CN205355891U - 一种锂电池过充保护装置 - Google Patents

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韩昌隆
鞠峰
周晓崇
付成华
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Abstract

本实用新型提供一种锂电池过充保护装置，包括：常开型电压开关、熔断装置、MOS开关管、压力感应断流装置、电阻和涂覆在所述电阻上的产气物质；其中：熔断装置与锂电池的正极相连；常开型电压开关的电压输入端子通过熔断装置与锂电池的正极相连；常开型电压开关的接地端子与锂电池的负极相连；常开型电压开关的电压检测输出端子与MOS开关管的栅极相连；MOS开关管的源极与锂电池的负极相连；MOS开关管的漏极与电阻的一端相连，电阻的另一端通过熔断装置与锂电池的正极相连；压力感应断流装置的一端通过熔断装置与锂电池的正极相连，压力感应断流装置的另一端与锂电池的负极相连。本实用新型能够实现锂电池具有较好的过充性能。

Description

一种锂电池过充保护装置
技术领域
本实用新型涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池过充保护装置。
背景技术
锂电池相对于铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池具有高能量密度、循环寿命长等优点，当前已广泛应用于各个领域。
锂电池在使用的过程中，容易出现过充的问题，即正极与电解液发生反应，积聚的反应热使得电芯处于热失控状态，同时当正极中的锂脱完后，活性很强的正极将与电解液发生剧烈的反应，使得热量急剧增加，从而使得电池发生热失控。
因此，如何防止锂电池的过充是一项亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种锂电池过充保护装置，以实现锂电池具有较好的过充性能。
本实用新型提供一种锂电池过充保护装置，包括：常开型电压开关、熔断装置、MOS开关管、压力感应断流装置、电阻和涂覆在所述电阻上的产气物质；其中：
所述熔断装置与锂电池的正极相连；
所述常开型电压开关的电压输入端子通过所述熔断装置与所述锂电池的正极相连；
所述常开型电压开关的接地端子与所述锂电池的负极相连；
所述常开型电压开关的电压检测输出端子与所述MOS开关管的栅极相连；
所述MOS开关管的源极与所述锂电池的负极相连；
所述MOS开关管的漏极与所述电阻的一端相连，所述电阻的另一端通过所述熔断装置与所述锂电池的正极相连；
所述压力感应断流装置的一端通过所述熔断装置与所述锂电池的正极相连，所述压力感应断流装置的另一端与所述锂电池的负极相连。
优选地，所述常开型电压开关的闭合电压值高于所述锂电池的电压值0.1～0.7V。
优选地，所述产气物质为尿素、聚磷酸铵、Mn(NO3)2、NaHSO3或Cu(HSO3)2。
优选地，所述产气物质的分解温度为100～500℃。
优选地，所述电阻的发热温度为100～500℃。
优选地，所述熔断装置为保险丝。
由上述方案可知，本实用新型提供的一种锂电池过充保护装置，当锂电池过充达到常开型电压开关的作用电压时，常开型电压开关触发MOS开关管的栅极，使得漏极与源极导通，锂电池放电，使得电阻发热，发热后的电阻触发涂覆在电阻上的产气物质产生气体，达到压力感应断流装置的作用气压，使得压力感应断流装置翻转触发锂电池的正负极短路，短路的大电流使得熔断装置熔断，实现了锂电池的过充保护。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型公开的一种锂电池过充保护装置实施例一的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图1为本实用新型公开的一种锂电池过充保护装置实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例的装置可以包括常开型电压开关11、熔断装置12、MOS开关管13、压力感应断流装置14、电阻15和涂覆在电阻15上的产气物质16；其中：
熔断装置12与锂电池17的正极相连；
常开型电压开关11的电压输入端子VDD通过熔断装置12与锂电池17的正极相连；
常开型电压开关11的接地端子VSS与锂电池17的负极相连；
常开型电压开关11的电压检测输出端子Vout与MOS开关管13的栅极G相连；
MOS开关管13的源极S与锂电池17的负极相连；
MOS开关管13的漏极D与电阻15的一端相连，电阻15的另一端通过熔断装置12与锂电池17的正极相连；
压力感应断流装置14的一端通过熔断装置12与锂电池17的正极相连，压力感应断流装置14的另一端与锂电池17的负极相连。
