CN104600371A - 一种安全的聚合物锂离子电池组结构及其组装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池组技术领域，尤其涉及一种安全的聚合物锂离子电池组结构，包括由若干个通过串联和/或并联连接的聚合物锂离子电池组成的电池组和外壳，电池组置于外壳内；电池组上设置有温控断路器、总正极片、总负极片和充电输入连接器，温控断路器与总负极片串接后再与总正极片一同连接在充电输入连接器上，形成充电保护电路。相对于现有技术，本发明通过在电池组上设置温控断路器，当电池组因为异常充电而处于高温状态时，温控断路器呈断路状态，从而阻止电池组在高温环境下充电而导致的电池性能的下降和引发的安全事故的出现，可以大大地提高电池组的使用安全性。

Description

一种安全的聚合物锂离子电池组结构及其组装工艺

技术领域

本发明属于电池组技术领域，更具体地说，本发明涉及一种安全的聚合物锂离子电池组结构及其组装工艺。

背景技术

聚合物锂离子电池作为清洁能源的一种，由于其具有电压高，充放电寿命长，对环境污染小和自放电率低等诸多优点，已经被广泛地应用于各类电子产品上，如智能手机，笔记本电脑，数码相机和便捷式小型电器等。

随着聚合物锂离子电池在电子产品上的大量使用和电池能量密度的不断提高，电池的安全性需要进一步加强，尤其是对于由多个聚合物锂离子电池串联和/或并联而成的电池组，如果其中一个聚合物锂离子电池出现异常充电(如高温充电、过充电等)情况，那么整个电池组就存在非常严重的安全隐患。

为了提高电池组的安全性，通常在充电器内部会加装过压、过温等保护装置，当电池组出现异常充电的情况时，这些保护装置可以起到一定的保护作用。但是，当充电器内部的保护电路元件被滥用、被拆卸或者遇到故障时，电池组充电时就失去了充电器保护装置的保护，从而增大了电池组的安全隐患。

此外，目前多并串电池组的连接多数采用PCM转接板的方式，将电池的极耳连接在PCM转接板上，实现电池的串接或者并接，再从总正极片端和总负极片端连接到PCM主板上，形成回路。这种组装方式较为复杂，操作难度较大，而且不良率高，制造成本较高。

有鉴于此，确有必要提供一种安全的聚合物锂离子电池组结构及其组装工艺，其通过加入温控断路器，可以大大地提高电池组的使用安全性，该工艺简单可行，操作难度低，制造成本低，不良率低，而且更加安全可靠。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种安全的聚合物锂离子电池组结构，其通过加入温控断路器，可以大大地提高电池组的使用安全性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种安全的聚合物锂离子电池组结构，包括由若干个通过串联和/或并联连接的聚合物锂离子电池组成的电池组和外壳，所述电池组置于所述外壳内；

所述电池组上设置有温控断路器、总正极片、总负极片和充电输入连接器，所述温控断路器与所述总负极片串接后再与所述总正极片一同连接在所述充电输入连接器上，形成充电保护电路。

作为本发明安全的聚合物锂离子电池组结构的一种改进，所述电池组上还设置有放电输出连接器，所述总正极片和所述总负极片通过主回路连接引线与所述放电输出连接器连接，形成放电回路。

作为本发明安全的聚合物锂离子电池组结构的一种改进，所述聚合物锂离子电池的极耳之间通过连接片连接，所述连接片连接有电压信号侦测引线，所述电压信号侦测引线还与所述充电输入连接器连接，形成电压侦测电路。

作为本发明安全的聚合物锂离子电池组结构的一种改进，所述连接片为连接镍片、连接铜片或挠性印刷电路板。

作为本发明安全的聚合物锂离子电池组结构的一种改进，所述极耳和所述连接片通过激光焊连接、点焊连接、超声焊连接或锡焊连接。

作为本发明安全的聚合物锂离子电池组结构的一种改进，所述极耳和所述连接片之间设置有绝缘纸，相邻的所述极耳之间填充有压缩泡棉，并且所述极耳和所述压缩泡棉组成的整体外缠绕有聚合物胶带。

