CN219286617U - 一种用于电池包的自熔断装置、电池模组及电池包 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于电池包的自熔断装置、电池模组及电池包，自熔断装置包括电池盖板转接片；电池盖板转接片的第一端用于与电池包的盖板电连接，电池盖板转接片的第二端用于与电池包的电芯的极耳电连接；电池盖板转接片上，在第一端与第二端之间设置至少一个孔；电池盖板转接片用于当其温度达到熔断温度时熔断，断开极耳与盖板。本实用新型提出的自熔断装置用于电芯与盖板的电连接，当该自熔断装置的温度达到熔断温度时，自熔断装置可以自行熔断，进而使电芯与盖板分离，使电池包不再发生充放电行为，以达到保护电池包的目的。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及电池技术，尤其涉及一种用于电池包的自熔断装置、电池模组及电池包。
背景技术
近年来，世界各地对电动汽车和电池储能站的迫切需求持续增长，在众多的储能技术中，锂离子电池以其高效能、低自放电率、无记忆效应、长循环寿命成为一种流行且占主导地位的存储介质，目前，锂离子电池被广泛应用于电动汽车和电池储能站中。
与铅酸电池相比，锂离子电池含有易燃电解质，化学性能更活跃，因此锂离子电池存在热失控的风险。此外，除了单个电池的热失控风险外，在电动汽车和电池储能站中，数千个电池被集成到一个包中，这样的整合存在各单个电池出现热失控的风险不一致的问题。
针对上述问题，可以采用电池管理系统对电池进行温度监测的方式确定电池是否发生热失控，进而当电池发生热失控时采取既定的保护措施。
当前电池管理系统中广泛采用端电压和表面温度监测方法实现电池的温度监测，但由于电池管理系统的能力有限，以及电池内出现的极化和热传导，电池管理系统通常无法实现早期热失控的预测。
针对电池管理系统的缺陷，也可以采用电化学阻抗谱估计电池组的内部温度，然而，电化学阻抗谱实现时依赖于复杂的数学模型，温度预测的可靠性低，进而导致无法可靠判断是否发生热失控，无法可靠实现热失控保护。
实用新型内容
本实用新型提供一种用于电池包的自熔断装置、电池模组及电池包，以达到电芯的温度超过一定温度时，通过自熔断装置熔断的方式有效避免电池包出现热失控的目的。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种用于电池包的自熔断装置，包括：
电池盖板转接片；
所述电池盖板转接片的第一端用于与电池包的盖板电连接，所述电池盖板转接片的第二端用于与所述电池包的电芯的极耳电连接；
所述电池盖板转接片上，在所述第一端与第二端之间设置至少一个孔；
所述电池盖板转接片用于当其温度达到熔断温度时熔断，断开所述极耳与所述盖板。
可选的，所述电池盖板转接片的形状为矩形；
所述孔的形状为椭圆形，所述椭圆形的长轴与所述矩形的短边平行。
可选的，不同所述孔的尺寸相同。
可选的，所述电池盖板转接片设置有三个所述椭圆形的孔。
可选的，所述电池盖板转接片内还设置有温度传感器；
所述温度传感器用于采集所述电池盖板转接片的温度。
可选的，所述电池盖板转接片的材质包括铜和/或铝。
可选的，所述熔断温度包括所述电芯的热失控温度。
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电池模组，包括本实用新型实施例记载的用于电池包的自熔断装置。
第三方面，本实用新型实施例还提供了一种电池包，包括本实用新型实施例记载的用于电池包的自熔断装置。
可选的，所述电池包的盖板与所述电池包的极柱电连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出一种自熔断装置，其包括电池盖板转接片，其中，设计电池盖板转接片用于电池包内的电芯与电池高的盖板之间的电连接，基于电池包盖板转接片上设计的孔，当电池包盖板转接片达到熔断温度时，电池盖板转接片可以自行熔断，进而使电芯与盖板分离，使电池包不再发生充放电行为，以达到保护电池包的目的。
