CN207572487U - 一种高安全高能量密度全固态锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高安全高能量密度全固态锂电池，包括外壳和电压保护系统，外壳外部安装有散热装置，外壳内部设有第一电极、固体电解质和第二电极，外壳顶部安装有壳盖，壳盖上安装有导电桩；导电桩包括导电柱和橡胶保护套，导电柱上设有导电凹槽，导电凹槽匹配设有连接夹，连接夹包括接线柱，接线柱上设有充电凹槽，接线柱右端铰接有两个安装环，安装环内圈设有与导电凹槽相匹配的接触块，两个安装环右端固定连接有固定螺栓，橡胶保护套套接在导电柱上，本实用新型能够有效的保证与外部电器的可靠连接，同时还能防止过压充电和欠压放电现象的发生，延长了锂电池的使用寿命。

Description

一种高安全高能量密度全固态锂电池

技术领域

本实用新型涉及锂电池领域，具体为一种高安全高能量密度全固态锂电池。

背景技术

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996 年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。

为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究。从而制造出前所未有的产品。比如，锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。它们的正极活性物质同时也是电解液的溶剂。这种结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。所以，锂电池的研究，也促进了非水体系电化学理论的发展。除了使用各种非水溶剂外，人们还进行了聚合物薄膜电池的研究。

锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，邮电通讯的不间断电源，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。

但是，现有的利用拉伸膜包装货物的方法存在以下缺陷：

(1)现有技术中锂电池在使用过程中产生的热量无法快速地散发，导致锂电池自身的温度升高，影响锂电池的工作性能以及使用寿命；

(2)现有技术中锂电池容易发生过压充电以及欠压放电，存在一定的危险，同时也大大缩短了锂电池的使用寿命；

(3)现有技术中锂电池在放电接触点处易产生电弧，存在一定的安全隐患，同时会引起电路中的接触不良，对外部的工作电路产生不良影响。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本实用新型提供一种高安全高能量密度全固态锂电池，本实用新型能够有效的保证与外部电器的可靠连接，同时还能防止过压充电和欠压放电现象的发生，延长了锂电池的使用寿命，能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高安全高能量密度全固态锂电池，包括外壳和电压保护系统，所述外壳外部安装有散热装置，所述外壳内部设有第一电极、固体电解质和第二电极，所述外壳顶部安装有壳盖，所述壳盖上安装有导电桩；所述导电桩包括导电柱和橡胶保护套，所述导电柱上设有导电凹槽，所述导电凹槽匹配设有连接夹，所述连接夹包括接线柱，所述接线柱上设有充电凹槽，所述接线柱右端铰接有两个安装环，所述安装环内圈设有与导电凹槽相匹配的接触块，两个所述安装环右端固定连接有固定螺栓，所述橡胶保护套套接在导电柱上。

进一步地，所述散热装置包括贴合安装在外壳表面的翅片，所述翅片与外壳表面之间涂有导热硅脂，所述翅片外部设有防护罩，所述防护罩上设有散热孔。

进一步地，所述电压保护系统包括系统控制板，所述系统控制板电性连接有电压采集模块，所述电压采集模块的正、负极分别与第二电极、第一电极电性连接。

进一步地，所述第一电极、固体电解质和第二电极上方设有密封层，所述第一电极、第二电极均与系统控制板电性连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的导电柱能够保证锂电池与用电器之间的可靠电连接，导电凹槽和接触块的设置，增大了电连接的接触面积，降低了接触电阻，同时也防止了充电或放电过程中电弧现象的发生，提高了锂电池的安全性；

(2)本实用新型的具有过压充电以及欠压放电的保护功能，电压采集模块实时监测锂电池的放电电压或充电电压，系统控制板对电压采集到的电压进行分析，在过压充电和欠压放电时，切断电源，有效的避免了过压充电所带来的安全隐患，延长了锂电池的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的导电桩结构示意图。

图中标号：

1-外壳；2-电压保护系统；3-散热装置；4-第一电极；5-固体电解质； 6-第二电极；7-壳盖；8-导电桩；9-导电凹槽；10-导热硅脂；11-散热孔； 12-密封层；

201-系统控制板；202-电压采集模块；

301-翅片；302-防护罩；

801-导电柱；802-橡胶保护套；803-导电凹槽；804-连接夹；

8041-接线柱；8042-安装环；8043-接触块；8044-固定螺栓。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种高安全高能量密度全固态锂电池，包括外壳1和电压保护系统2，外壳1外部安装有散热装置3，外壳1 内部设有第一电极4、固体电解质5和第二电极6，第一电极4、固体电解质 5和第二电极6上方设有密封层12，外壳1顶部安装有壳盖7，壳盖7上安装有导电桩8。

