本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種過流能力強的動力電池過溫熔斷保護技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，鋰電池以其高能量密度、高平均電壓、高輸出功率、長使用壽命等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用在電動汽車、儲能電站、電動工具等各種場合。通過匯流排將多個電芯進行串并聯(lián)起來，將多個電芯的電流匯集起來形成大容量的電池組,從而達到供電的要求。隨著應(yīng)用范圍的逐步擴大，鋰電池的安全性受到廣泛關(guān)注。
在鋰電池充放電的過程中，電池本身和大電流通路上的組件會產(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單體發(fā)生內(nèi)部短路的情況下，電池某一個或多個電池會產(chǎn)生激烈的內(nèi)部反應(yīng)并產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量則會造成電池組內(nèi)溫度持續(xù)上升，并且相互傳遞，使整個電池組內(nèi)的各個電池單體產(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，特別是用作汽車動力能源的鋰電池組，一旦某一個鋰電池發(fā)生爆炸后，會由于熱量的擴散而引導(dǎo)與其相連的鋰電池相繼發(fā)生爆炸，不僅嚴重影響了車輛的行駛，還帶來安全隱患，對人身、經(jīng)濟財產(chǎn)等均有一定的傷害。而當單個電芯的充電電壓高于4.2V或放電電壓低于2.4V時，會讓電池容量產(chǎn)生永久性的下降，并使正負極發(fā)生短路，從而造成鋰電池發(fā)生爆炸。還有當鋰電池的電流過大時，鋰離子來不及進入儲存格，會聚集于材料表面，也會使鋰電池發(fā)生爆炸。
所以需要對每個鋰電池進行保護，防止其過熱失控，從而可以保證電池組的安全運行。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種過流能力強的動力電池過溫熔斷保護技術(shù)，實現(xiàn)對電芯防熱失控保護。
一種過流能力強的動力電池過溫熔斷保護技術(shù)，電芯的蓋板電極通過低電阻低熔點金屬塊與集流板連接，當其中某一電芯溫度超過其保護溫度時，與該電芯連接的低電阻低熔點金屬塊則會熔斷，從而斷開集流板與該電芯之間的電流，防止熱失控。
進一步方案，所述低電阻低熔點金屬塊的材料為熔點為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)鋰電池過熱而要熔斷的要求來選擇低電阻低熔點金屬塊的材料組分。所述低電阻低熔點金屬塊為圓柱狀或塊狀，圓柱狀的低熔點金屬塊的長為2-10mm、直徑為2-10mm，優(yōu)選為長為5mm、直徑為4mm；塊狀的低熔點金屬塊的長為2-10mm、寬和厚均為2-9mm，優(yōu)選為5*4*4mm或4*3*3mm。
進一步方案，所述低電阻低熔點金屬塊的一端焊接或螺紋連接在電芯上的至少一個蓋板上、另一端焊接或螺紋連接在集流板上。
進一步方案，所述焊接包括螺柱焊、加熱焊、過流焊。
本發(fā)明使用一種低熔點金屬材料制成的柱體做為電芯與集流板之間的導(dǎo)電連接柱，當鋰電池發(fā)生短路、穿刺、過充等濫用條件下產(chǎn)熱，在電池熱失控之前低電阻低熔點金屬塊首先熔斷而斷開電流，快速隔離超溫電芯，阻止電芯在過溫狀態(tài)下放電造成熱量堆積發(fā)生爆炸、起火等嚴重故障；起到保護該電芯及其他電池的作用，防止產(chǎn)生更加嚴重的后果。其有別于現(xiàn)有過流能力有限的熔斷保護技術(shù)，可過大電流的溫度保護裝置。
本發(fā)明主要是利用低電阻低熔點金屬塊的熔點低特點，一旦電芯因濫用原因?qū)е聹囟冗^高，低電阻低熔點金屬塊可迅速熔斷，從而斷開電芯與匯流排之間的連接，對整個電池組起到自保護作用。
