防止电池热失控的电源及供电系统的制作方法

本发明涉及锂离子电池保护领域，具体而言，涉及一种防止电池热失控的电源及供电系统。

背景技术：

汽车使用越来越普及，全球环境污染和石油紧缺问题也越来越突出。由于锂电池具有对环境污染小、无噪音、能量高等优点，现被广泛的应用，尤其是近几年应用于一种电动汽车，该电动汽车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。

锂电池在充、放电使用下，电池内部发生的电化学反应会产生热量，当电池单体受外力挤压、穿刺及发生内部短路时，会加剧锂电池内部发热，并产生高温气体，极易发生爆炸、着火等事故。若不采取恰当的措施，当其中一个电池单体发生热失稳时，会波及邻近的其他电池单体，导致热失控传播，引发更大的事故。

日常使用的电池组由多排多列的电池单体组成，通常电池单体上没有设置短路保护装置，安全可靠性差。某一电池单体内的电解液及高温气体发生爆喷时，由于该电池单体形变而导致该电池单体与正负极集流板导通，使得整个电池组发生短路，持续的短路会使热失稳的电池单体及周边电池单体的温度急剧上升，引发热失控蔓延。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种防止电池热失控的电源及供电系统，其能够在某个电池单体发生热失稳时，通过短路保护，使热失稳的电池单体不会与周边电池单体及正、负极集流板发生导通，进而避免二次短路的发生，从根本上抑制了热失控的传播。

本发明较佳实施例提供一种防止电池热失控的电源，所述电源包括多个电池单体及集流板组件，其中：

所述集流板组件包括正集流板及负集流板，所述多个电池单体平行设置于所述负集流板与正集流板之间，所述正集流板及负集流板上分别设置有绝缘件；

所述负集流板与所述多个电池单体的负极通过负极连接板电性连接；

所述正集流板与所述多个电池单体的正极通过多个正极连接件电性连接。

在本发明较佳实施例中，所述绝缘件包括绝缘层，所述绝缘层分别设置于所述正集流板及负集流板上，其中：

所述正集流板的所述绝缘层设置于所述正集流板靠近电池单体一侧的表面上；

所述负集流板的所述绝缘层设置于所述负集流板远离电池单体一侧的表面上或者所述负集流板两侧表面上均设置有所述绝缘层。

在本发明较佳实施例中，所述绝缘件还包括用于将所述绝缘层与所述正集流板，及所述绝缘层与所述负集流板分别加固的绝缘固定件，其中：

加固所述正集流板及所述绝缘层的所述绝缘固定件上开设有多个用于将所述电池单体的正极露出的第一凸孔，所述第一凸孔开设的数量与所述电池单体的数量相同；

加固所述负集流板及所述绝缘层的所述绝缘固定件上开设有多个用于将所述电池单体的负极露出的第二凸孔，所述第二凸孔开设的数量与所述电池单体的数量相同。

在本发明较佳实施例中，所述正集流板上开设有多个用于将所述多个电池单体的正极露出的第一通孔，所述第一通孔开设的数量及位置与所述第一凸孔相匹配。

在本发明较佳实施例中，所述负集流板上开设有多个用于将所述多个电池单体的负极露出的第二通孔，所述第二通孔开设的数量及位置与所述第二凸孔相匹配。

在本发明较佳实施例中，所述负极连接板包括多个负极连接件，多个所述负极连接件设置的数量及位置与所述负集流板上开设的多个所述第二通孔的数量及位置相匹配。

在本发明较佳实施例中，所述负极连接件包括负极本体、负极耳及用于连接所述负极本体及负极耳的熔断件，所述负极耳与所述电池单体的负极电性连接，所述负极本体与所述负集流板固定连接。

在本发明较佳实施例中，所述负极连接件为平面螺旋结构。

在本发明较佳实施例中，所述正极连接件为片状结构，所述正极连接件包括正极本体、正极耳及用于连接所述正极本体及正极耳的熔断片，所述正极耳与所述电池单体的正极电性连接，所述正极本体与所述正集流板固定连接。

