CN201311949Y - 电极端子连接结构及采用该连接结构的动力电池组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种新型的、通过液态导电介质(5)进行连接的电极端子连接结构,该电极端子连接结构包括相互连接的电极端子(1),以及密封的导电腔(3),该导电腔(3)内填充有液态导电介质(5),所述电极端子(1)各自插入所述导电腔(3)内,通过所述液态导电介质(5)进行连接。由于本实用新型通过液态导电介质(5)进行导电连接,因而在使用过程中,无论使用动力电池组的汽车发生任何晃动、震动等,均不能影响该电极端子连接结构的可靠性。此外,本实用新型还提供一种采用该电极端子连接结构的动力电池组。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电极端子连接结构,更具体地说,涉及一种将单体电池连接,以形成动力电池组的电极端子连接结构。此外,本实用新型还涉及一种采用该电极端子连接结构的动力电池组。
背景技术
随着石油的紧缺,以及人们对环保要求的提高,电动汽车和混和动力汽车越来越显示其优越性。作为电动汽车的核心动力能源——动力电池组,它的重要性显得尤为突出。目前,锂离子电池由于其具有安全、体积小、能量密度高等优点而成为人们的首选动力能源,通过串连或并联多个单体电池可形成动力电池组。
单体电池在组成动力电池组时,电极端子之间需要进行连接,这种连接需要考虑很多因素,既要满足过电流传导的要求,同时又要有一定的强度,除此之外,在动力电池组发生异常时(比如说过充、短路等),能够有效的熔断,以防止产生热失控。但是,在电极端子的连接结构中,最重要的性能还是电极端子之间连接的可靠性。
一般电池的电极端子连接结构,采用机械连接,如螺栓连接、铆钉连接,例如,CN1767245A就公开了一种采用螺栓连接的电极端子连接结构。此外,为了降低接触电阻也有采用焊接进行连接的结构,如采用激光焊、钎焊等,例如,中国实用新型专利CN201051525就公开了一种将片状体的电极端子相互焊接的电极端子连接结构。为了实现过流保护,采用低熔点钎料进行钎焊,一般采用以锡为主的合金,熔断温度在200-300度之间。
在上述现有技术中,存在一个比较突出的缺点,即上述电极端子的连接结构均采用一种机械的刚性连接,当这种电极端子连接结构应用到汽车的动力电池组上时,由于汽车在行驶过程中会发生各种晃动、震动、甚至碰撞,这种电极端子之间的刚性连接结构很容易受到冲击而损害,从而松动、断开,导致动力电池组不能工作,电动汽车无法行驶,因而现有技术中,电极端子连接结构的可靠性是一个影响到电动汽车普及的缺点。此外,在上述现有技术中,采用熔断温度在200-300度、以锡为主的低熔点钎料对动力电池组进行过流保护,由于熔化的温度偏高,并且锡在熔化之后有一定张力,导致不能快速的达到熔断的目的。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种电极端子连接结构,该电极端子连接结构导电性能优良,并且具有高度的连接可靠性。
在本实用新型的进一步优选方案中,本实用新型进一步解决的技术问题是,上述电极端子连接结构在满足正常供电连接的同时,还能够在电池过热时起到过流熔断的功能,并且熔断温度更低,熔断速度更快。
此外,本实用新型还要提供一种采用上述电极端子连接结构的动力电池组。
为解决本实用新型的技术问题,本实用新型提供一种电极端子连接结构,该电极端子连接结构包括相互连接的电极端子,以及密封的导电腔,该导电腔内填充有液态导电介质,所述电极端子各自插入所述导电腔内,通过所述液态导电介质进行电连接。
为解决本实用新型进一步提出的技术问题,本实用新型提供如下进一步的改进方案:所述导电腔的下侧形成有开口,该开口通过隔板进行密封,所述隔板在所述电极端子连接结构过热时能够熔化,以将所述液态导电介质排出到所述导电腔的外部。
