CN110190361A - 自控温电池 - Google Patents

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娄豫皖
许玉林
王爱淑
黄伟东
张朋
张瑞
陈永杰
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Abstract

本申请公开了一种自控温电池，包括：电池壳，内芯，正极端子，负极端子；还包括导电的热变形片和电加热元件，电加热元件串联于热变形片的第一部分与所述负极端子之间，热变形片的第二部分延伸至正极端子处；当热变形片的温度低于第一临界值时，所述热变形片的所述第二部分与所述正极端子抵靠接触；当所述热变形片的温度高于第二临界值时，所述热变形片受热产生曲翘变形，从而与所述正极端子绝缘隔离；所述第二临界值不小于所述第一临界值。电池能够根据周围环境温度的高低，自行控制自身的温度，使电池温度始终保持在合宜的范围内。

Description

自控温电池
技术领域
本申请涉及一种电池，尤其是一种自控温电池。
背景技术
相比于单只电池，电池包是一种具有更高电压、更大容量的电源设备，其主要由众多电池单体串并联组合而成。为了防止电池包中各电池单体在低温环境下无法正常充放电，通常在电池包中配置加热装置。电池包中配置的加热装置只能整体对电池包中各只电池单体进行加热升温，而且需要专门设置用于监控电池温度的传感器，以便在监测到电池温度过低时才开启前述加热装置对电池包整体加热。
若电池包内某一只电池单体出现温度过低的情况时，上述加热装置并不具备对该单只电池单体进行加热的能力。此外，若各只电池单体单独使用，因为没有加热装置的存在而不能在低温环境下正常工作。
发明内容
本申请目的是：针对上述问题，提出一种自控温电池，该电池能够根据周围环境温度的高低，自行控制自身的温度，使电池温度始终保持在合宜的范围内。
本申请的技术方案是：
一种自控温电池，包括：
电池壳；
收容于所述电池壳内的内芯，
与所述内芯的正极导电连接的正极端子，以及
与所述内芯的负极导电连接的负极端子；
还包括导电的热变形片和电加热元件，所述电加热元件串联于所述热变形片第一部分与所述负极端子之间，所述热变形片的第二部分延伸至所述正极端子处；
当所述热变形片的温度低于第一临界值时，所述热变形片的所述第二部分与所述正极端子抵靠接触；
当所述热变形片的温度高于第二临界值时，所述热变形片受热产生翘曲变形，从而与所述正极端子绝缘隔离；
所述第二临界值不小于所述第一临界值。
本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：
所述电池壳体与所述内芯的正极导电连接，且所述电池壳与所述负极端子绝缘布置，所述正极端子为所述电池壳。
所述第二临界值等于所述第一临界值。
所述热变形片由相互固定的内片体和外片体构成，所述内片体和所述外片体具有不同的热膨胀系数。
所述内片体和外片体至少之一为导体。
所述电加热元件与所述负极端子固定连接。
所述电加热元件与所述电池壳绝缘贴靠布置。
所述负极端子为凸出于所述自控温电池表面的负极柱，所述电加热元件固定套设于所述负极柱外。
所述热变形片包括三个所述第二部分。
所述负极端子与所述电池壳之间布置有将二者绝缘隔开的绝缘隔圈。
本申请的优点是：
本申请通过在电池上配置热变形片和电加热元件，在高低温环境下，利用热变形片的热变形特征，实现电加热元件与电池正负极的断开和导通，并在低温环境下利用电池自身的电能对电池加热，高温环境下电池的加热组件断开停止工作，如此将电池自身温度维持在所需的范围内。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中自控温电池的立体结构示意图；
图2为本申请实施例中自控温电池的轴向剖面图；
其中：1-电池壳，2-负极端子，3-热变形片，3a-第一部分，3b-第二部分，4-电加热元件，5-绝缘隔圈。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。
然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。
此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
图1和图2示出了本申请这种自控温电池的一个具体实施例，该电池为圆柱形的锂离子电池，与传统电池相同的是，该电池也包括电池壳1、内芯(图中未示出)和负极端子2，其中内芯收容于电池壳1内部，电池壳1为金属导电材质(如钢、铝等)，并且电池壳1与内芯的正极导电连接，而使得该电池壳1带正电。负极端子2与前述内芯的负极导电连接，而使得该负极端子2带负电，并且负极端子2与前述电池壳1固定连接(间接连接)。同时，负极端子2与电池壳1绝缘布置以防止短路，具体地：负极端子2与电池壳1之间布置有将二者绝缘隔开的绝缘隔圈5。
本实施例的关键改进在于，该电池还配置有热变形片3和电加热元件4，热变形片3能够导电，显然通电才能发热的电加热元件4也导电。前述电加热元件4串联于热变形片3的一部分(为方便描述本实施例的技术方案，将该部分称为第一部分3a)与负极端子2之间，热变形片3的另一部分(为方便描述本实施例的技术方案，将该部分称为第二部分3b)延伸至电池壳1处。当热变形片3的温度低于某一临界值(为方便描述本实施例的技术方案，在此将该临界值称为第一临界值)时，热变形片3的第二部分3b与电池壳1抵靠接触。当热变形片3的温度高于某一临界值(为方便描述本实施例的技术方案，在此将该临界值称为第二临界值)时，热变形片3发生翘曲变形而与电池壳1隔离(相互隔开一定距离)，此时热变形片3与电池壳1绝缘隔开不再导通。显然前述第二临界值不小于前述第一临界值。
