CN203850386U - 动力锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种动力锂离子电池，其包括：电芯；外壳；导电顶盖片；负极输出端；正极输出端；温度传感器，通过排线设置于外壳内；过温过充保护电路，一端电连接于正极输出端而另一端电连接于负极输出端，接收经由排线传送的温度信号并检测正极输出端与负极输出端之间的电压差；功率电阻，串联设置在由负极输出端、过温过充保护电路、导电顶盖片以及正极输出端串联形成的导电路径上。当正常工作状态时，过温过充保护电路断开，导电路径不导通；当外壳内的温度高于设定的温度阀值或电压差大于设定的电压阀值时，过温过充保护电路开启，所述导电路径导通，并通过串联设置在所述导电路径上的功率电阻控制所述导电路径与电芯形成的回路中的电流。
Description
技术领域
本实用新型涉及储能器件领域，尤其涉及一种动力锂离子电池。
背景技术
随着社会经济的发展与人们环保意识的增强，可充电的二次电池被越来越多的电器设备选为电源，如电动工具、储能站和电动汽车等等。这为可充电的二次电池的应用与发展提供了广阔的空间。众知，电动汽车和储能站等一般需要使用具有大容量的动力锂离子电池作为电源。然而，大容量也意味着高风险。当电池由于充电不当、短路或暴露于高温等恶劣环境中而发生意外时，高能量的电池就会产生大量的气体并且温度急剧升高。如果这些发生意外的电池所聚集的能量得不到释放，则其本身就是一个隐患体，存在一定的安全问题，并且如果电池发生意外后再继续过充电，则会引发更大的安全事故。
常见的安全保护方式是利用泄压阀。当电芯内的气体压力高于阀值时，气体冲开泄压阀以达到泄压的目的，在一定程度上可以提高电池的安全性能。然而，受制于当前制造精度的影响，泄压阀时常出现没有及时爆破的现象；再则，电池本身所聚集的能量得不到释放，依然是个隐患的爆炸体。另外一种方式是在动力锂离子电池的供电端接入一保护电路。当电流过大时，保护电路自动切换供电电路，亦能在某种程度上起到过温过充保护作用，但其不能直接检测反映电池内部的温度等情况，不是过温过充保护的可靠性元件。
实用新型内容
鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种动力锂离子电池，其具有可靠的过温过充安全保护性能。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种动力锂离子电池，其包括：电芯；外壳，一侧开口，容置电芯；导电顶盖片，设置于外壳的开口；负极输出端，绝缘装配于导电顶盖片且电连接于电芯；以及正极输出端，设置于并电连接于电芯且电连接于导电顶盖片；温度传感器，通过排线设置于外壳内，感测外壳内的温度并经由排线传送感测到的外壳内的温度信号；过温过充保护电路，一端电连接于正极输出端而另一端电连接于负极输出端，接收经由排线传送的温度传感器感测到的外壳内的温度信号并检测正极输出端与负极输出端之间的电压差；功率电阻，串联设置在由负极输出端、过温过充保护电路、导电顶盖片以及正极输出端串联形成的导电路径上。其中：当动力锂离子电池处于正常工作状态时，过温过充保护电路断开，所述导电路径不导通；当外壳内的温度高于设定的温度阀值或正极输出端与负极输出端之间的电压差大于设定的电压阀值时，过温过充保护电路开启，所述导电路径导通，并通过串联设置在所述导电路径上的功率电阻控制所述导电路径与电芯形成的回路中的电流，以降低电芯的温度并通过串联设置在所述导电路径上的功率电阻消耗所述回路中的电能。
本实用新型的有益效果如下：
在发生外部短路等异常情况导致外壳内的温度高于设定的温度阀值或正极输出端与负极输出端之间的电压差大于设定的电压阀值时，利用过温过充保护电路与功率电阻控制回路电流并消耗回路中的电能，不仅能够避免回路释放出的电池能量引起更大的安全事故，而且预防动力锂离子电池发生异常情况后的过温过充，从而实现动力锂离子电池的过温过充安全保护、提高动力锂离子电池的安全性能。本实用新型的动力锂离子电池不仅过温过充安全保护性能可靠，而且结构简单。
附图说明
图1为根据本实用新型的动力锂离子电池的一实施例的结构示意图；
图2为图1示出的实施例的各部件的电连接关系示意图；
图3为根据本实用新型的动力锂离子电池的一实施例的结构示意图；
图4为图3示出的实施例的各部件的电连接关系示意图；
图5为根据本实用新型的动力锂离子电池的一实施例的结构示意图；
图6为图5示出的实施例的各部件的电连接关系示意图；
其中，附图标记说明如下：
1电芯
2外壳 7温度传感器
3导电顶盖片 L排线8过温过充保护电路
4负极输出端 9功率电阻
5泄压阀 10热继电器
6正极输出端
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本实用新型的动力锂离子电池。
