CN103779531B - 密封型电池的电流中断装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及密封型电池的电流中断装置。锂离子二次电池（10）的电流中断装置（100）包括电连接到电池外壳（15）的正极端子（11）的铆钉（140）、设置在所述电池外壳（15）内部的正极集电板（31）、以及置于所述铆钉（140）与所述正极集电板（31）之间的回动板（150）。该电流中断装置（100）通过所述回动板（150）响应于所述电池外壳（15）内部压力增加而变形，将所述铆钉（140）与所述正极板（31）电气地切断。所述铆钉（140）的内周面接合到所述回动板（150）的外周面，并且无论是否激活所述电流中断装置（100），所述回动板（150）的上表面都不与所述铆钉（140）接触。
Description
技术领域
本发明涉及密封型电池的电流中断装置的技术。
背景技术
密封型电池是配置有与电解液一起被密封在电池外壳内的电极体的电池，该电极体包括正极和负极。锂离子二次电池是一个公知的密封型电池实例。一些密封型电池设置有检测过充电并中断电流的电流中断装置。一种此类公知的电流中断装置是压力型电流中断装置，该装置在电池外壳的内部压力变得高于设定压力时，物理地中断电流（例如，公开号为2010-212034的日本专利申请（JP2010-212034A））。
诸如JP2010-212034A中描述的相关压力型电流中断装置包括电连接到电池外壳的外部端子的导电部件、设置在所述电池外壳内部的集电体端子、以及置于所述导电部件与所述集电体端子之间的回动板。所述导电部件形成为向上凹陷的凹陷形状，并且所述回动板的整个外周通过焊接接合到所述导电部件的底部。
现在参照图6描述相关压力型电流中断装置500的问题。图6是示出相关压力型电流中断装置500的框架样式的视图。
首先，将描述压力型电流中断装置500的结构。压力型电流中断装置500被设计为将充当导电部件的铆钉540与集电体端子（未示出）电气地切断。压力型电流中断装置500包括铆钉540和回动板550。
铆钉540的凹部543形成为向上凹陷的凹陷形状。容纳部544形成在凹部543的下端部的内侧表面上。回动板550形成为盘状。回动板550的边缘部的整个外周通过焊接接合到铆钉540的容纳部544的内周面。
现在将描述压力型电流中断装置500的操作和问题。如果电池外壳内的压力因某类异常而变得高于设定压力，则内部压力P被施加到回动板550，从而导致回动板550通过向上弯曲而变形。
当内部压力P被施加到回动板550并导致回动板550此刻发生变形时，接着通过杠杆的支点S对焊接处B施加剪应力。如果施加到焊接处B上的剪应力大于预定应力值，则焊接处B可能断裂。因此，在密封型电池的压力型电流中断装置中，需要减小在激活压力型电流中断装置时作用于回动板的剪应力。
发明内容
因此，本发明提供一种可以减小在激活电流中断装置时作用于回动板的剪应力的密封型电池的电流中断装置。
本发明的第一方面涉及一种密封型电池的电流中断装置，包括：导电部件，其电连接到电池外壳的外部端子；集电体端子，其设置在所述电池外壳内部；以及回动板，其置于所述导电部件与所述集电体端子之间。所述电流中断装置通过所述回动板响应于所述电池外壳内部压力增加而变形，将所述导电部件与所述集电体端子电气地切断。所述导电部件的内周面接合到所述回动板的外周面，并且无论是否激活所述电流中断装置，所述回动板的上表面都不与所述导电部件接触。
所述导电部件形成为向上凹陷的凹陷形状，并且所述回动板的整个外周面可通过焊接接合到所述导电部件的底部的内周面。
本发明的第二方面涉及一种密封型电池的电流中断装置，包括：导电部件，其电连接到电池外壳的外部端子；集电体端子，其设置在所述电池外壳内部；以及回动板，其置于所述导电部件与所述集电体端子之间，并且通过响应于所述电池外壳内部压力增加而变形，将所述导电部件与所述集电体端子电气地切断。所述导电部件包括大致为圆柱形部的小直径部、设置在所述小直径部下方的凹部、以及从所述凹部的下部的外周延伸的凸缘部。所述回动板接合到所述凹部的圆柱形壁部。
