本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領域,尤其涉及一種鋰電池。
背景技術(shù):隨著全球能源危機,特別是我國成為全球第一大汽車消費國,能源短缺,環(huán)境污染等問題日益突出。全球逐漸轉(zhuǎn)變原有的能源消費結(jié)構(gòu),更合理有效地利用能源。具有能量密度高、循環(huán)壽命長、綠色無污染等優(yōu)點的鋰離子動力電池已然成為未來汽車工業(yè)的必然選擇之一。但是,在鋰離子動力電池的使用過程中,成組電池內(nèi)部容易造成擠壓,震動,高溫甚至內(nèi)短路。這就導致電池內(nèi)部發(fā)熱,冒煙,著火甚至爆炸。給用戶帶來巨大的財產(chǎn)和人身的威脅。因此,提高電池的安全性能成了人們關(guān)注的熱點,也成為我們研究的重點。目前,大容量的鋰離子動力電池在出現(xiàn)擠壓、內(nèi)短路、過充、過放等時會產(chǎn)生大量的熱量,導致電芯發(fā)生膨脹,著火,爆炸。如今,提高電池安全性的主要措施設置保護電壓,增加電解液添加劑,提高隔膜的熱收縮溫度等,但這只能一定程度降低電池的爆炸性能。中國專利公開號CN101867049A,公開日是2010年10月20日,名稱為“鋰電池”的方案中公開了一種鋰電池,包括殼體和位于殼體內(nèi)的電芯,其特征在于:所述殼體大體呈環(huán)形,包括固定連接在一起的環(huán)形本體和蓋體,所述蓋體上開有至少一個通孔,所述至少一個通孔內(nèi)通過絕緣材料密封有電極柱,所述電極柱與電芯電性連接。不足之處在于,這種鋰電池在受到外部針刺時會出現(xiàn)內(nèi)部短路,發(fā)生著火或爆炸的安全事故問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素:本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有鋰電池在受到外部針刺時會出現(xiàn)內(nèi)部短路,發(fā)生著火或爆炸的安全事故問題的不足,提供一種在結(jié)構(gòu)簡單,安全性高,具有自動堵漏保護功能,在不影響單包鋰電池片的化學性能的情況下,能很好的解決鋰電池外部針刺或鋰電池內(nèi)部短路以及降低鋰電池內(nèi)部熱量和電池形變的安全問題的一種鋰電池。為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種鋰電池,包括鋰電池本體,所述鋰電池本體包括呈層疊狀布置的若干塊單包鋰電池片,并且這若干塊單包鋰電池片從上到下依次串聯(lián)連接在一起,并在相鄰兩層單包鋰電池片的連接線上分別串聯(lián)連接有斷路器;在單包鋰電池片的外側(cè)表面上包裹有隔熱密封布層,在隔熱密封布層的外表面上包裹有一號保護網(wǎng)片層,并在一號保護網(wǎng)片層的每個網(wǎng)孔內(nèi)密封裝有主體膠水;在一號保護網(wǎng)片層的外表面上包裹有二號保護網(wǎng)片層,并在二號保護網(wǎng)片層的每個網(wǎng)孔內(nèi)密封裝有輔助膠水;在二號保護網(wǎng)片層的外表面上包裹有保護膜層,所述主體膠水與所述輔助膠水混合后會迅速凝固。首先通過層疊法疊片制得符合單包針刺安全性的若干塊單包鋰電池片,在單包鋰電池片串聯(lián)過程中,將斷路器串聯(lián)入每兩個單包鋰電池片之間,其余連接方法不變。該方案必須具備的兩個因素是單包鋰電池片針刺實驗符合安全性要求以及斷路器的反應時間相對短。本方案的原理是,當電池串聯(lián)時,鋼針刺穿若干塊單包鋰電池片,使鋼針刺穿的這若干塊單包鋰電池片短路。此時,鋼針和外電路都有大量電流通過,并產(chǎn)生大量熱量。而短路電流正比于短路電壓。導致鋰電池本體起火爆炸的原因正是過大的短路電流產(chǎn)生了足夠的熱量。在實驗條件下,短路電壓為單包電池電壓之和。以錳系例的五個單包鋰電池片串聯(lián)成一個鋰電池本體為例。鋰電池本體的串聯(lián)電壓為21V,而在單包鋰電池片之間串聯(lián)有斷路器后,當鋼針逐包穿透鋰電池內(nèi)的單包鋰電池片時,鋰電池本體內(nèi)的單包鋰電池片逐包內(nèi)短路,斷路器逐一斷路。此時,每一個單包鋰電池片相對獨立,短路兩端電壓仍為單包鋰電池片的電壓,即4.2V。此時,實驗模型轉(zhuǎn)化成了對單包鋰電池片進行針刺實驗,而對于單包鋰電池片針刺安全的鋰電池本體,在此條件下也符合安全條件。按照上述方法制備1~200Ah的鋰電池本體,進行1~5個單包鋰電池片串聯(lián)連接后,用φ3mm~φ8mm的耐高溫鋼針、以10~40mm/s的速度,從垂直于單包鋰電池片的方向刺穿鋰電池本體,鋰電池本體也不著火、不會爆炸,安全性明顯提高。鋼針在刺穿單包鋰電池片時,由于鋼針必須先穿過一號保護網(wǎng)片層和二號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔,由于分別在一號保護網(wǎng)片層和二號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔內(nèi)裝有主體膠水和輔助膠水,并且主體膠水與輔助膠水混合后會迅速凝固,這樣,主體膠水和輔助膠水配合就會把鋼針穿透過的孔迅速補上,保證每個單包鋰電池片內(nèi)的電化學介質(zhì)不外流,或者外流較少,能夠大大提高鋰電池本體是使用壽命。