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内部 温度可测的电池装置

阅读：627发布：2020-05-12

专利汇可以提供内部温度可测的电池装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了内部温度可测的电池装置。该电池装置包括：电池，电池包括电芯，电芯包括正极片、隔膜和负极片，正极片和负极片被隔膜间隔开；热电偶，热电偶设置在电芯内部，热电偶和正极片，以及热电偶和负极片，均被隔膜间隔开，热电偶的测温端为扁平的片状结构。由此，热电偶可实时、准确的监测电芯内部的温度，保证电池在安全标准范围内使用，以保证电池具有良好的使用性能以及较高的安全性，热电偶和正极片，以及热电偶和负极片之间均被隔膜间隔开，可提高电池使用的安全性，且热电偶的测温端为扁平的片状结构，可防止充放电过程中由于电芯极片膨胀对测温端产生挤压，进而防止电芯内结构破裂发生短路，可显著提高电池使用的安全性。，下面是内部温度可测的电池装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种内部温度可测的电池装置，其特征在于，包括：
电池，所述电池包括电芯，所述电芯包括正极片、隔膜以及负极片，所述正极片和所述负极片被所述隔膜间隔开；以及
热电偶，所述热电偶设置在所述电芯内部，所述热电偶和所述正极片，以及所述热电偶和所述负极片，均被所述隔膜间隔开，且所述热电偶的测温端为扁平的片状结构。
2.根据权利要求1所述的内部温度可测的电池装置，其特征在于，所述热电偶的测温端的厚度为所述正极片或者所述负极片厚度的80％-120％。
3.根据权利要求1所述的内部温度可测的电池装置，其特征在于，所述电芯为卷绕式电芯，所述热电偶被位于所述电芯最内侧的所述隔膜环绕。
4.根据权利要求1所述的内部温度可测的电池装置，其特征在于，所述电芯为叠片式电芯，所述电芯的最外侧设置有所述隔膜，所述热电偶位于所述电芯最外侧的所述隔膜远离所述正极片或者所述负极片的一侧。
5.根据权利要求1所述的内部温度可测的电池装置，其特征在于，所述电芯为叠片式电芯，所述电芯的中心位置具有两层相邻设置的隔膜，所述热电偶位于所述两层相邻设置的隔膜之间，所述热电偶的测温端具有多个孔隙。
6.根据权利要求5所述的内部温度可测的电池装置，其特征在于，所述孔隙的面积与所述测温端其余区域的面积比为(1:1)-(3:1)。
7.根据权利要求1所述的内部温度可测的电池装置，其特征在于，所述热电偶的正极材料包括铜，所述热电偶的负极材料包括康铜。
8.根据权利要求1所述的内部温度可测的电池装置，其特征在于，所述热电偶的测温端连接有信号线，所述信号线的表面包覆有绝缘层，所述绝缘层的材料包括可溶性聚四氟乙烯，或者所述绝缘层的材料包括氟化乙烯丙烯共聚物。
9.根据权利要求8所述的内部温度可测的电池装置，其特征在于，所述电池进一步包括电芯外壳，所述电芯外壳上设置有接口，所述热电偶中包覆有所述绝缘层的所述信号线焊接至所述接口处，并从所述接口引出，且所述接口通过焊接密封。
10.根据权利要求1所述的内部温度可测的电池装置，其特征在于，所述电芯包括方形电芯、软包电芯或者圆柱电芯。

说明书全文

内部温度可测的电池装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及电池技术领域，具体地，涉及内部温度可测的电池装置。

背景技术

[0002] 目前，电动汽车的电芯温度通常是测试电芯外部的温度而获得的，例如，测试电芯外表面的温度或者测试电芯负极耳的温度，然而电芯外部的温度易受外部环境的干扰，同时由于电芯充放电发热在电芯内部，因此电芯外部的温度与电芯内部的温度存在较大差异且不能实时，且电芯内部的温度通常比电芯外部的温度高很多，若以电芯外部的温度去衡量电池是否达到安全标准，则会严重影响电池的使用性能以及安全性。因此，电芯温度的测量仍有待改进。实用新型内容

