CN104733768B - 车辆用高压电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆用高压电池，包括：阳极片，其被分成靠近电池单元放置的第一部分和靠近端子放置的第二部分；第一部分延伸部，其从第一部分延伸，并被固定到下袋；第二部分延伸部，其从第二部分延伸，并与第一部分延伸部接触，并且第二部分延伸部的上端被固定到上袋；阴极延伸部，其从阴极片延伸，并与第二部分延伸部的上端间隔开；衬垫，其置于第二部分延伸部与阴极延伸部之间，在衬垫中形成具有参考水平的压力。

Description

车辆用高压电池
技术领域
本发明总的来说涉及一种车辆用高压电池，其可以利用具有旁路功能的袋装断流装置(CID，作为过充电安全装置)，实现袋装电池的安全性，从而提高车辆用电池的可销售性。
背景技术
近年来，随着袋装锂离子蓄电池的应用日益扩大，电池的能量密度和单元电池的能量储存容量逐渐增大。特别地，为了满足车辆里程的增加所带来的需求，近年来积极地进行研究，以提高车辆用锂离子蓄电池的能量存储能力。然而，传统的袋装锂离子蓄电池的问题在于，电池的护套具有较低的物理强度，并且电池不具备电池等级的安全装置(CID、PTC、保险丝等)，因此难以实现具有高能量存储能力的电池所需的安全性。具体地，当车辆电池过充电时，在电池中产生气体，并且电池内的温度升高，因此在电池内部的材料中可能会产生热失控，从而造成火灾。此外，在车辆的操作过程中，即使只在一个单元电池中产生异常电池反应，在电池组中也可能很容易地产生异常电压，从而降低车辆的行驶安全性。
背景技术的内容仅仅旨在帮助理解本发明的背景，并不意图表示本发明落入本领域技术人员已知的现有技术的范围之内。
发明内容
本发明牢记相关技术中存在的上述问题。本发明旨在提出一种车辆用高压电池，其可以利用具有旁路功能的袋装断流装置(CID，作为过充电安全装置)实现袋装电池的安全性，从而提高车辆用电池的可销售性。
根据本发明的一个示例性实施例，一种车辆用高压电池，包括：阳极片，其被分成靠近电池单元放置的第一部分和靠近端子放置的第二部分；第一部分延伸部，其从第一部分延伸，并被固定到下袋；第二部分延伸部，其从第二部分延伸，并与第一部分延伸部接触，并且第二部分延伸部的上端被固定到上袋；阴极延伸部，其从阴极片延伸，并与第二部分延伸部的上端间隔开；衬垫，其置于第二部分延伸部与阴极延伸部之间，在衬垫中形成具有参考水平的压力。
在上袋与下袋之间的空间可被抽成真空。
当电池单元扩大时，上袋与下袋之间的空间扩大，并且第二部分延伸部从第一部分延伸部移开，并与阴极延伸部接触，同时压缩衬垫。
根据本发明的车辆用高压电池，还可包括：壳体，其包围第一部分延伸部、第二部分延伸部、衬垫以及阴极延伸部。
第一部分延伸部与第二部分延伸部可位于壳体的下部，阴极延伸部可位于壳体的上部，并且衬垫置于第二部分延伸部与阴极延伸部之间。
第二部分延伸部的中央部向上突出，并被固定到壳体的上部的中央部，并且壳体的上部的中央部以狭缝状态被固定到上袋。
阴极延伸部和衬垫以此方式，即阴极延伸部和衬垫基于第二部分延伸部的突出的中央部被分为两侧的方式被形成。
阴极延伸部具有覆盖电池单元的板状，其中阴极延伸部的第一端连接到阴极片，并且阴极延伸部的第二端与第二部分延伸部的上端间隔开。
根据本发明的车辆用高压电池，还可包括：阳极延伸部，其具有板状，并与阴极延伸部表面接触，其中阳极延伸部的一端连接到阳极片。
在本发明中，阴极延伸部或阳极延伸部可以由铝制成，并且阴极延伸部或阳极延伸部的接触表面可以经阳极化处理。
在本发明中，阴极延伸部可以由铜制成，阳极延伸部可以由铝制成，并且与阴极延伸部接触的阳极延伸部的接触表面可经阳极化处理。