本发明较佳实施例还提供一种供电系统，所述供电系统包括上述任意一项的防止电池热失控的电源。

相对于现有技术而言，本发明提供的防止电池热失控的电源及供电系统，具有以下有益效果：

所述电源包括多个电池单体及集流板组件。所述集流板组件包括正集流板及负集流板，所述多个电池单体平行设置于所述负集流板与正集流板之间，所述正集流板及负集流板上分别设置有绝缘件。所述负集流板与所述多个电池单体的负极通过负极连接板电性连接。所述正集流板与所述多个电池单体的正极通过多个正极连接件电性连接。由此，即使在某个电池单体发生热失稳时，该热失稳的电池单体不会与周边电池单体及正、负极集流板发生导通，进而避免二次短路的发生，从根本上抑制了热失控的传播。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1为本发明较佳实施例提供的防止电池热失控的电源的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例提供的图1所示的单个电池单体的结构示意图。

图3为本发明较佳实施例提供的图1所示的负极连接板的结构示意图。

图4为本发明较佳实施例提供的图3所示的负极连接件的结构示意图。

图5为本发明较佳实施例提供的图1所示的正极连接件的结构示意图。

图标：100-电池单体；110-正极；120-负极；200-集流板组件；210-正集流板；212-第一通孔；220-负集流板；222-第二通孔；300-绝缘件；310-绝缘层；320-绝缘固定件；321-第一凸孔；323-第二凸孔；400-负极连接板；410-负极连接件；412-负极本体；414-负极耳；416-熔断件；500-正极连接件；510-正极本体；512-正极耳；514-熔断片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的电源或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，图1为本发明较佳实施例提供的防止电池热失控的电源的结构示意图。所述防止电池热失控的电源包括多个电池单体100、集流板组件200、绝缘件300、负极连接板400及正极连接件500。

在本实施例中，所述集流板组件200包括正集流板210及负集流板220，所述多个电池单体100平行设置于所述负集流板220与正集流板210之间，所述正集流板210及负集流板220上分别设置有绝缘件300。所述负集流板220与所述多个电池单体100通过负极连接板400电性连接。所述正集流板210与所述多个电池单体100通过多个正极连接件500电性连接。

请参阅图1及图2，图2为本发明较佳实施例提供的图1所示的单个电池单体100的结构示意图。在本实施例中，电池单体100包括正极110及负极120。具体地，所述负集流板220与所述多个电池单体100的负极120通过负极连接板400电性连接。所述正集流板210与所述多个电池单体100的正极110通过多个正极连接件500电性连接。

请再次参阅图2，在本实施例中，所述绝缘件300包括绝缘层310，所述绝缘层310分别设置于所述正集流板210及负集流板220上，其中：

所述正集流板210的所述绝缘层310可设置于所述正集流板210靠近电池单体100一侧的表面上。

所述负集流板220的所述绝缘层310可设置于所述负集流板220远离电池单体100一侧的表面上或者所述负集流板220两侧表面上均设置有所述绝缘层310。其中，采用负集流板220两侧表面均设置所述绝缘层310的方式所达到的效果较优。

在本实施例中，所述绝缘层310的设置方式可以是，但不限于，采用绝缘材料涂抹在所述集流板组件200设置绝缘层310的相应位置上，采用粘性部件将所述绝缘层310粘贴所述集流板组件200设置绝缘层310的相应位置上。

所述绝缘材料有很多种类，可分气体、液体、固体三大类。常用的气体绝缘材料有空气、氮气、六氟化硫等。液体绝缘材料主要有矿物绝缘油、合成绝缘油(硅油、十二烷基苯、聚异丁烯、异丙基联苯、二芳基乙烷等)两类。固体绝缘材料可分有机、无机两类。在本实施例中，制造所述绝缘层310的绝缘材料优选采用无机固体绝缘材料，可以是，但不限于，由云母、玻璃、陶瓷及它们的混合物制成的无机固体绝缘材料，由硅、硼及多种金属氧化物组成的无机固体绝缘材料。无机固体绝缘材料主要是以离子型结构为主，耐热性高，稳定性好，有较好耐大气老化性、耐化学药品性及长期在电场作用下的抗腐蚀性。

在本实施例中，所述绝缘件300还包括用于将所述绝缘层310与所述正集流板210，及所述绝缘层310与所述负集流板220分别加固的绝缘固定件320，其中：

加固所述正集流板210及所述绝缘层310的所述绝缘固定件320上开设有多个用于将所述电池单体100的正极110露出的第一凸孔321，所述第一凸孔321开设的数量与所述电池单体100的数量相同。

