本發(fā)明涉及一種具有防火防爆裝置的鋰離子電池及其應(yīng)用產(chǎn)品，更具體的說(shuō)，它涉及一種具有防火防爆裝置的鋰離子電池及應(yīng)用該電池的電動(dòng)車(chē)。

背景技術(shù)：
由于不可再生能源危機(jī)和環(huán)境污染嚴(yán)重，全球加速了綠色環(huán)保高性能鋰離子電池的發(fā)展，鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域由數(shù)碼產(chǎn)品領(lǐng)域延伸到交通動(dòng)力、儲(chǔ)能、航天、通信備用電源等領(lǐng)域，人們對(duì)鋰離子電池的需求也由原先的幾百毫安·時(shí)發(fā)展到上百甚至上千安·時(shí)，隨著容量的提升，安全問(wèn)題將更加難以控制，因此現(xiàn)在高容量鋰離子電池安全性是眾多企業(yè)研究的課題，如果能解決好鋰離子電池起火、爆炸這一世界性難題，鋰離子電池的應(yīng)用必將進(jìn)入更快更廣的發(fā)展階段。公開(kāi)號(hào)為CN102044715A的發(fā)明于2011年5月4日公開(kāi)了一種鋰電池防爆裝置，其包括鋰電池殼體、正電極、負(fù)電極、橡膠片在內(nèi)的結(jié)構(gòu),鋰電池殼體上設(shè)有通氣孔，通氣孔上覆蓋并固定有橡膠片，橡膠片的厚度為0.5-5mm。由于采用橡膠片作為防爆閥，無(wú)需另外開(kāi)設(shè)注液孔向電池內(nèi)注射電解液和氮?dú)?，將注液孔和防爆閥合為一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，加工方便操作簡(jiǎn)單；使用時(shí)，只需用針管穿過(guò)橡膠片向內(nèi)注射電解液和氮?dú)?，拔出針頭后，利用橡膠片的彈性封閉了針孔，達(dá)到電解液和氮?dú)獠恍孤囯姵卣９ぷ?。該發(fā)明適用于各種形狀及不同厚度的鋰電池。但是鋰電池在發(fā)生爆炸主要是由于短路、因過(guò)度充電或環(huán)境溫度過(guò)高導(dǎo)致的散熱不暢等原因引起所謂“熱失控”問(wèn)題，“熱失控”進(jìn)而引發(fā)電池內(nèi)壓劇增，從而引起爆炸，因此防止鋰電池爆炸不僅要及時(shí)排泄內(nèi)壓，還應(yīng)從溫度控制環(huán)節(jié)入手，多方面采取措施才能更有效地達(dá)到鋰電池防爆目標(biāo)，而該發(fā)明僅僅側(cè)重于通過(guò)通氣孔和防爆閥泄壓，而不是采用更全面的防護(hù)措施，因此收效較為有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鋰離子電池極易因短路、散熱不良等問(wèn)題引起起火爆炸，而現(xiàn)有的鋰離子電池防火防爆措施只能有限地改善部分問(wèn)題而不能全面解決問(wèn)題，為克服這一缺陷，本發(fā)明提供了一種針對(duì)鋰離子電池起火爆炸成因強(qiáng)化防火防爆功能的鋰離子電池防火防爆裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種鋰離子電池防火防爆裝置，所述鋰離子電池包括電芯組、電芯護(hù)套和外殼，電芯組置于電芯護(hù)套內(nèi)，電芯護(hù)套置于外殼內(nèi)，電芯護(hù)套與外殼的間隙中填充有碳酸氫鹽粉末，外殼內(nèi)表面與碳酸氫鹽粉末之間設(shè)置有二氧化硅，外殼上設(shè)有疏通孔。