CN108511833A - 一种锂电池 - Google Patents
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Abstract
一种锂电池,包括电芯和外壳,电芯设置在外壳内,电芯包括正极片、负极片及隔膜,其特征在于所述正极片或/和负极片与隔膜之间设置有荧光光纤温度传感器。荧光光纤温度传感器测温技术是一种新型的测温技术,是基于荧光光纤测温原理集成的测温系统,将荧光分析技术与光纤传感技术结合,不但尺寸微小而且灵敏度高。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种锂电池,特别涉及一种内置荧光光纤温度传感器的锂电池。
(二)背景技术
锂电池具有电压高、比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点,不仅在便携式电子设备上(如移动电话、数码摄像机和手提电脑)得到广泛应用,而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面,因此对锂离子电池的性能要求越来越高。锂电池的内部结构是由正负电极片和隔膜组成,电池在使用过程中会产生大量的热量,影响其电池的循环寿命和安全,尤其是对大容量电池的影响较大,实时监测锂电池内部温度变化情况能最直接有效判断电池健康状况。在现有技术中都是通过在电芯的极耳处或者电芯与电芯之间、电芯和外壳之间设置温度传感器来监测电池温度的变化情况,然而这与电芯的发热源的温度变化真实情况会存在一些滞后。因此,研究一种新型的内置温度传感器的锂电池已为急需。
(三)发明内容
本发明针对上述现有技术的不足而提供一种能实现电池内部锂离子温度监测的锂电池。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案为:一种锂电池,包括电芯和外壳,电芯设置在外壳内,电芯包括正极片、负极片及隔膜,其特征在于所述正极片或负极片与隔膜之间设置有荧光光纤温度传感器。荧光光纤温度传感器测温技术是一种新型的测温技术,是基于荧光光纤测温原理集成的测温系统,将荧光分析技术与光纤传感技术结合,不但尺寸微小而且灵敏度高。
此外,本发明还具有如下优点及有益效果:
1、能实时监测电芯内部的温度,及时反映电池的工作温度情况,提升电池使用的安全性并及时作出电池热失控事件的应对措施。
2.实现了对锂电池组的安全管理,增长了电池寿命。提供了安全管理策略和均衡管理,使电池保持较好的一致性,可有效提高电池的寿命。
本发明的特征还在于所述荧光光纤温度传感器设置在正极片与隔膜之间。这样,荧光光纤温度传感器用于监测在正极片和隔膜之间温度情况,检测正极材料附近的温度变化情况。
本发明的特征还在于所述荧光光纤温度传感器设置在负极片与隔膜之间。这样,荧光光纤温度传感器用于监测在负极片和隔膜之间温度情况,检测负极材料附近的温度变化情况。
本发明的特征还在于正极片或负极片与隔膜之间设置有加热组件,加热组件包括加热片、单面涂布电极材料的正极片和负极片,正极片和负极片未涂布涂层的一面分别贴合于加热片的两面。这样,加热组件具有结构简单,设计合理,生产工艺简单,发热均匀、热量转换快、加热效率高等优点。
本发明的特征还在于加热组件的连接引线末端设置有接头。这样,方便与电池内各部件连接。
本发明的特征还在于荧光光纤温度传感器设置在加热组件上。这样,元件的集成可以充分利用加热组件的空间,降低在电芯中的占用空间,同时提高组件的工作效率,当荧光光纤温度传感器检测到的温度过低时,启动加热组件为电芯加热。
本发明的特征还在于荧光光纤温度传感器的末端设置有接头。这样,方便与电池内各部件连接。
本发明的特征还在于所述外壳的封口部位设置有封闭式的双向接口,内置端接口用于连接荧光光纤温度传感器的接头或加热组件的接头,外置端接口用于与检测分析设备连接。这样,方便电池内各部件连接。
本发明的特征还在于荧光光纤温度传感器包括光纤探头、传光光纤和接入温度控制系统的接头,传光光纤为石英包层传输光纤。其耐高温、细芯径、制造简单等优点可方便在电池内布设,准确测量待测点的温度。
