CN103762332A - 一种圆柱锂离子电池组及其组合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种圆柱锂离子电池组及其组合方法。本发明属于锂离子电池技术领域。一种圆柱锂离子电池组，包括钢壳电池(1)、连接金属带(2)、强力磁铁(3)、防过充二极管(4)，连接金属带（2）由强力磁铁（3）连接在钢壳电池(1)电极之间，防过充二极管（4）焊接在连接金属带（2）上。圆柱锂离子电池组的组合方法，包括以下步骤：（1）并联成单体电池组：单只圆柱锂离子电池并联成单体电池组，两边放好连接金属带后，用强力磁铁压紧，将防过充二极管焊接在连接金属带上；（2）单体电池组串联成电池组：单体电池组进行串联方式连接构成圆柱锂离子电池组。本发明具有结构简单，安全可靠，稳定性好，防过充；钢壳电池电极端连接可靠和有效等优点。

Description

一种圆柱锂离子电池组及其组合方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，特别是涉及一种圆柱锂离子电池组及其组合方法。
背景技术
目前，锂离子电池具有比较高的比能量、比功率，是21世纪动力电池的首选新能源技术。为了达到大容量、高电压的电池组规格，一般电池需要通过并联和串联进行组合，并通过电池管理系统进行电池的管理，防止单体电池出现过充电、过放电等现象。
圆柱钢壳电池具有较大的刚度，抗压力，耐变形，其机械强度要明显优于铝壳电池、塑料壳电池和软包装电池。另外，钢壳电池容易实现全自动化生产，便于控制品质。因此，很多公司都以圆柱钢壳电池为基本单元制造大型动力锂离子电池组。例如美国的A123公司、特斯拉公司，制造的电动汽车都是以18650型的圆柱电池为基本单元，通过并联和串联形成可靠性极高的大容量锂离子电池组。
一般圆柱电池在串联、并联过程中，需要用点焊机将电池的电极通过镍带或镀镍钢带联在一起。而电池管理系统需要将测量端头用钎焊方式连接在电极上。以上两种加工过程容易产生技术问题。例如，点焊过程中易出现虚焊问题。而电池的管理系统由于电器元件多，结构复杂，在用户的长期使用过程中容易出现可靠性问题。据统计，电池组的故障70%以上与电池管理系统有关。这些问题已经成为行业内的普遍问题，制约着电池组的发展和市场应用。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种圆柱锂离子电池组及其组合方法。
本发明提供一种结构简单，具有良好可靠性、稳定性的电池组合结构和技术，可以有效避免电池的虚焊。同时，采用简单、低成本的雪崩二极管组合，控制单体电池的电压，防止出现最容易出现安全问题的过充电现象。
本发明的雪崩二极管是一个具有单向导通功能的二极管，只有在反向电压大于某一个值（阈值）时，会被击穿，当外加电压减低到阈值以下时又会关闭，不会对二极管造成损坏。可以通过控制二极管PN结的设计，方便的制造具有特定击穿阈值电压的雪崩二极管。
本发明的目的之一是提供一种具有结构简单，可靠性高，稳定性好，安全有效，防过充等特点的圆柱锂离子电池组。
本发明圆柱锂离子电池组所采取的技术方案是：
一种圆柱锂离子电池组，其特点是：圆柱锂离子电池组包括钢壳电池、连接金属带、强力磁铁、防过充二极管，连接金属带由强力磁铁连接在钢壳电池电极之间，防过充二极管焊接在连接金属带上，钢壳电池为并联增加容量、串联提高电池组电压组合连接结构。
本发明圆柱锂离子电池组还可以采取如下技术措施：
所述的圆柱锂离子电池组，其特点是：连接金属带为镍带或镀镍钢带，强力磁铁为稀土永磁磁铁。
所述的圆柱锂离子电池组，其特点是：防过充二极管为具有高于阈值电压导通特性的雪崩二极管。
本发明的目的之二是是提供一种具有完全免除了点焊工艺，实现钢壳电池电极端的可靠和有效连接，且对电池性能没有任何影响等特点的圆柱锂离子电池组的组合方法。
本发明圆柱锂离子电池组的组合方法所采取的技术方案是：
一种圆柱锂离子电池组的组合方法，其特点是：圆柱锂离子电池组采用钢壳电池通过并联增加容量，通过串联提高电池组的电压的组合方法构成锂离子电池组，具体包括以下组合步骤：
（1）并联成单体电池组
单只圆柱锂离子电池并联成单体电池组，两边放好连接金属带后，用强力磁铁压紧，将防过充二极管焊接在连接金属带上，制成单体电池组；
（2）单体电池组串联成电池组
单体电池组进行串联方式连接构成本发明的圆柱锂离子电池组。
本发明具有的优点和积极效果是：
圆柱锂离子电池组及其组合方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明完全免除了点焊工艺。采用强力磁铁，就可以实现钢壳电池电极端的可靠和有效连接，且对电池性能没有任何影响。
以三元正极材料制造的电池为例，其工作电压范围为2.5-4.2。防过充二极管4与单体电池并联，其阈值导通电压为4.2V，当单体电池电压高于4.2V，雪崩二极管就会导通，在正负极之间放电，防止电压继续升高，而当单体电池电压低于4.2V时，雪崩二极管就会处于绝缘状态，保持电池的使用特性。
该技术可以取消电池管理系统，总体电压由充电器控制，单体电池的电压由雪崩二极管控制，大大降低了电池的组合成本。同时，本电池体系拆解十分容易，所有的单体钢壳可以实现无破坏性回收。
附图说明
图1是本发明圆柱锂离子电池组的结构示意图；
图2是本发明圆柱锂离子电池组的电路示意图；
图3是本发明实施例2圆柱锂离子电池组的外观结构示意图。
图中，1.钢壳电池、2.连接金属带、3.强力磁铁、4.防过充二极管。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并结合附图详细说明如下：
参照附图1、图2和图3。
实施例1
一种圆柱锂离子电池组，包括钢壳电池1、连接金属带2、强力磁铁3、防过充二极管4。连接金属带2为镍带或镀镍钢带，强力磁铁3为稀土永磁磁铁。防过充二极管4为具有高于阈值电压导通特性的雪崩二极管。连接金属带2由强力磁铁3连接在钢壳电池1电极之间，防过充二极管4焊接在连接金属带2上，钢壳电池1为并联增加容量、串联提高电池组电压组合连接结构。
实施例2
一种36V10Ah电池组结构及其组合方法。
本实施例选用三元正极材料的18650电池进行组合。单体电池的容量为2000mAh。为达到36V10Ah的规格，需要5并10串的结构。操作工序如下：首先将5只18650电池并联成10Ah单体电池组，两边放好镍带后，用磁铁压紧。将防过充二极管4焊接上，然后将10组单体电池组串联，即得到本发明的36V10Ah电池组。组合后的外形图如附图3所示。
实施例3
一种48V20Ah电池组结构及其组合方法。
本实施例选用磷酸铁锂正极材料的26650电池进行组合。单体电池的容量为3200mAh。为达到48V20Ah的规格，需要7并16串的结构。操作工序如下：首先将7只26650电池并联成20Ah单体电池组，两边放好镀镍钢带后，用磁铁压紧。将防过充二极管4，然后将16组单体电池组串联，即得到本发明的48V20Ah电池组。
本实施例具有所述的结构简单，可靠性高，稳定性好，安全有效，防过充等优点；组合方法具有完全免除了点焊工艺，实现钢壳电池电极端的可靠和有效连接，且对电池性能没有任何影响等积极效果。

