CN102354766B - 一种锂离子电池组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂离子电池设计领域，公开了一种锂离子电池组。其包括壳体、电池组本体、第一金属棒、第二金属棒、第一导线以及第二导线。电池组本体上设置有正负极极耳，电池组本体、正负极极耳均被封装在壳体内；第一金属棒以及第二金属棒分别贯穿壳体而外露在壳体的外表面的第一端部分别设置有沿纵向凹进的孔部，金属棒的第二端部分别突出于壳体内；一金属棒的第二端部与一导线的金属芯部的一端热熔结合，导线金属芯部的另一端与正极极耳热熔结合；另一金属棒的第二端部与另一导线的金属芯部的一端热熔结合，导线金属芯部的另一端与负极极极耳热熔结合。

Description

一种锂离子电池组

技术领域

本发明涉及锂离子电池设计领域，尤其涉及一种锂离子电池组。

背景技术

近年来，随着电动工具、电动玩具、模型飞机、电动车的快速发展，传统的铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等动力能源已经由于重量重、不环保的问题而不能适应这些设备对动力能源的要求。

锂离子电池是目前广泛推广的绿色可循环利用的能源，对于上述的电动工具、电动玩具、模型飞机、电动车应用而言，这些设备具有瞬时以及连续大电流工作要求，有的甚至要求30C、35C放电，随着科技的发展，将来还会要求更高的放电倍率。

由多个单体电池串联或者并联构成高倍率锂离子电池组由于具有容量大、重量轻、体积小、无记忆效应、自放电小、循环寿命长等特点，其正逐步取代传统的铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等动力能源而广泛应用于上述的电动工具、电动玩具、模型飞机、电动车等领域。

目前封装的锂离子电池组的结构主要如图1所示，由图可见，目前的锂离子电池组主要包括壳体101、封装在壳体101内的电池组本体102以及电池组本体102的正极极耳1031、负极极耳1032、以及设置在壳体101上的两用于输出电源的输出金属管1041、1042，两输出金属管1041、1042的横截面呈圆环形，金属管壁厚度为0.5毫米。

在电池组本体102引出极耳的端部上固定有转接板(PCB板)，在该转接板上设置有复数个独立的金属箔片。在进行组装时，通过锡焊将正极极耳1031焊接在转接板的第一金属箔片的一端部，将第一输出金属管1041锡焊与其下端第一金属箔片的另一端部锡焊焊接。同理，通过锡焊将负极极耳1032焊接在转接板的第二金属箔片的一端部，将第二输出金属管1042锡焊与其下端的第二金属箔片的另一端部锡焊焊接。

电池组本体102内的电流通从极耳流出，通过其端部焊接的转接板上的金属箔片而提供给输出金属管1041、1042。在应用时，用户将用电设备的电源输入端子的正负极分别插入至本锂离子电池组壳体101上的两输出金属管1041、1042的通孔即可实现电源输出供电。

本发明人在进行本发明的研究过程中发现，现有技术的锂离子电池组结构存在以下的缺陷：

1、现有技术的电池组本体102输出的电流顺次通过极耳1031、1032、输出金属管1041、1042、锡焊转接板上的金属箔片而输出至输出金属管1041、1042，而电源输出。在锡焊生产过程中，员工操作不一致存在假焊或者虚焊的现象，会导致锂离子电池组的内阻急剧增加，放电效率较低，导致锂离子电池组的使用寿命缩短。

2、现有技术中的锂离子电池组的固有内阻较大，导致锂离子电池组的放电效率较低，

3、在使用过程中较长时间大电流放电现有技术中的锂离子电池组的电源输出端子处的发热大，出现壳体101熔化，并且锂离子电池组的内阻持续升高，导致放电利用率降低，不能很好地为用电设备的持续高速运转提供良好的电源输出。

