CN202058819U - 一种智能型锂离子电池组 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及锂离子电池领域,具体指一种智能型锂离子电池组,包括设置于所述盖板上的正极和负极端子,所述至少两个子电芯的正极极耳并联后与所述正极端子电性连接,负极极耳并联后与所述负极端子电性连接。当电池内部子电芯的软壳破裂导致漏液时,由于所述硬壳内含有子电芯的正负子极耳和电解液,可能会导致硬壳内其他子电芯的短路,相邻子电芯导电的软壳又使这种短路加剧,进而会造成瞬间大电流,熔断所述子极耳,使得子极耳与延伸柄之间形成子电芯断路,从而使所述短路被终止,从而避免问题进一步扩大,提高电池的安全性。

Description

一种智能型锂离子电池组
[技术领域]
本实用新型涉及锂离子电池领域,具体指一种智能型锂离子电池组。 
[背景技术]
锂离子电池是20世纪开发成功的一种新型电池,因其具有比能量高、放电电压稳定、没有记忆效应、绿色环保等优点,近年来已广泛应用于军事和民用小型电器中。如果锂离子电池过充电或短路,将会导致电池内部的电解液分解产生气体,严重时还会引起爆炸或起火,造成安全隐患,对于电动汽车上应用的锂离子动力电池来说,由于行驶过程中的振动或颠簸,这种安全隐患更为严重。所以一般锂离子动力电池必须在其盖板或壳体上设置安全阀,该安全阀会在电池的内压过高时自动开启,利于内部的气体泄漏,从而防止爆炸或起火,以保证电池的安全性能。然而问题在于,安全阀开启时,电池内部的电解液会随之从安全阀处流出,有可能导致与电池连接的电路板短路起火。另外,在电动汽车,电动自行车上的实际使用为多节锂离子动力电池串并联组成的电池组,由于电池组各个电池安全阀的一致性难以保证,可能导致不同安全阀启动时机的差异,或过早或过晚,并且某个电池的安全阀泄气完毕再恢复后该电池的内部状态已经与电池组中其它电池有较明显的差异,上述差异均会加快电池内部状态的不断恶化,可能导致该电池安全阀工作可靠性降低,还来不及启动就爆炸了。 
[实用新型内容]
本实用新型目的在于解决现有锂离子电池内部的电解液从安全阀处流出而导致的安全隐患的不足,而提供一种智能型锂离子电池组。 
一种智能型锂离子电池组,包括一硬壳,由耐压材料制成;电池芯,包括至少两个子电芯,所述电池芯被密封在所述硬壳内部;软壳,将所述子电芯包裹封装;所述硬壳包括壳体和与所述壳体密封连接的盖板,电池 组还包括设置于所述盖板上的正极和负极端子,所述至少两个子电芯的正极极耳并联后与所述正极端子电性连接,负极极耳并联后与所述负极端子电性连接。 
所述软壳为铝塑膜。 
所述包裹封装为真空封装。 
所述正极或负极端子包括:螺柱和相应的至少两个铆钉,所述铆钉将螺柱与所述盖板固定连接。 
还包括保护电路,用于检测所述至少两个锂离子动力电池中电压或容量降低超过安全值的电池。 
与现有技术相比,上述技术方案具有以下优点:所述锂离子电池组由于硬壳由耐压材料制成并且完全密封的,没有开口也没有安全阀,由软壳内释放的气体和电解液被完全限制在电池,足需根据预先设计电解液放气量选择匹配的耐压材料和尺寸作为硬壳,就可以防止电池爆炸,而且电解液不会泄漏到硬壳外部,从而避免电池内部的电解液从安全阀处流出而导致的安全隐患。另外,所述软壳优选采用导电材料,当电池内部部分子电芯的软壳破裂导致漏液时,由于所述硬壳内含有子电芯的正负子极耳和电解液,可能会导致硬壳内其他子电芯的短路,相邻子电芯导电的软壳又使这种短路加剧,进而会造成瞬间大电流,熔断所述子极耳,使得子极耳与延伸柄之间形成子电芯断路,从而使所述短路被终止,从而避免问题进一步扩大,提高电池的安全性。 
[附图说明] 
图1为实施例一中锂离子电池组的结构示意图; 
图2为图1中锂离子电池组的子电芯的结构示意图; 
图3为实施例二中电池组的结构示意图; 
图4为实施例三中电池组的结构框图。 
[具体实施方式]
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解此处所描述 的具体实施实例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。 
