CN115642291B - 一种智能锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智能锂电池，属于锂电池技术领域，该智能锂电池包括多组锂电池单元，多组锂电池单元之间通过连接组件连接，每组锂电池单元包括圆柱电池，圆柱电池的上下两侧均设置有电极，圆柱电池的上下两侧均设置有套接组件，连接组件由防护套组成，防护套内开设有多个穿孔，且多个圆柱电池分别嵌设于多个穿孔内，防护套内设置有防护机构和检测组件，整个锂电池结构设置合理，充放电安全，可对电池的状态及温度进行及时的检测，一旦出现意外可利用外部的防护机构进行及时止损，避免对电动车造成更大的损失或引发更大的安全问题，具有较强的实用性及市场应用前景。
Description
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种智能锂电池。
背景技术
锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M. S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，锂电池已经成为主流。
锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。
近年来，传统内燃机汽车所造成的环境问题和石油资源紧缺使人们将视野投向了新能源汽车，纯电动汽车以其能真正实现“零排放”而成为电动汽车的重要发展方向，锂离子电池凭借其优良的性能，成为新一代电动汽车的理想动力源，锂离子电池的传统结构包括石墨阳极、锂离子金属氧化物构成的阴极和电解液（有机溶剂溶解的锂盐溶液），最常见的锂离子电池以碳为阳极，以碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯溶解六氟磷酸锂溶液为电解液，以二氧化锰酸锂为阴极；轻巧结实，比能量大，单体电压约为3.7 V，相较镍氢电池，锂离子电池具有相对较高的工作电压和较大的比能量，是镍氢电池的3倍，锂离子电池体积小，质量轻，循环寿命长，自放电率低，无记忆效应且无污染；电池单个性能指标的数值范围跨度大，这是因为锂离子电池有较多的电极组合，它们在性能上存在一定的差异，锂离子电池可分为锂离子电池和锂聚合物电池2种，锂离子电池的阴极材料主要有锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、磷酸铁锂等，阳极材料主要有石墨、钛酸锂等，当电解质的量太小时，电池的内阻大并且发热量大，温度升高会导致电解质迅速分解而产生气体，并且隔膜会熔化，从而导致锂电池膨胀和短路爆炸，当电解质的量太多时，在充电和放电过程中产生的气体的量大，电池的内部压力大，并且壳体破裂，导致电解质泄漏，电解液温度高时，遇空气会着火。
而现有电动车内的锂电池在充电过充时或过放时锂电池变热或鼓包无法进行警报，不及时采取措施的话会起火并爆炸，或者冬天温度过低时，发生放电故障，导致车辆抛锚，并且无法对起火的锂电池进行有效的抑制，因此，设计一种智能锂电池。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能锂电池，旨在解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能锂电池，其特征在于：包括多组锂电池单元，多组所述锂电池单元之间通过连接组件连接，每组所述锂电池单元包括圆柱电池，所述圆柱电池的上侧设置有正电极，所述圆柱电池的下侧设置有负电极，所述圆柱电池的上下两侧均设置有套接组件；
所述套接组件由套接件组成，所述套接件内开设有嵌槽，所述嵌槽内嵌设有圆柱电池，所述套接件上固定有多个接片，且多个接片均与正电极和负电极贴合；
所述连接组件由防护套组成，所述防护套内开设有多个穿孔，且多个圆柱电池分别嵌设于多个穿孔内，所述防护套内设置有防护机构和检测组件；
所述防护机构包括保护腔室，所述保护腔室设于多个穿孔内，且贴近圆柱电池的一侧设为柔性薄膜，所述保护腔室内设有固定腔室，所述固定腔室设于靠近正电极的一侧且贴近圆柱电池，所述固定腔室底面设为弹性鼓膜，所述固定腔室的上方设有滑动腔室，所述滑动腔室与所述固定腔室通过呼吸口连接，所述呼吸口连接有逆止阀且位于滑动腔室内，所述滑动腔室内有密封的滑动活塞，所述滑动活塞的上表面固定连接有顶杆，所述顶杆伸出防护套的表面且位于与接片对应的位置上。
