CN210576303U - 锂电池低温充放电保护装置 - Google Patents

Abstract

锂电池低温充放电保护装置。锂离子电池低温放电电容量会降低，但是经过常温充放电后可以恢复，是可逆的容量损失；但是低温充电会造成析锂，是永久性的容量损失。本实用新型组成包括：锂电池低温充放电保护装置包括串联在充放电插头（7）与电池组电芯（6）之间的充电电路（9）和将充放电插头与电池组电芯正负极对应连接的放电电路（8），充电电路包括并联连接的常开温控开关（3）和常闭温控开关（4），常闭温控开关与加热装置（5）串联，加热装置连接在电池组电芯的负极端。本实用新型用于锂电池低温充放电保护及电池自加热。

Description

锂电池低温充放电保护装置

技术领域：

本实用新型涉及一种锂电池低温充放电保护装置，属于新能源锂电池技术领域。

背景技术：

对于锂离子电池而言，不论是国标还是企标，对放电的下限温度都有着严格的限制：不低于-20℃。而对于充电温度而言，则不仅会像放电一样规定最低温度，甚至明确规定低温下只能小倍率充电、且不能满充（例如0~15度时只能0.2C充电，且上限电压是4.0V），生怕用户越雷池半步。

锂离子电池的工作原理是内部的电解质通过化学反应的变化，在正负极出现电势差从而产生电流。在低温环境下电解质移动得相当慢，从而影响锂离子在正负极之间的转移活性，导致电池充放电性能下降。

首先从锂离子电池低温下的放电表现说起。对于相同倍率下的放电，当外界温度越低时，锂离子电池的放电电压就会越低。当温度降低时，电池放电电压也大幅降低，这样电池在低温放电时就会更快的到达放电截止电压，从而造成低温放电容量明显低于常温容量。需要说明的是，锂离子电池低温下的容量并非消失了，而只是无法在正常电压范围（≥3.0V）内全部放出而已，如果可以将放电截止电压继续下延，那就可以将剩余的容量放出。

为何充电比放电更需要温度呢,许多企业的电池产品能够实现低温下正常放电，但在同样的温度下，实现正常充电就比较吃力，甚至无法充电，当Li+嵌入石墨材料时，首先要去溶剂化，这个过程会消耗一定能量，阻碍了Li+扩散到石墨内部；相反，Li+在脱出石墨材料进入到溶液中时，会有一个溶剂化过程，而溶剂化不消耗能量，Li+可以快速脱出石墨。因此，石墨材料的充电接受能力要明显逊色于放电接受能力。

低温环境下，电池充电有一定的风险。因为随着温度的降低，石墨负极的动力学特性进步一变差，充电过程中，负极的电化学极化明显加剧，析出的金属锂容易形成锂枝晶，穿破隔膜并导致正负极短路，造成安全事故。

锂离子电池低温放电电容量会降低，但是经过常温充放电后可以恢复，是可逆的容量损失；但是低温充电会造成析锂，是永久性的容量损失。

由以上可以得出，锂电池受温度影响很大，在以动力锂电池应用领域和温度影响较大的应用环境，需要对锂电池进行温度管理，才能提高锂电池的应用安全，提高使用效率，延长锂电池使用寿命。

实用新型内容：

本实用新型的目的是解决目前锂电池低温充电会造成析锂，是永久性的容量损失的问题，提供一种可以对锂电池进行加热并保温的锂电池低温充放电保护装置，

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种锂电池低温充放电保护装置，该锂电池低温充放电保护装置及电池自加热***包括串联在充放电插头与电池组电芯之间的充电电路和将所述的充放电插头与所述的电池组电芯正负极对应连接的放电电路，所述的充电电路包括并联连接的常开温控开关和常闭温控开关，所述的常闭温控开关与加热装置串联，所述的加热装置连接在所述的电池组电芯的负极端。

所述的锂电池低温充放电保护装置，所述的充电电路上安装充电二极管。

所述的锂电池低温充放电保护装置，所述的放电电路的充放电插头与电池组电芯的正极接线上安装放电二极管。

所述的锂电池低温充放电保护装置，所述的加热装置为缠绕在所述的电池组电芯外部的碳纤维加热丝或包裹在所述的电池组电芯外部的碳纤维加热膜。

所述的锂电池低温充放电保护装置，所述的常开温控开关为突跳式15℃常开温控开关。

所述的锂电池低温充放电保护装置，所述的常闭温控开关为突跳式20℃常闭温控开关。

有益效果：

1.本实用新型低温充电保护，当充电时电流只能进入充电电路，经充电二极管，通过常开温控开关，进行充电，果温度低于常开温控开关跳动温度15℃，则常开温控开关自动断开无法进行充电，而加热***装置启动，对锂电池加热，当温度高于常开温控开关跳动温度15℃时，则常开温控开关自动闭合，接通充电电路对锂电池进行充电。实现了锂电池在低温环境下先加热后充电，保证锂电池充电安全，容量不受损。加热装置继续加热，在温度达到25℃时，加热停止。