根据本发明另一个示例性实施例的一种车辆用高压电池，包括：阴极片，其被分成靠近电池单元放置的第一部分和靠近端子放置的第二部分；第一部分延伸部，其从第一部分延伸，并被固定到下袋；第二部分延伸部，其从第二部分延伸，并与第一部分延伸部接触，并且第二延伸部的上端被固定到上袋；阳极延伸部，其从阳极片延伸，并且与第二部分延伸部的上端间隔开；衬垫，其置于第二部分延伸部和阳极延伸部之间，在衬垫中形成具有参考水平的压力。
具有上述结构的车辆用高压电池具有很多优点。当电池单元的体积异常地扩大，并且电池内的压力发生变化时，在等于或高于预定水平的压力下，电池的电路在物理上短接。因此，外部电流中断，并且电路绕行，因此本发明可以实现电池等级安全和电池组电压安全。
与常规袋装电池不同，其中，为了避免过充电，使用被设计成在模块单元或封装电池组中限制地使用的安全装置，本发明提供一种可以在单个电池中实现电池等级安全的过充电安全装置，并可以中断在单元电池中的异常电池反应。
此外，本发明在袋装电池单元内部的凝胶卷和引线片之间的剩余空间中增加过充电安全装置，从而无论是模块类型电池还是电池组封装型电池，都能实现电池等级安全性。
在本发明中，由通过袋装电池的穿透引起的异常内部短路由安全性功能板以金属板内部的内部短路的形式绕开，从而限制电极材料的燃烧，实现电池等级安全性。
此外，本发明增大袋装电池的物理强度，从而提高电池的组装效率和耐久性。
此外，当电池单元中的温度因电池的内部反应而升高时，本发明可以通过利用金属板有效地进行散热。
附图说明
本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，通过下面的具体实施方式，并结合附图，将更加显而易见，其中：
图1是示出根据本发明的实施例的车辆用高压电池的透视图；
图2和3是示出根据本发明的实施例的车辆用高压电池的操作的剖视图；
图4是示出根据本发明的实施例的车辆用高压电池的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。
图1是示出根据本发明一个实施例的车辆用高压电池的透视图。图2和3是示出根据本发明一个实施例的车辆用高压电池的操作的剖视图。图4是示出根据本发明一个实施例的车辆用高压电池的剖视图。
提供本发明以实现袋装电池的电池等级安全以及车辆的行驶安全。在本发明中，为了实现电池等级的安全性，使用能够中断电流以防止电池的过充电引起燃烧的断流装置(CID，作为过充电安全装置)。此外，为实现穿透的安全性，使用功能安全板。此外，为实现驾驶安全性，使用3路CID，以绕过已经因异常的电池反应而通过功能安全板中断的电流流动，从而防止可能因由短路引起的电池组操作电压的中断。因此，本发明使用具有旁路功能的袋装CID来实现袋装电池的安全性，从而提高车辆用电池的可销售性。
如图1和图2，根据本发明的车辆用高压电池包括阳极片200，其被分成靠近电池单元放置的第一部分202和靠近端子(未示出)放置的第二部分203。第一部分延伸部220从第一部分202延伸，并被固定到下袋420。第二部分延伸部230从第二部分203延伸，与第一部分延伸部220接触，并且其上端被固定到上袋410。阴极延伸部510从阴极片500延伸，并且与第二部分延伸部230的上端间隔开。衬垫600介于第二部分延伸部230与阴极延伸部510之间，在衬垫600中形成具有参考水平的压力。
本发明的CID是由压力球操作的3路CID。该3路CID具有三条电路：阳极连接器；阳极凝胶卷连接器(jelly roll connector)；以及阴极连接器。在正常电池状态下，由于压力球的膨胀力，阳极被连接到阳极凝胶卷(jelly roll)。然而，在异常的电池状态下，在袋中产生气体，袋的内部压力增大，使得压力球收缩，并且袋膨胀，从而将阳极连接到阴极，并中断流经袋凝胶卷的电流。
功能安全板形成在凝胶卷的上、下两侧，其具有包括连接到阳极的铝层的层状结构，并具有经阳极化处理的表面以及连接到阴极的铜层。因此，当电池被意外穿透时，由阳极和阴极金属板形成短路路径，从而从电池单元释放能量，并防止因穿透引起的电池燃烧。此外，在3路CID被操作时，功能安全板形成将阳极和阴极彼此连接的金属电路。
