CN114497821B - 一种动力电池及电动车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种动力电池及电动车，该动力电池包括：快充电芯和安全性电芯，快充电芯和安全性电芯串联；快充电芯和安全性电芯均连接至驱动电机；快充电芯用于在预设时间内完成预设电量的充电，且为安全性电芯充电和/或为驱动电机供电，以使得驱动电机产生动力，不仅利用快充电芯实现快速充电，而且，利用安全性电芯存储大部分电量，以确保电池的安全性，因此，兼顾了动力电池的充电能力和安全性，提高了动力电池的性能。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种动力电池及电动车。
背景技术
目前，限制纯电动汽车快速发展的影响因素包括续航里程、安全性以及充电能力，这些性能无法有效同时兼顾。尤其是充电能力和安全性，由于在加快充电性能的同时会产生大量的热量，如果热量无法有效散出去，就会影响电池的安全性，造成安全隐患。
因此，如何将充电能力与安全性兼顾，提高电池的性能是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的动力电池及电动车。
第一方面，本发明提供了一种动力电池，包括：
快充电芯和安全性电芯，所述快充电芯与所述安全性电芯串联；
所述快充电芯和所述安全性电芯均连接至驱动电机；
所述快充电芯用于在预设时间内完成预设电量的充电，且为所述安全性电芯充电和/或为所述驱动电机供电，以使所述驱动电机产生动力。
进一步地，还包括：
连接快充电芯的第一热管理系统以及连接安全性电芯的第二热管理系统。
进一步地，所述第一热管理系统包括第一控制单元、三维液冷装置和三维加热装置，所述第一控制单元用于控制所述三维液冷装置和所述三维加热装置的开启和关闭，所述三维液冷装置和所述三维加热装置均设置在快充电芯四围；
所述第二热管理系统包括第二控制单元、普通液冷装置和普通加热装置，所述第二控制单元用于控制所述普通液冷装置和所述普通加热装置的开启和关闭，所述普通液冷装置和所述普通加热装置设置在所述安全性电芯底部。
进一步地，所述快充电芯用于存储总电量的20%~40%的电量；
所述安全性电芯用于存储总电量的60%~80%的电量。
进一步地，所述动力电池的总电量为80~150kWh。
进一步地，所述快充电芯具体为三元锂离子电芯；
所述安全性电芯具体为如下任意一种：磷酸铁锂电芯、全固态电池和准固态电池。
进一步地，所述三元锂离子电芯包括正极、负极以及电解液，所述正极采用三元镍钴锰酸锂和三元镍钴铝酸锂，所述负极采用人造石墨、氧化亚硅、碳酸材料中的一种或多种，电解液为具有去溶剂化能力的溶液。
进一步地，所述全固态电池或准固态电池能量的电池能量密度大于或等于300Wh/kg，循环寿命大于或等于1000次，在不超出30min的时间内可充入荷电状态的20%~80%的电量。
进一步地，所述磷酸铁锂电芯的能量密度大于或等于180Wh/kg，循环寿命大于或等于5000次，在不超出20min的时间内可充入荷电状态的20%~80%的电量。
第二方面，本发明还提供了一种电动车，包括：如第一方面中任一所述的动力电池。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供了一种动力电池，该动力电池包括：快充电芯和安全性电芯，快充电芯和安全性电芯串联；快充电芯和安全性电芯均连接至驱动电机；快充电芯用于在预设时间内完成预设电量的充电，且为安全性电芯充电和/或为驱动电机供电，以使得驱动电机产生动力，不仅利用快充电芯实现快速充电，而且，利用安全性电芯存储大部分电量，以确保电池的安全性，因此，兼顾了动力电池的充电能力和安全性，提高了动力电池的性能。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本发明实施例中动力电池的结构示意图；
图2示出了本发明实施例中另一动力电池的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一