[0003] 本实用新型旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。

[0004] 在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种内部温度可测的电池装置。该内部温度可测的电池装置包括：电池，所述电池包括电芯，所述电芯包括正极片、隔膜以及负极片，所述正极片和所述负极片被所述隔膜间隔开；以及热电偶，所述热电偶设置在所述电芯内部，所述热电偶和所述正极片，以及所述热电偶和所述负极片，均被所述隔膜间隔开，且所述热电偶的测温端为扁平的片状结构。由此，热电偶可实时、准确的监测电芯内部的温度，保证电池在安全标准范围内使用，以保证电池具有良好的使用性能以及较高的安全性，热电偶和正极片，以及热电偶和负极片之间均被隔膜间隔开，也即是说，热电偶与正极片、负极片不直接接触，提高电池使用的安全性，且热电偶的测温端为扁平的片状结构，可防止充放电过程中由于电芯极片膨胀对测温端产生挤压，进而防止电芯内结构破裂发生短路，可显著提高电池使用的安全性。

[0005] 具体的，所述热电偶的测温端的厚度为所述正极片或者所述负极片厚度的80％-120％。由此，一方面可保证热电偶具有良好的测温性能，另一方面测温端具有较薄的厚度，可有效缓解充放电过程中极片膨胀对其造成的挤压，显著提高电池使用的安全性。

[0006] 具体的，所述电芯为卷绕式电芯，所述热电偶被位于所述电芯最内侧的所述隔膜环绕。电芯最内侧的隔膜处为电芯中心的位置，电芯中心位置为电芯温度最高的区域，将热电偶设置在电芯的中心位置，可测试电芯内部最高的温度，将该温度控制在安全标准的范围内，可进一步提高电池的使用性能以及安全性，且热电偶被最内侧的隔膜环绕，可避免热电偶与正极片、负极片直接接触，从而避免热电偶对离子的迁移造成阻挡，或者避免热电偶测温端发生溶解。

[0007] 具体的，所述电芯为叠片式电芯，所述电芯的最外侧设置有所述隔膜，所述热电偶位于所述电芯最外侧的所述隔膜远离所述正极片或者所述负极片的一侧。由此，热电偶可测试电芯内部的温度，且热电偶设置在电芯最外侧的隔膜远离正极片或者负极片的一侧，可避免热电偶对离子的迁移造成阻挡，或者避免热电偶测温端发生溶解。

[0008] 具体的，所述电芯为叠片式电芯，所述电芯的中心位置具有两层相邻设置的隔膜，所述热电偶位于所述两层相邻设置的隔膜之间，所述热电偶的测温端具有多个孔隙。由此，一方面热电偶位于电芯的中心位置处，可测试电芯内部最高的温度，将该温度控制在安全标准的范围内，可进一步提高电池的使用性能以及安全性，另一方面热电偶设置在两层隔膜之间，可避免热电偶与正极片、负极片直接接触，再一方面热电偶设置在叠片电芯的中心位置，将热电偶的测温端设置多个孔隙，离子可通过孔隙进行迁移，以减少热电偶对离子迁移的阻挡，保证电池的使用性能。

[0009] 具体的，所述孔隙的面积与所述测温端其余区域的面积比为(1:1)-(3:1)。由此，可有效减少热电偶对离子迁移的阻挡，保证电池具有良好的使用性能，同时可以保证热电偶具有良好的测温性能。

[0010] 具体的，所述热电偶的正极材料包括铜，所述热电偶的负极材料包括康铜。由此，热电偶的成本较低，且不受电芯内环境的腐蚀。

[0011] 具体的，所述热电偶的测温端连接有信号线，所述信号线的表面包覆有绝缘层，所述绝缘层的材料包括可溶性聚四氟乙烯，或者所述绝缘层的材料包括氟化乙烯丙烯共聚物。上述材料具有极好的热稳定性和电气特性，如低介电损失、低介电常数和高介电强度，使热电偶具有良好的使用性能。

