本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用恒溫加熱連接電芯的安全鋰電池組及連接方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，鋰電池以其高能量密度、高平均電壓、高輸出功率、長(zhǎng)使用壽命等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電站、電動(dòng)工具等各種場(chǎng)合。通過(guò)匯流排將多個(gè)電芯進(jìn)行串并聯(lián)起來(lái)，將多個(gè)電芯的電流匯集起來(lái)形成大容量的電池組,從而達(dá)到供電的要求。隨著應(yīng)用范圍的逐步擴(kuò)大，鋰電池的安全性受到廣泛關(guān)注。

在鋰電池充放電的過(guò)程中，電池本身和大電流通路上的組件會(huì)產(chǎn)生熱量，雖然電池組的管理系統(tǒng)電路能夠控制鋰電池在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行充放電，但在某些極端情況下，如碰撞電池組被擠壓或某個(gè)單體發(fā)生內(nèi)部短路的情況下，電池某一個(gè)或多個(gè)電池會(huì)產(chǎn)生激烈的內(nèi)部反應(yīng)并產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量則會(huì)造成電池組內(nèi)溫度持續(xù)上升，并且相互傳遞，使整個(gè)電池組內(nèi)的各個(gè)電池單體產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。

另一方面，鋰電池如發(fā)生內(nèi)、外部短路或過(guò)充等情況都可使鋰電池產(chǎn)生高熱，造成部分電解液汽化，將鋰電池外殼撐破而爆炸，特別是用作汽車動(dòng)力能源的鋰電池組，一旦某一個(gè)鋰電池發(fā)生爆炸后，會(huì)由于熱量的擴(kuò)散而引導(dǎo)與其相連的鋰電池相繼發(fā)生爆炸，不僅嚴(yán)重影響了車輛的行駛，還帶來(lái)安全隱患，對(duì)人身、經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)等均有一定的傷害。而當(dāng)單個(gè)電芯的充電電壓高于4.2v或放電電壓低于2.4v時(shí)，會(huì)讓電池容量產(chǎn)生永久性的下降，并使正負(fù)極發(fā)生短路，從而造成鋰電池發(fā)生爆炸。還有當(dāng)鋰電池的電流過(guò)大時(shí)，鋰離子來(lái)不及進(jìn)入儲(chǔ)存格，會(huì)聚集于材料表面，也會(huì)使鋰電池發(fā)生爆炸。

所以需要對(duì)每個(gè)鋰電池進(jìn)行保護(hù)，防止其過(guò)熱失控，從而可以保證電池組的安全運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種利用恒溫加熱連接電芯的安全鋰電池組及連接方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電池組的過(guò)熱進(jìn)行保護(hù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種利用恒溫加熱連接電芯的安全鋰電池組，包括連接電芯電極的匯流排，所述匯流排與電芯電極之間通過(guò)低熔點(diǎn)金屬塊焊接連接。

進(jìn)一步方案，所述低熔點(diǎn)金屬塊的材料為熔點(diǎn)為70-138℃的金屬或合金材料，如錫、鉍、銦、鉛、鎘或它們的合金，其可根據(jù)鋰電池過(guò)熱而要熔斷的要求來(lái)選擇低熔點(diǎn)金屬塊的材料組分。所述低熔點(diǎn)金屬塊為圓柱狀或塊狀，圓柱狀的低熔點(diǎn)金屬螺塊的長(zhǎng)為2-10mm、直徑為2-10mm，優(yōu)選為長(zhǎng)為5mm、直徑為4mm；塊狀的低熔點(diǎn)金屬塊的長(zhǎng)為2-10mm、寬和厚均為2-9mm，優(yōu)選為5*4*4mm或4*3*3mm。

進(jìn)一步方案，所述匯流排和電芯電極的材質(zhì)均為銅質(zhì)。

進(jìn)一步方案，所述低熔點(diǎn)金屬塊為柱形，其兩端是分別通焊接在匯流排和電芯電極上。

進(jìn)一步方案，所述低熔點(diǎn)金屬塊為一端大、一端小的凸臺(tái)狀，所述匯流排上開(kāi)設(shè)有與所述低熔點(diǎn)金屬塊的小端相配合的通孔；所述低熔點(diǎn)金屬塊的小端穿過(guò)匯流排的通孔后與匯流排焊接，低熔點(diǎn)金屬塊的大端與電芯電極焊接。

