CN100423323C - 组合温控安全阀圆柱锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明属于可重复使用的二次电源(可充电电池)技术领域，应用于锂离子电池上，特别是一种组合温控安全阀圆柱锂离子电池。它具有精密模压安全阀，在精密模压安全阀的防爆铝饼上具有通孔，通孔中充满温度敏感填充材料；在电路连接部小铝饼上，用温度敏感焊接材料对正极集流体进行焊接。本发明主要解决现有的锂离子电池只具有压力安全控制阀而不具有温度安全控制阀的技术问题，增加温度保护及温度与压力组合保护功能，使电池发生意外时的保险系数更高，电池安全性能更好。

Description

组合温控安全阀圆柱锂离子电池
技术领域：
本发明属于可重复使用的二次电源(可充电电池)技术领域，应用于锂离子电池上，特别是一种组合温控安全阀圆柱锂离子电池。
背景技术：
在趋向小型化、轻量化方向发展的移动办公设备上，如数码相机、数码摄像机、移动DVD、MP3、笔记本电脑等设备，高性能圆柱锂离子二次电池的应用已经非常广泛。但是当电池受到短路、高热、过充电等异常因素的影响时，电池容器内部容易有高压气体产生，会引起电池容器(电池壳)的变形和产生爆炸等危险。为了使其能够更安全地使用，就需要使用电池安全阀装配在电池中，当电池容器内部压力上升到异常状态时，这种开裂式安全阀能够迅速地开启并将气体排出，起到异常情况下的安全保护作用。
一般情况下，开裂式安全阀的构造是密闭容器(电池壳)的内部压力作用于安全薄面，当压力上升到限定值时，薄面部分就会裂开，形成一个通气孔，将气体排出，从而发挥了其防止爆炸的功能。安全薄面的形成方法不同，其防爆效果也会有所区别，在此之前有几种开裂式的安全阀被实际应用。作为开裂式安全阀，其中最为普及的是被称为精密模压式(压印式)的安全阀。精密模压式安全阀的加工方法是，用楔状压印冲头冲印在防爆盖板上，经过弹性变形、沟痕发生、塑性变形、加工硬化，压伸到规定的位置形成安全薄面沟痕。开裂式安全阀的薄面沟痕所需要的厚度取决于受压面积与开裂压力(安全阀的动作压力)，一般情况下要求安全薄面沟痕厚度能加工到20um左右极薄的程度。用精密模压方式在不锈钢、金属铝等材料上加工，要加工到这种厚度，有时可能产生贯通薄面沟痕的裂缝，从而造成密闭不良的问题。
还有一些其它形式的安全阀，如近期日本研制的一种冷间压接式安全阀。冷间压接式安全阀是将金属箔覆在防爆盖板金属母材的贯穿通气孔上，用冷间压接方法将其压接在金属母材上。薄面不是用楔状的冲头打压形成的，而是用冷间压接模具将金属箔与母材夹在一起后，施加压力挤压使其接合的。挤压接合的过程中，会在接合部的附近挤压形成渐进的安全薄面，因此贯通薄面的裂缝很少产生，初步解决了开裂式安全阀可能产生的密闭不良问题。
但是，上述所有安全阀的结构设计，都只是根据压力来实现锂离子电池防爆功能的，而当电池发生短路、过充电或置于高温环境等意外情况发生时，电池内部的温度也会相应发生急剧的变化。在这种意外情况下，如果高温状态没有使电池内部压力增大到限定值时，精密模压式安全阀及冷间压接式安全阀就不能充分发挥其安全保护作用了。如果能够增加以温度来控制安全阀动作的功能，则可以大大增加锂离子电池安全防爆的保险系数。
发明内容：
本发明的目的是提供一种组合温控安全阀圆柱锂离子电池，主要解决现有的锂离子电池只具有压力安全控制阀而不具有温度安全控制阀的技术问题，增加温度保护及温度与压力组合保护功能，使电池发生意外时的保险系数更高，电池安全性能更好。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
一种组合温控安全阀圆柱锂离子电池，具有精密模压安全阀，其特征在于：在精密模压安全阀的防爆铝饼上具有通孔，通孔中充满酚醛树脂；在电路连接部小铝饼上，用温度敏感焊接材料对正极集流体进行焊接。
根据所需开启压力及温度的不同确定具体尺寸，在防爆铝饼上冲一个直径1～5mm的通孔。
把温度敏感填充材料先在较高温度下熔化，然后在其处于液态的条件下将其注入通孔内，以一定的速率冷却到常温，形成固态。
本发明和现有技术相比的优点
1、本发明采用独特的设计，使锂离子电池的防爆结构开启动作可以通过温度或温度与压力相结合的方式来控制，提高防爆结构的可靠性、灵敏性、准确性，使电池在过充电、高温、短路等情况下的安全性能得到提高。
2、本发明的防爆装置的准确性得到提高，温度偏差可以达到正负5摄氏度。
3、本发明可以自由设置防爆开启温度，而可能实现特殊要求的保护。
4、本发明保留了原防爆装置对压力响应的效果。
5、本发明的安全阀结构设计不仅适合于圆柱型锂离子电池，也适合方型锂离子电池，没有制作工艺局限性。
附图说明：
图1是本发明中组合温控安全阀的结构示意图。
图中：
1-密封圈                   2-正极外部引出端子；
3-正温度系数热敏电阻(PTC)  4-防爆铝饼；
5-正极集流体；             6-温度敏感焊接材料；
7-小铝饼；                 8-通孔及温度敏感填充材料。
具体实施方式：
本发明所说的组合温控安全阀圆柱锂离子电池具有精密模压安全阀。请参阅图1，如图所示：在精密模压安全阀的防爆铝饼4上，先冲一个直径1～5mm的通孔8(根据所需开启压力及温度的不同确定具体尺寸)，把温度敏感填充材料先在较高温度下熔化，然后在其处于液态的条件下将其注如入通孔8内，以一定的速率冷却到常温。通孔的直径、填充材料加热熔化的温度、冷却速率等参数，由填充材料的熔点、常温强度、结晶曲线决定；也可以将填充材料(当其为有机物时，如酚醛树脂)和其他溶剂类物质混合，在液态下进行填充，待溶剂挥发后，形成固态的填充。在电路连接部小铝饼7上，用温度敏感焊接材料6对正极集流体5进行焊接。当电池内部温度达到温度控制点时，电路焊点开焊，起到断路保护功能。因此，当电池内部压力过高或者温度过高时，防爆装置在压力或温度的作用下会断裂或者熔化，起到防爆安全保护作用。

Claims (3)

1. 一种组合温控安全阀圆柱锂离子电池，具有精密模压安全阀，其特征在于：在精密模压安全阀的防爆铝饼(4)上具有通孔(8)，通孔(8)中充满酚醛树脂；在电路连接部小铝饼(7)上，用温度敏感焊接材料(6)对正极集流体(5)进行焊接。
2. 根据权利要求1所述的组合温控安全阀圆柱锂离子电池，其特征在于：根据所需开启压力及温度的不同确定具体尺寸，在防爆铝饼(4)上冲一个直径1～5mm的通孔(8)。
3. 根据权利要求1或2所述的组合温控安全阀圆柱锂离子电池，其特征在于：把温度敏感填充材料先在较高温度下熔化，然后在其处于液态的条件下将其注入通孔(8)内，以一定的速率冷却到常温，形成固态。
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