CN202495751U - 锂离子电池及其保护板和保护电路 - Google Patents

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罗丹
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种用于锂离子电池保护板的保护电路，包括第一温控电阻、第二温控电阻、第一压控开关和第二压控开关，所述第一温控电阻分设于所述第一压控开关两侧形成第一串联回路，所述第二温控电阻分设于所述第二压控开关两侧形成第二串联回路，所述第一串联回路和第二串联回路并连连接。相对于现有技术，本实用新型针对现有电池自身不能完全解决存储安全的问题，通过外接保护板增强电池存储安全的能力，进一步提升了锂离子电池的存储安全。此外，本实用新型还公开了一种包含该电路的锂离子电池保护板和锂离子电池。

Description

锂离子电池及其保护板和保护电路
技术领域
本实用新型属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种用于锂离子电池保护板的保护电路，以及包含该电路的锂离子电池保护板和锂离子电池。
背景技术
锂离子电池是以嵌锂化合物作为正负极材料的新型高能电池，具有比能量高、电压高、自放电小、循环性能好和寿命长等一系列的优点，近年来开始得到广泛的应用。
锂离子电池的正常存储温度范围为-20℃至60℃。当存储温度高于60℃时，特别是在电池自身电位较高的情况下，电池可能发生胀气以及破裂，更恶劣的情况下，可能会发生燃烧和爆炸。
为了提高锂离子电池的高温存储性能，一些锂离子电池使用抗高温氧化的电解液、隔膜或者正极材料对电池体系自身进行提高和改善，以保证电池的使用寿命，但是这些方法并不能完全解决电池高温存储存在的风险。
使用电池保护板是提高电池安全性能的一个重要手段，但是传统的保护板中的电路只针对过充、过流、过放及短路进行保护，不对电池存储安全进行保护。传统的保护板在电池温度高于60℃时，将切断对外供电的电路，以保证电池的使用寿命，这将不可避免高电压情况下的存储发生。一旦存储的环境温度急剧上升，就会在一定程度上损害电池的存储安全性能。
有鉴于此，确有必要提供一种能够对电池的存储安全性能提供保护的用于锂离子电池保护板的保护电路，以及包含该电路的锂离子电池保护板和锂离子电池。
实用新型内容
本实用新型的目的之一在于提供一种能够对电池的存储安全性能提供保护的用于锂离子电池保护板的保护电路。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于锂离子电池保护板的保护电路，包括第一温控电阻、第二温控电阻、第一压控开关和第二压控开关，所述第一温控电阻分设于所述第一压控开关两侧形成第一串联回路，所述第二温控电阻分设于所述第二压控开关两侧形成第二串联回路，所述第一串联回路和第二串联回路并连连接。
作为本实用新型用于锂离子电池保护板的保护电路的一种改进，所述第一温控电阻为60℃温控电阻，所述第一压控开关为4.0V压控开关。
作为本实用新型用于锂离子电池保护板的保护电路的一种改进，所述第二温控电阻为85℃温控电阻，所述第二压控开关为3.6V压控开关。
其中，3.6V压控开关的工作模式如下：当电池电压高于3.6V时开关处于闭合状态，而低于3.6V处于断开状态。即当其检测到电池电压高于3.6V时保持接通，而当低于3.6V时保持断路状态，控制电压不高于3.6V，达到锂离子电池安全存储的最佳条件。
其中，4.0V压控开关的工作模式如下：当电池电压高于4.0V时开关处于闭合状态，而低于4.0V处于断开状态。即当其检测到电池电压高于4.0V时保持接通，而当低于4.0V时保持断路状态，控制电压不高于4.0V，达到锂离子电池安全存储的最佳条件。
其中，60℃温控电阻的工作模式如下：当温度高于60℃时，电阻正常工作，而低于60℃时处于断开状态，是一种当环境温度高于60℃时才能连通起到电阻作用的电阻，当环境温度低于60℃时其处于断开状态，其大小可以根据需要保护的电池进行调节，以保证当电路接通时，通过电池的放电电流大小低于1C，达到锂离子电池安全存储的最佳条件。
其中，85℃温控电阻的工作模式如下：当温度高于85℃时，电阻正常工作，而低于85℃时处于断开状态，是一种当环境温度高于85℃时才能连通起到电阻作用的电阻，当环境温度低于85℃时其处于断开状态，其大小可以根据需要保护的电池进行调节，以保证当电路接通时，通过电池的放电电流大小低于1C，达到锂离子电池安全存储的最佳条件。
对于本实用新型的保护电路，当存储温度高于60℃但是低于85℃，电池的电压高于4.0V时，保护板会对电池进行小电流放电，使其达到低于4.0V的状态；当温度高于85℃时，如果电池的电压状态高于3.6V时，保护板会对电池进行电消耗，使其达到低于3.6V的状态。如果在已经满足上述电压的状态时，则不需要对电池进行耗电动作。
相对于现有技术，本实用新型通过在不同高温情况下，保护板对电池进行电位监控和检测，使用温控电阻对电池进行耗电处理，使电池始终处于相对安全的存储电位，从而达到提升电池存储安全的效果。本实用新型针对现有电池自身不能完全解决存储安全的问题，通过外接保护板增强电池存储安全的能力，进一步提升了锂离子电池的存储安全。
本实用新型的另一个目的在于提供一种锂离子电池用保护板，所述保护板内含有上述段落所述的用于锂离子电池保护板的保护电路。
相对于现有技术，本实用新型锂离子电池用保护板在原有保护板结构的基础上加入温度控制电阻，当温度高于正常存储温度60℃时，温控电阻将会被接通，对电池进行小电流放电，以保证电池能在低电压下存储。从而达到安全存储的目的。
