CN112582762A - 电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池，所述电池包括：主电池，所述主电池包括壳体、盖板、第一极柱、第二极柱以及极芯；备用电池，所述备用电池包括备用电池极柱，所述备用电池极柱与所述第二极柱电连接；电流切断装置，所述电流切断装置包括翻转片，所述翻转片与所述第一极柱电连接，所述翻转片与所述极芯的极耳保持接触且与所述第二极柱断开以使所述第一极柱与所述极耳电连接，所述翻转片与所述极芯的所述极耳断开且与所述第二极柱保持接触以使所述第一极柱与所述备用电池极柱电连接。根据本发明的电池，当主电池由于产生热失控而失效时，备用电池可以作为替代电池接入电池模组电路中，使电池模组中电池的数量保持不变，保证了车辆的安全性。

Description

电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电池。
背景技术
为防止电池热失控现象的发生，通常采用CID(current interrupt device，电流切断装置，当电池内部气压增大到一定程度时，CID翻转，切断电池与外部电路之间的连接)防止电池过充、过放或过流。
相关技术中，电池中主要采用短路型CID和断路型CID两种，短路型CID翻转后，电池模组少一个电池工作，电压和容量均有所降低，断路型CID翻转后，整个模组断电，车辆的动力缺失，存在很大的安全隐患。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电池，所述电池在出现过充等使电池内部压力增大的情况时能够使电池模组的电压和容量保持不变，有效保证了车辆运行的安全性。
根据本发明实施例的电池，包括：主电池，所述主电池包括壳体、盖板、第一极柱、第二极柱以及极芯，所述壳体的顶部敞开，所述盖板设在所述壳体的顶部，所述壳体与所述盖板之间限定出容纳空间，所述第一极柱和所述第二极柱彼此间隔开地穿设在所述盖板上，所述极芯设在所述容纳空间内；备用电池，所述备用电池包括备用电池极柱，所述备用电池极柱与所述第二极柱电连接；电流切断装置，所述电流切断装置设在所述容纳空间内，所述电流切断装置包括翻转片，所述翻转片与所述第一极柱电连接，所述翻转片与所述极芯的极耳保持接触且与所述第二极柱断开以使所述第一极柱与所述极耳电连接，所述翻转片与所述极芯的所述极耳断开且与所述第二极柱保持接触以使所述第一极柱与所述备用电池极柱电连接。
根据本发明实施例的电池，通过使电流切断装置的翻转片与极芯的极耳保持接触且与第二极柱断开以使第一极柱与极耳电连接、与极芯的极耳断开且与第二极柱保持接触以使第一极柱与备用电池极柱电连接，使主电池由于产生热失控而失效时，备用电池可以代替主电池接入电池模组电路中，使电池模组中电池的数量保持不变，从而电池模组的电压和容量可以保持不变，不影响车辆的整车电控策略，保证了车辆的安全性。
根据本发明的一些实施例，所述第一极柱和所述第二极柱均为正极柱，所述极芯的所述极耳为正极耳。
根据本发明的一些实施例，所述备用电池的正极材料的安全性高于所述主电池的正极材料的安全性。
根据本发明的一些实施例，所述主电池的正极材料为NCM622或NCM811。
根据本发明的一些实施例，所述备用电池的正极材料为NCM111、LiFePO4或LiMn2O4。
根据本发明的一些实施例，所述主电池与所述备用电池之间粘接固定。
根据本发明的一些实施例，所述备用电池的容量小于所述主电池的容量。
根据本发明的一些实施例，所述翻转片在翻转前连接在所述第一极柱与所述极耳之间，在翻转后断开所述第一极柱与所述极耳之间的连接且连接在所述第一极柱与所述第二极柱之间。
根据本发明的一些实施例，所述翻转片形成为朝向所述极芯的所述极耳凸出的凸片以使所述第一极柱与所述极耳电连接，或形成为朝向所述第二极柱凸出的凸片以使所述第一极柱与所述第二极柱电连接。
根据本发明的一些实施例，所述备用电池套设在所述主电池内。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的电池的主视图；
图2是沿图1中A-A线的剖面图；
图3是根据本发明实施例的电池的侧视图；
图4是沿图3中B-B线的剖面图；
图5是根据本发明实施例的电池的仰视图。
附图标记：
100：电池；
1：主电池；11：第一极柱；111：第一极柱连接片；
12：第二极柱；121：第二极柱连接片；
13：极耳；131：极耳连接片；14：翻转片；15：壳体；
151：主电池外壳；152：主电池内壳；16：盖板；
161：注液孔；162：防爆阀；17：底板；
