CN113193309A - 易熔合金在动力电池中的应用 - Google Patents

Abstract

易熔合金由金属铋为基本材料与金属锡、铅、镉等合成，具有良好的导电性和230摄氏度以下的范围内熔化(由固态熔化后变成液态)等特性。易熔合金在熔化后，具有良好的流动性。利用易熔合金的导电性和低熔点的特性，将其应用于单体动力电池和动力电池组的导电结构中，使单体动力电池、动力电池组在发生和即将发生热失控时，由易熔合金连接的导电结构在易熔合金熔化脱落后形成断路，以此来终止热失控的持续发生。

Description

易熔合金在动力电池中的应用

技术领域

易熔合金在动力电池中的应用涉及到单体动力电池、动力电池组的导电结构领域，特别是涉及到新能源电动汽车的动力电池热失控的领域。

背景技术

易熔合金，是由金属铋、铅、锡、镉等混制而成的具有优良导电性能的低熔点合金。其熔点有47摄氏度、70摄氏度、92摄氏度、120摄氏度等若干种选择。易熔合金广泛的用做焊料、电器、蒸汽、消防、火灾报警等装备中的熔断器、保险丝等热敏组件，可根据实际应用场景而制成各种形状、规格和不同熔点有控温要求的热敏元件。

新能源汽车动力电池组由若干个单体动力电池组成，单体动力电池与单体动力电池的电极桩头通过铜排(片)、铝排(片)、镍排(片)经焊接形成并联或串联，以此来提供能源。单体动力电池的正、负极桩头固定在单体动力电池的电极盖板上，桩头采用铝合金或铜，桩头外端用并联或串联的方式与上述金属排(片)焊接，内端通过金属排(片)与电池内芯结构焊接相连。当动力电池组中的其中一个单体动力电池内部发生或即将发生热失控等故障时，该单体动力电池内存的电量因为短路而逐渐被消耗，但整个动力电池组的其他单体动力电池的电流、电压依然通过金属排(片)施加在该故障单体动力电池的电极桩头，使该故障单体动力电池内部的短路及热失控持续加剧发生。由于单体动力电池的电极桩头和所有的连接导体都是采用的铝合金、铜、镍等高熔点材料，在动力电池发生和即将发生热失控时的温度远达不到这些高熔点材料的熔化温度，这些高熔点材料只有当单体动力电池已经出现的热失控足以产生火灾的时候才有可能熔化上述高熔点导体，而此时为时已晚，故障单体动力电池在整个动力电池的电能加持下，温度达到着火点引发火灾，继而波及整个动力电池组。

发明内容

为了解决上述高熔点导体材料在动力电池、动力电池组中的应用的不足，本发明提供易熔合金在动力电池中的应用的技术，其特点是在单体动力电池正、负极的桩头电路导体结构中连接串入易熔合金，或在上述金属排(片)中串接入易熔合金。当单体动力电池发生或即将发生热失控时，单体动力电池内部产生的热能由单体动力电池的结构件(如外壳、电极盖板、连接易熔合金一端的电极桩头、连接易熔合金另一端的电极导体和单体动力电池内部的空气)传递给易熔合金，当由此热能产生的温度上升到易熔合金的熔化点时，易熔合金被熔化成液态，在重力的作用下从电路中脱落，从而使其他动力电池与该故障单体动力电池的电路连接处于断路状态，即其他动力电池的电能因迴路断路而无法供给出现故障的单体动力电池。故障单体动力电池自身所贮存的电能在其持续发生故障而形成短路的过程中被逐渐消耗殆尽，即未达到其着火点温度时其能量已经被耗尽或经外在的冷却系统对其辅助、强制降温冷却，而使热失控在发生火灾之前被终止，避免了火灾的发生。

特别说明的是，易熔合金是可作为单体动力电池正负极桩头电路中的连接导体存在的，即易熔合金熔化脱落后，单体动力电池正负极之间形成断路。

特别说明的是，易熔合金是可作为单体动力电池与单体动力电池之间进行的并联或串联的结构中以连接导体存在的，即动力电池组中的某一个单体动力电池发生或即将发生热失控时，连接该故障单体动力电池与其他非故障动力电池间的易熔合金在熔点温度下熔化，继而在重力的作用下与连接端脱落，即故障单体动力电池与非故障动力电池之间的连接电路出现断路，非故障动力电池的电能无法供给发生或即将发生热失控故障的单体动力电池。

比较适宜的是，易熔合金的横截面的大小根据实际应用中电流流经的大小而设定。

比较适宜的是，易熔合金的形状根据实际应用中动力电池的结构而设定。

比较适宜的是，易熔合金的熔点根据实际应用中动力电池的正常工作温度、发生和即将发生热失控的温度而设定。

具体实施方式

实施例1：市售的某电池公司生产3.6伏、13安时的方形三元锂电池，该电池的正、负极结构是由铝合金圆柱体(圆柱体直径为10毫米、高5毫米)经绝缘塑料圈贯穿电池桩极盖板，位于桩极盖板外侧端的铝金合圆柱体与厚1.8毫米电极导体片(正极为铝质、负极为铜质)铆接，该电极导体片是用于与其他电池并联或串联用的。位于桩极盖板内侧端的铝合金圆柱体与电池内部的芯体蓄能结构引出的薄金属片导体铆接(正极为铝片、负极为铜片)。将该电池的正负极结构中的铝合金圆柱体用相同形状、大小的易熔合金替代，该易熔合金的熔点为70摄氏度。在室温26摄氏度的室内对该电池进行恒压恒流充电，恒定电压为6伏、恒定电流为4安。在充电进行了20分钟后，测得电池内的温度是68摄氏度，测得圆柱体易熔合金的温度是68摄氏度，电池铝合金外壳发生严重鼓包。当充电进行到第21分钟时，测得电池内温度和位于桩极盖板外侧端的易熔合金的温度均为70度，此时的易熔合金被熔化，从与其铆接的位于桩极盖板内外侧的导电金属片上脱落，使电池正负极之间形成了断路，充电电压和电流无法接通电池内部的蓄能结构，充电终止。电池的内部温度和外部温度没有继续上升，而是在缓慢下降，50分钟后在没有外部强制散热的情况下恢复到26摄氏度。整个过程无发生冒浓烟和着火的现象。

由上述实施例可以表明，本发明提供的易熔合金在动力电池中的应用的技术，是可以在动力电池在发生或即将发生热失控故障时，通过其熔断电源之间的导体连接，预防和终止热失控的继续发生，以此来预防火灾的发生。

以上实施例仅是本发明的其中一种实施例，本领域的普通人员都能认知，在没有付出创造劳动的前提下对本发明的部分改变而进行的实施例，应视为侵权。

Claims (4)

1.易熔合金在动力电池中的应用，其特征在于易熔合金作为电流通过的导体在动力电池、动力电池组的结构中以串联的方式存在。

2.易熔合金在动力电池中的应用，其特征在于易熔合金熔化后从连接电路中脱落，造成其连接电路的断路。

3.易熔合金在动力电池中的应用，其特征在于易熔合金作为动力电池和动力电池组的电路中的热敏熔断器不限于形状、装配位置的限制。

4.易熔合金在动力电池中的应用，其特征在于易熔合金的熔点根据应用的场景而进行设定。