CN209880747U - 一种内串联式的锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内串联式的锂电池，属于锂电池技术领域。该锂电池包括绝缘外壳和放置于所述绝缘外壳内的裸电芯单体；所述裸电芯单体为至少两个，包括第一裸电芯单体以及第二裸电芯单体，所述第一裸电芯单体通过内部高压连接件与所述第二裸电芯单体串联连接；所述内部高压连接件由铜连接部、铝连接部和导线连接部组成，所述铜连接部分别与所述铝连接部、所述导线连接部、所述第一裸电芯单体的负极连接，所述铝连接部与所述第二裸电芯单体的正极连接。本申请将裸电芯单体串联形成高压电池，同时通过内部高压连接件将裸电芯单体与BMS板连接起来，可以监控每个裸电芯单体的状况，并在压差过大时启用均衡功能，从而延长电池组使用寿命。

Description

一种内串联式的锂电池

技术领域

本实用新型属于锂电池技术领域，特别涉及一种内串联式的锂电池。该锂电池为由多个单体电芯通过内部高压连接结构串联形成的高电压电池，能量密度较大，质量较轻。

背景技术

随着电子技术的发展，锂离子电池被大量应用在笔记本电脑、电动车、手机、航灯以及家用小电器等器件上，具有很大的应用前景。目前，锂电池的单个电芯的电压是3.2V或者3.7V，如果需要获得高于上述数值电压的锂电池，则必须进行组装(PACKING)才能实现。但是，组装工艺不仅需要使用各种辅助固定装置，而且还需要耗费大量人力物力。虽然有报道通过连接正负极耳的方式实现锂电池的内部串联，但是其没有公开正负极连接的实现方式，也监控不了每个电芯的使用状况。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种内串联式的锂电池。该锂电池为由多个单体电芯通过内部高压连接件串联形成的高电压电池，能量密度较大，质量较轻。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种内串联式的锂电池，包括绝缘外壳和放置于所述绝缘外壳内的裸电芯单体；所述裸电芯单体为至少两个，包括第一裸电芯单体以及第二裸电芯单体；所述第一裸电芯单体通过内部高压连接件与所述第二裸电芯单体串联连接；所述内部高压连接件由铜连接部、铝连接部和导线连接部组成，所述铜连接部分别与所述铝连接部、所述导线连接部、所述第一裸电芯单体的负极连接，所述铝连接部与所述第二裸电芯单体的正极连接。

进一步地，所述绝缘外壳的内部设置有多个用于放置所述裸电芯单体的区间单元，所述区间单元之间采用绝缘片进行分隔。

进一步地，每个所述区间单元对应放置一个所述裸电芯单体。

进一步地，所述内串联式的锂电池还包括套盖于所述绝缘外壳上的外接板；所述外接板的一端设置有外接正极，所述外接板的另一端设置有外接负极；所述外接正极与所述第一裸电芯单体的正极连接，所述外接负极与所述第二裸电芯单体的负极连接。

进一步地，所述外接板上设置有多个与所述导线连接部相匹配连接的外接BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)接头。

进一步地，所述内串联式的锂电池还包括与所述外接BMS接头固定连接的BMS板；所述BMS板分别与所述外接正极、所述外接负极连接。

进一步地，所述内串联式的锂电池还包括套盖于所述BMS板上的盖子。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：本申请采用内部高压连接件将裸电芯单体串联起来形成高压电池，同时通过内部高压连接件将每个裸电芯单体与外部的BMS板连接起来，可以通过BMS监控每个裸电芯单体的工作状况(例如电压、温度等)，并且在电压差过大时BMS可以启用均衡功能，从而延长电池组使用寿命。通过内部串联方式获得单个电池的多倍电压，可以减少电池的组装部分工序，省去了PACKING模组中的诸多附件，减轻了电池的重量，提升了电池的能量密度，从而有效节省生产成本和时间。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的内串联式的锂电池的结构爆炸图；

图2是图1的内部高压连接件的结构示意图；

图3是图1的内串联式的锂电池的结构组装示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本申请采用内部高压连接件将裸电芯单体串联起来形成高压电池，同时通过内部高压连接件将每个裸电芯单体与外部的BMS板连接起来，可以通过BMS监控每个裸电芯单体的工作状况(例如电压、温度等)，并且在电压差过大时BMS可以启用均衡功能，从而延长电池组使用寿命。通过内部串联方式获得单个电池的多倍电压，可以减少电池的组装(PACKING)部分工序，省去了PACKING模组中的诸多附件，减轻了电池的重量，提升了电池的能量密度，从而有效节省生产成本和时间。