作为本发明安全的聚合物锂离子电池组结构的一种改进，相邻的所述聚合物锂离子电池之间设置有粘接层，所述电池组的角位均设置有压缩泡棉。

作为本发明安全的聚合物锂离子电池组结构的一种改进，所述温控断路器设置于相邻的两个所述聚合物锂离子电池的顶封边之间，并且所述温控断路器和与所述温控断路器接触的所述聚合物锂离子电池的顶部之间设置有导热材料层。

作为本发明安全的聚合物锂离子电池组结构的一种改进，所述外壳包括左壳体、右壳体和上盖，所述左壳体和所述右壳体共同形成容置空间，所述上盖盖合在所述左壳体和所述右壳体的上端并且所述上盖位于所述电池组的正上方；

所述左壳体包括第一底壳、第一顶壳和设置于所述第一顶壳和所述第一底壳之间的第一主壳体；所述右壳体上包括第二底壳、第二顶壳和设置于所述第二顶壳和所述第二底壳之间的第二主壳体；所述第一底壳和所述第二底壳共同形成用于支撑所述电池组的支撑结构，所述第一顶壳和所述第二顶壳均与所述上盖连接。

相对于现有技术，本发明通过在电池组上设置温控断路器，当电池组因为异常充电而处于高温状态时，温控断路器呈断路状态，从而阻止电池组在高温环境下充电而导致的电池性能的下降和引发的安全事故的出现，而且在充电过程中如出现电池温度异常升高的情况，温控断路器能及时断开充电电流，从而达到安全保护的目的，可以大大地提高电池组的使用安全性。而当电池温度降低到常温状态时，温控断路器又呈闭合状态，允许电池组正常充放电。本发明结构简单，温度保护的控制方式简单可靠，不需要额外的过温检测保护控制电路，从而可以减少电池电量的消耗，且不会额外地增加材料的成本。

本发明的另一个目的在于提供一种安全的聚合物锂离子电池组结构的组装工艺，包括以下步骤：

第一步，将若干个聚合物锂离子电池并排置于辅助夹具内，采用连接片将所述聚合物锂离子电池的极耳连接起来，形成总正极片和总负极片，使得若干个所述聚合物锂离子电池通过串联和/或并联的方式组合成电池组；

第二步，在所述电池组的上端设置充电输入连接器和温控断路器，使得所述温控断路器与所述总负极片串接后再与所述总正极片一同连接在所述充电输入连接器上，形成充电保护电路；

第三步，在所述极耳和所述连接片之间设置绝缘纸，并在所述电池组的角位贴上压缩泡棉，最后再将电池组置于外壳内。

作为本发明安全的聚合物锂离子电池组结构的组装工艺的一种改进，第二步还包括在所述电池组上设置放电输出连接器和主回路连接引线的步骤，使得所述总正极片和所述总负极片通过所述主回路连接引线与所述放电输出连接器连接，形成放电回路。

作为本发明安全的聚合物锂离子电池组结构的组装工艺的一种改进，第二步还包括在所述连接片上连接电压信号侦测引线，并使所述电压信号侦测引线与所述充电输入连接器连接，形成电压侦测电路的步骤。

作为本发明安全的聚合物锂离子电池组结构的组装工艺的一种改进，第一步还包括在相邻的所述聚合物锂离子电池之间设置粘接层的步骤，第三步还包括在所述极耳和所述连接片之间设置绝缘纸、在相邻的所述极耳之间填充压缩泡棉和在所述极耳和所述压缩泡棉组成的整体外缠绕聚合物胶带的步骤。

作为本发明安全的聚合物锂离子电池组结构的组装工艺的一种改进，第二步中所述温控断路器设置于相邻的两个所述聚合物锂离子电池的顶封边之间，并且第二步中还包括在所述温控断路器和与所述温控断路器接触的所述聚合物锂离子电池的顶部之间设置导热材料层的步骤。

