CN107946682A - 一种可检测内部温度和压力的锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可检测内部温度和压力的锂电池，属于电池制造技术领域。它解决了现有锂电池不能方便检测内部温度和压力等技术问题。本锂电池包括电芯、底座、盖帽以及筒状的壳体，底座固设在壳体的下端，盖帽固设在壳体的上端，电芯插设在壳体内，底座的底部设置有PCB板，PCB板朝向壳体内部的一侧分别设有温度传感器和压力传感器；PCB板上连接有数据传输线，底座上开设有通孔，数据传输线的一端穿过通孔伸出壳体外。本发明中的锂电池通过在电池内部设置温度传感器和压力传感器，能够实时检测壳体内部的温度及压力，并将相关数值传递给检测仪器；从而使检测人员及时精确的评价电池内部压力和温度参数。
Description
技术领域
本发明属于电池生产设计技术领域，涉及一种可检测内部温度和压力的锂电池。
背景技术
锂电池具有安全性高、比容量大、自放电率低等优点，在数码电子及动力电池等领域得到了广泛应用。锂电池在使用过程中会伴随着热量的产生，造成电池温度的上升，而温度对电池的影响至关重要；当电池温度达到50℃以上时，电池内部材料界面稳定性下降，电解液副反应增加，使电池循环稳定性下降，进而使电池寿命缩短。当温度进一步升高时，电池材料会发生分解，使电池放热反应加剧，当温度达到电池内部隔膜的耐热极限时，隔膜发生融化，造成电池内部短路，此时，电池瞬时放出大量热量，造成电池着火、燃烧、甚至爆炸。此外，由于电池普遍采用有机液体作为电解液，当电池温度升高或者电池发生过充过放时，电池内部电解液会发生汽化或分解，从而产生大量的气体，从而是电池内部气体压强升高。当气压达到电池安全阀的承受极限时，电池安全阀会打开，排出内部气体，此时电池失效。可见，电池内部温度与气压的监测对电池性能以及循环寿命的发挥至关重要。
但是，目前市场上生产的电池是密封的体系，电池内部并没有温度测试以及压力检测的装置，因此电池内部温度以及压力情况难以获取。
我国专利(公开号：CN205280235U；公开日：2016-06-01)公开了一种锂电池温度传感器检测机构，包括并列设置的第一锂电池及第二锂电池，第一锂电池与第二锂电池的外壁之间形成有空隙，空隙中填充有自适应导热材料，自适应导热材料中嵌设有温度传感器，温度传感器与外部的温度检测仪表连接；温度传感器包括从外至内依次设置的导热材料层、金属保护层及感温元件，感温元件上设有与外部的温度检测仪表连接的外部引线；上述的感温元件为铂热电阻。
上述的专利文献中的结构只能用于检测整个电池组的温度，将温度传感器设置在多个电池之间，其不能针对单个锂电池进行内部的精准检测，从而不能够及时发现异常。
发明内容
本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种可检测内部温度和压力的锂电池，本发明所要解决的技术问题是：如何精准可靠的检测锂电池内部温度和压力。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种可检测内部温度和压力的锂电池，包括电芯、底座、盖帽以及筒状的壳体，所述底座固设在所述壳体的下端，所述盖帽固设在所述壳体的上端，所述电芯插设在所述壳体内，其特征在于，所述底座的底部设置有PCB板，所述PCB板朝向所述壳体内部的一侧分别设有温度传感器和压力传感器；所述PCB板上连接有数据传输线，所述底座上开设有通孔，所述数据传输线的一端穿过所述通孔伸出所述壳体外。
