专利名称：整体式单元电压感测线路熔断装置的制作方法
技术领域：
本技术涉及锂离子蓄电池，包括熔断装置(fusing)以消除短路的影响。
背景技术：
该部分内容仅提供与本发明有关的背景信息，且不必然构成现有技术。锂离子蓄电池包括负极、正极、以及位于它们之间的隔板。当蓄电池充电时，带正电的锂离子从正极(阴极)通过电解质移动到负极(阳极)，且在蓄电池放电时以相反方向移动。电解质可以包括锂盐，例如LiPF6，其溶解在有机溶剂(例如，线性和循环碳酸盐溶剂的混合物)中。锂离子蓄电池技术在包括混合动力车辆和电动车辆在内的许多电气装置中使用。基于锂离子化学性质的蓄电池可以比基于镍金属氢化物和铅酸的蓄电池更轻。由于锂离子蓄电池的能量密度可以高于其它蓄电池类型，因而锂离子蓄电池可以提高混合动力车辆和电动车辆的里程和功率两者。然而，苛刻的电气、热或机械条件可能使得锂离子蓄电池经受自我加热和/或在包装中形成破裂，这可能导致不希望性能的事件。例如，苛刻的电气条件包括使蓄电池过多充电(overcharging)ο锂离子蓄电池可因而在经受高温时中止工作，这可能由于苛刻的电气条件。这些条件可扩散到相邻单元。因而，锂离子蓄电池的电荷可在任何给定时间监测以确保蓄电池的合适操作和使用，例如在蓄电池经历各种充电和放电循环时。由此，蓄电池的过多充电和与其有关的高温可消除。监测还可以有助于管理和优化蓄电池的有用寿命期限，且可以用作及时更换可趋近其工作寿命终点的蓄电池的指示器
发明内容
本技术包括与在密封蓄电池单元内具有内部过流保护装置的蓄电池有关的系统、过程、制造物品和组成，其中，所述装置保护延伸到蓄电池监测系统的感测导线。在一些实施例中，一种蓄电池，包括容器、电极组件、第一接线片、第一过流保护装置和第一导线。所述电极组件设置在所述容器内且包括第一电极。所述第一接线片电联接到第一电极且第一接线片穿过所述容器。所述第一过流保护装置设置在所述容器内且电联接到第一电极。所述第一导线电联接到第一过流保护装置且穿过所述容器。在一些实施例中，提供一种锂离子蓄电池。所述锂离子蓄电池包括容器，所述容器具有柔性的气密密封的凹穴。电解质设置在所述容器中，其中，所述电解质包括锂盐和有机溶剂。电极组件设置在所述容器中，所述电极组件具有第一电极、第二电极、以及设置在第一电极和第二电极之间的隔板。第一接线片电联接到第一电极且穿过所述容器。第二接线片电联接到第二电极且穿过所述容器。第一过流保护装置设置在所述容器内且电联接到第一电极。第二过流保护装置也设置在所述容器内且电联接到第二电极。第一导线电联接到第一过流保护装置且穿过所述容器。第二导线电联接到第二过流保护装置且也穿过所述容器。在一些实施例中，提供一种保护蓄电池监测系统的方法。所述方法包括使用设置在蓄电池内的第一过流保护装置中断蓄电池和蓄电池监测系统之间的电流。该方法中使用的蓄电池可以包括本文所述的蓄电池的实施例。方案1. 一种蓄电池，包括
容器；
设置在所述容器内的电极组件，所述电极组件包括第一电极；
电联接到所述第一电极的第一接线片，所述第一接线片离开所述容器；
第一过流保护装置，所述第一过流保护装置设置在所述容器内且电联接到第一电极；
和
电联接到所述第一过流保护装置的第一导线，所述第一导线离开所述容器。方案2.根据方案I所述的蓄电池，其中所述第一过流保护装置经由第一接线片电联接到第一电极。方案3.根据方案I所述的蓄电池，其中
所述电极组件还包括第二电极以及设置在第一电极和第二电极之间的隔板；以及 所述蓄电池还包括
电联接到第二电极的第二接线片，所述第二接线片离开所述容器；
第二过流保护装置，所述第二过流保护装置设置在所述容器内且电联接到第二电极；
以及
