一种提高电池安全性的电池结构

1.本实用新型涉及新能源技术领域，具体涉及一种提高电池安全性的电池结构。


背景技术：

2.传统的锂离子电池存在较大的安全隐患，无论是因为电池本身存在缺陷(析锂产生锂枝晶刺穿隔膜等)还是使用者使用的过程中的不规范使用(过充，过放等)，或者在使用过程中碰到意外事故(针刺等)，上述情况均可能发生冒烟、起火、爆炸等现象，这是锂离子电池难以绕开的一环。然而电池本身的缺陷是可以避免的，不规范使用造成的电池也能做到不起火不爆炸，然而针刺等意外事故对电池的影响一直以来都是个难题。
3.现有的刀片电池在材料上使用了磷酸铁锂作为正极主材，与三元电池相比，磷酸铁锂电池在针刺内部短路时升温速率慢，材料分解温度高，正极材料分解产生氧气少，内压和产热量低，安全性能较好；结构上刀片电池极片长，厚度薄，宽度窄，针刺时钢针穿透的电极板数量少，触发的内部短路发热量少。然而这必须对电芯整体结构进行改进，才能有效地应对针刺的问题，但从电芯整体结构去进行改善，不但存在制造成本高的问题，而且还存在产品单一性太高的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种安全性高且能提高电池安全性的电池结构。
5.本实用新型的目的通过以下技术方案实现：本申请提供一种提高电池安全性的电池结构，包括由内至外依次层叠的第一极片、第一隔膜、第二极片和第二隔膜，第一极片、第一隔膜、第二极片和第二隔膜绕卷形成电芯，第一极片和第二极片均包括箔材，箔材从左至右依次划分出导电涂层区、用于连接极耳的留白区和阻燃涂层区；导电涂层区内涂布有电极涂料，阻燃涂层区内涂布有阻燃涂料。
6.其中，阻燃涂料为膨胀石墨。
7.其中，留白区的长度为20mm
±
5mm。
8.其中，阻燃涂层区的长度大小与电芯的外周长大小的比值为1～5：1。
9.其中，第一极片为正极极片，第一极片的电极涂料为正极电极涂料。
10.其中，第一极片的箔材为铝箔。
11.其中，第二极片为负极极片，第二极片的电极涂料为负极电极涂料。
12.其中，第二极片的箔材为铜箔。
13.本实用新型的有益效果：本申请的提高电池安全性的电池结构，通过在极片上设置阻燃涂层区，极片和隔膜绕卷形成电芯后，极片的阻燃涂料会包覆在电极涂料的外侧，使电芯的外围形成阻燃屏障，若有尖锐物品刺入，先接触到外围无电极涂料的电极层产生短路，释放掉一部分热量，再刺入内部带有电极涂料的极片二次释放热量，避免了电池在一瞬间释放大量的热量而电池难以散热，从而造成安全隐患的问题，提高了电池的安全性。
附图说明
14.利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
15.图1为本实施例中提高电池安全性的电池结构的结构示意图。
16.图2为本实施例中提高电池安全性的电池结构另外一个视角的结构示意图。
17.附图说明：电芯1，第一极片2，导电涂层区21，留白区22，阻燃涂层区23，正极电极涂料31，铝箔32，负极电极涂料41，铜箔42，第一隔膜5，膨胀石墨6。
具体实施方式
18.结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。
19.本实用新型的一种提高电池安全性的电池结构的具体实施方式，如图1和图2所示，包括由内至外依次层叠的第一极片2、第一隔膜5、第二极片和第二隔膜(未示出)，第一极片2、第一隔膜5、第二极片和第二隔膜绕卷形成电芯1。
20.作为改进的是，结合图2，第一极片2和第二极片均包括箔材，以第一极片2为例进行说明，箔材从左至右依次划分出导电涂层区21、用于连接极耳的留白区22和阻燃涂层区23，导电涂层区21内涂布有电极涂料，阻燃涂层区23内涂布有阻燃涂料。
21.以18650型电池为例进行说明，正极极片和负极极片都可以做同样处理，以负极极片为例，可以现有的箔材上正常涂布电极涂料，导电涂层区21涂料后留白，然后再箔材的末端涂布上涂阻涂料。通过在极片上设置阻燃涂层区23，极片和隔膜绕卷形成电芯1后，极片的阻燃涂料会包覆在电极涂料的外侧，使电芯1的外围形成阻燃屏障，若有尖锐物品刺入，先接触到外围无电极涂料的电极层产生短路，释放掉一部分热量，再刺入内部带有电极涂料的极片二次释放热量，避免了电池在一瞬间释放大量的热量而电池难以散热，从而造成安全隐患的问题，提高了电池的安全性，可以有效的减缓被针刺等外部撞击刺破后引起的电池起火乃至爆炸的发生，以及可以在电池升温后进行有效的抑制保护，且该结构加工简易。
22.作为优选的方案，阻燃涂料为膨胀石墨6。膨胀石墨6的结构特征决定其在膨胀过程中会吸收大量的热量，其质量损失小，低烟、无毒、高性能、环境友好，不会与其他聚合物反应。应当说明的是，膨胀石墨6为市面上常规的膨胀石墨6，本领域的技术人员很容易就能够得知其具体成分以及结构，对于本领域的技术人员来讲，属于现有技术。
23.在本实施例中，留白区22的长度为20mm
±
5mm，留白区22主要用于连接极耳。
24.作为优选的方案，阻燃涂层区23的长度大小与电芯1的外周长大小的比值为1～5：1，具体可以采用两圈或者三圈电芯1周长的大小，从而进一步提高电池的安全性。
25.在本实施例中，第一极片2为正极极片，第一极片2的电极涂料为正极电极涂料31；第一极片2的箔材为铝箔32。而第二极片为负极极片，第二极片的电极涂料为负极电极涂料41；第二极片的箔材为铜箔42。应当说明的是，电极涂料为市面上常规的电机涂料，本领域的技术人员很容易就能够得知其具体成分以及结构，对于本领域的技术人员来讲，属于现有技术。
26.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实
用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。


