动力锂离子电池的电芯结构制造技术

本发明专利技术公开了一种动力锂离子电池的电芯结构，其特征在于，包括外壳（1）和电芯本体（12），外壳和电芯本体均为长方体形状，电芯本体位于外壳内；在外壳与电芯本体之间设有散热风道层；散热风道层环绕电芯本体的4个侧面设置；散热风道层设有N个沿电芯本体长度方向布置的相互平行的风道，N为大于8的整数；N个风道依次收尾相连通，相当于N个风道串联形成一个距离超长的风道，风道的入口或出口处设有风扇；外壳内还设有控制器；风扇受控于控制器。该动力锂离子电池的电芯结构具有主动散热的风道，散热效果好，安全性高。本发明专利技术能对电芯本体的温度和形变进行实时监控，并通过多重散热和防爆措施保障电池的安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术特别涉及一种动力锂离子电池的电芯结构。
技术介绍
近年来，由于空气污染的严重，清洁能源的应用日益蓬勃发展，动力锂离子电池广泛应用在电动自行车和电动汽车上，虽然动力锂离子电池具有清洁和廉价的优点，但是易燃易爆是其缺点和隐患，尤其是电池在高温时容易爆炸，因此，有必要设计一种安全性高的动力锂离子电池的电芯结构。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种动力锂离子电池的电芯结构，该动力锂离子电池的电芯结构具有主动散热的风道，散热效果好，安全性高。本专利技术的另一目的是对电芯本体的温度和形变进行实时监控，并通过多重散热和防爆措施保障电池的安全。专利技术的技术解决方案如下：一种动力锂离子电池的电芯结构，其特征在于，包括外壳（1）和电芯本体（12），外壳和电芯本体均为长方体形状，电芯本体位于外壳内；在外壳与电芯本体之间设有散热风道层；散热风道层环绕电芯本体的4个侧面设置；散热风道层设有N个沿电芯本体长度方向布置的相互平行的风道，N为大于8的整数；N个风道依次收尾相连通，相当于N个风道串联形成一个距离超长的风道，风道的入口或出口处设有风扇；外壳内还设有控制器；风扇受控于控制器。风扇为2个，风道的入口处设有引风扇（3），风道的出口处设有排风扇（4）。N为20；相邻的风道通过隔板分隔开，20个风道围绕电芯本体的4个侧壁设置，每一个风道的横截面大小相同。在散热风道层于电芯本体的之间设有防爆层，防爆层为遇高温可自行分解的聚丙烯薄膜层，聚丙烯薄膜层自行分解的温度为80度至120度。当电芯本体内部温度升高到80度时，该密封装置开始自裂，使得电芯本体直接与风道的空腔连通，此时风道形成泄压通道，能有效防止电芯本体爆炸。电池本体的外壁设有感应电芯本体膨胀的应变片（8）和感应电芯本体温度的温度传感器（10），电池本体的外壁还设有半导体制冷片（9），所述的应变片和温度传感器通过放大器和A/D传感器与控制器连接；控制器通过驱动电路与应变片相连。在温度过高时（如高于40度），通过半导体制冷片散热，温度过低时（如低于0度），通过半导体制冷片加热，保障电池正常工作。应变片为4片，电芯本体的每一个侧面设置一片；温度传感器为4个，分别设置在电池本体的侧面的4条侧棱处；半导体制冷片为8片，电芯本体的每一个侧面处各设置两片。4个温度传感器和4个应变片分别接多路开关的输入端口，多路开关为8选1模拟开关；多路开关受控于控制器的控制信号输出端口；多路开关的输出端依次通过放大器和A/D传感器与控制器的信号输入端口连接。在外壳与散热风道层之间设有防震层，防震层包括顶板（13）、底板（17）以及设置在顶板和底板之间的多个结构相同的防震单体模块。顶板和底板采用柔性材料，如橡胶等。防震单体模块包括顶部基板（14）、基座（19）、插入端（15）、套筒（16）以及设置在套筒内的弹簧（18）；顶部基板嵌装在顶板中，插入端为圆柱形，插入端垂直固定在顶部基板上；顶部基板，基座、插入端和套筒等采用硬质材料，如塑料或金属等。基座固定在底板上；套筒垂直固定在基座上，插入端插装在套筒中。控制器为单片机或DSP；控制器还连接有显示屏（5）和定位模块，定位模块为GPS或北斗定位模块，显示屏和接线端子（正负极）均设置在电芯的顶板上。控制方法：控制器通过应变片和温度传感器监控电池本体的状态，初始化后以及正常运行时，风扇和制冷片不开启。（1）当电芯温度过低（如低于0度，或低于5度），通过半导体制冷片加热到10度以上；（2）当电芯温度高于40度（含40度）且小于60度（不含60度），只通过半导体制冷片散热；（3）当电芯温度高于60（含60度）且小于70度（不含70度），只通过半导体制冷片散热；同时启动引风扇；（4）当电芯温度高于70度（含70度），通过半导体制冷片散热；同时启动引风扇和排风扇。（5）当应变片的形变超过预设值，表明电芯膨胀较大，则通过半导体制冷片散热；同时启动引风扇和排风扇。（6）当电芯温度高于80度（含80度），则防爆层自分解。保护电路：包括过充/过放保护电路，过流（防短路）保护电路和防反接保护电路，这些电路为现有成熟电路。有益效果本专利技术的动力锂离子电池的电芯结构，具有以下突出优点：（1）采用半导体制冷片，具有加温和降温的双重效果。