具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組，它包括電池夾具、制于所述電池夾具上的電池安裝孔、布置在所述電池安裝孔中的金屬彈片、插設(shè)在所述電池安裝孔中的上層單體電池和下層單體電池，所述上層單體電池和下層單體電池均與所述金屬彈片相連，從而實(shí)現(xiàn)上層單體電池和下層單體電池的串聯(lián)連接；在所述電池安裝孔中金屬彈片底部布置有的導(dǎo)熱絕緣墊片。本實(shí)用新型能夠防止電池組發(fā)生熱失控現(xiàn)象，在熱失控發(fā)生時(shí)起保險(xiǎn)絲的作用，增強(qiáng)電池組的安全性。
【專利說明】
具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組，屬于電池組溫度控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的飛快發(fā)展，高比能量，高性能的圓柱形鋰離子電池得到了廣泛的應(yīng)用。此類電池工作電壓高，循環(huán)壽命長，而且不含有害物質(zhì)，是當(dāng)今最理想的獨(dú)立電源產(chǎn)品。但是，它的儲存能量高，又使用有機(jī)物做電解液，本質(zhì)上存在著起火爆炸的危險(xiǎn)。事實(shí)上也出現(xiàn)過一些起火爆炸的事故。因此，安全問題是此類電池的最主要的短板。
[0003]電池的安全主隱患主要來自電池的熱失控，電池的熱反應(yīng)主要分為反應(yīng)熱、焦耳熱和極化熱、這些熱又分別來自電池的物理產(chǎn)熱和化學(xué)產(chǎn)熱，那么作為鋰離子電池安全設(shè)計(jì)和制造上，首要分析產(chǎn)熱的機(jī)理;從材料上、結(jié)構(gòu)上、體系上、都會帶來電池產(chǎn)熱，那么優(yōu)化控制產(chǎn)熱和散熱問題便是設(shè)計(jì)和制造電池安全的首要，從體系上來看基本分成液態(tài)體系、凝膠態(tài)體系、固態(tài)體系、多孔態(tài)體系每個(gè)體系的制造工藝和對電池帶來的性能均各有不同，液態(tài)體系導(dǎo)電性能好但安全性上差，凝膠態(tài)和準(zhǔn)固態(tài)安全性能提高了但在倍率性能上又帶來了新的問題，多方面的設(shè)計(jì)不合理性都會帶來電池產(chǎn)熱都是影響電池安全的因素。
[0004]大容量電池組起火爆炸的根本原因是電池內(nèi)部的熱失控。當(dāng)電池內(nèi)部溫度升到160°C以上時(shí)會出現(xiàn)正極活性物質(zhì)的放熱分解，溫度進(jìn)一步猛烈上升，進(jìn)而起火爆炸。因此控制電池溫度就成為保障電池安全的重要手段。尤其是控制溫度不要超過100°C。
[0005]為了保障電池電流輸出的可靠性，制造中都將電池的連接點(diǎn)做的十分牢靠，即使發(fā)生了險(xiǎn)情，電流仍然照常輸出。只有靠管理系統(tǒng)發(fā)出斷電指令，電流才可以切斷。一旦管理系統(tǒng)出現(xiàn)故障，無法斷電，只能任由事故繼續(xù)發(fā)展。管理系統(tǒng)是控制事故的唯一屏障。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型目的是:為了克服上述問題，提供一種具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組，以防止電池組發(fā)生熱失控現(xiàn)象，增強(qiáng)大容量電池組的安全性。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組，包括電池夾具、制于所述電池夾具上的電池安裝孔、布置在所述電池安裝孔中的金屬彈片、插設(shè)在所述電池安裝孔中的上層單體電池和下層單體電池，所述上層單體電池的負(fù)極和下層單體電池的正極均與所述金屬彈片相連，從而實(shí)現(xiàn)上層單體電池和下層單體電池的串聯(lián)連接，在所述電池安裝孔中布置有導(dǎo)熱絕緣墊片。
[0008]本實(shí)用新型在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括以下優(yōu)選技術(shù)方案:
[0009]所述導(dǎo)熱絕緣墊片的熔融溫度為90?120°C。
[0010]所述導(dǎo)熱絕緣墊片由具有高導(dǎo)熱性和高韌性的熱塑性彈性體復(fù)合材料制成。
[0011]所述具有高導(dǎo)熱性和高韌性的熱塑性彈性體復(fù)合材料是由熱塑性彈性體和導(dǎo)熱材料混煉而成的高導(dǎo)熱復(fù)合材料，其導(dǎo)熱系數(shù)在0.2W/(m.°C)以上。
[0012]所述熱塑性彈性體為熱塑性聚氨酯或可直接注塑成型的導(dǎo)熱硅橡膠。
[0013]所述導(dǎo)熱材料選自氧化鋁粉末、氮化鋁粉末、氮化硼粉末中的任意一種或兩種以上的混合物，所述氧化鋁粉末、氮化鋁粉末、氮化硼粉末的粒徑為5?50微米。