2：备用电池；21：备用电池极柱；211；备用电池极柱连接片。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的电池100。电池100可以应用于电池模组(图未示出)例如车辆的动力电池模组。
如图1-图5所示，根据本发明实施例的电池100，包括主电池1、备用电池2和电流切断装置。
具体而言，主电池1包括壳体15、盖板16、第一极柱11、第二极柱12以及极芯，壳体15的顶部敞开，盖板16设在壳体15的顶部，壳体15与盖板16之间限定出容纳空间，第一极柱11和第二极柱12彼此间隔开地穿设在盖板16上，极芯设在容纳空间内。备用电池2包括备用电池极柱21，备用电池极柱21与第二极柱12电连接。电流切断装置设在容纳空间内，电流切断装置包括翻转片14，翻转片14与第一极柱11电连接，翻转片14与极芯的极耳13保持接触且与第二极柱12断开以使第一极柱11与极耳13电连接，翻转片14与极芯的极耳13断开且与第二极柱12保持接触以使第一极柱11与备用电池极柱21电连接。
例如，在图2和图4的示例中，壳体15的顶部盖设有盖板16，盖板16上穿设有第一极柱11和第二极柱12，第一极柱11和第二极柱12间隔设置，容纳空间由壳体15和盖板16共同限定出，容纳空间内设有极芯和电流切断装置。当电池100正常工作时，翻转片14与极耳13保持常接触且与第二极柱12断开(如图4中的实线所示)，此时第一极柱11、翻转片14和极耳13串联连接，主电池1工作且备用电池2不工作，电流通过第一极柱11、翻转片14和极耳13实现主电池1的充放电；当电池100遇到过充、短路、针刺、撞击等异常触发条件导致内部气压增大时，电池100异常工作，翻转片14与极耳13断开且与第二极柱12保持接触(如图4中的虚线所示)，此时第一极柱11、翻转片14、第二极柱12和备用电池极柱21串联连接，主电池1从电池模组电路中断开，备用电池2接入电池模组电路，电流通过第一极柱11、翻转片14、第二极柱12和备用电池极柱21实现电池100的充放电。由此，当主电池1由于产生热失控而失效时，备用电池2可以代替主电池1接入电池模组电路中，使电池模组中电池100的数量保持不变，从而电池模组的电压和容量可以保持不变，不影响车辆的整车电控策略，保证了车辆的安全性。
根据本发明实施例的电池100，通过使电流切断装置的翻转片14与极芯的极耳13保持接触且与第二极柱12断开以使第一极柱11与极耳13电连接、与极芯的极耳13断开且与第二极柱12保持接触以使第一极柱11与备用电池极柱21电连接，使主电池1由于产生热失控而失效时，备用电池2可以代替主电池1接入电池模组电路中，使电池模组中电池100的数量保持不变，从而电池模组的电压和容量可以保持不变，不影响车辆的整车电控策略，保证了车辆的安全性。
在本发明的一些实施例中，参照图4，第一极柱11和第二极柱12均为正极柱，极芯的极耳13为正极耳。通过上述设置，只需要在主电池1的正极侧设置翻转片14就可以充分防止热失控的产生。而且，如此设置，可以降低由于翻转片14自身失效产生异常翻转对电池100产生影响的风险。可以理解的是，第一极柱11和第二极柱12也可以均为负极柱，极耳可以为负极耳。
进一步地，备用电池2的正极材料的安全性高于主电池1的正极材料的安全性。由此，当主电池1由于产生热失控使备用电池2作为替代电池接入电池模组电路时，如此设置的备用电池2能够有效降低电池100整体产生热失控的风险，极大地提高了电池100的安全性。
可选地，主电池1的正极材料可以为NCM622或NCM811等。需要说明的是，NCM为镍(Ni)钴(Co)锰(Mn)，NCM622表示镍钴锰比例为6：2：2，NCM811表示镍钴锰比例为8：1：1。NCM622和NCM811材料的比容量较高，电化学性能优异，当电池100应用于车辆时，可以增加车辆的续航里程。
可选地，备用电池2的正极材料可以为NCM111(镍钴锰比例为1：1：1)、LiFePO4(磷酸铁锂)或LiMn2O4(锰酸锂)等。由此，通过采用NCM111、LiFePO4或LiMn2O4，可以提高备用电池2的安全性能。
可选地，参照图1-图4，主电池1与备用电池2之间粘接固定。如此设置，可以实现主电池1与备用电池2的牢靠固定，从而当主电池1由于产生热失控使翻转片14翻转时，备用电池2能够可靠地接入电池模组电路中，进一步保证了车辆的安全性。进一步可选地，主电池1与备用电池2之间可以通过导热胶、绝缘胶或阻燃胶等进行固定。
在本发明的一些实施例中，备用电池2的容量小于主电池1的容量。由此，如此设置的备用电池2的循环性能更好、稳定性较高且具有优异的过充安全性。
