CN102044694A - 一种高电压电池 - Google Patents

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张喜凤
韩立
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Abstract

一种高电压电池，由高电压电芯(1)、温度传感器(8)、正极极柱(2)、负极极柱(3)、壳体(4)构成，其内部并联有两个以上的高电压电芯(1)，两个相邻高电压电芯(1)相互接触的两个表面集流体(6)的极性相同。温度传感器(8)用绝缘胶粘于表面集流体(6)的上表面。高电压电芯(1)的表面集流体(6)通过极耳(7)分别与正极极柱(2)或负极极柱(3)相连接。正极极柱(2)和负极极柱(3)为导电金属杆，分别固定在壳体(4)上，并与壳体(4)相互绝缘。本发明尤其适合于电动车等要求高电压大电流输出的动力电池。

Description

一种高电压电池 
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种可为电动汽车提供能量的高电压大电流动力锂离子电池。 
背景技术
纯电动汽车的驾驶特性要求动力电池组能够同时提供高电压和大电流的能量输出。目前国际国内普遍开发的电动汽车用单体锂离子动力电池的工作电压范围在2～5V之间，然后由多个小容量单体电池并联后再串联的方式或者由多个大容量单体电池串联的方式为汽车提供动力。 
从电池技术而言，业界已在小型电池的产业化方面积累了较丰富的经验，技术相对较成熟。但是，由多个小容量单体电池并联后再串联的供能方式会给电池安全管理带来很大问题，因为若其中某个电池发生短路将给所有并联在一起的电池带来灾难性后果。另外，小容量并联的电池有太多连接，需要很好地解决集成装配费用问题。 
大容量电池的产业化刚刚起步。事实也证明，大容量电池的安全性问题还没有得到根本解决。对于大容量锂离子电池而言，如果电池内部某一处发生短路及安全措施失效，电池将在短时间内释放大量热量，造成单体电池的安全隐患。另外，大容量电池难以实现快速充放电，倍率性能较差，成组使用的一致性问题也很突出。 
中国专利200910243553.9公布了一种新型高电压电芯，这种电芯采用内部串联复合电极片的方式对外提供高电压输出，电芯内部即使发生某电池单元短路，也不会导致电芯内所有电池单元的瞬间大电流放电，因此极大地提高了电芯的使用安全性。不足的是，虽然这种电芯的输出电压可以达到300V以上，但电芯的荷电容量较小，无法提供大电流输出。 
发明内容
为克服以上技术缺陷，本发明提供采用内部并联多个高电压电芯的高电压电池，以同时满足电动汽车用动力电池高电压和大电流的使用要求，并保证电池的安全性能。 
本发明采用以下技术方案： 
本发明高电压电池由高电压电芯、温度传感器、正极极柱、负极极柱和壳体构成。所述高电压电池内部并联两个以上的高电压电芯，两个相邻高电压电芯相互接触的两个表面集流体极性相同，同为正极或同为负极；所述温度传感器用绝缘胶粘于高电压电芯的表面集流体 的上表面；所述高电压电芯的表面集流体通过极耳分别与正极极柱或负极极柱相连接；所述正极极柱和负极极柱为导电金属杆，分别固定在壳体上，并与壳体相互绝缘。 
所述的高电压电芯的表面集流体是厚度小于5毫米的导电金属板或导电金属多孔丝网，通过导电胶的胶粘与高电压电芯的表面电极保持紧密接触。 
所述的高电压电芯由两个以上矩形或其它形状的复合电极片叠摞在一起，每两个复合电极片之间同时叠有数量不少于一层的电子不导电的微孔隔膜或聚合物电解质将复合电极片相互隔开，防止短路。电极片之间充满液体电解液或胶体电解质。每个复合电极片的边缘部位用绝缘胶胶粘固定并相互绝缘，相邻的两个复合电极片构成一个电池单元，各电池单元之间的液体或胶体电解质互不流通。所述的复合电极片为一片复合金属箔膜，复合金属箔膜由厚度小于30微米的铝箔与厚度小于20微米的铜膜复合构成，在复合金属箔膜的铝箔上涂布有正极活性材料、导电剂和胶粘剂的混合物，在复合金属箔膜的铜膜上涂布有负极活性材料、导电剂和胶粘剂的混合物。所述的正极活性材料包括但不限于：LiCoO2、Li(Mn1/3Ni1/3Co1/3)O2、Li(Mn2/5Ni2/5Co1/5)O2、Li(Mn/10Ni3/10Co2/10)O2、Li1.0～1.1Mn2O4、LiFePO4/C；负极活性材料包括但不限于：金属锂、锂化合物、可储锂金属粉体、各类碳材料。 
本发明高电压电池可以同时提供高电压输出和大电流放电，满足了动力锂离子电池的高安全和高功率的性能要求。例如，可以提供电压大于300V，电流密度大于200A的动力输出。 
附图说明
图1为高电压电池的结构示意图，图中：1高电压电芯，2正极极柱，3负极极柱，4壳体，5阀孔； 
图2为高电压电芯的表面结构示意图，图中：6表面集流体，7极耳，8温度传感器。 
具体实施方式
本发明高电压电池，由高电压电芯1、温度传感器8、正极极柱2、负极极柱3、壳体4构成，如图1和图2所示。多个高电压电芯1并联在一起，通过极耳7分别与正极极柱2或负极极柱3连接，用金属垫片和螺栓将极耳7紧密固定在正极极柱2或负极极柱3上。所述正极极柱2和负极极柱3为导电金属杆，分别固定在壳体4上，并与壳体4相互绝缘。高电压电芯1的表面集流体6是厚度小于5毫米的导电金属板或导电金属多孔丝网，通过导电胶的胶粘与高电压电芯1的表面电极保持紧密接触。两个相邻高电压电芯1相互接触的两个表面集流体6极性相同，同为正极或同为负极。一个或多个温度传感器8用绝缘胶粘在高电压电芯1的表面集流体6的上表面，温度传感器8的电信号可以通过信号传输线从壳体4上面的阀孔5导出。 