发明内容

本发明实施例第一目的在于提供一种锂离子电池组，其结构稳定性更高，有利于提高锂离子电池组的安全性。

本发明实施例提供的一种锂离子电池组，包括：壳体、电池组本体、第一金属棒、第二金属棒、第一导线以及第二导线，其中，

所述电池组本体上设置有正极极耳、以及负极极耳，

所述电池组本体、所述正极极耳、以及负极极耳均被封装在所述壳体内；

所述第一金属棒以及第二金属棒分别贯穿所述壳体而外露在所述壳体的外表面的第一端部分别设置有：沿本金属棒纵向凹进的孔部，

所述第一金属棒以及第二金属棒的第二端部分别突出于所述壳体内；

所述第一金属棒的第二端部与所述第一导线的金属芯部的一端热熔结合，

所述第一导线金属芯部的另一端与所述正极极耳热熔结合；

所述第二金属棒的第二端部与所述第二导线的金属芯部的一端热熔结合，

所述第二导线金属芯部的另一端与所述负极极极耳热熔结合。

可选地，所述第一金属棒、第二金属棒除各自所述孔部外的部分均为实心。

可选地，在所述第一金属棒以及第二金属棒的第二端部的下部分别设有突出部，

各所述突出部分别沿本突出部所在的金属棒的纵向延伸突出；

所述第一导线、第二导线的金属芯部分别热熔结合在所述第一金属棒、第二金属棒的所述突出部上。

可选地，各所述突出部的顶部分别呈平面，

所述第一导线、第二导线的金属芯部分别热熔结合在各所述突出部的顶部平面。

可选地，所述第一金属棒以及第二金属棒的孔部的管壁厚度大于0.5毫米。

可选地，所述第一金属棒以及第二金属棒的孔部管壁的厚度小于或等于1米。

可选地，所述第一金属棒以及第二金属棒的外周横截面呈：齿轮状或者矩形或者六边形。

可选地，在所述壳体的外表面贴有：两有色胶片，

两所述有色胶片分别环绕于所述第一金属棒、第二金属棒的孔部外周。

可选地，所述第一导线以及第二导线的金属芯材均为：铜线或者铜绞线，

位于各所述金属芯材外周的保护套均为：锦纶编织绝缘层。

由上可见，应用本发明实施例的技术方案，在本实施例中的锂离子电池组的结构中采用了导线连接极耳以及第一金属棒，并且该导线与两极耳与两第一金属棒的连接采用直接热熔金属熔合的方式连接，使其连接牢固而不易于发生松动或者脱落。相对于现有技术中采用转接板的金属箔片锡焊连接结构而言，采用本发明实施例结构一方面能够使锂离子电池组的内部结构更加简单，并且本实施例锂离子电池组内部的导电部件连接更加稳固，避免如现有技术中由于转接板的金属箔片锡焊虚焊或者锡落而导致的接触不良的不良现象率。可见，采用本技术方案有利于提高在生产以及应用过程中锂离子电池组的稳定性以及安全性，并且有利于降低锂离子电池组的内阻，提高放电效率，提高散热性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为现有技术提供的一种锂离子电池组的主要结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的第一种锂离子电池组的内部结构立体示意图；

图3为本发明实施例1中图2所示锂离子电池组的内部后视结构示意图；

图4为本发明实施例1中图2所示锂离子电池组的另一视角结构示意图；

图5为本发明实施例1提供的第二种锂离子电池组的内部结构立体示意图；

图6为本发明实施例1中图5所示锂离子电池组的的内部结构主视示意图；

图7为本发明实施例1中图5所示锂离子电池组在壳体外表面结构示意图；

图8为对图1、图2-4、图5-7所示结构的锂离子电池组进行放电测试得到的放电效率曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

参见图2-7所示，。本实施例提供的一种锂离子电池组主要包括以下：壳体201、电池组本体202、正极极耳2031、负极极耳2032、第一金属棒2041、第二金属棒2042、第一导线2051以及第二导线2052。其中各部分的连接关系如下：

电池组本体202由多个单体电池串联或者并联组成一整体。正极极耳2031、负极极耳2032为电池组本体202的电源引出端子，分别位于电池组本体202的端部。电池组本体202以及其正极极耳2031以及负极极耳2032均封装于壳体201内。第一金属棒2041以及第二金属棒2042分别贯穿于壳体201的一壳壁上，使第一金属棒2041以及第二金属棒2042的一端(记为第一端部)外露在壳体201的外表面，在第一金属棒2041以及第二金属棒2042的第一端部的末端设有分别沿金属棒的纵向凹进的孔部2061、2062，以便于外部用电设备的的接线端子分别插入第一金属棒2041以及第二金属棒2042的两孔部2061、2062而取得电源，对接外部正负极接电端子供电。

在第一金属棒2041以及第二金属棒2042的另一端部(记为第二端部)分别突出在壳体201内，并且第一金属棒2041以及第二金属棒2042的第二端部与第一导线2051、第二导线2052的金属芯部的一端分别热熔结合，第一导线2051、第二导线2052的金属芯部的另一端分别于正极极耳2031、负极极耳2032热熔结合。

