CN215680806U - 电芯、电池包及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种电芯、电池包及车辆。该电芯包括：正极片、负极片以及隔设于正极片和负极片之间的隔膜，至少一隔膜的内部设置有导电线路，导电线路用于与电芯外部的检测模块电连接。本公开提供的电芯、电池包及车辆，通过在电芯的至少一个隔膜的内部设置导电线路，导电线路用于与电芯外部的检测模块电连接，以形成检测回路，当电芯发生异常时，外部的检测模块会及时检测到异常，从而及时地对电芯的异常进行预警，从而增加乘员应对突发状况的时间，对于乘员的安全意义重大，具有准确性、快速性、高效性等优点。

Description

电芯、电池包及车辆

技术领域

本公开涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种电芯、电池包及车辆。

背景技术

随着新能源汽车的不断发展，新能源汽车的市场占有量在不断提升，新能源汽车电池包的安全性要求也在不断提高，能否及时地对电池包的异常进行检测，以增加乘员应对突发状况的时间，对于乘员的安全意义重大。

目前，一般是通过在电池包的外部增加检测装置，通过温度、电压、气体、压力等方法来检测电池包的异常，然而现有的检测方法都存在滞后性，不能及时地检测出电池包的异常。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种电芯、电池包及车辆。

本公开提供了一种电芯，包括正极片、负极片以及隔设于所述正极片和所述负极片之间的隔膜，至少一所述隔膜的内部设置有导电线路，所述导电线路用于与所述电芯外部的检测模块电连接。

可选地，所述内部设置有导电线路的隔膜为复合隔膜，所述复合隔膜包括基体层和绝缘层；所述导电线路设置于所述绝缘层的内部，所述基体层包覆于所述绝缘层的外部。

可选地，所述导电线路包括金属丝。

可选地，所述金属丝的两端部伸出于所述隔膜的外部形成两根金属丝线束。

可选地，所述金属丝包括设置于所述隔膜内部的至少一个弯折部，以增大所述金属丝在所述隔膜内部布设的面积。

可选地，所述电芯还包括电芯外壳，所述正极片、所述负极片以及所述隔膜均设置于所述电芯外壳内，所述导电线路的两端部伸出于所述电芯外壳外。

本公开还提供了一种电池包，包括如上述任一实施例所述的电芯。

可选地，所述电池包包括电池管理系统，所述电池管理系统包括检测模块，所述电芯的导电线路与所述检测模块电连接。

可选地，所述电池包包括至少两个所述电芯，每个所述电芯的导电线路分别电连接至所述检测模块。

本公开还提供了一种车辆，包括如上述任一实施例所述的电池包。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例提供的电芯、电池包及车辆，通过在电芯的至少一个隔膜的内部设置导电线路，导电线路用于与电芯外部的检测模块电连接，以形成检测回路，这样当电芯发生异常，例如电芯内部的温度较高，或者外部机械滥用导致电芯内部的导电线路被切断时，外部的检测模块会及时地检测到异常，从及时地对电芯的异常进行预警，从而增加乘员应对突发状况的时间，相较于当前市面现行方案，本公开具有准确性、快速性、高效性等优点。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开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简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本公开实施例所述电芯的结构示意图；

图2为本公开实施例所述电芯的隔膜的结构示意图；

图3为本公开实施例所述电池包的检测回路原理示意图。

其中，1-电芯；11-正极片；12-负极片；13-隔膜；131-导电线路；132-绝缘层；133-基体层；14-电芯壳体；15-电芯盖板；

2-检测回路；21-检测回路线束；

3-电池管理系统；31-检测模块。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1至图3所示，本公开实施例提供了一种电芯1，包括正极片11、负极片12以及隔设于正极片11和负极片12之间的隔膜13。应当理解的是，电芯1可以包括一个正极片11和一个负极片12，正极片11和负极片12之间通过隔膜13隔开；电芯1也可以包括多个正极片11和多个负极片12，多个正极片11和多个负极片12依次交替设置，每相邻的正极片11和负极片12之间通过隔膜13隔开。

如图1所示，电芯1的至少一个隔膜13的内部设置有导电线路131，导电线路131用于与电芯1外部的检测模块31电连接，以形成检测回路。具体地，导电线路131可以为具有导电功能的金属丝、金属片等，还可以是具有导电功能的非金属材料例如超导材料等，只要能够通过电芯1内部的导电线路131与电芯1外部的检测模块31电连接形成的检测回路，及时地检测出电芯1的异常，均不脱离本公开的设计构思。

本公开上述实施例提供的电芯、电池包及车辆，通过在电芯1的至少一个隔膜13的内部设置导电线路131，导电线路131用于与电芯1外部的检测模块31电连接，以形成检测回路，这样当电芯1发生异常，例如电芯1内部的温度较高，或者外部机械滥用导致电芯1内部的导电线路131被切断时，外部的检测模块31会及时地检测到电芯1的异常，从及时地对电芯1的异常进行预警，从而增加乘员应对突发状况的时间，相较于当前市面现行方案，本公开具有准确性、快速性、高效性等优点。