加固所述负集流板220及所述绝缘层310的所述绝缘固定件320上开设有多个用于将所述电池单体100的负极120露出的第二凸孔323，所述第二凸孔323开设的数量与所述电池单体100的数量相同。

在本实施例中，制造所述绝缘固定件320的材料优选采用ABS塑料(Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic)，ABS塑料的化学名称为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer，简称ABS)，是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物。ABS通常为浅黄色或乳白色的粒料非结晶性树脂，是使用最广泛的工程塑料之一。ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。

在本实施例中，通过在集流板组件200的表面上设置绝缘层310及绝缘固定件320，以此实现对电池单体100及集流板组件200的双重保护，增强绝缘性及抗冲击性。即使，在电池单体100发生内部短路引起热失稳时，该热失稳的电池单体100也不会与周边电池单体100及集流板组件200发生导通，避免了二次短路及热失控扩散的发生。

请再次参阅图1及图2，在本实施例中，所述正集流板210上开设有多个用于将所述多个电池单体100的正极110露出的第一通孔212，所述第一通孔212开设的数量及位置与所述第一凸孔321相匹配。

所述负集流板220上开设有多个用于将所述多个电池单体100的负极120露出的第二通孔222，所述第二通孔222开设的数量及位置与所述第二凸孔323相匹配。

请参阅图3，图3为本发明较佳实施例提供的图1所示的负极连接板400的结构示意图。在本实施例中，所述负极连接板400包括多个负极连接件410及多个用于通风的通风孔。多个所述负极连接件410设置的数量及位置与所述负集流板220上开设的多个所述第二通孔222的数量及位置相匹配。

请参阅图4，图4为本发明较佳实施例提供的图3所示的负极连接件410的结构示意图。在本实施例中，所述负极连接件410包括负极本体412、负极耳414及用于连接所述负极本体412及负极耳414的熔断件416。所述负极耳414与所述电池单体100的负极120电性连接，所述负极本体412与所述负集流板220固定连接。

在本实施例中，制造所述熔断件416的材料可以是，但不限于，铝制材料、镍制材料、镀镍材料等具有可熔断性的材料。所述负极本体412与所述负集流板220可优选采用焊接的方式固定连接。

在本实施例中，所述负极连接件410优选采用平面螺旋形结构。

请参阅图5，图5为本发明较佳实施例提供的图1所示的正极连接件500的结构示意图。在本实施例中，所述正极连接件500为片状结构，所述正极连接件500包括正极本体510、正极耳512及用于连接所述正极本体510及正极耳512的熔断片514。所述正极耳512与所述电池单体100的正极110电性连接，所述正极本体510与所述正集流板210固定连接。

在本实施例中，熔断片514优选采用铝薄片制造。所述正极本体510与所述正集流板210可优选采用焊接的方式固定连接。

在本实施例中，所述负极连接件410上设置的所述熔断件416以及正极连接件500上设置的熔断片514，相当于保险丝的作用。当电流超过设计的最大载流，或者电池单体100温度过高，超过设定温度时，熔断件416及熔断片514能瞬间熔断，从而保护了锂电池，避免着火、爆炸等危险情况的发生。熔断件416及熔断片514，一方面能够发挥柔性连接的作用，更加安全、可靠；另一方面可结合额定电流和材料横截面的换算关系进行设计，能及时熔断，发挥保护作用。

本发明实施例还提供了一种供电系统，所述供电系统包括上述的防止电池热失控的电源。

综上所述，本发明提供的防止电池热失控的电源及供电系统。所述电源包括多个电池单体及集流板组件。所述集流板组件包括正集流板及负集流板，所述多个电池单体平行设置于所述负集流板与正集流板之间，所述正集流板及负集流板上分别设置有绝缘件。所述负集流板与所述多个电池单体的负极通过负极连接板电性连接。所述正集流板与所述多个电池单体的正极通过多个正极连接件电性连接。由此，通过绝缘件包括的绝缘层及绝缘固定件的双重绝缘保护，以及熔断件、熔断片的熔断保护，当电池单体内部发生短路、电流过大、温度过高等热失稳情况时，该热失稳的电池单体不会与周边电池单体及正、负极集流板发生导通，进而避免二次短路的发生，从根本上抑制了热失控的传播，避免对锂电池的性能产生的影响，防止高温或燃烧等危险情况发生。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。