参照图1至图6，根据本实用新型的动力锂离子电池包括：电芯1；外壳2，一侧开口，容置电芯1；导电顶盖片3，设置于外壳2的开口；负极输出端4，绝缘装配于导电顶盖片3且电连接于电芯1；正极输出端6，设置于并电连接于电芯1且电连接于导电顶盖片3；温度传感器7，通过排线L设置于外壳2内，感测外壳2内的温度并经由排线L传送感测到的外壳2内的温度信号；过温过充保护电路8，一端电连接于正极输出端6而另一端电连接于负极输出端4，接收经由排线L传送的温度传感器7感测到的外壳2内的温度信号并检测正极输出端6与负极输出端4之间的电压差；以及功率电阻9，串联设置在由负极输出端4、过温过充保护电路8、导电顶盖片3以及正极输出端6串联形成的导电路径上。其中：当动力锂离子电池处于正常工作状态时，过温过充保护电路8断开，所述导电路径不导通；当外壳2内的温度高于设定的温度阀值或正极输出端6与负极输出端4之间的电压差大于设定的电压阀值时，过温过充保护电路8开启，所述导电路径导通，并通过串联设置在所述导电路径上的功率电阻9控制所述导电路径与电芯1形成的回路中的电流，以降低电芯1的温度并通过串联设置在所述导电路径上的功率电阻9消耗所述回路中的电能。
过温过充保护电路8是一种可恢复、重复控制的电路，当外壳2内的温度下降或正极输出端6与负极输出端4之间的电压差降低后，过温过充保护电路8复位，恢复断开状态。
在发生外部短路等异常情况导致外壳2内的温度高于设定的温度阀值或正极输出端6与负极输出端4之间的电压差大于设定的电压阀值时，利用过温过充保护电路8与功率电阻9控制回路电流并消耗回路中的电能，不仅能够避免回路释放出的电池能量引起更大的安全事故，而且预防动力锂离子电池发生异常情况后的过温过充，从而实现动力锂离子电池的过温过充安全保护、提高动力锂离子电池的安全性能。本实用新型的动力锂离子电池不仅过温过充安全保护性能可靠，而且结构简单。
在根据本实用新型的动力锂离子电池的一实施例中，参照图1至图6，通过排线L设置于外壳2内的温度传感器7数量可以为多个。
在根据本实用新型的动力锂离子电池的一实施例中，参照图1、图3和图5，所述动力锂离子电池还可包括：泄压阀5，设置于导电顶盖片3。
在根据本实用新型的动力锂离子电池中，过温过充保护电路8可以采用任何公知的过温过充保护电路。例如于2010年4月21日授权公告的中国专利授权公告号CN201440748U公开的过压过温保护电路。
在根据本实用新型的动力锂离子电池的一实施例中，温度传感器7可处于电芯1内或电芯1与外壳2之间。
在排线L的一实施例中，参照图1、图3和图5，排线L可有线通信连接于过温过充保护电路8。
在根据本实用新型的动力锂离子电池的一实施例中，参照图1和图2，在所述导电路径上，功率电阻9可串联设置在导电顶盖片3和正极输出端6之间。
在功率电阻9的一实施例中，参照图1，功率电阻9可为环形形状，通过卡簧结构(未示出)安装于导电顶盖片3和正极输出端6之间。
在根据本实用新型的动力锂离子电池的一实施例中，参照图3和图4，在所述导电路径上，功率电阻9可串联设置在过温过充保护电路8和导电顶盖片3之间。
在根据本实用新型的动力锂离子电池的一实施例中，参照图5和图6，在所述导电路径上，功率电阻9可串联设置在负极输出端4和过温过充保护电路8之间。
在功率电阻9的一实施例中，功率电阻9可采用电阻率较大且熔点较高的材料。在一实施例中，功率电阻9可采用铁鉻铝合金或不锈钢。
在功率电阻9的一实施例中，功率电阻9的电阻值可为1mohm～6mohm。
在功率电阻9的一实施例中，功率电阻9可带引脚或不带引脚。
在根据本实用新型的动力锂离子电池的一实施例中，参照图1至图6，所述动力锂离子电池还可包括：热继电器10，并联于过温过充保护电路8，接收排线L传送的温度传感器7感测到的外壳2内的温度信号；当接收到的温度信号所代表的温度值不高于热继电器10开启工作的温度阀值时，热继电器10断开；当接收到的温度信号所代表的温度值高于热继电器10开启工作的温度阀值时，热继电器10开启工作。热继电器10开启工作，说明经过温过压保护电路8的控制，电芯温度不能降低而仍持续上升或者过温过充保护电路某些元器件损坏，由此热继电器10能起极限工况下的保护作用。热继电器10的工作原理为机械式的，工作稳定性高。
在根据本实用新型的动力锂离子电池的一实施例中，排线L有线通信连接于热继电器10。
在根据本实用新型的动力锂离子电池的一实施例中，过温过充保护电路8和热继电器10可安装在动力锂离子电池的外壳2内或外。
在根据本实用新型的动力锂离子电池的一实施例中，过温过充保护电路8和热继电器10封装在一起且绝缘安装于(例如通过焊接、铆接、或螺栓等连接方式)导电顶盖片3上。在一实施例中，封装可采用具有导热性的耐电解液腐蚀的材料。其中，如果封装时采用绝缘材料封装则由所述绝缘材料直接实现上述绝缘，如果封装采用导电材料封装，则可以在封装过程中，过温过充保护电路8和热继电器10之间可先进行灌胶，从而实现上述绝缘。当然不限于此，本领域技术人员可以采用任何手段实现上述绝缘。