本裝置針對(duì)鋰離子電池起火爆炸的機(jī)理進(jìn)行被動(dòng)反應(yīng)式工作，即通過(guò)鋰離子電池電芯溫度的升高，使碳酸氫鹽發(fā)生反應(yīng)，一方面根據(jù)碳酸氫鹽吸熱分解的特性，將鋰離子電池生成的熱能吸收，起到抑制溫度快速升高的作用，碳酸氫鹽需要一定的溫度才能發(fā)生分解反應(yīng)，溫度越高分解越徹底，此處設(shè)置的二氧化硅具有較好的隔熱耐火性能，可以防止熱能通過(guò)外殼的熱傳導(dǎo)而散失，因而更利于碳酸氫鹽的分解，同時(shí)二氧化硅膠體還可以控制來(lái)自電池外部環(huán)境的熱能輸入，這樣一方面碳酸氫鹽消化內(nèi)部熱能的，另一方面絕熱層阻止外部熱能輸入，雙管齊下，更利于電池內(nèi)部溫度的控制；另一方面，根據(jù)碳酸氫鹽受熱分解生成二氧化碳的特性，利用二氧化碳逐步排擠電池內(nèi)部的氧氣，消除支持電芯發(fā)生燃燒的要素，從而達(dá)到抑制燃燒的目的；再者，在利用碳酸氫鹽吸熱降溫的同時(shí)通過(guò)泄壓閥將外殼內(nèi)原有的空氣及后來(lái)生成的二氧化碳及時(shí)排出，保持電池內(nèi)壓穩(wěn)定在一安全水平上。通過(guò)上述措施，本裝置可以有效防止鋰離子電池起火爆炸，大大提高鋰離子電池使用安全性。作為優(yōu)選，所述疏通孔上設(shè)有泄壓閥，泄壓閥包括閥體和活動(dòng)閥塊，閥體口上螺紋連接有閥蓋，閥蓋中心設(shè)有中心通孔，閥體內(nèi)設(shè)有上大下小的錐臺(tái)形的閥腔，活動(dòng)閥塊亦呈錐臺(tái)形并適配地滑動(dòng)設(shè)置于閥腔中，閥蓋與活動(dòng)閥塊間設(shè)有一壓簧，壓簧一端鉤掛于活動(dòng)閥塊上，另一端抵接在閥蓋底面，壓簧匝圈外徑大于中心通孔直徑。在自然狀態(tài)下，活動(dòng)閥塊受壓簧擠壓，壓緊在閥腔中，封堵住閥腔。當(dāng)外殼內(nèi)部氣壓增大時(shí)，活動(dòng)閥塊最終會(huì)因外殼內(nèi)外的壓力差而被向外頂開(kāi)，解除對(duì)閥腔的封堵，從而使外殼內(nèi)部過(guò)大的壓力得到釋放，確保電池內(nèi)壓處在較為安全的水平上，降低爆炸風(fēng)險(xiǎn)。另一方面泄壓閥也是電池組裝時(shí)進(jìn)入外殼內(nèi)部的少量空氣的外泄通道，在外殼內(nèi)不斷生成的二氧化碳的排擠下，原有空氣逐步被排空，在沒(méi)有氧氣的情況下，電池的電芯組不會(huì)發(fā)生燃燒，從而起到阻燃防火作用。作為優(yōu)選，所述疏通孔位于外殼頂部。所述滅火材料分解生成的二氧化碳密度大于同等條件下的空氣密度，二氧化碳更易沉到外殼內(nèi)底部，從而將原有空氣擠到外殼內(nèi)頂部，因此在外殼頂部設(shè)置疏通孔更利于原有空氣的快速排空，以及新生成二氧化碳的儲(chǔ)留，形成電池內(nèi)部的缺氧環(huán)境，更好地實(shí)現(xiàn)阻燃防火的目的。作為優(yōu)選，電芯護(hù)套與電芯組的間隙中填充有減震阻燃材料。減震阻燃材料可以消弱電池載體因所處不良環(huán)境而引入的外部沖擊，較好地保持電芯組的穩(wěn)定，避免因劇烈震動(dòng)導(dǎo)致短路，同時(shí)也有助于阻止意外起火的電芯組危害擴(kuò)大化。作為優(yōu)選，所述減震阻燃材料為硅膠。硅膠流動(dòng)性好、粘度低，具有絕緣性能、防水防潮性能、阻燃性能和良好的物理機(jī)械性能，可操作性好，用于電池內(nèi)部電芯組減震阻燃十分合適。作為優(yōu)選，電芯護(hù)套用ABS塑料制成。ABS塑料具有良好的阻燃性能，即使在電芯組發(fā)生燃燒時(shí)也可以有效防止火勢(shì)擴(kuò)大，遏制更嚴(yán)重情況的發(fā)生。作為另選，電芯護(hù)套用鋁制成。本裝置如果要利用滅火材料受熱分解來(lái)產(chǎn)生功效，滅火材料需要足夠受熱才能分解，因此電芯護(hù)套應(yīng)選用導(dǎo)熱效果好的材料，以便把電芯組產(chǎn)生的熱充分地導(dǎo)出并使滅火材料接受，鋁的導(dǎo)熱性能好而且相對(duì)于其它導(dǎo)熱性能好的材料而言?xún)r(jià)格更為便宜，而且鋁的密度較小，制成部件后更輕便，有利于電池整體的輕量化。