具体地，如图2所示，本发明的阳极片200被分成靠近电池单元放置的第一部分202，与靠近端子放置的第二部分203。
第一部分延伸部220从第一部分202延伸，并被固定到下袋420。第二部分延伸部230从第二部分203延伸，与第一部分延伸部220接触，在其上端被固定到上袋410。
阴极延伸部510从阴极片500延伸，并且与第二部分延伸部230的上端间隔开。此外，衬垫600介于第二部分延伸部230与阴极延伸部510之间，在衬垫600中形成具有参考水平的压力。
在构成袋400的上袋410与下袋420之间的空间可被抽成真空。此外，壳体300包围第一部分延伸部220、第二部分延伸部230、衬垫600以及阴极延伸部510。在此，壳体300也介于上袋410与下袋420之间。壳体300的下端在接合处301被结合到下袋420的内表面，并且壳体300的上端在接合处321被结合到上袋410的内表面。
此外，第一部分延伸部220和第二部分延伸部230位于壳体300的下部，并且阴极延伸部510位于壳体300的上部，衬垫600介于第二部分延伸部230与阴极延伸部510之间。此外，第二部分延伸部230的中央部232向上突出，并被固定到壳体300上部的中央部，并且壳体300的上部的中央部以狭缝状态被固定到上袋410。阴极延伸部510和衬垫600可以以相同的方式形成，使得它们基于第二部分延伸部230的突出的中央部232被分为两侧。
在正常状态下，上袋410与下袋420之间的空间被抽真空，并且第一部分延伸部220与第二部分件延伸230，通过衬垫600的内部压力彼此接触，因此，电池单元100的电路可以正常运作。
然而，当电池单元100如图3所示被扩大时，在上袋410与下袋420之间的空间中产生气体，使得该空间被扩大。在以上状态下，第二部分延伸部230从第一部分延伸部220分离，并开始与阴极延伸部510接触，同时压缩衬垫600。因此，从阳极片200到阴极片500形成旁路，而不通过电池单元100，从而使电池不会进一步被过充电。
在本发明中，被安装到阳极和阴极的元件的位置可以彼此交换。详细描述，在本发明另一个实施例中，车辆用高压电池可包括阳极片，其被分成靠近电池单元放置的第一部分，以及靠近端子放置的第二部分。第一部分延伸部从第一部分延伸，并被固定到下袋。第二部分延伸部从第二部分延伸，与第一部分延伸部接触，并且在其上端被固定到上袋。阳极延伸部从阳极片延伸，并且与第二部分延伸部的上端间隔开。衬垫插入在第二部分延伸部与阳极延伸部之间，在衬垫中形成具有参考水平的压力。
如图1和图4所示，阴极延伸部510可以具有覆盖电池单元的板状，其中阴极延伸部510的第一端可被连接到阴极片500，并且阴极延伸部510的第二端可以与第二部分延伸部230的上端间隔开。
根据本发明的车辆用高压电池还可以包括阳极延伸部210，其具有板状并与阴极延伸部510表面接触，其中阳极延伸部的一端连接到阳极片200。此外，阴极延伸部510或阳极延伸部210可以由铝制成，并且阴极延伸部510或阳极延伸部210的接触表面可以经阳极化处理。具体地，阴极延伸部510可以由铜制成，阳极延伸部210可以由铝制成，与阴极延伸部510接触的阳极延伸部210的接触表面可以经阳极化处理。
根据上述结构，当物体意外地穿透电池单元100时，电通过因经阳极化处理已经彼此正常绝缘的阴极延伸部510和阳极延伸部210的铜和铝进行传导，因此从阴极延伸部510到阳极延伸部210形成旁路，同时绕开电池单元100并与其绝缘。
具有上述结构的车辆用高压电池具有很多优点。当电池单元的体积异常扩大，并且在电池内的压力产生变化时，在等于或高于预定水平的压力下，电池的电路在物理上短接。因此，外部电流中断，并且电路旁通，因此本发明能够实现电池等级安全性和电池组电压安全性。
与传统袋装电池不同，其中，为了避免过充电，使用被设计为成在模块单元或封装电池组中限制地使用的安全装置，本发明提供一种能够在单元电池中实现电池等级安全的过充电安全装置，并可以中断在单元电池中的异常电池反应。