本实用新型的再一个目的在于提供一种锂离子电池，包括电芯和容纳所述电芯的包装壳，所述电芯前端设有正极极耳和负极极耳，所述正极极耳和负极极耳与位于电芯前方的保护板连接，所述保护板为上述段落所述的锂离子电池用保护板。
作为本实用新型锂离子电池的一种改进，所述电芯与所述保护电路并联连接。
作为本实用新型锂离子电池的一种改进，所述电池的放电电流大小小于等于1.0C。
相对于现有技术，本实用新型通过在电芯前方设置具有高温存储保护功能的保护板，提升了锂离子电池的高温存储性能，结构简单，操作方便。
附图说明
图1为本实用新型用于锂离子电池保护板的保护电路的结构示意图；
图2为本实用新型锂离子电池的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型一种用于锂离子电池保护板的保护电路，包括第一温控电阻1、第二温控电阻2、第一压控开关3和第二压控开关4，所述第一温控电阻分1设于所述第一压控开关3两侧形成第一串联回路，所述第二温控电阻2分设于所述第二压控开关4两侧形成第二串联回路，所述第一串联回路和第二串联回路并连连接。
其中，所述第一温控电阻1为60℃温控电阻，所述第一压控开关3为4.0V压控开关。
所述第二温控电阻2为85℃温控电阻，所述第二压控开关4为3.6V压控开关。
其中，3.6V压控开关的工作模式如下：当电池电压高于3.6V时开关处于闭合状态，而低于3.6V处于断开状态。即当其检测到电池电压高于3.6V时保持接通，而当低于3.6V时保持断路状态，控制电压不高于3.6V，达到锂离子电池安全存储的最佳条件。
其中，4.0V压控开关的工作模式如下：当电池电压高于4.0V时开关处于闭合状态，而低于4.0V处于断开状态。即当其检测到电池电压高于4.0V时保持接通，而当低于4.0V时保持断路状态，控制电压不高于4.0V，达到锂离子电池安全存储的最佳条件。
其中，60℃温控电阻的工作模式如下：当温度高于60℃时，电阻正常工作，而低于60℃时处于断开状态，是一种当环境温度高于60℃时才能连通起到电阻作用的电阻，当环境温度低于60℃时其处于断开状态，其大小可以根据需要保护的电池进行调节，以保证当电路接通时，通过电池的放电电流大小低于1C，达到锂离子电池安全存储的最佳条件。
其中，85℃温控电阻的工作模式如下：当温度高于85℃时，电阻正常工作，而低于85℃时处于断开状态，是一种当环境温度高于85℃时才能连通起到电阻作用的电阻，当环境温度低于85℃时其处于断开状态，其大小可以根据需要保护的电池进行调节，以保证当电路接通时，通过电池的放电电流大小低于1C，达到锂离子电池安全存储的最佳条件。
一般而言，锂离子电池的安全存储条件如表1所示。
表1：锂离子电池安全存储条件
  温度   60℃-85℃   大于85℃
  电压   0V-4.0V   0V-3.6V
由表1可知，当存储温度高于60℃但是低于85℃，电池在0-4V的电压下进行存储是安全的，而当温度高于85℃时，电池在0-3.6V的电压下进行存储才是安全的。
本实用新型的工作模式可参考表2。
表2：电阻和开关与温度和电压在工作时的对应关系
Figure BSA00000675581100061
如表2所示，电阻和开关与温度和电压在工作时的对应关系分述如下：
具体实施方式1
当存储环境低于60℃的情况下，60℃温控电阻与85℃温控电阻均处于断开状态，存储保护电路不与电池接通，电池与传统电池工作状态相同，能够正常充放电及存储使用。
具体实施方式2
当存储温度介于60℃与85℃之间，60℃温控电阻能够接通电池与4.0V压控开关，4.0V压控开关通过检测电池两端电压，当电池两端电压高于4.0V时，4.0V压控开关保持接通状态，通过60℃温控电阻对电池进行耗电处理，而当电池两端电压低于4.0V时，4.0V压控开关处于断开状态，使60℃温控电阻与电池之间电路无法接通，不对电池进行电消耗。在这些情况下，85℃温控电阻与3.6V压控开关始终处于断路状态。
具体实施方式3
当存储温度高于85℃时，60℃温控电阻能够连通电池与4.0V压控开关的检测电路，同时85℃温控电阻能够连通电池与3.6V压控开关的检测电路。当电池两端电压差高于4.0V时，4.0V压控开关与3.6V压控开关能够同时处于闭合状态，使60℃温控电阻与85℃温控电阻同时对电池进行耗电动作；当电池两端电压差介于3.6V与4.0V之间时，4.0V压控开关断开而3.6V压控开关闭合，则85℃温控电阻能够对电池进行电消耗；当电池两端电压差低于3.6V时，4.0V压控开关与3.6V压控开关均处于断开状态。
通过如上所述的保护方式，能够在不同的温度下，将电池维护在相对安全的电位进行存储，从而达到提升电池高温存储安全性的目的。此设计操作简便实用，可与保护板中其他元器件相互集成共同作用，从而为锂离子电池正常安全的工作提供保障。
此外，本实用新型还提供了一种锂离子电池用保护板，所述保护板内含有上述段落所述的用于锂离子电池保护板的保护电路。
如图2所示，一种锂离子电池，包括电芯5和容纳所述电芯5的包装壳6，所述电芯5前端设有正极极耳51和负极极耳52，所述正极极耳51和负极极耳52与位于电芯5前方的保护板7连接，所述保护板7为上述段落所述的锂离子电池用保护板。
其中，所述电芯5与所述保护电路并联连接(如图1所示)。
所述电池的放电电流大小小于等于1.0C。
需要说明的是，根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些等同修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (7)