[0014]所述熱熔性絕緣墊片由導(dǎo)熱硅橡膠制成。
[0015]所述導(dǎo)熱絕緣墊片的溫度超過90?120°C時(shí)轉(zhuǎn)變成絕熱材料。
[0016]所述導(dǎo)熱絕緣墊片的溫度超過90?120°C時(shí)轉(zhuǎn)變成粘稠性流體物質(zhì)，吸附在所述金屬彈片表面，提高金屬彈片與單體電池的接觸電阻，達(dá)到限流功能。
[0017]所述導(dǎo)熱絕緣墊片為多孔材料，其孔隙內(nèi)填充有能夠吸附電解液的凝膠材料或干粉滅火劑。
[0018]所述電池夾具的電池安裝孔中設(shè)置有能夠引導(dǎo)熔融的導(dǎo)熱絕緣墊片流入所述金屬彈片與所述上、下層單體電池接觸點(diǎn)處的導(dǎo)流溝槽。
[0019]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:本實(shí)用新型這種大容量電池組在電池夾具的電池安裝孔中設(shè)置了導(dǎo)熱絕緣墊片。較低溫度下，所述導(dǎo)熱絕緣墊片具有良好的強(qiáng)度，并能在各單體電池之間傳遞熱量，以保證電池組內(nèi)溫度的均勻性。一旦該電池組中單體電池表面溫度上升到上述導(dǎo)熱絕緣墊片的熔融溫度時(shí)，導(dǎo)熱絕緣墊片熔融成粘稠狀的液體，粘液吸附在所述金屬彈片表面，流進(jìn)單體電池與金屬彈片間的電接觸點(diǎn)，以加大了連接電阻甚至將將此接觸點(diǎn)絕緣，迫使電流下降或斷開。如此發(fā)熱量不再繼續(xù)增加，溫度就不會繼續(xù)提高，防止熱失控現(xiàn)象發(fā)生，相當(dāng)于在電池組中加了一個(gè)保險(xiǎn)絲。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中電池組的分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中電池組的局部分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中固態(tài)導(dǎo)熱絕緣墊片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]其中:1-電池夾具，2-電池安裝孔，3-導(dǎo)熱絕緣墊片，4-上層單體電池，5-下層單體電池，6-金屬彈片。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合具體實(shí)施例對上述方案做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說明本實(shí)用新型而不限于限制本實(shí)用新型的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。
[0026]圖1為本實(shí)施例這種具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括電池夾具1、制于所述電池夾具上的電池安裝孔2、布置在所述電池安裝孔中的金屬彈片6、插設(shè)在所述電池安裝孔中的上層單體電池4和下層單體電池5，所述上層單體電池4的負(fù)極和下層單體電池5的正極均與所述金屬彈片6相連，從而實(shí)現(xiàn)上層單體電池4和下層單體電池5的串聯(lián)連接。具體來說，所述下層單體電池5的正極與所述金屬彈片焊接連接，所述上層單體電池4的負(fù)極與所述金屬彈片接觸式連接(采用負(fù)極免焊接結(jié)構(gòu)，依靠金屬彈片上的觸點(diǎn)與電池的負(fù)極殼體接觸連接)。
[0027]本實(shí)施例的關(guān)鍵改進(jìn)在于:在所述電池安裝孔2中設(shè)置有導(dǎo)熱絕緣墊片3。
[0028]所述導(dǎo)熱絕緣墊片的熔融軟化溫度優(yōu)選為90?120°C(—般需保證其熔融溫度在80?130 °C范圍內(nèi))，當(dāng)導(dǎo)熱絕緣墊片的溫度超過90?120 V時(shí)轉(zhuǎn)變成粘稠性流體物質(zhì)，從而吸附在所述金屬彈片表面，提高金屬彈片與單體電池的接觸電阻，迫使電流下降或斷開。如此發(fā)熱量不再繼續(xù)增加，溫度就不會繼續(xù)提高，防止熱失控現(xiàn)象發(fā)生，相當(dāng)于在電池組中加了一個(gè)保險(xiǎn)絲。
[0029]所述導(dǎo)熱絕緣墊片一般由具有高導(dǎo)熱性和高韌性的熱塑性彈性體復(fù)合材料制成。所述具有高導(dǎo)熱性和高韌性的熱塑性彈性體復(fù)合材料是由熱塑性彈性體(該熱塑性彈性體為熱塑性聚氨酯或可直接注塑成型的導(dǎo)熱硅橡膠)和導(dǎo)熱材料(該導(dǎo)熱材料選自氧化鋁粉末、氮化鋁粉末、氮化硼粉末中的任意一種或兩種以上的混合物，所述氧化鋁粉末、氮化鋁粉末、氮化硼粉末的粒徑為5?50微米)混煉而成的高導(dǎo)熱復(fù)合材料，其導(dǎo)熱系數(shù)在0.2W/(m.°C)以上。