在本公开的一些实施例中，内部设置有导电线路131的隔膜13采用复合隔膜，复合隔膜为在隔膜基材的基础上增加绝缘层132和导电线路131，以在保证隔膜13通透性的同时实现在隔膜13的内部增加检测结构。具体地，复合隔膜包括基体层133和绝缘层132；导电线路131设置于绝缘层132的内部，绝缘层132用于隔绝导电线路131；基体层133包覆于绝缘层132的外部，基体层133可采用常规的隔膜基材，基体层133用于隔离正负极，阻止电子通过并允许锂离子通过，从而形成电池内部的通电回路。

在本公开的一些实施例中，导电线路131包括金属丝，也即电芯1的至少一个隔膜13的内部设置有金属丝，金属丝用于与电芯1外部的检测模块31电连接，以形成检测回路2。

具体实现时，金属丝可采用低熔点的金属丝(如锡丝)，金属丝的熔断温度可设置为低于热失控引发温度，例如金属丝的熔断温度可设置为100℃，这样当电芯1内部处于高温环境(例如大于等于100℃时)熔断金属丝，或者外部机械滥用导致电芯1内部的金属丝被切断时，外部的检测模块31会检测到异常(例如检测到金属丝的阻值异常、检测回路2的电流异常、或者检测回路2的电压异常等)，从而识别电池内部发生热失控，这样可以在电芯1内部温度未达到热失控引发温度，就可以检测出电池热失控，及时地对电池热失控进行预警，缩短电池发生热失控时的检测时间，从而增加乘员的逃生时间，提高电池热失控预警的准确率及面对机械突入的预警及时性，相当于当前市面上的检测方案，本公开具有准确性、快速性、高效性等优点。

需要说明的是，本公开实施例提供的电芯1，不限于根据金属丝熔断引起的检测回路2异常来判断电池内部发生热失控，也即金属丝不限于采用低熔点的金属丝，金属丝也可以采用具有热敏特性的金属丝，根据金属丝随温度变化引起的阻止变化来判断电池内部发生热失控，同样能够达到本公开的上述目的。

应当理解的是，对于机械突入例如被针刺、被石头撞击等情况，可能引起电芯1的隔膜13破坏，导致隔膜13内部的金属丝第一时间被外力切断，从而引起检测回路2的异常；此外，机械突入还可能引起电芯短路的情况，金属丝也会第一时间被短路的热量熔断，从而引起检测回路2的异常。

还应当理解的是，本公开实施例提供的电芯1，不限于采用低熔点的金属丝，采用熔点较高的金属丝，也能够对因机械突入引起的电芯异常进行及时检测。

在本公开的一些实施例中，如图2所示，内部设置有金属丝的隔膜13采用复合隔膜，复合隔膜为在隔膜基材的基础上增加绝缘层132和金属丝，以在保证隔膜13通透性的同时实现在隔膜13的内部增加检测结构。具体地，复合隔膜包括基体层133和绝缘层132；金属丝设置于绝缘层132的内部，绝缘层132用于隔绝金属丝，阻止金属电解析出；基体层133包覆于绝缘层132的外部，基体层133可采用常规的隔膜基材，基体层133用于隔离正负极，阻止电子通过并允许锂离子通过，从而形成电池内部的通电回路。

具体实现时，金属丝可以为锡丝，锡丝的熔断温度较低，锡丝的主要作用是检测电芯内部高温或机械滥用环境，当然，金属丝也可以为锌丝、铅丝等其它低熔点的金属丝，还可以为具有热敏特性的金属丝，金属丝也可以根据需要替换为金属片；绝缘层132可以为PP层(即聚乙烯)，绝缘层132的主要作用是隔离锡丝，防止锡金属电解析出，当然，绝缘层132也可采用其它具有绝缘特性的材料代替；基体层133可以为PE层(即聚丙烯)，基体层133的主要作用是隔离正负极，隔绝电子，并允许锂离子通过，具体地，基体层133中有丰富的曲折贯通的微孔，这些微孔可以阻止粒径较大的电子通过，但允许粒径较小的锂离子自由通过，从而形成电池内部的通电回路，机体层的作用原理与常规隔膜基材的作用原理相同，在此不再详细赘述，当然，基体层133也可采用其它具有隔离特性的材料代替。

在本公开的一些实施例中，如图1所示，金属丝包括设置于隔膜13内部的至少一个弯折部，以增大金属丝在隔膜13内部布设的面积，从而实现对电芯内部多个区域的温度检测。具体实现时，金属丝在隔膜13内部的布置形式可以为S形(如图1所示)、Z形等形状，具体可根据实际情况合理设置，在此不做限定。

