CN215733462U - 锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种锂电池，包括锂电池主体和锂电池保护板。与锂电池主体电性连接的锂电池保护板能够在锂电池主体的实测电压低于第一预设值或超过第二预设值时使所述锂电池主体停止工作，从而能够有效防止锂电池出现过充电或过放电导致电池损坏。锂电池保护板通过可拆卸连接件与锂电池主体电性连接，其中可拆卸连接件包括相互适配的第一构件和第二构件，第一构件电性连接锂电池主体的正、负极接线端子，第二构件电性连接锂电池保护板的正、负极接线端子，采用可拆卸连接件的方式能够实现锂电池保护板和锂电池主体的快速拆装，利于后续锂电池保护板和锂电池主体的维修或更换，提高锂电池保护板和锂电池主体的利用率。

Description

锂电池

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，特别是涉及锂电池。

背景技术

锂电池具有能量高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率很低以及高低温适应性强等优点，是目前使用最为广泛的电池之一。

但是，在对现有技术的研究和实践中，本申请的发明人发现，锂电池在使用过程中容易发生过充或过放的情况，损坏锂电池且易造成安全隐患。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有锂电池在使用过程中容易发生过充或过放的情况，损坏锂电池且易造成安全隐患的问题，提供一种安全可靠的锂电池。

本申请实施例提供一种锂电池，包括锂电池主体和锂电池保护板。

锂电池保护板，通过可拆卸连接件与锂电池主体电性连接，能够在锂电池主体的实测电压低于第一预设值或超过第二预设值时使锂电池主体停止工作。

其中，可拆卸连接件包括相互适配的第一构件和第二构件，第一构件电性连接锂电池主体的正、负极接线端子，第二构件电性连接锂电池保护板的正、负极接线端子。

可选的，所述第一预设值大于或等于所述锂电池主体过放电的临界电压，所述第二预设值小于或等于所述锂电池主体过充电的临界电压。

可选的，所述可拆卸连接件包括插拔式连接件、锁扣式连接件或磁性吸附式连接件中的任一种。

可选的，所述锂电池主体上设置有匹配所述锂电池保护板的凹槽，使得所述锂电池保护板至少一部分隐藏于所述凹槽。

可选的，所述的锂电池还包括壳体架构，所述壳体架构容置至少一个所述锂电池主体和所述锂电池保护板。

可选的，所述壳体架构容置的多个所述锂电池主体串联后接入所述锂电池保护板。

可选的，所述壳体架构包括外壳以及设置在所述外壳与所述锂电池主体之间的防护罩。

可选的，所述防护罩的截面长度与所述锂电池主体的截面长度一致。

可选的，所述防护罩与所述锂电池主体接触的一面为阻尼面。

可选的，所述防护罩两侧均开设有呈矩形阵列分布的散热孔。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请各实施例提供的锂电池，锂电池保护板能够在锂电池主体的实测电压低于第一预设值或超过第二预设值时使所述锂电池主体停止工作，从而能够有效防止锂电池出现过充电或过放电导致电池损坏，采用可拆卸连接件的方式电性连接锂电池保护板和锂电池主体，能够实现锂电池保护板和锂电池主体的便捷拆装，利于后续锂电池保护板和锂电池主体的维修或更换，提高锂电池保护板和锂电池主体的利用率。

附图说明

通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为本申请实施例中锂电池的局部结构示意图。

图2为本申请实施例中锂电池的局部结构示意图。

图3为本申请实施例中锂电池的局部结构示意图。

图4为本申请实施例中锂电池的局部结构示意图。

图5为本申请实施例中锂电池的局部结构示意图。

图6为本申请实施例中锂电池的局部结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，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并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“设置”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的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。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

锂电池1的电芯过充到电压高于4.2V后，会开始产生副作用。过充电压愈高，危险性也跟着愈高。锂电池1的电芯电压高于4.2V后，正极材料内剩下的锂原子数量不到一半，此时储存格常会垮掉，让锂电池1产生永久性的容量损失。如果继续充电，由于负极的储存格已经装满了锂原子，后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜，使正负极短路。有时在短路发生前电池就先爆炸，这是因为在过充过程，电解液等材料会分解产生气体，使得锂电池1外壳或压力阀鼓胀破裂，让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应，进而爆炸。