一般的，锂电池的正极铝片和负极铜片很难直接焊接在一起。本申请通过内部高压连接件实现锂电池的正极铝片和负极铜片的焊接，从而实现裸电芯单体的内部串联；其中，内部高压连接件的铜连接部与第一裸电芯单体的负极(铜片)通过激光或超声焊接连接，铝连接部与所述第二裸电芯单体的正极(铝片)通过激光或超声焊接连接，内部高压连接件的铜连接部与铝连接部通过摩擦或电磁脉冲焊接连接或其他技术焊接。内部高压连接件的使用，使得本产品的加工生产更简便，且易于操作。

在本申请中，由于BMS板是直接设置于电池上面并与电池封装在一起，节省了体积和减少了重量，减少了部分PACKING工艺，产品外观简洁，实用性强。

而且，本申请结构不需要更改或者增加现有的生产工艺设备，只需要调整已经工业化的现成的设备制程即可完成制造，易于实现。

此外，本申请对内部高压连接件的形状没有特别要求，凡是能够直接将铜连接部和铝连接部焊接起来的结构都可以，如最简单的铜铝复合板也可以。导线连接部一般采用铜材质(如紫铜)制成，主要用于外接至BMS板，从而实现通过BMS监控每个裸电芯单体的工作状况(例如电压、温度等)。

为更好的描述本申请结构，本实施例以裸电芯单体的串联个数为4个(可产生12.8V电压)的情况进行具体阐述。可以理解的是，裸电芯单体的串联个数可以根据实际需要进行设置，可以是2个，也可以是3个或者5个，以及更多个的情况。

如图1所示，一种内串联式的锂电池，包括绝缘外壳(一般为塑料材质)1和放置于所述绝缘外壳1内的裸电芯单体(磷酸铁锂/石墨等)2；所述裸电芯单体2为四个，包括第一裸电芯单体21、第二裸电芯单体22、第三裸电芯单体23以及第四裸电芯单体24；所述第一裸电芯单体21通过第一内部高压连接件31与所述第二裸电芯单体22串联连接，所述第二裸电芯单体22通过第二内部高压连接件32与所述第三裸电芯单体23串联连接，所述第三裸电芯单体23通过第三内部高压连接件33与所述第四裸电芯单体24串联连接。

在本实施例中，第一内部高压连接件31、第二内部高压连接件32和第三内部高压连接件33的结构完全相同，以第一内部高压连接件31为例具体阐述其结构。

请同时参照图1和图2，所述第一内部高压连接件31由铜连接部311、铝连接部312和导线连接部313组成，所述铜连接部311分别与所述铝连接部312、所述导线连接部313、所述第一裸电芯单体21的负极211连接，所述铝连接部312与所述第二裸电芯单体22的正极221连接。如此类推剩余裸电芯单体的串联连接：即所述第二裸电芯单体22的负极222与所述第二内部高压连接件32的铜连接部(图中未标示)连接，所述第二内部高压连接件32的铝连接部(图中未标示)分别与所述第二内部高压连接件32的铜连接部(图中未标示)、所述第三裸电芯单体23的正极231连接；所述第三裸电芯单体23的负极232与所述第三内部高压连接件33的铜连接部(图中未标示)连接，所述第三内部高压连接件33的铝连接部(图中未标示)分别与所述第三内部高压连接件33的铜连接部(图中未标示)、所述第四裸电芯单体24的正极241连接。

需要说明的是，在其他实施例中，第一内部高压连接件31、第二内部高压连接件32和第三内部高压连接件33的结构也可以不相同，只要其能够实现内部高压连接件的功能即可。

请继续参照图1，在本实施例中，所述绝缘外壳1的内部设置有多个用于放置所述裸电芯单体2的区间单元11，所述区间单元11之间采用绝缘片12(一般采用塑料材质)进行分隔。

在本实施例中，每个所述区间单元11对应放置一个所述裸电芯单体2。

进一步地，所述内串联式的锂电池还包括套盖于所述绝缘外壳1上的外接板4；所述外接板4的一端设置有外接正极41，所述外接板4的另一端设置有外接负极42；所述外接正极41与所述第一裸电芯单体21的正极212连接，所述外接负极42与所述第四裸电芯单体24的负极242连接。

