[发明专利]用于减少锂离子电池燃烧的混合物

说明书

技术领域

本发明涉及减少由已被例如短路失能的锂离子电池引起的燃烧。

背景技术

锂离子电池是一种其中锂离子在极性相反的充电电极之间移动以发电 的电池。

例如由于电池内短路引起的锂离子电池损坏(故障)已知能够产生放 热反应，该反应蒸发电池内的易燃组分，尤其是分隔电池的每个阳极与每 个阴极的电解质。电池的燃烧涉及点燃易燃蒸气，尤其是在触及空气中存 在的氧气时更是如此，氧气在其中容纳电池的电池组壳体内或易燃蒸气从 中逸出的电池组外部接触易燃蒸气。

在中断电流流向失能电池的努力中，已经给电池组配备有保险丝，其 在由于电池内放热反应引起温度过度升高时中断电流。

因为电方法在减少燃烧方面不总是有效的，已经尝试了多种其它技 术。

美国专利2011/0177366公开了电池组壳体的形成，它是以下层的层合 体：(i)具有高导热的金属或树脂如工程塑料的导热层，和(ii)树脂材 料、陶瓷材料或无机材料的热吸收层。层(i)形成壳体的外部，并且层 (ii)形成壳体的内部，使得层(ii)吸收的热从电池组壳体通过层(i)导 出。氟碳树脂是层(ii)公开的可能材料，并且聚四氟乙烯(PTFE)是公 开的具有优异热阻的树脂的一个例子。PTFE热吸收层据公开含有按重量计 20至70重量份的颗粒材料，称为分散在其中的材料B，并且PTFE据公开 具有优异的粘结属性[0073-0074]。层(ii)中的颗粒材料B的功能是为了发 生热分解反应，其吸热并膨胀层(ii)以形成绝缘层，用于保护电池组壳体 外的电子设备[0071]。碳酸氢钠和氢氧化铝公开作为材料B。作为加热后绝 缘层(ii)的绝缘效应的明显补偿，电池组另外设有正弦导线管25(图2) 以允许热气从电池组壳体内部逸出并在这一气体沿着导线管长度方向流动 时将其气冷。这个专利公布的方法是为了尝试通过限制电池组内的温度上 升并冷却从电池组逸出的气体来避免高温易燃气体从电池组内部排出。

美国专利2009/0176148公开了将电池浸入填充有导热流体并且包含至 少部分地填充有导热流体的换热器的容器中，其中流体是液体或气体如 水、二醇类、全氟化碳、全氟聚醚、全氟胺、全氟醚、硅油和烃油，并且 换热器导致从浸入的电池除热[0037]。在另一个实施例中，导热流体是氢氟 醚，其具有低沸腾温度，例如小于80℃或者甚至小于50℃[0036]，这种流 体的蒸发导致从浸入的电池除热[0032]。用于改善电池安全性，即，减少燃 烧的这种方法的一个缺点是依赖气体和/或液体作为传送流体。电池组壳体 内的气体或液体在壳体中形成任何开口时(例如壳体经受冲击时)易于逸 出。

美国专利2010/0047673公开了用不易燃的填充材料填充电池组壳体和 壳体内包含的电池之间的空间，以便排除壳体内的空气。在一个实施例 中，使用液体或气体作为填充材料，并且它们包含在聚丙烯袋内或被吸收 进高聚合物中以提供凝胶样材料[0048]。实例12公开了通过捏合90重量％ 的碳酸氢镁粉末来制备填充材料，该粉末当在研钵中与具有粘结效应的10 重量％的PTFE一起过热时释放二氧化碳，所得混合物随后模塑成粒料，其 然后变成电池壳体内的填充材料[0081]。本领域技术人员已知PTFE具有粘 结效应，PTFE必须是细粉型，通过含水分散体聚合、随后分散的PTFE颗 粒凝结制成，所得凝结物称为PTFE的细粉型。在烧结之前，这种PTFE细 粉在研钵中混合受到剪切时，发生纤丝化。形成纤丝化的PTFE的纤丝充当 实例12中使用的颗粒材料如碳酸氢镁的粘结剂。清楚地是在这一专利申请 中，利用PTFE的粘结能力，碳酸氢镁是填充材料中的灭火剂。

仍需要减少锂离子电池燃烧的有效方法。

发明内容

本发明通过在一个实施例中提供一种新型减少燃烧组合物满足这种需 求，该组合物如下：用于减少锂离子电池燃烧的混合物，其包含热不稳定 的固体含氟聚合物和氟化组合物。这种混合物可用于改善锂离子电池的安 全性，因为它具有防止或消除电池燃烧的减少燃烧效应。该混合物能够用 作阻燃的最后防线，与电池相关联的其它安全特征例如保险丝、失效器。