CN219576667U - 解决电池钝化的电池组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种解决电池钝化的电池组，包括电池单体和电压平衡组件；所述电压平衡组件具有第一端和第二端；所述电池的正极与所述电压平衡组件的第一端连接以及所述电池的负极与所述电压平衡组件的第二端连接以形成电池组；所述电池，用于在电池组处于静止状态时，通过正极输出充电电压至所述电压平衡组件，以及在电池组处于工作状态时，通过负极输出放电电压至外部设备；所述电压平衡组件，用于在电池组处于静止状态时，通过第一端接收充电电压，以及在电池组处于工作状态时，通过第二端输出与所述电池的充电电压相应的放电电压至外部设备，以维持电池组的放电电压恒定，从而提高一次电池的利用率。

Description

解决电池钝化的电池组

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种解决电池钝化的电池组。

背景技术

干电池，又称一次电池，是一种伏打电池，利用某种吸收剂（如木屑或明胶）使内含物成为不会外溢的糊状。常用作手电筒照明、收音机等的电源。我国干电池技术经过多年发展，其比能量、循环寿命、高低温适应性等问题已有所突破。考虑到一次电池生产后的运输成本，采用大型集装箱海运会更合适，但海运的运输时间特别久。由于一次电池材料特性，在运输的过程中长时间处于不工作状态，因此而产生钝化现象，也可称为电池滞后，从而导致一次电池到达目的地港口后，出现无法正常使用的现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种解决电池钝化的电池组，旨在提高一次电池的利用率。

因此，本实用新型提出一种解决电池钝化的电池组，包括电池单体和电压平衡组件；所述电压平衡组件具有第一端和第二端；

所述电池的正极与所述电压平衡组件的第一端连接以及所述电池的负极与所述电压平衡组件的第二端连接以形成电池组；

所述电池，用于在电池组处于静止状态时，通过正极输出充电电压至所述电压平衡组件，以及在电池组处于工作状态时，通过负极输出放电电压至外部设备；

所述电压平衡组件，用于在电池组处于静止状态时，通过第一端接收充电电压，以及在电池组处于工作状态时，通过第二端输出与所述电池的充电电压相应的放电电压至外部设备。

可选地，所述电压平衡组件包括电容和二极管；

所述电容和所述二极管电连接。

可选地，所述电池和所述电压平衡组件的外部均设置有外壳；

所述电池的外壳，用于包裹所述电池；

所述电压平衡组件的外壳，用于包裹所述电压平衡组件。

可选地，所述电池的外壳以及所述电压平衡组件的外壳均采用不锈钢材料实现。

可选地，所述电压平衡组件的外壳紧贴于所述电池的外壳。

可选地，所述电压平衡组件的外壳与所述电池的外壳之间通过胶水粘合。

可选地，所述电压平衡组件的外壳与所述电池的外壳之间通过电焊连接。

可选地，所述电池的正极与所述电压平衡组件的第一端之间通过第一连接件电连接，所述电池的负极与所述电压平衡组件的第二端之间通过第二连接件电连接。

可选地，所述第一连接件和所述第二连接件均采用镍带实现。

本实用新型提出一种解决电池钝化的电池组，包括电池单体和电压平衡组件；所述电压平衡组件具有第一端和第二端；所述电池的正极与所述电压平衡组件的第一端连接以及所述电池的负极与所述电压平衡组件的第二端连接以形成电池组；所述电池，用于在电池组处于静止状态时，通过正极输出充电电压至所述电压平衡组件，以及在电池组处于工作状态时，通过负极输出放电电压至外部设备；所述电压平衡组件，用于在电池组处于静止状态时，通过第一端接收充电电压，以及在电池组处于工作状态时，通过第二端输出与所述电池的充电电压相应的放电电压至外部设备，以维持电池组的放电电压恒定，从而提高一次电池的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型解决电池钝化的电池组的电路功能模块示意图；

