CN109818091A - 一种锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂离子电池，所述电池包括外壳、设置在所述外壳内的多个电芯和多个检测装置，多个所述检测装置与多个所述电芯一一对应，每个所述检测装置分别设置在对应的所述电芯内部，并分别用于检测对应的所述电芯的内部情况，且多个所述检测装置可分别发送检测信号至外置的分析装置。本发明所述锂离子电池的多个所述检测装置分别实时监测电池内每个电芯状态，在电芯出现异常时即报警，检测电池异常所需时间短，提高了电池损坏预警的速度，从而提高了电池使用的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池。
背景技术
锂离子电池在生产、运输、使用过程中会出现效，电池失效之后会影响整个电池组的性能和可靠性，甚至会导致电池组的安全问题。
为了避免上述因电池失效导致的安全问题，现在的电池状态监测系统都是基于BMS管理系统对电池进行管理，BMS具有防止过充、避免过放、温度控制、保持电池组件电压和温度平衡、预测电池的剩余电量和剩余行驶里程等功能，但是BMS管理无法及时有效的检测到锂电池的损坏。
现有的锂电池安全预警系统通过在电池外部设置烟雾探测器和报警器来预警锂电池的，但是电池外部的烟雾探测器检测到烟雾所需要的反应时间长，给人留下的反应时间短，不能及时有效的对锂电池损坏进行预警。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种可直接检测电芯内部情况的锂离子电池，采用的技术方案为：
一种锂离子电池，所述电池具有外壳和设置在所述外壳内的多个电芯，还包括多个检测装置，多个所述检测装置与多个所述电芯一一对应，每个所述检测装置分别设置在对应的所述电芯内部，并分别用于检测对应所述电芯的内部情况，且多个所述检测装置可分别发送检测信号至外置的分析装置。
进一步地，所述电芯内部情况包括电解液的温度、电解液的酸碱度信息、电芯内的压力、电芯内二氧化碳体积分数和电芯内氢气体积分数中的一种或多种。
进一步地，每个所述检测装置包括至少一个传感器，所述传感器为温度传感器、压力传感器、气体传感器和pH传感器中的一种或多种，每个所述电芯内部所有的传感器可分别发送检测信号至所述分析装置。
进一步地，所述气体传感器为二氧化碳传感器和/或氢气传感器。
进一步地，每个所述电芯内部所有的传感器的连接引线分别由对应所述电芯内部伸出至其外，并与一个接头连接，所述外壳上设有多个数据接口，多个所述数据接口与多个所述接头一一对应，每个所述接头分别与对应的所述数据接口的一端连接，多个所述数据接口的另一端用于分别连接所述分析装置。
进一步地，每个传感器的连接引线均具有至少两根数据电缆，每个传感器的每根数据电缆分别对应一个条形的检测极耳，每根数据电缆分别与对应的所述检测极耳的一端连接，每个所述检测极耳的另一端分别由对应所述电芯内部伸出至其外，每个所述检测装置对应的多个所述检测极耳分别通过导线与同一个接头连接，所述外壳上设有多个数据接口，多个所述数据接口与多个所述接头一一对应，每个所述接头分别与对应的所述数据接口的一端连接，多个所述数据接口的另一端用于分别连接所述分析装置。
进一步地，每个所述检测装置分别还包括无线收发器和无线受电装置，所述无线收发器和所述无线受电装置安装在对应的所述电芯内部，所述无线收发器分别与对应所述电芯内部所有的所述传感器电连接，所述无线受电装置为对应的所述无线收发器和所有传感器提供电源，所述分析装置上具有无线送电装置和多个无线接收器，多个所述无线接收器与多个所述无线收发器一一对应，每个所述无线接收器可与对应的所述无线收发器无线通信，所述无线送电装置用于为多个所述无线受电装置以无线方式提供电力。
进一步地，所述无线收发器为蓝牙收发器或NFC近场通信传感器。
本发明所述锂离子电池的多个所述检测装置分别实时监测电池内每个电芯状态，在电芯出现异常时即报警，检测电池异常所需时间短，提高了电池损坏预警的速度，从而提高了电池使用的安全性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例1所述锂离子电池的结构示意图；
图2为本发明实施例2所述锂离子电池的结构示意图；
图3为本发明实施例3所述锂离子电池的结构示意图。
附图标记的具体含义为：1-外壳；2-电芯；3-检测装置；4-接头；5-数据接口；6-检测极耳；7-无线收发器。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
参照图1，提出本发明的实施例1，实施例1所述锂离子电池包括外壳1和设置在外壳1内的多个电芯2，还包括多个检测装置3，多个所述检测装置3与多个所述电芯2一一对应，每个所述检测装置3分别设置在对应的所述电芯2内部，并分别用于检测对应的所述电芯2的内部情况，且多个所述检测装置3可分别发送检测信号至外置的分析装置。