在根据本实用新型的动力锂离子电池的一实施例中，过温过充保护电路8、热继电器10及功率电阻9可封装在一起且绝缘安装于(例如通过焊接、铆接、或螺栓等连接方式)导电顶盖片3上。由此，已有设计的动力锂离子电池均不需重新设计，只需增加一个封装组件，即可实现过温过充保护功能。在一实施例中，封装可采用具有导热性的耐电解液腐蚀的材料。其中，其中，如果封装时采用绝缘材料封装则由所述绝缘材料直接实现上述绝缘，如果封装采用导电材料封装，则可以在封装过程中，过温过充保护电路8、热继电器10及功率电阻9之间可先进行灌胶，从而实现上述绝缘。当然不限于此，本领域技术人员可以采用任何手段实现上述绝缘。
Claims (10)
1.一种动力锂离子电池，包括：
电芯(1)；
外壳(2)，一侧开口，容置电芯(1)；
导电顶盖片(3)，设置于外壳(2)的开口；
负极输出端(4)，绝缘装配于导电顶盖片(3)且电连接于电芯(1)；以及
正极输出端(6)，设置于并电连接于电芯(1)且电连接于导电顶盖片(3)；
其特征在于，动力锂离子电池还包括：
温度传感器(7)，通过排线(L)设置于外壳(2)内，感测外壳(2)内的温度并经由排线(L)传送感测到的外壳(2)内的温度信号；
过温过充保护电路(8)，一端电连接于正极输出端(6)而另一端电连接于负极输出端(4)，接收经由排线(L)传送的温度传感器(7)感测到的外壳(2)内的温度信号并检测正极输出端(6)与负极输出端(4)之间的电压差；
功率电阻(9)，串联设置在由负极输出端(4)、过温过充保护电路(8)、导电顶盖片(3)以及正极输出端(6)串联形成的导电路径上；
其中：
当动力锂离子电池处于正常工作状态时，过温过充保护电路(8)断开，所述导电路径不导通；
当外壳(2)内的温度高于设定的温度阀值或正极输出端(6)与负极输出端(4)之间的电压差大于设定的电压阀值时，过温过充保护电路(8)开启，所述导电路径导通，并通过串联设置在所述导电路径上的功率电阻(9)控制所述导电路径与电芯(1)形成的回路中的电流，以降低电芯(1)的温度并通过串联设置在所述导电路径上的功率电阻(9)消耗所述回路中的电能。
2.根据权利要求1所述的动力锂离子电池，其特征在于，温度传感器(7)处于电芯(1)内或电芯(1)与外壳(2)之间。
3.根据权利要求1所述的动力锂离子电池，其特征在于，在所述导电路径上，功率电阻(9)串联设置在导电顶盖片(3)和正极输出端(6)之间。
4.根据权利要求1所述的动力锂离子电池，其特征在于，
在所述导电路径上，功率电阻(9)串联设置在过温过充保护电路(8)和导电顶盖片(3)之间。
5.根据权利要求1所述的动力锂离子电池，其特征在于，在所述导电路径上，功率电阻(9)串联设置在负极输出端(4)和过温过充保护电路(8)之间。
6.根据权利要求3所述的动力锂离子电池，其特征在于，功率电阻(9)为环形形状，通过卡簧结构安装于导电顶盖片(3)和正极输出端(6)之间。
7.根据权利要求1所述的动力锂离子电池，其特征在于，所述动力锂离子电池还包括：
热继电器(10)，并联于过温过充保护电路(8)，接收排线(L)传送的温度传感器(7)感测到的外壳(2)内的温度信号；当接收到的温度信号所代表的温度值不高于热继电器(10)开启工作的温度阀值时，热继电器(10)断开；当接收到的温度信号所代表的温度值高于热继电器(10)开启工作的温度阀值时，热继电器(10)开启工作。
8.根据权利要求7所述的动力锂离子电池，其特征在于，过温过充保护电路(8)和热继电器(10)安装在动力锂离子电池的外壳(2)内或外。
9.根据权利要求7所述的动力锂离子电池，其特征在于，
过温过充保护电路(8)和热继电器(10)封装在一起且绝缘安装于导电顶盖片(3)上；或者
过温过充保护电路(8)、热继电器(10)及功率电阻(9)封装在一起且绝缘安装于导电顶盖片(3)上。
10.根据权利要求9所述的动力锂离子电池，其特征在于，封装采用具有导热性的耐电解液腐蚀的材料。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104993073A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-10-21 | 赵京伟 | 设置有防护层的电源 |
| CN115084713A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-09-20 | 成都伍零三科技集团有限公司 | 一种电池封装件、钠离子电池及生产方法 |
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2014
- 2014-05-07 CN CN201420230992.2U patent/CN203850386U/zh not_active Expired - Lifetime
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