CN211929540U - 铝壳锂离子电芯壳体、电芯、电池模组和电池包 - Google Patents

铝壳锂离子电芯壳体、电芯、电池模组和电池包 Download PDF

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李章宏
杨健
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Abstract

本实用新型公开了一种铝壳锂离子电芯壳体、电芯、电池模组和电池包，铝壳锂离子电芯壳体在其表面设有壳体极柱，壳体极柱位于铝壳锂离子电芯的正极极柱和负极极柱之间，壳体极柱与正极极柱导通，壳体极柱通过负极极柱的绝缘层与负极极柱绝缘。电池模组中每个电芯的正极极柱、负极极柱和壳体极柱均连接至低压线束。电动汽车用电池包的低压线束连接每串铝壳锂离子电芯的正极极柱、负极极柱和壳体极柱，并将正极极柱电位、负极极柱电位和壳体极柱电位传递给BMS，BMS基于这些极柱电位得到正极极柱与壳体极柱之间的电压、负极极柱与壳体极柱之间的电压，以及电芯电压。本实用新型可以方便精确控制电芯电压和监控电芯的安全状态。

Description

铝壳锂离子电芯壳体、电芯、电池模组和电池包
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种铝壳锂离子电芯壳体、电芯、电池模组和电池包。
背景技术
目前电动汽车用电池包主要分为5个部分：模组、BMS、结构件、电气件、热管理件。BMS通过电气件中的低压线束采集模组内每一串电芯的电压。模组由铝壳锂离子电芯、模组散件组成，铝壳锂离子电芯主要由铝壳、活性电极两部分组成。在电芯内部，正极极柱和铝壳导通，负极极柱和铝壳绝缘。
在活性电极放入壳体之前，为了保证工艺可行性，会设定一定比例的入壳厚度比，即电极包裹一层绝缘层后的厚度小于铝壳内腔厚度。在电芯制作过程中如果电极表面调入颗粒物杂质，有厚度比的存在，颗粒物杂质不会穿透绝缘层，在电芯正常制作时都不会被发现异常。当电池包在市场上运行一段时间后，由于电极膨胀作用会对颗粒异物进行挤压，导致颗粒异物穿透绝缘层并接触到铝壳内腔，使得负极与铝壳相连接，形成电芯内短路。并且，根据颗粒异物导电性不同还会造成电芯壳体腐蚀，甚至电池起火***的风险。
实用新型内容
本实用新型的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种铝壳锂离子电芯壳体，该壳体增加了电芯壳体极柱。
本实用新型的第二目的在于提供一种铝壳锂离子电芯，该电芯增加了电芯壳体电位。
本实用新型的第三目的在于提供一种铝壳锂离子电池模组。
本实用新型的第四目的在于提供一种电动汽车用电池包，可以方便精确控制电芯电压和监控电芯的安全状态。
本实用新型的第一目的通过下述技术方案实现：一种铝壳锂离子电芯壳体，所述铝壳锂离子电芯壳体在其表面设有壳体极柱，壳体极柱位于铝壳锂离子电芯的正极极柱和负极极柱之间，壳体极柱与正极极柱导通，壳体极柱通过负极极柱的绝缘层与负极极柱绝缘。
优选的，壳体极柱与铝壳锂离子电芯壳体一体成型。
本实用新型的第二目的通过下述技术方案实现：一种铝壳锂离子电芯，所述铝壳锂离子电芯包括活性电极和铝壳锂离子电芯壳体，所述活性电极由正极极柱和负极极柱组成，正极极柱和负极极柱部分凸伸出铝壳锂离子电芯壳体，所述铝壳锂离子电芯壳体在其表面设有壳体极柱，壳体极柱位于正极极柱和负极极柱之间，壳体极柱与正极极柱导通，壳体极柱通过负极极柱的绝缘层与负极极柱绝缘。
本实用新型的第三目的通过下述技术方案实现：一种铝壳锂离子电池模组，所述铝壳锂离子电池模组具有多个本实用新型第二目的所述的铝壳锂离子电芯。
优选的，所述电池模组中每个电芯的正极极柱、负极极柱和壳体极柱均连接至低压线束，并通过低压线束传递正极极柱电位、负极极柱电位和壳体极柱电位。
本实用新型的第四目的通过下述技术方案实现：一种电动汽车用电池包，其特征在于，包括多个电池模组、BMS和低压线束，每个电池模组具有一串本实用新型第二目的所述的铝壳锂离子电芯，每串铝壳锂离子电芯的正极极柱、负极极柱和壳体极柱均连接至低压线束，低压线束将正极极柱电位、负极极柱电位和壳体极柱电位传递给BMS，BMS基于这些极柱电位得到正极极柱与壳体极柱之间的电压、负极极柱与壳体极柱之间的电压，以及正极极柱与负极极柱之间的电芯电压。
本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：