电联接到第二过流保护装置的第二导线，所述第二导线离开所述容器。方案4.根据方案3所述的蓄电池，其中所述第二过流保护装置经由第二接线片电联接到第二电极。方案5.根据方案3所述的蓄电池，其中第一电极包括带有负极活性材料的负集电器，第二电极包括带有正极活性材料的正集电器。方案6.根据方案3所述的蓄电池，其中隔板包括聚乙烯膜、聚丙烯膜及其组合中的一种。方案7.根据方案I所述的蓄电池，还包括设置在容器内的电解质，所述电解质包括锂盐和有机溶剂。方案8.根据方案7所述的蓄电池，其中所述锂盐包括LiPF6、LiBF4和LiClO4中的一种，有机溶剂包括线性碳酸盐、循环碳酸盐及其组合中的一种。方案9.根据方案I所述的蓄电池，其中所述容器包括凹穴，所述凹穴包含铝和塑料的层叠材料。方案10.根据方案I所述的蓄电池，其中第一过流保护装置包括牺牲性装置。方案11.根据方案I所述的蓄电池，其中第一过流保护装置包括可切换装置。方案12.根据方案I所述的蓄电池，其中第一过流保护装置包括包含熔丝或可熔迹线的柔性印刷电路板(FPCB )。方案13.根据方案12所述的蓄电池，其中所述FPCB附连到容器的边缘。方案14. 一种锂离子蓄电池，包括 容器，所述容器具有柔性的气密密封的凹穴；设置在所述容器中的电解质，所述电解质包括锂盐和有机溶剂；
设置在所述容器中的电极组件，所述电极组件具有第一电极、第二电极、以及设置在第一电极和第二电极之间的隔板；
电联接到第一电极的第一接线片，所述第一接线片离开所述容器；
电联接到第二电极的第二接线片，所述第二接线片离开所述容器；
第一过流保护装置，所述第一过流保护装置设置在所述容器内且电联接到第一电极； 第二过流保护装置，所述第二过流保护装置设置在所述容器内且电联接到第二电极； 电联接到第一过流保护装置的第一导线，所述第一导线离开所述容器；以及 电联接到第二过流保护装置的第二导线，所述第二导线离开所述容器。方案15.根据方案14所述的锂离子蓄电池，其中第一电极、第二电极和隔板形成电极组件中的单元，所述电极组件还包括多个单元，其中，第一接线片电联接到每个单元的第一电极，第二接线片电联接到每个单元的第二电极。方案16.根据方案14所述的锂离子蓄电池，其中所述第一过流保护装置经由第一接线片电联接到第一电极，所述第二过流保护装置经由第二接线片电联接到第二电极。方案17.根据方案14所述的锂离子蓄电池，其中所述第一过流保护装置和所述第二过流保护装置均包括包含熔丝或可熔迹线的柔性印刷电路板(FPCB )。方案18. —种保护蓄电池系统的方法，包括
使用设置在蓄电池内的第一过流保护装置在蓄电池和蓄电池监测系统之间提供可中断的电流。
方案19.根据方案18所述的方法，其中所述蓄电池包括
容器；
设置在所述容器内的电极组件，所述电极组件包括第一电极；
电联接到第一电极的第一接线片，所述第一接线片离开所述容器；
第一过流保护装置，所述第一过流保护装置设置在所述容器内且电联接到第一电极；
和
电联接到第一过流保护装置的第一导线，所述第一导线离开所述容器且电联接到所述蓄电池监测系统。方案20.根据方案18所述的方法，其中所述第一过流保护装置包括熔丝。进一步的应用领域将从本文所提供的描述显而易见。在该发明内容中的说明和具体示例仅用于描述目的，并且不旨在限制本发明的范围。
本文所述的附图仅用于描述所选择实施例的目的，但不用于描述全部可能实施方式的目的，并且不旨在限制本发明的范围。附图描述了根据本技术的实施例的蓄电池的分解俯视图。
具体实施例方式下述技术说明在本质上仅示例出一个或多个发明的主题内容、制造和使用，并且不旨在限制在本申请中、或在提交时要求本申请优先权的这种其他申请中、或者由其授权的专利中要求保护的任何特定发明的范围、应用或使用。关于所公开的方法，所阐述的步骤顺序本质上是示例性的，并且因此在不同实施例中步骤的顺序可能不同。锂离子蓄电池中每个单元的电压可以通过使用导线、布线线束、和/或将每个单元的电极板或端子或接线片连接到蓄电池监测电子器件的互连板来监测。导线可以以一种或多种方式彼此保护，包括物理地隔离、绝缘和/或将导线配备有熔丝。在一些情况下，当使用熔丝时，其可以定位尽可能靠近单元的电极板。本技术包括将感测导线的熔丝定位在蓄电池的密封隔室内。感测导线可以在各个位置穿出蓄电池以允许与各个感测导线布线线束或互连板设计联接。