所述光纤探头的端面上设置有反射树脂层,反射树脂层上设置有荧光层。反射树脂层采用具有抗渗、导热、耐高温、耐久、透气、抗老化和透明度高的特点,对光热的吸收率低,对可见光具有稳定性反射性能,能够有效增加激发光反射,更有利于反射信号的提取与处理。
本发明的特征还在于所述光纤探头上设置有保护层。这样,能更好的保护光纤探头。
本发明的特征还在于荧光光纤温度传感器直接放置在正极片或负极片上。这样,方便荧光光纤温度传感器的布设。
本发明的特征还在于荧光光纤温度传感器固定在正极片或负极片上。这样,防止荧光光纤温度传感器发生位移,能有效的控制所需测量点的温度。
本发明的特征还在于所述荧光光纤温度传感器贯通正极片或负极片的两端。这样,可以检测到整个极片的温度。
本发明的特征还在于所述荧光光纤温度传感器设置在正极片或负极片中心区域。极片中心区域一般是电池最易发热的部位,因此,将压力传感器设置在极片中心区域,可以将电池的温度变化,传递给控制中心,当温度达到警戒温度时,通过系统对电池采用相应的控制。
本发明的特征还在于正极片涂布层的材料为磷酸铁锂、钴酸锂或三元材料。
本发明的特征还在于负极片涂布层的材料为石墨材料。
(四)附图说明
图1是本发明实施例1的示意图。
图2是荧光光纤温度传感器的示意图。
图3是荧光光纤温度传感器6在锂电池中的位置示意图。
图4是本发明实施例2的示意图。
图5是图4的俯视图。
图6是本发明实施例3的示意图。
图7是本发明实施例4的示意图。
图8是本发明实施例5的示意图。
图9是图8中传感器设置在加热片上,将两者的接头集成在一起的示意图。
图10是本发明实施例6的示意图。
图11至图15是本发明荧光光纤温度传感器6的示意图。
图中,1、电芯,2、外壳,3、正极片,4、负极片,5、隔膜,6、荧光光纤温度传感器,7、加热组件,8、加热片,9、加热组件连接引线,10、加热组件接头,11、荧光光纤传感器接头,12、双向接口,13、内置端接口,14、外置端接口,15、光纤探头,16、传光光纤,17、保护层,18、集成接头。
(五)具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1、2、3所示,一种锂电池,包括电芯1和外壳2,电芯1设置在外壳2内,电芯1包括正极片3、负极片4及隔膜5,隔膜5以Z字型卷绕方式将正极片3和负极片4绝缘隔开,正负极片上设置有极耳,外壳2包括壳顶和壳体,壳顶部设置有极柱和接口孔。
本发明的特征还在于所述荧光光纤温度传感器6设置在正极片3与隔膜5之间。如图1所示,荧光光纤温度传感器6设置在正极片3与隔膜5之间,传感器一端为输出端,延伸至电池外。
本发明的特征还在于所述荧光光纤温度传感器6设置在负极片4与隔膜5之间。如图4、5所示电芯包括正极片3、负极片4及隔膜5,隔膜5以Z字型卷绕方式将正极片3和负极片4绝缘隔开,正负极片上设置有极耳,荧光光纤温度传感器6设置在负极片4与隔膜5之间,传感器一端为输出端,延伸至电池外。
本发明的特征还在于正极片3或负极片4与隔膜5之间设置有加热组件7,加热组件7包括加热片8、单面涂布电极材料的正极片3和负极片4,正极片3和负极片4未涂布涂层的一面分别贴合于加热片8的两面。如图6所示,正极片和负极片4与隔膜5之间设置有加热组件7。如图7所示电芯包括正极片3、负极片4及隔膜5,加热组件7,加热组件7包括加热片8、涂布单面电极材料的正极片3和负极片4,正极片3和负极片4未涂布涂层的一面分别贴合于加热片8的两面,加热组件7堆叠在正负极片之间,加热组件的正极片对应电芯内负极片,加热组件的负极片对应电芯内的正极片,极片与极片之间通过隔膜隔开。加热组件7设置有连接引线9和接头10。图8所示电芯包括正极片3、负极片4及隔膜5,加热组件7,荧光光纤传感器6,隔膜5以Z字型卷绕方式将正极片3和负极片4绝缘隔开,加热组件7包括加热片8、单面涂布电极材料的正极片3和负极片4,正极片3和负极片4未涂布涂层的一面分别贴合于加热片8的两面。荧光光纤传感器6设置在加热组件7上,加热组件7堆叠在正负极片之间,加热组件的正极片对应电芯内负极片,加热组件的负极片对应电芯内的正极片,极片与极片之间通过隔膜隔开。加热组件7的连接引线9末端设置有接头10,荧光光纤传感器6的输出端设置有接头11,延伸至电池外。