本实用新型在铝壳锂离子电芯壳体设置了壳体极柱，实现增加电芯壳体电位，铝壳锂离子电芯可以通过检查正极极柱与壳体极柱之间的电压、负极极柱与壳体极柱之间的电压来直接判断出电芯是否异常；电池模组中每个电芯的正极极柱、负极极柱和壳体极柱均连接至低压线束，并通过低压线束传递正极极柱电位、负极极柱电位和壳体极柱电位，电池包内低压线束将电芯壳体电位传递给BMS，因此铝壳锂离子电池模组、电动汽车用电池包可以通过检查每串铝壳锂离子电芯的正极极柱与壳体极柱之间的电压、负极极柱与壳体极柱之间的电压来直接判断出电芯是否异常和是否需要更换电芯，不需要专用的监控***，就可以非常方便高效地对电芯电压进行精确控制和对电芯的安全状态监控，如果电芯在使用过程中有任何异常情况，就可以及时发现，从而避免电芯故障导致更大的损失。
附图说明
图1是本实用新型铝壳锂离子电芯的结构示意图。
图2是本实用新型电池模组内的连接示意图。
图3是本实用新型电池包内低压采样传送的示意图。
图4是图1铝壳锂离子电芯的电路原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例公开了一种铝壳锂离子电芯，如图1所示，铝壳锂离子电芯包括活性电极和铝壳锂离子电芯壳体1，所述活性电极由正极极柱2和负极极柱3组成。
其中，铝壳锂离子电芯壳体在其表面设有壳体极柱4，本实施例的壳体极柱与铝壳锂离子电芯壳体一体成型。
正极极柱和负极极柱部分凸伸出铝壳锂离子电芯壳体，正极极柱可以通过大电阻连接壳体，也可以与壳体直连，实现与壳体极柱导通。负极极柱外裹一层绝缘层6，负极极柱通过该绝缘层与壳体绝缘，也即与壳体极柱绝缘。
本实施例还公开了一种铝壳锂离子电池模组，如图2所示，铝壳锂离子电池模组具有多个上述铝壳锂离子电芯。
在电池模组中，每个电芯的正极极柱、负极极柱和壳体极柱均连接至低压线束，并通过低压线束5传递正极极柱电位、负极极柱电位和壳体极柱电位。
本实施例还公开了一种电动汽车用电池包，如图3所示，电池包包括多个电池模组、BMS和低压线束，每个电池模组具有一串上述铝壳锂离子电芯。
每串铝壳锂离子电芯的正极极柱、负极极柱和壳体极柱均连接至低压线束5(图3省略部分连线)，低压线束将正极极柱电位、负极极柱电位和壳体极柱电位传递给BMS，BMS基于这些极柱电位得到正极极柱与壳体极柱之间的电压U1、负极极柱与壳体极柱之间的电压U2，以及正极极柱与负极极柱之间的电芯电压E。
如图4所示，在电芯正常情况下，正极极柱和壳体极柱之间是通路，负极极柱和壳体极柱之间绝缘，无法形成通路，故R1两端分得的电压U1＝0，R2两端分得的电压U2＝E。在电芯异常情况下，也就是电芯膨胀导致电极表面的颗粒异物穿透负极与壳体之间的绝缘层时，R2下降，这时R2两端分得的电压U2＜E，U1＞0。R2两端分得的电压U2＜E的时候会导致电芯壳体腐蚀，严重时会造成腐蚀漏液，进而出现电池安全风险。
因此，基于这样的原理，在电芯出厂前就可以通过U1、U2、E的检查来判断产品是否合格，以及在电芯使用一段时间后，通过U1、U2、E的检查来判断电芯是否异常，由于壳体腐蚀需要一段时间才能把铝壳腐蚀穿透，因此就可以在U2＜E的初期识别出问题电芯。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种铝壳锂离子电芯壳体，其特征在于，所述铝壳锂离子电芯壳体在其表面设有壳体极柱，壳体极柱位于铝壳锂离子电芯的正极极柱和负极极柱之间，壳体极柱与正极极柱导通，壳体极柱通过负极极柱的绝缘层与负极极柱绝缘。
2.根据权利要求1所述的铝壳锂离子电芯壳体，其特征在于，壳体极柱与铝壳锂离子电芯壳体一体成型。
3.一种铝壳锂离子电芯，其特征在于，所述铝壳锂离子电芯包括活性电极和铝壳锂离子电芯壳体，所述活性电极由正极极柱和负极极柱组成，正极极柱和负极极柱部分凸伸出铝壳锂离子电芯壳体，所述铝壳锂离子电芯壳体在其表面设有壳体极柱，壳体极柱位于正极极柱和负极极柱之间，壳体极柱与正极极柱导通，壳体极柱通过负极极柱的绝缘层与负极极柱绝缘。
4.一种铝壳锂离子电池模组，其特征在于，所述铝壳锂离子电池模组具有多个权利要求3所述的铝壳锂离子电芯。
5.根据权利要求4所述的铝壳锂离子电池模组，其特征在于，所述电池模组中每个电芯的正极极柱、负极极柱和壳体极柱均连接至低压线束，并通过低压线束传递正极极柱电位、负极极柱电位和壳体极柱电位。
6.一种电动汽车用电池包，其特征在于，包括多个电池模组、BMS和低压线束，每个电池模组具有一串权利要求3所述的铝壳锂离子电芯，每串铝壳锂离子电芯的正极极柱、负极极柱和壳体极柱均连接至低压线束，低压线束将正极极柱电位、负极极柱电位和壳体极柱电位传递给BMS，BMS基于这些极柱电位得到正极极柱与壳体极柱之间的电压、负极极柱与壳体极柱之间的电压，以及正极极柱与负极极柱之间的电芯电压。
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