所述隔板(6)在所述电极端子连接结构的过热温度达到100℃-350℃时熔化。
所述隔板(6)的材料为聚丙烯PP、聚乙烯PE、塑料ABS、聚苯醚PPO、聚苯硫醚PPS、聚四氟乙烯PTFE、聚醚酮PEEK。
所述电极端子连接结构还包括收集腔,该收集腔设置在所述导电腔的下部,以在所述隔板熔化时收集流出的所述液态导电介质。
所述导电腔上侧形成有导电介质添加孔,该导电介质添加孔通过密封塞子密封。
所述液态导电介质为水银或钾钠合金溶液。
所述导电腔和所述收集腔的材料为塑料、橡胶或陶瓷;
此外,本实用新型还提供一种动力电池组,包括多个单体电池,所述多个单体电池之间通过电极端子串联或并联连接,其中所述电极端子采用上述的电极端子连接结构进行电连接。
本实用新型通过改变电极端子之间的电连接介质,将传统固态金属的刚性连接改进为常温液态导电介质的柔性连接,通过有效密封的导电腔,将液态导电介质固定在电极端子之间,从而在电动汽车行驶过程中,无论汽车发生晃动、震动、甚至是碰撞,均不能影响电极端子的连接,从而保证了电极端子连接结构的可靠性,并且液态导电介质的导电性能优良,从而可以优化电极端子连接结构的导电性能。当将该电极端子连接结构应用于动力电池组时,动力电池组的工作可靠性可以得到高度的保障。
此外,在本发明的进一步优选方案中,所述导电腔下部设置有收集腔,并且腔体之间设置有薄弱的、熔化温度可控的隔板,在过大电流时,电极端子及导电介质的温度会升高,当温度达到隔板熔化温度时,隔板熔化,导电介质将从电极端子的腔体流到收集腔,电极端子的电连接断开,避免了温度进一步升高,防止了热失控的产生。在导电腔下部设置收集腔的效果在于可以收集流出的导电介质,从而可以重复利用导电介质,避免浪费。
由此可见,本实用新型具有如下优点:(1)在基本的技术方案中,能够保证正常情况的电流传导性能,并保证连接的高度可靠性;(2)在进一步改进的技术方案中,还能够在异常情况下产生过电流时,及时地熔断,提供过流保护功能,并且熔断温度可以设置的更低,断开时间更短,并可以重复利用导电介质;
附图说明
图1为第一实施方式的电极端子连接结构的剖视图;
图2为第一实施方式的电极端子连接结构的立体图;
图3为第一实施方式的电极端子连接结构的立体分解图;
图4为图3所示部位的局部放大图;
图5为第二实施方式的电极端子连接结构的剖视图;
图6为图6所示部位的局部放大图;
图7为第二实施方式的电极端子连接结构的立体图;
图8为第二实施方式的电极端子连接结构的立体分解图;
图9为现有技术中电极端子连接结构的示意图。
附图符号说明
1-电极端子 2-单体电池
3,9,10-导电腔 4-收集腔
5-导电介质 6-隔板
7-导电介质添加孔 8-密封塞子
具体实施方式
[现有技术实施方式]
传统的电极端子连接结构如图9所示,电极端子1之间用固态导电介质5填充,通过刚性连接,使不同电极端子1之间形成电连接。如前所述,该种刚性连接并不能保证电极端子1连接的可靠性,当这种电极端子连接结构应用到汽车的动力电池组时,由于汽车在行驶过程中会发生各种晃动、震动、甚至碰撞,这种电极端子1之间的刚性连接结构很容易受到冲击而损害,从而松动、断开,导致动力电池组不能工作,电动汽车无法行驶,因而在现有技术中,电极端子连接结构的可靠性是一个较为突出的缺点。
在该现有技术中,当电流增大时,由于导电介质5的电流导通能力没有电极端子1的电流通导能力强,一般只有电极端子1的1/5以下,因此在导电介质5处会产生局部的高温,当电流继续流通时,温度持续升高,当温度升高至固态导电介质5的熔化温度时,导电介质5熔化,当熔化的液态金属重量大于液态金属与电极端子5之间的张力时,液态金属离开电极端子5,此时电流通导能力进一步下降,温度升高速率加快,同时有一部分金属气化,最终,固态导电介质5将以液态和气态形式脱离电极端子5,电路断开,阻止了进一步的热失控。但是,在该方式下,由于固态金属的熔点一般比较高,金属熔化后由于张力的作用不能快速的离开电极端子1,导致断开时间过长,增加了热失控的可能性。
