一种用于监测锂电池内部状态的封装结构及封装方法技术

本发明专利技术公开了一种用于监测锂电池内部状态的封装结构及封装方法，用于结合超声技术监测锂电池的内部状态，包括压电片和屏蔽层；两个所述压电片分别位于所述锂电池的两侧，两个所述屏蔽层分别贴合在所述锂电池两侧的压电片上；所述压电片沿厚度方向极化，所述压电片的厚度方向上的两侧分别具有与信号线连接的导电层。本发明专利技术的优点和有益效果在于：实现了快速准确的判断锂电池的内部状态的技术效果，并且提高了压电片输出的超声波的信噪比；同时还极大的降低了锂电池封装结构的制造成本，保证了超声波在锂电池以及两个压电片之间传播的稳定性和一致性，以及起到了帮助锂电池散热以及阻止锂电池燃烧的作用，加强了电池的安全性能。

A Packaging Structure and Method for Monitoring the Internal State of Lithium Batteries

The invention discloses a packaging structure and a packaging method for monitoring the internal state of lithium battery, which is used to monitor the internal state of lithium battery by combining ultrasonic technology, including piezoelectric sheet and shielding layer; the two piezoelectric sheets are located on both sides of the lithium battery, and the two shielding layers are respectively attached to the piezoelectric sheets on both sides of the lithium battery; the piezoelectric sheets are polarized along the thickness direction. The two sides of the thickness direction of the piezoelectric sheet are respectively provided with conductive layers connected with the signal line. The advantages and beneficial effects of the present invention lie in: realizing the technical effect of quickly and accurately judging the internal state of the lithium battery, improving the signal-to-noise ratio of the ultrasonic wave output from the piezoelectric chip, greatly reducing the manufacturing cost of the lithium battery packaging structure, ensuring the stability and consistency of the ultrasonic wave propagation between the lithium battery and the two piezoelectric chips, and helping. The role of lithium batteries in heat dissipation and preventing the combustion of lithium batteries enhances the safety performance of batteries.

