CN111816811A - 一种固态电池组及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固态电池组及其控制方法，其结构包括内槽部与集流片，第1组与第11组的集流片前后两端均连接有检修快补结构，检修快补结构覆盖的面积略大于集流片的表面积，在电池封装前装入，需要对集流片进行镀银，再使凹凸度探测结构在每次集流片得电时都能发出探照光线对其表面的银镀层进行检测，当检测出变量时，即银镀层遭受到破坏出现缺口，能及时通过锡补架对银镀层的表面进行补锡，将其表面的缺口封住，同时焊锡的导电性也较佳，能够在防止氧化的同时不阻碍电流的传导，减少电流在汇集输出时的消耗，提高固态电池的发电转换率，还能降低集流片被电化学腐蚀的可能性，提高电池整体的安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种固态电池，尤其涉及一种固态电池组及其控制方法。
背景技术
固态电池是一种使用固态电极和固态电解质的电池，其固态电解质区别于液态电解质节省了隔膜和电解质液的空间，大大提高了能量密度，并且在封装过程中也变得更加的简易，电池中将电流导出的一般采用铜箔为材质的集流体，原因是其内阻较小，能够降低电流传输时的损耗，但是集流体在应用于一些采用硫及硫化物为极板或者电解质的电池时容易发生危险事故。
基于上述描述本发明人发现，现有的一种固态电池组及其控制方法主要存在以下不足，比如：
现有技术采用铜箔为集流体时会在其表面镀上一层银对其保护，防止其氧化增加电阻率，但是在应用到有含硫的固态电池中，在工作时产生的硫化物会对银产生破坏，导致银镀层受损，部分集流片的表面发生氧化反应，电流在通过时受到电阻的影响会被消耗，降低固态电池的发电效应，与容易使集流片产生电化学腐蚀，对电池的安全造成影响。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种固态电池组及其控制方法，以解决现有的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种固态电池组及其控制方法，其结构包括外壳体，还包括内嵌在外壳体内部的内槽部，所述外壳体的外表面连接有等距均匀分布的棱柱条，所述内槽部的顶部包括有44个极柱帽，其中22个为正极柱帽、22个为负极柱帽，一行为4个共呈11组分布，所述极柱帽深入内槽部一端的位置连接有集流片，所述集流片的厚度为7μm，两个所述的极柱帽共用一个集流片共有22片，所述集流片的下方连接有电芯体，所述电芯体包括11组正极板、负极板、固体电解质板，正极板与负极板靠近外壳体的一侧均活动连接有快导结构，所述快导结构通过定滑轮与集流片电连接，第1组与第11组的集流片前后两端均连接有检修快补结构，所述检修快补结构覆盖的面积略大于集流片的表面积。
根据一种可实施方式，所述检修快补结构包括与集流片平行的垂直移动柱，所述垂直移动柱内侧的底部铰接有凹凸度探测结构，所述凹凸度探测结构的发散端为漏斗状并且与垂直线的夹角为45°，发散端与光线发射端的连接处有凹透镜，光线发射端还连接有数据处理器，所述凹凸度探测结构与垂直移动柱连接的位置处有铰链，调节范围为135°-180°之间，光线发射端的电源输入来自集流片。
根据一种可实施方式，所述垂直移动柱内侧的顶部连接有锡补架，所述锡补架的活动距离为垂直移动柱内侧的顶部到凹凸度探测结构未移动时上方5cm位置处。
根据一种可实施方式，所述锡补架包括有与垂直移动柱连接的调整轴，其靠近集流片的一侧能够在水平方向上延展5-10cm，旋转角度为180°-225°之间，所述锡补架还包括始终与垂直移动柱垂直的涂覆板。
根据一种可实施方式，所述调整轴还有包括有锡条格，其内部共有9条锡条，锡条形状为圈数为10的弹簧结构，最前端的锡条底部有阻隔片，最末端的锡条有推动柱，阻隔片与推动柱之间有联动关系，锡条的成分为高温无铅焊锡膏中的Sn3Ag0.5Cu。
