[發明專利]可重復使用的熱敏電阻過流保護裝置及電池模塊中的應用

無效

• 申請號: 201110298049.6
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102315408A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 要智勇;鄭存衛;關桂龍
• 申請（專利權）人: 北京神州遠望科技有限公司
• 主分類號: H01M2/20
• 分類號: H01M2/20;H01C7/13
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域：

本發明涉及電池領域，具體涉及大容量電池模塊熱敏電阻過流保護裝置。

背景技術：

目前，儲能及交通工具動力領域成為鋰離子電池的新型市場。隨著該鋰離子電池在應用領域的擴展，鋰離子電池單體及模塊逐漸由小容量、小規模向大容量、大規模方向發展，單體容量由5安時以下發展到1百安時以上，電池使用規模也由幾只電池串并聯發展到上千只電池串并聯。大容量、大規模的鋰離子電池應用給鋰離子電池帶來了新的發展機遇，同時也對鋰離子電池的安全性、可靠性提出了更高的要求。

目前，單體電池并聯組成的電池模塊一般由單體電池、匯流排、外殼、正負極輸出端組成。由于鋰離子電池的特性，電池在使用時需要配合管理系統使用，避免電池過流、過壓使用。小型數碼電池容量一般為幾十毫安時到五千毫安時，電池保護板中設計串聯PTC元件做為過溫過流保護裝置，已成熟應用。但是在儲能及特種動力電池領域中，電池模塊容量可達幾千安時，輸出電流高達上萬安培，傳統的PTC元器件已遠遠無法滿足要求。而在大電流保護領域經常使用的空開由于體積龐大，導致電池模塊結構非常復雜，同時嚴重影響電池模塊的體積比能和重量比能。

電池外部短路，是電池模塊存儲、使用過程中最容易發生的意外事故，由于輸出大幅度超過使用范圍的大電流，可能會導致電池損傷，嚴重會導致電池起火爆炸等事故。

發明內容：

為了解決大容量電池模塊安全系數低的缺點，本發明提供了一種可用于電池模塊內的具有熱敏電阻功能的匯流排裝置。其特點在于電池模塊中必然要用到的匯流排具有熱敏電阻的功能和特性，不需要額外在電池模塊內外部串聯體積龐大、復雜的斷路器等保護裝置，在電池短路等故障排除，溫度降低后，電池模塊可以直接繼續使用，無需進行更換和維護。電池模塊具有結構簡單、性能可靠、維護方便的特點，充分保證了電池在意外大電流輸出如外部短路時的電池模塊的安全性和可靠性。

為了達到上述發明目的，本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種具有熱敏電阻功能和特性的匯流排裝置，該裝置由金屬平板和聚合物型PTC薄膜組成。

本發明提供一種可重復使用的熱敏電阻過流保護裝置，其特征在于：該裝置為三層復合平板結構，中間層為聚合物型正溫度系數材料PTC，兩邊為上下兩層金屬平板，金屬平板采用的銅質或鋁質平板；聚合物型正溫度系數材料PTC薄膜厚度為0.25mm至2mm，居里溫度點在80至120℃之間，升阻比不低于10⁴。

進一步，其特征在于：上下兩層金屬平板的厚度為2.5mm-6mm之間，金屬平板的平面面積與PTC薄膜的面積相同，面積在4000mm²至90000mm²之間。

進一步，其特征在于：采用熱壓工藝將三層平板進行復合，熱壓溫度為90～150℃，壓強為3000-5000Pa，保壓時間為5～20min。

所述的可重復使用的熱敏電阻過流保護裝置的應用，其特征在于：在大容量電池模塊中，該裝置下層金屬平板與電池極耳壓接，上部導出極柱，直接作為匯流排使用，在過流時電阻迅速升高，升阻比最高達10000倍，起電池模塊過流保護作用。

該裝置做為電池模塊中的匯流排，下層金屬板與電池極耳連接，上層金屬板引出電池模塊輸出極柱，與外部負載相連建，在電池模塊輸出大幅度超過規定范圍的電流時，該裝置溫度超過居里溫度點，電阻顯著增加，從而導致電流下降。解決了電池在外部短路等意外時輸出、輸入規定范圍的大電流，電池溫度升高導致電池受到傷害，甚至發生起火爆炸等危險的問題。在意外排除后，該裝置溫度降低，可繼續做為匯流排正常使用，無需進行維護或更換。

附圖說明

圖1過流保護板示意圖

圖2穩定性測試曲線圖

圖3電池單元示意圖

圖4電池模塊示意圖

圖50.1mΩ短路測試短路電路曲線圖

圖6電池模塊不同倍率放電曲線圖

具體實施方式

兩塊金屬平板，上平板A和下平板B，平板開有數個的通孔。聚合物型PTC薄膜，面積與金屬平板相等，帶有與金屬平板相同位置，相同孔徑的通孔。