CN112331945A - 一种具有测温装置的锂电池及锂电池组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有测温装置的锂电池及锂电池组，所述具有测温装置的锂电池包括：电池本体，包括壳体、电极和放电结构，所述放电结构设置在壳体内，所述电极与放电结构相连接，由壳体内部向外部伸出，所述壳体上设置有环绕电极设置的测温凹槽，所述测温凹槽向下延伸至电极与放电结构的连接处；测温部件，包括嵌入测温件，所述嵌入测温件嵌入测温凹槽中用于测量电极与放电结构连接处的温度。所述嵌入测温件嵌入测温凹槽中，直接测试电极连接处的温度，提高锂电池温度测量精准度。所述锂电池组包括连接光纤和至少一个上述的具有测温装置的锂电池，所述连接光纤与所述具有测温装置的锂电池的测温光纤相连接。便于同时对多个锂电池进行测温。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，尤其涉及一种具有测温装置的锂电池及锂电池组。
背景技术
锂电池由于具有高能量密度和较高的循环使用寿命等优越性，具有较好的发展潜力，因此被广泛用作各种移动电池、储能电池和动力电源。锂电池在工作过程中由于其内部发生化学、电化学反应等原因会有大量热量聚集，使其温度过高而缩短其使用寿命和产生安全问题。
现有技术发现锂电池的电极通常是锂电池温度较高的部位，能较为直观的反应锂电池的温度，因此对电极裸露在外的部分进行温度采集。
然而实际的温度监测工作中，锂电池的电极通常设置在电池壳体外部与内部相连接，电极与电池壳体内部的连接处往往是锂电池出现故障发热的常见部位，现有技术往往只能对电极裸露在锂电池外的部分检测，不能测试到电极与电池壳体内部的连接处，得到的温度数据不能直接反映锂电池温度。
因此，本领域亟需一种具有测温装置的锂电池及锂电池组。
因此，有鉴于此，提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有测温装置的锂电池，精准测量锂电池温度。
本发明提供了一种具有测温装置的锂电池，包括：
电池本体，包括壳体、电极和放电结构，所述放电结构设置在壳体内，所述电极与放电结构相连接，由壳体内部向外部伸出，所述壳体上设置有环绕电极设置的测温凹槽，所述测温凹槽向下延伸至电极与放电结构的连接处；
测温部件，包括嵌入测温件，所述嵌入测温件嵌入测温凹槽中用于测量电极与放电结构连接处的温度。
采用上述方案，所述嵌入测温件嵌入延伸至电极与放电结构的连接处的测温凹槽中，伸入电极连接处，直接测试电极连接处的温度，能够直观的反应锂电池温度，提高锂电池温度测量精准度。
进一步地，所述测温部件还包括包围测温件，所述包围测温件环绕设置在电极外侧，所述嵌入测温件设置在包围测温件下方与包围测温件相连接。
采用上述方案，所述包围测温件设置在嵌入测温件上方，包围电极测量温度，扩大测温面积，提高数据采集全面性。
进一步地，所述测温部件还包括测温光纤，所述测温光纤设置在测温部件内，所述测温光纤设置有用于测温的光栅。
采用上述方案，所述光栅用于测温，光栅有多个条纹，光栅的基本结构为沿纤芯折射率周期性的调制，所谓调制为沿光纤轴线均匀分布的折射率产生大小起伏的变化，如果光栅处的温度发生变化，由于热胀冷缩，光栅条纹周期也会随温度变化，光栅布拉格波长也随之变化，通过检测波长变化，计算温度变化。
进一步地，所述测温光纤包括设置在嵌入测温件的嵌入光纤和设置在包围测温件的包围光纤，所述嵌入光纤和包围光纤相连接。
采用上述方案，所述嵌入光纤用于测量电极连接处的温度，所述包围光纤用于测量电极暴露在外部的温度，提高数据采集全面性。
优选地，所述嵌入光纤和包围光纤为一体成型的一根光纤。
进一步地，所述嵌入光纤从嵌入测温件外周向内部螺旋延伸。
采用上述方案，传统测温方式为点测量，所述嵌入光纤由外向内螺旋延伸，同时对其螺旋区域内任一半径的温度进行检测，提高数据采集完整度。
进一步地，所述包围光纤从包围测温件底部向上螺旋延伸。
采用上述方案，所述包围光纤向上螺旋延伸，同时对包围光纤所在的任一高度的电极进行温度监测，提高温度监测全面性。
优选地，所述嵌入光纤和/或包围光纤每旋转一周设置有至少一个光栅。
进一步地，所述嵌入测温件包括底部测温层，所述底部测温层包括第一导热层和第一绝缘层，所述第一导热层设置在第一绝缘层下方，所述嵌入光纤设置在第一绝缘层上方。
