CN219303786U - 电池和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电池和车辆，该电池包括：多个电芯，多个电芯通过汇流排串联或并联连接；和电卡器件，包括电卡材料层，所述电芯的极柱上贴合连接有所述电卡器件，和/或，所述汇流排上贴合连接有所述电卡器件。如此，在电芯的极柱上和/或汇流排上贴合连接有电卡器件，通过电卡器件的自身特性来调节电芯在充电过程中的温度，达到优化电芯性能的目的，同时可以延缓电芯内电解液老化的速度，延长电池的使用寿命。

Description

电池和车辆

技术领域

本公开涉及车辆及电池技术领域，具体地，涉及一种电池和车辆。

背景技术

随着科技不断进步，锂离子动力电池在人们的日常生活中应用越来越广。例如电动汽车、电子产品中均需使用锂离子动力电池。在使用需求的推动下，锂离子动力电池的能量密度一直在提升，以获得更长的续航时间。同时带来的问题是锂电池需要更长的充电时间。

相关技术中，在锂离子动力电池的充电过程中，锂离子动力电池的电芯存在有升温过高的问题，尤其是电芯的极柱部位温度将会达到85摄氏度，高温会加速电解液老化，影响锂离子动力电池的性能。

并且在锂离子动力电池进行充电前，若处于低温环境，锂离子动力电池的电芯会因低温导致自身的性能变差。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种电池和车辆，以用于对电芯在充电过程中的温度进行调节，以至少部分地解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本公开的第一方面提供一种电池，包括：

多个电芯，多个所述电芯通过汇流排串联或并联连接；和

电卡器件，包括电卡材料层，所述电芯的极柱上贴合连接有所述电卡器件，和/或，所述汇流排上贴合连接有所述电卡器件。

可选地，所述电卡器件包括围绕所述电卡材料层的至少部分表面布置的第一绝缘层，所述第一绝缘层至少位于所述电卡材料层和所述极柱之间或者位于所述电卡材料层和所述汇流排之间。

可选地，所述第一绝缘层为聚丙烯材料层、聚乙烯材料层或者聚对苯二甲酸乙二醇酯材料层。

可选地，所述电卡材料层为陶瓷型电卡材料层或者聚合物型电卡材料层。

可选地，所述电卡器件通过导热胶层粘合在所述电芯的极柱的端面上；和/或，

所述电卡器件通过导热胶层粘合在所述汇流排的表面上。

可选地，所述电池还包括保护板以及设置在所述保护板上的保护电路，所述电卡器件与所述保护电路电连接。

可选地，所述电卡器件包括与所述电卡材料层连接的正极连接耳和负极连接耳，所述电卡器件通过所述正极连接耳和负极连接耳电连接于所述保护电路。

可选地，所述正极连接耳和所述负极连接耳的表面设置有第二绝缘层。

可选地，多个所述电卡器件并联连接。

本公开的第二方面还提供一种车辆，包括如上所述的电池。

通过上述技术方案，即，在电芯的极柱上和/或汇流排上贴合连接有电卡器件，通过电卡器件的自身特性来调节电芯在充电过程中的温度，达到优化电芯性能的目的，同时可以延缓电芯内电解液老化的速度，延长电池的使用寿命。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开示例性实施方式中提供的电卡器件贴合在电芯极柱上的结构示意简图；

图2是本公开示例性实施方式中提供的电卡器件的结构示意简图；

图3是本公开示例性实施方式中提供的电卡器件的剖视结构示意简图。

附图标记说明

1-电芯；101-极柱；2-电卡器件；201-电卡材料层；202-正极连接耳；203-负极连接耳；3-第一绝缘层。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是指相对于部件或结构本身轮廓的内、外。此外，需要说明的是，本公开中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

相关技术中，锂离子动力电池内部设置有多个电芯(电芯为构成锂离子动力电池的最小单元，数个电芯通过汇流排并联焊接可以形成一个电池组，数个电池组通过汇流排串联焊接构成一个电池单元，最终由数个电池单元串联在一起，构成锂离子动力电池总成)，在对锂离子动力电池的充电过程中，随着充电的进行，电芯的温度会逐步升高，高温会导致电芯内的电解液老化，进而导致电芯性能变差，并且若锂离子动力电池处于寒冷环境下进行充电时，电芯受到环境温度的影响，同样会影响电芯的性能。

