CN113839151B - 一种被动防护电池内短路热失控的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种被动防护电池内短路热失控的装置，包括结构相同的正极被动防护内短路热失控组件和负极被动防护内短路热失控组件：该组件上端连接片；下端连接片；中间极耳连接片，其设置在所述上端连接片和下端连接片之间；所述中间极耳连接片的数量和所述单个叠片电池的电池单元层数量相对应；温度开关，其用于将上端连接片和下端连接片拉紧，使得所述中间极耳连接片相互叠加并联导通。本装置通过极耳的温度，被动切断不同电池单元层之间的连接，降低已经发生内短路单元层的内短路电流。从而降低发生整体热失控的风险。

Description

一种被动防护电池内短路热失控的装置
技术领域
本发明涉及电池技术，具体涉及一种被动防护电池内短路热失控的装置。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、寿命长等优点，在电动汽车和新能源储能领域得到了广泛的应用。但是，目前电池的内短路安全问题依然是制约着储能以及电动汽车行业发展的关键问题，亟待解决。
一般而言，锂离子电池热失控和电池内短路有着直接的关系。导致热失控的三种主要滥用条件(机械滥用、电滥用和热滥用)，通常都和电池内短路直接相关。机械滥用是针刺或者挤压的方式，导致隔膜破损，正负极材料直接接触，发生内短路。电滥用容易导致枝晶锂的生成，刺破隔膜，引发内短路。热滥用会导致隔膜破损或融化，使得正负极活性材料直接接触，造成内短路现象。内短路会引起局部大电流，产生大量的热，进而容易引发热失控。
单个叠片电池通常是由几十个电池单元层通过并联的方式连接在一起并组成一个电芯，所有的单元层都有极耳伸出并连接成一个整体。对于叠片电池而言，内短路通常是在单个电池单元层内发生，其他电池单元层是完好无损的。而且完整的电池单元层通过正负极极耳，给发生内短路的电池单元层提供额外的能量，导致内短路电流更大，更容易引发热失控。
发明内容
为了解决上述背景技术所存在的至少一技术问题，本发明提供一种被动防护电池内短路热失控的装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种被动防护电池内短路热失控的装置，用于单个叠片电池的内短路防护，所述单个叠片电池由两个以上的电池单元层通过并联的方式连接在一起并组成一个电芯，每一个电池单元层的正、负极耳伸出，所述装置包括正极被动防护内短路热失控组件和负极被动防护内短路热失控组件：所述正极被动防护内短路热失控组件和负极被动防护内短路热失控组件结构相同，均包括
上端连接片；
下端连接片；
中间极耳连接片，其设置在所述上端连接片和下端连接片之间；所述中间极耳连接片的数量和所述单个叠片电池的电池单元层数量相对应，以用于和单个叠片电池的每一电池单元层的正或负极耳相连接；
温度开关，其用于将上端连接片和下端连接片拉紧，使得所述中间极耳连接片相互叠加并联导通；当单个叠片电池内部发生单个电池单元层内短路时，该电池单元层的极耳以及和该极耳相连接的中间极耳连接片温度升高，当温度高于设定值时，所述温度开关将上端连接片和下端连接片相隔开，使得所有的中间极耳连接片之间彼此不导通，单个叠片电池内部各个电池单元层彼此不导通。
进一步地，所述温度开关包括弹簧和温度熔断器；所述温度熔断器呈线状或带状，以和所有的所述中间极耳连接片相互接触；正常工作状态时，所述温度熔断器将上下连接片拉紧，弹簧连接上端连接片和下端连接片之间并处于受压状态；当某个中间极耳连接片的温度高于相变温度时，所述温度熔断器熔断，弹簧伸展，将上端连接片和下端连接片相隔开。
进一步地，所述装置还包括：
导流连接片，其和一中间极耳连接片相连接。
进一步地，所述上端连接片和下端连接片是绝缘体。
进一步地，当极耳温度温度高于70℃时，所述熔断器熔断。
进一步地，在单个叠片电池内，不同电池单元层的极耳彼此之间是不相互接触的。
所述中间极耳连接片以及导流连接片均为导体。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明提供的被动防护电池内短路热失控的装置，通过极耳的温度，被动切断不同电池单元层之间的连接，降低已经发生内短路单元层的内短路电流。从而降低发生整体热失控的风险。
附图说明
图1为本发明实施例提供的被动防护电池内短路热失控的装置其弹簧未完全展开时的示意图；
图2为本发明实施例提供的被动防护电池内短路热失控的装置其弹簧完全展开时的示意图；
图中：1、上端连接片；2、下端连接片；3、导流连接片；4、温度开关；5、中间极耳连接片。
具体实施方式
实施例：
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接、信号连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