1.一种用于锂离子电池保护板的保护电路，其特征在于：包括第一温控电阻、第二温控电阻、第一压控开关和第二压控开关，所述第一温控电阻分设于所述第一压控开关两侧形成第一串联回路，所述第二温控电阻分设于所述第二压控开关两侧形成第二串联回路，所述第一串联回路和第二串联回路并连连接。
2.根据权利要求1所述的用于锂离子电池保护板的保护电路，其特征在于：所述第一温控电阻为60℃温控电阻，所述第一压控开关为4.0V压控开关。
3.根据权利要求1所述的用于锂离子电池保护板的保护电路，其特征在于：所述第二温控电阻为85℃温控电阻，所述第二压控开关为3.6V压控开关。
4.一种锂离子电池用保护板，其特征在于：所述保护板内含有权利要求1至3任一项所述的用于锂离子电池保护板的保护电路。
5.一种锂离子电池，包括电芯和容纳所述电芯的包装壳，所述电芯前端设有正极极耳和负极极耳，所述正极极耳和负极极耳与位于电芯前方的保护板连接，其特征在于：所述保护板为权利要求4所述的锂离子电池用保护板。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于：所述电芯与所述保护电路并联连接。
7.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于：所述电池的放电电流大小小于等于1.0C。
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CN111546936A (zh) * 2020-04-21 2020-08-18 汉腾汽车有限公司 一种检测新能源汽车电池包手动维修开关msd接触电阻变化的方法
CN115084793A (zh) * 2021-03-11 2022-09-20 宁德新能源科技有限公司 电芯的保护电路、电池、电池组及电子装置

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