CN202352795U - 一种锂离子电池安全结构 - Google Patents

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苏树发
李萍
李�真
程晟
史册
何东铭
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Abstract

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，提供了一种锂离子电池安全结构，包括电池正极极耳、温度保险丝(TCO元件)和电芯主体，温度保险丝的输出端与电池正极极耳连接，温度保险丝的输入端通过热传导率大于等于0.8W/mK的粘性层与电芯主体连接。当电池被滥用而发热时，粘性层能将电池主体的热量快速传递到TCO元件上，使TCO元件的温度与电池主体保持同步，当温度达到一定值时，TCO元件动作切断电路，保证电池的安全。

Description

一种锂离子电池安全结构
技术领域：
本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其是一种能够保证锂离子电池安全的结构。
背景技术：
锂离子电池作为一种能量密度高、使用寿命长、环境友好的电池被广泛使用于各种便携设备中。但是，锂离子电池具有特殊的电化学体系，安全性能是制约锂离子电池应用的重要问题之一。通过外接保护装置，可以很大程度上解决锂离子电池在滥用时的安全问题。
商业化的锂离子电池，通常在电池正极极耳上焊接TCO元件(THERMAL-CUTOFF，温度保险丝)作为保护装置，再使用双面胶将TCO元件粘接固定在电芯主体上。当电池被滥用时，如过充电，电池主体发热，热量通过双面胶传导到TCO元件，当温度高于TCO元件的断开温度时，TCO元件就会动作，切断充电电路，使电池不能继续充电，保证电池处于安全状态。
但是，由于介于TCO元件与电池主体之间的双面胶导热性不好，热传导率小于0.5W/mK，导致TCO元件与电池主体之间的热传导效率较低。当电池被滥用而发热时，双面胶不能将热量及时的传导到TCO元件上，使TCO元件温度与电池主体的温度之间存在较大的温度差，当电池温度上升到危险温度时，TCO元件仍然处于安全温度，不会切断电路，带来电池使用的安全风险。
有鉴于此，确有必要改善TCO元件与电池主体之间的热传导界面，提高其热传导效率。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于：针对现有技术存在的不足，而提供一种锂离子电池安全结构，保证电池主体与TCO元件之间良好的热传导界面，提高电池的安全性能。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种锂离子电池安全结构，包括电池正极极耳、温度保险丝和电芯主体，温度保险丝的输出端与电池正极极耳连接，温度保险丝的输入端通过热传导率大于等于0.8W/mK的粘性层与电芯主体连接。
作为本实用新型锂离子电池安全结构的一种改进，所述的粘性层为导热膏层。
作为本实用新型锂离子电池安全结构的一种改进，所述的粘性层为导热胶层。
作为本实用新型锂离子电池安全结构的一种改进，所述的粘性层为导热双面胶层。
作为本实用新型锂离子电池安全结构的一种改进，所述的粘性层为内部或表面附有金属层的绝缘导热材料层。
作为本实用新型锂离子电池安全结构的一种改进，所述的粘性层的热传导率为1.0、1.3或1.5W/mK。
相对现有技术，本实用新型中处于TCO元件与电芯主体之间的粘性材料层具有良好的热传导特性，可以在TCO元件和电芯之间形成良好的热传导界面，当电池被滥用(如：过充电)而发热时，能够更加快速的将电池主体的热量传导到TCO元件上，减小TCO元件与电池主体之间的温差，使TCO元件能够更加及时的切断电路，保证电池的安全。
附图说明：
图1为本实用新型锂离子电池安全结构与电池的组合方式。
图2为本实用新型锂离子电池安全结构中粘性层的相对位置示意图。
图3为本实用新型实施例1的电池过充测试温度曲线。
图4为本实用新型对比例的电池过充测试温度曲线。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明：