由此，导线、布线线束、或互连板不需要熔丝，这可以节省包装成本和容积。通过将熔丝定位在单元内，消除了将熔丝与感测导线、布线线束、或互连板同线放置涉及的设计和验证努力。以任何配置制成的蓄电池都可以受益于该设计。附示了可在车辆应用中使用的锂离子蓄电池100。蓄电池100包括电极组件105和容器110，容器110可以形成有用于接收电极组件105的内部区域115。电极组件105和容器110的部件是蓄电池100的基本部件的说明，其可以呈现各种尺寸、形状和形式，且并不旨在限于附图所示的任何具体取向或比例。如图所示，电极组件105包括第一电极120、第二电极125、以及设置在第一电极120和第二电极125之间的隔板130。隔板130防止第一电极120和第二电极125之间的短路且允许锂离子从中穿过。电极组件105可以通过将第一电极120、隔板130和第二电极125缠绕成螺旋形或凝胶卷式结构来形成。可选地，如附图所示，第一电极120、隔板130和第二电极125可以按顺序层叠成堆叠结构。第一电极120可以是负极，而第二电极125可以是正极，但是可设想相反的设置。电解质135可以引入容器110的内部区域115中且容器110可以被密封。 第一接线片140和第二接线片145电连接到电极组件105的相应第一电极120和第二电极125。第一接线片140和第二接线片145可以配置成一部分暴露在容器110外面。例如，接线片140、145可以穿过容器110，其中，接线片140、145通过由容器10限定的边界，例如，容器110的侧面。暴露在容器外面的部分可以操作为蓄电池110的端子。第一和第二电极接线片140、145的与容器110接触的部分可以例如通过绝缘带卷绕物(未示出)绝缘。附图所示的容器110的实施例包括四个侧面，其中，第一接线片140和第二接线片145从容器110的同一侧面离开。然而，可以设想的是，接线片140、145可以具有不同取向，且可以在不同侧面和以不同方向(包括相反的方向)离开容器110，且容器110可以呈现各种形状，包括具有圆形或各种多边形截面的形状。在一些实施例中，第一电极120、第二电极125和隔板130形成附图所示的蓄电池100的电极组件105的单个单元。然而，电极组件105可以包括多个这样的单元，其中，相应负极被电联接且相应正极被电联接(未示出)。例如，多个单元的多个电极可以使用互连构件或内部焊接板(未示出)连接。互连构件或内部焊接板可以形成相应接线片140、145的一部分，或者可以电连接到接线片140、145。由此，蓄电池100的电极组件105可以包括并联连接的多个单元。监测蓄电池100的容器110内的电极组件105可以使用连接到第一电极120和第二电极125的第一导线150和第二导线155完成。如附图所示，第一导线150和第二导线155在容器110的外部和内部之间延伸，且包括第一过流保护装置160和第二过流保护装置165，例如，设置在其中的熔丝。在需要时，导线150、155可以经由位于容器110上的一个或多个穿孔(passthrough)穿过容器110。第一过流保护装置160和第二过流保护装置165显示为联接到第一接线片140和第二接线片145，但是过流保护装置160、165可以直接联接到第一电极120和第二电极125。第一导线150和第二导线155可以用于感测和监测蓄电池100的电荷状态，且可以通过接线片140、145联接到调节蓄电池的充电/放电的蓄电池监测系统(未示出)。如图所示，导线150、155位于容器110的同一侧面上且靠近接线片140、145。然而，可以设想的是，导线150、155可以具有不同取向，且可以离开容器110的不同侧面(包括相对的侧面)。导线150、155还可以从与接线片140、145不同的侧面或方向离开容器110。例如，第一接线片140和第二接线片145可以在彼此不同的方向(例如，相对端)离开凹穴，而第一导线150和第二导线155可以垂直于接线片140、145离开凹穴。第一电极120可以通过用负极活性材料涂覆成型金属板(例如，负集电器)来形成。