附图说明
图1是实施例中的自熔断装置结构示意图；
图2是实施例中的DCIR测试结果曲线图；
图3是实施例中的电池盖板转接片结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是实施例中的自熔断装置结构示意图，参考图1，用于电池包的自熔断装置包括电池盖板转接片100；
电池盖板转接片100包括第一端、第二端，电池盖板转接片100上，在第一端与第二端之间设置至少一个孔101。
本实施例中，电池盖板转接片用于电池包内的电芯与电池包配置的盖板之间的电连接，具体的，电芯的一个极耳通过一个电池盖板转接片与盖板电连接。
示例性的，本实施例中，对采用电池盖板转接片实现电芯与盖板之间的电连接的方式不做具体限定；
例如，电芯(极耳)可以与电池盖板转接片电连接，电池盖板转接片通过汇流排与盖板(极柱)电连接；或者电芯(极耳)通过电池盖板转接片与盖板(极柱)电连接。
示例性的，本实施例中，配置电池盖板转接片的第一端用于与电池包的盖板电连接，电池盖板转接片的第二端用于与电池包的电芯的极耳电连接。
示例性的，本实施例中，自熔断装置(电池盖板转接片)设计为当其自身的温度超过熔断温度时熔断，相应的，当自熔断装置熔断时，电芯的极耳与电池包的盖板之间断开。
示例性的，本实施例中，设定孔的设计尺寸、电池盖板转接片的非孔部分的设计尺寸以及电池盖板转接片的材质共同决定电池盖板转接片的熔断特性(即在何种温度下会发生熔断)。
示例性的，本实施例中，设定电池盖板转接片的设计尺寸(不包括孔的设计尺寸)以及选用的材质确定后，进行孔的尺寸设计。
示例性的，本实施例中，不同孔的设计尺寸可以相同或不同，不同孔的形状可以相同或不同。
示例性的，本实施例中，可以通过如下方式确定熔断温度，进而判断当自熔断装置的温度超过熔断温度时，自熔断装置是否能正常熔断(即孔的尺寸设计是否符合要求)：
将电池包置于夹具中，然后接入电性能测试柜，控制电性能测试柜对电池包实施既定的测试工艺流程，包括：
若电池包未经过化成，则对电池包进行化成处理，若电池包已经过化成处理，则对电池包进行分容测试，确定电池包的实际容量，记为Q0；
得到电池包的实际容量后，控制以电流I(数值与Q0相同，即1C)对电池包进行放电，其中，设置放电截止条件为，放电容量达到0.5Q0；
对电池包静置设定时间，静置后，记录电池包的电压为V0；
静置后，控制以电流I对电池包进行放电，设定放电时间为t，将放电初始时刻的电压记为V1，放电结束后的电压记为V2；
根据DCIR(DC internal resistance，直流内阻)计算公式计算电池包的DCIR，采用的公式为：
根据欧姆电阻计算公式计算电池包的欧姆电阻，采用的公式为：
根据极化电阻计算公式计算电池包的极化电阻，采用的公式为：
根据焦耳定律计算电池包在放电过程中的产热，采用的公式为：
Q＝I2(DCIR+Ro+RJ)t
根据上述计算出的产热计算电池包的温度变化，进而确定前述熔断温度(例如将环境温度与温度变化的和作为熔断温度)。
示例性的，本实施例中，采用DCIR表示电池包的直流内阻；
采用欧姆电阻表示电池包内部结构各组分的电阻之和，是电池的固有属性，通常不会发生变化，在电池失效，电池内部各组分结构、性能发生变化时会增大；
采用极化电阻表示电池包的正、负极在进行电化学反应时极化所引起的内阻。
示例性的，当电池包的DCIR急剧增大时，表明电池内部的产热剧增，电池的性能受到严重影响；
若测试装置或条件有限，难以确定欧姆电阻、极化电阻时，也可以仅根据DCIR计算电池包在放电过程中的产热，进而确定前述熔断温度。