图2为本实用新型解决电池钝化的电池组的电路结构图；

图3为本使用新型解决电池钝化的电池组的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

需要理解的是，干电池，又称一次电池，是一种伏打电池，利用某种吸收剂（如木屑或明胶）使内含物成为不会外溢的糊状。常用作手电筒照明、收音机等的电源。我国干电池技术经过多年发展，其比能量、循环寿命、高低温适应性等问题已有所突破。考虑到一次电池生产后的运输成本，采用大型集装箱海运会更合适，但海运的运输时间特别久。由于一次电池材料特性，在运输的过程中长时间处于不工作状态，因此而产生钝化现象，也可称为电池滞后，从而导致一次电池到达目的地港口后，出现无法正常使用的现象。

具体地，为降低成本，一次电池大多采用金属锂与二氯亚砜材料制成。而金属锂与二氯亚砜相接触后在其正极表面形成致密的氯化锂薄膜，这层膜一定程度上减缓了锂与二氯亚砜之间的快速化学反应，而电池在放电中产生微量杂质和单只硫的残留物沉积在碳孔的表面，因此电池的贮存时间越长，贮存温度越高，这层膜越厚。由于氯化锂膜是离子导体，不传导电子，那么贮存后的电池若是需要高电流使用就必须先消除这层膜，才能正常输出较大的电流，以保证较输出高工作电压。在破除氯化锂膜的过程中，由于内阻值较大，接上用电设备或电阻后就出现电池电压瞬时间下降较低，电压曲线呈v 字状，从而造成电池跑电的现象，这便是锂亚电池的特性。在电化学界也可将电池钝化称为电压滞后，电池滞后的程度与电池存储时间长短和使用电流的大小有着密切的关系。电池贮存时间越长，贮存温度越高，电流越大，电池越滞后，负载电压就越低。

因此，本实用新型提出一种解决电池10钝化的电池组，包括电池10单体和电压平衡组件20；所述电压平衡组件20具有第一端和第二端；

所述电池10的正极与所述电压平衡组件20的第一端连接以及所述电池10的负极与所述电压平衡组件20的第二端连接以形成电池组；

所述电池10，用于在电池组处于静止状态时，通过正极输出充电电压至所述电压平衡组件20，以及在电池组处于工作状态时，通过负极输出放电电压至外部设备；

所述电压平衡组件20，用于在电池组处于静止状态时，通过第一端接收充电电压，以及在电池组处于工作状态时，通过第二端输出与所述电池10的充电电压相应的放电电压至外部设备。

在本实施例中，电池10与电压平衡组件20相互并联以形成电池组，而电池组的容量由电池10来决定。其中，在电池组处于工作状态以对外部设备放电时，电压平衡组件20则承担大部分输出放电电压的工作，而电池10则承担小部分输出放电电压的工作；在电池组处于非工作状态（静止状态）时，基于电池10的开路电压回升的特性，电池10在静止状态时会拉升电池组的电压，对电压平衡组件20形成微电流充电，即电池10输出电电压至电压平衡组件20，以对电压平衡组件20进行充电。

需要理解的是，电解液是电池10的重要组成部分之一，水的理论分解电压为1.23V，以水为溶剂的电解液构成的电池10中，最高的电池10电压也只有2V左右（如铅酸电池10）。然而，锂离子电池10的电压为3~4V，以水为溶剂的电解液不再使用于锂离子电池10，因此，锂离子电池10的电解液必须采用非水溶剂的电解液。电解液的电导率主要与溶剂的介电常数和粘度有关，介电常数越高，自由锂离子数越多，电解液的电导率越高；粘度越低，粒子的移动速度越快，电解液的电导率相应地也越高。水的介电常数远远高于其他常见的非水溶剂的介电常数，这样就导致锂离子电池10的电解液电导率只有以水为溶剂的电解液（如铅酸电池10、碱性电池10的电解液）的电导率的几百分之一。较低的电导率使锂离子电池10在以较大电流放电时，来不及从电解液中补充和放电电流相当的锂离子，这样就会产生一个电压降，当电池10停止放电时，即电池10处于静态时，流过电池10的电流为零时，来不及补充的锂离子会经过扩散和相位转变两个阶段，使电池10体系回至平衡状态。对外表现为电池10的开路电压先局部上升后缓慢上升，直到上升到平衡时的电压，即电池10的电动势，这种现象即为电池10的电压回弹特性，也可称为电池10的开路电压回升的特性。因此在电池组处于非工作状态（静止状态）时，电池10停止放电，电池10的开路电压上升，同时拉升电池组整体的电压，以对电压平衡组件20形成充电的动作。