实用性好。在天气寒冷时，加温保障电池正常运行，在电池温度过高时，降温防止电池过热。（2）具有独特的防震结构。采用多个独立的防震单体模块，互不干扰，易于实施，能应对整体和局部的震动，防震效果好。（3）多重多级散热措施散热风道可以自然的被动散热，需要时，可以开启一个风扇或2个风扇进行主动散热。半导体制冷片能降温和散热；（4）多重安全保护基于温度监控通过风道和制冷片散热，基于应变片的监控通过风道和制冷片散热；基于防爆层（自分解结构）实现防爆。综上所述，本专利技术通过多种措施综合运用，能有效防止电芯温度过高，有效防止电芯过热膨胀，具有防震，防爆等功能，而且，还能应对低温环境，因此，这种动力锂离子电池的电芯结构简单，易于实施，安全性性高，有利于推广实施，经济效益和社会效益明显。附图说明图1为动力锂离子电池的电芯的外形结构示意图（俯视图）；图2为动力锂离子电池的电芯的内部结构示意图（横向剖面图）；图3为动力锂离子电池的电芯结构的风道布置图（X表示风从顶部进入流入底部，O表示风从底部流向顶部）；图4为风道中的风流向示意图；图5为防震层的结构示意图；图6为电原理框图。标号说明：1-外壳，2-接线端子，3-引凤扇，4-排风扇，5-显示屏，6-防震层，7-风道，8-应变片，9-半导体制冷片，10-温度传感器，11-防爆层，12-电芯本体，13-顶板，14-顶部基板，15-插入端，16-套筒，17-底板，18-弹簧，19-基座。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于一下具体实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。实施例：如图1-6，一种动力锂离子电池的电芯结构，其特征在于，包括外壳1和电芯本体12，外壳和电芯本体均为长方体形状，电芯本体位于外壳内；在外壳与电芯本体之间设有散热风道层；散热风道层环绕电芯本体的4个侧面设置；散热风道层设有20个沿电芯本体长度方向布置的相互平行的风道7；20个风道依次收尾相连通，相当于20个风道串联形成一个距离超长的风道，风道的入口或出口处设有风扇；外壳内还设有控制器；风扇受控于控制器。风扇为2个，风道的入口处设有引风扇3，风道的出口处设有排风扇4。相邻的风道通过隔板分隔开，20个风道围绕电芯本体的4个侧壁设置，每一个风道的横截面大小相同。在散热风道层于电芯本体的之间设有防爆层11，防爆层为遇高温可自行分解的聚丙烯薄膜层，聚丙烯薄膜层自行分解的温度为80度至120度。当电芯本体内部温度升高到80度时，该密封装置开始自裂，使得电芯本体直接与风道的空腔连通，此时风道形成泄压通道，能有效防止电芯本体爆炸。电池本体的外壁设有感应电芯本体膨胀的应变片8和感应电芯本体温度的温度传感器10，电池本体的外壁还设有半导体制冷片9，所述的应变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力锂离子电池的电芯结构，其特征在于，包括外壳（1）和电芯本体（12），外壳和电芯本体均为长方体形状，电芯本体位于外壳内；在外壳与电芯本体之间设有散热风道层；散热风道层环绕电芯本体的4个侧面设置；散热风道层设有N个沿电芯本体长度方向布置的相互平行的风道，N为大于8的整数；N个风道依次收尾相连通，风道的入口或出口处设有风扇；外壳内还设有控制器；风扇受控于控制器。

【技术特征摘要】
1.一种动力锂离子电池的电芯结构，其特征在于，包括外壳（1）和电芯本体（12），外壳和电芯本体均为长方体形状，电芯本体位于外壳内；在外壳与电芯本体之间设有散热风道层；散热风道层环绕电芯本体的4个侧面设置；散热风道层设有N个沿电芯本体长度方向布置的相互平行的风道，N为大于8的整数；N个风道依次收尾相连通，风道的入口或出口处设有风扇；外壳内还设有控制器；风扇受控于控制器。2.根据权利要求1所述的动力锂离子电池的电芯结构，其特征在于，风扇为2个，风道的入口处设有引风扇（3），风道的出口处设有排风扇（4）。3.根据权利要求1所述的动力锂离子电池的电芯结构，其特征在于，N为20；相邻的风道通过隔板分隔开，20个风道围绕电芯本体的4个侧壁设置，每一个风道的横截面大小相同。4.根据权利要求1-3任一项所述的动力锂离子电池的电芯结构，其特征在于，在散热风道层于电芯本体的之间设有防爆层，防爆层为遇高温可自行分解的聚丙烯薄膜层。5.根据权利要求4所述的动力锂离子电池的电芯结构，其特征在于，电池本体的外壁设有感应电芯本体膨胀的应变片（8）和感应电芯本体温度的温度传感器（10），电池本体的外壁还设有半导体制冷片（9），所述的应变片和温度传感器通过放大器和A/D传感器与控制器连接；控制器通过驱动电路与应变片相连。6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李继春，
申请(专利权)人：凤凰新能源惠州有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44