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CN106716677B - 电池袋，电池单元以及制造袋或电池单元的方法 - Google Patents

电池袋，电池单元以及制造袋或电池单元的方法 Download PDF

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CN106716677B CN201580048209.8A CN201580048209A CN106716677B CN 106716677 B CN106716677 B CN 106716677B CN 201580048209 A CN201580048209 A CN 201580048209A CN 106716677 B CN106716677 B CN 106716677B
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Abstract

一种袋型电池包括：具有结合壁和位于袋内的电池单元空间的袋型电池壳；位于电池单元空间内的电池单元；从电池单元从电池单元空间向外延伸的端子接线片；所述结合壁包括至少第一密封部分和第二密封部分，所述第一密封部分具有第一密封强度，所述第二密封部分具有小于所述第一密封强度的第二密封强度，以使得所述第二密封部分适于在所述第一密封部分失效之前失效；以及电触头，所述电触头位于所述第二密封部分并适于在所述第二密封部分失效时改变接触状态。

Description

电池袋，电池单元以及制造袋或电池单元的方法
技术领域
本发明涉及袋型锂离子或锂聚合物电池单元，以及涉及用于在便携式电动工具(包括工具、园艺工具和家用电器)中使用的袋型锂离子或锂聚合物电池组。本发明还涉及一种制造包括电流中断机构的袋型电池单元的方法。具体地，本发明涉及适于为手持式无绳电动工具供电的袋型锂离子或锂聚合物电池和电池组。
背景技术
袋型锂离子和锂聚合物电池提供了有效的方式来设计和生产能够在产生最小热量的情况下输送高功率的高容量和低电阻电源。然而，袋型电池的问题是，由于其没有硬的壳体，因此难以控制在充电和放电期间气体产生所导致的袋的溶胀、膨胀和排气。本发明提供一种向袋型锂离子动力电池添加CID的装置。
发明内容
本发明提供了一种袋型锂离子或锂聚合物电池和电池组，一种用于电池、工具或充电器以确定袋型锂离子电池/电池组内部压力何时增加并预期排气的方法/装置，以及一种将电池从外部负载/电源断开以中断电池/电池组的充电/放电的装置。
袋壁被密封以使得密封的一部分比其它部分弱并且将首先失效。电触头设置在较弱的密封部分。优选地，但非排他地，电触头具有小于例如10欧姆的电阻。如果袋内的压力增加，在排气之前，电触头的电阻被中断或至少增加。如果触头和端子之间的电阻增加到超过例如20欧姆，则电池组和/或充电器和/或工具中的电子控制器确定存在可能的压力增加，并且将在电池单元袋排气之前中断充电/放电。电触头可包括电池单元端子中的一个。
在本发明的一个特定方面，提供了一种袋型电池，其包括具有结合壁和位于袋内的电池单元空间的袋型电池壳，在电池单元空间内的电池单元，从电池单元从电池单元空间向外延伸的端子接线片，所述结合壁包括至少第一密封部分和第二密封部分，所述第一密封部分具有第一密封强度，所述第二密封部分具有小于所述第一密封强度的第二密封强度，以使得所述第二密封部分适于在所述第一密封部分失效之前失效，以及袋型电池包括电触头，所述电触头位于所述第二密封部分并适于在所述第二密封部分失效时改变接触状态。
优选地，但非排他性地，第二密封部分密封袋型电池壳和端子接线片，端子接线片形成电触头的至少一部分。
优选地，电触头包括与端子接线片电接触的触头接线片；当第二密封部分失效时，触头接线片适于与端子接线片分离。
优选地，端子接线片包括阳极引线或阴极引线中的一个，并且其中第二端子接线片包括阳极引线或阴极引线中的第二个，并且其中端子接线片和第二端子接线片相对于袋型电池壳相反地向外延伸。
优选地，电池单元具有基于锂聚合物的化学组成。
优选地，袋型电池包括多个袋型电池壳，每个袋型电池壳容纳电池单元并且互连以形成电动工具电池。
在本发明的第二特定方面，提供了一种包括袋型电池的锂聚合物电池供电的工具。
在本发明的第三特定方面，提供了一种制造动力工具电池的方法，所述方法包括提供具有第一和第二片材的袋，沿着至少两个壁密封所述第一和第二片材以限定在所述片材之间的电池单元空间，将电池单元设置在所述电池单元空间内，所述电池单元具有从所述电池单元空间向外延伸的端子接线片，其中沿着至少两个壁密封所述第一片材和所述第二片材包括：以第一密封强度密封至少第一壁部分，以及以小于第一密封强度的第二密封强度密封至少第二壁部分，以使得第二密封部分适于在第一密封部分失效之前失效，以及提供位于第二密封部分并适于在第二密封部分失效时改变接触状态的电触头。
优选地，第二密封部分密封袋型电池壳和端子接线片，端子接线片形成电触头的至少一部分。
优选地，电触头包括与端子接线片电接触并且适于在第二密封部分失效时从端子接线片分离的触头接线片。
