CN101662043A - 锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池，包括锂离子电芯和置于锂离子电芯顶端的保护板，保护板与锂离子电芯通过螺钉连接。锂离子电芯的电芯盖板组件中电芯盖板与绝缘片之间可以采用螺钉连接也可以采用卡接方式。这种新的连接方式相对于传统连接方式更抗摔，而且工艺简单，无需动用注塑机等设备，生产成本低。在本发明的保护电路中还可以串联与电池连接的热保护元件，感应电池温度，在电池温度过高时切断回路，提高安全性。
Description
【技术领域】
本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种具有保护电路的锂离子电池。
【背景技术】
在锂离子电池中，为了防止电池的过充电、过放电以及短路等异常情况的出现，在锂离子电芯的外部设置有保护板，保护板上设有用来控制电池电压及电流的保护电路。保护板一般为塑胶包裹的一个单体塑胶件，外露两片镍带，分别与电池的两极连接。因为保护板上设有保护电路，锂离子电芯的电芯盖板、壳体与保护板之间的连接必须是有效且可靠的连接方式。
电芯盖板及壳体主要为不锈钢或镀镍钢材、铝合金、铝塑膜等，目前主要通过注塑、超封、胶结等方式将电芯盖板、壳体与保护板连接为一个整体。在采用注塑、超封等连接方式时，需动用注塑机或超焊机，成本较高。而且这种连接方式是通过塑胶类物质熔融后粘附在金属类材料上，当电池在日常使用中发生跌落、碰撞或遇到高低温的情况时，塑胶类物质容易脱落或冷热收缩滑落，导致保护板、塑胶物质极容易脱落或引起短路而带来一定的安全隐患；当采用胶结的连接方式时，其成本较低，但更容易发生以上的情况。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种保护板与锂离子电芯连接牢固的锂离子电池。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种锂离子电池，包括锂离子电芯和置于所述锂离子电芯顶端的保护板，其特征在于：所述保护板与锂离子电芯通过螺钉连接。
其中：所述保护板上预留有供所述螺钉穿过的螺钉孔。
其中：所述锂离子电芯包含顺序置于所述保护板下方的电芯盖板和绝缘片，所述电芯盖板与绝缘片固定连接。
其中：所述电芯盖板下表面设有凸块或凸条，所述绝缘片上设有容许所述凸块或凸条卡入的定位孔或定位槽。
其中：所述凸块或凸条中部设有贯穿所述电芯盖板的供所述螺钉穿过的螺纹孔。
其中：所述凸块或凸条卡入所述绝缘片的一端为渐小的锥形。
其中：所述锂电子电芯上设有正极和负极，所述保护板上设有与所述正极和负极串联的保护电路，所述保护电路还包含热保护元件，在温度超过设定值时所述热保护元件熔断，保护电路断开。
其中：所述电芯盖板上连接所述正极或负极处设有一凹槽，所述热保护元件的一端置于所述凹槽中，另一端与所述保护电路电连接。
其中：所述热保护元件为温度保险丝。
其中：还包含底部垫片和电池外壳，所述底部垫片与所述电池外壳底部通过螺钉连接。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明采用螺钉连电芯盖板组件，能够增强连接的稳定性，在电池发生跌落和碰撞时，不易出现事故。
2.本发明在保护板上预留螺钉孔，可以防止螺钉穿过保护板时破坏内部的保护电路；
3.本发明在盖板下表面设立凸块或凸条，与绝缘片上的凹槽卡接，连接盖板和绝缘片；
4.本发明的连接螺钉穿过盖板下表面的凸块或凸条，可以加强螺钉连接的强度；
5.本发明凸块或凸条的顶端采用锥形，可以方便和牢固地与绝缘片卡接；
6.本发明在电池盖板组件上设置热保护元件，可以在电池过热时保护电池，提高安全性。
【附图说明】
图1为本发明保护板和锂离子电芯的连接示意图
图2为本发明保护板的俯视图
图3为本发明电芯盖板组件盖板的剖视图
图4为本发明电芯盖板组件绝缘片的俯视图
图5为本发明含有温度控制装置的示意图
图6为本发明的电池底部结构示意图
图7为本发明的电池底部垫片结构示意图
其中：
1-保护板 22-电池盖板组件 225-绝缘片
11-螺钉孔 221-电芯盖板 2251-极耳孔
12-热保护元件 2211-凸块 2252-定位孔
2-锂离子电芯 2212-凹槽 23-外壳
