CN107302120A - 一种锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池，包括一电池主体及至少一半导体制冷片，所述半导体制冷片设置在所述电池主体的外表面上，所述半导体制冷片上设有一第一接线和一第二接线端，其中，第一接线端与所述电池主体的正极柱或负极柱之一电性连接，第二接线端空置。该锂离子电池的电池主体的外表面上设置有半导体制冷片，使用时所述半导体制冷片与所述电池主体连接，该半导体制冷片对电池主体进行制冷或制热，如此该锂离子电池具有温度调节功能，使其在不同环境下均可正常工作使用；且所述半导体制冷片工作时由所述电池主体或充电回路中的直流电源供电，无需外接电源，使用简单方便。

Description

一种锂离子电池

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池。

背景技术

锂离子电池是当前动力和储能电源领域的主流产品，大到电动大巴车、电动小汽车，小到照相机、手机等都有它的身影，但近年来却经常有关于这些设备或电器使用的锂离子电池发生燃烧爆炸的报道，严重打击消费者和监管者的信心。

引起锂离子电池起火爆炸等安全问题的主要原因，除了电芯内部短路发生热失控外，另一个就是电池外部局部温升过高造成电池内部材质的结构性变化引发的热失控，且过高的放电温度也会加速电池老化，诱发安全隐患。当前，锂离子电池的外部散热降温的方式主要有两种，一种是通过高热容传导介质吸收存储锂离子电池放电过程产生的热量，从而加速电池的散热，防止电池局部温度过高而发热失控；一种是空气流通散热或者称为风冷散热，该方法散热能力有限，受局限较多，效果欠佳，应用范围小。这两种方法都是在单电芯组合成电池模组后进行整体的散热设计，当电池模组越大，单电芯数量越多，电池组的散热效果越差，电池组中心位置的电芯散热效果越差，单电芯的温度差也越大，导致单个电池的放电特性差异越大，因此，电池组越大，组合成组的电池循环性能越差，由此可知，现有技术实现了锂离子电池组的散热，但并未实现单个锂离子电池的散热降温。

另外，锂离子电池应用时还会面临外部环境的变化而引起其功能效率的降低，比如处在较低的温度使用时，锂离子电池因为温度过低不能正常放电或者充电，需要把电池搁置在较高温度的室内或者对电池进行加热保温处理才可以使用，如此对电池的使用寿命和安全性也有潜在影响。

为了更好地解决锂离子电池安全问题，需要对锂离子电池进行重新设计，使其具有温度调控功能，使其适用于不同情况，避免散热不足造成的爆炸或外部温度较低造成无法使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种锂离子电池，可以有效地进行制热或制冷，避免其因为散热不足造成的爆炸或外部温度较低造成无法使用。

为了解决上述技术问题，本发明公开了如下技术方案：一种锂离子电池，包括一电池主体及至少一半导体制冷片，所述半导体制冷片设置在所述电池主体的外表面上，所述半导体制冷片设有一第一接线端和一第二接线端，其中，第一接线端与所述电池主体的正极柱或负极柱之一电性连接，第二接线端空置。

进一步地，与所述第一接线端连接的所述正极柱或负极柱上还引出有一极柱。

进一步地，所述接线端通过一开关与所述正极柱或负极柱连接。

进一步地，锂离子电池上还设有一热的良导体，所述热的良导体设置在所述电池主体与所述半导体制冷片的接触端面上。

进一步地，所述热的良导体采用导热系数范围为0.2-500W/mk的热的良导体制成。

进一步地，所述热的良导体为导热硅胶体或者涂覆有导热硅胶层的金属导体。

进一步地，所述电池主体呈中空柱体状。

进一步地，所述电池主体的中空部表面覆盖有一层所述热的良导体。

进一步地，所述电池主体的中空部呈圆柱体、椭圆柱体或者棱柱体状。

本发明的有益技术效果是：该锂离子电池的电池主体的外表面上设置有半导体制冷片，使用时所述半导体制冷片与所述电池主体连接，该半导体制冷片对电池主体进行制冷或制热，如此该锂离子电池具有温度调节功能，使其在不同环境下均可正常工作使用；且所述半导体制冷片工作时由所述电池主体或充电回路中的直流电源供电，无需外接电源，使用简单方便。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构图；