优选地，电池具有小于或等于约10毫欧的标称充电内部阻抗。
优选地，电池具有小于或等于约5毫欧的标称充电内部阻抗。
优选地，电池具有大于或等于2Ah的容量。
优选地，电池具有至少4伏特的输出电压和大于10安培的组合平均放电电流。
通过以下以示例给出的用于说明本发明的描述，本发明的其它方面将变得显而易见。
附图说明
现在将参照附图仅以示例的方式描述本发明的各种实施例，其中：
图1示出根据本发明的基于锂聚合物的电池单元；
图2示出用于基于锂聚合物的电池的电池单元袋；
图3示出袋壁的第二密封部分的横截面；
图4示出袋壁的第二密封部分的横截面，其中壁密封件由于排气而失效；以及
图5示出袋壁排气失效的情况。
具体实施方式
以下的描述仅作为示例给出以用于说明本发明的实施例。除非在文本中另有清楚且明确地要求，否则所使用的术语仅用于说明性目的，其并不意旨限制本发明的范围或用途。
本领域的技术人员理解，本发明一般适用于袋型电池单元。除非上下文另有明确要求，否则在说明书中对锂离子或锂聚合物电池单元的参考应被理解为指代锂离子和锂聚合物电池单元或一般的袋型电池单元。
发明人在2014年6月26日提交了PCT申请号PCT/CN2014/080868，其涉及形成电池组、工具电池和电池操作工具的两个或更多个串在一起的袋型电池单元。现将于2014年6月26日提交的PCT/CN2014/080868的全部内容通过引用并入本文。
图1和图2示出用于定位在工具电池组外壳内的典型的袋型电池。锂聚合物电池30包括层压到基于聚合物的分隔器基材33的相应侧的第一电极31和第二电极32。连接接线片/带34和35连接到相应的第一电极31和第二电极32。第一电极31以及第二电极32可以是本领域内已知的任何锂聚合物电池阳极和阴极的组合。聚合物分隔器33可以是干燥的固体聚合物电解质或保持有锂基电解质的多孔或微孔聚合物基材。电池单元被封装在柔性且轻的袋301中。袋301例如由铝层压膜形成，该铝层压膜围绕电池单元30折叠以形成限定电池单元空间并沿着三个相邻侧302，303，304密封的上部片材和下部片材。连接接线片/带34，35在袋的相对的密封边缘302，305之间从袋突出。
电池单元用在与电池、工具或充电器机器控制单元(MCU)或其它电池监控制或保护电子器件相关联的电池中。为了使MCU能够确定袋型电池单元何时由于在充电和放电期间的气体产生而排气，壁303，304，305具有第一密封部分和第二密封部分306，其中第一密封部分具有第一密封强度，而第二密封部分具有小于第一密封强度的第二密封强度，使得第二密封部分适于在所述第一密封部分失效之前失效。图5示出在第二密封部分306的位置处的袋壁排气失效38的情况。
在优选的实施例中，第二密封部分306密封其中一个端子接线片34，端子接线片34在此穿过袋壁302。电触头接线片36位于第二密封部分306的位置处的一个片材壁的边缘处，使得当在第二密封位置处用端子接线片34密封袋片材时，触头接线片36与端子接线片34电接触。引线37设置有触头接线片36，使得其可与MCU或其它电路连接，以确定通过触头接线片36和端子接线片34的电路的电阻。如果袋301在第二密封位置处排气，则接触状态会改变并由MCU或电路感测到。可能的情况是，少的排气不会完全破裂在第二位置306处的壁密封。因此，在这里实现一种方案，其中在正常状态下，触头具有低于阈值的电阻(例如10欧姆)，并且在电阻上升到阈值之上或者第二更高的阈值(例如20欧姆)的情况下，MCU或电路将该上升理解为袋301的排气。在袋排气时，MCU或电气保护电路可采取预防措施，诸如像关闭电池或者此时可能与电池一起使用的工具或充电器。尽管在优选实施例中，该触头包括端子接线片34，但是在一些实施例中，在第二密封部分中可具有不涉及端子接线片34的单独的触头组。
袋型电池单元一般的密封强度可在8kgf(千克力)至12kgf的范围内。在一种情况下，一个侧壁(例如303)设有大于12kgf的密封强度，而在阳极或阴极壁302，305中的标称密封强度为9kgf。因此，可根据需要使得袋在阳极或阴极壁302，305处失效。密封强度是通过密封的粘合强度和厚度来控制的。
在本发明的另一实施例中，沿着侧面302，303，304中任一个的密封强度可以变化。例如，在这样的实施例中，侧面303设置有第一和最高的密封强度。密封端部302，304设置有第三密封部分,其具有小于第一密封强度的第三密封强度。第二密封部分306具有小于第一密封强度和第三密封强度的第二密封强度，使得第二密封部分适于在第一密封部分和第三密封部分失效之前失效。本领域的技术人员意识到，最低的密封强度可位于密封侧面302，303，304上的任何位置处，以使得袋将首先在最低密封强度位置处失效，并且结合利用一些指示器装置使得电池单元破裂信号可被提供给电池单元或工具控制装置。
本发明的袋型电池单元或动力工具电池还可包括在2014年6月26日提交的并且并入了本文的PCT/CN2014/080868中阐述的任何特征，其包括但不限于：小于或等于约10毫欧、或更优选地为5毫欧的标称充电内部阻抗，和/或大于或等于2Ah的容量，和/或至少4伏的输出电压和大于10安培的组合平均放电电流。