本发明的实施例提供了一种动力电池，如图1所示，包括：
快充电芯101和安全性电芯102，该快充电芯101与安全性电芯102串联；该快充电芯101和安全性电芯102均连接至驱动电机103；
该快充电芯101用于在预设时间内完成预设电量的充电，且为安全性电芯102充电和/或为驱动电机103供电，以使驱动电机103产生动力。
动力电池具体是为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车灯提供动力的蓄电池，其主要区别于用于汽车发动机启动的启动电池，多采用阀口密封式铅酸蓄电池、敞口式管式铅酸电池以及磷酸铁锂蓄电池。
本发明所提供的动力电池包括至少一个快充电芯101和至少一个安全性电芯102。
在具体的实施方式中，该快充电芯101能够在5~10min（预设时间）充入荷电状态（SOC）的60%~90%的电量（预设电量）。提高了充电效率，满足用户车辆对快充的需求。
在对快充电芯101进行充电的过程中，该快充电芯101还可以为安全性电芯102充电，通过放电的方式为安全性电芯102充电，和/或为驱动电机103供电，进而为驱动电机103提供动力。该驱动电机用于驱动车辆运行或者车辆内部其他部件的位置变化等等。
本发明中，还可以直接对安全性电芯102进行充电，当然，直接对安全性电芯102充电时，所需的充电时间较长。
为了确保动力电池的正常运行，如图2所示，该动力电池还包括连接快充电芯101的第一热管理系统104以及连接安全性电芯102的第二热管理系统105。
当然，该快充电芯101和安全性电芯102还可以采用同一套热管理系统。
在快充电芯101和安全性电芯102分别采用一套热管理系统时，第一热管理系统104包括第一控制单元、三维液冷装置和三维加热装置，第一控制单元用于控制三维液冷装置和三维加热装置的开启和关闭，以实现对快充电芯101的散热或加热。由于该三维液冷装置和三维加热装置均设置在快充电芯101四周，能够覆盖在快充电芯101的上方、下方，以及侧面，使得三维液冷装置充分对快充电芯101进行散热，提高散热效率。当然，该第一控制单元还可以控制位于快充电芯101的任意一个面或者多个面上的液冷板开启，实现一个面或者多个面的散热。同理，加热的情况也类似，在此不再赘述了。通过散热，可以有效对快充电芯101产生的热量进行高效散热，确保快充电芯101的安全性，同时，对于动力电池的预热，可以通过加热的方式使得快速启动。
上述对快充电芯101的散热除了设置液冷板的方式，还可以将快充电芯101浸没在油液中，还可以通过对快充电芯101的四个面或者六个面通过物理接触热传递的方式进行热量管理，在此就不再详细赘述了。
第二热管理系统105包括第二控制单元、普通液冷装置和普通加热装置，该第二控制单元用于控制普通液冷装置和普通加热装置的开启和关闭，该普通液冷装置和普通加热装置设置在安全性电芯底部。由于该安全性电芯102在充电过程中产生的热量相较于快充电芯101略低，因此，相较于快充电芯101的散热效率也不高，仅通过安全性电芯102的底部进行散热即可，加热的方案也类似。
在一种可选的实施方式中，该快充电芯101用于存储总电量的20%~40%的电量；安全性电芯102用于存储总电量的60%~80%的电量。
在一种可选的实施方式中，该动力电池的总电量为80~150kWh。
该快充电芯101能够在5~10min的时间充入60%~90%的电量，安全性电芯102具有不起火不爆炸的特点，确保了安全性，而且，能够存储更多的电量，确保续航能力。
下面对所采用的快充电芯101和安全性电芯102的材料进行详细说明。
其中，快充电芯101具体为三元锂离子电芯；安全性电芯102具体为磷酸铁锂电芯、全固态电池或准固态电池。
快充电芯101为三元锂离子电芯时，该三元锂离子电芯包括正极、负极以及电解液，正极采用三元镍钴锰酸锂和三元镍钴铝酸锂，负极采用人造石墨、氧化亚硅和碳酸材料中的一种或多种；电解液为具有去溶剂化能力的溶液。该电解液的去溶剂化能力很高。
安全性电芯102可以采用如下任意一种：
全固态电池、准固态电池和磷酸铁锂电芯。