进一步地，所述包围测温件包括内壁测温层，所述内壁测温层包括第二导热层和第二绝缘层，所述第二导热层设置在第二绝缘层内侧与电极相接触。
采用上述方案，所述第一绝缘层和第二绝缘层防止测温光纤被电流干扰，所述第一导热层和第二导热层提高热传导效率，减少导热层和测温层之间的热量损耗，提高测温精准度。
本发明的目的在于提供一种锂电池组，同时测量多个锂电池的温度。
本发明提供了一种锂电池组，包括连接光纤和至少一个上述的具有测温装置的锂电池，所述连接光纤与所述具有测温装置的锂电池的测温光纤相连接。
采用上述方案，所述连接光纤能连接多个具有测温装置的锂电池，便于同时对多个锂电池进行测温，提高测温效率。
进一步地，所述锂电池组还包括固定板，所述固定板与多个所述具有测温装置的锂电池相连接。
采用上述方案，所述固定板连接多个锂电池，便于对多个锂电池进行固定。
进一步地，所述固定板上设置有固定槽，所述连接光纤设置在固定槽内。
优选地，所述固定槽设置有转角槽，所述连接光纤在转角槽处能够使连接光纤继续拉伸的余量。
采用上述方案，光纤由于热胀冷缩会拉伸或收缩，在转角槽处所述连接光纤留有可继续拉伸的余量，防止光纤由于收缩被拉断。
进一步地，所述转角槽设置在固定槽拐角处。
进一步地，所述固定板设置有供电极穿过的通孔，所述通孔与电极相配合，所述固定板卡接在电极底部。
采用上述方案，所述电极穿过通孔使固定板与锂电池相固定，便于固定锂电池组。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的具有测温装置的锂电池，所述嵌入测温件嵌入延伸至电极与放电结构的连接处的测温凹槽中，伸入电极连接处，直接测试电极连接处的温度，能够直观的反应锂电池温度，提高锂电池温度测量精准度；
2、本发明的具有测温装置的锂电池，传统测温方式为点测量，所述嵌入光纤由外向内螺旋延伸，同时对其螺旋区域内任一半径的温度进行检测，提高数据采集完整度；
3、本发明的具有测温装置的锂电池，所述包围光纤向上螺旋延伸，同时对包围光纤所在的任一高度的电极进行温度监测，提高温度监测全面性；
4、本发明的锂电池组，所述连接光纤能连接多个具有测温装置的锂电池，便于同时对多个锂电池进行测温，提高测温效率；
5、本发明的锂电池组，光纤由于热胀冷缩会拉伸或收缩，在转角槽处所述连接光纤留有可继续拉伸的余量，防止光纤由于收缩被拉断。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明具有测温装置的锂电池一种实施方式的立体图；
图2为本发明具有测温装置的锂电池一种实施方式的剖视图；
图3为图2中一处的局部放大图；
图4为所述测温部件一种实施方式的立体图；
图5为所述测温部件一种实施方式的剖视图；
图6为图5中一处的局部放大图；
图7为所述测温光纤在测温部件内一种实施方式的立体图；
图8为所述测温光纤设置在测温部件内一种实施方式的示意图；
图9为本发明锂电池组一种实施方式的立体图；
图10为所述固定板一种实施方式的俯视图；
图11为图9中一处的局部放大图。
附图标记说明
通过上述附图标记说明，结合本发明的实施例，可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。
1、电池本体；11、壳体；12、电极；13、放电结构；14、测温凹槽；2、测温部件；21、嵌入测温件；211、底部测温层；2111、第一导热层；2112、第一绝缘层；22、包围测温件；221、内壁测温层；2211、第二导热层；2212、第二绝缘层；23、测温光纤；231、嵌入光纤；232、包围光纤；3、连接光纤；4、固定板；41、固定槽；411、转角槽；42、通孔；
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
如图1-4所示，本发明提供了一种具有测温装置的锂电池，包括：
电池本体1，包括壳体11、电极12和放电结构13，所述放电结构13设置在壳体11内，所述电极12与放电结构13相连接，由壳体11内部向外部伸出，所述壳体11上设置有环绕电极12设置的测温凹槽14，所述测温凹槽14向下延伸至电极12与放电结构13的连接处；
测温部件2，包括嵌入测温件21，所述嵌入测温件21嵌入测温凹槽14中用于测量电极12与放电结构13连接处的温度。
采用上述方案，所述嵌入测温件21嵌入延伸至电极12与放电结构13的连接处的测温凹槽14中，伸入电极12连接处，直接测试电极12连接处的温度，能够直观的反应锂电池温度，提高锂电池温度测量精准度。