在本公开的一些实施例中，如图1所示，电芯1包括电芯外壳，正极片11、负极片12以及隔膜13均设置于电芯外壳内，以实现将正极片11、负极片12以及隔膜13封装于电芯外壳的内部，保证电芯1正常工作。隔膜13内部设置的导电线路131的两端部伸出于电芯外壳外，以与电芯1外部的检测模块31进行电连接。具体实现时，电芯外壳可包括电芯壳体14和电芯盖板15，正极片11、负极片12以及隔膜13均设置于电芯壳体14形成的容纳腔内，电芯盖板15盖设在电芯壳体14上，并与电芯壳体14密封连接。

需要说明的是，本公开实施例提供的电芯1，可以在电芯1的一个隔膜13的内部设置导电线路131，也可以根据需要在电芯1的2个、3个或者更多个隔膜13的内部设置导电线路131，以实现对电芯1内部不同区域的温度检测，从而提高检测的准确性，进而提高对电池热失控预警的准确性。

本公开实施例还提供了一种电池包，包括如上述任一实施例的电芯1，因而具有上述任一实施例的电芯1的有益效果，在此不再赘述。

在本公开的一些实施例中，如图3所示，电池包包括电池管理系统3，电池管理系统3包括检测模块31，电芯1的导电线路131与检测模块31电连接。以通过电池管理系统3监控电芯1的状态，以在检测到电芯1的内部发生热失控时及时进行报警。

在本公开的一些实施例中，如图3所示，电池包包括至少两个电芯1，每个电芯1的导电线路131分别电连接至检测模块31。具体实现时，电池管理系统3的检测模块31可以为电阻检测模块，每个电芯1分别通过电阻检测回路线束21连接至电池管理系统3的电阻检测模块，形成检测回路。以利用电池管理系统3对电池包的单个电芯1进行监测，这样当电池包的其中一个或几个电芯1发生热失控时，可以实现快速定位问题电芯的位置，第一时间报警并记录故障数据，对乘客在异常情况的安全具有很好的保护功能，且提前的数据记录也能更好支撑热失控大数据采集及分析。当然，检测模块31不限于为电阻检测模块，也可以为电流检测模块或电压检测模块，可根据实际情况合理选择与设置。

需要说明的是，电池包一般包括多个电芯，可以根据需要在电池包的多个电芯中的1个、2个、3个或者更多个电芯的内部设置导电线路131，也即电池包的多个电芯中的至少一个可采用上述任一实施例的电芯1。

本公开上述实施例提供的电池包，可以在电芯内部进行深度检测，对电芯内部热失控变化情况可以深入快速的进行监测且精度较高，不易受到外部信号干扰；单个电芯监测的方法可以实现快速定位问题电芯位置，第一时间报警并记录故障数据，对乘客在异常情况的安全具有很好的保护功能，且提前的数据记录也能更好支撑热失控大数据采集及分析。

下面以一个具体示例对采用本公开实施例的电池包进行热失控检测和采用当前市面热失控检测方案进行对比说明：

当前市面热失控检测方案，需满足如下条件之二才判定为电池产生热失控：a、电芯最高温度超过最高工作温度；b、电芯温升速度超过1℃/s且持续三秒；c、电压降为初始电压的25％。按当前市面热失控检测方案，约在60000s时才可以检测出电池热失控信号。而采用本公开实施例的电池包，在电芯的内部温度到达100℃(约30000s)时，锡丝即会在8～10s内熔断，即会报出电池热失控预警。

另外，在面对机械突入引起电芯短路的情况下，锡丝也会第一时间被外力切断或者被短路的热量熔断，进行机械突入预警。而当前市面现行方案还需等到温度和电压上升至判断标准，不具有时效性。

综上来说，相比当前市面现行方案，本公开具有准确性、快速性、高效性等优点。

本公开实施例还提供了一种车辆，包括如上述任一实施例的电池包，因而具有上述任一实施例的电池包的有益效果，在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电芯，其特征在于，包括正极片、负极片以及隔设于所述正极片和所述负极片之间的隔膜，至少一所述隔膜的内部设置有导电线路，所述导电线路用于与所述电芯外部的检测模块电连接。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述内部设置有导电线路的隔膜为复合隔膜，所述复合隔膜包括基体层和绝缘层，所述导电线路设置于所述绝缘层的内部，所述基体层包覆于所述绝缘层的外部。

3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述导电线路包括金属丝。

4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述金属丝的两端部伸出于所述隔膜的外部形成两根金属丝线束。

5.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述金属丝包括设置于所述隔膜内部的至少一个弯折部，以增大所述金属丝在所述隔膜内部布设的面积。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电芯，其特征在于，所述电芯还包括电芯外壳，所述正极片、所述负极片以及所述隔膜均设置于所述电芯外壳内，所述导电线路的两端部伸出于所述电芯外壳外。

7.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的电芯。

8.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于，所述电池包包括电池管理系统，所述电池管理系统包括检测模块，所述电芯的导电线路与所述检测模块电连接。

9.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于，所述电池包包括至少两个所述电芯，每个所述电芯的导电线路分别电连接至所述检测模块。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求7至9任一项所述的电池包。

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