因此，锂电池1充电时，一定要设定电压上限，才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。理想的充电电压上限为4.2V。锂电池1电芯放电时也要有电压下限。当电芯电压低于2.4V时，部分材料会开始被破坏。又由于电池会自放电，放愈久电压会愈低，因此，放电时最好不要放到2.4V才停止。锂电池1从3.0V放电到2.4V这段期间，所释放的能量只占电池容量的3％左右。因此，3.0V是一个理想的放电截止电压。充放电时，除了电压的限制，电流的限制也有其必要。电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集于材料表面。

这些锂离子获得电子后，会在材料表面产生锂原子结晶，这与过充一样，会造成危险性。万一电池外壳破裂，就会爆炸。因此，对锂离子电池的保护，至少要包含：充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。因此，锂电池1或者锂电池1组内，除了锂电池1电芯外，应当设置锂电池保护板20，锂电池保护板20主要提供这三项保护。

为了便于本领域技术人员理解并实施本申请，以下首先从本申请提供的锂电池1的硬件构造上进行详细描述。

本申请一种可选实施方式中，锂电池1可以包括壳体架构、锂电池主体10和锂电池保护板20。壳体架构容置至少一个所述锂电池主体10和所述锂电池保护板20。锂电池保护板20，通过可拆卸连接件与锂电池主体10电性连接。锂电池主体10通常有两种外型：圆柱型和方型。锂电池主体10内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂(或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等)及铝箔组成的电流收集极。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。单节的锂电池主体10的电压为3.7V(磷酸亚铁锂正极的为3.2V)，电池容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池1进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。锂电池保护板20为一块电路面板，包括正、负极接线端子和电子元器件，电子元器件构成的相应电路能够实现在锂电池主体10的实测电压低于第一预设值或超过第二预设值时或者电流大于第三预设电流时，使锂电池主体10停止工作，从而实现对锂电池主体10的保护作用。

如果是多个单体锂电池1通过串联组成的锂电池1组，则多个所述锂电池主体10串联后接入所述锂电池保护板20并容置于壳体架构内。本实施方式锂电池1为单体锂电池1为例，为了更好地固定锂电池主体10、避免因外力挤压或摩擦致使锂电池主体10损坏，壳体架构可以包括外壳以及设置在外壳与锂电池主体10之间的防护罩。防护罩与锂电池主体10接触的一面为阻尼面，或者防护罩的两面都为阻尼面。设计阻尼面，通过阻尼作用有助于减少外壳和锂电池主体10的机械结构的共振振幅，从而避免结构因震动应力造成机构破坏，同时也能在壳体受到瞬时冲击后，很快恢复到稳定状态，能够有效降低锂电池主体10遭遇物理攻击的风险。

需要说明的是，防护罩的阻尼面并不与锂电池主体10粘连，便于后期锂电池主体10快速安装或拆卸。

可以理解的是，为了跟彻底地保护锂电池主体10在一定程上免遭物理攻击，防护罩的截面长度与锂电池主体10的截面长度一致。更恰当地，如果锂电池主体10是方体，应当用防护罩罩住锂电池主体10宽面的两侧，甚至全部罩住锂电池主体10。如果锂电池主体10是柱体，应当用防护罩全部罩住锂电池主体10。

本申请一种可选实施方式中，为了使得设置的防护罩不影响锂电池主体10的散热，防护罩两侧均开设有呈矩形阵列分布的散热孔。散热孔的设置能够实现锂电池主体10的热交换，防止锂电池主体10因高温损坏。

