CN211957843U - 一种智能大容量电池 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种智能大容量电池,属于电池技术领域。包括金属外壳、无极耳圆柱卷芯、正极盖板、负极盖板、铝管、正极汇流片、负极汇流片、电池支架、温度探头、加热丝、控制板；无极耳圆柱卷芯的正极基体与正极汇流片进行焊接，负极基体与负极汇流片进行焊接；金属外壳与正极盖板和负极盖板焊接后形成密封内部空间；加热丝置于铝管内部且密封，避免与电池中的电解液接触；温度探头置于其他铝管内且密封，避免与电池中的电解液接触；装有若干无极耳圆柱卷芯的金属圆筒管依次两两焊接在一起，并且再与装有加热丝和温度探头的铝管焊接在一起。提高电池内部温度均一性；改善电池的循环寿命；随时了解电池工作状态。控制板集成电路功耗低、结构简单、便于安装。

Description

一种智能大容量电池

技术领域

本申请涉及一种智能大容量电池,属于电池技术领域。

背景技术

在锂电池应用中，常涉及大容量电池的使用，同时对电池的智能控制也有越来越高的要求。目前市场上的大容量电池均存在加工工艺难度大、成品率低、成本高、不具备单体电池智能控制系统等问题。而且大容量电池尺寸较大，在使用时会存在大面积膨胀，散热困难、倍率性能差、循环寿命短、安全性差等问题，一般其电压、温度等信息由电池系统的BMS采集。

也有人将若干小容量电池并联组合成大容量电池后进行电池信息的采集与检测，例如专利申请号为CN201911207896.X(公开号为CN110867926A)，专利名称为一种智能电池，所述外电路检测电路包括电压检测电路、放电电流检测电路，适用于不同荷电设备及不同荷电状态下的供电。

现有专利无法对单体大容量电池的电压、温度、健康状态等进行远程监控及调节，不能及时发现问题，存在安全隐患。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种智能大容量电池及其制作方法。

通过采用金属圆筒容纳无极耳圆柱卷芯，金属圆筒通过焊接、粘接或一体成型等方式形成一个整体，再与无极耳圆柱卷芯的正极基体、正极汇流片、金属外壳焊接形成一个整体；

通过金属外壳与金属圆筒之间、金属圆筒与正极汇流片之间、正极基体与正极汇流片之间的两两焊接，实现整体的高导热和高导电网络，降低电池内阻，提高整个大容量电池的散热性、倍率性能及长寿命。

在电池铝管间内嵌加热丝和温度探头；温度探头设置于远离加热丝的位置。由于由铝管构成的结构网络具有高效的传热性能，分别在加热端及远离加热端各放置1个温度传感器。

在外部环境低于设定温度值时，接通电池给内置加热丝供电，通过加热丝给电池加热，加热温度达到设定温度值后自动停止。

通过在金属外壳的正极端、负极端引出导线对大容量电池的电压、充电量等情况进行数据采集。最后将所有数据采集到外置于金属外壳的控制板上，且该控制板具有信号远程通讯功能，可将大容量电池的电压、温度等实时数据发送到中央处理系统进行监控调节。