更進(jìn)一步方案，所述低熔點(diǎn)金屬塊的中間套設(shè)有隔離板，所述隔離板的外周側(cè)通過(guò)導(dǎo)流板與電芯電極的外周側(cè)連接而形成收集槽。

優(yōu)選的，所述焊接是指將低熔點(diǎn)金屬塊加熱熔融、冷卻而固定連接而成。

本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供上述利用恒溫加熱連接電芯的安全鋰電池組的連接方法，其連接方式有兩種，其中一種連接方法的步驟如下：

(1)使用夾具將低熔點(diǎn)金屬塊按焊接位置放置在匯流排的正上方，使用恒溫?zé)犸L(fēng)槍對(duì)匯流排進(jìn)行加熱至低熔點(diǎn)金屬塊的熔點(diǎn)溫度；

(2)使用氣缸，將低熔點(diǎn)金屬塊下壓到匯流排的頂端面，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)金屬塊與匯流排的接觸面發(fā)生熔化的瞬間，關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍；

(3)在關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍的同時(shí)，向低熔點(diǎn)金屬塊與匯流排的接觸面吹風(fēng)進(jìn)行冷卻，待低熔點(diǎn)金屬塊固化后，即將低熔點(diǎn)金屬塊與匯流排連接成一體；

(4)將與匯流排連接成一體的低熔點(diǎn)金屬塊放置在電芯電極的正上方，使用恒溫?zé)犸L(fēng)槍對(duì)電芯電極進(jìn)行加熱至低熔點(diǎn)金屬塊的熔點(diǎn)溫度；

(5)使用氣缸，將低熔點(diǎn)金屬塊下壓到電芯電極的頂端面，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)金屬塊與電芯電極的接觸面發(fā)生熔化的瞬間，關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍；

(6)在關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍的同時(shí)，向低熔點(diǎn)金屬塊與電芯電極的接觸面吹風(fēng)進(jìn)行冷卻，待低熔點(diǎn)金屬塊固化后，即將電芯、低熔點(diǎn)金屬塊與匯流排連接成一體。

另一連接方式步驟如下：

(1)使用夾具將低熔點(diǎn)金屬塊按焊接位置放置在電芯電極的正上方，使用恒溫?zé)犸L(fēng)槍對(duì)電芯電極進(jìn)行加熱至低熔點(diǎn)金屬塊的熔點(diǎn)溫度；

(2)使用氣缸，將低熔點(diǎn)金屬塊下壓到電芯電極的頂端面，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)金屬塊與電芯電極的接觸面發(fā)生熔化的瞬間，關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍；

(3)在關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍的同時(shí)，向低熔點(diǎn)金屬塊與電芯電極的接觸面吹風(fēng)進(jìn)行冷卻，待低熔點(diǎn)金屬塊固化后，即將低熔點(diǎn)金屬塊與電芯電極連接成一體；

(4)將與電芯電極連接成一體的低熔點(diǎn)金屬塊放置在匯流排的正上方，使用恒溫?zé)犸L(fēng)槍對(duì)匯流排進(jìn)行加熱至低熔點(diǎn)金屬塊的熔點(diǎn)溫度；

(5)使用氣缸，將低熔點(diǎn)金屬塊下壓到匯流排的頂端面或穿過(guò)匯流排上的通孔，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)金屬塊與匯流排的接觸面發(fā)生熔化的瞬間，關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍；

(6)在關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍的同時(shí)，向低熔點(diǎn)金屬塊與匯流排的接觸面吹風(fēng)進(jìn)行冷卻，待低熔點(diǎn)金屬塊固化后，即將電芯、低熔點(diǎn)金屬塊與匯流排連接成一體。

本發(fā)明中低熔點(diǎn)金屬塊是由熔點(diǎn)為70-138℃的金屬或合金材料制成，如錫鉍合金、銦鉍合金。其可根據(jù)鋰電池過(guò)熱而要熔斷的溫度要求來(lái)選擇合金組分。

本發(fā)明中低熔點(diǎn)金屬塊分別與匯流排、電芯電極之間的連接方式有兩種，一種是先將低熔點(diǎn)金屬塊與匯流排先連接后再與電芯電極連接，另一種是先將低熔點(diǎn)金屬塊與電芯電極先連接后再與匯流排連接。低熔點(diǎn)金屬塊分別與匯流排之間可以是直接焊接，還可以是將低熔點(diǎn)金屬塊的端部設(shè)成凸臺(tái)狀，其穿過(guò)匯流排上通孔后再加熱焊接，使低熔點(diǎn)金屬塊的小端與匯流排的通孔內(nèi)壁、以及低熔點(diǎn)金屬塊的臺(tái)階面與匯流排的端面所形成的接觸面均熔融、固接，從而提高了它們之間的連接機(jī)械強(qiáng)度和電氣性能。