本發(fā)明在電芯的蓋板電極與集流板之間，增加符合工藝需求的低電阻低熔點金屬塊，并使用特定的焊接工藝進行可靠連接，從而在出現(xiàn)模組短路、電芯內(nèi)外短路、過充、載荷過大等現(xiàn)象時，連接集流板的低電阻低熔點金屬塊自動熔斷，從而起到保護電芯甚至電池組的作用，避免出現(xiàn)電熱失控現(xiàn)象。本發(fā)明補了鋰電行業(yè)單體電芯基于可靠、安全、可大電流充放電、低成本的溫度保護解決方案的行業(yè)空白，具有較強的市場競爭力和應(yīng)用前景。
本發(fā)明的過溫熔斷保護機制可兼容過大大電流能力與熔斷保護，通過金屬選材的熔斷選擇，進行熔斷點保護，對溫度敏感，不影響過大過流需求的同時，更有效起到每個電芯物理級可靠性的安全保護。
本發(fā)明可用于大型儲能電站、家用儲能系統(tǒng)、大倍率數(shù)據(jù)中心UPS設(shè)備等。
具體實施方式
一種過流能力強的動力電池過溫熔斷保護技術(shù)，電芯的蓋板電極通過低電阻低熔點金屬塊與集流板連接，當其中某一電芯溫度超過其保護溫度時，與該電芯連接的低電阻低熔點金屬塊則會熔斷，從而斷開集流板與該電芯之間的電流，防止熱失控。
進一步方案，所述低熔點金屬塊的材料為熔點為70-138℃的金屬或合金材料。
進一步方案，所述低電阻低熔點金屬塊的一端焊接或螺紋連接在電芯上的至少一個蓋板上、另一端焊接或螺紋連接在集流板上。
進一步方案，所述焊接包括螺柱焊、加熱焊、過流焊。
具體有連接方式列舉如下，但不僅限于以下連接方式：
第一種加熱焊方法：
(1)使用恒溫熱風槍對集流板進行加熱至低電阻低熔點金屬塊的熔點溫度；
(2)將低電阻低熔點金屬塊下壓到集流板的表面，當?shù)碗娮璧腿埸c金屬塊與集流板的接觸面發(fā)生熔化的瞬間，關(guān)閉恒溫熱風槍；
(3)在關(guān)閉恒溫熱風槍的同時，向低電阻低熔點金屬塊與集流板的接觸面吹風進行冷卻，待低電阻低熔點金屬塊固化后，即將低電阻低熔點金屬塊與集流板連接成一體；
(4)使用恒溫熱風槍對電芯的蓋板電極進行加熱至低電阻低熔點金屬塊的熔點溫度；
(5)將低電阻低熔點金屬塊下壓到電芯的蓋板的表面，當?shù)碗娮璧腿埸c金屬塊與蓋板電極的接觸面發(fā)生熔化的瞬間，關(guān)閉恒溫熱風槍；
(6)在關(guān)閉恒溫熱風槍的同時，向低電阻低熔點金屬塊與蓋板電極的接觸面吹風進行冷卻，待低電阻低熔點金屬塊固化后，即將電芯、低電阻低熔點金屬塊與集流板連接成一體。
第二種螺紋連接方法為：
(1)選用與電芯的頂蓋電極材質(zhì)相同的固定螺母，將其焊接在蓋板電極上；
(2)將低電阻低熔點金屬塊加工成螺桿狀，其一端與固定螺母進行螺紋連接；
(3)使用恒溫熱風槍對集流板進行加熱至低熔點金屬螺桿的熔點溫度；
(4)將低電阻低熔點金屬塊下壓到集流板的頂端面，當?shù)腿埸c金屬螺桿與集流板的接觸面發(fā)生熔化的瞬間，關(guān)閉恒溫熱風槍；
(5)在關(guān)閉恒溫熱風槍的同時，向低電阻低熔點金屬塊與集流板的接觸面吹風進行冷卻，待低電阻低熔點金屬塊固化后，即將電芯、低電阻低熔點金屬塊與集流板連接成一體。
第三種穿孔焊接方法：
(1)使用恒溫熱風槍對電芯的蓋板電極進行加熱至低電阻低熔點金屬塊的熔點溫度；
(2)將低電阻低熔點金屬塊加工成一端大、一端小的凸臺狀，其大端下壓到蓋板電極的頂端面，當?shù)碗娮璧腿埸c金屬塊與蓋板電極的接觸面發(fā)生熔化的瞬間，關(guān)閉恒溫熱風槍；
(3)在關(guān)閉恒溫熱風槍的同時，向低電阻低熔點金屬塊與蓋板電極的接觸面吹風進行冷卻，待低電阻低熔點金屬塊固化后，即將低電阻低熔點金屬塊與蓋板電極連接成一體；
(4)使用恒溫熱風槍對集流板進行加熱至低電阻低熔點金屬塊的熔點溫度；
(5)將低電阻低熔點金屬塊的小端下壓并穿過集流板上的通孔，當?shù)碗娮璧腿埸c金屬塊的小端與集流板的通孔內(nèi)壁、以及低電阻低熔點金屬塊的臺階面與集流板的端面所形成的接觸面發(fā)生熔化的瞬間，關(guān)閉恒溫熱風槍；
(6)在關(guān)閉恒溫熱風槍的同時，向低電阻低熔點金屬塊與集流板的接觸面吹風進行冷卻，待低電阻低熔點金屬塊固化后，即將電芯、低電阻低熔點金屬塊與集流板連接成一體。
以上所述僅為本發(fā)明專利的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；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。