CN201797336U - 能够同时用于大电流输出和小电流输出的锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种能够同时用于大电流输出和小电流输出的锂离子电池。目前还没有一种新型环保、安全性高，能同时用于大、小电流输出的锂离子启动电池。本实用新型的特征是：包括设有正极和负极电池组合体，与电池组合体相连的保护电路板，一端连接在电池组合体正极上的正极大引线，一端连接在负极上的负极大引线，一端均连接在保护电路板上的正极小引线、负极小引线、正极充电引线和负极充电引线，至少三组支撑垫；电池组合体由四块锂离子电池串联而成，四块锂离子电池相互平行，两块相邻的锂离子电池之间均垫有至少一组支撑垫。本实用新型结构设计合理，新型环保，安全性能高，使用寿命长，既能够用于提供启动电流，又能够进行小电流供电。

Description

能够同时用于大电流输出和小电流输出的锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及一种带有特殊回路的锂离子电池，尤其是涉及一种能够同时用于大电流输出和小电流输出的锂离子电池。本实用新型既能够用于对汽车、摩托车、滑板车、多功能车、水上摩托艇、雪地摩托艇、割草机、汽车跨接宝等设备的启动进行大电流供电，此时不会因为保护电路板的存在而无法通过大电流；又能够同时用于上述设备所携带的灯光、喇叭、收音机等电器以及对输出电源的小电流用电器进行供电，且由于保护电路板的存在而不会使电池组因放电过深而损坏，属于一种多用途的启动电池。

背景技术

汽车、摩托车、滑板车、多功能车、水上摩托艇、雪地摩托艇、割草机、汽车跨接宝等设备在启动时都需要用到启动电池。目前常用铅酸启动电池作为上述设备的启动电池，但铅酸启动电池存在较多的缺陷。

首先，铅酸启动电池的性能较差，比如它的重量大、比能量低、循环寿命短等。其次，铅酸启动电池的功率也较小，启动电流为10C左右。再次，铅酸启动电池中含有重金属铅与硫酸等严重染污环境的成分，国际上正在逐步推广和实行禁铅令，许多国家和地区已对含铅产品的制造和使用进行了限制，最终将使得用于设备启动的铅酸启动电池被淘汰。

锂离子电池，特别是磷酸铁锂锂离子电池，如高倍率磷酸铁锂聚合物锂离子电池，与铅酸电池相比，其重量轻、体积小、寿命长、瞬间启动电流大，且不含铅、镉和汞等重金属污染元素，具有更高的功率密度、能力密度和安全性。因此，锂离子电池是一种较好的用于替代铅酸电池的启动电池产品。

虽然锂离子电池具有新型环保、高能与长寿命等优点，且在启动电池中使用锂离子电池替代铅酸启动电池已是一种产业趋势，具有非常广阔的市场前景，但由于锂离子电池组向小功率用电器以小电流放电方式进行供电时，其放电深度大，将会拉大锂离子电池组内的各单只电池芯之间的电压差，从而导致损坏单只电池芯或过充电引起的安全问题，造成电池组无法使用。尽管目前在小电流放电的移动电源产品中已有电池保护线路，但在大功率放电的启动型锂离子电池产品中，还没有使用电池保护线路。

综上所述，目前还没有一种结构简单、新型环保、安全性能高、使用寿命长，能够同时用于大电流输出和小电流输出的锂离子启动电池，这就限制了汽车跨接宝等移动电源设备的应用。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，新型环保，安全性能高，使用寿命长，既能够用于提供启动电流，又能够进行小电流供电的能够同时用于大电流输出和小电流输出的锂离子电池。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该能够同时用于大电流输出和小电流输出的锂离子电池的特点在于：包括电池组合体、保护电路板、正极大引线、负极大引线、正极小引线、负极小引线、正极充电引线、负极充电引线和至少三组支撑垫，所述电池组合体由四块锂离子电池串联而成，该电池组合体中设置有正极和负极，所述四块锂离子电池相互平行，所述两块相邻的锂离子电池之间均留有间隙，所述每个间隙中均垫有至少一组支撑垫；所述正极小引线、负极小引线、正极充电引线和负极充电引线的一端均连接在保护电路板上，该保护电路板与电池组合体相连接，所述正极大引线的一端和负极大引线的一端分别连接在电池组合体的正极和负极上。上述设计使得本实用新型不仅能够用于摩托车、滑板车、多功能车、水上摩托艇、雪地摩托艇、割草机等设备的启动，还能够用于给上述设备上的灯光、喇叭等用电器以及其他输出电源的小电流用电器如应急灯、手机、照相机等进行供电；同时，上述设计使得本实用新型的重量轻、使用寿命长、安全性能高、放电性能好。