根据一种可实施方式，所述锡条格的阻隔片的左端连接有熔融带，其包括内部的五个熔融粒，熔融粒的温度为221℃。
根据一种可实施方式，所述熔融带还包括有涂覆板，其内部还包括若干块灼热板，所述涂覆板的出液口长度与集流片的长度相等。
根据一种可实施方式，所述快导结构包括有与正极板、负极板接触的摩擦片，所述摩擦片连接在滑动扣内侧的两端，所述滑动扣为开口向正极板、负极板方向的直角U型结构，U型结构内侧的左端连接有滚轮，所述滚轮的顶部通过导线连接定滑轮与集流片电连接。
本发明还提供上述的一种固态电池组的控制方法，包括以下步骤：
S10：将负载的正极与负极与固态电池的极柱帽连接好，注意正负极之间的连接是否正确，启动负载。
S20：锂离子从负极板脱落，沿着固体电解质板流向正极板，其中固体电解质板中电解质在中间的浓度最低，两端在越靠近正极板和负极板的位置浓度越高，能够带着更多的锂离子移动到正极，产生更多的电流，为负载提供足量的电流。
S30：从正极板产生的电流经过集流片收集后，经过极柱帽传导到负载中为其供能，形成一个稳定的循环，直至负极板中的锂离子全部活动到正极板后，完成整个放电供能的过程。
S40：当电池电能耗尽，需要对其进行充能，将充电端的正负极接在内槽部的极柱帽上，电流经过正极板的集流片流入，经过固体电解质板流动到负极板上，由于靠近正极板一端的固体电解质板内的浓度较高，导致锂离子的运动速度加快，电池的充能速度得到明显的增加，当正极板的锂离子全部运动到负极板时，则充能停止。
本发明一种固态电池组及其控制方法，设计合理，功能性强，具有以下有益效果：
在电池封装前装入，需要对集流片进行镀银，再使凹凸度探测结构在每次集流片得电时都能发出探照光线对其表面的银镀层进行检测，当检测出变量时，即银镀层遭受到破坏出现缺口，能及时通过锡补架对银镀层的表面进行补锡，将其表面的缺口封住，同时焊锡的导电性也较佳，能够在防止氧化的同时不阻碍电流的传导，减少电流在汇集输出时的消耗，提高固态电池的发电转换率，还能降低集流片被电化学腐蚀的可能性，提高电池整体的安全性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中的附图作详细地介绍，以此让本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一种固态电池组俯视的结构示意图。
图2为本发明一种固态电池组正视的结构示意图。
图3为本发明检修快补结构左视的结构示意图。
图4为本发明凹凸度探测结构与集流片工作位置关系的结构示意图。
图5为本发明检修快补结构俯视的结构示意图。
图6为本发明锡补架内部详细的结构示意图。
图7为本发明快导结构俯视位置的结构示意图。
附图标记说明：外壳体-1、内槽部-2、极柱帽-22、集流片-33、快导结构-44、电芯体-55、检修快补结构-66、锡补架-660、凹凸度探测结构-661、垂直移动柱-662、调整轴-601、锡条格-602、涂覆板-603、熔融带-604、滑动扣-440、摩擦片-441、滚轮-442。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例如下：
如附图1至附图3所示，本发明提供一种固态电池组及其控制方法，其结构包括外壳体1，还包括内嵌在外壳体1内部的内槽部2，所述外壳体1的外表面连接有等距均匀分布的棱柱条，所述内槽部2的顶部包括有44个极柱帽22，其中22个为正极柱帽、22个为负极柱帽，一行为4个共呈11组分布，所述极柱帽22深入内槽部2一端的位置连接有集流片33，所述集流片33的厚度为7μm，两个所述的极柱帽22共用一个集流片33共有22片，所述集流片33的下方连接有电芯体55，所述电芯体55包括11组正极板、负极板、固体电解质板，正极板与负极板靠近外壳体1的一侧均活动连接有快导结构44，所述快导结