[发明专利]一种耐浮充锂离子电池模块及其浮充方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池模块及技术，具体地，涉及一种耐浮充锂离子电池模块及其浮充方法。

背景技术

大规模储能系统是未来新能源系统和智能电网的重要组成部分，而储能电池是大规模储能系统的关键。锂电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等优点，已能取代铅酸电池成为储能电池主流解决方案。

作为储能用电池，需要长期挂在母线上进行浮充以保障其作为后备电源的使用功效，而由于锂离子单体电池之间自放电的差异性，导致锂离子电池组模块在不断充放电过程或长期储存后会出现锂离子单体电池荷电态差距越来越大的现象，从而严重影响电池组模块的使用寿命。然而相比于铅酸电池和镍氢电池，现有的锂离子电池及模块没有自均衡能力（电池自我调节能力，在过充时将多余的电能转化为其他形式的能量，而不引发安全隐患），一般需外接保护板，避免锂离子电池模块中的个别单体电池出现过充或过放等安全隐患，同时在保护板上通过60~80mA小电流对模块中的单体电池实现均衡调节功能，这无法满足大容量锂离子电池模块的均衡要求，同时也由于保护板的加入，使得电池组出现不可控的异常，从而使得电池模块可靠性降低，并存在一定的安全隐患，同时由于电路板上的半导体元器件均需在室温或防潮湿的环境中使用，从而降低了电池模块的环境适应性。

目前，锂离子电池的浮充应用技术尚未成熟，在储能、轨道交通及通信等领域，能够长期挂在母线进行浮充的仍旧是铅酸电池作为主导。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于储能等领域的锂离子电池模块及其浮充方法，在电性能及安全性能方面均能满足要求，并在环境保护方面优于铅酸电池，能有效的取代铅酸蓄电池在储能领域的应用。

为了达到上述目的，本发明提供了一种耐浮充锂离子电池模块，其中，该锂离子电池模块在不具备保护板以及电子控制装置下，能够在恒定电压下进行持续充电；所述的锂离子电池模块包含若干单体电池、温度开关、局部电控单元（Local Electrical Control Unit，LECU）板、外壳、功率线、输出端口以及跨接片；所述的单体电池之间串联或并联；所述的跨接片将单体电池相连接；所述的功率线将连接后的单体电池与输出端口相连；所述的局部电控单元板与连接后的单体电池相连；所述的外壳设置在串联或并联后的单体电池之外；所述的温度开关与连接后的单体电池串联，设置在连接后的单体电池与输出端口之间；所述的温度开关能够探测温度，当温度过高时断开。

上述的耐浮充锂离子电池模块，其中，所述的单体电池为自均衡电池，以含铁的锂基化合物为正极材料，能够在3.8V~3.95V的电压下耐受持续的恒流充电；所述的正极材料是磷酸铁锂正极材料，或磷酸铁锂与三元材料、锰酸锂、钴酸锂的混合正极材料。单体电池的负极材料是人造石墨、天然石墨、中间相碳微球或钛酸锂的任意一种或多种。

上述的耐浮充锂离子电池模块，其中，所述的单体电池在其电解液中具有包含氧化还原添加剂的自均衡载体。该自均衡载体主要是防止电池进行过充的添加剂，如氧化还原添加剂，该添加剂是萘，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-甲氧基苯等物质中的任意一种。该自均衡电池能在特定电压下进行长时间的小电流恒流充电，通过内部自均衡载体的作用，将多余的电能转化为热能，使得电池不被过充，解决了过充电对电池带来的安全隐患。

上述的耐浮充锂离子电池模块，其中，所述的温度开关断开的温度区间为60℃~65℃。由于耐浮充的电池模块在使用过程中会产生大量的热，若在电池模块在充放电的过程中温度高于60℃~65℃，温度开关就会断开，从而起到保护电池模块的作用，避免安全隐患。

上述的耐浮充锂离子电池模块，其中，所述的局部电控单元板与电池相连，只具备数据采集功能，不具有防止过充过放电的保护功能，从而避免过多的线路与电池组连接而对电池组造成其他影响。

上述的耐浮充锂离子电池模块，其中，所述的电池模块能够在恒定的电压下进行持续充电，充电时间为3个月至2年，在此充电期间电池模块中各单体电池的电压均能维持稳定。

上述的耐浮充锂离子电池模块，其中，所述的电池模块工作时的环境温度为-10~55℃，在该条件下能保证可持续的充电过程。