进一步地，在下一个脉冲到来之前，即电池组再次启动前，电池10的开路电压上升，直到上升到平衡时的电压。同时电池10在开路电压回升的过程中，对电压平衡组件20进行充电，以将电池组整体的电压拉升到一定的数值来应对下一个脉冲。由于电压平衡组件20的放电电压与电池组的电压相对应，如此往复循环以在电池10的容量枯竭前，可保证电池组对外部设备输出的放电电压维持在一定的范围内。

需要理解的是，在本实施例中，电池10的开路电压上升，直到上升到3.66V，此时可看作电池组的电压达到平衡。由于电池10在出厂满电的情况下，通过工作人员的实测，电池10达到平衡值时电压为3.66V。随着电池10的长期使用，电池10的寿命缩短，随之电芯的电压降低，而电池10的平衡电压值也会降低。

在本实施例中，电压平衡组件20包含电容C1，在电池组处于工作状态以对外部设备放电时，电容C1则承担大部分输出放电电压的工作，而电池10则承担小部分输出放电电压的工作。此外，在电容C1对外供电不足时，电池10可以直接输出放电电压至外部设备，而此时电容C1电压跟电池组整体的电压保持一致。在电池组处于静止状态时，电容C1会恢复原功能特性，即使电池10因钝化导致其正极产生氯化锂膜而出现无法输出高电压时，仍可以依靠电容C1的自充自放特性以维持电池材料活性，从而解决电池10发生钝化后无法输出高电压的问题。

本实用新型提出一种解决电池10钝化的电池组，包括电池10单体和电压平衡组件20；所述电压平衡组件20具有第一端和第二端；所述电池10的正极与所述电压平衡组件20的第一端连接以及所述电池10的负极与所述电压平衡组件20的第二端连接以形成电池组；所述电池10，用于在电池组处于静止状态时，通过正极输出充电电压至所述电压平衡组件20，以及在电池组处于工作状态时，通过负极输出放电电压至外部设备；所述电压平衡组件20，用于在电池组处于静止状态时，通过第一端接收充电电压，以及在电池组处于工作状态时，通过第二端输出与所述电池10的充电电压相应的放电电压至外部设备，以维持电池组的放电电压恒定，从而提高一次电池10的利用率。

在本实施例中，参照图2，所述电压平衡组件20包括电容C1和二极管Q1；所述电容C1和所述二极管Q1电连接。

可以理解的是，二极管Q1的第一端为电压平衡组件20的第一端，二极管Q1的第二端与电容C1的第一端电连接，电容C1的第二端为电压平衡组件20的第二端。进一步地，电池10的正极通过第一连接件200与二极管Q1的第一端连接，电池10的负极通过第二连接件210与电容C1的第二端连接，从而形成电池组。

在实际应用中，电池组处于非工作状态（静止状态）时，基于电池10的开路电压回升的特性，电池10会拉升电池组整体的电压，以通过电池10的正极输出充电电压至二极管Q1的第一端，由于二极管Q1的单向导通特性，充电电压通过二极管Q1的第二端输出至电容C1的第一端，从而对电容C1形成微电流充电，直至电池组的电压达到3.66V。

需要理解的是，由于电容C1的放电电压与电池组的电压相对应，电池10处于工作状态时，电容C1承担大部分输出放电电压的工作，以将存储的电压作为放电电压通过第二端输出至外部设备，以保证电池组的放电电压维持在一定的范围内，从而达到电池组的放电电压恒定的效果。本实施例中，在电池组处于工作状态时，由于电容C1承担大部分输出放电电压的工作，电池10则承担小部分输出放电电压的工作，即使在电池10发生钝化以产生氯化锂薄膜而难以输出高电压时，电容C1仍可以依靠其自充自放特性以维持电池材料活性，从而输出放电电压至外部设备；此外，在电容C1对外供电不足时，电池10则可以直接输出放电电压至外部设备，以保证电池组的放电电压维持在一定的范围内，从而解决电池10发生钝化后无法输出高电压的问题。