构44通过定滑轮与集流片33电连接，第1组与第11组的集流片33前后两端均连接有检修快补结构66，所述检修快补结构66覆盖的面积略大于集流片33的表面积，共有11组正负极板和固体电解质板，储存的电量更多，续航更久；集流片33的厚度仅为7μm，电阻值更小，对电流的阻碍更小；这里特别需要说明的是，由于中间9块集流片33均被包裹在中间，银镀层被硫化的可能性较低，受空间的限制，中间9块集流片33不设检修快补结构66；定滑轮滑轮的中心有电导线，原先绳子的一端改为导线，滑轮中心的电导线与集流片33连接，在集流片33得到电流的时候，能够刺激绳子端的导线得电下滑，带动快导结构44快速在极板上往复运动摩擦起热，为电池的快速发电提供基础；固体电解质内电解质粒的分布范围为以中心点为中心，从四周的浓度逐渐上升，保证活性粒子能够更多的与极板中的粒子接触进行快速传导，检修快补结构66四个边的长度大小均超过集流片33，防止在光感探测时出现死角点，外壳体1外表面的棱柱条一是为了方便搬运，防止运输时较为光滑的平面难以被固定住，二是能够及时散热，外壳体1边之间留有缝隙能够及时对放电时产生的能量散热。
如附图4至附图5所示，所述检修快补结构66包括与集流片33平行的垂直移动柱662，所述垂直移动柱662内侧的底部铰接有凹凸度探测结构661，所述凹凸度探测结构661的发散端为漏斗状并且与垂直线的夹角为45°，发散端与光线发射端的连接处有凹透镜，光线发射端还连接有数据处理器，所述凹凸度探测结构661与垂直移动柱662连接的位置处有铰链，调节范围为135°-180°之间，光线发射端的电源输入来自集流片33，垂直移动柱662内有连接线，能够在凹凸度探测结构661常量探测出现变量时及时发出激活信号启动锡补架660，漏斗状的发射端与凹透镜能将单一光射线散射到整个集流片上，提高辐射的范围，可供调节的凹凸度探测结构661能够在135-180度的区间中进行摇摆式扫描，防止部分固态电池的集流片33较大超过光线辐射的范围，能够对会超过的部分进行巡描。
如附图5所示，所述垂直移动柱662内侧的顶部连接有锡补架660，所述锡补架660的活动距离为垂直移动柱662内侧的顶部到凹凸度探测结构661未移动时上方5cm位置处，锡补架660与凹凸度探测结构661之间的间距能够使锡补架660垂直活动到底部后还能进行一定的角度旋转，二者之间不会产生接触的同时又能使二者的监测修补工作达到最佳的工作范围。
如附图5所示，所述锡补架660包括有与垂直移动柱662连接的调整轴601，其靠近集流片33的一侧能够在水平方向上延展5-10cm，旋转角度为180°-225°之间，所述锡补架660还包括始终与垂直移动柱662垂直的涂覆板603，连接处的调整轴601活动的角度能够让锡补架660活动到底部时还能进行延展调整对集流片33的底部进行处理，不妨碍两个设备在同一垂直线上，更加的节约固态电池内部的空间，支持极板和电解质板的扩容，提高能量的密度，垂直90°的涂覆板603能让修补材料在溶解之后与集流片33进行最佳的接触，修补的量以及接触的面积能够达到将集流片33的平面覆盖的程度，提高修补覆盖的效果，降低可能引起的氧化反应的可能性。
如附图6所示，所述调整轴601还有包括有锡条格602，其内部共有9条锡条，锡条形状为圈数为10的弹簧结构，最前端的锡条底部有阻隔片，最末端的锡条有推动柱，阻隔片与推动柱之间有联动关系，锡条的成分为高温无铅焊锡膏中的Sn3Ag0.5Cu，弹簧结构的设计能让锡条在节约空间的前提下降自身的长度达到最大，9条的数量能够供给固态电池的使用年限，不需要拆卸添加锡条，前端的阻隔片与后端的推动柱有联动效果，当锡补架660得到光感变化的结果活动时，阻隔片就会下沉放入一根锡条随即复位，而推动柱随即推动进行推动添加，让下次依然能够进行自动补足前进；为保证整个集流片33面的安全性，每次补锡覆盖均针对集流片33的两个平面，防止局部修补造成的缝隙产生部分氧化反应或者电化学腐蚀对电子流通造成影响；这里特别需要说明的是，修补的材料不使用银的原因是银的造价过贵，并且银的熔点较高，在固态电池内要达到将银融化的熔点容易对电池的安全造成影响，故采用熔点较低的高温无铅焊锡膏，其电阻率较低，导电性能虽略差于银，但也能将电流的阻率降低到最小，为最佳的修补材料；锡条在镀上集流片33之后的镀层厚度为0.1μm，即使九次全部镀层之后也仅仅为0.9μm，镀层的厚度较薄，控制在增加厚度较薄的情况下还能够保护集流片33。