[0012] 具体的，所述电池进一步包括电芯外壳，所述电芯外壳上设置有接口，所述热电偶的信号线焊接至所述接口处，并从所述接口引出，且所述接口通过焊接密封。由此，可实现热电偶的固定，且热电偶的信号线可通过接口引出与测温仪器相连，便于测温，且接口通过焊接密封，具有良好的密封性。

[0013] 具体的，所述电芯包括方形电芯、软包电芯或者圆柱电芯。由此，可准确、实时的测试上述电芯内部的温度，使得电池具有良好的使用性能以及较高的安全性。附图说明

[0014] 本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0015] 图1显示了根据本实用新型一个实施例的内部温度可测的电池装置的结构示意图；

[0016] 图2显示了根据本实用新型另一个实施例的内部温度可测的电池装置的结构示意图；

[0017] 图3显示了根据本实用新型另一个实施例的内部温度可测的电池装置的结构示意图；

[0018] 图4显示了根据本实用新型另一个实施例的内部温度可测的电池装置的结构示意图；

[0019] 图5显示了根据本实用新型另一个实施例的内部温度可测的电池装置的结构示意图；

[0020] 图6显示了根据本实用新型一个实施例的热电偶的结构示意图；

[0021] 图7显示了根据本实用新型一个实施例的内部温度可测的电池装置的结构示意图。

[0022] 附图标记说明：

[0023] 100：电芯；110：正极片；120：隔膜；130：负极片；200：热电偶；210：测温端；220：信号线；230：绝缘层；300：电芯外壳；10：接口；20：正极极柱；30：负极极柱。

具体实施方式

[0024] 下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

[0025] 在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种内部温度可测的电池装置。根据本实用新型的实施例，参考图1，该电池装置包括：电池以及热电偶200，其中，电池包括电芯100，电芯100包括正极片110、隔膜120以及负极片130，正极片110和负极片130被隔膜120间隔开(参考图3)，热电偶200设置在电芯100的内部，热电偶200和正极片110，以及热电偶200和负极片130，均被隔膜120间隔开(参考图2-图5)，且热电偶200的测温端210为扁平的片状结构。由此，热电偶可实时、准确的监测电芯内部的温度，保证电池在安全标准范围内使用，以保证电池具有良好的使用性能以及较高的安全性，热电偶和正极片，以及热电偶和负极片之间均被隔膜间隔开，也即是说，热电偶与正极片、负极片不直接接触，提高电池使用的安全性，且热电偶的测温端为扁平的片状结构，可防止充放电过程中由于电芯极片膨胀对测温端产生挤压，进而防止电芯内结构破裂发生短路，可显著提高电池使用的安全性。

[0026] 发明人发现，将热电偶设置在电芯内部，虽然可以测试电芯内部的温度，然而若直接将热电偶设置在极片和隔膜之间，即将热电偶与极片直接接触，则会影响电池的使用性能以及安全性，具体的，若热电偶与负极片接触，则会阻挡离子的迁移，影响电池的使用以及电池的安全性，若热电偶与正极片接触，则热电偶存在较高的溶解风险，影响热电偶的使用性能，进而影响电池使用的安全性。此外，发明人还发现，即便热电偶和极片不直接接触，电池仍存在一定的安全隐患：由于热电偶设置在电芯内部，因此，热电偶存在被挤压的问题，具体的，在电池充放电过程中，由于锂离子的嵌入和脱出，会引发极片的膨胀和收缩，从而会对电芯内部的热电偶造成挤压，严重的会引起电芯内部结构发生破裂导致电池短路，存在较高的安全隐患。

[0027] 根据本实用新型的实施例，本实用新型不仅在电芯内部设置了热电偶，同时对热电偶的位置以及热电偶测温端的形状进行了设计，具体的，热电偶和极片被隔膜间隔开，以防止热电偶与极片直接接触，且热电偶测温端为扁平的片状结构，由此，热电偶可准确、实时的测试电芯内部的温度，且热电偶和极片被隔膜间隔开，可防止热电偶对离子的迁移造成阻挡，同时可防止热电偶发生溶解，提高电池使用的安全性，且将热电偶的测温端设计为扁平的片状结构，在电池充放电的过程中，可有效缓解极片膨胀对热电偶造成的挤压，避免电芯内部结构发生破裂，防止电池发生短路，显著提高电池的安全性，且具有扁平片状结构的测温端，可以便于热电偶插入电芯内部，同时将该热电偶设置在电芯内部，可准确、实时的测试电芯内部的温度，提高电池的使用性能以及安全性。也即是说，本实用新型的电池装置不仅可以准确、实时的测试电芯内部的温度，同时还可以保证电池具有较高的安全性。

