CN103178236A - 一种锂电池外部过电流的保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锂电池外部过电流的保护装置，包括锂电池本体，所述锂电池本体的至少一个电极端部设有柔性可熔断电极，所述柔性可熔断电极由固定部与自熔断部组成，所述柔性可熔断电极通过固定部与电池固定连接。本发明对锂电池（组）提供了一种机械式的保护装置，通过在其电极端上焊接柔性可熔断电极，当工作电流超过柔性可熔断电极的最大载流时，其自熔断部瞬间熔断，避免了锂电池因外部短路而造成锂电池内部产生巨大的热量，甚至爆炸的情况，保护了锂电池与使用设备的安全性能；并隔断了电池组中其他锂电池之间的联系，不影响其他锂电池的工作。

Description

一种锂电池外部过电流的保护装置

技术领域

本发明涉及一种锂电池，具体涉及一种锂电池外部过电流的保护装置。

 

背景技术

　由于锂电池对环境污染小、无噪音、能量高等优点，现被广泛的应用于手机、笔记本电脑、汽车等领域。尤其是近几年作为一种新能源、倍受人关注的电动汽车，其主要工作原理是通过锂电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车前进。作为电动汽车的动力装置是由多个单体锂电池串、并联起来，形成大功率、大容量的锂电池组。

如果锂电池外部短路、内部短路及过充等都可难使锂电池芯发生爆炸，对人身、经济财产等均有一定的伤害。如当锂电池芯充电电压高于4.2V或锂电芯放电电压低于2.4V时，会让电池容量产生永久性的下降，并使正负极发生短路，从而造成锂电池发生爆炸。还有当锂电池的电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集于材料表面，也会使锂电池发生爆炸。锂电池外部的短路指电芯的外部电流过大或电池组内部绝缘设计不良等所引起的短路，当电芯外部发生短路，电子组件又未能切断回路时，电芯内部会产生高热，造成部分电解液汽化，将锂电池外壳撑破而爆炸。特别是用作汽车动力能源的锂电池组，一旦某一个锂电池发生爆炸后，会由于热量的扩散而引导与其相连的锂电池相继发生爆炸，不仅严重影响了车辆的行驶，还带来安全隐患。虽然目前对锂电池的过充与内部短路情况均设计了柔性可熔断电极与充电器来进行避免锂电池发生爆炸，但对于锂电池外部过流而造成短路爆炸的情况仍存在。

目前对电池组的保护一般是在其工作时通过软件监测和控制锂电池的电压、电流等参数。但如果软件失效的时侯，则所有的锂电池就处在失控的状态，没有一种有效的避免锂电池外部短路时对其进行保护的手段，所以锂电池爆炸的现象仍是时有发生。

 

发明内容

本发明的目的就是提供一种锂电池外部过电流的保护装置，避免锂电池因电流过大而造成电池内部产生巨大的热量和爆炸现象。

为了达到上述效果，本发明提供一种锂电池外部过电流的保护装置，包括锂电池本体，所述锂电池本体的至少一个电极端部固设有柔性可熔断电极，所述柔性可熔断电极由固定部与自熔断部组成，所述柔性可熔断电极通过固定部与电极固定连接。

上述方案的优选方案是所述柔性可熔断电极的材质最好为铝薄片，但其材质又不局限于铝材，如镍等；所述铝薄片的厚度为0.1-1mm。 

当本装置用于对电池组进行保护时，可将多个柔性可熔断电极连接成一个保护板，所述保护板的上端面焊接有集流板，所述集流板上相对于柔性可熔断电极的位置设有孔。集流板作为电池组的大功率电流通道。

为了保护锂电池本体的安全性，所述的柔性可熔断电极过流保护阀值是根据不同锂电池特性以及成组后的锂电池组的不同应用要求而确定的,一般情况下，所述的柔性可熔断电极的过流保护阀值为锂电池本体放电倍率的5-20倍。本设计保证在特定电流范围下正常载流, 超过特定电流范围则可熔断，从而保护了锂电池本体不受损害或爆炸。

所述柔性可熔断电极通过固定部与锂电池本体的电极焊接固定。

本发明中的柔性可熔断电极的形状没有限制，其大小和电池电极相当, 其形状可以为螺旋状、U型状、L型等，其中螺旋状、U型状为最好，可以消除工作时的机械应力。柔性可熔断电极的固定部满足焊接在锂电池电极上时不宜断裂与可靠性即可，自熔断部是利用材料的熔点低，当超过其设计的最大载流时能瞬间熔断，充当保险丝作用，从而保护了锂电池本体不受损害。

当本保护装置应用在工作时最大的电流为20A以下时，将铝材质的柔性可熔断电极上的固定部焊接到锂电池本体的正极或负极上，也可以在锂电池本体的正、负两极上都焊接柔性可熔断电极。工作时，电流通过柔性可熔断电极传输到需电设备上。当其工作电流超过柔性可熔断电极设计的最大载流时，其自熔断部瞬间熔断，避免了锂电池因过电流产生外部短路而造成锂电池爆炸的情况，保护了锂电池与使用设备的安全性能。