由上可见，在本实施例中的锂离子电池组的结构中采用了导线连接极耳以及第一金属棒2041，并且该导线与两极耳与两第一金属棒2041的连接采用直接热熔金属熔合的方式连接，使得其连接牢固而不易于发生松动或者脱落。相对于现有技术中采用转接板的金属箔片锡焊连接结构而言，采用本发明实施例结构一方面能够使得锂离子电池组的内部结构更加简单并且其内部的导电部件连接更加稳固，避免现有技术中由于转接板的金属箔片锡焊虚焊或者锡落而导致的接触不良的问题，采用本技术方案有利于提供锂离子电池组在生产以及应用过程中的稳定性以及安全性，并且有利于降低离子电池组的内阻，提高放电效率并且有利于提高散热性能。

在本实施例中的第一导线2051、第二导线2052分别为可过大电流的导线。

其中大电流导线由导线和接线端两部分组成，铜焊联接，导线芯用多股铜丝绕制，每股直径为0.1mm；表皮为锦纶编织的绝缘保护套，其中一般10-50A设置为单层表皮，100-3000A设置为双层表皮。

大电流导线具有外形美观、安全可靠、质地柔软、耐磨耐高温等特点适用电流范围如下列表：

具体可以根据本锂离子电池组的额定电流而选用不用型号的大电流导线。

参见图2、5所示，为了进一步提高本锂离子电池组的结构稳固性，还可以采用以下的进一步优选结构：

在第一金属棒2041以及第二金属棒2042的第二端部的下部分别设置有一沿金属棒的纵向延伸的突出部2081、2082，从而在进行导线热熔焊接时，将第一导线2051、第二导线2052的金属芯部分别热熔结合两金属棒上的突出部2081、2082的顶部，该突出部2081、2082的设置一方面有利于方便热熔操作；另一方面该突出部2081、2082可以起承托导线端部的作用，进一步避免连接部分脱落而导致接触不良，内阻增高等不良现象，进一步有利于提高产品的稳定性以及安全性。

作为本实施例的进一步优选方案，可以将第一金属棒2041以及第二金属棒2042的末端的上部切除，而留其下部的小部分，使得其突出部2081、2082的顶面呈平面，在进行导线的金属芯材的热熔结合时可以将导线的芯材贴合地防止在该突出部2081、2082的顶面平台上，在该平台上进行热熔结合。

在本实施例中进行导线两端的热熔连接工艺时，可以但不限于采用热熔机、储能机等超声波设备对需热熔结合的部件进行加工，使被加工部件的两部分金属受热熔化而熔合在一起而在冷却后凝固熔合连接在一起。

参见图4、7所示，在本实施例中，为了方便使用者的连接操作以及提高结构的安全性，还可以在外壳上进一步增贴有色的胶片2071、2072(内部添加有色粉的塑胶片材，可以选用市面上常见的各种彩色胶片)，使得两胶片2071、2072分别贴在第一金属棒2041、第二金属棒2042在外壳上的孔径外周。该有色胶片2071、2072的设置一方面可以提高接口端的安全性，另一方面可以通过颜色的标识便于用户分辨正负极，另外还有利于改善锂离子电池组的外观，使得其更加美观。

参见图4、7所示，进一步地，在该壳体201的外表面位于第一金属棒2041、第二金属棒2042的孔径附近还可以分别设置凹陷的标识图案：“+”、“-”，以进一步便于用户辨识本锂离子电池组的输出正负极，进一步方便用户使用。

在本实施例中，第一金属棒2041或者第二金属棒2042或者两者的孔部2061、2062的管壁设置成大于0.5mm，在实际应用中根据具体整体锂离子电池组的壳体201尺寸，尽量增大第一金属棒2041或者第二金属棒2042或者两者的孔部2061、2062的管壁，譬如在其尺寸许可的情况下可以将第一金属棒2041或者第二金属棒2042或者两者的孔部2061、2062的管壁设置成1米。

在本实施例中，将第一金属棒2041或者第二金属棒2042或者两者的孔部2061、2062的管壁限定为大于0.5毫米，该壁厚的设置有利于提高第一金属棒2041、第二金属棒2042的散热面积，提高散热性能，且利于减少锂离子电池组的固有内阻，有利于提高锂离子电池组的放电利用效率，提高使用寿命。

在本实施例中，第一金属棒2041以及第二金属棒2042可以为整条通孔的金属棒。但本发明人在进行本发明研究过程中发现，采用以下的优选设置可以进一步降低锂离子电池的内阻：