此外，本发明在袋装电池单元内部的凝胶卷和引线片之间的剩余空间中增加过充电安全装置，从而无论是模块类型的电池还是电池组封装型电池，都可以实现电池等级安全。
在本发明中，由通过袋装电池的穿透引起的异常内部短路由安全性功能板以金属板内部的内部短路的形式绕开，从而限制电极材料的燃烧，并实现电池等级安全性。
此外，本发明增加袋装电池的物理强度，从而提高电池的组装效率和耐久性。
此外，当电池单元内的温度因电池的内部反应而上升时，本发明可以有效地通过金属板来散热。
尽管已经出于的说明目的对本发明的示例性实施例进行描述，然而本领域技术人员应该理解，在不脱离所附权利要求书所公开的本发明的范围和精神的情况下，还可以进行各种修改、添加和替换。

Claims (11)

1.一种车辆用高压电池，包括：
阳极片，其被分成靠近电池单元放置的第一部分和靠近端子放置的第二部分；
第一部分延伸部，其从所述第一部分延伸，并被固定到下袋；
第二部分延伸部，其从所述第二部分延伸，并与所述第一部分延伸部接触，并且所述第二部分延伸部的上端被固定到上袋；
阴极延伸部，其从所述阴极片延伸，并与所述第二部分延伸部的上端间隔开；
衬垫，其置于所述第二部分延伸部与所述阴极延伸部之间，在所述衬垫中形成具有参考水平的压力，
其中当所述电池单元扩大时，所述上袋与所述下袋之间的空间扩大，并且所述第二部分延伸部从所述第一部分延伸部移开，并与所述阴极延伸部接触，同时压缩所述衬垫。
2.如权利要求1所述的车辆用高压电池，其中在所述上袋与所述下袋之间的空间被抽成真空。
3.如权利要求1所述的车辆用高压电池，还包括：
壳体，其包围所述第一部分延伸部、所述第二部分延伸部、所述衬垫以及所述阴极延伸部。
4.如权利要求3所述的车辆用高压电池，其中所述第一部分延伸部与所述第二部分延伸部位于所述壳体的下部，所述阴极延伸部位于所述壳体的上部，并且所述衬垫置于所述第二部分延伸部与所述阴极延伸部之间。
5.如权利要求4所述的车辆用高压电池，其中所述第二部分延伸部的中央部向上突出，并被固定到所述壳体的上部的中央部，并且所述壳体的上部的中央部以狭缝状态被固定到所述上袋。
6.如权利要求5所述的车辆用高压电池，其中所述阴极延伸部和所述衬垫以此方式，即所述阴极延伸部和所述衬垫基于所述第二部分延伸部的突出的中央部被分为两侧的方式被形成。
7.如权利要求1所述的车辆用高压电池，其中所述阴极延伸部具有覆盖所述电池单元的板状，其中所述阴极延伸部的第一端连接到所述阴极片，并且所述阴极延伸部的第二端与所述第二部分延伸部的上端间隔开。
8.如权利要求7所述的车辆用高压电池，还包括：
阳极延伸部，其具有板状，并与所述阴极延伸部表面接触，其中所述阳极延伸部的一端连接到所述阳极片。
9.如权利要求8所述的车辆用高压电池，其中所述阴极延伸部或所述阳极延伸部由铝制成，并且所述阴极延伸部或所述阳极延伸部的接触表面经阳极化处理。
10.如权利要求8所述的车辆用高压电池，其中所述阴极延伸部由铜制成，所述阳极延伸部由铝制成，并且与所述阴极延伸部接触的所述阳极延伸部的接触表面经阳极化处理。
11.一种车辆用高压电池，包括：
阴极片，其被分成靠近电池单元放置的第一部分和靠近端子放置的第二部分；
第一部分延伸部，其从所述第一部分延伸，并被固定到下袋；
第二部分延伸部，其从所述第二部分延伸，并与所述第一部分延伸部接触，并且所述第二部分延伸部的上端被固定到上袋；
阳极延伸部，其从阳极片延伸，并且与所述第二部分延伸部的上端间隔开；
衬垫，其置于所述第二部分延伸部和所述阳极延伸部之间，在所述衬垫中形成具有参考水平的压力，
其中当所述电池单元扩大时，所述上袋与所述下袋之间的空间扩大，并且所述第二部分延伸部从所述第一部分延伸部移开，并与所述阳极延伸部接触，同时压缩所述衬垫。
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