一种具有灭火功能的动力电池的制作方法

1.本实用新型涉及新能源电池技术领域，尤其涉及一种具有灭火功能的动力电池。


背景技术：

2.在电池使用过程汇总发生碰撞等安全事故，锂离子电池中的正极材料与电解液反应，生成hf、co2、co等气体，导致电芯内部的压力增大，甚至会产生起火爆炸，给电池带来极大的安全风险，因此常规电池需要安装电池防爆阀。
3.传统的动力锂电池防爆阀有两种，一种是一次性结构，即电池内部压力达到一定值时，防爆阀开启，释放电池内部的压力，达到防爆泄气的目的。另一种是二次放气式防爆阀，该种防爆阀包括阀体、发改、弹簧及密封芯片，电池内部压力达到一定值时，密封芯片自动打开，环节电池内部的压力，避免电池在使用过程中壳体内部压力增大。
4.然而在锂离子电池出现短路、过充、过放等异常情况时，电池内部压力急剧升高，现有的防爆装置不能起到瞬间完全泄气，因此极易导致电池内部剧烈反应而发生起火，严重的会导致电池爆炸。为了进一步提高电池的安全性能，需要开发一种具有灭火功能的动力电池。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提出了一种具有灭火功能的动力电池。
6.本实用新型的目的在于，提供一种动力电池结构，能够对电池内部起火的电芯或其他结构进行灭火，从而可以配合防爆阀，起到更好的安全性能。
7.本实用新型的技术方案是这样实现的，本实用新型提供了一种具有灭火功能的动力电池，包括：
8.外壳，其具有中空腔体；
9.电芯，其设置在外壳的中空腔体内；
10.防爆片，其被设置在外壳的表面，且其两侧表面分别朝向外壳的内侧和外侧；
11.灭火胶囊，其被设置在外壳的中空腔体内表面且位于防爆片的一侧，其包括在受热或压力作用下破裂的壳体和填充在壳体内的灭火材料。
12.在以上技术方案的基础上，优选的，所述壳体为聚乙烯材质、聚丙烯材质、聚甲醛材质、聚乳酸材质或聚甲基丙烯酸甲酯材质等熔点在100-200℃之间的高分子材料。
13.在以上技术方案的基础上，优选的，所述壳体的厚度为0.1-2mm之间。
14.在以上技术方案的基础上，优选的，所述灭火材料选自：全氟-4-甲基-2-戊烯、十氟戊烷、有机磷系阻燃剂、含氮化合物阻燃剂、卤代碳酸酯类阻燃剂和硅系阻燃剂中的一种或几种组合。
15.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括：固定框，其用于对灭火胶囊进行限位安装，所述固定框固定安装在外壳的中空腔体内表面且位于防爆片的一侧，固定框的内部或者固定框与外壳之间形成安装槽，安装槽远离外壳的至少一个表面开设有通孔。
16.灭火胶囊的外壳材料相对脆弱，直接安装在外壳上，容易导致灭火胶囊提前破裂，影响电池的正常使用，采用固定框进行限位，一方面可以对灭火胶囊进行限位安装，另一方，可以避免相对脆弱的灭火胶囊的外壳提前破裂。
17.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括：围框，其固定安装在外壳的中空腔体内表面，且其围合设置在防爆片的外圈。
18.由于灭火胶囊内的材料在灭火的同时可能会产生压力，灭火胶囊的外壳在压力的作用下有可能会爆裂，高速散开的灭火胶囊外壳有可能会直接对防爆片的正常状态产生破坏，从而失去防爆作用，因此采用围框的方式对防爆片的周围进行防护。
19.在以上技术方案的基础上，优选的，所述灭火胶囊位于围框的外侧。
20.更进一步优选的，所述灭火胶囊位于围框的内侧。
21.出于对电池的回收利用以及后续的正常使用进行考量，将灭火胶囊设置在围框的内侧，由于电池出现火情时，一般情况下，不可避免的，防爆片可能会进行泄压，因此为了防止灭火胶囊内部的灭火材料对电池正常工作造成影响，将灭火胶囊设置在围框内，则在灭火胶囊破裂后，灭火材料主要在围框内侧，而围框内设置有防爆片，当防爆片在后续动作打开后，则可以对大部分灭火材料进行外泄释放，避免灭火材料在电池壳体内聚集，影响电池的正常工作。