如图1所示，本实用新型的锂离子电池安全结构包括焊接于电池6正极极耳5上的TCO元件2和粘性层3，其中TCO元件的焊接端(输出端)1与电池的正极极耳5焊接在一起，这样TCO元件与电池形成串联结构，电池使用时将TCO元件作为电池的正极，电池本身的负极极耳4作为电池的负极。TCO元件2与电池正极极耳5焊接在一起后，将TCO元件设置于电池6的顶部，粘性层3处于TCO元件2与电池6之间，将TCO元件2粘结固定于电池6的顶部，防止TCO元件移动或翘起。TCO元件2、粘性层3和电池6三者的相对位置如图2所示。
实施例1
以564869型号(成品电池的厚度为5.6毫米，宽度为48毫米，长度为69毫米)的方形锂离子二次电池为例，电池容量为2.2Ah。
将TCO元件与电池的正极极耳焊接在一起，使用热传导率为1.5W/mK的导热膏作为粘性层将TCO元件粘接于电池的头部主体上。
实施例2
以564869型号(成品电池的厚度为5.6毫米，宽度为48毫米，长度为69毫米)的方形锂离子二次电池为例，电池容量为2.2Ah。
将TCO元件与电池的正极极耳焊接在一起，使用热传导率为1.3W/mK的可由粘流态固化的导热胶作为粘性层将TCO元件粘接于电池的头部主体上。
实施例3
以564869型号(成品电池的厚度为5.6毫米，宽度为48毫米，长度为69毫米)的方形锂离子二次电池为例，电池容量为2.2Ah。
将TCO元件与电池的正极极耳焊接在一起，使用热传导率为0.8W/mK的导热双面胶为粘性层将TCO元件粘接于电池的头部主体上。
对比例
以564869型号(成品电池的厚度为5.6毫米，宽度为48毫米，长度为69毫米)的方形锂离子二次电池为例，电池容量为2.2Ah。
将TCO元件与电池的正极极耳焊接在一起，使用普通的双面胶将TCO元件粘接与电池的头部主体上。
表1为实施例1、实施例2、实施例3和对比例的锂电池以1C的倍率过充到6V，并在6V的电压下保持4小时的结果。由测试结果可见，使用本实用新型的安全结构的电池，过充测试均能够全部通过，而使用现有技术的电池不能保证全部通过过充测试。证明本实用新型提出的安全结构可以有效的保证电池在过充电情况下的安全性。
表1
Figure BSA00000541372700051
Figure BSA00000541372700061
图3为实施例1的电池在1C/6V过充测试过程中，电池表面温度和TCO元件处的温度随时间的变化图。可以看到，实施例1的电池在过充测试过程中，当TCO元件的温度达到90℃切断电池充电电流时，电池本体的最高温度为98℃，电池本体与TCO元件之间的温差为8℃。
图4为对比例中通过了1C/6V过充测试的电池，在测试过程中电池表面温度和TCO元件处的温度随时间的变化图。可以看到，对比例的电池在过充测试过程中，当TCO元件的温度达到90℃切断电池充电电流时，电池本体的最高温度达到了104℃，电池本体与TCO元件之间的温差为14℃。
从以上测试结果可见，本实用新型提供的安全结构可以明显减小TCO元件与电池主体之间的温差，保证电池在被过充滥用时的安全性能。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (6)

1.一种锂离子电池安全结构，包括电池正极极耳、温度保险丝和电芯主体，温度保险丝的输出端与电池正极极耳连接，其特征在于：温度保险丝的输入端通过热传导率大于等于0.8W/mK的粘性层与电芯主体连接。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池安全结构，其特征在于：所述的粘性层为导热膏层。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池安全结构，其特征在于：所述的粘性层为导热胶层。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池安全结构，其特征在于：所述的粘性层为导热双面胶层。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池安全结构，其特征在于：所述的粘性层为内部或表面附有金属层的绝缘导热材料层。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池安全结构，其特征在于：所述的粘性层的热传导率为1.0、1.3或1.5W/mK。
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