[发明专利]一种用于监测锂电池内部状态的封装结构及封装方法

说明书

本发明公开了一种用于监测锂电池内部状态的封装结构及封装方法，用于结合超声技术监测锂电池的内部状态，包括压电片和屏蔽层；两个所述压电片分别位于所述锂电池的两侧，两个所述屏蔽层分别贴合在所述锂电池两侧的压电片上；所述压电片沿厚度方向极化，所述压电片的厚度方向上的两侧分别具有与信号线连接的导电层。本发明的优点和有益效果在于：实现了快速准确的判断锂电池的内部状态的技术效果，并且提高了压电片输出的超声波的信噪比；同时还极大的降低了锂电池封装结构的制造成本，保证了超声波在锂电池以及两个压电片之间传播的稳定性和一致性，以及起到了帮助锂电池散热以及阻止锂电池燃烧的作用，加强了电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及电子领域，特别涉及一种用于监测锂电池内部状态的封装结构及封装方法。

背景技术

当前的电池管理系统主要借助温度传感器、电流传感器、电压传感器来监测锂电池的内部状态，如估测动力电池组的荷电状态、监测动力电池组的健康状态等功能。然而对于电池组的荷电状态而言，电压、电流、温度虽然同锂离子电池的荷电状态存在关联但联系并不紧密，仅凭电压、电流、温度三个物理信息难以对锂离子电池的荷电状态进行精准的预测。

而对于健康状态而言，虽然当电池出现晚期安全问题，例如由于电池过充产生锂枝晶引起短路时，电压、电流、温度均会出现变化，发出警报，但此时由短路产生的大量热量可能使电池进入热失控状态，最终起火燃烧。电压、电流、温度三个物理信息难以对电池早期健康状态做出预警；

现有的超声技术对锂电池的内部状态的探测工作，主要通过较为复杂的超声信号源和超声信号接收器完成，但由于其成本较高且体积较大，以及与现有的锂电池成组技术不兼容等缺点，因此无法集成在现有的锂电池模块中。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于监测锂电池内部状态的封装结构及封装方法。本技术方案只要简单地激发贴在锂电池一侧的压电片共振产生超声波，就可以引起贴在锂电池另一侧的压电片发生共振，产生电信号，该电信号强弱与电池的荷电状态和健康状态具有对应关系，可以用于监测电池的荷电状态和健康状态等内部状态参数；而屏蔽层的存在是为了压电片与外界信号之间产生电磁屏蔽，进而提高信噪比；同时，压电片与屏蔽层的总厚度远小于传统的超声信号源与超声信号接收器，可以集成在锂电池模块中；

由于超声信号作为一种无损检测信号能够直接反映电池内部电极材料的变化，因此可帮助电池管理系统更好的进行电池荷电状态的估测与锂电池的早期健康状态的监控；

利用铝塑膜对锂电池、压电片、定位片和屏蔽层进行封装，同锂电池原本的制作工艺相匹配，因此能够能最大限度的利用原本的锂电池生产线进行生产，极大的降低了锂电池封装结构的制造成本。

在密封空间内注入耦合剂，不仅使与超声波发射器连接压电片能够通过该耦合剂顺利将超声波传送至与超声波接收器连接的压电片上，还起到了帮助锂电池散热以及阻止锂电池燃烧的作用，加强了电池的安全性能。

利用固定槽和导线槽实现对压电片和信号线的定位，避免了锂电池在使用及运输中，导致压电片和信号线产生错位，进而影响两个压电片之间的超声波传播质量，保证了超声波在锂电池以及两个压电片之间传播的稳定性和一致性。

本发明中的一种用于监测锂电池内部状态的封装结构，用于结合超声技术监测锂电池的内部状态，包括压电片和屏蔽层；两个所述压电片分别位于所述锂电池的两侧，两个所述屏蔽层分别贴合在所述锂电池两侧的压电片上；所述压电片沿厚度方向极化，所述压电片的厚度方向上的两侧分别具有与信号线连接的导电层。

上述方案中，还包括铝塑膜；所述铝塑膜包裹所述锂电池、压电片和屏蔽层并形成密闭空间，所述铝塑膜与所述锂电池、压电片和屏蔽层形成为一体；

所述压电片的厚度方向与所述锂电池的两侧表面垂直，位于所述压电片朝向锂电池一侧上的导电层作为信号输入端，位于所述压电片背向锂电池一侧上的导电层作为接地端；所述屏蔽层还与所述接地端连接。