本实施例的工作原理为：在锂电池17的充电过程中，当锂电池17过充达到常开型电压开关11的工作电压时，常开型电压开关11的电压检测输出端子Vout输出信号，触发MOS开关管13的栅极G，使得MOS开关管13的漏极D和源极S导通，导通后的MOS开关管13使得锂电池17放电。锂电池17在放电的过程中，使得电阻15发热，发热的电阻15使得覆盖在电阻15上的产气物质16分解产生气体，生成的其他使得锂电池17电芯内部的气体急剧增加，达到压力感应断流装置14的工作气压，当压力感应断流装置14达到工作气压后翻转，触发锂电池17的正负极短路，当锂电池17的正负极短路后，产生的短路电流使得熔断装置12熔断，切断锂电池17的充电过程，进而达到改善锂电池过充的目的。
具体的，在上述的实施例中，常开型电压开关的闭合电压值可以高于锂电池的电压值0.1～0.7V。产气物质可以为尿素、聚磷酸铵、Mn(NO3)2、NaHSO3或Cu(HSO3)2其中的一种。气物质的分解温度可以为100～500℃。电阻的发热温度可以为100～500℃。熔断装置可以采用保险丝。
在具体的应用过程中，本实用新型公开的锂电池过充保护装置可以封装在硬壳电池的顶盖内部。以下为本实用新型的一个具体应用实例：
本实用新型公开的锂电池过充保护装置，用于改善4.2VEV铝壳电池，电池尺寸为：25.5mm(厚)*148mm(宽)*91mm(高)，常开型电压开关的触发电压为4.3V；熔断装置的熔断电流为1500～2000A；MOS开关的直流内阻为2mOhm，可通过的最大电流为210A，漏电流小于1uA；电阻的电阻值为0.2Ohm；电阻上的产气物质为尿素，其质量为1.5g。
过充保护的过程为：当电池过充超过4.3V时，常开型电压开关的VDD端子监测到相对于VSS端的电压超过4.3V，触发Vout输出，此输出作用于MOS开关管的G极，此电压触发MOS开关管连通，于是电池通过电阻放电。电阻通过的电流为21A，电阻的发热功率为90W，电阻的温度快速地升高到260～300℃，此时尿素分解，产生大量气体，电池内压迅速超过6个大气压。此气压使得压力感应断流装置的翻转片翻转，从而使得电池的负极和正极连通，电流超过2000A，此电流使得与正极相连接的熔断装置熔断，外电路将停止对电池充电，从而使得过充滥用的电池处于安全的状态。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到至少两个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种锂电池过充保护装置，其特征在于，包括：常开型电压开关、熔断装置、MOS开关管、压力感应断流装置、电阻和涂覆在所述电阻上的产气物质；其中：
所述熔断装置与锂电池的正极相连；
所述常开型电压开关的电压输入端子通过所述熔断装置与所述锂电池的正极相连；
所述常开型电压开关的接地端子与所述锂电池的负极相连；
所述常开型电压开关的电压检测输出端子与所述MOS开关管的栅极相连；
所述MOS开关管的源极与所述锂电池的负极相连；
所述MOS开关管的漏极与所述电阻的一端相连，所述电阻的另一端通过所述熔断装置与所述锂电池的正极相连；
所述压力感应断流装置的一端通过所述熔断装置与所述锂电池的正极相连，所述压力感应断流装置的另一端与所述锂电池的负极相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述常开型电压开关的闭合电压值高于所述锂电池的电压值0.1～0.7V。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述产气物质为尿素、聚磷酸铵、Mn(NO3)2、NaHSO3或Cu(HSO3)2。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述产气物质的分解温度为100～500℃。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电阻的发热温度为100～500℃。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述熔断装置为保险丝。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106450526A (zh) * 2016-11-23 2017-02-22 湖南三迅新能源科技有限公司 一种动力电芯结构和电池组
CN108963119A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 郑州云海信息技术有限公司 一种电池包
CN118232480A (zh) * 2024-04-23 2024-06-21 东莞市百强电源科技有限公司 充电保护电路及锂电池系统

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