22.在以上技术方案的基础上，优选的，所述灭火胶囊安装在围框的表面。
23.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括：栅格板，所述栅格板安装在围框远离外壳的一端开口处。
24.栅格板可以对围框的开口进行部分遮挡，起到限位作用，当灭火胶囊设置在围框内侧时，可以对灭火胶囊破裂后产生的壳体碎片以及灭火材料进行限位，避免其进入电池内部影响电池其他部件正常工作，另一方面还可以对电池内的其他结构进行隔离，防止发生火情或其他意外情况时，电池内的其他结构对防爆片产生不必要的影响。
25.本实用新型的具有灭火功能的动力电池相对于现有技术具有以下有益效果：
26.(1)本实用新型提供了一种具有灭火功能的动力电池，通过在动力电池的壳体内部安装灭火胶囊，该灭火胶囊内部包裹灭火材料，壳体采用在一定温度或者压力条件下会破裂的材料，从而可以实现对动力电池内部的火情进行消灭；
27.(2)本实用新型还设置固定框结构，对灭火胶囊进行限位安装，由于灭火胶囊的壳体相对脆弱，在直接安装的过程中可能会被破坏，利用固定框限位安装可以防止灭火胶囊的壳体直接与安装结构接触，从而还起到了一定的保护作用；(3)本实用新型还在防爆片的外围设置围框结构以及对应的栅格结构，可以对防爆片进行一定的内部保护，避免电池内部的其他结构在工作过程中对防爆片造成不必要的破坏，影响电池的防爆效果。
附图说明
28.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。
29.图1为本实用新型具有灭火功能的动力电池的轴测图；
30.图2为本实用新型具有灭火功能的动力电池的爆炸图；
31.图3为本实用新型具有灭火功能的动力电池的侧剖图；
32.图4为图3中a部分的局部放大图；
33.图5为图3中a部分另一种实施方式的局部放大图；
34.图6为图3中a部分另一种实施方式的局部放大图；
35.图7为本实用新型具有灭火功能的动力电池的灭火胶囊的侧剖图。
36.图中：1-外壳、2-电芯、3-防爆片、4-灭火胶囊、5-固定框、6-围框、7-栅格板、41-壳体、42-灭火材料、51-安装槽、52-通孔。
具体实施方式
37.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
38.如图1所示，结合图2-7，本实用新型的具有灭火功能的动力电池，其包括：
39.外壳1、电芯2、防爆片3和灭火胶囊4；
40.外壳1为内部中空的腔体结构，电芯2安装在外壳1内侧，外壳1的表面设有电极结构，电机结构通过导电结构分别与内部的电芯2的正极和负极进行电性连接，外壳1上设有开口，该开口用于安装防爆片3，防爆片3用于在外壳1内的压力过大时进行泄压操作，防爆片3的为膜状结构，其覆盖在外壳1的开口处，且防爆片3的表面设有凹槽，用于在收到压力时受力破裂，从而达到泄压目的，此处防爆片3的结构应当视为现有技术，再次不做具体限定和赘述，在外壳1的内表面安装有灭火胶囊4，且灭火胶囊4设置在防爆片的其中一侧，灭火胶囊4包括壳体41和灭火材料42，灭火材料42填充在壳体41内，当壳体41受到压力或者热量冲击时，则会破裂，并释放出其中的灭火材料42，达到对外壳1的内侧进行灭火的目的。