網(wǎng)格型的網(wǎng)孔使得鋼針穿插一次不會導致主體膠水和輔助膠水漏掉,網(wǎng)格也增強了保護網(wǎng)片層的機械強度。作為優(yōu)選,所述一號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔與所述二號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔均為大小相等的呈等邊三角形狀的網(wǎng)孔。等邊三角形狀的網(wǎng)孔能夠增強一號保護網(wǎng)片層和二號保護網(wǎng)片層的機械強度,使得一號保護網(wǎng)片層和二號保護網(wǎng)片層變得不易拉伸,不易變形,強度好,安全性好。作為優(yōu)選,在所述二號保護網(wǎng)片層的外表面上包裹有三號保護網(wǎng)片層,并在所述三號保護網(wǎng)片層的每個網(wǎng)孔內(nèi)密封裝有主體膠水;在所述三號保護網(wǎng)片層的外表面上包裹有四號保護網(wǎng)片層,并在所述四號保護網(wǎng)片層的每個網(wǎng)孔內(nèi)密封裝有輔助膠水;所述三號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔與所述四號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔均為大小相等的呈等邊三角形狀的網(wǎng)孔,并且所述三號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔與所述二號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔大小相等;所述二號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點和所述一號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點重合布置,所述三號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點和所述二號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點錯位布置,所述三號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點和所述四號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點重合布置;或者,所述一號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點、所述二號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點、所述三號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點和所述四號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點均為錯位布置。采用四層保護網(wǎng)片層,并用網(wǎng)孔邊沿交匯點錯位布置或者重合布置,使得在單包鋰電池片的垂直線上,讓單包鋰電池片外表面是的每一點下面都有主體膠水和輔助膠水,這樣不管鋼針的大小,只要鋼針插入到單包鋰電池片內(nèi),就會把一定量的主體膠水和輔助膠水混合在一起,充分保證單包鋰電池片的自動堵漏保護功能,延長鋰電池本體的使用壽命。作為優(yōu)選,所述一號保護網(wǎng)片層、所述二號保護網(wǎng)片層、所述三號保護網(wǎng)片層和所述四號保護網(wǎng)片層的厚度均為1-2毫米。厚度適中,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。作為優(yōu)選,在隔熱密封布層上涂抹刷有絕緣膠。絕緣膠阻止漏電的大面積擴散。本發(fā)明能達到如下效果:1、本方案結(jié)構(gòu)簡單,安全性高,具有自動堵漏保護功能,在不影響單包鋰電池片的化學性能的情況下,能很好的解決鋰電池外部針刺或鋰電池內(nèi)部短路以及降低鋰電池內(nèi)部熱量和電池形變的安全問題。2、充分保證單包鋰電池片的自動堵漏保護功能,延長鋰電池本體的使用壽命、使用成本低。附圖說明圖1是本發(fā)明五個單包鋰電池片串聯(lián)在一起的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明五個單包鋰電池片串聯(lián)在一起的一種電路連接原理示意圖。