图2是本发明一实施例的结构爆炸图；

图3是本发明一实施例的一电路连接示意图；

图4是本发明一实施例的另一电路连接示意图；

图5是本发明另一实施例的一电路连接示意图；

图6是本发明另一实施例的另一电路连接示意图。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合示意图对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1和图2所示，在本发明的一实施例中，锂离子电池包括有一电池主体11及至少一半导体制冷片12，电池主体11上至少设有一正极柱111及一负极柱112，半导体制冷片12设置在电池主体11的外表面上，半导体制冷片12设有一第一接线端121和一第二接线端122，其中，第一接线端121与电池主体2的正极柱111或负极柱112之一电性连接，第二接线端122空置。其中，该半导体制冷片12内部由许多N型和P型半导体之颗粒互相排列而成且N型和P型半导体之间以一般的导体相连接，其外部通过两片陶瓷片将N型和P型半导体夹起来，该陶瓷片具有良好绝缘性及导热性。通上电源后，电路中的电子从负极出发，首先经过P型半导体于此吸收热量，到了N型半导体，又将热量放出，每经过一个NP模块就有热量由一边被送到另外一边，造成温差而形成冷端和热端，由此可利用其特性为锂离子电池制冷或制热。

在本实施例中，如图2所示，半导体制冷片12设置在电池主体11的一端面上，当然，在其他一些优选的实施例中，半导体制冷片12可设置在电池主体11的侧面上或者同时设置在电池主体11的端面及侧面上。

在本实施例中，如图2所示，半导体制冷片12的第一接线端121与电池主体2的正极柱111连接，负极柱112空置，接入外部电子电路20时，外部电子电路20的两端分别与半导体制冷片12的第二接线端122及负极柱112连接，如此可连接成一回路，此时，电池主体11同时为半导体制冷片12及外部电子电路20供电。在其他一些优选的实施例中，半导体制冷片12的第一接线端121与电池主体2的负极柱112连接，正极柱111空置，外部电子电路20的两端分别与半导体制冷片12的第二接线端122及正极柱111连接，如此可连接成一回路。

本发明中，与半导体制冷片12的第一接线端121连接的正极柱111或负极柱112上还引出有一极柱，该极柱的极性与半导体制冷片12的第一接线端121连接的正极柱111或负极柱112的极性相同。如图2所示，在本实施例中，半导体制冷片12的第一接线端121与正极柱111连接，则从正极柱111上引出一极柱113，该极柱113极性为正。如此，如图3和图4所示，锂离子电池既能通过半导体制冷片12连接外部电子电路20使用，又能单独连接外部电子电路20进行使用，使用时，用户根据实际需要选择连接相应的极柱及接线端即可。

在其他一些优选的实施例中，如图5和图6所示，半导体制冷片12的第一接线端121通过一开关30与电池主体11的正极柱111或负极柱112连接。使用时，可闭合开关30，并将外部电子电路20连接在电池主体11及半导体制冷片12之间，形成闭合回路，此时，电池主体11同时为半导体制冷片12及外部电子电路20供电。或者使用时，打开开关30，并将外部电子电路20之间接在电池主体11两端，此时，半导体制冷片12未接入电路中，电池主体11仅为外部电子电路20供电。

优选地，如图2所示，锂离子电池上还设有一热的良导体13，热的良导体13设置在电池主体11与半导体制冷片12的接触端面上。

优选地，在本实施例中，热的良导体13采用导热系数范围为0.2-500W/mk的热的良导体制成，满足锂离子电池的导热需求。

在本实施例中，热的良导体13采用导热硅胶体，该导热硅胶体具有良好的导热性，可有效地将半导体制冷片12工作产生的冷源或热量传递给电池主体11，为电池主体11制冷或制热，实现温度调控功能。此外，由于导热硅胶体是一种形态柔软的固态导热材料，具有良好的绝缘性，可有效地避免现有的锂离子电池组发生碰撞、热失控或腐蚀等问题而引起其内部的高热容液体发生导电导致的二次破坏。

在其他一些优选方案中，热的良导体13可选用涂覆有导热硅胶层的金属导体等复合材料或者复合结构材料，其导热效果更优，且涂覆的导热硅胶层起到了电绝缘的效果，避免锂离子电池使用过程中内部发生导电而造成危险。

在本实施例中，如图1和图2所示，电池主体11呈中空柱体状，该结构有利于使电池主体11工作时产生的热量能够及时散发出来，避免电池主体11内部温度过高造成损坏。

优选地，电池主体11的中空部114表面覆盖有一层热的良导体13，如此，可将电池主体11中心的热量尽快地传递出去或者将半导体制冷片12的冷源传递给电池主体11，避免其内部温度过高造成损坏。