图1为本实施例的结构示意图,为清楚表明本实施例的电池结构,图中略去了部分的子电芯。如图1所示,所述电池组包括硬壳10,由耐压材料制成;所述耐压材料优选为金属材料或硬质塑料;所述硬壳10包括壳体11和位于所述壳体上方的盖板12,盖板12与壳体11密封焊接,一起形成电池内部空间;电池芯13,位于所述电池内部空间,包括至少两个子电芯14,所述电池芯13被密封在所述硬壳10内部;软壳15,将所述子电芯14包裹封装,所述软壳为不耐压的柔性包装材料,优选为铝塑膜。 
如图2所示,本实施例中子电芯14采用叠片工艺制作,即将特定尺寸的多个方形正极极片、负极极片和隔膜一层一层的依次重复叠加组成叠片型子电芯。采用铝塑膜包裹封装,子电芯的正极子极耳141和负极子极耳142分别由所述软壳15内伸出。优选的,所述包裹封装为真空封装,可以将子电芯内部的多余空气排除。 
如图1所示,多个封装后的子电芯并联形成电池芯13,所述电池芯13的正、负极极耳分别与电池的正负极端子电性连接。具体的,各个子电芯14的正极子极耳141与延伸柄16焊接,所述延伸柄16作为电池芯13的正极极耳,各个子电芯14的负极子极耳(图未示)与另一延伸柄17焊接,所述延伸柄17作为电池芯13的负极极耳,所述电池芯13的正、负极极耳与电池硬壳上的正负极端子电性连接。 
本实施例中所述正负极端子为设置于盖板12上的双螺柱结构,所述双螺柱结构包括:两个螺柱18和每个螺柱18对应的两个铆钉19,所述螺柱18包括螺纹部和与所述螺纹部垂直的弯折部(未示出);其中所述弯折部与所述盖板12通过两个铆钉19固定连接。 
螺柱18与盖板12之间通过胶垫(未示出)隔离绝缘所述延伸柄16、17分别与两个螺柱18的弯折部(未示出)铆接,从而与螺柱18电性连接。 
上述锂离子动力电池中,当子电芯内部因短路、过充电等原因造成气胀时,包裹子电芯的不耐压的软壳开裂,电解液泄漏到所述硬壳内,而由于硬壳由耐压材料制成并且完全密封的,没有开口也没有安全阀,由软壳 内释放的气体和电解液被完全限制在电池,只需根据预先设计电解液放气量选择匹配的耐压材料和尺寸作为硬壳,就可以防止电池爆炸,而且电解液不会泄漏到硬壳外部,从而避免电池内部的电解液从安全阀处流出而导致的安全隐患。另外,所述软壳优选采用导电材料,当电池内部部分子电芯的软壳破裂导致漏液时,由于所述硬壳内含有子电芯的正负子极耳和电解液,可能会导致硬壳内其他子电芯的短路,相邻子电芯导电的软壳又使这种短路加剧,进而会造成瞬间大电流,熔断所述子极耳,使得子极耳与延伸柄之间形成子电芯断路,从而使所述短路被终止,从而避免问题进一步扩大,提高电池的安全性。 
以下详细说明所述锂离子动力电池的制造方法,具体包括以下步骤: 
步骤1、将铝塑膜冲压成型,形成与子电芯相应尺寸大小的凹槽; 
步骤2、将子电芯放入所述凹槽中并热封除注液边以外的其余各边; 
步骤3、从所述注液边注入适量含消气添加剂的电解液; 
步骤4、抽真空并热封注液外,将所述子电芯真空封装,形成软包装的子电芯; 
步骤5、切除子电芯包装多余的铝塑膜材料,并将侧边折起以减少其占用空间; 
步骤6、将N个所述软包装的子电芯采用双面胶等胶体固定连接,以形成电池芯,并将所述电池芯装入金属材料的壳体内; 
步骤7、将N个软包装子电芯的正(负)极极耳穿过绝缘阻燃垫板与正(负)延伸柄焊接或铆接等连接方式; 
步骤8、在壳体上放置盖板并激光焊接将壳体和盖板密封; 
步骤9、对电池进行化成处理,所述化成处理指电池首次充电及后续为充分活化而进行的1~5个充放电循环,一般锂离子电池化成时由于水的分解或电解液、负极与锂的反应会产生相应的气体。 
此外,的其他实施例中,所述盖板上仅设有一个螺柱和相应的两个铆钉,电池芯的正极极耳与螺柱电性连接,而负极极耳与所述壳体的内壁焊接,这样一来,以螺柱和壳体分别为电池的正负极端子,所述壳体为导电 材料。减少一个螺柱,可以减少从螺柱与盖板连接处漏液的几率。 
上述实施例中,所述子电芯采用叠片工艺制造,本实用新型的其他实施例中,所述子电芯还可以为采用卷绕工艺制造的卷芯,具体在以下实施例中,详细说明。 