41.以上实施方式中，壳体41的材质，优选的，可以采用聚乙烯材质、聚丙烯材质、聚甲醛材质、聚乳酸材质或聚甲基丙烯酸甲酯材质中的一种，壳体41的厚度，优选的，设置为0.1-2mm，以上材质的熔点基本分布在100-200℃之间，当电池外壳1内的电芯2或者其他部件发热或者起火时，外壳1内部的温度极可能达到100-200℃，因此，壳体41在热力作用下会熔化，从而释放出其中的灭火材料42，或者当外壳1内的压力升高时，厚度相对比较薄的壳体41则可能会因为内外压差而发生破裂，壳体41优选的材质相对强度不高，且厚度比较薄的情况下，其耐受压力的能力差，容易受压差破裂，具体的，内部灭火材料42优选的，采用全氟-4-甲基-2-戊烯、十氟戊烷、有机磷系阻燃剂、含氮化合物阻燃剂、卤代碳酸之类阻燃剂和硅系阻燃剂中的一种或几种组合。以上灭火材料为公知具有灭火性质的材质，能够对明火进行扑灭。
42.上述实施方式中，当外壳1内的电芯2或者其他结构发生火情或者存在发生火情的征兆，例如产生高温或者产生大量高压气体时，灭火胶囊4可以释放灭火材料42实现对火情控制，而由于灭火胶囊4设置在防爆片3的侧面，因此灭火产生的灭火材料42或者因火情产生的高温高压气体或者其他产生的无用物质则可以通过防爆片3进行释放。
43.在以上实施方式中，防爆片3优选的，设置在电芯2的正极和负极之间，因此，作为
优选的，所述灭火胶囊也设置在电芯2的正极和负极之间。
44.在具体实施方式中，还包括固定框5，由于灭火胶囊4的壳体41相对比较脆弱，若直接安装在外壳1表面，则直接安装的方式，例如采用粘接、卡接等其他连接方式，可能会对壳体41造成损伤，影响灭火胶囊4的正常使用，因此本技术中采用固定框5对灭火胶囊4进行限位固定安装，具体的，固定框5的内测设置安装槽5，或者固定框5安装在外壳1的表面从而与外壳1之间形成安装槽5，利用安装槽5对灭火胶囊4进行容纳限位，同时为了让外壳1内的电芯产生的火情能够对灭火胶囊4产生作用，还在固定框5远离外壳1的至少一个侧面上开设通孔52，从而实现安装槽5与外壳1内的其他空间连通，实现感应火情的目的。
45.作为优选的实施方式，通孔52正对电芯2设置，此时灭火胶囊4则放置安装在固定框5内，既能够实现限位，又能够实现感应火情并进行灭火。
46.在具体实施方式中，还包括围框6，所述围框6固定安装在外壳1的内表面，且围合设置在防爆片3的外围。
47.以上实施方式中，围框6用于对防爆片3的侧面进行围合保护，避免内部出现火情时，由于其内部其他结构的机械作用而破坏了防爆片，影响了其防爆效果。
48.在具体实施方式中，所述灭火胶囊4位于围框6的外侧。
49.以上实施方式中，由于灭火胶囊4的工作原理，其在灭火前，表面的壳体41会破裂，而内部的灭火材料在受热的条件下有可能会膨胀，从而使壳体41的破裂趋向于爆裂，为了避免该爆裂过程对防爆片3造成不必要的影响，因此，将灭火将囊4设置在围框6外侧。
50.在具体实施方式中，所述灭火胶囊4位于围框6的内侧。
51.以上实施方式中，出于对电池内部其他结构的保护，避免灭火胶囊4破裂后，其内部的灭火材料42过度蔓延导致不必要的电芯破坏，将灭火胶囊4设置在围框6的内侧，此时围框6可以对灭火胶囊4内释放的灭火材料进行一定的约束，同时还可以在灭火胶囊4外部设置固定框5，从而避免灭火胶囊4对防爆片3造成破坏。
52.在具体实施方式中，所述灭火胶囊4安装在围框6的表面。
53.在具体实施方式中，还包括栅格板7，所述栅格板7安装在围框6远离外壳1的一端开口处。
54.以上实施方式中，围框6围合设置在防爆片3的外侧，从而形成筒体结构，该筒体结构远离外壳1的一端开口，筒体本体可以起到阻挡隔断的作用，从而可以起到一定的限制和防护作用，为了进一步提高该筒体的防护作用和限制作用，将其开口处设置栅格板7，可选的，栅格板7与围框6呈一体化结构。
55.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。