于本发明所述的一种智能锂电池，优选的，所述检测组件包括导电板和报警器，所述导电板设于套接件的上方并通过绝缘杆固定于套接件的上方，所述报警器设于防护套的外侧，所述报警器与所述导电板电性连接，所述报警器与负电极一侧的套接件电性连接。
于本发明所述的一种智能锂电池，优选的，所述保护腔室多组且环形贴合圆柱电池的外壁，所述固定腔室和所述滑动腔室多组对应位于所述保护腔室内，所述滑动活塞和所述顶杆多组对应位于所述滑动腔室内。
于本发明所述的一种智能锂电池，优选的，所述保护腔室内充满惰性气体。
根据权利要求2所述的智能锂电池，其特征在于：所述导电板的表面有多个矩阵圆孔。
于本发明所述的一种智能锂电池，优选的，多个所述锂电池单元之间通过多组套接组件中的接片相互并联。
于本发明所述的一种智能锂电池，优选的，多组所述套接组件中的套接件之间相互粘接。
于本发明所述的一种智能锂电池，优选的，多个所述套接件的外侧均设置有缓冲层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本方案中，整个锂电池结构设置合理，充放电安全，可对电池的状态及温度进行及时的检测，一旦出现意外可利用外部的防护机构进行及时止损，避免对电动车造成更大的损失或引发更大的安全问题，具有较强的实用性及市场应用前景，可有效解决现有技术中电动车内的锂电池在充电过充时或过放时锂电池变热或鼓包无法进行警报，不及时采取措施的话会起火并爆炸，锂电池一旦出现鼓包现象，圆柱电池会挤压保护腔室的柔性薄膜侧，保护腔室内的压力增大会挤压固定腔室的弹性鼓膜，造成固定腔室的压力增大，固定腔室内的气体通过呼吸口进入滑动腔室，滑动腔室内的压力增大使滑动活塞向上运动，滑动活塞带动顶杆向上运动，顶杆运动至正电极的上方，使正电极与接片脱离接触，切断圆柱电池的电源，套接件的上方设有导电板，导电板的多孔设置，可以观察具体哪一个圆柱电池的接片升起，进而判断哪一个圆柱电池出现鼓包现象，发现有问题锂电池并及时更换，避免了因未及时发现问题而产生更大的损失，同时圆柱电池出现火灾或高温现象，火灾或高温会烧破保护腔室的柔性薄膜，这时保护腔室内的惰性气体会喷出对锂电池进行灭火，防止了火灾的发生，避免了损失的扩大。
2、本方案中，检测组件是报警器通过电导线与导电板和锂电池形成闭合回路，一旦锂电池出现鼓包现象，滑动腔室的顶杆会顶起正电极的接片，断开电源，同时接片与上方的导电板接通，使报警器与锂电池和导电板形成闭合回路，报警器发出警报，提醒使用者锂电池出现问题，及时更换，有效解决现有技术中电动车内的锂电池在充电过充时或过放时锂电池变热或鼓包无法进行警报，不及时采取措施的话会起火并爆炸，避免了锂电池事故的进一步扩大，降低了损失。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提出的一种智能锂电池的结构示意图；
图2为本发明提出的一种智能锂电池的爆炸图；
图3为本发明提出的一种智能锂电池的图2中的第二视角图；
图4为本发明提出的一种智能锂电池的俯视图；
图5为本发明提出的一种智能锂电池的主视图；
图6为本发明提出的一种智能锂电池的单个保护腔室的剖视图；
图7为本发明提出的一种智能锂电池的图6中的A处局部剖视图；
图中：1、锂电池单元；101、圆柱电池；102、正电极；103、负电极；104、套接件；105、接片；2、防护套；201、穿孔；202、保护腔室；203、柔性薄膜；204、固定腔室；205、弹性鼓膜；206、滑动腔室；207、呼吸口；208、逆止阀；209、滑动活塞；210、顶杆；211、导电板；212、报警器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1－图4，本发明提供以下技术方案：一种智能锂电池，其特征在于：包括多组锂电池单元1，多组锂电池单元1之间通过连接组件连接，每组锂电池单元1包括圆柱电池101，圆柱电池101的上侧设置有正电极102，圆柱电池101的下侧设置有负电极103，圆柱电池101的上下两侧均设置有套接组件；
套接组件由套接件104组成，多组套接组件中的套接件104之间相互粘接，使锂电池形成并联，增加了锂电池使用的安全性能，套接件104内开设有嵌槽，嵌槽内嵌设有圆柱电池101，套接件104上固定有多个接片105，且多个接片105均与正电极102和负电极103贴合，且多个锂电池单元1之间通过多组套接组件中的接片105相互并联，将多个锂电池单元1之间通过多组套接组件中的接片105相互并联可便于整个锂电池的外接操作；