本申请设计的智能大容量电池，包括金属外壳、无极耳圆柱卷芯、正极盖板、负极盖板、铝管、正极汇流片、负极汇流片、电池支架、温度探头、加热丝、控制板。

金属外壳形状不局限于圆柱形或方形，可设计为任意需要的形状；

无极耳圆柱卷芯由卷芯体和容纳卷芯体的金属圆筒组成；无极耳圆柱卷芯的一端为正极基体(比如铝箔)，另一端为负极基体(比如铜箔)；

金属外壳内设有若干个无极耳圆柱卷芯，无极耳圆柱卷芯正极基体与正极汇流片进行焊接，负极基体与负极汇流片进行焊接，如此焊接成一个卷芯组；

负极端使用电池支架固定圆柱卷芯，电池支架卡在各无极耳圆柱卷芯之间；其轴向上方位以负极盖板限位，轴向下方位以金属圆筒限位。

金属外壳与正极盖板和负极盖板焊接后形成相对密封的内部空间。

加热丝置于铝管内部并且密封，避免与电池中的电解液接触。

温度探头置于其他铝管内且密封，避免与电池中的电解液接触。装有若干无极耳圆柱卷芯的金属圆筒管依次两两焊接在一起，并且再与装有加热丝和温度探头的铝管焊接在一起。

加热丝使用低功耗、电能转换效率高的材料。

控制板集成有温度、电压的采集功能、数据处理功能、数据上传至中央处理系统、启动及关闭加热丝等功能。所述控制集成板通过温度、电压等数据采集线相与电池相连。

按照前述的智能大容量电池的加工方法包括如下步骤：

(1)将金属圆筒按照金属外壳的形状焊接为一体；

(2)将铝管与金属圆筒焊接在一起；

(3)依次在金属圆筒中装入无极耳圆柱卷芯的卷芯体；

(4)将电池支架卡在无极耳圆柱卷芯的负极端，固定住无极耳圆柱卷芯；

(5)将正极汇流片与无极耳圆柱卷芯的正极基体进行焊接；

(6)将负极汇流片与无极耳圆柱卷芯的负极基体进行焊接；

(7)将正极盖板与正极汇流片进行焊接；

(8)将装配好的卷芯组放入金属外壳内，并将正极盖板与金属外壳进行焊接封闭；

(9)将绝缘导热片填充到负极盖板上，然后将负极盖板与负极汇流片进行焊接；

(10)将负极盖板与金属外壳进行焊接封闭；

(11)将温度探头和加热丝放置于相对应的铝管内，且进行密封处理；

(12)烘干内部水分；

(13)通过注液口对电池注液；

(14)开口化成(也可焊接防爆阀后进行闭口化成)；

(15)清洁注液口，并焊接防爆阀。

(16)将电压检测导线的一端焊接在大容量电池正负极两端，另一端连接到具有远程通讯装置的控制板上。

本申请具有如下的技术效果和优点：

1)通过在铝管内放置温度探头和加热丝，在有效提升电池加热速度的同时，还可有效降低电池内部的温度梯度，提高电池内部的温度均一性。

2)在金属外壳的外部安装采集大容量电池的电压和温度的控制板，控制板可通过欠压补电方式提高该大容量电池与其他大容量电池之间的一致性，进而改善电池的循环寿命。

3)控制板具有信号远程传输功能，可以便于大容量电池制造商、使用者随时了解大容量电池工作状态，起到预警作用。

4)控制板集成电路功耗低、结构简单、便于安装。

附图说明

图1为本申请的智能大容量电池的爆炸图。

图2为本申请的无极耳圆柱卷芯的正面图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本申请的具体实施方式。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

在附图中，1为负极盖板，2为铝管，3为负极汇流片，4为金属外壳，5为电池支架，6为无极耳圆柱卷芯，7为正极汇流片，8为正极盖板，61为卷芯体，62为金属圆筒，63为加热丝，64为温度探头，65为控制板，66为负极绝缘导热片

图1为本申请的智能大容量电池的爆炸图，如图1所示，本申请设计的智能大容量电池，包括金属外壳4、无极耳圆柱卷芯6、正极盖板8、负极盖板1、正极汇流片7、负极汇流片3、铝管2、电池支架5、加热丝63、温度探头64、控制器65、负极绝缘导热片66。

金属外壳形状不局限于圆柱形或方形，可设计为任意需要的形状，如六边形、椭圆形、圆柱形或方形等。

图2为本申请的无极耳圆柱卷芯的正面图。如图2所示，无极耳圆柱卷芯6由卷芯体61和容纳卷芯体的金属圆筒62组成；无极耳圆柱卷芯6的一端为正极基体(比如铝箔)，另一端为负极基体(比如铜箔)。

卷芯体61的负极端使用电池支架5固定圆柱卷芯6，电池支架5卡在各圆柱卷芯6之间；其轴向的上方位以绝缘导热片66和负极盖板1限位，轴向的下方位以金属圆筒62限位。

金属外壳4内设有若干个无极耳圆柱卷芯6，无极耳圆柱卷芯6的正极基体与正极汇流片7进行焊接，圆柱卷芯6的负极基体与负极汇流片3进行焊接，如此焊接成一个卷芯组。负极汇流片3开设有若干个圆孔，便于注液。