Claims (13)

1.一种袋型电池，其包括：
具有结合壁和位于袋内的电池单元空间的袋型电池壳；
位于电池单元空间内的电池单元，所述电池单元用于与机器控制单元关联的电池；
从电池单元向电池单元空间外延伸的端子接线片；
所述结合壁包括至少第一密封部分和第二密封部分，所述第一密封部分具有第一密封强度，所述第二密封部分具有小于所述第一密封强度的第二密封强度，以使得所述第二密封部分适于在所述第一密封部分失效之前失效；
以及电触头，所述电触头位于所述第二密封部分，使得当所述第二密封部分未失效时所述电触头与所述端子接线片电连接，其中，所述电触头适于在所述第二密封部分失效时改变与所述端子接线片的接触状态，并且其中，所述电触头与机器控制单元连接以确定通过所述电触头和所述端子接线片的电路的电阻。
2.根据权利要求1所述的袋型电池，其中第二密封部分密封所述袋型电池壳和端子接线片。
3.根据权利要求2所述的袋型电池，其中所述电触头包括与所述端子接线片电接触的触头接线片；当所述第二密封部分失效时，所述触头接线片适于与所述端子接线片分离。
4.根据前述权利要求中任一项所述的袋型电池，其中所述端子接线片包括阳极引线或阴极引线中的一个，并且其中第二端子接线片包括阳极引线或阴极引线中的另外一个，并且其中所述端子接线片和所述第二端子接线片相对于所述袋型电池壳相反地向外延伸。
5.根据权利要求1所述的袋型电池，其中所述电池单元具有基于锂离子或锂聚合物的化学组成。
6.根据权利要求1所述的袋型电池，其中所述袋型电池包括多个袋型电池壳，每个所述袋型电池壳容纳电池单元并且互连以形成电动工具电池。
7.根据权利要求1所述的袋型电池，其中所述电池具有小于或等于10毫欧的标称充电内部阻抗。
8.根据权利要求1所述的袋型电池，其中所述电池具有小于或等于5毫欧的标称充电内部阻抗。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的袋型电池，其中所述电池具有大于或等于2Ah的容量。
10.根据权利要求7或权利要求8所述的袋型电池，其中所述电池具有至少4伏特的输出电压和大于10安培的组合平均放电电流。
11.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的袋型电池的锂离子或锂聚合物电池供电的工具。
12.一种制造动力工具电池的方法，所述方法包括：
提供具有第一片材和第二片材的袋；
沿着至少两个壁密封所述第一片材和所述第二片材以限定在所述第一片材和所述第二片材之间的电池单元空间；
将电池单元设置在所述电池单元空间内，所述电池单元用于与机器控制单元关联的电池，所述电池单元具有向所述电池单元空间外延伸的端子接线片；
其中沿着至少两个壁密封所述第一片材和所述第二片材包括：
以第一密封强度密封至少第一壁部分，并形成第一密封部分，以及
以小于所述第一密封强度的第二密封强度密封至少第二壁部分，并形成第二密封部分，以使得所述第二密封部分适于在所述第一密封部分失效之前失效；
提供位于所述第二密封部分的电触头，使得当所述第二密封部分未失效时所述电触头与所述端子接线片电连接，所述电触头适于在所述第二密封部分失效时改变与所述端子接线片的接触状态；以及
将所述电触头与机器控制单元连接，所述机器控制单元确定通过所述电触头和所述端子接线片的电路的电阻。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述电触头包括与所述端子接线片电接触并且适于在所述第二密封部分失效时从所述端子接线片分离的触头接线片。
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