当本保护装置应用在工作时最大的负载电流超过20A的情况时，即使用锂电池组进行供电时，将多个柔性可熔断电极连接成的保护板先焊接到集流板上，再将集流板与保护板的焊合件安装到电池组上，并将每个柔性可熔断电极上的固定部焊接到各个对应的锂电池单体上的任意一个电极，也可以安装到正、负两极上。工作时，如果通过某一个柔性可熔断电极的电流超过其设计的最大载流时，柔性可熔断电极的自熔断部能瞬间熔断，从而保护该单个锂电池避免其爆炸情况的发生，并隔断了电池组中其他锂电池之间的联系，不影响其他锂电池的工作。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明对锂电池（组）提供了一种机械式的保护装置，通过在其电极上焊接柔性可熔断电极，保护了锂电池工作时的安全系数。

2、当对单个锂电池进行保护时，只要工作电流超过柔性可熔断电极设计的最大载流时，其自熔断部瞬间熔断，避免了锂电池因过电流产生外部短路而造成锂电池爆炸的情况，保护了锂电池与使用设备的安全性能。

3、当对锂电池组进行保护时，将多个柔性可熔断电极连接成的保护板先焊接到集流板上，再将每个柔性可熔断电极上的固定部焊接到各个对应的锂电池单体上的电极上，如果通过某一个柔性可熔断电极的电流超过其设计的最大载流时，柔性可熔断电极的自熔断部能瞬间熔断，从而保护该单个锂电池避免其爆炸情况的发生，并隔断了电池组中其他锂电池之间的联系，不影响其他锂电池的工作。

4、本发明的柔性可熔断电极能消除加工时的应力，提高其使用寿命。

 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是柔性可熔断电极第一种结构示意图；

图2是柔性可熔断电极第二种结构示意图；

图3是保护板的结构示意图；

图4是集流板的结构示意图；

图5是本发明保护板与集流板的焊合件示意图；

    图6是本发明安装在锂电池组上的结构示意图；

图中：1-柔性可熔断电极，11-固定部，12-自熔断部，2-保护板，3-集流板，4-孔，5-锂电体本体。

 

具体实施方式

如图1所示是柔性可熔断电极第一种结构示意图，柔性可熔断电极1呈螺旋状，由固定部11与自熔断部12组成；所述柔性可熔断电极1的材质为铝薄片，所述铝薄片的厚度为0.1mm，柔性可熔断电极1的过流保护阀值为锂电池本体放电倍率的5-20倍。

如图2所示是柔性可熔断电极第二种结构示意图，柔性可熔断电极1呈U型状，由固定部11与自熔断部12组成，所述柔性可熔断电极1的材质为铝薄片，所述铝薄片的厚度为1mm，柔性可熔断电极1的过流保护阀值为锂电池本体放电倍率的5-20倍。 

如图3所示是保护板的结构示意图，保护板2是由多个柔性可熔断电极1连接成一个整体，柔性可熔断电极1呈螺旋状，由固定部11与自熔断部12组成。

如图4所示是集流板的结构示意图，集流板3上相对于柔性可熔断电极的位置设有孔4。

如图5所示是保护板与集流板焊合件示意图，由多个柔性可熔断电极1连接成一个整体形成保护板2，保护板2的上端面焊接有集流板3，所述集流板3上相对于柔性可熔断电极1的位置设有孔4，集流板3作为电池组的大功率电流通道。

如图6所示是本发明安装在锂电池组上的结构示意图，锂电池本体5组成的电池组。在多个柔性可熔断电极1连接成一个保护板2的上端面焊接有作为电池组的大功率电流通道集流板3，所述集流板3上相对于柔性可熔断电极1的位置设有孔4。先将保护板2焊接到集流板3上，再将集流板3与保护板2的焊合件安装到电池组上，并将每个柔性可熔断电极1上的固定部焊接到各个对应的锂电池单体上的任意一个电极，也可以安装到正、负两极上。所述柔性可熔断电极1的最大载流是电池本体放电倍率的5-20倍 (5C-20C)；当上通过的电流超过其设计的最大载流时能瞬间熔断，充当了保险丝作用，从而保护了锂电池本体不受损害或爆炸。

以上实施例并非仅限于本发明的保护范围，所有基于本发明的基本思想而进行修改或变动的都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种锂电池外部过电流的保护装置，包括锂电池本体，其特征在于：所述锂电池本体的至少一个电极端部焊有柔性可熔断电极，所述柔性可熔断电极由固定部与自熔断部组成，所述柔性可熔断电极通过固定部与电池固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池外部过电流的保护装置，其特征在于：所述柔性可熔断电极的材质为铝薄片，所述铝薄片的厚度为0.1-1mm。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池外部过电流的保护装置，其特征在于：多个柔性可熔断电极连接成保护板，所述保护板的上端面焊接有集流板，所述集流板上相对于柔性可熔断电极位置设有孔。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池外部过电流的保护装置，其特征在于：所述的柔性可熔断电极的过流保护阀值为锂电池本体放电倍率的5-20倍。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池外部过电流的保护装置，其特征在于：所述柔性可熔断电极通过固定部与锂电池本体的电极焊接固定。

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