本發(fā)明中連接方式是焊接，主要是利用低熔點(diǎn)金屬塊的熔點(diǎn)低，加熱到其熔點(diǎn)溫度時(shí)，其會(huì)熔融而與銅質(zhì)的匯流排、電芯電極粘連，冷卻后即固化，而達(dá)到焊接的效果。

本發(fā)明優(yōu)選的是在低熔點(diǎn)金屬塊的中間套設(shè)有隔離板，所述隔離板的外周側(cè)通過(guò)導(dǎo)流板與電芯電極的外周側(cè)連接而形成收集槽。當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)金屬塊發(fā)生熔融時(shí)，溢流部分則會(huì)隨著導(dǎo)流板而進(jìn)入收集槽中，即實(shí)現(xiàn)隔離，還防止了因其隨意流動(dòng)滴落到電芯上而造成短路情況發(fā)生。

本發(fā)明利用主要是利用低熔點(diǎn)金屬塊的熔點(diǎn)低特點(diǎn)，采用恒溫加熱的方法將其加熱到其熔點(diǎn)溫度時(shí)，其會(huì)熔融而與銅質(zhì)的匯流排、電芯電極粘連，冷卻后即固化焊接。而一旦電芯因?yàn)E用原因?qū)е聹囟冗^(guò)高，低熔點(diǎn)金屬塊可迅速熔斷，從而斷開(kāi)電芯與匯流排之間的連接，對(duì)整個(gè)電池組起到自保護(hù)作用。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明第一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明第二結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-電芯；2-電芯電極；3-低熔點(diǎn)金屬塊，3.1-低熔點(diǎn)金屬塊的小端；4-匯流排；5-隔離板；6-導(dǎo)流板。

具體實(shí)施方式

一種利用恒溫加熱連接電芯的安全鋰電池組，包括電芯1和連接電芯電極2的匯流排4，所述匯流排4與電芯電極2之間通過(guò)低熔點(diǎn)金屬塊3焊接連接。

進(jìn)一步方案，所述低熔點(diǎn)金屬塊3的材料為熔點(diǎn)為70-138℃的金屬或合金材料。

進(jìn)一步方案，所述匯流排4和電芯電極2的材質(zhì)均為銅質(zhì)。

如圖1所示，低熔點(diǎn)金屬塊3為柱形，其兩端是分別通焊接在匯流排4和電芯電極2上。

如圖2所示，低熔點(diǎn)金屬塊3為一端大、一端小的凸臺(tái)狀，所述匯流排4上開(kāi)設(shè)有與所述低熔點(diǎn)金屬塊的小端3.1相配合的通孔；所述低熔點(diǎn)金屬塊的小端3.1穿過(guò)匯流排4上的通孔后與通孔內(nèi)壁焊接，低熔點(diǎn)金屬塊3的大端與電芯電極2焊接。

更進(jìn)一步方案，所述低熔點(diǎn)金屬塊3的中間套設(shè)有隔離板5，所述隔離板5的外周側(cè)通過(guò)導(dǎo)流板6與電芯電極的外周側(cè)連接而形成收集槽。

優(yōu)選的，所述焊接是指將低熔點(diǎn)金屬塊加熱熔融、冷卻而固定連接而成。

本發(fā)明的一種利用恒溫加熱連接電芯的安全鋰電池組的連接方法，其連接方式有三種，其中一種連接方法的步驟如下：

(1)使用夾具將低熔點(diǎn)金屬塊按焊接位置放置在匯流排的正上方，使用恒溫?zé)犸L(fēng)槍對(duì)匯流排進(jìn)行加熱至低熔點(diǎn)金屬塊的熔點(diǎn)溫度；

(2)使用氣缸，將低熔點(diǎn)金屬塊下壓到匯流排的頂端面，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)金屬塊與匯流排的接觸面發(fā)生熔化的瞬間，關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍；

(3)在關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍的同時(shí)，向低熔點(diǎn)金屬塊與匯流排的接觸面吹風(fēng)進(jìn)行冷卻，待低熔點(diǎn)金屬塊固化后，即將低熔點(diǎn)金屬塊與匯流排連接成一體；