【技术实现步骤摘要】
一种用于监测锂电池内部状态的封装结构及封装方法
本专利技术涉及电子领域，特别涉及一种用于监测锂电池内部状态的封装结构及封装方法。
技术介绍
当前的电池管理系统主要借助温度传感器、电流传感器、电压传感器来监测锂电池的内部状态，如估测动力电池组的荷电状态、监测动力电池组的健康状态等功能。然而对于电池组的荷电状态而言，电压、电流、温度虽然同锂离子电池的荷电状态存在关联但联系并不紧密，仅凭电压、电流、温度三个物理信息难以对锂离子电池的荷电状态进行精准的预测。而对于健康状态而言，虽然当电池出现晚期安全问题，例如由于电池过充产生锂枝晶引起短路时，电压、电流、温度均会出现变化，发出警报，但此时由短路产生的大量热量可能使电池进入热失控状态，最终起火燃烧。电压、电流、温度三个物理信息难以对电池早期健康状态做出预警；现有的超声技术对锂电池的内部状态的探测工作，主要通过较为复杂的超声信号源和超声信号接收器完成，但由于其成本较高且体积较大，以及与现有的锂电池成组技术不兼容等缺点，因此无法集成在现有的锂电池模块中。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种用于监测锂电池内部状态的封装结构及封装方法。本技术方案只要简单地激发贴在锂电池一侧的压电片共振产生超声波，就可以引起贴在锂电池另一侧的压电片发生共振，产生电信号，该电信号强弱与电池的荷电状态和健康状态具有对应关系，可以用于监测电池的荷电状态和健康状态等内部状态参数；而屏蔽层的存在是为了压电片与外界信号之间产生电磁屏蔽，进而提高信噪比；同时，压电片与屏蔽层的总厚度远小于传统的超声信号源与超声信号接收器，可以集成在锂电池模块中；由于超声信号作为一种无损检测信号能够直接反映电池内部电极材料的变化，因此可帮助电池管理系统更好的进行电池荷电状态的估测与锂电池的早期健康状态的监控；利用铝塑膜对锂电池、压电片、定位片和屏蔽层进行封装，同锂电池原本的制作工艺相匹配，因此能够能最大限度的利用原本的锂电池生产线进行生产，极大的降低了锂电池封装结构的制造成本。在密封空间内注入耦合剂，不仅使与超声波发射器连接压电片能够通过该耦合剂顺利将超声波传送至与超声波接收器连接的压电片上，还起到了帮助锂电池散热以及阻止锂电池燃烧的作用，加强了电池的安全性能。利用固定槽和导线槽实现对压电片和信号线的定位，避免了锂电池在使用及运输中，导致压电片和信号线产生错位，进而影响两个压电片之间的超声波传播质量，保证了超声波在锂电池以及两个压电片之间传播的稳定性和一致性。本专利技术中的一种用于监测锂电池内部状态的封装结构，用于结合超声技术监测锂电池的内部状态，包括压电片和屏蔽层；两个所述压电片分别位于所述锂电池的两侧，两个所述屏蔽层分别贴合在所述锂电池两侧的压电片上；所述压电片沿厚度方向极化，所述压电片的厚度方向上的两侧分别具有与信号线连接的导电层。上述方案中，还包括铝塑膜；所述铝塑膜包裹所述锂电池、压电片和屏蔽层并形成密闭空间，所述铝塑膜与所述锂电池、压电片和屏蔽层形成为一体；所述压电片的厚度方向与所述锂电池的两侧表面垂直，位于所述压电片朝向锂电池一侧上的导电层作为信号输入端，位于所述压电片背向锂电池一侧上的导电层作为接地端；所述屏蔽层还与所述接地端连接。上述方案中，还具有定位片和耦合剂，两个所述压电片分别通过所述定位片固定在所述锂电池的两侧；所述耦合剂填充在由所述铝塑膜包裹的密闭空间内，并充实所述锂电池与压电片和定位片之间，以及所述屏蔽层与铝塑膜之间的空隙；所述耦合剂还用于浸润压电片。上述方案中，所述定位片具有与所述压电片的外轮廓匹配的固定槽，所述压电片固定在所述固定槽内，所述定位片还具有导线槽，所述导线槽的一端与所述固定槽的侧壁连通，所述导线槽的另一端与通过所述定位片的侧面与外界连通，所述信号线位于所述导线槽内，所述信号线背向所述压电片的一端通过所述导线槽穿出所述定位片；所述信号线从所述铝塑膜包裹的密闭空间内穿出。上述方案中，所述两个压电片通过具有耦合剂性质的粘合剂胶接在所述锂电池的两侧。上述方案中，所述屏蔽层为由高导电材料制成的二维屏蔽片或屏蔽网结构，所述屏蔽层的厚度小于1mm，所述压电片与屏蔽层的整体厚度小于3mm，所述屏蔽层通过与所述接地端连接以屏蔽外界干扰信号；所述锂电池为具有两个平行平面的软包或硬盒装成品电池或半成品电芯；所述压电片为薄片状压电换能片，所述压电片的频率为频率在100kHz-50MHz。一种用于监测锂电池内部状态的封装方法，包括以下步骤：S1.将信号线和压电片两侧的导电层连接为一体；准备两个连接有信号线的压电片，两个压电片分别位于锂电池两侧；S2.在两个压电片背向锂电池的侧面涂抹导电胶，在压电片背向锂电池的侧面压合屏蔽层，使屏蔽层与压电片相互连接；其中，位于所述压电片朝向锂电池一侧上的导电层作为信号输入端，位于所述压电片背向锂电池一侧上的导电层作为接地端；所述屏蔽层还与所述接地端连接。上述方案中，在所述S1中，所述两个压电片通过具有耦合剂性质的粘合剂胶接在所述锂电池的两侧。上述方案中，还可包括以下步骤：S3.将铝塑膜包裹锂电池、压电片和屏蔽层，并将信号线从铝塑膜包裹的空间内穿出，再将铝塑膜的四周压合密封形成密闭空间，使铝塑膜与锂电池、压电片和屏蔽层形成一体；S4.对铝塑膜的四周压合密封所形成的密封边进行裁剪，使密封边的宽度小于4mm；S5.将铝塑膜包裹所述锂电池、压电片、定位片和屏蔽层，并将信号线从铝塑膜包裹的空间内穿出，再将所述铝塑膜的四周压合密封形成密闭空间，使所述铝塑膜与所述锂电池、压电片、定位片和屏蔽层形成一体；S6.对铝塑膜打孔形成注液通道和真空通道，所述注液通道和真空通道分别连通所述密闭空间和外界；S7.将注液机的注液口插入注液通道内，用于向所述密闭空间内注入耦合剂；将真空机的抽气口插入真空通道内，用于抽取所述密闭空间内的空气；同时启动所述注液机和真空机，并使所述注液机的注入速率与所述真空机的抽气速率平衡；S8.当所述耦合剂填充所述密闭空间，充实所述锂电池与压电片和定位片之间，以及所述屏蔽层与铝塑膜之间的空隙，并浸润所述压电片时，停止注液机和真空机工作；S9.压合所述注液通道和真空通道。上述方案中，在所述S1中还可包括以下步骤，S11.将两个所述定位片分别压在所述锂电池的两侧，准备两个连接有信号线的压电片，将两个压电片分别固定在所述锂电池两侧的定位片的固定槽内；S12.将两个信号线分别卡入所述锂电池两侧的定位片的导线槽内，同时将两个信号线背向压电片的一端分别穿出两个定位片；在所述S5中，所述铝塑膜的四周通过采用热压法或超声法压合密封；在所述S9中，所述注液通道和真空通道通过采用热压法或超声法压合密封。本专利技术的优点和有益效果在于：本专利技术提供一种用于监测锂电池内部状态的封装结构及封装方法，通过结合超声技术快速准确的监测锂电池的内部状态的技术效果，帮助电池管理系统更好的进行电池荷电状态的估测与锂电池的早期健康状态的监控；提高了压电片输出的超声波的信噪比，保证了超声波在锂电池以及两个压电片之间传播的稳定性和一致性；通过耦合剂起到了帮助锂电池散热以及阻止锂电池燃烧的作用，加强了电池的安全性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监测锂电池内部状态的封装结构，用于结合超声技术监测锂电池的内部状态，其特征在于，包括压电片和屏蔽层；两个所述压电片分别位于所述锂电池的两侧，两个所述屏蔽层分别贴合在所述锂电池两侧的压电片上；所述压电片沿厚度方向极化，所述压电片的厚度方向上的两侧分别具有与信号线连接的导电层。