其原理如下：电芯制造完成后，经入壳、滚槽、注液、封口、化成、分容、外包装等步骤后制备成锂电池成品，整个锂电池完全密封。本技术方案中的锂电池主要用于检测检验用，特别是作为测试用电池，可以在实验室在线监测电池内部气体压强和温度的变化情况；该锂电池中温度传感器、压力传感器以及数据传输线均与PCB板电连接，数据传输线另一端伸出壳体外与检测仪器连接，通过设置在电池内部的温度传感器和压力传感器实时检测壳体内部的温度及压力，并通过数据传输线将相关数值传递给检测仪器；相对于传统锂电池进行的研究和测试，本锂电池能够很方便被知道其内部温度和压力变化的情况；从而使检测人员及时精确的评价电池内部压力和温度参数，并使得整个检测误差大大降低。
当然本技术方案中的锂电池也可以直接使用在需要使用电池的场合，将数据传输线接入电池安全控制电路中，可以精准及时的发现锂电池使用中的异常现象，及时发出警报，切断电路，避免出现电池爆炸或燃烧现象，降低损害。
在上述的可检测内部温度和压力的锂电池中，所述温度传感器的表面设置有一层绝缘导热薄膜，所述绝缘导热薄膜贴靠在所述电芯的端面上。这样通过绝缘导热薄膜及时传到热度给温度传感器，使得测量更加精准。
在上述的可检测内部温度和压力的锂电池中，所述底座的中部向所述壳体内凹陷形成凸台，所述电芯的一端为正极端，所述电芯的正极端与所述盖帽焊接固连，所述电芯的另一端具有负极极耳，所述电芯的负极极耳引出端与所述底座的凸台焊接固连。进一步的，电芯的正极端对应壳体的上端，电芯的负极端对应壳体的下端，电芯的正极端与盖帽通过超声或激光进行焊接；电芯的负极极耳引出端通过点底焊机与底座的凸台进行焊接。
在上述的可检测内部温度和压力的锂电池中，所述通孔开设在所述凸台的侧面，所述数据传输线的外周面与所述通孔的孔壁之间采用高温密封胶密封。这样保证整个锂电池的密封性。
在上述的可检测内部温度和压力的锂电池中，所述凸台呈柱状，所述PCB板呈环状，所述PCB板套设在所述凸台四周。
在上述的可检测内部温度和压力的锂电池中，所述电芯由正极极片、隔膜、负极极片和隔膜四层重叠卷绕而成；所述正极极片和负极极片之间夹有至少一层隔膜。
在上述的可检测内部温度和压力的锂电池中，所述温度传感器为片式温度传感器；所述压力传感器为片式气体压力传感器。
在上述的可检测内部温度和压力的锂电池中，所述壳体下端外周面上具有外螺纹，所述底座具有筒状的侧壁，所述侧壁的内壁上具有与所述外螺纹相配合的内螺纹。底座与壳体通过螺纹连接，达到固连和紧合的目的。
本发明还提供另一种技术方案：
一种可检测内部温度和压力的锂电池，包括电芯、底座、盖帽以及筒状的壳体，所述底座固设在所述壳体的下端，所述盖帽固设在所述壳体的上端，所述电芯插设在所述壳体内，其特征在于，所述底座的底部设置有PCB板，所述PCB板朝向所述壳体内部的一侧分别设有温度传感器和压力传感器；所述PCB板上还连接有无线数据发射器。
进一步的，在上述的可检测内部温度和压力的锂电池中，所述底座的中部向所述壳体内凹陷形成凸台，所述凸台朝外的一侧形成凹腔，所述凸台呈圆柱状，所述PCB板呈环状，所述PCB板套设在所述凸台四周，所述无线数据发射器包括设置在所述PCB板上的片式无线发射模块和穿过所述底座的无线发射端子，所述无线发射端子位于所述凹腔中。
与现有技术相比，本发明中的锂电池通过在电池内部设置温度传感器和压力传感器，能够实时检测壳体内部的温度及压力，并通过数据传输线或无线数据发射器将相关数值传递给检测仪器；相对于传统锂电池进行的研究和测试，本锂电池能够很方便被知道其内部温度和压力变化的情况；从而使检测人员及时精确的评价电池内部压力和温度参数，并使得整个检测误差大大降低。
附图说明
图1是实施例一中本锂电池的结构示意图。
图2是实施例一中本锂电池的PCB板结构示意图。
图3是实施例二中本锂电池的结构示意图。
图4是实施例二中本锂电池的PCB板结构示意图。