优选地，电池主体11的中空部114呈圆柱体、椭圆柱体或者棱柱体状等，其外形不受限制。

本发明的实际产品中，可设计同类型不同的锂离子电池，用户根据不同需要选择使用锂离子电池：当单独使用该锂离子电池供电时，将外部电子电路20直接接在空置的正极柱111及负极柱112之间，此时，半导体制冷片12未接入回路中，锂离子电池仅为外部电子电路20供电，该锂离子电池与常规锂离子电池产品功能无异；当使用半导体制冷片12对锂离子电池进行温度调控时，根据实际需要选用锂离子电池，并将外部电子电路20连接在电池主体11及半导体制冷片12之间，实际工作情况包括如下几种：

a，当外界温度较高时，使用锂离子电池给外部电子电路20供电，由于锂离子电池放电过程是放热过程，放电会使锂离子电池内部的温度升高，过高温度若得不到及时的散热将容易导致锂离子电池发生热失控，引发电池起火爆炸等安全事故，或者过高的放电温度也会加速电池老化，诱发安全隐患。此时选用半导体制冷片12的冷端紧贴电池主体11的锂离子电池，如此，半导体制冷片12的冷端工作制冷，锂离子电池放电过程产生的热量通过热的良导体13传导至半导体制冷片12的冷端进行吸收，有利于加速锂离子电池的散热，降低其温度，防止发生热失控。

b，当外部温度较高时，给锂离子电池进行充电，此时锂离子电池会产生一定的热量，加上外部温度较高，锂离子电池散热比较困难，锂离子电池内部容易因温度过高而发生热失控。为提高锂离子电池的散热效果，保证充电安全，此时选用半导体制冷片12的冷端紧贴电池主体11的锂离子电池，如此，半导体制冷片12的冷端工作制冷，锂离子电池充电过程产生的热量通过热的良导体13传导至半导体制冷片12的冷端进行吸收，避免锂离子电池发生热失控。

c，当外界温度较低，比如当温度达到零下20摄氏度以下时，此时对锂离子电池进行充电，锂离子电池的阳极表面容易发生析锂，造成电池性能恶化，严重时甚至引发安全事故。为保证较低温度情况下的充电安全，此时选用半导体制冷片12的热端紧贴电池主体11的锂离子电池，如此，半导体制冷片12的热端工作制热，并通过热的良导体13将热量传递给锂离子电池，使得锂离子电池在适宜温度下工作，由此保证充电有效性及充电安全。

d，当外界温度较低，比如当温度达到零下20摄氏度以下时，锂离子电池基本不能正常放电，若急需使用，目前一般将常规锂离子电池搁置在较高温度的室内或者对其进行加热保温处理，这种方式处理后虽然锂离子电池可以使用，但往往使用时间也不长，其使用寿命和安全性都存在潜在影响。为保证在较低温度下正常使用锂离子电池，此时选用半导体制冷片12的热端紧贴电池主体11的锂离子电池，如此，半导体制冷片12的热端工作制热，并通过热的良导体13将热量传递给锂离子电池，使锂离子电池处于适宜工作温度时再进行放电，有利于保证锂离子电池的使用安全，也有利于提高其使用寿命。

当然，在其他一些优先的实施例中，考虑半导体制冷片12的冷端及热端变化的特性，可设置一外部控制装置来控制半导体制冷片12的电流流向，如此可随意转换半导体制冷片12紧贴电池主体11的端面为冷端或热端，实现智能控制，使得该锂离子电池使用更方便。

本发明的方案中，该锂离子电池的电池主体11的外表面上设置有半导体制冷片12，利用半导体制冷片12的制冷或制热特性，来调控锂离子电池内部的温度，保证锂离子电池在不同环境下均可正常使用。且半导体制冷片12工作时有电池主体11供电或充电回路中的直流电源供电，无需外接电源，使用简单方便。另外，还考虑了锂离子电池本身的散热情况，将电池主体11设置呈中空柱体状，有利于散热。当然，本发明提供的锂离子电池除了可以单个使用外，也可以组合成电池组使用，内置于每个电池主体11外表面上的半导体制冷片12可单独进行制冷或制热，也可以同时进行制冷或制热，使用范围更广，效果佳。

上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种锂离子电池，其特征在于，包括一电池主体及至少一半导体制冷片，所述半导体制冷片设置在所述电池主体的外表面上，所述半导体制冷片上设有一第一接线端和一第二接线端，其中，第一接线端与所述电池主体的正极柱或负极柱之一电性连接，第二接线端空置。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，与所述第一接线端连接的所述正极柱或负极柱上还引出有一极柱。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述第一接线端通过一开关与所述正极柱或负极柱连接。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的锂离子电池，其特征在于，锂离子电池上还设有一热的良导体，所述热的良导体设置在所述电池主体与所述半导体制冷片的接触端面上。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述热的良导体采用导热系数范围为0.2-500W/mk的热的良导体制成。

6.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述热的良导体为导热硅胶体或者涂覆有导热硅胶层的金属导体。

7.根据权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于，所述电池主体呈中空柱体状。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，所述电池主体的中空部表面覆盖有一层所述热的良导体。

9.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，所述电池主体的中空部呈圆柱体、椭圆柱体或者棱柱体状。