【技术特征摘要】
1.一种用于监测锂电池内部状态的封装结构，用于结合超声技术监测锂电池的内部状态，其特征在于，包括压电片和屏蔽层；两个所述压电片分别位于所述锂电池的两侧，两个所述屏蔽层分别贴合在所述锂电池两侧的压电片上；所述压电片沿厚度方向极化，所述压电片的厚度方向上的两侧分别具有与信号线连接的导电层。2.根据权利要求1所述的一种用于监测锂电池内部状态的封装结构，其特征在于，还包括铝塑膜；所述铝塑膜包裹所述锂电池、压电片和屏蔽层并形成密闭空间，所述铝塑膜与所述锂电池、压电片和屏蔽层形成为一体；所述压电片的厚度方向与所述锂电池的两侧表面垂直，位于所述压电片朝向锂电池一侧上的导电层作为信号输入端，位于所述压电片背向锂电池一侧上的导电层作为接地端；所述屏蔽层还与所述接地端连接。3.根据权利要求2所述的一种用于监测锂电池内部状态的封装结构，其特征在于，还具有定位片和耦合剂，两个所述压电片分别通过所述定位片固定在所述锂电池的两侧；所述耦合剂填充在由所述铝塑膜包裹的密闭空间内，并充实所述锂电池与压电片和定位片之间，以及所述屏蔽层与铝塑膜之间的空隙；所述耦合剂还用于浸润压电片。4.根据权利要求3所述的一种用于监测锂电池内部状态的封装结构，其特征在于，所述定位片具有与所述压电片的外轮廓匹配的固定槽，所述压电片固定在所述固定槽内，所述定位片还具有导线槽，所述导线槽的一端与所述固定槽的侧壁连通，所述导线槽的另一端与通过所述定位片的侧面与外界连通，所述信号线位于所述导线槽内，所述信号线背向所述压电片的一端通过所述导线槽穿出所述定位片；所述信号线从所述铝塑膜包裹的密闭空间内穿出。5.根据权利要求1所述的一种用于监测锂电池内部状态的封装结构，其特征在于，所述两个压电片通过具有耦合剂性质的粘合剂胶接在所述锂电池的两侧。6.根据权利要求4或5所述的一种用于监测锂电池内部状态的封装结构，其特征在于，所述屏蔽层为由高导电材料制成的二维屏蔽片或屏蔽网结构，所述屏蔽层的厚度小于1mm，所述压电片与屏蔽层的整体厚度小于3mm，所述屏蔽层通过与所述接地端连接以屏蔽外界干扰信号；所述锂电池为具有两个平行平面的软包或硬盒装成品电池或半成品电芯；所述压电片为薄片状压电换能片，所述压电片的频率为频率在100kHz-50MHz。7.一种用于监测锂电池内部状态的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将信号线和压...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘永东，邓哲，沈越，黄云辉，
申请(专利权)人：潘永东，
类型：发明
国别省市：上海,31