基于此，本公开的第一方面提供一种电池，包括：

多个电芯1，多个电芯1通过汇流排串联或并联连接；和

电卡器件2，包括电卡材料层201，电芯1的极柱101上贴合连接有电卡器件2，和/或，汇流排上贴合连接有电卡器件2。

通过该技术方案，即，参考图1所示，可以在电芯1的极柱101上贴合连接电卡器件2，和/或，在汇流排上贴合连接电卡器件2，通过电卡器件2的自身特性来调节电芯1在充电过程中的温度，达到优化电芯1性能的目的，同时可以延缓电芯1内电解液老化的速度，延长锂离子动力电池的使用寿命。

其中，电芯1的极柱101包括正极柱和负极柱，可以在正极柱和负极柱上均贴合布置电卡器件2。此外，多个电芯1之间可以通过汇流排与相应的正极柱或负极柱焊接等连接方式实现多个电芯1的串联或并联。

本公开中的电池可以是例如锂离子动力电池。

本公开中所涉及的电卡器件2是由具有电卡效应的极性材料制成，此处所提及的具有电卡效应的极性材料可以是本公开中的电卡材料层201。

其中，电卡效应(Electrocaloric Effect,ECE)是极性材料中因施加外部电场的变化所引起的内部极化状态改变，从而产生材料熵的变化，对外体现为绝热温度和等温熵的变化。外部电场施加在极性材料后，材料中电偶极子的状态将会发生改变，从原本的杂乱状态转变成沿电场方向的有序排列，使得材料的极化熵减小。假设材料处于绝热的环境中，总熵值不变，因此多余的晶格振动熵就会使其温度上升，此时若把电场移除，电偶极子又会从有序状态恢复至杂乱状态，使得材料的极化熵增加。在绝热条件下，总熵值不变，必然是晶格熵减小，材料体系温度降低。

可以理解为，通过控制该具有电卡效应的电卡器件2的通电、断电，即，施加电场、去除电场，即可控制本公开中的电卡器件2的温度变化，从而可以调节电芯1的温度。

具体地，当锂离子动力电池处于低温环境中时，为了提高锂离子动力电池的电芯性能，可以控制贴合在电芯1的极柱101上的电卡器件2通电，使得电卡器件2自身温度升高，通过热量传递的方式使得电芯1的极柱101的温度升高，进而达到在充电初期时电芯1的温度升高。

当充电一段时间后，电芯1的温度达到设定温度时，为了确保电芯1中的电解液不会因高温导致加速老化，可以控制电卡器件2断电，断电后的电卡器件2降温，通过热量传递的方式电卡器件2吸收电芯1的极柱101的温度，使得电芯1的极柱101温度下降，进而使得电芯1内部的温度得以下降，避免电芯1内部温度过高导致电解液的老化。

在一些实施方式中，参考图2和图3所示，电卡器件2包括围绕电卡材料层201的至少部分表面布置的第一绝缘层3，第一绝缘层3至少位于电卡材料层201和极柱101之间或者位于电卡材料层201和汇流排之间。

本公开中为了不影响锂离子动力电池的充放电，可以在电卡器件2的电卡材料层201外表面上布置有第一绝缘层3，使得电卡器件2与电芯1的极柱101之间处于绝缘状态，并且在本公开中电卡器件2的贴合位置可根据实际情况进行选择，即，当多个电芯1通过汇流排连接时，汇流排焊接在电芯1的极柱101上，若电芯1的极柱101在与汇流排焊接后不具有贴合连接电卡器件2的位置时，可将电卡器件2贴合连接在汇流排上，且为了提高热量传递效率，可使得电卡器件2贴合在靠近电芯1的极柱101的位置。

此外，第一绝缘层3至少位于电卡材料层201和极柱101之间或者位于电卡材料层201和汇流排之间，可以理解为，可以仅在电卡材料层201的朝向所述极柱101或汇流排的侧面上布置第一绝缘层，或者，也可以通过第一绝缘层将电卡材料层201包围起来，以达到更好的绝缘效果。

在一些实施方式中，参考图2和图3所示，本公开中的第一绝缘层3可以选用聚丙烯(polypropylene,PP)材料层、聚乙烯(plolyethylene,PE)材料层或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)材料层，上述列举的三种绝缘层均可使得电卡器件2与极柱101在贴合连接时处于绝缘状态。

在一些实施方式中，参考图1所示，本公开中所涉及的电卡器件2的电卡材料层201，可以选用陶瓷型电卡材料制成电卡材料层201，或选用聚合物型电卡材料制成电卡材料层201。

其中，聚合物型电卡材料可以是聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)及其衍生物等。

在一些实施方式中，参考图1所示，本公开中的电卡器件2可以通过导热胶层粘合的方式贴合在电芯1的极柱101的端面上，或者是汇流排的表面上。

若因汇流排与极柱101焊接后，极柱101上不具备贴合电卡器件2的位置，可以将电卡器件2贴合在汇流排上，并且可以使得电卡器件2尽可能地靠近汇流排与极柱101焊接的位置。