进一步地，所述外接板4上设置有3个与所述导线连接部(包括第一内部高压连接件31的导线连接部313、第二内部高压连接件32的导线连接部(图中未标示)和第三内部高压连接件33的导线连接部(图中未标示))相匹配连接的外接BMS(BATTERY MANAGEMENTSYSTEM，电池管理系统)接头43。一般的，外接BMS接头的个数与导线连接部的个数一致。如图1所示，在本实施例中，外接BMS接头43的个数为3个，依次为外接BMS接头431、外接BMS接头432、外接BMS接头433，其中，外接BMS接头431与第一内部高压连接件31的导线连接部313相匹配连接，外接BMS接头432与第二内部高压连接件32的导线连接部(图中未标示)相匹配连接，外接BMS接头433与第三内部高压连接件33的导线连接部(图中未标示)相匹配连接。

进一步地，所述内串联式的锂电池还包括与所述外接BMS接头43固定连接的BMS板5；所述BMS板5分别与所述外接正极41、所述外接负极42连接。

进一步地，所述内串联式的锂电池还包括套盖于所述BMS板5上的盖子6。本实施例的内串联式的锂电池的结构示意图如图3所示。

将裸电芯单体按照已有的生产工序正常制作，然后按照上述串联方式将各裸电芯单体串联焊接好后并外连接BMS板，然后放置于绝缘外壳内，盖好盖子，用胶水封装后注液，化成，封口，分容工序像铅酸蓄电池的工序一样进行(控制环境湿度)。使用时，通过外接正极41和外接负极42连接外部设备即可进行正常使用。每个裸电芯单体的运行状态监控(如电压、温度以及均衡电压等)通过外接BMS接头43、外接正极41、外接负极42分别外连接BMS板5实现。

本申请采用内部高压连接件将裸电芯单体串联起来形成高压电池，同时通过内部高压连接件将每个裸电芯单体与外部的BMS板连接起来，可以通过BMS监控每个裸电芯单体的工作状况(例如电压、温度等)，并且在电压差过大时BMS可以启用均衡功能，从而延长电池组使用寿命。通过内部串联方式获得单个电池的多倍电压，可以减少电池的组装部分工序，省去了PACKING模组中的诸多附件，减轻了电池的重量，提升了电池的能量密度，从而有效节省生产成本和时间。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种内串联式的锂电池，其特征在于，包括绝缘外壳和放置于所述绝缘外壳内的裸电芯单体；所述裸电芯单体为至少两个，包括第一裸电芯单体以及第二裸电芯单体，所述第一裸电芯单体通过内部高压连接件与所述第二裸电芯单体串联连接；所述内部高压连接件由铜连接部、铝连接部和导线连接部组成，所述铜连接部分别与所述铝连接部、所述导线连接部、所述第一裸电芯单体的负极连接，所述铝连接部与所述第二裸电芯单体的正极连接。

2.根据权利要求1所述的内串联式的锂电池，其特征在于，所述绝缘外壳的内部设置有多个用于放置所述裸电芯单体的区间单元，所述区间单元之间采用绝缘片进行分隔。

3.根据权利要求2所述的内串联式的锂电池，其特征在于，每个所述区间单元对应放置一个所述裸电芯单体。

4.根据权利要求1所述的内串联式的锂电池，其特征在于，所述内串联式的锂电池还包括套盖于所述绝缘外壳上的外接板；所述外接板的一端设置有外接正极，所述外接板的另一端设置有外接负极；所述外接正极与所述第一裸电芯单体的正极连接，所述外接负极与所述第二裸电芯单体的负极连接。

5.根据权利要求4所述的内串联式的锂电池，其特征在于，所述外接板上设置有多个与所述导线连接部相匹配连接的外接BMS接头。

6.根据权利要求5所述的内串联式的锂电池，其特征在于，所述内串联式的锂电池还包括与所述外接BMS接头固定连接的BMS板；所述BMS板分别与所述外接正极、所述外接负极连接。

7.根据权利要求6所述的内串联式的锂电池，其特征在于，所述内串联式的锂电池还包括套盖于所述BMS板上的盖子。