[0028] 下面根据本实用新型的具体实施例，对该电池装置的各个结构进行详细说明：

[0029] 根据本实用新型的实施例，热电偶200的测温端210的厚度可以为正极片110或者负极片130厚度的80％-120％，如80％、90％、100％、110％、120％。由此，一方面可保证热电偶具有良好的测温性能，另一方面测温端具有较薄的厚度，可有效缓解充放电过程中极片膨胀对其造成的挤压，显著提高电池使用的安全性。

[0030] 关于热电偶测温端的具体厚度不受特别限制，本领域技术人员可以根据具体产品中极片的厚度进行设计。

[0031] 关于电芯的具体结构也不受特别限制，例如，电芯100可以为卷绕式电芯，或者，电芯100还可以为叠片式电芯。

[0032] 根据本实用新型的实施例，参考图2，电芯100为卷绕式电芯(如图2中的(a)所示)，热电偶200被位于电芯100最内侧的隔膜120环绕(如图2中的(b)所示)，以保证热电偶和极片之间均被隔膜间隔开。电芯最内侧的隔膜处为电芯中心的位置，电芯中心位置为电芯温度最高的区域，将热电偶设置在电芯的中心位置，可测试电芯内部最高的温度，将该温度控制在安全标准的范围内，可进一步提高电池的使用性能以及安全性，且热电偶设置在隔膜形成的容纳空间内，可避免热电偶与正极片、负极片直接接触，从而避免热电偶对离子的迁移造成阻挡，或者避免热电偶测温端发生溶解。

[0033] 根据本实用新型的实施例，参考图3，电芯100为叠片式电芯，电芯100的最外侧设置有隔膜120，热电偶200位于电芯100最外侧隔膜120远离正极片110的一侧，或者，参考图4，热电偶200位于电芯100最外侧隔膜120远离负极片130的一侧，以保证热电偶和极片之间均被隔膜间隔开。由此，热电偶可测试电芯内部的温度，且热电偶设置在电芯最外侧的隔膜远离正极片或者负极片的一侧，可避免热电偶对离子的迁移造成阻挡，或者避免热电偶测温端发生溶解。

[0034] 根据本实用新型的实施例，参考图5，电芯100为叠片式电芯，电芯100的中心位置可以具有两层相邻设置的隔膜120，热电偶200位于上述两层相邻设置的隔膜120之间，以保证热电偶和极片之间均被隔膜间隔开，且热电偶200的测温端210具有多个孔隙。由此，一方面热电偶位于电芯的中心位置处，可测试电芯内部最高的温度，将该温度控制在安全标准的范围内，可进一步提高电池的使用性能以及安全性，另一方面热电偶设置在两层隔膜之间，可避免热电偶与正极片、负极片直接接触，再一方面热电偶设置在叠片电芯的中心位置，将热电偶的测温端设置多个孔隙，离子可通过孔隙进行迁移，以减少热电偶对离子迁移的阻挡，保证电池的使用性能。

[0035] 根据本实用新型的实施例，热电偶200测温端210上孔隙的面积与测温端210其余区域的面积比可以为(1:1)-(3:1)，如1:1、2:1、3:1。由此，可有效减少热电偶对离子迁移的阻挡，保证电池具有良好的使用性能，同时可以保证热电偶具有良好的测温性能。

[0036] 根据本实用新型的实施例，热电偶被位于卷绕式电芯最内侧的隔膜环绕，或者，热电偶位于叠片式电芯最外侧的隔膜远离极片的一侧，或者，热电偶位于叠片式电芯中心位置处相邻两层隔膜之间，上述热电偶的测温端210均为扁平的片状结构，且测温端210具有较薄的厚度，因此，将该热电偶设置在卷绕式电芯内部，或者叠片式电芯内部时，在实现准确、实时测温的基础上，可以有效缓解极片膨胀对热电偶造成的挤压，防止电池短路的发生，显著提高电池使用的安全性。