电池包括外壳以及设置在外壳内的多个电芯和保护板(或称电池保护板)，该保护板上设置有保护电路，电芯可以电连接于保护电路。此外，外壳上可以设置正极端子和负极端子，该正极端子和负极端子可以通过保护电路电连接于电芯，以用于对电芯的充放电等。保护板可以用于起到电压保护、电流保护、短路保护以及温度保护等。由此，电卡器件2可以与保护电路电连接，以通过设置在保护板上的保护电路控制电卡器件2通电或断电，例如，在电芯的温度达到设定温度时，可以通过保护电路控制电卡器件2断电。

具体地，当锂离子动力电池在充电时，可以通过保护电路实时反馈电芯1的温度，或者也可以通过例如温度传感器等检测电芯的温度，当温度达到设定温度时，保护电路控制电卡器件2断电，断电后的电卡器件2开始吸收电芯1的极柱101的热量，进而使得电芯1可以降温，避免电芯1内部的持续高温导致其电解液加速老化，影响锂离子动力电池的性能。

本公开中的设定温度可以为40～55摄氏度，当极柱101温度到达设定温度时，保护电路开始控制电卡器件2断电。

本公开中的保护板及保护电路的设计为本领域技术人员所知晓的技术，本公开在此不对保护电路进行过多阐述。

在一些实施方式中，参考图2所示，电卡器件2包括与电卡材料层201连接的正极连接耳202和负极连接耳203，电卡器件2通过正极连接耳202和负极连接耳203电连接于保护电路。

在本公开中，电卡材料层201上设置有正极连接耳202和负极连接耳203，电卡器件2通过正极连接耳202和负极连接耳203采用焊接的方式连接于保护电路。

在一些实施方式中，参考图2所示，为了避免发生短路，可以在正极连接耳202和负极连接耳203的表面上设置第二绝缘层。

本公开中的第二绝缘层可以选用聚丙烯(polypropylene,PP)材料层、聚乙烯(plolyethylene,PE)材料层或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)材料层。

在一些实施方式中，参考图1所示，在本公开中，多个电卡器件2可以并联连接，例如，多个电卡器件2的正极连接耳202和负极连接耳203可以通过例如铜排连接等方式实现多个电卡器件2的并联连接，并在多个电卡器件2并联后连接于保护电路。

在上述技术方案的基础上，本公开的第二方面还提供一种车辆，包括上述第一方面或者上述第一方面中任意实施例的电池。该车辆可以是例如新能源电动汽车，并具有上述电池的所有有益效果，本公开在此不再赘述。

本公开示例性地描述电卡器件2在锂离子动力电池的充电过程中的工作过程，具体如下。

当锂离子动力电池开始充电后，保护电路控制电卡器件2通电，通电后的电卡器件2升温，并将热量传递给电芯1的极柱101，进而使热量传递到电芯1的内部，促进电芯温升，并且在充电过程中，保护电路实时监测电芯1的温度，当电芯1的温度达到设定温度后，保护电路控制电卡器件2断电，断电后的电卡器件2降温并吸收极柱101上的热量，进而降低电芯1内部温度，避免因持续高温导致电芯1内的电解液老化，保护了锂离子动力电池的性能，延长锂离子动力电池的使用寿命。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括：

多个电芯，多个所述电芯通过汇流排串联或并联连接；和

电卡器件，包括电卡材料层，所述电芯的极柱上贴合连接有所述电卡器件，和/或，所述汇流排上贴合连接有所述电卡器件。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电卡器件包括围绕所述电卡材料层的至少部分表面布置的第一绝缘层，所述第一绝缘层至少位于所述电卡材料层和所述极柱之间或者位于所述电卡材料层和所述汇流排之间。

3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述第一绝缘层为聚丙烯材料层、聚乙烯材料层或者聚对苯二甲酸乙二醇酯材料层。

4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电卡材料层为陶瓷型电卡材料层或者聚合物型电卡材料层。

5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电卡器件通过导热胶层粘合在所述电芯的极柱的端面上；和/或，

所述电卡器件通过导热胶层粘合在所述汇流排的表面上。

6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池还包括保护板以及设置在所述保护板上的保护电路，所述电卡器件与所述保护电路电连接。

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述电卡器件包括与所述电卡材料层连接的正极连接耳和负极连接耳，所述电卡器件通过所述正极连接耳和负极连接耳电连接于所述保护电路。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述正极连接耳和所述负极连接耳的表面设置有第二绝缘层。

9.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，多个所述电卡器件并联连接。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任意一项所述的电池。

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