技术特征：
1.一种提高电池安全性的电池结构，包括由内至外依次层叠的第一极片、第一隔膜、第二极片和第二隔膜，所述第一极片、第一隔膜、第二极片和第二隔膜绕卷形成电芯，其特征在于：所述第一极片和第二极片均包括箔材，所述箔材从左至右依次划分出导电涂层区、用于连接极耳的留白区和阻燃涂层区；所述导电涂层区内涂布有电极涂料，所述阻燃涂层区内涂布有阻燃涂料。2.根据权利要求1所述的提高电池安全性的电池结构，其特征在于：所述阻燃涂料为膨胀石墨。3.根据权利要求1所述的提高电池安全性的电池结构，其特征在于：所述留白区的长度为20mm
±
5mm。4.根据权利要求1所述的提高电池安全性的电池结构，其特征在于：所述阻燃涂层区的长度大小与所述电芯的外周长大小的比值为1～5：1。5.根据权利要求1所述的提高电池安全性的电池结构，其特征在于：所述第一极片为正极极片，所述第一极片的电极涂料为正极电极涂料。6.根据权利要求5所述的提高电池安全性的电池结构，其特征在于：所述第一极片的箔材为铝箔。7.根据权利要求1所述的提高电池安全性的电池结构，其特征在于：所述第二极片为负极极片，所述第二极片的电极涂料为负极电极涂料。8.根据权利要求7所述的提高电池安全性的电池结构，其特征在于：所述第二极片的箔材为铜箔。

技术总结
本实用新型涉及新能源技术领域，具体涉及一种提高电池安全性的电池结构，包括由内至外依次层叠的第一极片、第一隔膜、第二极片和第二隔膜，第一极片、第一隔膜、第二极片和第二隔膜绕卷形成电芯，第一极片和第二极片均包括箔材，箔材从左至右依次划分出导电涂层区、用于连接极耳的留白区和阻燃涂层区；导电涂层区内涂布有电极涂料，阻燃涂层区内涂布有阻燃涂料。通过在极片上设置阻燃涂层区，极片和隔膜绕卷形成电芯后，极片的阻燃涂料会包覆在电极涂料的外侧，使电芯的外围形成阻燃屏障，避免了电池在一瞬间释放大量的热量而电池难以散热，从而造成安全隐患的问题，提高了电池的安全性。全性。全性。


技术研发人员：徐宁 郭华军
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2022/3/8