作為優(yōu)選，外殼用鋁制成。鋁的密度較小，制成的外殼相對(duì)于鐵、鉛合金等更輕便，有利于電池整體的輕量化。一種應(yīng)用所述具有防火防爆裝置的鋰離子電池的電動(dòng)車(chē)，電動(dòng)車(chē)上設(shè)有所述的鋰離子電池防火防爆裝置。本發(fā)明的有益效果是：大大提高鋰離子電池的安全防護(hù)性能，本裝置在鋰離子電池由于在外殼內(nèi)表面設(shè)置有二氧化硅膠體，一方面可以防止外部高熱量進(jìn)入電池內(nèi)部，降低電池使用安全風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步地，使用過(guò)程中以碳酸氫鹽作為工作介質(zhì)，對(duì)電池進(jìn)行吸熱和隔絕氧氣，并可及時(shí)調(diào)控電池內(nèi)壓，通過(guò)采用以上綜合防護(hù)方法，可有效防止起火、爆炸等事故發(fā)生，大大降低電池使用的安全風(fēng)險(xiǎn)。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中泄壓閥的的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中鋰離子電池的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明中鋰離子電池的一種裝配狀態(tài)示意圖。圖中，1-電芯組，2-電芯護(hù)套，3-外殼，4-泄壓閥，5-閥體，6-活動(dòng)閥塊，7-閥蓋，8-中心通孔，9-閥腔，10-壓簧，11-碳酸氫鹽粉末，12-絕熱層。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1：如圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種電動(dòng)車(chē)，使用一種具有防火防爆裝置的鋰離子電池，所述的鋰離子電池包括電芯組1、電芯護(hù)套2和外殼3，電芯組1放置在電芯護(hù)套2內(nèi)，電芯護(hù)套2置于外殼3內(nèi)，電芯護(hù)套2和外殼3的間隙中填充有碳酸氫鹽粉末11作為滅火材料，本實(shí)施例中為碳酸氫鈉，電芯護(hù)套2由ABS制成，外殼3用鋁制成，外殼3為一封閉的近似長(zhǎng)方體，由殼體、上蓋、底蓋組成，外殼3的頂蓋上設(shè)有一個(gè)疏通孔，最好在疏通孔上設(shè)有泄壓閥4。泄壓閥4包括閥體5和活動(dòng)閥塊6，閥體5口上螺紋連接有閥蓋7，閥蓋7中心設(shè)有中心通孔8，閥體5內(nèi)設(shè)有上大下小的錐臺(tái)形的閥腔9，活動(dòng)閥塊6亦呈錐臺(tái)形并適配地滑動(dòng)設(shè)置于閥腔9中，活動(dòng)閥塊6錐度與閥腔9錐度相等，閥蓋7與活動(dòng)閥塊6間設(shè)有一壓簧10，壓簧10一端鉤掛于活動(dòng)閥塊6上，另一端抵接在閥蓋7底面，壓簧10匝圈外徑大于中心通孔8直徑。壓簧10選用合適的規(guī)格，當(dāng)外殼3內(nèi)部氣壓達(dá)到一定氣壓時(shí)大氣壓時(shí)，活動(dòng)閥塊6所受的外殼3內(nèi)部壓力恰好可以克服壓簧10彈力。電芯護(hù)套2與電芯組1的間隙中填充有減震阻燃材料，本實(shí)施例中該減震阻燃材料為硅膠。外殼3內(nèi)表面與碳酸氫鈉之間設(shè)置有由二氧化硅形成的絕熱層12，碳酸氫鈉設(shè)于絕熱層12與電芯護(hù)套2之間。