可选的，参照图4，翻转片14在翻转前连接在第一极柱11与极耳13之间(如图4中的实线所示)，在翻转后断开第一极柱11与极耳13之间的连接且连接在第一极柱11与第二极柱12之间(如图4中的虚线所示)。如此设置，翻转片14在翻转前可以连接第一极柱11和极耳13，实现主电池1的充放电，翻转片14翻转后可以连接第一极柱11和第二极柱12，使备用电池2代替主电池1实现充放电，保证了车辆的安全性。
在本发明的一些具体实施例中，参照图4并结合图1，翻转片14通过第一极柱连接片111与第一极柱11相连，第二极柱12的底部设有水平延伸出的第二极柱连接片121，极芯设在主电池1的壳体15内，且极芯的极耳13位于第一极柱11和第二极柱12的下方，极耳13上设有水平延伸出的极耳连接片131，极耳连接片131的自由端(例如，图3中的右端)与第二极柱连接片121的自由端(例如，图3中的左端)上下正对，且翻转片14位于极耳连接片131的上述自由端与第二极柱连接片121的上述自由端之间。
例如，在图4的示例中，第一极柱11和第二极柱12均为正极柱，极芯为正极芯，第一极柱11和第二极柱12间隔穿设在主电池1的壳体15上，极耳连接片131的右端与第二极柱连接片121的左端之间设有翻转片14，翻转片14与第一极柱11之间连接有第一极柱连接片111，当电池100正常工作时，翻转片14与极耳连接片131保持常接触且与第二极柱连接片121断开(如图4中的实线所示)，此时电流通过第一极柱11、第一极柱连接片111、翻转片14、极耳连接片131和极耳13实现主电池1的充放电；当电池100遇到过充、短路、针刺、撞击等异常触发条件导致内部气压增大时，翻转片14翻转，翻转片14与第一极柱连接片111断开并翻转至与第二极柱连接片121接触(如图4中的虚线所示)，主电池1从电池模组电路中断开，备用电池2接入电池模组电路，此时电流可以通过第一极柱11、第一极柱连接片111、翻转片14、第二极柱连接片121、第二极柱12、备用电池极柱连接片211和备用电池极柱21实现备用电池2的充放电。由此，通过设置第一极柱连接片111、第二连接片和极耳连接片131，使翻转片14翻转时能够及时实现电路的切换，从而使电池模组的电压和容量可以保持不变，进一步保证了车辆的安全性。
可选地，参照图4，翻转片14形成为朝向极芯的极耳13凸出的凸片(如图4中的实线所示)以使第一极柱11与极耳13电连接，或形成为朝向第二极柱12凸出的凸片(如图4中的虚线所示)以使第一极柱11与所述第二极柱12电连接。例如，在图4的示例中，当电池100正常工作时，凸片的顶点与极耳连接片131接触，从而将主电池1接入电池模组电路中；当主电池1产生热失控时，凸片翻转至与第二极柱连接片121接触，使备用电池2作为替代电池接入电池模组电路，从而维持车辆的正常运行。由此，如此设置的翻转片14能够更好地实现电路的切换，且翻转片14的结构简单，结构强度较高。
在本发明的一些实施例中，如图1、图2和图4所示，备用电池2套设在主电池1内。例如，在图1、图2和图4的示例中，主电池1为内部中空结构，备用电池2设在主电池1的中空区域内。由此，备用电池2在有效保证电池模组的安全性的同时，可以进一步减小整个电池100的占用空间。
可选地，参照图1-图4，主电池1的壳体15包括主电池外壳151和主电池内壳152，壳体15的底部设有底板17。其中，底板17为可以为整体结构或环形结构，优选底板17与盖板16均为环形结构。当底板17为整体结构时，底板17与主电池内壳152可以通过穿透焊方式焊接在一起；当底板17为环形结构时，可以更好的与主电池内壳152焊接密封，在电池100制作完成后底部可用塑料片粘接或新增一块铝片与底板17和主电池内壳152的焊缝区域焊接，用于固定备用电池2。进一步可选地，盖板16与主电池外壳151以及备用电池2的外壳绝缘。
可选地，如图2和图5所示，盖板16和底板17中的至少一个上形成有注液孔1511。也就是说，可以仅盖板16上形成有注液孔1511，也可以仅底板17上形成有注液孔1511，或盖板16和底板17上均形成有注液孔1511。由此，可以通过注液孔1511向电池100内注入电解液，使电解液可以在电池100正、负极之间起到传导离子的作用，从而使电池100获得高电压和高比能。其中，优选盖板16上形成有注液孔1511，使电解液从盖板16处的注液孔1511注入。
可选地，盖板16或底板17与主电池外壳151之间可以采用粘接或焊接方式等进行连接，优选使用激光焊接方式进行紧密连接。
其中，如图1-图5所示，电池100可以为方形结构(如图1-图5所示)、圆柱形结构(图未示出)或椭圆形结构(图未示出)等。
可选地，主电池1的壳体15和备用电池2的壳体的材料可以为铝或铁等。优选主电池1的壳体15和备用电池2的壳体的材料均为铝。
可选地，盖板16或底板17中的其中一个上设有防爆阀1512。优选将防爆阀1512设在盖板16上。