本实用新型加装自加热***，锂电池组在北方秋冬季低温环境下使用，当锂电池组内部温度低于20℃时，常闭温控开关自动闭合，启动加热装置利用电池组自身电量进行加热，当温度达到25℃时，常闭温控开关自动断开，加热装置停止加热，保证锂电池组在一个最佳环境温度20-25度放电，以此提高电池组低温环境下放电电量。

本实用新型经测试锂电池组加装保温后在环境温度-20℃时，经过12小时冷冻自加热启动所损耗的电量低于锂电池组总电量的8%，锂电池组能放出超过92%电量。如果锂电池组在电动车上正常行使当中，则锂电池组放电过程当中电芯会自放热，这时锂电池组内部温度下降的就会更慢，自放电加热所消耗的电量就会更低，锂电池组就能放出更多电量。由此解决了低温环境下锂电池放电性能下降问题。

附图说明：

附图1是本实用新型的电路原理图；

图中：1、放电二极管；2、充电二极管；3、常开温控开关；4、常闭温控开关；5、加热装置；6、电池组电芯；7、充放电插头；8、放电电路；9、充电电路。

具体实施方式：

实施例1：

一种锂电池低温充放电保护装置，该锂电池低温充放电保护装置及电池自加热***包括串联在充放电插头7与电池组电芯6之间的充电电路9和将所述的充放电插头与所述的电池组电芯正负极对应连接的放电电路8，所述的充电电路包括并联连接的常开温控开关3和常闭温控开关4，所述的常闭温控开关与加热装置5串联，所述的加热装置连接在所述的电池组电芯的负极端。

实施例2：

根据实施例1所述的锂电池低温充放电保护装置，所述的充电电路上安装充电二极管2，应用整流二极管的单向导电特性，锂电池组正常放电时经放电电路，电流经过放电二极管。当充电时电流只能进入充电电路，经充电二极管，通过常开温控开关，进行充电，应用整流二极管的单向导电性，在充放电同口的情况下，实现充电、放电的电路独立。实现能在充电电路上加装温控开关及加热***，实现在低温情况下先加热后充电。

实施例3：

根据实施例1或2所述的锂电池低温充放电保护装置，所述的放电电路的充放电插头与电池组电芯的正极接线上安装放电二极管1。

实施例4：

根据实施例1或2或3所述的锂电池低温充放电保护装置，所述的加热装置为缠绕在所述的电池组电芯外部的碳纤维加热丝或包裹在所述的电池组电芯外部的碳纤维加热膜，加热线有硅橡胶碳纤维加热线，阻燃特氟龙加热线。碳纤维加热膜也叫石墨烯电热膜。它们的特点是：工作电压（直流3-600V,交流12-380V）应用范围广，发热均匀，长短大小可裁，成本低，效果好，多年不会坏更耐用。

实施例5：

根据实施例1或2或3或4所述的锂电池低温充放电保护装置，所述的常开温控开关为突跳式15℃常开温控开关，低于15℃断开，超过15℃接通。

实施例6：

根据实施例1或2或3或4或5所述的锂电池低温充放电保护装置，所述的常闭温控开关为突跳式20℃常闭温控开关，低于20℃接通，超过25℃断开。

实施例7：

为电池组加装保温措施，采用2cm厚高隔热率的B1级阻燃XPS挤塑保温板（可根据应用地域温度增减保温板厚度）组装成密封盒体，将电池组放置在盒体内，保证锂电池组内部温度，不会因为外部温度过低而快速降温，可以起到保温效果。

Claims (6)

1.一种锂电池低温充放电保护装置，其特征是：该锂电池低温充放电保护装置包括串联在充放电插头与电池组电芯之间的充电电路和将所述的充放电插头与所述的电池组电芯正负极对应连接的放电电路，所述的充电电路包括并联连接的常开温控开关和常闭温控开关，所述的常闭温控开关与加热装置串联，所述的加热装置连接在所述的电池组电芯的负极端。

2.根据权利要求1所述的锂电池低温充放电保护装置，其特征是：所述的充电电路上安装充电二极管。

3.根据权利要求2所述的锂电池低温充放电保护装置，其特征是：所述的放电电路的充放电插头与电池组电芯的正极接线上安装放电二极管。

4.根据权利要求3所述的锂电池低温充放电保护装置，其特征是：所述的加热装置为缠绕在所述的电池组电芯外部的碳纤维加热丝或包裹在所述的电池组电芯外部的碳纤维加热膜。

5.根据权利要求4所述的锂电池低温充放电保护装置，其特征是：所述的常开温控开关为突跳式15℃常开温控开关。

6.根据权利要求5所述的锂电池低温充放电保护装置，其特征是：所述的常闭温控开关为突跳式20℃常闭温控开关。

Images