本实用新型所述电池组合体中设置有五个等势点，所述电路保护板通过五根线缆分别与电池组合体中的五个等势点相连接。由此使得本实用新型可以控制电池组合体中每块锂离子电池的电压，防止每块锂离子电池因过充电或过放电而损坏，确保本实用新型的使用更加安全，性能更加可靠。

本实用新型还包括电池支架，所述电池组合体安装在电池支架上。由此使得本实用新型的结构更加牢固，安装更加方便。

本实用新型所述电池组合体中的四块锂离子电池的形状均为扁平的长方体状，该四块锂离子电池重叠排列。由此使得本实用新型中的四块锂离子电池具有更好的抗振性能和散热性能，防止锂离子电池发生形变，从而提高了本实用新型的性能并延长了使用寿命。

本实用新型所述电池组合体中的四块锂离子电池通过转接板串联。由此使得本实用新型中电池组合体的结构更加简单、牢固。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1.不仅具有启动电池的功能，而且能够有效地给小电流用电器进行供电；

2.电池组合体的装配方便，构件结构简单，生产成本低，适用性强；

3.重量轻，小于常规铅酸启动电池重量的三分之一；

4.绿色环保，无铅、镉和汞等重金属污染问题；

5.超高功率，启动电流大于40C；

6.超长的循环使用寿命，充放电次数可大于2000次；

7.高安全性，无***与起火等安全问题；

8.采用具有平衡充电功能的保护电路板，当用于小电流供电或充电时，即使用回路2时，若单块锂离子电池的充电电压大于4V或者放电电压小于2V，保护电路板能够自动切断电路以保护电池组合体的功能；

9.当用于小电流供电或充电时，即使用回路2时，具有短路与过电流保护的功能；

10.具有均衡四块单只锂离子电池中的电压的功能；

11.当四块锂离子电池的温度过高时，保护电路板能够自动切断电路以实现保护功能。

现有的锂离子电池外壳分为两大类，一类为金属外壳，另一类为铝塑复合膜外壳。由于软性的铝塑膜具有更好的安全性，因此更适用于启动电池。本实用新型中即采用铝塑符合膜作为每单只电芯的外壳。

本实用新型中的四块锂离子电池单节的电压均为3.2V，将四块锂离子电池串联后得到的电压为12.8V，与现有的12V铅酸电池的电压几乎相同，能够满足摩托车、滑板车、多功能车、水上摩托艇、雪地摩托艇、割草机等设备启动时所需的电压。本实用新型通过回路1对摩托车、滑板车、多功能车、水上摩托艇、雪地摩托艇、割草机等设备进行启动；通过回路2对上述设备所携带的灯光、喇叭、收音机等电器以及输出电源的小电流用电器进行供电，如可以对应急灯、手机、照相机等进行供电。

当本实用新型用于对摩托车、滑板车、多功能车、水上摩托艇、雪地摩托艇、割草机等设备进行启动时，电池组合体中的四块锂离子电池的放电深度较小，通常只有10％左右，因此四块锂离子电池之间的电压差非常小，可以通过回路1直接进行放电。当本实用新型用于对小电流用电器进行供电时，即使用回路2时，电池组合体中的四块锂离子电池的放电深度较大，通常能够达到90％左右；此时，四块锂离子电池之间的电压差较大，若四块锂离子电池继续进行放电，电池组合体就会发生损坏。本实用新型中通过保护电路板来控制四块锂离子电池的放电深度，对电池组合体能够起到很好的保护作用。另外，当四块锂离子电池在充放电过程中温度过高时，保护电路板能够自动切断电路；当进出四块锂离子电池的电流过大时，保护电路板也能够自动切断电路；当每块锂离子电池的充电电压高于4V或者放电电压低于2V时，保护电路板也能够自动切断电路；保护电路板还能够均衡四块锂离子电池中的电压，提升电池组合体的整体性能。