本发明的特征还在于荧光光纤温度传感器6设置在加热组件7上。如图9所示加热组件,荧光光纤温度传感器6的接头11与加热组件7连接引线9一端设置的接头10集成在一个接头18处。
本发明的特征还在于所述外壳2包括壳顶和壳体,壳顶的封口部位设置有封闭式的双向接口12,内置端接口13用于连接荧光光纤温度传感器6的接头11或/和加热组件7的接头10,外置端接口14用于与检测分析设备连接。如图10所示,外壳2的封口部位设置有封闭式的双向接口12,内置端接口13用于连接荧光光纤温度传感器6的接头11和加热组件7的接头10,外置端接口14用于与检测分析设备连接。
本发明的特征还在于荧光光纤温度传感器6包括光纤探头15、传光光纤16和接头11,传光光纤16为石英包层传输光纤。如图11至图13所示,荧光光纤温度传感器6包括光纤探头15、传光光纤16和接头11,传光光纤16为石英包层传输光纤。
本发明的特征还在于所述光纤探头15上设置有保护层17。如图14至图15所示,光纤探头15上设置有保护层17。
本发明的特征还在于荧光光纤温度传感器6直接放置在正极片3或负极片4上。这样,方便传感器的布设。
本发明的特征还在于荧光光纤温度传感器6固定在正极片3或负极片4上。这样,便于固定传感器的位置防止其移动。
本发明的特征还在于所述荧光光纤温度传感器6贯通正极片3或负极片4的两端。这样,可以获得更全面的温度测量区域。
本发明的特征还在于所述荧光光纤温度传感器6设置在正极片3或负极片4中心区域。
本发明的特征还在于正极涂布层的材料为磷酸铁锂、钴酸锂或三元材料。
本发明的特征还在于负极涂布层的材料为石墨材料。
Claims (8)
1.一种锂电池,包括电芯(1)和外壳(2),电芯(1)设置在外壳(2)内,电芯(1)包括正极片(3)、负极片(4)及隔膜(5),其特征在于所述正极片(3)或/和负极片(4)与隔膜(5)之间设置有荧光光纤温度传感器(6)。
2.根据权利要求1所述的锂电池,其特征在于荧光光纤温度传感器(6)包括光纤探头(15)、传光光纤(16)和接头(11),传光光纤(16)为石英包层传输光纤;其特征还在于所述光纤探头(15)上设置有保护层(17)。
3.根据权利要求2所述的锂电池,其特征在于正极片(3)或/和负极片(4)与隔膜(5)之间设置有加热组件(7),加热组件(7)包括加热片(8)、单面涂布电极材料的正极片(3)和负极片(4),正极片(3)和负极片(4)未涂布涂层的一面分别贴合于加热片(8)的两面。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的锂电池,其特征在于加热组件(7)的连接外线(9)末端设置有接头(10);其特征还在于荧光光纤温度传感器(6)设置在加热组件(7)上;其特征还在于荧光光纤温度传感器(6)的末端设置有接头(11);其特征还在于加热组件(7)的接头(10)与荧光光纤温度传感器(6)的接头(11)集成在一个接头(18)处。
5.根据权利要求4所述的锂电池,其特征在于所述外壳(2)的封口部位设置有封闭式的双向接口(12),内置端接口(13)用于连接荧光光纤温度传感器(6)的接头(11)或/和加热组件(7)的接头(10),外置端接口(14)用于与检测分析设备连接。
6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的锂电池,其特征在于荧光光纤温度传感器(6)直接放置在正极片(3)或/和负极片(4)上;其特征还在于荧光光纤温度传感器(6)固定在正极片(3)或/和负极片(4)上;其特征还在于所述荧光光纤温度传感器(6)贯通正极片(3)或/和负极片(4)的两端;其特征还在于所述荧光光纤温度传感器(6)设置在正极片(3)或/和负极片(4)中心区域。
7.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的锂电池,其特征在于正极片(3)涂布层的材料为磷酸铁锂、钴酸锂或三元材料。
8.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的锂电池,其特征在于负极片(4)涂布层的材料为石墨材料。
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