需要说明的是，壳体上设置有固定防护罩的限位杆，防护罩设置有与限位杆对应的限位孔，便于防护罩的安装或快速更换。

如图1-6所示，图1-6均为锂电池1的局部结构示意图，各局部结构示意图的区别主要在于锂电池保护板20通过可拆卸连接件与锂电池主体10电性连接的具体方式不同(需要说明的是，锂电池保护板20还设置有供外部电器电性连接的正负极连接端子或连接导线，图未示。图示黑点表示为第一构件30的两个漏铜区或者第二构件40的两个漏铜区)。其中，可拆卸连接件包括插拔式连接件、锁扣式连接件或磁性吸附式连接件中的任一种。采用可拆卸连接件的方式电性连接锂电池保护板20和锂电池主体10，能够实现锂电池保护板20和锂电池主体10的便捷拆装，利于后续锂电池保护板20和锂电池主体10的维修或更换，提高锂电池保护板20和锂电池主体10的利用率。例如，一般情况下，锂电池保护板20的使用寿命远比锂电池主体10本身长，在锂电池主体10损坏或者性能降低至不能满足使用需求而需要更换时，可以只更换(同规格的)锂电池主体10即可，而可拆卸连接件的设计恰为这一动作提供了方便。

本申请一种可选实施方式中，可拆卸连接件为锁扣式连接件，锂电池保护板20通过锁扣式连接件与锂电池主体10电性连接的示意图可以如图1-4所示。熟知的锁扣连接件如箱包锁扣、蝴蝶锁扣、军用锁扣、铝箱锁扣、航空箱锁扣。本实施方式中的锁扣连接件包括第一构件30和第二构件40，诸如第一构件30为固定套件或活动套件，第二结构为活动扣件，套件与扣件能够轻易地扣紧和拆分无数次，通俗理解就是一“拍”即合或者一“拍”即散。示例性的，套件内侧设置两个漏铜区分别电性连接锂电池主体10的正、负极接线端子，与套件内侧设置两个漏铜区相匹配，扣件外表面也设置两个漏铜区分别电性连接锂电池保护板20的正、负极接线端子。当套件与扣件扣紧时，表示锂电池保护板20与锂电池主体10电性连接。当套件与扣件分离时，表示锂电池保护板20与锂电池主体10断开电性连接。

本申请一种可选实施方式中，可拆卸连接件为插拔式连接件，锂电池保护板20通过插拔式连接件与锂电池主体10电性连接的示意图可以如图5-6所示。本实施方式中的锂电池主体10上设置有匹配锂电池保护板20的凹槽，使得锂电池保护板20至少一部分隐藏于凹槽。插拔式连接件包括第一构件30和第二构件40。示例性的，第一构件30固定设置在锂电池主体10上的凹槽底部和一侧，第一构件30包括两个漏铜区，该两个漏铜区分别电性连接锂电池主体10的正、负极接线端子，或者第一构件30包括两个漏铜区，该两个漏铜区分别为锂电池主体10的正、负极接线端子。与第一构件30设置的两个漏铜区相匹配，第二构件40固定设置在锂电池保护板20插入凹槽的一端或一侧，第二构件40也设置两个漏铜区分别电性连接锂电池保护板20的正、负极接线端子，或者设置两个漏铜区分别为锂电池保护板20的正、负极接线端子。基于此，锂电池保护板20的第二构件40一端插入凹槽接触第一构件30时，表示锂电池保护板20与锂电池主体10电性连接。当锂电池保护板20的第二构件40一端拔出凹槽时，表示表示锂电池保护板20与锂电池主体10断开电性连接。

本申请一种可选实施方式中，可拆卸连接件为磁性吸附式连接件，锂电池保护板20通过磁性吸附式连接件与锂电池主体10电性连接的示意图可以如图1-6所示。本实施方式中，磁性吸附式连接件包括第一构件30和第二构件40。示例性的，第一构件30和第二构件40可以为带磁性纽扣块状，第一构件30向外的端面设置两个漏铜区，该两个漏铜区分别电性连接锂电池主体10的正、负极接线端子，或者第一构件30包括两个漏铜区，该两个漏铜区分别为锂电池主体10的正、负极接线端子。与第一构件30设置的两个漏铜区相匹配，第二构件40向外的端面设置两个漏铜区，该两个漏铜区分别电性连接锂电池主体10的正、负极接线端子，或者第一构件30包括两个漏铜区，该两个漏铜区分别为锂电池主体10的正、负极接线端子。基于此，第一构件30和第二构件40因磁力吸附在一起(第一构件30的两个漏铜区与第二构件40的两个漏铜区分别接触)时，表示表示锂电池保护板20与锂电池主体10电性连接。第一构件30和第二构件40分开时，表示表示锂电池保护板20与锂电池主体10断开电性连接。