(4)將與匯流排連接成一體的低熔點(diǎn)金屬塊放置在電芯電極的正上方，使用恒溫?zé)犸L(fēng)槍對(duì)電芯電極進(jìn)行加熱至低熔點(diǎn)金屬塊的熔點(diǎn)溫度；

(5)使用氣缸，將低熔點(diǎn)金屬塊下壓到電芯電極的頂端面，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)金屬塊與電芯電極的接觸面發(fā)生熔化的瞬間，關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍；

(6)在關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍的同時(shí)，向低熔點(diǎn)金屬塊與電芯電極的接觸面吹風(fēng)進(jìn)行冷卻，待低熔點(diǎn)金屬塊固化后，即將電芯、低熔點(diǎn)金屬塊與匯流排連接成一體。

第二種連接方式的步驟如下：

(1)使用夾具將低熔點(diǎn)金屬塊按焊接位置放置在電芯電極的正上方，使用恒溫?zé)犸L(fēng)槍對(duì)電芯電極進(jìn)行加熱至低熔點(diǎn)金屬塊的熔點(diǎn)溫度；

(2)使用氣缸，將低熔點(diǎn)金屬塊下壓到電芯電極的頂端面，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)金屬塊與電芯電極的接觸面發(fā)生熔化的瞬間，關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍；

(3)在關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍的同時(shí)，向低熔點(diǎn)金屬塊與電芯電極的接觸面吹風(fēng)進(jìn)行冷卻，待低熔點(diǎn)金屬塊固化后，即將低熔點(diǎn)金屬塊與電芯電極連接成一體；

(4)將與電芯電極連接成一體的低熔點(diǎn)金屬塊放置在匯流排的正上方，使用恒溫?zé)犸L(fēng)槍對(duì)匯流排進(jìn)行加熱至低熔點(diǎn)金屬塊的熔點(diǎn)溫度；

(5)使用氣缸，將低熔點(diǎn)金屬塊下壓到匯流排的頂端面孔，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)金屬塊與匯流排的接觸面發(fā)生熔化的瞬間，關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍；

(6)在關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍的同時(shí)，向低熔點(diǎn)金屬塊與匯流排的接觸面吹風(fēng)進(jìn)行冷卻，待低熔點(diǎn)金屬塊固化后，即將電芯、低熔點(diǎn)金屬塊與匯流排連接成一體。

第三種連接方式如下：

(1)使用夾具將凸臺(tái)狀的低熔點(diǎn)金屬塊的大端按焊接位置放置在電芯電極的正上方，使用恒溫?zé)犸L(fēng)槍對(duì)電芯電極進(jìn)行加熱至低熔點(diǎn)金屬塊的熔點(diǎn)溫度；

(2)使用氣缸，將低熔點(diǎn)金屬塊的大端下壓到電芯電極的頂端面，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)金屬塊與電芯電極的接觸面發(fā)生熔化的瞬間，關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍；

(3)在關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍的同時(shí)，向低熔點(diǎn)金屬塊與電芯電極的接觸面吹風(fēng)進(jìn)行冷卻，待低熔點(diǎn)金屬塊固化后，即將低熔點(diǎn)金屬塊與電芯電極連接成一體；

(4)將與電芯電極連接成一體的低熔點(diǎn)金屬塊放置在匯流排的正上方，使用恒溫?zé)犸L(fēng)槍對(duì)匯流排進(jìn)行加熱至低熔點(diǎn)金屬塊的熔點(diǎn)溫度；

(5)使用氣缸，將低熔點(diǎn)金屬塊的小端下壓并穿過(guò)匯流排上的通孔，當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)金屬塊的小端與匯流排的通孔內(nèi)壁、以及低熔點(diǎn)金屬塊的臺(tái)階面與匯流排的端面所形成的接觸面發(fā)生熔化的瞬間，關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍；

(6)在關(guān)閉恒溫?zé)犸L(fēng)槍的同時(shí)，向低熔點(diǎn)金屬塊與匯流排的接觸面吹風(fēng)進(jìn)行冷卻，待低熔點(diǎn)金屬塊固化后，即將電芯、低熔點(diǎn)金屬塊與匯流排連接成一體。

以上所述僅為本發(fā)明專利的較佳實(shí)施例，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；即凡依本發(fā)明的權(quán)利要求范圍所做的各種等同變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求范圍。