本实用新型的使用寿命长、启动电流大、放电性能好，既能够用于提供启动电流，又能够在保护电路板的保护下进行小电流供电，扩大了汽车跨接宝等应急电源的使用范围，并且重量小、无污染，市场前景非常广阔。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电路连接示意图；

图2是本实用新型实施例中将支撑垫安装在电池组合体中的结构示意图；

图3是图2的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例：

参见图1至图3，本实施例中能够同时用于大电流输出和小电流输出的锂离子电池包括电池组合体1、保护电路板2、正极大引线31、负极大引线32、正极小引线41、负极小引线42、正极充电引线51、负极充电引线52和三组支撑垫6。其中，电池组合体1由四块3.2V的锂离子电池通过转接板13串联而成，使得电池组合体1的总电压为12.8V，在电池组合体1中设置有正极11和负极12，即正极11和负极12之间的电压为12.8V；电池组合体1与正极大引线31、负极大引线32组成回路1，可用于摩托车、滑板车、多功能车、水上摩托艇、雪地摩托艇、割草机等设备的启动；电池组合体1与正极小引线41、负极小引线42组成回路2，可用于对小电流用电器进行供电。

本实施例电池组合体1中的四块锂离子电池分别为一号锂离子电池81、二号锂离子电池82、三号锂离子电池83和四号锂离子电池84。这四块锂离子电池均是磷酸铁锂锂离子电池，形状均为扁平的长方体状，外壳均为铝塑复合膜。本实施例中的四块锂离子电池相互平行，且一号锂离子电池81、二号锂离子电池82、三号锂离子电池83和四号锂离子电池84由上往下依次重叠排列。在每两块相邻的锂离子电池之间均留有间隙14，有利于电池组合体1更好地散热，大大延长了使用寿命。在电池组合体1中设置有五个等势点，分别为一号等势点91、二号等势点92、三号等势点93、四号等势点94和五号等势点95。其中，一号锂离子电池81在一号等势点91和二号等势点92之间，二号锂离子电池82在二号等势点92和三号等势点93之间，三号锂离子电池83在三号等势点93和四号等势点94之间，四号锂离子电池84在四号等势点94和五号等势点95之间。在使用四块锂离子电池串联而成的电池组合体1中的五个等势点对本领域技术人员来说为公知常识，此处不再详述。本实用新型中的锂离子电池采用磷酸铁锂锂离子电池结构，与现有技术相同或者相近似。

本实施例在四块锂离子电池每相邻两块之间的间隙14中均垫有一组支撑垫6，每组支撑垫6均由两块支撑垫6组成。本实施例中的支撑垫6由带有弹性的塑料泡沫造成，能够更好地支撑锂离子电池，防止锂离子电池发生形变，确保锂离子电池具有更好的抗振性能和散热性能。本实施例中每组支撑垫6中的支撑垫6的个数均为两个，本实用新型每组支撑垫6中支撑垫6的个数可以根据实际需要进行设置，但支撑垫6的组数至少为三组，即在每个间隙14中至少应垫有一组支撑垫6。本实用新型中的支撑垫6也可以采用其他弹性材料制造。

本实施例中正极大引线31的一端直接连接在电池组合体1的正极11上，负极大引线32的一端直接连接在电池组合体1的负极12上，使得正极大引线31和负极大引线32之间的电压为12.8V，该电压能够用于摩托车、滑板车、多功能车、水上摩托艇、雪地摩托艇、割草机等设备的启动。

本实施例中的保护电路板2上设置有智能芯片，保护电路板2与现有技术相同或者相近似。本实施例中正极小引线41和负极小引线42的一端均连接在保护电路板2上，正极充电引线51和负极充电引线52的一端也均连接在保护电路板2上；本实施例中的保护电路板2通过五根线缆分别与电池组合体1中的五个等势点相连接，即保护电路板2通过五根线缆分别与电池组合体1中的一号等势点91、二号等势点92、三号等势点93、四号等势点94和五号等势点95相连接，也就是说本实用新型中的保护电路板2与电池组合体1相连接。通过保护电路板2能够从正极小引线41和负极小引线42中输出小电流，使得正极小引线41和负极小引线42能够给小电流用电器进行供电。通过正极充电引线51和负极充电引线52进行充电时，充电电流经过保护电路板2后再到达电池组合体1的锂离子电池中，能够确保锂离子电池的充电更加平稳，从而延长电池的使用寿命。