本发明采用实心状的金属棒作为第一金属棒2041以及第二金属棒2042，在应用时，在该实心状的金属棒的一端部末端挖出一个沿金属棒纵向凹进的孔部2061、2062即可，在装配时使得该孔部2061、2062位于壳体201的外部，用户在使用时可以将用电设备的正负极接电端子分别插入第一金属棒2041以及第二金属棒2042壳体201外的孔部2061、2062即可。相对于现有技术中的通孔金属棒，采用本实施例提供的实心部分挖孔的金属棒能进一步降低锂离子电池的内阻，并且提高该电流输出端的散热面积，避免温度过高等不良情况。

为了进一步坚固产品的稳固性以及美观性，本发明实施例中的第一金属棒2041、第二金属棒2042可以但不限于利用横截面为矩形、方形(参见图2、3、4中的2041、2042)、齿轮型(参见图5、6、7中的2041、2042)、六边形等的实心金属棒，然后在实心金属棒的一端部末端挖出一个孔部2061、2062，即可。

在本实施例中，孔部2061、2062的形状根据用户用电设备的接电端子的形状相适配，其一般为圆孔。

试验数据对比：

为了进一步说明本发明实施例结构的效果，在相同的测试条件下，本发明人分别对图1所示结构的锂离子电池组、本实施例图2-4所示的锂离子电池、本实施例图5-7所示锂离子电池组分别进行放电测试，得到图8所示的放电效率曲线，以及下表二为所示放电过程中的主要电性参数数据比对分析。

其中：801曲线为图1中锂离子电池得到的放电曲线；802曲线为图2-4中锂离子电池得到的放电曲线；803曲线为图5-7中锂离子电池得到的放电曲线。表二：图8所示放电效率曲线的主要电性数据比对分析

对比图2-7电池组的数据平均值以及图1所示结构锂离子电池组的试验数据，从上面实验结果可以看出：

本发明本实施例所述结构的锂离子电池，其内阻降低了35.35％，放电效率提高了5.13％，放电中值电压提高了0.196V，放电温度降低了24℃。

综上，相对于现有技术，利用本实施例技术方案能够大大改善锂离子电池的电性能。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种锂离子电池组，其特征是，包括：壳体、电池组本体、第一金属棒、第二金属棒、

第一导线以及第二导线，其中，

所述电池组本体上设置有正极极耳、以及负极极耳，

所述电池组本体、所述正极极耳、以及负极极耳均被封装在所述壳体内；

所述第一金属棒以及第二金属棒分别贯穿所述壳体而外露在所述壳体的外表面的第

一端部分别设置有：沿本金属棒纵向凹进的孔部，

所述第一金属棒以及第二金属棒的第二端部分别突出于所述壳体内；

所述第一金属棒的第二端部与所述第一导线的金属芯部的一端热熔结合，

所述第一导线金属芯部的另一端与所述正极极耳热熔结合；

所述第二金属棒的第二端部与所述第二导线的金属芯部的一端热熔结合，

所述第二导线金属芯部的另一端与所述负极极极耳热熔结合。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池组，其特征是，

所述第一金属棒、第二金属棒除各自所述孔部外的部分均为实心。

3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池组，其特征是，

在所述第一金属棒以及第二金属棒的第二端部的下部分别设有突出部，

各所述突出部分别沿本突出部所在的金属棒的纵向延伸突出；

所述第一导线、第二导线的金属芯部分别热熔结合在所述第一金属棒、第二金属棒的

所述突出部上。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池组，其特征是，

各所述突出部的顶部分别呈平面，

所述第一导线、第二导线的金属芯部分别热熔结合在各所述突出部的顶部平面。

5.根据权利要求1或2所述的锂离子电池组，其特征是，所述第一金属棒以及

第二金属棒的孔部的管壁厚度大于0.5毫米。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池组，其特征是，

所述第一金属棒以及第二金属棒的孔部管壁的厚度小于或等于1米。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池组，其特征是，

所述第一金属棒以及第二金属棒的外周横截面呈：齿轮状或者矩形或者六边形。

8.根据权利要求1或2所述的锂离子电池组，其特征是，

在所述壳体的外表面贴有：两有色胶片，

两所述有色胶片分别环绕于所述第一金属棒、第二金属棒的孔部外周。

9.根据权利要求1或2所述的锂离子电池组，其特征是，

所述第一导线以及第二导线的金属芯材均为：铜线或者铜绞线，

位于各所述金属芯材外周的保护套均为：锦纶编织绝缘层。

Images