金属板可以包括铜膜或箔，而负极活性材料可以由碳材料作为主要成分连同粘结剂和传导材料一起形成。第一电极120电连接到第一接线片140。第二电极125可以通过用正极活性材料涂覆成型金属板(例如，正集电器)来形成。金属板可以包括铝膜或箔，而正极活性材料可以由锂基氧化物材料作为主要成分连同粘结剂和传导材料一起形成。第二电极125电连接到第二接线片145。隔板130可以包括聚乙烯膜、聚丙烯膜或其组合。隔板130可以形成为比第一电极120和第二电极125更宽，如附图所示，以防止第一电极120和第二电极125之间的短路，但是可以使用其它配置。 电解质135可以包括液体，所述液体包括一种或多种锂盐(例如LiPF6、LiBF4和LiClO4)和有机溶剂(例如，碳酸盐，包括线性和/或循环碳酸盐的混合物)。电解质135传导锂离子，在锂离子蓄电池100将电流传送通过外部电路时，用作第一电极120和第二电极125之间的载体。容器110由宽范围的各种材料形成，包括可以是柔性和可热封的材料，其中，没有气体或液体可离开或进入蓄电池100。例如，容器110可以包括可热封的包含铝和塑料层叠材料的凹穴。容器110可以被气密密封，且穿过容器110的蓄电池100的任何部件(例如，接线片140、145和导线150、155)的穿孔位置可以保持容器110的气密密封。第一电极120和第二电极125两者都是锂可以迁移进出的材料。当单元放电时，锂从负极(例如，第一电极板120)提取且插入到正极(例如，第二电极板125)中。当单元充电时，发生相反的过程，其中，锂从正极(例如，第二电极板125)提取且插入到负极(例如，第一电极板120)中。第一导线150和第二导线155可以包括导电材料，其可以被绝缘，尤其是在导线150、155穿过容器110处。例如，导线150、155可以包括大约O. 2 mm镍箔或类似线。导线150、155可以联接到蓄电池监测系统(未示出)，用于测量锂离子蓄电池100的电压。由此，蓄电池监测系统可以用于调节蓄电池100的充电和/或放电，且可以消除可能影响蓄电池100的过多充电和其它不利电气条件。第一过流保护装置160和第二过流保护装置165配置成中断通过相应导线150、155的电流，且可以包括牺牲性装置(例如熔丝)或可切换装置(例如，断路器)。以这种方式，过流保护装置160、165可以保护蓄电池监测系统不受可能由蓄电池经受的苛刻电气、热或机械条件引起的过载电流的影响。蓄电池监测系统还可以配置成感测一个或两个过流保护装置160、165何时中断通过导线150、155的电流。在一些实施例中，过流保护装置160、165可以包括由铜、银、铝、锌或其合金制成的元件，其提供稳定和可预测的特性。过流保护装置160、165可以配置成传送特定电流且在经受电流过载时快速中断电流。然而，过流保护装置160、165可以设计成使得在经受仅仅微小电流涌流时不中断电流。在一些实施例中，过流保护装置160、165各包括熔丝，其可以是柔性印刷电路板(FPCB)上的表面安装部分或可熔迹线。FPCB可以放置在蓄电池100的内部115中，且例如在蓄电池100的容器110在制造期间密封时FPCB的一部分可以附连到边缘。FPCB可以与蓄电池100的外部电连通，例如，通过使用所示导线150、155。将过流保护装置160、165定位在容器110的边缘处防止干扰电极组件105的电极120、125和隔板130。FPCB可以具有到电极120、125中的一个、接线片140、145中的一个、或者多个蓄电池中的多个电极被连接(未示出)处的互连构件或单元内部焊接部的导电连接。另一个导电连接可以从FPCB到导线 150、155。本技术提供多个益处以增加不同蓄电池系统的耐用性、质量和功能。所述益处包括最小化蓄电池和监测系统设计的校验成本、最小化系统的体积和配置、以及优化蓄电池监测。例如，对于给定系统和/或车辆设计，蓄电池和监测系统布局可以经常变化，但是基本蓄电池单元设计不经常变化。