其工作原理为：每个所述检测装置3分别检测对应的所述锂离子电池的内部情况，并分别发送检测信号至所述外置的分析装置，所述分析装置用于根据检测装置3的检测信号分析每个电芯2内部的情况，并在任一所述电芯2内部出现异常时报警。
实施例1所述锂离子电池通过多个所述检测装置3直接检测电芯2内部的情况，以分别实时监测电池内每个电芯2状态，在电芯2出现异常时即报警，检测电池异常所需时间短，提高了电池损坏预警的速度，从而提高了电池使用的安全性。
作为优选，所述电芯2内部情况包括电芯2内部温度、电解液的酸碱度信息、电芯2内的压力、电芯2内二氧化碳体积分数和电芯2内氢气体积分数中的中的一种或多种。
电池损坏往往伴随着热失控和胀气：电池热失控是指锂离子电池内部任意一个电芯2或者电池整体的温度急速上升，热量不能及时散去，所述检测装置3检测每个所述电芯2内部的温度，并发送检测的温度信号至分析装置，所述分析装置分析任意一个电信内部的温度出现异常时，所述检测装置3报警，防止因热失控的电芯2导致的电池损坏；电池化成工艺过程中消耗电解液形成稳定SEI膜所发生的产气现象为正常产气，过渡消耗电解液释放气体或正极材料释氧等现象属于异常放气，当电解液中的痕量水分或电极活性材料未烘干会导致电解液中锂盐分解产生强酸氟化氢，同时产生氢气，所述检测装置3监测每个所述电芯2内部的压力、电解液的酸碱度，同时监测每个电芯2内部的氢气体积分数；内短路的电芯2中的电解液会发生电化学分解反应产生二氧化碳气体，所述检测装置3可检测每个所述电芯2内二氧化碳的体积分数。
作为优选，每个所述检测装置3包括至少一个传感器，所述传感器为温度传感器、压力传感器、气体传感器和pH传感器中的一种或多种。
每个所述检测装置3对应的所有传感器分别与所述分析装置电连接，并可分别发送检测信号至所述分析装置。
所述温度传感器、压力传感器和pH传感器分别用于检测每个所述电芯2内的温度、压力以及电解液的酸碱度，其中所述气体传感器为二氧化碳传感器和氢气传感器中的至少一种，且所述温度传感器、压力传感器、气体传感器和pH传感器可分别发送检测信号至所述分析装置。
所述温度传感器实现了每个所述电芯2内部温度的监测，简化了BMS管理系统的功能，降低了BMS管理系统的设计难度。
为保证所述检测装置3中所有传感器的稳定性，所述检测装置3中的所有的传感器均为耐酸传感器，例如在所述检测装置3中所有传感器表面覆盖一层具耐酸特性的铁氟龙薄膜。
所述气体传感器可以是氢气传感器和/或二氧化碳传感器。
如图1所示，所述锂离子电池为软包装锂离子电池，软包装锂离子电池的每个电芯2分别包括两个极片和隔膜，所述温度传感器、压力传感器、气体传感器和pH传感器设置在极片和隔膜之间。
所述锂离子电池还可以是方形壳锂离子电池，所述温度传感器、压力传感器、气体传感器和pH传感器设置在方形壳锂离子电池内的侧边或/和平面。
所述锂离子电池还可以是圆柱电池，所述温度传感器、压力传感器、气体传感器和pH传感器设置在所述圆柱电池的外圈或/和中心处。
作为优选，每个所述电芯2内部所有的所述传感器的连接引线分别由对应所述电芯2内部伸出至其外，并均与一个接头4连接，所述外壳1上设有多个数据接口5，多个所述数据接口5与多个所述接头4一一对应，每个所述接头4分别与对应的所述数据接口5的内置接口连接，多个所述数据接口5的外部接口用于分别连接所述分析装置。
每个所述电芯2对应的所述接头4由与其内部的所有传感器数量相同的小接头组成，每个所述电芯2内的所有传感器分别与其对应的所述接头4的小接头连接，所述数据接口5为封闭式的数据接口5。
所述分析装置包括处理器和报警器，所述处理器分别通过导线多个所述分数据接口5连接，所述处理器与所述报警器电连接。
每个所述检测装置3分别发送检测信号至所述处理器，所述处理器分析检测信号，并根据检测信号判断每个所述电芯2的内部情况是正常还是异常，若异常，发送信号至所述报警器，所述报警器报警。
实施例2
与实施例1不同的是，每个传感器的连接引线均具有至少两根数据电缆，每个传感器的每根数据电缆分别对应一个条形的检测极耳，每根数据电缆分别与对应的所述检测极耳6的一端连接，每个所述检测极耳6的另一端分别由对应所述电芯2内部伸出至其外，每个所述检测装置对应的多个所述检测极耳6分别通过导线与同一个接头4连接，所述外壳1上设有多个数据接口5，多个所述数据接口5与多个所述接头4一一对应，每个所述接头4分别与对应的所述数据接口5的一端连接，多个所述数据接口5的另一端用于分别电连接所述分析装置。
其中，每个所述检测装置3对应的所述检测极耳6的另一端分别由对应所述电芯2内部伸出至其外，并与导线的一端焊接，每个所述检测装置3对应的多个所述导线的另一端与同一个接头4连接。
所述检测极耳6由金属镍或金属铝制成。
实施例2所述的锂离子电池通过检测极耳6实现了每个所述检测装置3内所有传感器检测信号的传递，保证检测信号传递的稳定性，降低了电芯2制作的难度，同时避免传感器的连接引线伸出所述电芯2，增加了电芯2的美观度。
实施例3