鋰離子電池在工作過(guò)程中一旦因短路等原因發(fā)熱時(shí)，電芯護(hù)套2內(nèi)溫度逐漸上升，且由于絕熱層的阻隔，熱能不易散發(fā)，外殼3內(nèi)部溫度以及外殼3內(nèi)部氣壓也隨之上升，當(dāng)溫度到達(dá)50℃，碳酸氫鈉開(kāi)始發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分解成碳酸鈉、水和二氧化碳，碳酸氫鈉的熱分解是個(gè)吸熱過(guò)程，在熱分解過(guò)程中不斷消耗熱能，這可以抑制外殼3內(nèi)部溫度快速上升。生成的二氧化碳混入外殼3內(nèi)原有的空氣后，外殼3內(nèi)氣壓進(jìn)一步增大，當(dāng)外殼3內(nèi)氣壓達(dá)到兩個(gè)大氣壓時(shí)，活動(dòng)閥塊6可被外殼3內(nèi)氣壓推動(dòng)，克服壓簧10的彈力上升，活動(dòng)閥塊6脫離原先與閥腔9的適配位置，活動(dòng)閥塊6與閥腔9腔壁間出現(xiàn)了空隙，外殼3內(nèi)部氣壓便可經(jīng)由該空隙外泄，直至外殼3內(nèi)氣壓回落到兩個(gè)大氣壓以下。二氧化碳不斷產(chǎn)生，而外殼3內(nèi)部原有的少量空氣逐漸被排空，這樣外殼3內(nèi)部的氧氣最終被排盡，而外殼3內(nèi)部空隙最終全部被二氧化碳占據(jù)。沒(méi)有了氧氣，外殼3內(nèi)部便失去了電芯組燃燒的必要元素，從而達(dá)到了阻燃防火的目的，避免發(fā)生更嚴(yán)重的安全事故。本實(shí)施例中，可以是在外殼3的頂蓋上僅設(shè)有疏通孔，而不設(shè)泄壓閥，鋰離子電池在工作過(guò)程中一旦因短路等原因發(fā)熱時(shí)，電芯護(hù)套2內(nèi)溫度逐漸上升到一定溫度時(shí)，電芯內(nèi)部物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，并導(dǎo)致電芯內(nèi)部壓力變大，電芯破裂，電芯內(nèi)部產(chǎn)生的氣體和顆粒等熱源在內(nèi)部壓力的作用下，通過(guò)疏通孔噴出殼體外，減少了殼體內(nèi)部的熱源；同時(shí)外殼3內(nèi)部溫度的上升，碳酸氫鈉開(kāi)始發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分解成碳酸鈉、水和二氧化碳，碳酸氫鈉的熱分解是個(gè)吸熱過(guò)程，在熱分解過(guò)程中不斷消耗熱能，這可以抑制外殼3內(nèi)部溫度快速上升，產(chǎn)生的二氧化碳混入外殼3內(nèi)原有的空氣后，外殼3內(nèi)氣壓進(jìn)一步增大，將氧氣通過(guò)疏通孔排出殼體3，并將外殼3內(nèi)部與外部氧氣隔絕，由于二氧化碳不斷產(chǎn)生，而外殼3內(nèi)部原有的少量空氣逐漸被排空，這樣外殼3內(nèi)部的氧氣最終被排盡，而外殼3內(nèi)部空隙最終全部被二氧化碳占據(jù)，沒(méi)有了氧氣，外殼3內(nèi)部便失去了電芯組燃燒的必要元素，從而達(dá)到了阻燃防火的目的，避免發(fā)生更嚴(yán)重的安全事故。另外，由于二氧化碳的產(chǎn)生，從疏通孔噴出的熱源摻雜著二氧化碳，也大大降低了噴出熱源的危險(xiǎn)性。本實(shí)施例中，作為滅火材料的碳酸氫鹽還可以是碳酸氫鉀、碳酸氫鈣、碳酸氫銨等可在不同溫度點(diǎn)進(jìn)行吸熱分解并生成二氧化碳的碳酸氫鹽，或是這些碳酸氫鹽的混合物。實(shí)施例2：電芯護(hù)套2用鋁制成，所述減震阻燃材料為阻燃腈氯綸纖維。其余同實(shí)施例1。本發(fā)明的具有防火防爆裝置的鋰電池可以應(yīng)用在如電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)等交通工具上。