[实用新型]一种大容量电池的安全保护结构

说明书

本申请公开了一种大容量电池的安全保护结构，包括壳体、与所述壳体连接的前盖板和后盖板，所述壳体内部包括填充有冷却材料的冷却腔和吸附材料的吸附腔，所述冷却腔和吸附腔的两端均设有多孔隔板；所述冷却腔左侧的隔板和前盖板形成前缓冲腔，所述冷却腔右侧的隔板和所述吸附腔左侧的隔板形成中缓冲腔，所述吸附腔右侧的隔板和后盖板形成后缓冲腔；所述前盖板上的进气孔通过第一管道与电池的泄爆口连接，所述后盖板上的出气孔通过第二管道将吸附腔处理后的气体排出。本申请的安全结构和冷却、吸附材料可对锂电池热失控时产生的高温可燃气体及液体实现冷却和逐级吸附，经处理后的混合气体可燃性大大降低，可安全排放。

技术领域

本申请实施例属于电池技术领域，具体涉及一种大容量电池的安全保护结构。

背景技术

锂电池是以锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的电池，在存储或循环过程中，电解液会不可避免地与正极活性物质反应并产生气体。同时电池的过充、过放、短路、高温等其它使用不当的原因，使得电池内部会积聚大量的热量，有机类电解液被高温分解，产生大量气体，如：CO、CO₂、CH₄、C₂H₄、C₂H₆、C₃H₆、H₂等，电池内压便会急剧增加，导致电池壳体变形甚至破裂，大量高温液体和可燃气体与空气接触，导致电池着火爆炸。

目前采用多种方式来控制电池的自身温度以避免电池热失控，如在电池壳体上设置散热装置、设置可循环降温的循环水冷装置、在电池内部设置可吸附电解液高温分解的气体的吸附材料、采用相变材料散热、采用特定添加剂的电解液等，这些技术措施可在一定范围内为锂电池提供安全保障，但均不能从本质上解决电池起火爆炸的安全问题。如CN108417757A提供了一种设置与电池壳体内部的耐高温耐腐蚀物料袋，其中设有气体吸附体为活性炭、分子筛或活性炭与分子筛的混合物，在电池热失控时，可吸附高温产生的混合气体。由于物料袋设置在电池壳体内部，其吸附气体的量有限，不使用于大容量电池。

有研究表明，当吸附物质温度越高，吸附剂的吸附效果越差。如活性炭对气体物质的吸附温度在50℃以下，而电池热失控时喷出气体的温度一般均高于300℃，而这一温度下活性炭将失去对气体物质的吸附功能，反而对已经吸附的物质有脱附功能，降低了吸附效果。虽然这一温度下吸附剂能吸收气化的电解液，但无法吸附电池热失控时产生的氢气、一氧化碳、甲烷等易燃气体物质，这些物质仍然会在电池热失控时发生爆炸的危险，因此很有必要对吸附前需要电池喷出的各种物质进行降温处理。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请采用的技术方案为：

本申请提供一种大容量电池的安全保护结构，包括壳体、与所述壳体连接的前盖板和后盖板，所述壳体内部包括填充有冷却材料的冷却腔和吸附材料的吸附腔，所述冷却腔和吸附腔的两端均设有多孔隔板；所述冷却腔左侧的隔板和前盖板形成前缓冲腔，所述冷却腔右侧的隔板和所述吸附腔左侧的隔板形成中缓冲腔，所述吸附腔右侧的隔板和后盖板形成后缓冲腔；所述前盖板上的进气孔通过第一管道与电池的泄爆口连接，所述后盖板上的出气孔通过第二管道将吸附腔处理后的气体排出。

进一步地，所述前盖板、后盖板以及隔板的中心均设有中心孔；定位杆依次穿过所述前盖板、隔板、后盖板，通过螺母将前盖板和后盖板与所述壳体紧固密封。所述定位杆为不锈钢通丝螺杆。

进一步地，所述吸附腔包括至少两个次吸附腔，所述次吸附腔之间形成次缓冲腔，所述次吸附腔之间的间隔不小于5毫米；所述次吸附腔的两端设有隔板。所述次吸附腔内的吸附材料可以相同，也可以不同。

进一步地，所述吸附材料为活性炭、水合硅酸铝钠、多孔二氧化硅、分子筛、吸附树脂中的一种或多种。所述活性炭孔径不大于2μm，粒径不大于3毫米。