圖3是本發(fā)明第一塊單包鋰電池片外表面上從內(nèi)到外一次包裹有隔熱密封布層、一號保護網(wǎng)片層、二號保護網(wǎng)片層、三號保護網(wǎng)片層、四號保護網(wǎng)片層和保護膜層的一種層狀布置結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明一號保護網(wǎng)片層、二號保護網(wǎng)片層、三號保護網(wǎng)片層和四號保護網(wǎng)片層層狀布置在一起的一種俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4的一種側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明一號保護網(wǎng)片層的一種俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明一號保護網(wǎng)片層的一種三維結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:第一塊單包鋰電池片1,第二塊單包鋰電池片2,第三塊單包鋰電池片3,第四塊單包鋰電池片4,第五塊單包鋰電池片5,單包鋰電池片6,正極端子7,負極端子8,導線9,斷路器10,一號保護網(wǎng)片層11,二號保護網(wǎng)片層12,三號保護網(wǎng)片層13,四號保護網(wǎng)片層14,網(wǎng)孔邊沿交匯點15,網(wǎng)孔16,隔熱密封布層17,保護膜層18。具體實施方式下面通過實施例,并結(jié)合附圖,對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。實施例:一種鋰電池,參見圖1、圖2、圖3所示,包括鋰電池本體,鋰電池本體包括呈層疊狀布置的五塊單包鋰電池片6,分別為第一塊單包鋰電池片1,第二塊單包鋰電池片2,第三塊單包鋰電池片3,第四塊單包鋰電池片4,第五塊單包鋰電池片5。并且,第一塊單包鋰電池片1的正極端子7通過導線9與第二塊單包鋰電池片2的負極端子8連接,并在連接第一塊單包鋰電池片1的正極端子和第二塊單包鋰電池片2的負極端子之間的導線9上串聯(lián)連接有斷路器10;第二塊單包鋰電池片2的正極端子7通過導線9與第三塊單包鋰電池片3的負極端子8連接,并在連接第二塊單包鋰電池片2的正極端子和第三塊單包鋰電池片3的負極端子之間的導線9上串聯(lián)連接有斷路器10;第三塊單包鋰電池片3的正極端子7通過導線9與第四塊單包鋰電池片4的負極端子8連接,并在連接第三塊單包鋰電池片3的正極端子和第四塊單包鋰電池片4的負極端子之間的導線9上串聯(lián)連接有斷路器10;第四塊單包鋰電池片4的正極端子7通過導線9與第五塊單包鋰電池片5的負極端子8連接,并在連接第四塊單包鋰電池片4的正極端子和第五塊單包鋰電池片5的負極端子之間的導線9上串聯(lián)連接有斷路器10。也就是讓第一塊單包鋰電池片1、第二塊單包鋰電池片2、第三塊單包鋰電池片3、第四塊單包鋰電池片4和第五塊單包鋰電池片5通過導線9串聯(lián)連接在一起,并在相鄰兩塊單包鋰電池片之間的連接導線9上分別獨立串聯(lián)連接有斷路器10。單包鋰電池片的塊數(shù)根據(jù)設計需要而定,斷路器的個數(shù)也根據(jù)單包鋰電池片的塊數(shù)而定。參見圖3所示,在單包鋰電池片的外側(cè)表面上包裹有隔熱密封布層17,并在隔熱密封布層上涂抹刷有絕緣膠,絕緣膠阻止漏電的大面積擴散。參見圖1、圖3、圖6、圖7所示,在隔熱密封布層的外表面上包裹有一號保護網(wǎng)片層11,并在一號保護網(wǎng)片層的每個網(wǎng)孔16內(nèi)密封裝有主體膠水;在一號保護網(wǎng)片層的外表面上包裹有二號保護網(wǎng)片層12,并在二號保護網(wǎng)片層的每個網(wǎng)孔內(nèi)密封裝有輔助膠水;在二號保護網(wǎng)片層的外表面上包裹有保護膜層18,主體膠水與輔助膠水混合后會迅速凝固。參見圖1、圖4、圖5、圖6所示,一號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔與二號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔均為大小相等的呈等邊三角形狀的網(wǎng)孔。在二號保護網(wǎng)片層的外表面上包裹有三號保護網(wǎng)片層13,并在三號保護網(wǎng)片層的每個網(wǎng)孔內(nèi)密封裝有主體膠水;在三號保護網(wǎng)片層的外表面上包裹有四號保護網(wǎng)片層14,并在四號保護網(wǎng)片層的每個網(wǎng)孔內(nèi)密封裝有輔助膠水;三號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔與四號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔均為大小相等的呈等邊三角形狀的網(wǎng)孔,并且三號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔與二號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔大小相等;二號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點和一號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點15重合布置,三號