[發(fā)明專利]一種耐浮充鋰離子電池模塊及其浮充方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310594341.1
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103594750A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉揚(yáng);侯敏;曹輝
• 申請（專利權(quán)）人: 上海航天電源技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M10/46
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;徐雯瓊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池模塊及技術(shù)，具體地，涉及一種耐浮充鋰離子電池模塊及其浮充方法。

背景技術(shù)

大規(guī)模儲能系統(tǒng)是未來新能源系統(tǒng)和智能電網(wǎng)的重要組成部分，而儲能電池是大規(guī)模儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵。鋰電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、自放電率小、無記憶效應(yīng)和綠色環(huán)保等優(yōu)點，已能取代鉛酸電池成為儲能電池主流解決方案。

作為儲能用電池，需要長期掛在母線上進(jìn)行浮充以保障其作為后備電源的使用功效，而由于鋰離子單體電池之間自放電的差異性，導(dǎo)致鋰離子電池組模塊在不斷充放電過程或長期儲存后會出現(xiàn)鋰離子單體電池荷電態(tài)差距越來越大的現(xiàn)象，從而嚴(yán)重影響電池組模塊的使用壽命。然而相比于鉛酸電池和鎳氫電池，現(xiàn)有的鋰離子電池及模塊沒有自均衡能力（電池自我調(diào)節(jié)能力，在過充時將多余的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，而不引發(fā)安全隱患），一般需外接保護(hù)板，避免鋰離子電池模塊中的個別單體電池出現(xiàn)過充或過放等安全隱患，同時在保護(hù)板上通過60~80mA小電流對模塊中的單體電池實現(xiàn)均衡調(diào)節(jié)功能，這無法滿足大容量鋰離子電池模塊的均衡要求，同時也由于保護(hù)板的加入，使得電池組出現(xiàn)不可控的異常，從而使得電池模塊可靠性降低，并存在一定的安全隱患，同時由于電路板上的半導(dǎo)體元器件均需在室溫或防潮濕的環(huán)境中使用，從而降低了電池模塊的環(huán)境適應(yīng)性。

目前，鋰離子電池的浮充應(yīng)用技術(shù)尚未成熟，在儲能、軌道交通及通信等領(lǐng)域，能夠長期掛在母線進(jìn)行浮充的仍舊是鉛酸電池作為主導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于儲能等領(lǐng)域的鋰離子電池模塊及其浮充方法，在電性能及安全性能方面均能滿足要求，并在環(huán)境保護(hù)方面優(yōu)于鉛酸電池，能有效的取代鉛酸蓄電池在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種耐浮充鋰離子電池模塊，其中，該鋰離子電池模塊在不具備保護(hù)板以及電子控制裝置下，能夠在恒定電壓下進(jìn)行持續(xù)充電；所述的鋰離子電池模塊包含若干單體電池、溫度開關(guān)、局部電控單元（Local?Electrical?Control?Unit，LECU）板、外殼、功率線、輸出端口以及跨接片；所述的單體電池之間串聯(lián)或并聯(lián)；所述的跨接片將單體電池相連接；所述的功率線將連接后的單體電池與輸出端口相連；所述的局部電控單元板與連接后的單體電池相連；所述的外殼設(shè)置在串聯(lián)或并聯(lián)后的單體電池之外；所述的溫度開關(guān)與連接后的單體電池串聯(lián)，設(shè)置在連接后的單體電池與輸出端口之間；所述的溫度開關(guān)能夠探測溫度，當(dāng)溫度過高時斷開。

上述的耐浮充鋰離子電池模塊，其中，所述的單體電池為自均衡電池，以含鐵的鋰基化合物為正極材料，能夠在3.8V~3.95V的電壓下耐受持續(xù)的恒流充電；所述的正極材料是磷酸鐵鋰正極材料，或磷酸鐵鋰與三元材料、錳酸鋰、鈷酸鋰的混合正極材料。單體電池的負(fù)極材料是人造石墨、天然石墨、中間相碳微球或鈦酸鋰的任意一種或多種。

上述的耐浮充鋰離子電池模塊，其中，所述的單體電池在其電解液中具有包含氧化還原添加劑的自均衡載體。該自均衡載體主要是防止電池進(jìn)行過充的添加劑，如氧化還原添加劑，該添加劑是萘，蒽，2,5-二叔丁基-1,4-二甲氧基苯，噻嗯，4-叔丁基-茴香醚，1-硝基-3-叔丁基-2-甲氧基苯，?1-氰基-3-叔丁基-2-甲氧基苯，1,4-二叔丁基-2-甲氧基苯等物質(zhì)中的任意一種。該自均衡電池能在特定電壓下進(jìn)行長時間的小電流恒流充電，通過內(nèi)部自均衡載體的作用，將多余的電能轉(zhuǎn)化為熱能，使得電池不被過充，解決了過充電對電池帶來的安全隱患。

上述的耐浮充鋰離子電池模塊，其中，所述的溫度開關(guān)斷開的溫度區(qū)間為60℃~65℃。由于耐浮充的電池模塊在使用過程中會產(chǎn)生大量的熱，若在電池模塊在充放電的過程中溫度高于60℃~65℃，溫度開關(guān)就會斷開，從而起到保護(hù)電池模塊的作用，避免安全隱患。

上述的耐浮充鋰離子電池模塊，其中，所述的局部電控單元板與電池相連，只具備數(shù)據(jù)采集功能，不具有防止過充過放電的保護(hù)功能，從而避免過多的線路與電池組連接而對電池組造成其他影響。

上述的耐浮充鋰離子電池模塊，其中，所述的電池模塊能夠在恒定的電壓下進(jìn)行持續(xù)充電，充電時間為3個月至2年，在此充電期間電池模塊中各單體電池的電壓均能維持穩(wěn)定。

上述的耐浮充鋰離子電池模塊，其中，所述的電池模塊工作時的環(huán)境溫度為-10~55℃，在該條件下能保證可持續(xù)的充電過程。