[发明专利]一种过流能力强的动力电池过温熔断保护技术

说明书

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种过流能力强的动力电池过温熔断保护技术。

背景技术

近年来，锂电池以其高能量密度、高平均电压、高输出功率、长使用寿命等优点被广泛应用在电动汽车、储能电站、电动工具等各种场合。通过汇流排将多个电芯进行串并联起来，将多个电芯的电流汇集起来形成大容量的电池组,从而达到供电的要求。随着应用范围的逐步扩大，锂电池的安全性受到广泛关注。

在锂电池充放电的过程中，电池本身和大电流通路上的组件会产生热量，虽然电池组的管理系统电路能够控制锂电池在一定的温度范围内进行充放电，但在某些极端情况下，如碰撞电池组被挤压或某个单体发生内部短路的情况下，电池某一个或多个电池会产生激烈的内部反应并产生大量的热量，这些热量则会造成电池组内温度持续上升，并且相互传递，使整个电池组内的各个电池单体产生连锁反应。

另一方面，锂电池如发生内、外部短路或过充等情况都可使锂电池产生高热，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，对人身、经济财产等均有一定的伤害。而当单个电芯的充电电压高于4.2V或放电电压低于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。

所以需要对每个锂电池进行保护，防止其过热失控，从而可以保证电池组的安全运行。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种过流能力强的动力电池过温熔断保护技术，实现对电芯防热失控保护。

一种过流能力强的动力电池过温熔断保护技术，电芯的盖板电极通过低电阻低熔点金属块与集流板连接，当其中某一电芯温度超过其保护温度时，与该电芯连接的低电阻低熔点金属块则会熔断，从而断开集流板与该电芯之间的电流，防止热失控。

进一步方案，所述低电阻低熔点金属块的材料为熔点为70-138℃的金属或合金材料。如锡、铋、铟、铅、镉或它们的合金，其可根据锂电池过热而要熔断的要求来选择低电阻低熔点金属块的材料组分。所述低电阻低熔点金属块为圆柱状或块状，圆柱状的低熔点金属块的长为2-10mm、直径为2-10mm，优选为长为5mm、直径为4mm；块状的低熔点金属块的长为2-10mm、宽和厚均为2-9mm，优选为5*4*4mm或4*3*3mm。

进一步方案，所述低电阻低熔点金属块的一端焊接或螺纹连接在电芯上的至少一个盖板上、另一端焊接或螺纹连接在集流板上。

进一步方案，所述焊接包括螺柱焊、加热焊、过流焊。

本发明使用一种低熔点金属材料制成的柱体做为电芯与集流板之间的导电连接柱，当锂电池发生短路、穿刺、过充等滥用条件下产热，在电池热失控之前低电阻低熔点金属块首先熔断而断开电流，快速隔离超温电芯，阻止电芯在过温状态下放电造成热量堆积发生爆炸、起火等严重故障；起到保护该电芯及其他电池的作用，防止产生更加严重的后果。其有别于现有过流能力有限的熔断保护技术，可过大电流的温度保护装置。

本发明主要是利用低电阻低熔点金属块的熔点低特点，一旦电芯因滥用原因导致温度过高，低电阻低熔点金属块可迅速熔断，从而断开电芯与汇流排之间的连接，对整个电池组起到自保护作用。

本发明在电芯的盖板电极与集流板之间，增加符合工艺需求的低电阻低熔点金属块，并使用特定的焊接工艺进行可靠连接，从而在出现模组短路、电芯内外短路、过充、载荷过大等现象时，连接集流板的低电阻低熔点金属块自动熔断，从而起到保护电芯甚至电池组的作用，避免出现电热失控现象。本发明补了锂电行业单体电芯基于可靠、安全、可大电流充放电、低成本的温度保护解决方案的行业空白，具有较强的市场竞争力和应用前景。

本发明的过温熔断保护机制可兼容过大大电流能力与熔断保护，通过金属选材的熔断选择，进行熔断点保护，对温度敏感，不影响过大过流需求的同时，更有效起到每个电芯物理级可靠性的安全保护。

本发明可用于大型储能电站、家用储能系统、大倍率数据中心UPS设备等。

具体实施方式

一种过流能力强的动力电池过温熔断保护技术，电芯的盖板电极通过低电阻低熔点金属块与集流板连接，当其中某一电芯温度超过其保护温度时，与该电芯连接的低电阻低熔点金属块则会熔断，从而断开集流板与该电芯之间的电流，防止热失控。