相对于现有技术，本发明巧妙地利用连接片来作回路串接，并利用温控断路器来实现安全保护的目的，结构简单，工艺得到了优化，使得整个组装工艺简单易行，制造成本大大降低，不良率大大降低，而且使得该电池组结构更加安全可靠。此外，组装成的电池组结构回路内阻小、电气性能稳定。

附图说明

图1为本发明实施例1的立体结构示意图。

图2为本发明实施例1的分解结构示意图。

图3为本发明实施例1中电池组部分的分解结构示意图。

图4为本发明实施例1中电池组部分的立体结构示意图。

其中：

1-电池组，2-电压信号侦测引线，3-外壳，31-左壳体，311-第一底壳，312-第一顶壳，313-第一主壳体，32-右壳体，321-第二底壳，322-第二顶壳，323-第二主壳体，33-上盖，4-温控断路器，5-总正极片，6-总负极片，7-充电输入连接器，8-放电输出连接器，9-连接片，10-绝缘纸，11-压缩泡棉，12-聚合物胶带，13-主回路连接引线。

具体实施方式

实施例1

如图1至图4所示，本实施例提供的一种安全的聚合物锂离子电池组结构，包括由若干个通过串联和/或并联连接的聚合物锂离子电池组成的电池组1和外壳3，电池组1置于外壳3内；其中，电池组1用于实现充放电。外壳3用于固定电池组1。

电池组1上设置有温控断路器4、总正极片5、总负极片6和充电输入连接器7，温控断路器4与总负极片6串接后再与总正极片5一同连接在充电输入连接器7上，形成充电保护电路。其中，温控断路器4的工作原理为：当电池组1因为处于高温状态时，温控断路器4呈断路状态，从而阻止电池组1在高温环境下充电而导致的电池性能的下降和引发的安全事故的出现，而且在充电过程中如出现电池温度异常升高的情况，温控断路器4能及时断开充电电流，从而达到安全保护的目的，可以大大地提高电池组1的使用安全性。而当电池温度降低到常温状态时，温控断路器4又呈闭合状态，允许电池组正常充放电。

电池组1上还设置有放电输出连接器8，总正极片5和总负极片6通过主回路连接引线13与放电输出连接器8连接，形成放电回路，供客户端设备使用。

聚合物锂离子电池之间通过连接片9连接。优选的，连接片9为连接镍片、连接铜片或挠性印刷电路板，或者是电子线，当然也可以是其它可以起到导电连接作用的连接片9。极耳和连接片9通过激光焊连接、点焊连接、超声焊连接或锡焊连接，当然也可以采用其他焊接方式。

极耳和连接片9之间设置有绝缘纸10，绝缘纸10的材质为杜邦纸、聚酰亚胺纸或防火快巴纸等，以在极耳和连接片9之间起到绝缘的作用。相邻的极耳之间填充有压缩泡棉11，该压缩泡棉11可以起到支撑的作用，并且极耳和压缩泡棉11组成的整体外缠绕有聚合物胶带12，本实施例中，聚合物胶带12为聚酰亚胺胶带，以固定住极耳和压缩泡棉11组成的整体。

相邻的聚合物锂离子电池之间设置有粘接层，该粘接层的材质为双面胶或聚酰亚胺胶带，电池组1的角位均设置有压缩泡棉11，利用压缩泡棉11的收缩性可以将电池组1紧固于外壳3的里面。

连接片9连接有电压信号侦测引线2，电压信号侦测引线2还与充电输入连接器7连接，形成电压侦测电路。也就是说，电压信号侦测引线2连接在各单体聚合物锂离子电池的正、负极上并引至充电输入连接器7作充电平衡功能用，该电压侦测电路可以侦测电压、甄别电路的异常情况。