因而，通过将过流保护装置整体形成到蓄电池中，消除了将监测系统连接到每个新蓄电池构思的设计工作的一部分，同时保持有效的和耐用的感测线路监测连接。提供了示例性实施例以使得本发明是透彻的，并且将向本领域技术人员更完整地传达保护范围。阐述了许多具体细节，例如具体部件、装置和方法的示例，以提供对本发明的实施例的透彻理解。本领域技术人员将理解的是，不必要采用具体细节，并且示例性实施例能够以许多不同的形式被实施，并且上述两者都应当被认为不限制本发明的范围。在一些示例性实施例中，公知的 过程、公知的装置结构和公知的技术未被详细地描述。在本技术的范围内能够作出一些实施例、材料、组成和方法的等同变化、修改和变型，而得到大致类似的结果。
权利要求
1.一种蓄电池，包括 容器； 设置在所述容器内的电极组件，所述电极组件包括第一电极； 电联接到所述第一电极的第一接线片，所述第一接线片离开所述容器； 第一过流保护装置，所述第一过流保护装置设置在所述容器内且电联接到第一电极；和 电联接到所述第一过流保护装置的第一导线，所述第一导线离开所述容器。
2.根据权利要求1所述的蓄电池，其中所述第一过流保护装置经由第一接线片电联接到第一电极。
3.根据权利要求1所述的蓄电池，其中 所述电极组件还包括第二电极以及设置在第一电极和第二电极之间的隔板；以及 所述蓄电池还包括 电联接到第二电极的第二接线片，所述第二接线片离开所述容器； 第二过流保护装置，所述第二过流保护装置设置在所述容器内且电联接到第二电极；以及 电联接到第二过流保护装置的第二导线，所述第二导线离开所述容器。
4.根据权利要求3所述的蓄电池，其中所述第二过流保护装置经由第二接线片电联接到第二电极。
5.根据权利要求3所述的蓄电池，其中第一电极包括带有负极活性材料的负集电器，第二电极包括带有正极活性材料的正集电器。
6.根据权利要求3所述的蓄电池，其中隔板包括聚乙烯膜、聚丙烯膜及其组合中的一种。
7.根据权利要求1所述的蓄电池，还包括设置在容器内的电解质，所述电解质包括锂盐和有机溶剂。
8.根据权利要求7所述的蓄电池，其中所述锂盐包括LiPF6、LiBF4和LiClO4中的一种，有机溶剂包括线性碳酸盐、循环碳酸盐及其组合中的一种。
9.一种锂离子蓄电池，包括 容器，所述容器具有柔性的气密密封的凹穴； 设置在所述容器中的电解质，所述电解质包括锂盐和有机溶剂； 设置在所述容器中的电极组件，所述电极组件具有第一电极、第二电极、以及设置在第一电极和第二电极之间的隔板； 电联接到第一电极的第一接线片，所述第一接线片离开所述容器； 电联接到第二电极的第二接线片，所述第二接线片离开所述容器； 第一过流保护装置，所述第一过流保护装置设置在所述容器内且电联接到第一电极； 第二过流保护装置，所述第二过流保护装置设置在所述容器内且电联接到第二电极； 电联接到第一过流保护装置的第一导线，所述第一导线离开所述容器；以及 电联接到第二过流保护装置的第二导线，所述第二导线离开所述容器。
10.一种保护蓄电池系统的方法，包括 使用设置在蓄电池内的第一过流保护装置在蓄电池和蓄电池监测系统之间提供可中断 的电流。
全文摘要
锂离子蓄电池，与其它化学物不同，可能需要监测每个单元的电压。这可以采用将每个单元的导线连接到蓄电池监测电子器件的布线线束或互连板。这些导线可以以一种或多种方法彼此保护，包括物理地隔离、绝缘和熔断。如果使用熔丝，其可以定位尽可能靠近单元的端子。熔丝可以定位在单元本身的密封隔室内。导线将在第二位置穿出单元，从而允许使用可选感测导线布线线束或互连板设计，这节省包装成本和容积。通过将熔丝定位在单元内，消除了将熔丝与布线线束同线放置涉及的设计和验证努力。
文档编号H01M10/42GK103066339SQ20121039917
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月19日 优先权日2011年10月21日
发明者C.R.法默 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司