与实施例1不同的是，每个所述检测装置3分别还包括无线收发器7和无线受电装置，所述无线收发器7和所述无线受电装置安装在对应的所述电芯2内部，所述无线收发器7分别与对应所述电芯2内部所有的传感器电连接，所述无线受电装置为对应的所述无线收发器7和所有传感器提供电源，所述分析装置上具有无线送电装置和多个无线接收器，多个所述无线接收器与多个所述无线收发器7一一对应，每个所述无线接收器可与对应的所述无线收发器7无线通信，以接收对应所述无线收发器7发送的检测信号，所述无线送电装置用于为多个所述无线受电装置以无线方式提供电力。
所述传感器通过无线收发器7发送检测信号至外置的分析装置，无需在电池的外壳1上设置接口，同时无需将每个电芯2内的所有传感器的连接引线引出，降低了电芯2的制作难度，简化电芯2结构。
所述分析装置包括处理器、报警器和多个无线接收器，多个所述无线接收器分别用于接受对应的所述无线收发器7发送的检测信号，并将接收的检测信号发送至所述处理器，所述处理器分析检测信号，并根据检测信号判断每个所述电芯2的内部情况是正常还是异常，若异常，发送信号至所述报警器，所述报警器报警。
其中，所述无线收发器7为蓝牙收发器，所述无线接收器为蓝牙接收器，每个所述电芯2内部的所有传感器分别与所述蓝牙收发器电连接，并分别将检测信号发送至所述蓝牙收发器，所述蓝牙收发器将检测信号通过蓝牙传输给所述蓝牙接收器。
所述无线收发器7还可以是NFC近场传感器，所述无线接收器为近场传感器，每个所述电芯2内部的所有传感器分别与所述NFC近场传感器电连接，所述NFC近场传感器通过无线通信分别将对应的检测信号发送至所述近场长安器，传输稳定。
其中，所述无线收发器7采用在被动模式下与所述近场传感器进行无线通信，耗电量低。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种锂离子电池，所述电池具有外壳(1)和设置在所述外壳(1)内的多个电芯(2)，其特征在于，还包括多个检测装置(3)，多个所述检测装置(3)与多个所述电芯(2)一一对应，每个所述检测装置(3)分别设置在对应的所述电芯(2)内部，并分别用于检测对应所述电芯(2)的内部情况，且多个所述检测装置(3)可分别发送检测信号至外置的分析装置。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述电芯(2)内部情况包括电解液的温度、电解液的酸碱度信息、电芯(2)内的压力、电芯(2)内二氧化碳体积分数和电芯(2)内氢气体积分数中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，每个所述检测装置(3)包括至少一个传感器，所述传感器为温度传感器、压力传感器、气体传感器和pH传感器中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述气体传感器为二氧化碳传感器和/或氢气传感器。
5.根据权利要求3或4所述的锂离子电池，其特征在于，每个所述电芯(2)内部所有的传感器的连接引线分别由对应所述电芯(2)内部伸出至其外，并均与一个接头(4)连接，所述外壳(1)上设有多个数据接口(5)，多个所述数据接口(5)与多个所述接头(4)一一对应，多个所述接头(4)分别与对应的所述数据接口(5)的一端连接，多个所述数据接口(5)的另一端用于分别电连接所述分析装置。
6.根据权利要求3或4所述的锂离子电池，其特征在于，每个传感器的连接引线均具有至少两根数据电缆，每个传感器的每根数据电缆分别对应一个条形的检测极耳，每根数据电缆分别与对应的所述检测极耳(6)的一端连接，每个所述检测极耳(6)的另一端分别由对应所述电芯(2)内部伸出至其外，每个所述检测装置对应的多个所述检测极耳(6)分别通过导线与同一个接头(4)连接，所述外壳(1)上设有多个数据接口(5)，多个所述数据接口(5)与多个所述接头(4)一一对应，每个所述接头(4)分别与对应的所述数据接口(5)的一端连接，多个所述数据接口(5)的另一端用于分别电连接所述分析装置。
7.根据权利要求3或4所述的锂离子电池，其特征在于，每个所述检测装置(3)分别还包括无线收发器(7)和无线受电装置，所述无线收发器(7)和所述无线受电装置安装在对应的所述电芯(2)内部，所述无线收发器(7)分别与对应所述电芯(2)内部所有的传感器电连接，所述无线受电装置为对应的所述无线收发器(7)和所有传感器提供电源，所述分析装置上具有无线送电装置和多个无线接收器，多个所述无线接收器与多个所述无线收发器(7)一一对应，每个所述无线接收器可与对应的所述无线收发器(7)无线通信，所述无线送电装置用于为多个所述无线受电装置以无线方式提供电力。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，所述无线收发器(7)为蓝牙收发器或NFC近场通信传感器。
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