示例性的，本实施例中，熔断温度可以为电池包发生热失控时的温度，即热失控温度，以通过DCIR确定熔断温度为例，可以通过如下方式确定电池包是否发生热失控，进而确定热失控温度。
对电池包进行循环充放电测试，每50次循环进行一次DCIR测试，记录电芯衰减状态及相关参数，形成的数据表可如表1所示：
表1
根据表1中的DCIR可以确定DCIR增长率，图2是实施例中的DCIR测试结果曲线图，DCIR增长率曲线可以如图2所示。
示例性的，根据表1中的DCIR和DCIR增长率可以确定电池包的衰减率，当电池包的衰减率达到一定数值时，认为电池包出现热失控，进而根据出现热失控时DCIR，可以确定电池包的产热，进一步可以确定热失控温度。
示例性的，本实施例中，对根据DCIR和DCIR增长率确定电池包的衰减率的方式不做限定，可以采用现有技术中任意一种方式实现。
示例性的，本实施例中，可以通过下述方式确定孔的设计尺寸是否符合要求(即电芯的温度超过熔断温度时，电池盖板转接片是否能正常熔断)：
对自熔断装置(电池盖板转接片)进行加热，当温度达到熔断温度时，若自熔断装置熔断，则确定孔的设计尺寸符合要求。
本实施例提出一种自熔断装置，其包括电池盖板转接片，其中，设计电池盖板转接片用于电池包内的电芯与电池高的盖板之间的电连接，基于电池包盖板转接片上设计的孔，当电池包盖板转接片达到熔断温度时，电池盖板转接片可以自行熔断，进而使电芯与盖板分离，使电池包不再发生充放电行为，以达到保护电池包的目的；
此外，基于本实施例提出的自熔断装置，当电池包发生热失控时，通过物理断开电芯与盖板的方式实现热失控保护，可靠性高，避免了通过软件方法对电池包的温度进行预测，判断电池包是否出现热失控进而实现热失控保护时，容易出现热保护失效的问题。
图3是实施例中的电池盖板转接片结构示意图，参考图3，在图1所示方案的基础上，设计电池盖板转接片100为矩形；设计孔101为椭圆形。
示例性的，本方案中，设定不同孔101的尺寸相同，此外，孔101的数量可以根据需求设定，例如，可以设定一个电池盖板转接片100配置三个孔101。
示例性的，本方案中，椭圆形孔在电池盖板转接片100内的相对位置可以根据需求设定，例如，可以设计椭圆形的长轴与(电池盖板转接片的)矩形的短边平行。
示例性的，本方案中，设计电池盖板转接片的主体为矩形，设计矩形内部均匀排布若干椭圆形的孔，设计椭圆形的孔的长轴与矩形的短边平行，可以达到当电池盖板转接片的温度达到熔断温度时，电池盖板转接片可以快速熔断的目的。
作为一种可实施方案，在图1所示方案的基础上，电池盖板转接片内还设置有温度传感器。
示例性的，本方案中，温度传感器用于采集电池盖板转接片的温度，其中可以配置温度传感器的输出端与一控制器电连接，控制器可以配置为通过温度传感器的测量数据实现对电池盖板转接片的温度监测。
示例性的，本方案中，在电池盖板转接片内设置温度传感器，通过温度传感器除可以实现对电池盖板转接片的温度监测外，其测量的温度也可以用于反应电芯的温度，进而实现在测量电芯温度的前提下，简化电池包内部器件控制布局的目的。
作为一种可实施方案，在图1所示方案的基础上，电池盖板转接片的材质包括铜和/或铝。
示例性的，本方案中，一个电芯可以通过两个材质相同或不同的电池盖板转接片与盖板电连接；
例如，若电芯的正极极耳采用的材质为铝，电芯的负极极耳采用的材质为铜镀镍，则可以选用铝电池盖板转接片电连接电芯的正极极耳与盖板，选用铜电池盖板转接片电连接电芯的负极极耳与盖板。
示例性的，本方案中，配置采用与极耳材质相同的电池盖板转接片实现对应极耳与盖板的电连接，可以保证电芯与盖板之间的电传导效率，保证电池包的充放电性能。
示例性的，本实施例中，任意自熔断装置方案之间可以自由排列组合，例如，在一种可实施方案中，自熔断装置包括电池盖板转接片；
设计电池盖板转接片的形状为矩形，设定电池盖板转接片的两个短边分别为第一端、第二端，在第一端与第二端之间设置三个椭圆形的孔，其中，三个椭圆形的孔的尺寸相同；