进一步地，在电池组处于工作状态以对外部设备放电时，由于二极管Q1的单向导电特性，电池10输出的放电电压仅能通过其负极输出至外部设备，而无法输出至电容C1的第二端；同时，电容C1输出的放电电压仅能通过第二端输出至外部设备，而无法输出至电池10的正极。本实施例利用二极管Q1的正向导通，反向不导通的特点，保证了电池组在处于工作状态时，能维持电池组的充电电压和放电电压的平衡。此外，二极管Q1还可以防止电流倒灌，以进一步防止电流倒灌损坏电池的极性材料，使得电池10可靠性以及安全性更高。

在本实施例中，参照图3，所述电池10和所述电压平衡组件20的外部均设置有外壳100；

所述电池10的外壳100，用于包裹所述电池10；

所述电压平衡组件20的外壳100，用于包裹所述电压平衡组件20。

可以理解的是，电池10和电压平衡组件20的均设置有外壳100，外壳100可通过焊接或者胶水分别对电池10、电压平衡组件20进行密封包裹，可用于保护电池10和电压平衡组件20免受外部环境的影响。本实施例中的外壳100通过焊接方式分别对电池10、电压平衡组件20进行密封包裹，以使电池10和外壳100之间的连接以及电压平衡组件20和外壳100之间的连接更牢固。

进一步地，参照图3，所述电池10的外壳100以及所述电压平衡组件20的外壳100均采用不锈钢材料实现。

可选的，电池10的外壳100以及电压平衡组件20的外壳100可以采用不锈钢材料或其它金属材料实现。为节省产品的制作成本，在本实施例中，电池10的外壳100以及电压平衡组件20的外壳100采用不锈钢材料制成。实际应用中，电池10的外壳100使电池10与外部环境分隔，以及电压平衡组件20的外壳100使电压平衡组件20与外部环境分隔，可用于保护电池10和电压平衡组件20免受外部环境的影响，例如高温环境、潮湿环境以及高磁性环境。本实施例采用不锈钢材料具有成本低、密封性强以及低磁的特点。

进一步地，参照图3，所述电压平衡组件20的外壳100紧贴于所述电池10的外壳100。

可以理解的是，现有技术中的一次电池10可直接单独使用，本实用新型中的电池10的正负极与电压平衡组件20与电压平衡组件20的两端分别通过连接件电连接，以相互并联形成电池组，并作为整体以对外部设备进行放电。由于电池10和电压平衡组件20具有一定的重量，仅依靠连接件将电池10的正负极与电压平衡组件20的两端电连接，有可能会出现连接件断开，导致电池10和电压平衡组件20断开电连接。因此，为方便电池10和电压平衡组件20作为整体使用，本实施例将电压平衡组件20的外壳100设置紧贴于所述电池10的外壳100。

可选的，参照图3，所述电压平衡组件20的外壳100与所述电池10的外壳100之间通过胶水粘合。

可以理解的是，在一实施例中，电池10的外壳100与电压平衡组件20的外壳100的之间的接触处可采用进一步填充胶水，胶水用于加固电池10的外壳100与电压平衡组件20的外壳100之间的连接，使得电压平衡组件20的外壳100不易从电池10的外壳100上脱落。同时，采用胶水将电压平衡组件20的外壳100与电池10的外壳100粘合，可方便用户有单独使用电池10的需求时对自平衡组电池10进行拆卸。

可选的，参照图3，所述电压平衡组件20的外壳100与所述电池10的外壳100之间通过电焊连接。

可以理解的是，在另一实施例中，电池10的外壳100与电压平衡组件20的外壳100的之间的接触处可采用进一步电焊连接，电焊用于加固电池10的外壳100与电压平衡组件20的外壳100之间的连接，使得电压平衡组件20的外壳100不易从电池10的外壳100上脱落。同时，采用电焊将电压平衡组件20的外壳100与电池10的外壳100连接，使电池10的外壳100与电压平衡组件20的外壳100之间更加牢固，降低电池10与电压平衡组件20出现连接件断开的几率。