负极端使用电池支架5固定圆柱卷芯6，电池支架5卡在各无极耳圆柱卷芯6之间；其轴向上方位以负极盖板1限位，轴向下方位以金属圆筒62限位。正极汇流片7与无极耳圆柱卷芯6的正极端的金属圆筒62进行焊接。

金属外壳4与正极盖板8和负极盖板1焊接后形成相对密封的内部空间。

加热丝63置于铝管2内部并且密封，避免与电池中的电解液接触。

温度探头64置于其他铝管2内且密封，避免与电池中的电解液接触。

若干卷芯的金属圆筒62依次两两焊接在一起，并且再与装有加热丝63和温度探头64的铝管2焊接在一起。

加热丝63可以使用低功耗电能转换效率高的材料制成。

控制板65集成有温度、电压的采集功能、数据处理功能、数据上传至中央处理系统、启动及关闭加热丝等功能。所述控制集成板通过温度、电压等数据采集线相与电池相连。

上述本申请的大容量电池的加工方法包括如下步骤：

(1)将金属圆筒按照金属外壳的形状焊接为一体；

(2)将铝管与金属圆筒焊接在一起；

(3)依次在金属圆筒中装入无极耳圆柱卷芯的卷芯体；

(4)将电池支架卡在无极耳圆柱卷芯的负极端，固定住无极耳圆柱卷芯；

(5)将正极汇流片与无极耳圆柱卷芯的正极基体进行焊接；

(6)将负极汇流片与无极耳圆柱卷芯的负极基体进行焊接；

(7)将正极盖板与正极汇流片进行焊接；

(8)将装配好的卷芯组放入金属外壳内，并将正极盖板与金属外壳进行焊接封闭；

(9)将负极盖板与负极汇流片进行焊接；

(10)将负极盖板与金属外壳进行焊接封闭；

(11)将温度探头和加热丝放置于相对应的铝管内，且进行密封处理；

(12)烘干内部水分；

(13)通过注液口对电池注液；

(14)开口化成(也可焊接防爆阀后进行闭口化成)；

(15)清洁注液口，并焊接防爆阀。

(16)将电压检测导线的一端焊接在大容量电池正负极两端，另一端连接到具有远程通讯装置的控制板上。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能大容量电池，其特征在于，包括金属外壳、无极耳圆柱卷芯、正极盖板、负极盖板、铝管、正极汇流片、负极汇流片、电池支架、温度探头、加热丝、控制板；无极耳圆柱卷芯由卷芯体和包裹卷芯体的金属圆筒组成；卷芯的一端为正极基体，另一端为负极基体；金属外壳内设有若干个无极耳圆柱卷芯，无极耳圆柱卷芯正极基体与正极汇流片进行焊接，负极基体与负极汇流片进行焊接，如此焊接成一个卷芯组；负极端使用电池支架固定圆柱卷芯，电池支架卡在各无极耳圆柱卷芯之间；其轴向上方位以负极盖板限位，轴向下方位以金属圆筒限位；金属外壳与正极盖板和负极盖板焊接后形成相对密封的内部空间；加热丝置于铝管内部并且密封，避免与电池中的电解液接触；温度探头置于其他铝管内且密封，避免与电池中的电解液接触；装有若干卷芯的金属圆筒管依次两两焊接在一起，并且再与装有加热丝和温度探头的铝管焊接在一起。

2.根据权利要求1所述的智能大容量电池，其特征在于，所述金属外壳形状不局限于圆柱形或方形，可设计为任意需要的形状。

3.根据权利要求1或2所述的智能大容量电池，其特征在于，所述加热丝采用低功耗、电能转换效率高的材料。

4.根据权利要求1或2所述的智能大容量电池，其特征在于，所述控制板集成有温度、电压的采集功能、数据处理功能、数据上传至中央处理系统、启动及关闭加热丝功能。

5.根据权利要求1或2所述的智能大容量电池，其特征在于，所述控制板通过温度、电压数据采集线相与电池相连。

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