在具体实施过程中，所述放电结构13设置在壳体11内，壳体11保护所述放电结构13。
在具体实施过程中，所述放电结构13内部有锂离子，锂离子流动产生电流；所述电极12包括正极和负极，所述电极12可以为柱状体。
在具体实施过程中，所述测温部件2还包括包围测温件22，所述包围测温件22环绕设置在电极12外侧，所述嵌入测温件21设置在包围测温件22下方与包围测温件22相连接。
在具体实施过程中，所述测温部件2设置有用于容纳电极12的容纳空间。
采用上述方案，所述包围测温件22设置在嵌入测温件21上方，包围电极12测量温度，扩大测温面积，提高数据采集全面性。
如图7、8所示，在具体实施过程中，所述测温部件2还包括测温光纤23，所述测温光纤23设置在测温部件2内，所述测温光纤23设置有用于测温的光栅。
采用上述方案，所述光栅用于测温，光栅有多个条纹，光栅的基本结构为沿纤芯折射率周期性的调制，所谓调制为沿光纤轴线均匀分布的折射率产生大小起伏的变化，如果光栅处的温度发生变化，由于热胀冷缩，光栅条纹周期也会随温度变化，光栅布拉格波长也随之变化，通过检测波长变化，计算温度变化。
在具体实施过程中，所述测温光纤23包括设置在嵌入测温件21的嵌入光纤231和设置在包围测温件22的包围光纤232，所述嵌入光纤231和包围光纤232相连接。
采用上述方案，所述嵌入光纤231用于测量电极12连接处的温度，所述包围光纤232用于测量电极12暴露在外部的温度，提高数据采集全面性。
在本发明一个优选的实施方式中，所述嵌入光纤231和包围光纤232为一体成型的一根光纤。
在具体实施过程中，所述嵌入光纤231从嵌入测温件21外周向内部螺旋延伸。
在本发明一个优选的实施方式中，所述嵌入光纤231从嵌入测温件21外周向内部螺旋延伸，俯视图成蚊香的形状。
在本发明一个优选的实施方式中，所述嵌入光纤231在同一高度的由嵌入测温件21外周向内部螺旋延伸。
采用上述方案，传统测温方式为点测量，所述嵌入光纤231由外向内螺旋延伸，同时对其螺旋区域内任一半径的温度进行检测，提高数据采集完整度。
在具体实施过程中，所述包围光纤232从包围测温件22底部向上螺旋延伸。
在本发明一个优选的实施方式中，所述包围光纤232不同高度的螺旋，螺旋半径相同。
采用上述方案，所述包围光纤232向上螺旋延伸，同时对包围光纤232所在的任一高度的电极12进行温度监测，提高温度监测全面性。
在本发明一个优选的实施方式中，所述嵌入光纤231和/或包围光纤232每旋转一周设置有至少一个光栅。
如图5、6所示，在具体实施过程中，所述嵌入测温件21包括底部测温层211，所述底部测温层211包括第一导热层2111和第一绝缘层2112，所述第一导热层2111设置在第一绝缘层2112下方，所述嵌入光纤231设置在第一绝缘层2112上方。
在具体实施过程中，所述包围测温件22包括内壁测温层221，所述内壁测温层221包括第二导热层2211和第二绝缘层2212，所述第二导热层2211设置在第二绝缘层2212内侧与电极12相接触。
采用上述方案，所述第一绝缘层2112和第二绝缘层2212防止测温光纤23被电流干扰，所述第一导热层2111和第二导热层2211提高热传导效率，减少导热层和测温层之间的热量损耗，提高测温精准度。
在本发明一个优选的实施方式中，所述第一绝缘层2112和第二绝缘层2212相连接，所述第一导热层2111和第二导热层2211相连接。
在具体实施过程中，所述第一绝缘层2112和第二绝缘层2212可以为绝缘膜或绝缘纸，所述绝缘膜材质可以为聚酰亚胺、聚乙烯、聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯；所述绝缘纸可以为NOMEX绝缘纸或tufQUIN复合绝缘纸等。
如图9、11所示，本发明提供了一种锂电池组，包括连接光纤3和至少一个上述的具有测温装置的锂电池，所述连接光纤3与所述具有测温装置的锂电池的测温光纤23相连接。
采用上述方案，所述连接光纤3能连接多个具有测温装置的锂电池，便于同时对多个锂电池进行测温，提高测温效率。
在具体实施过程中，所述连接光纤3和测温光纤23可以通过光纤接头相连接，所述光纤接头可以为光纤快速连接器。
在具体实施过程中，所述光纤快速连接器可以为FC型光纤连接器(FerruleConnector)、双锥型连接器或MU型连接器(Miniature unit Coupling)等。