Claims (6)

1.一种高电压电池，其特征在于：所述的电池由高电压电芯(1)、温度传感器(8)、正极极柱(2)、负极极柱(3)、壳体(4)构成；所述高电压电池内部并联有两个以上的高电压电芯(1)，两个相邻高电压电芯(1)相互接触的两个表面集流体(6)的极性相同，同为正极或同为负极；所述温度传感器(8)用绝缘胶粘于表面集流体(6)的上表面；所述高电压电芯(1)的表面集流体(6)通过极耳(7)分别与正极极柱(2)或负极极柱(3)相连接；所述正极极柱(2)和负极极柱(3)为导电金属杆，分别固定在壳体(4)上，并与壳体(4)相互绝缘。
2.如权利要求1所述的高电压电池，其特征在于：所述的高电压电芯(1)的表面集流体(6)是厚度小于5毫米的导电金属板或导电金属多孔丝网，表面集流体(6)通过导电胶与高电压电芯(1)的表面电极保持接触。
3.如权利要求1所述的高电压电池，其特征在于：所述的高电压电芯(1)由两个以上的复合电极片叠摞在一起，每两个复合电极片之间叠有数量不少于一层的电子不导电的微孔隔膜或聚合物电解质，将复合电极片相互隔开；复合电极片之间充满液体电解液或胶体电解质；每个复合电极片的边缘部位用绝缘胶胶粘固定并相互绝缘；相邻的两个复合电极片构成一个电池单元；各个电池单元之间的电解质互不流通。
4.如权利要求3所述的高电压电池，其特征在于：所述的复合电极片为一片复合金属箔膜，复合金属箔膜由厚度小于30微米的铝箔与厚度小于20微米的铜膜复合构成，在复合金属箔膜的铝箔上涂布有正极活性材料、导电剂和胶粘剂的混合物，在复合金属箔膜的铜膜上涂布有负极活性材料、导电剂和胶粘剂的混合物。
5.如权利要求4所述的高电压电池，其特征在于：所述的正极活性材料为：LiCoO2、Li(Mn1/3Ni1/3Co1/3)O2、Li(Mn2/5Ni2/5Co1/5)O2、Li(Mn5/10Ni3/10Co2/10)O2、Li1.0～1.1Mn2O4或LiFePO4/C中的一种或多种混合物；所述的负极活性材料为：金属锂、锂化合物、可储锂金属粉体或碳材料。
6.如权利要求1所述的高电压电池，其特征在于：所述的高电压电芯(1)的工作电压大于等于20V。
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