本实施例中的保护电路板2通过一号等势点91和二号等势点92能够测得一号锂离子电池81的电压，通过二号等势点92和三号等势点93能够测得二号锂离子电池82的电压，通过三号等势点93和四号等势点94能够测得三号锂离子电池83的电压，通过四号等势点94和五号等势点95能够测得四号锂离子电池84的电压。当本实施例中的锂离子电池用做启动电池时，由于设备的启动过程较短，锂离子电池的放电深度较小，通常只有10％左右，所以一号锂离子电池81、二号锂离子电池82、三号锂离子电池83和四号锂离子电池84之间的压差较小，锂离子电池能够正常运行。当本实施例中的锂离子电池给小电流用电器进行供电时，锂离子电池的放电深度较大，通常能够达到90％左右，若一号锂离子电池81、二号锂离子电池82、三号锂离子电池83和四号锂离子电池84之间的电压差过大，则保护电路板2就会自动切断电路，以确保锂离子电池的安全性，这就有利于一号锂离子电池81、二号锂离子电池82、三号锂离子电池83和四号锂离子电池84在放电深度较大的情况下更加安全地进行工作；同时，当一号锂离子电池81、二号锂离子电池82、三号锂离子电池83和四号锂离子电池84中有一块锂离子电池的充电电压过高或者放电电压过低时，保护电路板2也会自动切断电路。保护电路板2还能够检测到电池组合体1周围的温度，一旦电池组合体1的温度过高时，保护电路板2也会自动切断电路；保护电路板2还具有过流保护的功能，一旦通过回路2的电流过大时保护电路板2也会立刻切断电路；保护电路板2还能够均衡一号锂离子电池81、二号锂离子电池82、三号锂离子电池83和四号锂离子电池84中的电压，使得本实施例中的锂离子电池能够更加平稳地进行充电和放电。由此可见，本实施例中的保护电路板2大大提高了锂离子电池在为小电流用电器供电时的安全性能，也延长了锂离子电池的使用寿命。

本实用新型中也可以设置有电池支架，电池组合体1可以安装在电池支架上进行使用。需要说明的是，本实用新型中的正极大引线31、负极大引线32、正极小引线41和负极小引线42中的“大”字和“小”字仅仅作为名称的一部分以进行区别，并不代表上述部件的形状和尺寸。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改、补充，或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种能够同时用于大电流输出和小电流输出的锂离子电池，其特征在于：包括电池组合体、保护电路板、正极大引线、负极大引线、正极小引线、负极小引线、正极充电引线、负极充电引线和至少三组支撑垫，所述电池组合体由四块锂离子电池串联而成，该电池组合体中设置有正极和负极，所述四块锂离子电池相互平行，所述两块相邻的锂离子电池之间均留有间隙，所述每个间隙中均垫有至少一组支撑垫；所述正极小引线、负极小引线、正极充电引线和负极充电引线的一端均连接在保护电路板上，该保护电路板与电池组合体相连接，所述正极大引线的一端和负极大引线的一端分别连接在电池组合体的正极和负极上。

2.根据权利要求1所述的能够同时用于大电流输出和小电流输出的锂离子电池，其特征在于：所述电池组合体中设置有五个等势点，所述电路保护板通过五根线缆分别与电池组合体中的五个等势点相连接。

3.根据权利要求1或2所述的能够同时用于大电流输出和小电流输出的锂离子电池，其特征在于：还包括电池支架，所述电池组合体安装在电池支架上。

4.根据权利要求1或2所述的能够同时用于大电流输出和小电流输出的锂离子电池，其特征在于：所述电池组合体中的四块锂离子电池的形状均为扁平的长方体状，该四块锂离子电池重叠排列。

5.根据权利要求1或2所述的能够同时用于大电流输出和小电流输出的锂离子电池，其特征在于：所述电池组合体中的四块锂离子电池通过转接板串联。

Images