在电池盖板转接片内，设计椭圆形的长轴与(电池盖板转接片的)矩形的短边平行，设计三个椭圆形的孔在电池盖板转接片内均匀排布；
设计用于电连接正极极耳的电池盖板转接片采用的材质为铝，用于电连接负极极耳的电池盖板转接片采用的采集为铜；
电池盖板转接片内还设置有温度传感器，配置温度传感器用于电池盖板转接片的温度采集。
本方案中，对电池包进行循环充放电测试，每50次循环进行一次DCIR测试，记录DCIR和DCIR增长率，进而确定电池包的衰减率；
当电池包的衰减率达到一定数值时，认为电池包出现热失控，进而根据出现热失控时DCIR，可以确定电池包的产热，进一步可以确定热失控温度，其中，确定电池包的产热采用的公式为：
上式中，Qr为产热，Ir为循环充放电测试时采用的电流值，tr为从循环充放电测试起，截止到出现热失控时循环充放电测试的测试时长。
完成对电池盖板转接片的设计后，对电池盖板转接片进行加热，当温度达到热失控温度时，若电池盖板转接片熔断，则确定电池盖板转接片的设计尺寸符合要求。
本方案中，设置电芯(正极极耳)通过铝电池盖板转接片与汇流排电连接，设置电芯(负极极耳)通过铜电池盖板转接片与汇流排电连接，设置汇流排与盖板(极柱)电连接。
本方案中，在电池盖板转接片上设置固定尺寸的椭圆形孔，在电池包发生热失控时，电池盖板转接片可以快速熔断，进而使电芯与盖板分离，电池包不再发生充放电行为，可以达到保护电池包的目的。
实施例二
本实施例提出一种电池模组，包括实施例一记载的任意一种用于电池包的自熔断装置，其有益效果与实施例一中记载的对应内容相同，在此不再赘述。
实施例三
本实施例提出一种电池包，包括实施例一记载的任意一种用于电池包的自熔断装置。
示例性的，本实施例中，电芯(极耳)可以与电池盖板转接片电连接，电池盖板转接片通过汇流排与盖板电连接；或者电芯(极耳)通过电池盖板转接片与盖板电连接；
配置电池包的盖板与电池包的极柱电连接。
示例性的，本实施例中，电池包的有益效果与实施例一中记载的自熔断装置的有益效果相同，在此不再赘述。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种用于电池包的自熔断装置，其特征在于，包括：
电池盖板转接片；
所述电池盖板转接片的第一端用于与电池包的盖板电连接，所述电池盖板转接片的第二端用于与所述电池包的电芯的极耳电连接；
所述电池盖板转接片上，在所述第一端与第二端之间设置至少一个孔；
所述电池盖板转接片用于当其温度达到熔断温度时熔断，断开所述极耳与所述盖板。
2.如权利要求1所述的用于电池包的自熔断装置，其特征在于，所述电池盖板转接片的形状为矩形；
所述孔的形状为椭圆形，所述椭圆形的长轴与所述矩形的短边平行。
3.如权利要求1所述的用于电池包的自熔断装置，其特征在于，不同所述孔的尺寸相同。
4.如权利要求2所述的用于电池包的自熔断装置，其特征在于，所述电池盖板转接片设置有三个所述椭圆形的孔。
5.如权利要求1至4任一所述的用于电池包的自熔断装置，其特征在于，所述电池盖板转接片内还设置有温度传感器；
所述温度传感器用于采集所述电池盖板转接片的温度。
6.如权利要求1至4任一所述的用于电池包的自熔断装置，其特征在于，所述电池盖板转接片的材质包括铜和/或铝。
7.如权利要求1至4任一所述的用于电池包的自熔断装置，其特征在于，所述熔断温度包括所述电芯的热失控温度。
8.一种电池模组，其特征在于，包括权利要求1至7任一所述的用于电池包的自熔断装置。
9.一种电池包，其特征在于，包括权利要求1至7任一所述的用于电池包的自熔断装置。
10.如权利要求9所述的电池包，其特征在于，所述电池包的盖板与所述电池包的极柱电连接。
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