现在将参照附图详细描述本实用新型的优选实施例。
[具体实施方式1]
该实施例为动力电池组在工作过程中,电极端子1位于动力电池组上表面的实施例。
如图1至图4所示,电极端子1被导电腔3密封连接起来,收集腔4设置在导电腔3下方,导电腔3的下侧设置有开口,并通过隔板6与收集腔4隔开,从导电腔3上方的导电介质添加孔7添加导电介质5,最后将密封塞子8密封至导电介质添加剂孔7上。
其中,所述隔板6的熔化温度为100℃-350℃,从而在电极端子连接结构过热温度达到100℃-350℃能够熔化,当然,所述隔板6的熔化温度还可以根据实际情况进行选择,以适应不同的需要。隔板6材料为聚丙烯PP、聚乙烯PE、塑料ABS、聚苯醚PPO、聚苯硫醚PPS、聚四氟乙烯PTFE、聚醚酮PEEK。液态导电介质5为液态导电金属或导电金属溶液,优选为水银或钾钠合金溶液。所述的导电腔3和收集腔4的材料为绝缘材料,优选为塑料、橡胶或陶瓷。当然,还可以有意地选择其中的一些透明的材料制造导电腔3和收集腔4,这样可以更方便进行检修。
电极端子1与导电腔3之间的连接,优选通过树脂与金属的结合工艺形成,例如,通过在成型摸具中预先放置电极端子1,2,再将熔化后的树脂浇注进成形摸具,从而可以将电极端子1,2和导电腔3相互结合在一起。可以按照如图2所示的那样,将两个电极端子1同时与树脂材料的导电腔3一体形成。也可以按照如图3所示的那样,将每个电极端子1与树脂材料的导电腔3的一半分别形成,然后,再将分别成型的导电腔3的两半连接起来,具体地,左边腔体9与电极端子1预先结合,右边腔体10与电极端子1预先结合,最终装配时,左边腔体9与右边腔体10再进行连接密封。腔体之间的连接包括热熔连接、胶连接、焊接连接等。
当正常工作时,电流从电极端子1流经液态导电介质5进行传导,由于导电介质5为液态,与电极端子1有足够的接触面积,能够保证电路的通畅;根据公式:
Q=I2Rt
其中,Q为热量,I为电流,R为电阻,t为时间;
当电流I增加时,产生的热量Q将是以平方关系增长,所以当电池组发生短路、过充等异常时,会有较大的电流经过液态导电介质5,由于电流的增大,在电阻R不变的情况下,导电介质5将产生的热量的更大,温度迅速升高,当温度升高至一定情况下,隔板6熔化,导电介质5从导电腔3流至收集腔4,电极端子1之间没有导电介质5,电路断开,阻止了进一步的热发应,避免了热失控的产生。
从上可以看出,本实用新型通过改变电极端子1之间的电连接介质,将传统固态金属的刚性连接更改为常温液态导电介质5的柔性连接,通过有效密封的导电腔3,将液态导电介质5固定在电极端子1之间,从而在电动汽车行驶过程中,无论汽车发生晃动、震动、甚至是碰撞,均不能影响电极端子1的连接,从而保证了电极端子连接结构的可靠性,并且液态导电介质5的导电性能优良,从而可以优化电极端子连接结构的导电性能。当将该电极端子连接结构应用于动力电池组时,动力电池组的工作可靠性可以得到高度的保障。
此外,所述导电腔3的下侧设置有开口,并通过隔板6与收集腔4隔开,正常情况下,导电腔3与收集腔4彼此独立隔开、密封,当发生异常情况导致过流时,导电介质5将产生的热量的更大,温度迅速升高,从而将低熔点材料的隔板6熔化,当隔板6熔化之后,导电腔3与收集腔4连通。电极端子1之间的导电介质5在为液态,具有很好的流动性。另外,导电介质5是否流出导电腔体,取决于隔板6的熔化温度,为保证实现过流保护功能,可以通过选择隔板6的材料,将熔化温度设置的更低。同时在液态导电介质5流到收集腔4之后,不会跑到外部,仍在一个密封腔体内,因此不会造成其他副作用,可以重复利用导电介质5。
由此可见,本实用新型通过在电极端子1之间的液态导电介质5,使电极端子1的连接在满足正常导电的同时,具有高度的连接可靠性,并且能够在发生异常情况时实现过流熔断的功能,而且熔断温度更低,熔断速度更快。
[具体实施方式2]