本实施方式中，电压保护系统2实时监测锂电池的放电电压和充电电压，防止锂电池发生过压充电和欠压放电现象的发生，防止锂电池容量的下降，提高锂电池的使用寿命，密封层12的设置，将电池内部的电极与外部环境隔开，防止了锂原子与空气中成分剧烈反应，提高了锂电池的安全性，第一电极4为负极，第二电极6为正极，全固态锂电池内发生电化学反应，第二电极6中的锂离子穿过固体电解质5到达第一电极4发生电化学反应，生成锂原子，充电时，恰好相反，全固态锂电池具有高能量密度的特点。

导电桩8包括导电柱801橡胶保护套802，导电柱801上设有导电凹槽 803，导电凹槽803匹配设有连接夹804，连接夹804包括接线柱8041，接线柱8041上设有充电凹槽9，接线柱8041右端铰接有两个安装环8042，安装环8042内圈设有与导电凹槽803相匹配的接触块8043，两个安装环8042右端固定连接有固定螺栓8044，橡胶保护套802套接在导电柱801上。

本实施方式中，橡胶保护套802一方面具有绝缘的作用，另一方面也防止外部环境对导电桩8的腐蚀，连接夹804的具体使用方法为：首先松开固定螺栓8044，然后将安装环8042套在导电柱801上，最后紧固固定螺栓8044 即可。充电凹槽9和接触块8043的设置，增大了通电时的接触面积，降低了接触电阻，使得电连接更加牢靠，当导电柱801与安装环8042之间发生腐蚀导致电连接不稳定时，可适当松开固定螺栓8044，旋转接线柱8041，安装环 8042与固定螺栓8044之间摩擦，摩擦的过程中安装环8042与导电柱801之间的腐蚀部分被磨损掉，之后再将固定螺栓8044紧固，使得安装环8042与导电柱801之间恢复到良好接触的状态。

散热装置3包括贴合安装在外壳1表面的翅片301，翅片301与外壳1表面之间涂有导热硅脂10，翅片301外部设有防护罩302，防护罩302上设有散热孔11。

本实施方式中，导热硅脂10的设置，增大了外壳1与翅片301之间的热传导效率，加速了全固态锂电池的散热速率，保证了锂电池工作在安全的温度范围内，提高了锂电池的安全性，延长了锂电池的使用寿命。

电压保护系统2包括系统控制板201，系统控制板201电性连接有电压采集模块202，系统控制板2与第一电极4电性连接，系统控制板2与第二电极 6电性连接。电压采集模块202的正、负极分别与第二电极6、第一电极4电性连接。

本实施方式中，电压采集模块202对锂电池的电压进行实时监测，并将电压的采集值传送给系统控制板201，在锂电池充电时，当电压采集模块202 采集到的锂电池实时电压超过规定安全电压时，系统控制板201切断锂电池的充电回路，避免锂电池充电过压；在锂电池放电时，当电压采集模块202 采集到的锂电池实时电压低于规定最低放电电压时，系统控制板201切断锂电池的放电回路，避免锂电池放电欠压，锂电池过压充电导致锂电池发热量增大，严重时会导致壳体膨胀爆炸，锂电池欠压放电会降低锂电池的容量，缩短使用寿命，电压保护系统的设置，有效的提高了全固态锂电池的安全性和使用寿命。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种高安全高能量密度全固态锂电池，包括外壳(1)和电压保护系统(2)，其特征在于：所述外壳(1)外部安装有散热装置(3)，所述外壳(1)内部设有第一电极(4)、固体电解质(5)和第二电极(6)，所述外壳(1)顶部安装有壳盖(7)，所述壳盖(7)上安装有导电桩(8)；

所述导电桩(8)包括导电柱(801)和橡胶保护套(802)，所述导电柱(801)上设有导电凹槽(803)，所述导电凹槽(803)匹配设有连接夹(804)，所述连接夹(804)包括接线柱(8041)，所述接线柱(8041)上设有充电凹槽(9)，所述接线柱(8041)右端铰接有两个安装环(8042)，所述安装环(8042)内圈设有与导电凹槽(803)相匹配的接触块(8043)，两个所述安装环(8042)右端固定连接有固定螺栓(8044)，所述橡胶保护套(802)套接在导电柱(801)上。

2.根据权利要求1所述的一种高安全高能量密度全固态锂电池，其特征在于：所述散热装置(3)包括贴合安装在外壳(1)表面的翅片(301)，所述翅片(301)与外壳(1)表面之间涂有导热硅脂(10)，所述翅片(301)外部设有防护罩(302)，所述防护罩(302)上设有散热孔(11)。

3.根据权利要求1所述的一种高安全高能量密度全固态锂电池，其特征在于：所述电压保护系统(2)包括系统控制板(201)，所述系统控制板(201)电性连接有电压采集模块(202)，所述电压采集模块(202)的正、负极分别与第二电极(6)、第一电极(4)电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种高安全高能量密度全固态锂电池，其特征在于：所述第一电极(4)、固体电解质(5)和第二电极(6)上方设有密封层(12)，所述第一电极(4)、第二电极(6)均与系统控制板(201)电性连接。