21-电池卷芯 222-电极连接件 24-底部垫片
211-正极耳 223-压板 3-螺钉
212-负极耳 224-密封件
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
【具体实施方式】
本发明主要采用螺钉连接方式连接保护板和锂离子电芯。
实施例一
如图1所示，锂离子电池包括保护板1、锂离子电芯2，以及连接保护板1和锂离子电芯2的螺钉3。保护板1通过螺钉3连接在锂离子电芯2上。螺钉3可以采用铝钉、铁钉等，一般采用质量较轻的铝钉。如图2所示，保护板1上应预留至少2个安装螺钉3的螺钉孔11。因为螺钉3是金属件，保护板1上设有保护电路，如果不预留螺钉孔11，螺钉3在穿过保护板1时有可能会破坏其中的电器元件从而引发短路等问题。
锂离子电芯2包括电池卷芯21和电池盖板组件22。保护板1位于锂离子电芯2的顶端，电池盖板组件22的上方。保护板1上设有过充电、过放电保护电路，一般情况下其外壳为绝缘塑胶，通过外伸的两片镍带与电池卷芯21的两极电连接。
电池盖板组件22包含电芯盖板221、电极连接件222、压板223、密封件224和绝缘片225。
电芯盖板221位于保护板1的下方，封住电池卷芯21的外壳23的上端开口。电芯盖板221为金属材质，为了提高其与保护板1之间绝缘性，一般在电芯盖板221的上表面粘附有一层绝缘胶纸。如图3所示，由于电芯盖板221很薄，为加强螺钉3的连接强度，在电芯盖板221面向绝缘片225的下表面上设凸条或凸块2211。凸块2211的位置与螺钉3的位置对应，如图5所示，螺钉3可以钉入凸块2211，起到强化连接强度的作用。电池盖板组件22都比较薄，螺钉3可以用外力压入电芯盖板221，也可以在电芯盖板221和凸块2211中事先开设螺纹孔，旋入螺钉3即可。后者的结构能够提高安装的速度，而且安装时对电芯盖板221没有冲击，电芯盖板221不易变形。
电极连接件222(一般为镍钉或柳钉)穿过电芯盖板221，与位于电芯盖板221下方绝缘片225上方的压板223连接。因电芯盖板221、电极连接件222和压板223均为金属材质，为防止短路，电极连接件222与电芯盖板221之间、压板223与电芯盖板221之间通过密封件224绝缘并紧密连接。
绝缘片225是电池盖板组件22的最下层，位于电池卷芯21的上方。绝缘片225采用耐高温的塑胶制成，其形状与电池卷芯21的形状适配。如图4所示，绝缘片225上设有两个极耳孔2251，供电池卷芯21的两个极耳穿过极耳孔2251后分别与电极连接件222和电芯盖板221连接形成锂电池的正极或负极。如图4所示，绝缘片225上还设有定位槽或定位孔2252，与凸条或凸块2211配合使电芯盖板221与绝缘片225卡接在一起。凸块2211顶端可以做成减小的锥形，不仅方便与定位孔2252的卡接，而且卡接更为牢固。
绝缘片225面向电池卷芯21的下表面可以涂有粘接层，能够更好地固定电池卷芯21，防止电池卷芯21跌落或晃动。
如前所述，电芯盖板221通过凸条或凸块2211与定位槽或定位孔2252配合，将电芯盖板221与绝缘片225卡接，完成了电池盖板组件22的组装。电池卷芯21的正极耳211或负极耳212分别穿过绝缘片225上的极耳孔2251分别与电芯盖板221或压板223连接，形成电池的正极或负极，同时完成了锂离子电芯2的组装。正极和负极分别与保护板1焊接，同时螺钉3穿过保护板1将保护板1与电芯盖板221连接，完成了保护板1与整个锂离子电芯2的稳固连接，同时形成了正极耳211(或负极耳212)-压板223-电极连接件222-保护板1-负极耳212(或正极耳211)的回路。
通过螺钉3稳固连接的锂离子电池不仅抗摔，而且能纵向压紧电池卷芯21，使得电池卷芯21在上下方向固定而不会晃动，避免因电池卷芯21晃动而使得两个极耳之间相互接触或接触到外壳23而产生短路。同时这种连接不需要采用注塑机、超焊机等设备，生产成本降低。
实施例二