如图10所示，在具体实施过程中，所述锂电池组还包括固定板4，所述固定板4与多个所述具有测温装置的锂电池相连接。
采用上述方案，所述固定板4连接多个锂电池，便于对多个锂电池进行固定。
在本发明一个优选的实施方式中，所述固定板4由至少一块子板组成，子板之间相连接。
在具体实施过程中，所述子板之间的连接方式可以为卡接、焊接或螺纹连接等。
在本发明一个优选的实施方式中，所述子板与所述具有测温装置的锂电池一一对应。
在具体实施过程中，所述固定板4上设置有固定槽41，所述连接光纤3设置在固定槽41内。
在具体实施过程中，所述固定槽41槽口设置有用于固定连接光纤3的卡扣。
在本发明一个优选的实施方式中，所述固定槽41设置有转角槽411，所述连接光纤3弯曲设置在转角槽411中，所述连接光纤3在转角槽411处能够使连接光纤3继续拉伸的余量。
采用上述方案，光纤由于热胀冷缩会拉伸或收缩，在转角槽411处所述连接光纤3留有可继续拉伸的余量，防止光纤由于收缩被拉断。
在本发明一个优选的实施方式中，所述转角槽411设置在固定槽41拐角处。
在本发明一个优选的实施方式中，所述固定板4设置有供电极12穿过的通孔42，所述通孔42与电极12相配合，所述固定板4卡接在电极12底部。
采用上述方案，所述电极12穿过通孔42使固定板4与锂电池相固定，便于固定锂电池组。
在具体实施过程中，所述连接光纤3与光纤光栅调制解调仪相连接，所述光纤光栅调制解调仪对连接光纤3传出的光栅波形进行分析，得出温度信息。
应当理解，本申请实施例中，从权、各个实施例、特征可以互相组合结合，都能实现解决前述技术问题。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种具有测温装置的锂电池，其特征在于，包括：
电池本体(1)，包括壳体(11)、电极(12)和放电结构(13)，所述放电结构(13)设置在壳体(11)内，所述电极(12)与放电结构(13)相连接，由壳体(11)内部向外部伸出，所述壳体(11)上设置有环绕电极(12)设置的测温凹槽(14)，所述测温凹槽(14)向下延伸至电极(12)与放电结构(13)的连接处；
测温部件(2)，包括嵌入测温件(21)，所述嵌入测温件(21)嵌入测温凹槽(14)中用于测量电极(12)与放电结构(13)连接处的温度。
2.根据权利要求1所述的具有测温装置的锂电池，其特征在于：所述测温部件(2)还包括包围测温件(22)，所述包围测温件(22)环绕设置在电极(12)外侧，所述嵌入测温件(21)设置在包围测温件(22)下方与包围测温件(22)相连接。
3.根据权利要求1或2所述的具有测温装置的锂电池，其特征在于：所述测温部件(2)还包括测温光纤(23)，所述测温光纤(23)设置在测温部件(2)内，所述测温光纤(23)设置有用于测温的光栅。
4.根据权利要求3所述的具有测温装置的锂电池，其特征在于：所述测温光纤(23)包括设置在嵌入测温件(21)的嵌入光纤(231)和设置在包围测温件(22)的包围光纤(232)，所述嵌入光纤(231)和包围光纤(232)相连接。
5.根据权利要求4所述的具有测温装置的锂电池，其特征在于：所述嵌入光纤(231)从嵌入测温件(21)外周向内部螺旋延伸。
6.根据权利要求4或5所述的具有测温装置的锂电池，其特征在于：所述包围光纤(232)从包围测温件(22)底部向上螺旋延伸。
7.根据权利要求6所述的具有测温装置的锂电池，其特征在于：所述嵌入光纤(231)和/或包围光纤(232)每旋转一周设置有至少一个光栅。
8.一种锂电池组，其特征在于，包括连接光纤(3)和至少一个如权利要求1-7任一项所述的具有测温装置的锂电池，所述连接光纤(3)与所述具有测温装置的锂电池的测温光纤(23)相连接。
9.根据权利要求8所述的锂电池组，其特征在于：所述锂电池组还包括固定板(4)，所述固定板(4)与多个所述具有测温装置的锂电池相连接，所述固定板(4)上设置有固定槽(41)，所述连接光纤(3)设置在固定槽(41)内。
10.根据权利要求9所述的锂电池组，其特征在于：所述固定板(4)设置有供电极(12)穿过的通孔(42)，所述通孔(42)与电极(12)相配合，所述固定板(4)卡接在电极(12)底部。
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