[实用新型]一种基于单电芯并联的热失控防护的微型多通道连接结构

说明书

本实用新型公开了一种基于单电芯并联的热失控防护的微型多通道连接结构，属于动力、储能电池模组生产制造技术领域，包括：电芯机构；汇流机构，连接电芯机构；以及微型多通道机构，设于电芯机构，获得熔断电流。本实用新型解决现有的传统工艺模式下的缺陷，核心内容就是微型多通道边界化熔断机制，本实用新型通过汇流条和矩形电芯之间采用两根以上更小的保险丝或金属连接片进行焊接，通过精确计算和实验，获得熔断电流作为电池并联的最后一道保护；本实用新型通过多个熔断通道窄口的设置代替多个熔断连接件，获得熔断电流作为电池并联的最后一道保护。

技术领域

本实用新型涉及动力、储能电池模组生产制造技术领域，更具体地说，涉及一种基于单电芯并联的热失控防护的微型多通道连接结构。

背景技术

锂电池是迄今为止能量密度最高的二次电源，有很多优势，但也存在隐患，其中最大的隐患就是电池的安全性管理，现有的动力锂电池的成组技术，绝大多数均采用“单通道集中式”管理模式，以现行的电动汽车、电力储能站为例，电池管理方式都是先通过电芯进行大型并联形成并联模组，再把所有的并联模组进行串联，达到一定的目标电压，形成系统应用需要的电池，在电池管理的过程中，每个并联模组对并联模组进行集中的数据采集，采集内容包括电压、电流、温度等，上传到一个集中的Bms管理系统中，通过bms对保护开关实时控制，这种传统的电池管理模式虽然表面上看，结构简单，有一定的智能化，事实上存在一定的问题，主要表现在以下：监而不控的模式无法解决电池热失控的问题，监控仅仅是告知，热失控的反应时间一般在5 秒以内，迄今为止没有任何控制手段，针对传统电池组装各种缺点，我们曾经公开了自由模组锂电池及由自由模组锂电池构成的自由串并联矩阵式系统，将电池的模组化并联能量当量降低到可控的电量，通过多通道组合解决当通道设计中的各种问题，比如每个自由模组三元体系材料，一般在500wh 左右，相对安全的磷酸铁锂材料，当量在不超过2千瓦时，实际应用中通过自有产品的组合构成系统，每个模组之间均有隔离，由此可以有效的抑制热失控，不仅解决了电池一次性衰减的问题、自修复的问题、防护的问题，而且还针对热失控采取了多方面措施，本实用新型所公开的关键工艺结构就是在微观机械电气模式下的工艺方法。

现有技术包括：

(1)通过直接并联管理：请参阅图3，这是一种典型的不做任何防护的简单粗暴的电池电芯并联连接方式，目前大多数企业的电池封装均采用该模式。成本低，生产效率高。缺点为：并联模组中任何一颗电芯突发热失控，都会引发整个并联组连续热失控，导致类似链式反应现象，引发系统崩溃。这也是国内锂电池系统燃烧现象不断的原因；

(2)通过连接带进行熔断管理：请参阅图4，讲究一些的企业不少会采用以上方式，设定两个汇流条作为大正大负，每个电芯并联的时候通过一根熔断丝连接在汇流条上。理论上认为，某颗电芯一旦出现内部短路，引发热失控，利用大回流将熔断丝熔断，是该电芯脱离系统。一般应用于方形磷酸铁锂电池。缺点为：1、对于单体过大的电芯，该方案无效，原因是单体过大的电芯本身的热失控威力过大，并不能实际上解决问题(理论上单体电芯容量低于40安时可控)，现在的单通道系统企业正在把单体电芯做的越来越大，实际上是理论上的误区；2、单通道熔断丝热电阻效应边界不清晰，实际应用的过程中会出现该熔断不熔断，不该熔断提前熔断的变数，效果不佳；

(3)通过镍带覆盖方式的熔断机制：请参阅图5，对一些以圆柱形锂离子电芯(18650、26650等)进行电池组组装的企业而言，由于圆柱形锂电池的特性，多数情况下采用镀镍类汇流片连接进行焊接连接，有的企业也会采用一些通道熔断的模式进行热式控管理，考虑到圆柱形锂离子电芯普遍电量当量较小，虽然更容易出问题而且组装工艺复杂，考虑到单颗电芯威力可控，得到了很多企业认同。缺点为：1、该结构同样存在单通道熔断丝热电阻效应边界不清晰，实际应用的过程中会出现该熔断不熔断，不该熔断提前熔断的变数；2、薄片状的结构汇流不均匀，可控性差。