Claims (4)

1.一种圆柱锂离子电池组，其特征是：圆柱锂离子电池组包括钢壳电池(1)、连接金属带(2)、强力磁铁(3)、防过充二极管(4)，连接金属带（2）由强力磁铁（3）连接在钢壳电池(1)电极之间，防过充二极管（4）焊接在连接金属带（2）上，钢壳电池（1）为并联增加容量、串联提高电池组电压组合连接结构。
2.根据权利要求1所述的圆柱锂离子电池组，其特征是：连接金属带（2）为镍带或镀镍钢带，强力磁铁（3）为稀土永磁磁铁。
3.根据权利要求1或2所述的圆柱锂离子电池组，其特征是：防过充二极管(4)为具有高于阈值电压导通特性的雪崩二极管。
4.根据权利要求1所述的圆柱锂离子电池组的组合方法，其特征是：圆柱锂离子电池组采用钢壳电池通过并联增加容量，通过串联提高电池组的电压的组合方法构成锂离子电池组，具体包括以下组合步骤：
（1）并联成单体电池组
单只圆柱锂离子电池并联成单体电池组，两边放好连接金属带后，用强力磁铁压紧，将防过充二极管焊接在连接金属带上，制成单体电池组；
（2）单体电池组串联成电池组
单体电池组进行串联方式连接构成本发明的圆柱锂离子电池组。
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