在前述实施例的基础上，可以在电池盖板组件22中增加温度测量装置。如图3所示，电芯盖板221上在与正极耳211或负极耳212的连接处设有一个凹槽2212(此处无绝缘胶纸)。如图5所示，热保护元件12(如温度保险丝)一端设置凹槽2212中并与其内壁接触，另一端与保护板1中的保护电路电连接。此时电池的正极或负极就由热保护元件12引出至保护板1，另一极仍旧通过电极连接件222引出至保护板1，形成了正极耳211(或负极耳212)-压板223-电极连接件222-保护板1-热保护元件12-负极耳212(或正极耳211)的回路。热保护元件12感应电池温度的变化，在电池温度过高时断开，整个保护回路断开，电池得到保护，电池的安全性提高。
实施例三
在上述实施例中，电池的底部也可以采用螺钉连接。如图6所示，电池底部垫片24也通过螺钉3固定在外壳23上。同样，如图7所示，底部垫片24上也可以预留安装螺钉3的孔。
下述试验数据表明对于采用上述方式连接的电池，连接稳定性性相对于传统方式更为可靠。
各取10支不同连接方式的电池按照《GB/T1118121817-12000蜂窝电话用锂离子电池总规范》14.17.14的要求进行自由跌落的测试，测试结果如下：
| 连接方式 | 第一次测试 | 第二次重复测试 |
| 顶部超封/底部胶结 | 顶部塑胶件：1支翘起，2支松动底部塑胶件：2支翘起，2支松动 | 顶部塑胶件：3支翘起，4支松动底部塑胶件：4支翘起，2支松动 |
| 顶部注塑/底部胶结 | 顶部塑胶件：无翘起，2支松动底部塑胶件：3支翘起，2支松动 | 顶部塑胶件：2支翘起，4支松动底部塑胶件：4支翘起，2支松动 |
| 顶部胶结/底部胶结 | 顶部塑胶件：2支翘起，3支松动底部塑胶件：2支翘起，2支松动 | 顶部塑胶件：5支翘起，3支松动底部塑胶件：4支翘起，2支松动 |
| 顶部螺丝/底部螺丝 | 顶部塑胶件：1支边缘翘起，无松动底部塑胶件：无翘起，无松动。 | 顶部塑胶件：1支翘起，1支松动底部塑胶件：无翘起，无松动。 |
通过上表实验对比可以看出，经过螺丝连接的结构稳定性更好，在长期使用过程中电池即使发生跌落、碰撞的情况，也能保证较好的结构稳定性，不会给使用者带来安全隐患。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种锂离子电池，包括锂离子电芯和置于所述锂离子电芯顶端的保护板，其特征在于：所述保护板与锂离子电芯通过螺钉连接。
2.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述保护板上预留有供所述螺钉穿过的螺钉孔。
3.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述锂离子电芯包含顺序置于所述保护板下方的电芯盖板和绝缘片，所述电芯盖板与绝缘片固定连接。
4.如权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于：所述电芯盖板下表面设有凸块或凸条，所述绝缘片上设有容许所述凸块或凸条卡入的定位孔或定位槽。
5.如权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于：所述凸块或凸条中部设有贯穿所述电芯盖板的供所述螺钉穿过的螺纹孔。
6.如权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于：所述凸块或凸条卡入所述绝缘片的一端为渐小的锥形。
7.如权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于：所述锂电子电芯上设有正极和负极，所述保护板上设有与所述正极和负极串联的保护电路，所述保护电路还包含热保护元件，在温度超过设定值时所述热保护元件熔断，保护电路断开。
8.如权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于：所述电芯盖板上连接所述正极或负极处设有一凹槽，所述热保护元件的一端置于所述凹槽中，另一端与所述保护电路电连接。
9.如权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于：所述热保护元件为温度保险丝。
10.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：还包含底部垫片和电池外壳，所述底部垫片与所述电池外壳底部通过螺钉连接。
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