用，避免外壳在被刺破时损伤到内部的电芯，进一步保障了锂电池的使用安全；当电芯温度过热，鼓包膨胀时，会同步挤压保护层，而保护层上的第一凹槽处由于壁厚薄于别处，因此其受力较为薄弱，当电芯过度膨胀时会将保护层从第一凹槽处挤破，从而释放位于空腔内的阻燃液，实现阻燃，以降低锂电池起火的风险。

5、外壳的顶部开口通过盖板组件进行封闭，盖板组件中设置的泄压仓能够在电池内部压力异常升高时迅速泄压，防止电池爆炸，从而提高电池防爆性能。此外，电芯通常是发热的主体，而通过设置延伸至外壳外部的导热膜能够将电芯产生的热量快速传导至外壳，便于电池散热，防止电池过热。因此，本发明的锂电池具有优良的阻燃、防爆和散热性能，可以大大地延长锂电池的使用寿命，减少了频繁更换电池的需求，降低了使用成本，提高了使用安全性。

6、可选地，在一种可能的实现方式中，所述保护层包括底层和侧层，所述底层的内部和所述侧层的内部相互连通，所述底层的壁厚大于所述侧层的壁厚，所述底层的侧壁和所述侧层的侧壁均设有若干所述第一凹槽。

7、上述技术方案中，底层用于支撑电芯，侧层可用于保护并固定电芯的外周侧，可以有效提高结构的整体稳定性，有助于抵抗外部冲击，防止电池内部收到损害。此外，底层的壁厚大于侧层的壁厚，其目的是可以提高底层强度，以确保底层对电芯具有足够的支撑；并且无论是底层的侧壁还是侧层的侧壁，都设有若干第一凹槽，使得无论电芯从哪个位置开始膨胀，都能覆盖到位于第一凹槽处的薄弱点。

8、可选地，在一种可能的实现方式中，所述底层靠近于所述电芯的一侧还设有若干过液槽，所述过液槽的宽度小于所述第一凹槽的宽度。

9、上述技术方案中，过液槽的设计有助于引导阻燃液的流动，方便阻燃液从电芯底部流动至电芯侧面，能够更好地起到阻燃的作用；并且过液槽的存在减少了电芯与保护层之间的接触面积，有助于降低热量传递，防止电池因过热而发生热失控。

10、可选地，在一种可能的实现方式中，所述侧层呈波浪形结构。

11、上述技术方案中，波浪形的结构能够有效地吸收外部冲击力，减少电池因受到冲击而损坏的可能性，避免了保护层与电芯之间的完全贴合，增加了保护层与空气的接触面积，有助于提高空气流动效率，避免热量的过度集中，起到一定的散热效果，同时还能提高空间利用率，储存更多的阻燃液。

12、可选地，在一种可能的实现方式中，所述顶板单元包括间隔设置的第一顶板和第二顶板，所述第一顶板固定于所述侧板，所述第二顶板靠近于所述电芯且可活动设置，所述第二顶板通过弹性极耳与所述第一顶板连接，所述第一顶板和第二顶板之间形成所述泄压仓。

13、上述技术方案中，当电芯产生鼓包时，由于第二顶板与第一顶板弹性连接，因此第二顶板在电芯的压力作用下会靠近第一顶板，泄压仓会同步缩小以起到充足的缓冲作用，从而避免电芯受到持续的挤压，以防止电池损坏。

14、可选地，在一种可能的实现方式中，所述第一顶板与所述弹性极耳的连接处、以及所述第二顶板与所述弹性极耳的连接处均设有第二凹槽。

15、上述技术方案中，第二凹槽的设计使得第一顶板和第二顶板上均具有更薄的位置，即使得第二凹槽成为第一顶板或第二顶板的薄弱点，当电池内部压力升高时，首先会挤压第二顶板，当第二顶板达到最大限位时，若压力继续增大，首先会冲破位于第二顶板上的第二凹槽，气体进入到泄压仓内实现泄压，若压力再继续增大，则会冲破位于第一顶板上的第二凹槽实现与外部连通以进行泄压，因此上述结构的设计可以实现多重防爆保障，极大地提高了电池的使用安全。

16、可选地，在一种可能的实现方式中，所述弹性极耳包括设于所述第一顶板上的第一极耳片、以及设于所述第二顶板上的第二极耳片，所述第二极耳片与所述电芯电性连接，所述第一极耳片和第二极耳片通过导电弹簧连接。

17、上述技术方案中，第一极耳片和第二极耳片通过导电弹簧连接，这种设计能够提供稳定的导电性能，减少由于压力变化或振动对导电性能的影响，并且能够确保电芯的充放电功能，而当电芯受热膨胀时也能够同步带动第二顶板的移动，结构设计简单且巧妙。

18、可选地，在一种可能的实现方式中，所述侧板上设有弧形卡槽，所述弧形卡槽朝所述泄压仓的方向凹陷，所述弧形卡槽位于所述第一顶板和第二顶板之间。

19、上述技术方案中，弧形卡槽的设计可用于对第二顶板进行限位，以缩短第二顶板的可移动范围，提高电芯的固定稳定性，使得电池的整体结构更加紧凑稳定。

20、可选地，在一种可能的实现方式中，所述阻燃液为溴化物、氯化物、磷酸盐、无卤阻燃剂或者水性阻燃剂中的任意一种。

21、上述技术方案中，电池能够根据实际需求选择最适合的阻燃剂，以满足不同的阻燃要求；其中，无卤阻燃剂和水性阻燃剂均为环保型阻燃剂，不会对环境产生有害影响，使用这些阻燃剂可以降低电池生产过程中的环境污染，符合绿色环保的理念；溴化物、氯化物和磷酸盐等阻燃剂具有高效的阻燃性能，可以有效降低电池内部的火灾风险，提高电池的安全性。

22、可选地，在一种可能的实现方式中，所述导热膜为石墨烯膜、硅胶膜、氮化硼膜或者碳纳米管膜中的任意一种。

23、上述技术方案中，石墨烯膜、硅胶膜、氮化硼膜和碳纳米管膜都具有出色的导热性能，可以快速将电芯产生的热量传导至外壳，降低电池的工作温度，提高其安全性，并且能够在高温环境下保持稳定的导热性能，使得电池在高负载工作时能够保持较低的温度，提高了电池的可靠性和寿命。

24、本发明相较于现有技术的有益效果是：

25、本发明的高安全性锂电池，在保护层内的空腔内填充有阻燃液，能够有效阻止火焰传播，提高电池的阻燃性能，确保电池使用过程的安全性；盖板组件的泄压仓能够在电池内部压力异常升高时迅速泄压，防止电池爆炸，提高电池防爆性能；导热膜能够将电芯产生的热量快速传导至外壳，便于电池散热，防止电池过热。因此，本发明的锂电池具有优良的阻燃、防爆和散热性能，可以大大地延长锂电池的使用寿命，减少了频繁更换电池的需求，降低了使用成本，提高了使用安全性。