该实施例为动力电池组在工作过程中,电极端子1位于动力电池组侧面的实施例。
如图5至图8所示,电极端子1被导电腔3密封连接起来,收集腔4设置在导电腔3下方,导电腔3与收集腔4之间有隔板6隔开,从导电腔3上方的导电介质添加孔7添加液态导电介质5,最后将密封塞子8密封至导电介质添加剂孔7上。
当电流增加时,液态导电介质5产生的热量的更大,温度迅速升高,当温度升高至一定情况下,隔板6熔化,导电介质5从导电腔3流至收集腔4,从而电极端子1之间没有液态导电介质5,电路断开,阻止了进一步的热发应,避免了热失控的产生。
从图中可以看出,在该实施例中,导电腔3的形状与具体实施方式1略有不同,该导电腔3的形状为类椭圆的腔体,此外,电极端子1插入导电腔3的位置也有所不同。但这并非本实用新型的本质区别,本实用新型的本质在于,通过改变电极端子1之间的电连接介质,使电极端子1的连接在满足传导电流的同时,具有高度的连接可靠性,并且能够在发生异常情况时起到过流熔断的作用,而且熔断温度更低,熔断速度更快。该实施例的原理与具体实施方式1是相同的,因而,对该实施方式的其他相同结构不再赘述。
本实用新型不限定于上述实施方式,在不改变实用新型目的的范围内,可通过适当变型来实施本实用新型。例如,导电腔3和收集腔4的形状等,均可以根据实际应用需要而采取相应的形状,本实用新型的保护范围应通过权利要求进行限定。
Claims (9)
1.一种电极端子连接结构,该电极端子连接结构包括相互连接的电极端子(1),其特征在于,该电极端子连接结构还包括密封的导电腔(3),该导电腔(3)内填充有液态导电介质(5),所述电极端子(1)各自插入所述导电腔(3)内,通过所述液态导电介质(5)进行电连接。
2.根据权利要求1所述的电极端子连接结构,其特征在于,所述导电腔(3)的下侧形成有开口,该开口通过隔板(6)进行密封,所述隔板(6)在所述电极端子连接结构过热时能够熔化,以将所述液态导电介质(5)排出到所述导电腔(3)的外部。
3.根据权利要求2所述的电极端子连接结构,其特征在于,所述隔板(6)在所述电极端子连接结构的过热温度达到100℃-350℃时熔化。
4.根据权利要求3所述的电极端子连接结构,其特征在于,所述隔板(6)的材料为聚丙烯、聚乙烯、塑料、聚苯醚、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、或聚醚酮。
5.根据权利要求4所述的电极端子连接结构,其特征在于,所述电极端子连接结构还包括收集腔(4),该收集腔(4)设置在所述导电腔(3)的下部,以在所述隔板(6)熔化时收集流出的所述液态导电介质(5)。
6.根据权利要求5所述的电极端子连接结构,其特征在于,所述导电腔(3)上侧形成有导电介质添加孔(7),该导电介质添加孔(7)通过密封塞子(8)密封。
7.根据权利要求1至6任一项所述的电极端子连接结构,其特征在于,所述液态导电介质(5)为水银或钾钠合金溶液。
8.根据权利要求7所述的电极端子连接结构,其特征在于,所述导电腔(3)和所述收集腔(4)的材料为塑料、橡胶或陶瓷。
9.一种动力电池组,包括多个单体电池(2),所述多个单体电池(2)通过电极端子(1)串联或并联连接,其特征在于,所述电极端子(1)采用权利要求1至8中任一项所述的电极端子连接结构进行电连接。
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CNU2008202348033U CN201311949Y (zh) | 2008-12-05 | 2008-12-05 | 电极端子连接结构及采用该连接结构的动力电池组 |
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Cited By (3)
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