图中，1、电芯；2、底座；21、通孔；22、凸台；23、凹腔；3、盖帽；4、壳体；5、PCB板；6、温度传感器；7、压力传感器；8、数据传输线；9、无线数据发射器；91、无线发射模块；92、无线发射端子；10、绝缘导热薄膜。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
如图1和图2所示，本锂电池包括电芯1、底座2、盖帽3以及筒状的壳体4，底座2固设在壳体4的下端，盖帽3固设在壳体4的上端，电芯1插设在壳体4内，底座2的底部设置有PCB板5，PCB板5朝向壳体4内部的一侧分别设有温度传感器6和压力传感器7；PCB板5上连接有数据传输线8，底座2上开设有通孔21，数据传输线8的一端穿过通孔21伸出壳体4外。进一步的，温度传感器6的表面设置有一层绝缘导热薄膜10，绝缘导热薄膜10贴靠在电芯1的端面上，底座2的中部向壳体4内凹陷形成凸台22，凸台22呈柱状，PCB板5呈环状，PCB板5套设在凸台22四周；电芯1的一端为正极端，电芯1的正极端与盖帽3焊接固连，电芯1的另一端具有负极极耳，电芯1的负极极耳引出端与底座2的凸台22焊接固连；电芯1的正极端对应壳体4的上端，电芯1的负极端对应壳体4的下端，电芯1的正极端与盖帽3通过超声或激光进行焊接；电芯1的负极极耳引出端通过点底焊机与底座2的凸台22进行焊接。电芯1制造完成后，经入壳、滚槽、注液、封口、化成、分容、外包装等步骤后制备成锂电池成品，整个锂电池完全密封。本实施例中的锂电池主要用于检测检验用，特别是作为测试用电池，可以在实验室在线监测电池内部气体压强和温度的变化情况；该锂电池中温度传感器6、压力传感器7以及数据传输线8均与PCB板5电连接，数据传输线8另一端伸出底座2外与检测仪器连接，通过设置在电池内部的温度传感器6和压力传感器7实时检测壳体4内部的温度及压力，并通过数据传输线8将相关数值传递给检测仪器；相对于传统锂电池进行的研究和测试，本锂电池能够很方便被知道其内部温度和压力变化的情况；从而使检测人员及时精确的评价电池内部压力和温度参数，并使得整个检测误差大大降低。
如图1所示，通孔21开设在凸台22的侧面，数据传输线8的外周面与通孔21的孔壁之间采用高温密封胶密封，这样保证整个锂电池的密封性。
本实施例中电芯1由正极极片、隔膜、负极极片和隔膜四层重叠卷绕而成；正极极片和负极极片之间夹有至少一层隔膜；本实施例中温度传感器6为片式温度传感器6；压力传感器7为片式气体压力传感器7；壳体4下端外周面上具有外螺纹，底座2具有筒状的侧壁，侧壁的内壁上具有与外螺纹相配合的内螺纹，底座2与壳体4通过螺纹连接，达到固连和紧合的目的。
锂电池是比较通俗的说法，一般认为锂电池包含锂一次电池和二次电池。但是严格意义上讲，锂电池是一次电池，而二次电池指的是锂离子电池，本发明技术方案既可以适用于锂电池，又可以适用于锂离子电池。
实施例二
如图3和图4所示，本锂电池包括电芯1、底座2、盖帽3以及筒状的壳体4，底座2固设在壳体4的下端，盖帽3固设在壳体4的上端，电芯1插设在壳体4内，底座2的底部设置有PCB板5，PCB板5朝向壳体4内部的一侧分别设有温度传感器6和压力传感器7；PCB板5上还连接有无线数据发射器9，底座2的中部向壳体4内凹陷形成凸台22，凸台22朝外的一侧形成凹腔23，凸台22呈圆柱状，PCB板5呈环状，PCB板5套设在凸台22四周，无线数据发射器9包括设置在PCB板5上的片式无线发射模块91和穿过底座2的无线发射端子92，无线发射端子92位于凹腔23中。本实施例中的锂电池使用方式与实施例一基本相同，不同之处在于，本实施例中的锂电池可以通过无线数据发射器9无线传递数据，更加方便。