在本实施例中，参照图2，所述电池10的正极与所述电压平衡组件20的第一端之间通过第一连接件200电连接，所述电池10的负极与所述电压平衡组件20的第二端之间通过第二连接件210电连接。

可以理解的是，参照图2，电压平衡组件20的内部包括电容C1和二极管Q1，其中，二极管Q1的第一端为电压平衡组件20的第一端，二极管Q1的第二端与电容C1的第一端电连接，电容C1的第二端为电压平衡组件20的第二端。进一步地，电池10的正极与二极管Q1的第一端通过第一连接件200电连接，电池10的负极与电容C1的第二端通过第二连接件210电连接，从而形成电池组。

在实际应用中，电池组处于非工作状态（静止状态）时，电池10通过正极输出充电电压至二极管Q1的第一端，二极管Q1通过其第二端将充电电压输出至至电容C1的第一端，以对电容C1进行充电。电池组处于工作状态时，电容C1将存储的电压作为放电电压通过第二端输出至外部设备，同时，电池10通过负极输出放电电压至外部设备，此时电容C1的第二端和电池10的负极可看作是电池组的负极，以输出放电电压至外部设备。

进一步地，参照图3，所述第一连接件200和所述第二连接件210均采用镍带实现。

在本实施例中，镍带包括第一镍带200和第二镍带210，电池10的正极通过第一镍带200与二极管Q1的第一端连接，电池10的负极通过第二镍带210与电容C1的第二端连接。由于镍带具有良好的光泽、延展性、可焊性，用户可更方便地将第一镍带200的两端分别通过电焊焊接在电池10的正极和二极管Q1的第一端，以及将第二镍带210的两端分别通过电焊焊接在电池10的负极和电容C1的第二端。同时镍带在低温高浓度的碱性和氯离子等条件下具有良好的耐蚀性，即使电池10的正极表面形成致密的氯化锂薄膜，也不会对镍带与电池10的正极之间的连接产生影响。

以上实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种解决电池钝化的电池组，其特征在于，包括电池单体和电压平衡组件；所述电压平衡组件具有第一端和第二端；

所述电池的正极与所述电压平衡组件的第一端连接以及所述电池的负极与所述电压平衡组件的第二端连接以形成电池组；

所述电池，用于在电池组处于静止状态时，通过正极输出充电电压至所述电压平衡组件，以及在电池组处于工作状态时，通过负极输出放电电压至外部设备；

所述电压平衡组件，用于在电池组处于静止状态时，通过第一端接收充电电压，以及在电池组处于工作状态时，通过第二端输出与所述电池的充电电压相应的放电电压至外部设备。

2.如权利要求1所述的解决电池钝化的电池组，其特征在于，所述电压平衡组件包括电容和二极管；

所述电容和所述二极管电连接。

3.如权利要求1所述的解决电池钝化的电池组，其特征在于，所述电池和所述电压平衡组件的外部均设置有外壳；

所述电池的外壳，用于包裹所述电池；

所述电压平衡组件的外壳，用于包裹所述电压平衡组件。

4.如权利要求3所述的解决电池钝化的电池组，其特征在于，所述电池的外壳以及所述电压平衡组件的外壳均采用不锈钢材料实现。

5.如权利要求3所述的解决电池钝化的电池组，其特征在于，所述电压平衡组件的外壳紧贴于所述电池的外壳。

6.如权利要求5所述的解决电池钝化的电池组，其特征在于，所述电压平衡组件的外壳与所述电池的外壳之间通过胶水粘合。

7.如权利要求5所述的解决电池钝化的电池组，其特征在于，所述电压平衡组件的外壳与所述电池的外壳之间通过电焊连接。

8.如权利要求1所述的解决电池钝化的电池组，其特征在于，所述电池的正极与所述电压平衡组件的第一端之间通过第一连接件电连接，所述电池的负极与所述电压平衡组件的第二端之间通过第二连接件电连接。

9.如权利要求8所述的解决电池钝化的电池组，其特征在于，所述第一连接件和所述第二连接件均采用镍带实现。