连接组件由防护套2组成，防护套2内开设有多个穿孔201，且多个圆柱电池101分别嵌设于多个穿孔201内，防护套2内设置有防护机构和检测组件；
防护机构包括保护腔室202，保护腔室202内充满惰性气体，惰性气体便于防止锂电池的火灾，保护腔室202设于多个穿孔201内，且贴近圆柱电池101的一侧设为柔性薄膜203，柔性薄膜203的设置，锂电池的鼓包挤压柔性薄膜203使保护腔室202内压力发生变化，保护腔室202内设有固定腔室204，固定腔室204设于靠近正电极102的一侧且贴近圆柱电池101，固定腔室204底面设为弹性鼓膜205，弹性鼓膜205的上下伸缩使固定腔室204内的压力发生变化，固定腔室204的上方设有滑动腔室206，滑动腔室206与固定腔室204通过呼吸口207连接，呼吸口207连接有逆止阀208且位于滑动腔室206内，逆止阀208的设置使固定腔室内的气体只能进入滑动腔室206内而不会返回，保证柔性薄膜203被烧破时滑动腔室206内的压力不变，滑动腔室206内有密封的滑动活塞209，滑动活塞209的上表面固定连接有顶杆210，顶杆210伸出防护套2的表面且位于与接片105对应的位置上，滑动活塞209和顶杆210的设置，用于断开圆柱电池101的电源，避免事故的进一步扩大，锂电池正常状态时，顶杆210伸出防护套2上表面的距离小于防护套2上表面至正电极102顶端的距离，此设置保证锂电池正常状态时，圆柱电池101的正电极102和负电极103与接片105贴合，保证锂电池的正常使用。
具体的，检测组件包括导电板211和报警器212，导电板211设于套接件104的上方并通过绝缘杆213固定于套接件104的上方，导电板211的表面有多个矩阵圆孔，多个圆孔一时为了便于观察哪一个圆柱电池101发生鼓包现象，二是为了便于散热，报警器212设于防护套2的外侧，报警器212与导电板211电性连接，报警器212与负电极103一侧的套接件104电性连接。
具体的，保护腔室202多组且环形贴合圆柱电池101的外壁，固定腔室204和滑动腔室206多组对应位于保护腔室202内，滑动活塞209和顶杆210多组对应位于滑动腔室206内。
具体的，多个套接件104的外侧均设置有缓冲层，在多个套接件104的外侧均设置的缓冲层可提高对多个圆柱电池101的防护效果。
本发明的工作原理及使用流程：整个锂电池由多组锂电池单元1组成，多组锂电池单元1之间通过其两端的套接组件并联组成，锂电池在使用即充放电的过程中，一旦出现鼓包现象，圆柱电池101会挤压保护腔室202的柔性薄膜203侧，保护腔室202内的压力增大会挤压固定腔室204的弹性鼓膜205，造成固定腔室204的压力增大，固定腔室204内的气体通过呼吸口207和逆止阀208进入滑动腔室206，滑动腔室206内的压力增大使滑动活塞209向上运动，滑动活塞209带动顶杆210向上运动，顶杆210运动至正电极102的上方，使正电极102与接片105脱离接触，切断圆柱电池101的电源，套接件104的上方设有导电板211，导电板211的多孔设置，可以观察具体哪一个圆柱电池101的接片升起，进而判断具体哪一个圆柱电池101出现鼓包，发现有问题的锂电池并及时更换，避免了因未及时发现问题而产生更大的损失，同时圆柱电池101出现火灾或高温现象，火灾或高温会烧破保护腔室202的柔性薄膜203，这时保护腔室202内的惰性气体会喷出对锂电池进行灭火，防止了火灾的发生，避免了损失的扩大，将多个锂电池单元1之间通过多组套接组件中的接片105相互并联可便于整个锂电池的外接操作，将多组套接组件中的套接件104之间相互粘接可提高多组锂电池单元1之间相互连接装拆的便捷度，便于后期维护的同时也能降低成本，在多个套接件104的外侧均设置的缓冲层可提高对多个圆柱电池101的防护效果，在多个穿孔201内均设置有与圆柱电池101表面贴合的防护层202可提高防护套2与圆柱电池101连接的紧密性，也能进一步提高对圆柱电池101外表面的防护效果。