如附图6所示，所述锡条格602的阻隔片的左端连接有熔融带604，其包括内部的五个熔融粒，熔融粒的温度为221℃，五个均匀分布的熔融粒能够与锡条从头到尾都接触到，使锡条完全熔融为液态；221℃为高温无铅焊锡膏的共晶温度，能让其化为液态并且造成的温度不会对电池的正常工作造成影响。
如附图6所示，所述熔融带604还包括有涂覆板603，其内部还包括若干块灼热板，所述涂覆板603的出液口长度与集流片33的长度相等，灼热板能够让进入其中的液态锡处于熔融状态，使液态锡只有在与集流片33接触的时候才会定型，防止锡条固化在涂覆板603的内部，出液口与集流片33等长，能保证集流片33从上到下均匀的覆上一层导电锡，隔绝外部腐蚀。
如附图7所示，所述快导结构44包括有与正极板、负极板接触的摩擦片441，所述摩擦片441连接在滑动扣440内侧的两端，所述滑动扣440为开口向正极板、负极板方向的直角U型结构，U型结构内侧的左端连接有滚轮442，所述滚轮442的顶部通过导线连接定滑轮与集流片33电连接，滚轮442与极板外侧的轨道活动连接，能够沿着极板进行上下的往复运动，运动期间导线一直处于伸缩状态，跟随其运行，导线被拉长的距离与极板的长度相等，滑动扣440U型的结构能将极板紧紧的夹住，且不与极板平行，略微偏向于极板内侧，提高接触的压强，让二者摩擦产生的热量变多，摩擦片441与极板的接触面积达到最大，增大受热的区域，能使热量极快的导入极板中，提高极板的电导率，相比于现有技术直接通过对极板加热的方式更加的安全，采用机械的方式加热能够让电池在通电与提高电导率两步骤同时进行，无需进行短路过程，让电池的供能速度得到提高。
本发明的固态电池组的控制方法包括以下步骤：
S10：将负载的正极与负极与固态电池的极柱帽22连接好，注意正负极之间的连接是否正确，启动负载。
S20：锂离子从负极板脱落，沿着固体电解质板流向正极板，其中固体电解质板中电解质在中间的浓度最低，两端在越靠近正极板和负极板的位置浓度越高，能够带着更多的锂离子移动到正极，产生更多的电流，为负载提供足量的电流。
S30：从正极板产生的电流经过集流片33收集后，经过极柱帽22传导到负载中为其供能，形成一个稳定的循环，直至负极板中的锂离子全部活动到正极板后，完成整个放电供能的过程。
S40：当电池电能耗尽，需要对其进行充能，将充电端的正负极接在内槽部2的极柱帽22上，电流经过正极板的集流片33流入，经过固体电解质板流动到负极板上，由于靠近正极板一端的固体电解质板内的浓度较高，导致锂离子的运动速度加快，电池的充能速度得到明显的增加，当正极板的锂离子全部运动到负极板时，则充能停止。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (9)
1.一种固态电池组，其结构包括外壳体(1)，还包括内嵌在外壳体(1)内部的内槽部(2)，所述外壳体(1)的外表面连接有等距均匀分布的棱柱条，所述内槽部(2)的顶部包括有44个极柱帽(22)，其中22个为正极柱帽、22个为负极柱帽，一行为4个共呈11组分布，其特征在于：所述极柱帽(22)深入内槽部(2)一端的位置连接有集流片(33)，所述集流片(33)的厚度为7μm，两个所述的极柱帽(22)共用一个集流片(33)共有22片，所述集流片(33)的下方连接有电芯体(55)，所述电芯体(55)包括11组正极板、负极板、固体电解质板，正极板与负极板靠近外壳体(1)的一侧均活动连接有快导结构(44)，所述快导结构(44)通过定滑轮与集流片(33)电连接，第1组与第11组的集流片(33)前后两端均连接有检修快补结构(66)，所述检修快补结构(66)覆盖的面积略大于集流片(33)的表面积。