在安全性电芯102具体为全固态电池或准固态电池时，全固态电池或准固态电池能量的电池能量密度大于或等于300Wh/kg，循环寿命大于或等于1000次，在不超出30min的时间内可充入荷电状态的20%~80%的电量。而且，该安全性电芯102具备无热失控的超高安全性能。
在安全性电芯102具体为磷酸铁锂电芯时，磷酸铁锂电芯的能量密度大于或等于180Wh/kg，循环寿命大于或等于5000次，在不超出20min的时间内可充入荷电状态的20%~80%的电量。而且，该安全性电芯102具备无热失控的超高安全性能。
本发明中的动力电池可以采用快充电芯101为三元锂离子电芯和安全性电芯102为全固态电池；也可以采用快充电芯101为全固态电池、安全性电芯102为准固态电池；也可以采用快充电芯101为三元锂离子电芯和安全性电芯102为磷酸铁锂电芯。
而且，将快充电芯101和安全性电芯102独立分开设置，能够满足独立更换的需求，提高维修效率。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供了一种动力电池，该动力电池包括：快充电芯和安全性电芯，且该快充电芯和安全性电芯串联；快充电芯和安全性电芯均连接至驱动电机；快充电芯用于在预设时间内完成预设电量的充电，且为安全性电芯充电和/或为驱动电机供电，以使得驱动电机产生动力，不仅利用快充电芯实现快速充电，而且，利用安全性电芯存储大部分电量，以确保电池的安全性，因此，兼顾了动力电池的充电能力和安全性，提高了动力电池的性能。
实施例二
基于相同的发明构思，本发明还提供了一种电动车，该电动车包括：实施例一中的动力电池。
采用该动力电池的电动车，不仅提高了充电效率，而且确保电动车的安全性。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种动力电池，其特征在于，包括：
快充电芯和安全性电芯，所述快充电芯与所述安全性电芯串联；
所述快充电芯和所述安全性电芯均连接至驱动电机；
所述快充电芯用于在预设时间内完成预设电量的充电，且为所述安全性电芯充电和/或为所述驱动电机供电，以使所述驱动电机产生动力；
连接快充电芯的第一热管理系统以及连接安全性电芯的第二热管理系统，所述第一热管理系统包括第一控制单元、三维液冷装置和三维加热装置，所述第一控制单元用于控制所述三维液冷装置和所述三维加热装置的开启和关闭，所述三维液冷装置和所述三维加热装置均设置在快充电芯四围；
所述第二热管理系统包括第二控制单元、普通液冷装置和普通加热装置，所述第二控制单元用于控制所述普通液冷装置和所述普通加热装置的开启和关闭，所述普通液冷装置和所述普通加热装置设置在所述安全性电芯底部；
所述快充电芯用于存储总电量的20％～40％的电量；
所述安全性电芯用于存储总电量的60％～80％的电量。
2.如权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述动力电池的总电量为80～150kWh。
3.如权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述快充电芯具体为三元锂离子电芯；
所述安全性电芯具体为如下任意一种：磷酸铁锂电芯、全固态电池和准固态电池。
4.如权利要求3所述的动力电池，其特征在于，所述三元锂离子电芯包括正极、负极以及电解液，所述正极采用三元镍钴锰酸锂和三元镍钴铝酸锂，所述负极采用人造石墨、氧化亚硅、碳酸材料中的一种或多种，电解液为具有去溶剂化能力的溶液。
5.如权利要求4所述的动力电池，其特征在于，所述全固态电池或准固态电池能量的电池能量密度大于或等于300Wh/kg，循环寿命大于或等于1000次，在不超出30min的时间内可充入荷电状态的20％～80％的电量。
6.如权利要求4所述的动力电池，其特征在于，所述磷酸铁锂电芯的能量密度大于或等于180Wh/kg，循环寿命大于或等于5000次，在不超出20min的时间内可充入荷电状态的20％～80％的电量。
7.一种电动车，其特征在于，包括：如权利要求1～6中任一权项所述的动力电池。
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