温控断路器4设置于相邻的两个聚合物锂离子电池的顶封边之间，并且温控断路器4和与温控断路器4接触的聚合物锂离子电池的顶部之间设置有导热材料层。该温控断路器4可以设置在任意两个聚合物锂离子电池的顶封边之间，导热材料层的设置可以使得温控断路器4准确地传感到聚合物锂离子电池的发热程度，提高导热的灵敏度，从而可靠的实现了高温状态下对电池禁止充电的安全保护。该温度保护控制方式简单可靠，不需要额外的过温检测保护控制电路，因此可以避免额外的过温检测保护控制电路带来的电池电量的消耗和材料成本的增加。当然，温控断路器4也可以设置在电池组1的底部或其它任何能接触到聚合物锂离子电池的位置。

外壳3包括左壳体31、右壳体32和上盖33，左壳体31和右壳体32共同形成容置空间，上盖33盖合在左壳体31和右壳体32的上端并且上盖33位于电池组1的正上方。左壳体31、右壳体32和上盖33形成一个能够将电池组1牢固地固定在其内的空间。

左壳体31上包括第一底壳311、第一顶壳312和设置于第一顶壳312和第一底壳311之间的第一主壳体313；右壳体32上包括第二底壳321、第二顶壳322和设置于第二顶壳322和第二底壳321之间的第二主壳体323；第一底壳311和第二底壳321共同形成用于支撑电池组1的支撑结构，第一顶壳312和第二顶壳322均与上盖33连接。这种外壳3结构简单，易于拆卸和安装，且制造成本较低。

外壳3设置为塑胶外壳，即左壳体31、右壳体32和上盖33都是塑胶材质，从而可以起到绝缘的作用，而且该塑胶外壳具有较高的强度和较长的使用寿命。

实施例2

本实施例提供了一种实施例1提供的安全的聚合物锂离子电池组结构的组装工艺，包括以下步骤：

第一步，将若干个聚合物锂离子电池(电池本体上贴有附带离型纸的双面胶)并排置于辅助夹具内，采用激光焊接将连接镍片将聚合物锂离子电池的极耳连接起来，形成总正极片5和总负极片6，然后撕开双面胶离型纸，使得若干个聚合物锂离子电池通过串联和/或并联的方式组合成电池组1；

第二步，在电池组1的上端设置充电输入连接器7、温控断路器4、放电输出连接器8和主回路连接引线13，使温控断路器4与总负极片6串接(通过锡焊方式串接)后再与总正极片5一同连接在充电输入连接器7上，形成充电保护电路；其中，温控断路器4设置在相邻的两个聚合物锂离子电池的顶封边之间，并且温控断路器4和与温控断路器4接触的聚合物锂离子电池的顶部之间设置导热材料层；

使总正极片5和总负极片6通过主回路连接引线13与放电输出连接器8连接，形成放电回路；

在连接镍片上连接电压信号侦测引线2，并使电压信号侦测引线2与充电输入连接器7连接，形成电压侦测电路。

第三步，在极耳和连接镍片之间设置杜邦纸，在电池组1的角位贴上压缩泡棉11，再将电池组1置于由左壳体31和右壳体32组成的容置空间内，利用压缩泡棉11的收缩性可以将电池组1紧固于该容置空间的里面。然后在相邻的极耳之间填充压缩泡棉11，在极耳和压缩泡棉11组成的整体外缠绕聚酰亚胺胶带，最后再扣上上盖33，完成整个电池组结构的组装。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (14)

1.一种安全的聚合物锂离子电池组结构，其特征在于：包括由若干个通过串联和/或并联连接的聚合物锂离子电池组成的电池组和外壳，所述电池组置于所述外壳内；

所述电池组上设置有温控断路器、总正极片、总负极片和充电输入连接器，所述温控断路器与所述总负极片串接后再与所述总正极片一同连接在所述充电输入连接器上，形成充电保护电路。

2.根据权利要求1所述的安全的聚合物锂离子电池组结构，其特征在于：所述电池组上还设置有放电输出连接器，所述总正极片和所述总负极片通过主回路连接引线与所述放电输出连接器连接，形成放电回路。

3.根据权利要求1所述的安全的聚合物锂离子电池组结构，其特征在于：所述聚合物锂离子电池的极耳之间通过连接片连接，所述连接片连接有电压信号侦测引线，所述电压信号侦测引线还与所述充电输入连接器连接，形成电压侦测电路。