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點和二號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點錯位布置,三號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點和四號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點重合布置;或者,一號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點、二號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點、三號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點和四號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔邊沿交匯點均為錯位布置。一號保護網(wǎng)片層、二號保護網(wǎng)片層、三號保護網(wǎng)片層和四號保護網(wǎng)片層的厚度均為1-2毫米,厚度適中,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。在一號保護網(wǎng)片層、二號保護網(wǎng)片層、三號保護網(wǎng)片層和四號保護網(wǎng)片層的每一個網(wǎng)孔內(nèi)設有上下兩層密封隔膜,主體膠水或輔助膠水就密封裝在對應上下兩層密封隔膜之間。首先通過層疊法疊片制得符合單包針刺安全性的若干塊單包鋰電池片,在單包鋰電池片串聯(lián)過程中,將斷路器串聯(lián)入每兩個單包鋰電池片之間,其余連接方法不變。本實施例所指的斷路器包括溫度敏感的斷路器和電流敏感的斷路器,主要包括但不限于保險絲(熱熔斷器)、直流空氣開關(guān)(電流敏感斷路器)、溫度感應電阻(溫度敏感斷路器)等。該方案必須具備的兩個因素是單包鋰電池片針刺實驗符合安全性要求以及斷路器的反應時間相對短。本方案的原理是,當電池串聯(lián)時,鋼針刺穿若干塊單包鋰電池片,使鋼針刺穿的這若干塊單包鋰電池片短路。此時,鋼針和外電路都有大量電流通過,并產(chǎn)生大量熱量。而短路電流正比于短路電壓。導致鋰電池本體起火爆炸的原因正是過大的短路電流產(chǎn)生了足夠的熱量。在實驗條件下,短路電壓為單包電池電壓之和。以錳系例的五個單包鋰電池片串聯(lián)成一個鋰電池本體為例。鋰電池本體的串聯(lián)電壓為21V,而在單包鋰電池片之間串聯(lián)有斷路器后,當鋼針逐包穿透鋰電池內(nèi)的單包鋰電池片時,鋰電池本體內(nèi)的單包鋰電池片逐包內(nèi)短路,斷路器逐一斷路。此時,每一個單包鋰電池片相對獨立,短路兩端電壓仍為單包鋰電池片的電壓,即4.2V。此時,實驗模型轉(zhuǎn)化成了對單包鋰電池片進行針刺實驗,而對于單包鋰電池片針刺安全的鋰電池本體,在此條件下也符合安全條件。按照上述方法制備1~200Ah的鋰電池本體,進行1~5個單包鋰電池片串聯(lián)連接后,用φ3mm~φ8mm的耐高溫鋼針、以10~40mm/s的速度,從垂直于單包鋰電池片的方向刺穿鋰電池本體,鋰電池本體也不著火、不會爆炸,安全性明顯提高。鋼針在刺穿單包鋰電池片時,由于鋼針必須先穿過一號保護網(wǎng)片層和二號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔,由于分別在一號保護網(wǎng)片層和二號保護網(wǎng)片層的網(wǎng)孔內(nèi)裝有主體膠水和輔助膠水,并且主體膠水與輔助膠水混合后會迅速凝固,這樣,主體膠水和輔助膠水配合就會把鋼針穿透過的孔迅速補上,保證每個單包鋰電池片內(nèi)的電化學介質(zhì)不外流,或者外流較少,能夠大大提高鋰電池本體是使用壽命。網(wǎng)格型的網(wǎng)孔使得鋼針穿插一次不會導致主體膠水和輔助膠水漏掉,網(wǎng)格也增強了保護網(wǎng)片層的機械強度。等邊三角形狀的網(wǎng)孔能夠增強一號保護網(wǎng)片層和二號保護網(wǎng)片層的機械強度,使得一號保護網(wǎng)片層和二號保護網(wǎng)片層變得不易拉伸,不易變形,強度好,安全性好。用四層保護網(wǎng)片層,采用網(wǎng)孔邊沿交匯點錯位布置或者重合布置,使得在單包鋰電池片的垂直線上,讓單包鋰電池片外表面是的每一點下面都有主體膠水和輔助膠水,這樣不管鋼針的大小,只要鋼針插入到單包鋰電池片內(nèi),就會把一定量的主體膠水和輔助膠水混合在一起,充分保證單包鋰電池片的自動堵漏保護功能,延長鋰電池本體的使用壽命。本實施例結(jié)構(gòu)簡單,安全性高,具有自動堵漏保護功能,在不影響單包鋰電池片的化學性能的情況下,能很好的解決鋰電池外部針刺或鋰電池內(nèi)部短路以及降低鋰電池內(nèi)部熱量和電池形變的安全問題。上面結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式,但實現(xiàn)時不受上述實施例限制,本領域普通技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改。