可选地，极芯可选用卷绕或叠片等方式，优选使用卷绕方式，且内圈贴合主电池内壳152逐渐向外卷绕，极芯引出极耳13可选用模切方式引出铜极耳13或铝极耳13，也可以选择将镍带焊接在负极片上引出，铝带焊接在正极片上引出，优选采用模切方式引出铜极耳13或铝极耳13，极耳13与正极柱、负极柱之间可选用激光焊、超声焊、摩擦焊等方式焊接在一起。内部极芯极耳13优选从电池100上部引出。
下面结合图1-图5详细描述备用电池2的作用。
备用电池2第一个作用：当主电池1在过充态出现热失控使得翻转片14翻转到异常态时，备用电池2接入充电电路，此时BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统，是对电池进行管理的系统，通常具有测量电池电压的功能，防止或避免电池过放电、过充电或过温度等异常状况出现)系统可通过采集主电池1第一极柱11与负极柱之间的电压或通过采集主电池1表面温度或通过采集主电池1第一极柱11与第二极柱12之间的阻抗等信号，判定电池100处于热失控状态，将整个充电电路断开，如果BMS系统失效导致继续过充，备用电池2持续过充，最终热失控导致充电电路断开。因备用电池2容量比主电池1更低，且使用更为安全的材料甚至更为安全的结构设计，最终使得电池100整体热失控危险性明显降低。
备用电池2第二个作用：当主电池1在正常使用状态时，翻转片14自身失效使得翻转片14从正常状态翻转至异常状态，BMS系统判定电池100处于翻转片14异常翻转状态，向车辆发出报警，更新车辆可续驶里程，提醒车主进行处理。同时，备用电池2切入串联模组中，给车辆提供持续动力，使得整车不断电。
根据本发明实施例的电池100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括：
主电池，所述主电池包括壳体、盖板、第一极柱、第二极柱以及极芯，所述壳体的顶部敞开，所述盖板设在所述壳体的顶部，所述壳体与所述盖板之间限定出容纳空间，所述第一极柱和所述第二极柱彼此间隔开地穿设在所述盖板上，所述极芯设在所述容纳空间内；
备用电池，所述备用电池包括备用电池极柱，所述备用电池极柱与所述第二极柱电连接；
电流切断装置，所述电流切断装置设在所述容纳空间内，所述电流切断装置包括翻转片，所述翻转片与所述第一极柱电连接，所述翻转片与所述极芯的极耳保持接触且与所述第二极柱断开以使所述第一极柱与所述极耳电连接，所述翻转片与所述极芯的所述极耳断开且与所述第二极柱保持接触以使所述第一极柱与所述备用电池极柱电连接。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一极柱和所述第二极柱均为正极柱，所述极芯的所述极耳为正极耳。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述备用电池的正极材料的安全性高于所述主电池的正极材料的安全性。
4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述主电池的正极材料为NCM622或NCM811。
5.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述备用电池的正极材料为NCM111、LiFePO4或LiMn2O4。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的电池，其特征在于，所述主电池与所述备用电池之间粘接固定。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的电池，其特征在于，所述备用电池的容量小于所述主电池的容量。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的电池，其特征在于，所述翻转片在翻转前连接在所述第一极柱与所述极耳之间，在翻转后断开所述第一极柱与所述极耳之间的连接且连接在所述第一极柱与所述第二极柱之间。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述翻转片形成为朝向所述极芯的所述极耳凸出的凸片以使所述第一极柱与所述极耳电连接，或形成为朝向所述第二极柱凸出的凸片以使所述第一极柱与所述第二极柱电连接。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的电池，其特征在于，所述备用电池套设在所述主电池内。
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