4.根据权利要求3所述的安全的聚合物锂离子电池组结构，其特征在于：所述连接片为连接镍片、连接铜片或挠性印刷电路板。

5.根据权利要求3所述的安全的聚合物锂离子电池组结构，其特征在于：所述极耳和所述连接片通过激光焊连接、点焊连接、超声焊连接或锡焊连接。

6.根据权利要求3所述的安全的聚合物锂离子电池组结构，其特征在于：所述极耳和所述连接片之间设置有绝缘纸，相邻的所述极耳之间填充有压缩泡棉，并且所述极耳和所述压缩泡棉组成的整体外缠绕有聚合物胶带。

7.根据权利要求1所述的安全的聚合物锂离子电池组结构，其特征在于：相邻的所述聚合物锂离子电池之间设置有粘接层，所述电池组的角位均设置有压缩泡棉。

8.根据权利要求1所述的安全的聚合物锂离子电池组结构，其特征在于：所述温控断路器设置于相邻的两个所述聚合物锂离子电池的顶封边之间，并且所述温控断路器和与所述温控断路器接触的所述聚合物锂离子电池的顶部之间设置有导热材料层。

9.根据权利要求1所述的安全的聚合物锂离子电池组结构，其特征在于：所述外壳包括左壳体、右壳体和上盖，所述左壳体和所述右壳体共同形成容置空间，所述上盖盖合在所述左壳体和所述右壳体的上端并且所述上盖位于所述电池组的正上方；

所述左壳体包括第一底壳、第一顶壳和设置于所述第一顶壳和所述第一底壳之间的第一主壳体；所述右壳体上包括第二底壳、第二顶壳和设置于所述第二顶壳和所述第二底壳之间的第二主壳体；所述第一底壳和所述第二底壳共同形成用于支撑所述电池组的支撑结构，所述第一顶壳和所述第二顶壳均与所述上盖连接。

10.一种权利要求1至9任一项所述的安全的聚合物锂离子电池组结构的组装工艺，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将若干个聚合物锂离子电池并排置于辅助夹具内，采用连接片将所述聚合物锂离子电池的极耳连接起来，形成总正极片和总负极片，使得若干个所述聚合物锂离子电池通过串联和/或并联的方式组合成电池组；

第二步，在所述电池组的上端设置充电输入连接器和温控断路器，使得所述温控断路器与所述总负极片串接后再与所述总正极片一同连接在所述充电输入连接器上，形成充电保护电路；

第三步，在所述极耳和所述连接片之间设置绝缘纸，并在所述电池组的角位贴上压缩泡棉，最后再将电池组置于外壳内。

11.根据权利要求10所述的安全的聚合物锂离子电池组结构的组装工艺，其特征在于：第二步还包括在所述电池组上设置放电输出连接器和主回路连接引线的步骤，使得所述总正极片和所述总负极片通过所述主回路连接引线与所述放电输出连接器连接，形成放电回路。

12.根据权利要求10所述的安全的聚合物锂离子电池组结构的组装工艺，其特征在于：第二步还包括在所述连接片上连接电压信号侦测引线，并使所述电压信号侦测引线与所述充电输入连接器连接，形成电压侦测电路的步骤。

13.根据权利要求10所述的安全的聚合物锂离子电池组结构的组装工艺，其特征在于：第一步还包括在相邻的所述聚合物锂离子电池之间设置粘接层的步骤，第三步还包括在所述极耳和所述连接片之间设置绝缘纸、在相邻的所述极耳之间填充压缩泡棉和在所述极耳和所述压缩泡棉组成的整体外缠绕聚合物胶带的步骤。

14.根据权利要求10所述的安全的聚合物锂离子电池组结构的组装工艺，其特征在于：第二步中所述温控断路器设置于相邻的两个所述聚合物锂离子电池的顶封边之间，并且第二步中还包括在所述温控断路器和与所述温控断路器接触的所述聚合物锂离子电池的顶部之间设置导热材料层的步骤。