上述实施方式中的可拆卸连接件的电性连接方式替代了现有技术中采用导线焊锡的连接方式，能够实现锂电池保护板20和锂电池主体10的便捷拆装，利于后续锂电池保护板20和锂电池主体10的维修或更换，提高锂电池保护板20和锂电池主体10的利用率。

为了进一步便于本领域技术人员理解并实施本申请，以下继续从本申请提供的锂电池1设置锂电池保护板20对锂电池主体10的工作过程进行保护的角度进行详细描述。

锂电池保护板20能够在锂电池主体10的实测电压低于第一预设值或超过第二预设值时使锂电池主体10停止工作，或者在实测电流超过预设电流时，使锂电池主体10停止工作。

可以理解的是，第一预设值应当设置为锂电池主体10过放电的临界电压，第二预设值设置为锂电池主体10过充电的临界电压。电流的限制也有其必要，电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集于材料表面，因此预设电流设置为该锂电池主体10的电流上限。

本申请一种可选实施方式中，锂电池保护板20为一块电路面板，包括正、负极接线端子和电子元器件，电子元器件构成的相应电路能够判断当前锂电池主体10的状态为充电状态还是放电状态，具体的可以通过检测锂电池主体10的电流及方向来判断锂电池主体10的状态。如发现检测电流的异常，即超过预设电电流，为避免锂电池主体10被损坏，将直接使锂电池主体10停止工作。

本申请一种可选实施方式中，通过设定第一预设值大于或等于锂电池主体10过放电的临界电压，第二预设值小于或等于锂电池主体10过充电的临界电压，来有效控制锂电池主体10的工作电压在安全区内。示例性的，由于锂电池主体10的性能会随着使用时间越长，性能逐渐降低，从而出现过放电或者过充电的临界电压发生漂移，致使初始设定的第一预设值和第二预设值或者预设电流与现下锂电池主体10的实际情况不配，进而导致锂电池保护板20因误判损坏锂电池主体10。基于此，可以适当设定第一预设值稍微大于所述锂电池主体10过放电的临界电压，第二预设值稍微小于锂电池主体10过充电的临界电压，能够在一定程度上避免上述情况，进一步延长锂电池1的使用寿命。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的约束。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种锂电池，其特征在于，包括：

锂电池主体；

锂电池保护板，通过可拆卸连接件与所述锂电池主体电性连接，能够在所述锂电池主体的实测电压低于第一预设值或超过第二预设值时使所述锂电池主体停止工作；其中，

所述可拆卸连接件包括相互适配的第一构件和第二构件，所述第一构件电性连接所述锂电池主体的正、负极接线端子，所述第二构件电性连接所述锂电池保护板的正、负极接线端子。

2.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述第一预设值大于或等于所述锂电池主体过放电的临界电压，所述第二预设值小于或等于所述锂电池主体过充电的临界电压。

3.根据权利要求1或2所述的锂电池，其特征在于，所述可拆卸连接件包括插拔式连接件、锁扣式连接件或磁性吸附式连接件中的任一种。

4.根据权利要求3所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池主体上设置有匹配所述锂电池保护板的凹槽，使得所述锂电池保护板至少一部分隐藏于所述凹槽。

5.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，还包括壳体架构，所述壳体架构容置至少一个所述锂电池主体和所述锂电池保护板。

6.根据权利要求5所述的锂电池，其特征在于，所述壳体架构容置的多个所述锂电池主体串联后接入所述锂电池保护板。

7.根据权利要求5或6所述的锂电池，其特征在于，所述壳体架构包括外壳以及设置在所述外壳与所述锂电池主体之间的防护罩。

8.根据权利要求7所述的锂电池，其特征在于，所述防护罩的截面长度与所述锂电池主体的截面长度一致。

9.根据权利要求8所述的锂电池，其特征在于，所述防护罩与所述锂电池主体接触的一面为阻尼面。

10.根据权利要求8所述的锂电池，其特征在于，所述防护罩两侧均开设有呈矩形阵列分布的散热孔。

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