参阅图1-2所示，本实施例提供的一种被动防护电池内短路热失控的装置用于单个叠片电池的内短路防护，单个叠片电池由两个以上的电池单元层通过并联的方式连接在一起并组成一个电芯，每一个电池单元层的正、负极耳伸出，不同层的极耳彼此之间是不相互接触的，该装置主要包括正极被动防护内短路热失控组件和负极被动防护内短路热失控组件，两个组件之间是相互独立运作的。其中，该正极被动防护内短路热失控组件(简称正极组件)和负极被动防护内短路热失控组件(简称负极组件)结构相同，均包括上端连接片1、下端连接片2、中间极耳连接片5以及温度开关4。
该中间极耳连接片5设置在所述上端连接片1和下端连接片2之间；该中间极耳连接片5的数量和单个叠片电池内电池单元层数量相对应，以用于和每一电池单元层的极耳相连接；其中，正极被动防护内短路热失控组件的一中间极耳连接片对应连接一电池单元层的正极极耳，负极被动防护内短路热失控组件的一中间极耳连接片对应连接一电池单元层的负极极耳。也就是说，该中间极耳连接片可以看成是电池单元层极耳的延伸，电池单元层极耳的相互并联，是通过中间极耳连接片来并联。单个叠片电池内各个电池单元层的极耳在没有接入极耳连接片之前，是要求相互不连接的。
该温度开关4用于将上端连接片1和下端连接片2拉紧，使得所有的中间极耳连接片5相互叠加并联导通，也就是说，在初始的正常工作状态时，单个叠片电池的每一电池单元层通过中间极耳连接片实现相互并联的，并不影响单个叠片电池的正常工作；当单个叠片电池内部发生单个电池单元层内短路时，该电池单元层的极耳(包括正、负极耳)以及和该极耳相连接的中间极耳连接片温度升高，当温度高于设定值时，所述温度开关将上端连接片和下端连接片相隔开，使得所有的中间极耳连接片之间彼此不导通，从而使得，单个叠片电池内部各个电池单元层彼此不导通，被动切断不同电池单元层之间的连接，降低已经发生内短路单元层的内短路电流。从而降低发生整体热失控的风险。
由此可见，本实施例提供的被动防护电池内短路热失控的装置，通过极耳的温度，被动切断不同电池单元层之间的连接，降低已经发生内短路单元层的内短路电流。从而降低发生整体热失控的风险。
具体地，上述的温度开关包括弹簧和温度熔断器；该温度熔断器是相变材料制备的具有一定应力的绳，呈线状或带状，以和所有的中间极耳连接片相接触(正极组件的温度熔断器对应和正极组件的所有中间极耳连接片相接触，负极组件的同理)。正常工作状态时，温度熔断器将上端连接片和下端连接片拉紧，弹簧连接上端连接片和下端连接片之间并处于受压状态，叠片电池内的所有电池单元层的极耳相互导通；当某个电池单元层发生短路，与该电池单元层极耳相连接的中间极耳连接片的温度高于相变温度70℃时，温度熔断器熔断，弹簧伸展，将上端连接片和下端连接片相隔开，此时，单个电池内所有的正极极耳和负极极耳相互之间不导通。当然，熔断温度设置，可以根据不同的电池进行修改。
此外，该被动防护电池内短路热失控的装置包括导流连接片3，导流连接片3和边缘一中间极耳连接片5相连接，以和外电路进行连接。
具体地，上述的上端连接片1和下端连接片2是绝缘体，可以采用硬塑料等材料制作；而该中间极耳连接片5以及导流连接片3均为导体。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种被动防护电池内短路热失控的装置，用于单个叠片电池的内短路防护，所述单个叠片电池由两个以上的电池单元层通过并联的方式连接在一起并组成一个电芯，每一个电池单元层的正、负极耳伸出，其特征在于，所述装置包括正极被动防护内短路热失控组件和负极被动防护内短路热失控组件：所述正极被动防护内短路热失控组件和负极被动防护内短路热失控组件结构相同，均包括：
上端连接片；
下端连接片；
中间极耳连接片，其设置在所述上端连接片和下端连接片之间；所述中间极耳连接片的数量和所述单个叠片电池的电池单元层数量相对应，以用于和单个叠片电池的每一电池单元层的正或负极耳相连接；
温度开关，其用于将上端连接片和下端连接片拉紧，使得所述中间极耳连接片相互叠加并联导通；当单个叠片电池内部发生单个电池单元层内短路时，该电池单元层的极耳以及和该极耳相连接的中间极耳连接片温度升高，当温度高于设定值时，所述温度开关将上端连接片和下端连接片相隔开，使得所有的中间极耳连接片之间彼此不导通，单个叠片电池内部各个电池单元层彼此不导通；
所述温度开关包括弹簧和温度熔断器；所述温度熔断器呈线状或带状，以和所有的所述中间极耳连接片相互接触；正常工作状态时，所述温度熔断器将上下连接片拉紧，弹簧连接上端连接片和下端连接片之间并处于受压状态；当某个中间极耳连接片的温度高于相变温度时，所述温度熔断器熔断，弹簧伸展，将上端连接片和下端连接片相隔开。
2.如权利要求1所述的被动防护电池内短路热失控的装置，其特征在于，所述装置还包括：
导流连接片，其和一中间极耳连接片相连接。
3.如权利要求1所述的被动防护电池内短路热失控的装置，其特征在于，所述上端连接片和下端连接片是绝缘体。
4.如权利要求1所述的被动防护电池内短路热失控的装置，其特征在于，当极耳温度温度高于70℃时，所述熔断器熔断。
5.如权利要求2所述的被动防护电池内短路热失控的装置，其特征在于，所述中间极耳连接片以及导流连接片均为导体。
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