基于PTC材料的自适应限温电芯、电池系统及PTC材料技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种基于PTC材料的自适应限温电芯、电池系统及PTC材料，包括电芯及与电芯正负两极分别连接的两个极耳，其中至少一个极耳的外接表面上设有PTC材料；在25

【技术实现步骤摘要】
基于PTC材料的自适应限温电芯、电池系统及PTC材料


[0001]本专利技术实施例涉及锂电池
，具体涉及一种基于PTC材料的自适应限温电芯、电池系统及PTC材料。

技术介绍

[0002]目前，锂离子电池因其高能量密度、长循环寿命等优点在各行各业应用非常广泛；然而锂离子电池在应用实际过程中也存在一些缺点，比如：锂离子电池在激烈工况放电时，电池温度会快速升高，电池在高温状态下安全性能会下降；当温度高到一定范围内后，电池隔膜发生萎缩引起电池发生内短路，温度进一步升高直到最终引发电池热失控。
[0003]因此，如何在电池温升到一定温度后，控制电池温度不再升高，并逐渐降温至电池安全温度成为锂离子电池系统设计重点关注的问题。目前，行业内主要通过控制系统限制电池在高温状态下允许充放电的倍率，并增加液冷系统来降低电池温度；限制电池在高温状态下的允许充放电倍率需要外部用电设备执行电池包的充放电倍率限制指令，当通讯出现问题或者外部用电设备控制出现异常时，此方法存在失效的风险。因此，本专利技术提出了一种不需要依靠外部用电设备执行指令的限制电池充放电倍率的方法，从而控制电池温度不再进一步升高，并逐渐降低至电池安全温度。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术实施例提供一种基于正温度系数(PTC)材料的自适应限温电芯、电池系统及PTC材料，以解决现有技术中由于电池不断升温而导致电池热失控而产生危险的问题。
[0005]一种基于PTC材料的自适应限温电芯，包括电芯及与电芯正负两极分别连接的两个极耳，其中至少一个极耳的外接端的外侧面上设有PTC材料；在25
±
5℃的情况下，所述PTC材料的电阻为0.1
‑
2倍电芯内阻；所述PTC材料在大于或等于居里温度的情况下，电阻率不低于其在25
±
5℃下的30倍。。
[0006]进一步的，所述PTC材料的设置厚度与设置面积的计算方法包括：设定PTC材料的设置厚度，根据电阻公式R＝(ρ*L)/S计算PTC材料的设置面积，或者，设定PTC材料的设置面积，根据电阻公式R＝(ρ*L)/S计算PTC材料的设置厚度，式中R为PTC材料在25
±
5℃下的电阻，ρ为PTC材料在25
±
5℃下的电阻率，L为PTC材料的设置厚度，S为PTC材料的设置面积。
[0007]进一步的，所述PTC材料的厚度为1μm～50μm。
[0008]进一步的，所述PTC材料的设置面积为0.01dm2～5dm2。
[0009]进一步的，所述PTC材料通过冷喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、磁控溅射、打印喷涂中的任意一种喷涂在极耳表面。
[0010]进一步的，所述极耳的外接端的内侧面与电芯之间设有空气隔层。
[0011]一种使用自适应限温电芯的电池系统，包括电池包，所述电池包内设有至少一个串联于电池充放电回路的电芯。
[0012]一种应用于自适应限温电芯的PTC材料，所述PTC材料的制备原料按照质量配比包括80％～90％的钛酸钡与10％～20％的元素添加剂，所述元素添加剂为Al
3+
、Fe
3+
、Nb
5+
、Y
3+
、La
3+
氧化物中的至少两种，将全部制备原料充分混合后烧结，烧结温度为1100～1300℃，形成PTC块状陶瓷材料。
[0013]进一步的，所述PTC材料的居里温度为50℃～110℃，25
±
5℃下所述PTC材料的电阻率小于10Ω
·
m。优选地，所述PTC材料的居里温度为50℃～80℃，25
±
5℃下所述PTC材料的电阻率为0.2～2Ω
·
m。
[0014]本专利技术实施例具有如下优点：
[0015]本专利技术实施例所述的一种基于PTC材料的自适应限温电芯及电池系统利用PTC材料的正温度效应来实现给电池限温功能，在电池温度升高时，PTC电阻增大，等效于电池内阻增大，降低整体电池包的功率性能，大幅度降低电池产热，从而实现电池温度的降低，避免热失控的情况发生。
[0016]本专利技术实施例所述的一种基于PTC材料的自适应限温电芯及电池系统将PTC材料串联在电池包内部电路中自主实现对电池温度的降低，不需要依靠外部用电设备的控制，可以避免通讯异常或者外部用电设备异常时限制电池对外放电功率功能失效的风险。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0018]本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的一种自适应限温电芯的产品结构图；
[0020]图2为本专利技术实施例提供的一种自适应限温电芯的多产品连接图；
[0021]图3为本专利技术另一实施例提供的一种自适应限温电芯的产品结构图；
[0022]图4为本专利技术另一实施例提供的一种自适应限温电芯的多产品连接图；
[0023]图5为本专利技术另一实施例提供的一种电池系统的系统结构图。
[0024]图中：
[0025]1、电芯；2、极耳；3、PTC材料；4、电池包；5、主正继电器；6、主负继电器；7、负载。
具体实施方式
[0026]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]实施例1
[0028]如图1
‑
3所示，一种基于PTC材料的自适应限温电芯，包括电芯1及与电芯1正负两极分别连接的两个极耳2，其中至少一个极耳2的外接端的外侧面上设有PTC材料3。在25
±
5℃(即20℃～30℃)的情况下，所述PTC材料3的电阻小于10mΩ；在大于或等于居里温度的情况下，所述PTC材料3的电阻率至少是25
±
5℃下的30倍。常温下，PTC材料3的电阻很小，如2mΩ，不会影响电池的内阻变化。当电池在经过剧烈工况运行后，电芯1温度上升，PTC材料3温度也随之上升，当电池温度上升至PTC材料3的居里温度时，PTC材料3的电阻率急剧上升，当电池温度大于居里温度时PTC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PTC材料的自适应限温电芯，其特征在于：包括电芯及与电芯正负两极分别连接的两个极耳，其中至少一个极耳的外接端的外侧面上设有PTC材料；在25
±
5℃的情况下，所述PTC材料的电阻为0.1
‑
2倍电芯内阻；所述PTC材料在大于或等于居里温度的情况下，电阻率不低于其在25
±
5℃下的30倍。2.根据权利要求1所述的一种自适应限温电芯，其特征在于：所述PTC材料的设置厚度与设置面积的计算方法包括：设定PTC材料的设置厚度，根据电阻公式R＝(ρ*L)/S计算PTC材料的设置面积，或者，设定PTC材料的设置面积，根据电阻公式R＝(ρ*L)/S计算PTC材料的设置厚度，式中R为PTC材料在25
±
5℃下的电阻，ρ为PTC材料在25
±
5℃下的电阻率，L为PTC材料的设置厚度，S为PTC材料的设置面积。3.根据权利要求2所述的一种自适应限温电芯，其特征在于：所述PTC材料的厚度为1μm～50μm。4.根据权利要求2所述的一种自适应限温电芯，其特征在于：所述PTC材料的设置面积为0.01dm2～5dm2。5.根据权利要求1所述的一种自适应限温电芯，其特征在于：所述PTC材料通过冷喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、磁控溅射、打印喷涂中的任意一种方法喷涂在极耳表面。6.根据权利要求1所述的一种自适应限温电芯，其特征在于：所述极耳的外接...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦继文，付垚，
申请(专利权)人：北京卫蓝新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：