[发明专利]电池组和使用电池组作为电源的装置

说明书

分案申请

本申请是申请日为2012年4月25日、申请号为201280021350.5、发明名称为“具有改进的安全性的电池组”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种带有改进的安全性的电池组，并且更加具体地涉及这样一种电池组，该电池组包括：电池模块阵列，该电池模块阵列包括布置在两行或者更多行中的电池模块；一对侧支撑部件(前支撑部件和后支撑部件)，该一对侧支撑部件被构造为分别地支撑电池模块阵列的前部和后部；下端支撑部件，该下端支撑部件被构造为支撑电池模块阵列的下端；两个或者更多第一上安装部件，该两个或者更多第一上安装部件被联接到侧支撑部件的上端和倒置电池模块的下端；第二上安装部件，该第二上安装部件被构造为与第一上安装部件垂直地相交，第二上安装部件被联接到第一上安装部件的上端；和后安装部件，该后安装部件位于电池模块阵列的后部处，其中侧支撑部件中的至少一个部分地设有薄弱部分，该薄弱部分对体积膨胀呈现低抵抗性，以在鼓起发生时诱导电池模块的局部变形，由此在电池组中实现电连接的中断。

背景技术

随着移动装置已经日益地得到发展并且对于这种移动装置的要求已经增加，作为用于移动装置的能源，对于二次电池的要求已经急剧地增加。在这种二次电池中，锂二次电池具有高的能量密度和放电电压，已经对于锂二次电池进行了大量的研究并且锂二次电池现在被商业化并且被广泛地使用。

作为用于电力驱动装置诸如电动自行车(E-bike)、电动车辆(EV)和混合电动车辆(HEV)的能源，以及用于移动无线电子装置诸如移动电话、数码照相机、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)和笔记本电脑的能源，二次电池已经吸引了相当大的关注。

其中封装电池单元的小型电池组被用于小型装置诸如移动电话和数码照相机。在另一方面，其中封装包括相互并联和/或串联连接的两个或者更多电池单元的电池组(在下文中，有时候被称作“多单元”)的中型或者大型电池组被用于中型或者大型装置诸如笔记本电脑和电动车辆。

如在前描述地，锂二次电池呈现优良的电化学性质；然而，锂二次电池具有低安全性。例如，当锂二次电池的异常操作诸如过度充电、过度放电、暴露于高温和电气短路发生时引起活性材料和电解质的分解，其中活性材料和电解质是电池的成分，结果产生热量和气体并且由热量和气体的产生引起的高温和高压状态加速上述分解。最终，可能发生火灾或者爆炸。

因此，锂二次电池设有安全性系统，诸如：保护电路，当电池被过度充电或者过度放电时或者当过电流在电池中流动时，该保护电路中断电流；正温度系数(PTC)元件，当电池的温度增加时，该正温度系数元件的电阻大大地增加从而中断电流；和安全性通风口，当压力由于气体的产生而增加时，该安全性通风口中断电流或者排气。在小型柱形二次电池的情形中，例如，PTC元件和安全性通风口通常被置放在电极组件(发电元件)的顶部处，电极组件被安装在柱形容器中且具有阴极/隔膜/阳极结构。在另一方面，在小型方形或者袋形二次电池的情形中，保护电路模块和PTC元件通常被安装于方形容器或者袋形外壳的上端处，在方形容器或者袋形外壳中发电元件被安装在密封状态下。

对于具有多单元结构的中型或者大型电池组而言，锂二次电池的安全性相关问题进而更加严重。因为在多单元电池组中使用多个电池单元，所以电池单元中的一些的异常操作可以引起其它电池单元的异常操作，结果可能发生火灾或者爆炸，这可以导致大规模事故。因此，中型或者大型电池组设有安全性系统诸如保险丝、双金属和电池管理系统(BMS)，以防止电池单元发生过度充电、过度放电和过电流。

然而，在锂二次电池被连续地使用时，即在锂二次电池被反复地充电和放电时，发电元件和电连接部件逐渐地劣化。例如，发电元件的劣化导致电极材料和电解质的分解，由此产生气体。结果，电池单元(容器或者袋形外壳)逐渐地鼓起。在锂二次电池的正常状态下，安全性系统即BMS检测电池组的过度放电、过度充电和过电流以控制/保护电池组。然而，在锂二次电池的异常状态下，当BMS不操作时，风险的可能性增加并且难以控制电池组从而确保电池组的安全性。电池组通常被构造为具有其中多个电池单元被牢固地安装在预定外壳中的结构。结果，分别的鼓起的电池单元进一步在限制性外壳中受到加压，由此在电池组的异常操作状态下火灾或者爆炸的风险大大地增加。