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上为了进一步保护锂电池而做出的改进，锂电池的检测组件是报警器212通过电导线与导电板211和锂电池形成闭合回路，一旦锂电池出现鼓包现象，圆柱电池101会挤压保护腔室202的柔性薄膜203侧，保护腔室202内的压力增大会挤压固定腔室204的弹性鼓膜205，造成固定腔室204的压力增大，固定腔室204内的气体通过呼吸口207和逆止阀208进入滑动腔室206，滑动腔室206内的压力增大使滑动活塞209向上运动，滑动活塞209带动顶杆210向上运动，顶杆210运动至正电极102的上方，使正电极102与接片105脱离接触，断开圆柱电池101的电源，同时接片105与上方的导电板211接通，使报警器212与锂电池和导电板211形成闭合回路，报警器212发出警报，提醒使用者锂电池出现问题，进行及时更换，有效解决现有技术中电动车内的锂电池在充电过充时或过放时锂电池变热或鼓包无法进行警报，不及时采取措施的话会起火并爆炸，避免了锂电池事故的进一步扩大，降低了损失。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种智能锂电池，其特征在于：包括多组锂电池单元（1），多组所述锂电池单元（1）之间通过连接组件连接，每组所述锂电池单元（1）包括圆柱电池（101），所述圆柱电池（101）的上侧设置有正电极（102），所述圆柱电池（101）的下侧设置有负电极（103），所述圆柱电池（101）的上下两侧均设置有套接组件；
所述套接组件由套接件（104）组成，所述套接件（104）内开设有嵌槽，所述嵌槽内嵌设有圆柱电池（101），所述套接件（104）上固定有多个接片（105），且多个接片（105）均与正电极（102）和负电极（103）贴合；
所述连接组件由防护套（2）组成，所述防护套（2）内开设有多个穿孔（201），且多个圆柱电池（101）分别嵌设于多个穿孔（201）内，所述防护套（2）内设置有防护机构和检测组件；
所述防护机构包括保护腔室（202），所述保护腔室（202）设于多个穿孔（201）内，且贴近圆柱电池（101）的一侧设为柔性薄膜（203），所述保护腔室（202）内设有固定腔室（204），所述固定腔室（204）设于靠近正电极（102）的一侧且贴近圆柱电池（101），所述固定腔室（204）底面设为弹性鼓膜（205），所述固定腔室（204）的上方设有滑动腔室（206），所述滑动腔室（206）与所述固定腔室（204）通过呼吸口（207）连接，所述呼吸口（207）连接有逆止阀（208）且位于滑动腔室（206）内，所述滑动腔室（206）内有密封的滑动活塞（209），所述滑动活塞（209）的上表面固定连接有顶杆（210），所述顶杆（210）伸出防护套（2）的表面且位于与接片（105）对应的位置上；
所述检测组件包括导电板（211）和报警器（212），所述导电板（211）设于套接件（104）的上方并通过绝缘杆（213）固定于套接件（104）的上方，所述报警器（212）设于防护套（2）的外侧，所述报警器（212）与所述导电板（211）电性连接，所述报警器（212）与负电极（103）一侧的套接件（104）电性连接；
所述圆柱电池(101）正常状态时，顶杆(210)伸出防护套(2)上表面的距离小于防护套(2)上表面至正电极(102)顶端的距离,圆柱电池(101）在出现鼓包现象时，滑动活塞(209)带动顶杆(210)向上运动，顶杆(210)运动至正电极(102)的上方，使正电极(102)与接片(105)脱离接触，切断圆柱电池(101）的电源，同时接片(105)与上方的导电板（211）接通，使报警器（212）与圆柱电池(101）和导电板（211）形成闭合回路，报警器（212）发出警报。
2.根据权利要求1所述的智能锂电池，其特征在于：所述保护腔室（202）多组且环形贴合圆柱电池（101）的外壁，所述固定腔室（204）和所述滑动腔室（206）多组对应位于所述保护腔室（202）内，所述滑动活塞（209）和所述顶杆（210）多组对应位于所述滑动腔室（206）内。
3.根据权利要求1所述的智能锂电池，其特征在于：所述保护腔室（202）内充满惰性气体。
4.根据权利要求1所述的智能锂电池，其特征在于：所述导电板（211）的表面有多个矩阵圆孔。
5.根据权利要求1所述的智能锂电池，其特征在于：多个所述锂电池单元（1）之间通过多组套接组件中的接片（105）相互并联。
6.根据权利要求1所述的智能锂电池，其特征在于：多组所述套接组件中的套接件（104）之间相互粘接。
7.根据权利要求1所述的智能锂电池，其特征在于：多个所述套接件（104）的外侧均设置有缓冲层。
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