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了1、电芯；2、底座；21、通孔；22、凸台；23、凹腔；3、盖帽；4、壳体；5、PCB板；6、温度传感器；7、压力传感器；8、数据传输线；9、无线数据发射器；91、无线发射模块；92、无线发射端子；10、绝缘导热薄膜等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种可检测内部温度和压力的锂电池，包括电芯(1)、底座(2)、盖帽(3)以及筒状的壳体(4)，所述底座(2)固设在所述壳体(4)的下端，所述盖帽(3)固设在所述壳体(4)的上端，所述电芯(1)插设在所述壳体(4)内，其特征在于，所述底座(2)的底部设置有PCB板(5)，所述PCB板(5)朝向所述壳体(4)内部的一侧分别设有温度传感器(6)和压力传感器(7)；所述PCB板(5)上连接有数据传输线(8)，所述底座(2)上开设有通孔(21)，所述数据传输线(8)的一端穿过所述通孔(21)伸出所述壳体(4)外。
2.根据权利要求1所述的可检测内部温度和压力的锂电池，其特征在于，所述温度传感器(6)的表面设置有一层绝缘导热薄膜(10)，所述绝缘导热薄膜(10)贴靠在所述电芯(1)的端面上。
3.根据权利要求1或2所述的可检测内部温度和压力的锂电池，其特征在于，所述底座(2)的中部向所述壳体(4)内凹陷形成凸台(22)，所述电芯(1)的一端为正极端，所述电芯(1)的正极端与所述盖帽(3)焊接固连，所述电芯(1)的另一端具有负极极耳，所述电芯(1)的负极极耳引出端与所述底座(2)的凸台(22)焊接固连。
4.根据权利要求3所述的可检测内部温度和压力的锂电池，其特征在于，所述通孔(21)开设在所述凸台(22)的侧面，所述数据传输线(8)的外周面与所述通孔(21)的孔壁之间采用高温密封胶密封。
5.根据权利要求3所述的可检测内部温度和压力的锂电池，其特征在于，所述凸台(22)呈柱状，所述PCB板(5)呈环状，所述PCB板(5)套设在所述凸台(22)四周。
6.根据权利要求1或2所述的可检测内部温度和压力的锂电池，其特征在于，所述电芯(1)由正极极片、隔膜、负极极片和隔膜四层重叠卷绕而成；所述正极极片和负极极片之间夹有至少一层隔膜。
7.根据权利要求1或2所述的可检测内部温度和压力的锂电池，其特征在于，所述温度传感器(6)为片式温度传感器(6)；所述压力传感器(7)为片式气体压力传感器(7)。
8.根据权利要求1或2所述的可检测内部温度和压力的锂电池，其特征在于，所述壳体(4)下端外周面上具有外螺纹，所述底座(2)具有筒状的侧壁，所述侧壁的内壁上具有与所述外螺纹相配合的内螺纹。
9.一种可检测内部温度和压力的锂电池，包括电芯(1)、底座(2)、盖帽(3)以及筒状的壳体(4)，所述底座(2)固设在所述壳体(4)的下端，所述盖帽(3)固设在所述壳体(4)的上端，所述电芯(1)插设在所述壳体(4)内，其特征在于，所述底座(2)的底部设置有PCB板(5)，所述PCB板(5)朝向所述壳体(4)内部的一侧分别设有温度传感器(6)和压力传感器(7)；所述PCB板(5)上还连接有无线数据发射器(9)。
10.根据权利要求9所述的可检测内部温度和压力的锂电池，其特征在于，所述底座(2)的中部向所述壳体(4)内凹陷形成凸台(22)，所述凸台(22)朝外的一侧形成凹腔(23)，所述凸台(22)呈圆柱状，所述PCB板(5)呈环状，所述PCB板(5)套设在所述凸台(22)四周，所述无线数据发射器(9)包括设置在所述PCB板(5)上的片式无线发射模块(91)和穿过所述底座(2)的无线发射端子(92)，所述无线发射端子(92)位于所述凹腔(23)中。
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