[0037] 根据本实用新型的实施例，该电池还可以包括电芯外壳以及电解液，电芯外壳形成密封空间，电芯200设置在上述密封空间内，且电解液填充在上述密封空间内，以使电池具有良好的使用性能。

[0038] 根据本实用新型的实施例，参考图6，热电偶200包括正极以及负极，正极和负极的一端结合在一起并形成具有扁平片状结构的测温端210，正极和负极的另一端分别连接信号线220，信号线220可连接外部的测温仪器，以实现对电芯内部温度的测试。

[0039] 根据本实用新型的实施例，热电偶200的测温端210直接与电池内部的电解液接触，可直接测试电芯内部的温度，具有较高的精确度。关于热电偶正极和负极的材料不受特别限制，只要不受电池内环境的腐蚀，且能实现温度的测量即可，本领域技术人员可以根据具体情况进行设计。例如，根据本实用新型的实施例，热电偶200的正极材料可以包括铜，负极材料可以包括康铜。康铜为铜镍合金。由此，热电偶的成本较低，且不受电芯内环境的腐蚀，该热电偶的测温范围可为-270℃～400℃，具有较宽的测试范围，满足电动汽车电池的测温范围。

[0040] 根据本实用新型的实施例，参考图6，热电偶200的测温端210连接有信号线220，信号线220的表面包覆有绝缘层230，绝缘层230的材料可以包括可溶性聚四氟乙烯(PFA)，或者绝缘层230的材料可以包括氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)。上述材料具有极好的热稳定性和电气特性，如低介电损失、低介电常数和高介电强度，使热电偶具有良好的使用性能。需要说明的是，PFA为少量全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物。

[0041] 根据本实用新型的实施例，参考图7，该电池还可以包括电芯外壳300，电芯外壳300上设置有接口10，热电偶200中包覆有绝缘层的信号线焊接在接口10处，并从接口10引出，且接口10通过焊接密封。由此，可实现热电偶的固定，且热电偶的信号线可通过接口引出与测温仪器相连，便于测温，且接口通过焊接密封，具有良好的密封性。发明人发现，若利用密封胶对接口进行密封，由于密封胶易被腐蚀，且密封胶受温度影响较大，一方面密封效果较差，另一方面会影响电池使用的温度范围。本实用新型利用焊接对接口进行密封，可有效缓解上述问题，使得电池具有良好的密封效果，且不会影响电池的使用温度范围。

[0042] 本领域技术人员能够理解的是，该电池还可以包括正极极柱以及负极极柱。根据本实用新型的实施例，参考图7，接口10可位于正极极柱20以及负极极柱30之间。根据本实用新型的实施例，在正极极柱20以及负极极柱30之间还可以具有防爆阀(图中未示出)，由此，该电池具有防爆功能。

[0043] 关于电芯的具体类型不受特别限制，本领域技术人员可以根据具体情况进行设计。例如，根据本实用新型的实施例，电芯100可以包括方形电芯、软包电芯或者圆柱电芯。由此，可准确、实时的测试上述电芯内部的温度，使得电池具有良好的使用性能以及较高的安全性。

[0044] 综上，本实用新型不仅在电芯内部设置了热电偶，还对热电偶的位置以及结构进行了改进，可以方便、准确、实时的监测电芯内部的温度，电芯内部温度的确定，可准确标定电芯容量，以及提前预防电芯热失控，使得电池具有良好的使用性能以及较高的安全性，且还可以为电池的装配设定合理热管理方案提供指导，利用隔膜将热电偶与极片进行隔离，可提高电池的安全性，将热电偶的测温端设置为扁平的片状结构，可有效缓解电池充放电过程中因极片膨胀对热电偶造成的挤压，可防止电池发生短路，进一步提高电池使用的安全性。

[0045] 在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

[0046] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。另外，需要说明的是，本说明书中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

[0047] 尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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