参图3所示的实施例中,图中仅示出了三个子电芯,而且省略了其中一个子电芯的软壳。包括:长方体形的硬壳20,由耐压材料制成;所述耐压材料优选为金属材料;所述硬壳20包括壳体21和位于所述壳体上方的盖板22,盖板22与壳体21密封焊接,形成电池内部空间;电池芯23,位于所述电池内部空间,包括至少两个并联连接的子电芯24;软壳25,将所述子电芯24包裹封装,所述软壳为不耐压的柔性包装材料,优选为铝塑膜。其中,所述子电芯24的正负子极耳分别从软壳25中伸出。 
本实施例与实施例一的区别在于,所述子电芯24为采用卷绕工艺制作的圆柱形的卷芯,所述各个卷芯24的正极子极耳27与延伸柄29焊接,所述延伸柄29作为电池芯23的正极极耳与盖板22上设置的铆钉26铆接,从而实现正极极耳与铆钉26的电性连接,所述各个卷芯24的负极子极耳28分别与壳体21的内壁焊接,这样一来,硬壳20作为电池的负极端子,铆钉26作为电池的正极端子。 
显然,所述正负极端子也可以采用与实施例一相同的双螺柱结构,在此不再赘述。
相对于实施例一,本实施例中的卷芯采用卷绕工艺制作,由于目前卷绕工艺的自动化设备每5~10S即可完成一个卷芯的卷绕,将多个卷芯并联则只需30S~60S就可以完成,传统的叠片工艺则需要先将正、负极极片分切成很多个方形子极片,然后再与隔膜一层一层的依次重复叠加,叠层完成后所有的正极或负极极耳焊接而制成电池芯,叠片的动作通常为5~10秒,以40层正极子极片、41层负极子极片、83层隔膜,每一个叠片动作5S为例,完成所有叠片动作需要13.7分钟,而相当容量的3个卷芯并联的电池芯最多只需1.5分钟,可见生产效率获得明显的提高。 
图4为本实施例中锂离子电池组的结构框图。如图所示,该电池组包 括:至少两个串联或并联连接的锂离子动力电池31;其中所述锂离子电池包括:硬壳,由耐压材料制成;电池芯,包括至少两个并联连接的子电芯,所述电池芯被密封在所述硬壳内部;软壳,将所述子电芯包裹封装。优选的,所述锂离子动力电池组还包括与所有锂离子动力电池连接的保护电路32,用于检测所述至少两个锂离子动力电池中电压或容量降低超过安全值的电池。当超过安全值时,所述保护电路发出报警信号,以及时对电池进行处理从而降低安全隐患。 
本实施例中的锂离子电池采取先铝塑膜软包装然后金属硬壳包装的模式,通过铝塑膜软包装,单个子电芯在过充或短路等情况下铝塑膜自动泄压,安全性能得到了保障,并且其泄露的电解液还是在密封的金属硬壳之内,不会导致电池组内其他电池的短路起火现象,从而提高了电池组使用的安全可靠性。 
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种智能型锂离子电池组,包括一硬壳,由耐压材料制成;电池芯,包括至少两个子电芯,所述电池芯被密封在所述硬壳内部;软壳,将所述子电芯包裹封装;所述硬壳包括壳体和与所述壳体密封连接的盖板,其特征在于:还包括设置于所述盖板上的正极和负极端子,所述至少两个子电芯的正极极耳并联后与所述正极端子电性连接,负极极耳并联后与所述负极端子电性连接。
2.根据权利要求1所述智能型锂离子电池组,其特征在于:所述软壳为铝塑膜。
3.根据权利要求1所述智能型锂离子电池组,其特征在于:所述包裹封装为真空封装。
4.根据权利要求1所述的智能型锂离子电池组,其特征在于:所述正极或负极端子包括:螺柱和相应的至少两个铆钉,所述铆钉将螺柱与所述盖板固定连接。
5.根据权利要求4所述的智能型锂离子电池组,其特征在于:还包括保护电路,用于检测所述至少两个锂离子动力电池中电压或容量降低超过安全值的电池。
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CN102420295A (zh) * 2011-12-02 2012-04-18 苏州冠硕新能源有限公司 电池芯盖、电池芯盖组件及其制造方法
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CN109585738A (zh) * 2018-11-30 2019-04-05 清华大学 锂离子电池组

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