[0030]當(dāng)然，所述熱熔性絕緣墊片3也可以由可直接注塑成型的導(dǎo)熱硅橡膠制成。
[0031]所述導(dǎo)熱絕緣墊片也可以采用當(dāng)溫度超過90?120°C時(shí)轉(zhuǎn)變成絕熱物質(zhì)的材料制成。當(dāng)電池組某處溫度過高時(shí)，以阻斷該處熱量向其余部分傳遞。
[0032]所述導(dǎo)熱絕緣墊片3可以是多孔材料(其內(nèi)具有多孔結(jié)構(gòu))，而且在其孔隙內(nèi)填充有能夠吸附電解液的凝膠材料，當(dāng)電池?fù)p壞而泄露電解液時(shí)，該凝膠材料能夠及時(shí)將其吸附起來。也可以在其孔隙內(nèi)填充干粉滅火劑，防止電池起火。
[0033]所述導(dǎo)熱絕緣墊片3通常布置在下層單體電池5的正極帽附近，上層單體電池4負(fù)極殼與金屬彈片的接觸點(diǎn)附近。本例為了方便所述導(dǎo)熱絕緣墊片3的裝配布置，將導(dǎo)熱絕緣墊片3制成圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，并將其布置在上層單體電池負(fù)極端和金屬彈片之間，而且導(dǎo)熱絕緣墊片3位于金屬彈片底部。
[0034]為了便于熔融后的導(dǎo)熱絕緣墊片3能夠順利流入所述金屬彈片6與上、下層單體電池的接觸點(diǎn)處，本例在所述電池夾具I的電池安裝孔2中制有相應(yīng)的導(dǎo)流溝槽(圖略)。
[0035]上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓人們能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組，包括電池夾具(1)、制于所述電池夾具上的電池安裝孔(2)、布置在所述電池安裝孔中的金屬彈片(6)、插設(shè)在所述電池安裝孔中的上層單體電池(4)和下層單體電池(5)，所述上層單體電池(4)的負(fù)極與下層單體電池(5)的正極均與所述金屬彈片(6)相連，從而實(shí)現(xiàn)上層單體電池(4)和下層單體電池(5)的串聯(lián)連接，其特征在于:在所述電池安裝孔(2)中布置有導(dǎo)熱絕緣墊片(3)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組，其特征在于:所述導(dǎo)熱絕緣墊片(3)的熔融溫度為90?120 0C。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組，其特征在于:所述導(dǎo)熱絕緣墊片(3)由具有高導(dǎo)熱性和高韌性的熱塑性彈性體復(fù)合材料制成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組，其特征在于:所述具有高導(dǎo)熱性和高韌性的熱塑性彈性體復(fù)合材料是由熱塑性彈性體和導(dǎo)熱材料混煉而成的高導(dǎo)熱復(fù)合材料，其導(dǎo)熱系數(shù)在0.2W/(m.°C)以上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組，其特征在于:所述熱塑性彈性體為熱塑性聚氨酯或可直接注塑成型的導(dǎo)熱硅橡膠。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組，其特征在于:所述導(dǎo)熱絕緣墊片(3)由導(dǎo)熱硅橡膠制成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組，其特征在于:所述導(dǎo)熱絕緣墊片(3)的溫度達(dá)到90-120 0C時(shí)轉(zhuǎn)變成絕熱材料。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組，其特征在于:所述導(dǎo)熱絕緣墊片(3)的溫度達(dá)到90-120°C時(shí)轉(zhuǎn)變成粘稠性流體物質(zhì)，吸附在所述金屬彈片(6)表面，提高金屬彈片(6)與單體電池的接觸電阻，達(dá)到限流功能。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組，其特征在于:所述導(dǎo)熱絕緣墊片(3)為多孔材料，其孔隙內(nèi)填充有能夠吸附電解液的凝膠材料或干粉滅火劑。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有控溫保護(hù)功能的大容量電池組，其特征在于:所述電池夾具(I)的電池安裝孔(2)中設(shè)置有能夠引導(dǎo)熔融的導(dǎo)熱絕緣墊片(3)流入所述金屬彈片(6)與所述上、下層單體電池接觸點(diǎn)處的導(dǎo)流溝槽。
【文檔編號】H01M10/6555GK205543026SQ201620074784
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月26日
【發(fā)明人】許玉林, 王愛淑
【申請人】蘇州安靠電源有限公司