2.如根据权利要求1所述的一种固态电池组，其特征在于：所述检修快补结构(66)包括与集流片(33)平行的垂直移动柱(662)，所述垂直移动柱(662)内侧的底部铰接有凹凸度探测结构(661)，所述凹凸度探测结构(661)的发散端为漏斗状并且与垂直线的夹角为45°，发散端与光线发射端的连接处有凹透镜，光线发射端还连接有数据处理器，所述凹凸度探测结构(661)与垂直移动柱(662)连接的位置处有铰链，调节范围为135°-180°之间，光线发射端的电源输入来自集流片(33)。
3.如根据权利要求2所述的一种固态电池组，其特征在于：所述垂直移动柱(662)内侧的顶部连接有锡补架(660)，所述锡补架(660)的活动距离为垂直移动柱(662)内侧的顶部到凹凸度探测结构(661)未移动时上方5cm位置处。
4.如根据权利要求3所述的一种固态电池组，其特征在于：所述锡补架(660)包括有与垂直移动柱(662)连接的调整轴(601)，其靠近集流片(33)的一侧能够在水平方向上延展5-10cm，旋转角度为180°-225°之间，所述锡补架(660)还包括始终与垂直移动柱(662)垂直的涂覆板(603)。
5.如根据权利要求4所述的一种固态电池组，其特征在于：所述调整轴(601)还有包括有锡条格(602)，其内部共有9条锡条，锡条形状为圈数为10的弹簧结构，最前端的锡条底部有阻隔片，最末端的锡条有推动柱，阻隔片与推动柱之间有联动关系，锡条的成分为高温无铅焊锡膏中的Sn3Ag0.5Cu。
6.如根据权利要求5所述的一种固态电池组，其特征在于：所述锡条格(602)的阻隔片的左端连接有熔融带(604)，其包括内部的五个熔融粒，熔融粒的温度为221℃。
7.如根据权利要求6所述的一种固态电池组，其特征在于：所述熔融带(604)还包括有涂覆板(603)，其内部还包括若干块灼热板，所述涂覆板(603)的出液口长度与集流片(33)的长度相等。
8.如根据权利要求1所述的一种固态电池组，其特征在于：所述快导结构(44)包括有与正极板、负极板接触的摩擦片(441)，所述摩擦片(441)连接在滑动扣(440)内侧的两端，所述滑动扣(440)为开口向正极板、负极板方向的直角U型结构，U型结构内侧的左端连接有滚轮(442)，所述滚轮(442)的顶部通过导线连接定滑轮与集流片(33)电连接。
9.一种权利要求1-8任一权利要求所述的固态电池组的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10：将负载的正极与负极与固态电池的极柱帽(22)连接好，注意正负极之间的连接是否正确，启动负载。
S20：锂离子从负极板脱落，沿着固体电解质板流向正极板，其中固体电解质板中电解质在中间的浓度最低，两端在越靠近正极板和负极板的位置浓度越高，能够带着更多的锂离子移动到正极，产生更多的电流，为负载提供足量的电流。
S30：从正极板产生的电流经过集流片(33)收集后，经过极柱帽(22)传导到负载中为其供能，形成一个稳定的循环，直至负极板中的锂离子全部活动到正极板后，完成整个放电供能的过程。
S40：当电池电能耗尽，需要对其进行充能，将充电端的正负极接在内槽部(2)的极柱帽(22)上，电流经过正极板的集流片(33)流入，经过固体电解质板流动到负极板上，由于靠近正极板一端的固体电解质板内的浓度较高，导致锂离子的运动速度加快，电池的充能速度得到明显的增加，当正极板的锂离子全部运动到负极板时，则充能停止。
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