实际应用时，当该电池所处的环境温度较高时，热变形片3与电池壳1隔开一定距离，二者绝缘隔开，电加热元件4未通电而不对电池加热。当该电池所处的环境温度过低时，热变形片4因自身温度过低而变形，变形后的带负电的热变形片与带正电的电池壳1抵靠接触，电加热元件4与该电池的正极和负极均导通，电加热元件4通电发热，进而使得该电池温度升高，显然热变形片3的温度也随之升高，而且该热变形片3在温度升高的过程中发生或间断或连续的翘曲变形，当热变形片3的温度升高至某一临界值后，其翘曲变形量足够大而使得热变形片3与电池壳1分离隔开，通入电加热元件4的电流被切断，电加热元件4停止工作。
上述第一临界值和第二临界值的大小由热变形片3自身的材料和结构特性而决定，在设计时，我们可通过调整热变形片3的材料和结构，以获得不同大小的第一临界值和第二临界值。对于同一个热变形片3，一般情况下，前述第二临界值与第一临界值的大小相同。
具有上述变形特性的热变形片3在材料领域非常常见，而具体在本实施例中，该热变形片3由相互固定的内片体和外片体构成，而且内片体和外片体具有不同的热膨胀系数，其利用内片体和外片体在温度变化时发生不同大小的膨胀或收缩变形，而实现热变形片3的正向或反向的翘曲变形。
上述的内片体和外片体，至少其中之一为导体。
为防止上述电加热元件4松动，本实施例将电加热元件4与负极端子2固定连接。此外，为了提升该电加热元件4对电池的加热速率和效果，可将电加热元件4与电池壳1绝缘贴靠布置，即电加热元件4与电池壳1贴靠布置且相互绝缘。
本实施例中，上述的负极端子2为凸出于该表面的负极柱，电加热元件4固定套设于该负极柱外，热变形片3的第一部分3a也固定套设于该负极柱外，并且上述的绝缘隔圈5将热变形片3的第一部分3a与负极柱绝缘隔开，以防止短路，如图2。
参照图1所示，本实施例一共配置了三个上述的热变形片3，每个热变形片3的第一部分均与电加热元件4连接，第二部分均延伸至电池壳1处。
需要说明的是，本实施例中电池壳1与内芯的正极导电连接而使得电池壳1带正电，从而使得该电池壳1为该电池的正极端子，实际应用时可将用电设备的正负接电端子分别与前述电池壳1和负极端子2相连接，以获得工作用电。而在本申请的一些其他实施例中，电池壳1本身不带电，而是在电池壳1上专门绝缘固定一个与内芯正极相连的非电池壳的正极端子，如正极柱，这种情况下，可将上述热变形片3的第二部分延伸至正极柱位置，同样能够让电池在低温环境下自行加热，在高温环境下停止加热。在本申请另外的一些实施例中，电池壳1本身带正电，同时又在电池壳1上固定设置带正电的正极柱，这种电池的电池壳1和正极柱均为电池的正极端子，此种情况下，既可以将热变形片3的第二部分延伸至电池壳1位置，又可以将热变形片3的第二部分延伸至正极柱位置。
上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自控温电池，包括：
电池壳(1)，
收容于所述电池壳内的内芯，
与所述内芯的正极导电连接的正极端子，以及
与所述内芯的负极导电连接的负极端子；
其特征在于，还包括导电的热变形片(3)和电加热元件(4)，所述电加热元件(4)串联于所述热变形片(3)的第一部分(3a)与所述负极端子(2)之间，所述热变形片(3)的第二部分延伸至所述正极端子处；
当所述热变形片(3)的温度低于第一临界值时，所述热变形片(3)的所述第二部分与所述正极端子抵靠接触；
当所述热变形片(3)的温度高于第二临界值时，所述热变形片(3)受热产生翘曲变形，从而与所述正极端子绝缘隔离；
所述第二临界值不小于所述第一临界值。
2.根据权利要求1所述的自控温电池，其特征在于，所述电池壳体(1)与所述内芯的正极导电连接，且所述电池壳(1)与所述负极端子(2)绝缘布置，所述正极端子为所述电池壳(1)。
3.根据权利要求1所述的自控温电池，其特征在于，所述第二临界值等于所述第一临界值。
4.根据权利要求1所述的自控温电池，其特征在于，所述热变形片(3)由相互固定的内片体和外片体构成，所述内片体和所述外片体具有不同的热膨胀系数。
5.根据权利要求3所述的自控温电池，其特征在于，所述内片体和外片体至少之一为导体。
6.根据权利要求1所述的自控温电池，其特征在于，所述电加热元件(4)与所述负极端子(2)固定连接。
7.根据权利要求6所述的自控温电池，其特征在于，所述电加热元件(4)与所述电池壳(1)绝缘贴靠布置。
8.根据权利要求6所述的自控温电池，其特征在于，所述负极端子(2)为凸出于所述自控温电池表面的负极柱，所述电加热元件(4)固定套设于所述负极柱外。
9.根据权利要求1所述的自控温电池，其特征在于，所述热变形片(3)包括三个所述第二部分(3b)。
10.根据权利要求2所述的自控温电池，其特征在于，所述负极端子(2)与所述电池壳(1)之间布置有将二者绝缘隔开的绝缘隔圈(5)。
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