本发明的第三方面涉及一种密封型电池的电流中断装置，包括：导电部件，其电连接到电池外壳的外部端子；集电体端子，其设置在所述电池外壳内部；以及回动板，其置于所述导电部件与所述集电体端子之间，并且通过响应于所述电池外壳内部压力增加而变形，将所述导电部件与所述集电体端子电气地切断。所述导电部件包括大致为圆柱形部的小直径部、设置在所述小直径部下方的凹部，以及从所述凹部的下部的外周向所述凹部内延伸的延伸部。所述导电部件接合到所述回动板。
根据本发明的密封型电池的电流中断装置，在激活所述电流中断装置时作用于所述回动板的剪应力可以被减小。
附图说明
下面参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术与工业意义，在所述附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：
图1是示出锂离子电池的框架样式的视图；
图2是示出电流中断装置的框架样式的视图；
图3是示出根据本发明的第一实施例实例的铆钉和回动板的框架样式的视图；
图4是示出根据本发明的第二实施例实例的铆钉和回动板的框架样式的视图；
图5是示出根据本发明的第三实施例实例的铆钉和回动板的框架样式的视图；以及
图6是示出根据相关技术的铆钉和回动板的框架样式的视图。
具体实施方式
现在参照图1描述锂离子二次电池10。图1是示出锂离子二次电池10的框架样式的剖面图。
锂离子二次电池10是本发明的密封型电池的一个实施例实例。锂离子二次电池10包括电池外壳15、盖子16、作为外部端子的正极端子11、作为外部端子的负极端子12和作为集电体的卷绕电极体50。
电池外壳15被配置为长方体形的方形外壳。扁平的卷绕电极体50和电解液被容纳在电池外壳15内部。盖子16被配置为堵塞在电池外壳15的上部开口的开口部。在盖子16上设置用于外部连接的正极端子11和负极端子12。正极端子11和负极端子12两者的一部分在盖子16的表面侧突出。
正极集电体51在充当集电体的卷绕电极体50的宽度方向上的一侧的端部上露出。同时，负极集电体52在充当集电体的卷绕电极体50的宽度方向上的另一侧的端部上露出。
正极集电板31的腿部41接合到正极集电体51。同时，负极集电板32的腿部42接合到负极集电体52。正极集电板31将卷绕电极体50的正极集电体51电连接到正极端子11，并且还用作压力型电流中断装置100的构成部件。负极集电板32将卷绕电极体50的负极集电体52电连接到负极端子12。
充当外部端子的正极端子11通过Z端子21、压力型电流中断装置100和正极集电板31电连接到卷绕电极体50的正极集电体51。充当外部端子的负极端子12通过Z端子22和负极集电板32电连接到卷绕电极体50的负极集电体52。
现在参照图2描述作为本发明的压力型电流中断装置的一个实施例实例的压力型电流中断装置100的结构。图2是示出压力型电流中断装置100的框架样式的剖面图。
压力型电流中断装置100是在锂离子二次电池10的电池外壳15内的压力变得高于设定压力时中断电流的装置。在该实施例实例中，压力型电流中断装置100可以设置在锂离子二次电池10的正极侧，但是也可以设置在负极侧。
压力型电流中断装置100包括绝缘板130、充当导电部件的铆钉140、回动板150、密封部件160和正极集电板31。
作为导电部件的铆钉140由铜制成，并具有大致为圆柱形部的小直径部142、具有向上凹陷的凹陷形状的凹部143。铆钉140具有三种功能，第一种功能是紧密地固定盖子16等，第二种功能是将Z端子21电连接到正极集电板31，第三种功能是形成回动板150回动的空间。
借助铆钉140的小直径部142，Z端子21、上衬垫110、下衬垫120、盖子16和绝缘板130全部在上端边缘部141和凹部143之间紧密地固定。在铆钉140的凹部143内形成回动板150回动的空间。回动板150通过焊接固定到铆钉140的凹部143的下端部。
Z端子21由铜制成，并且将正极端子11（请参见图1）电连接到铆钉140。在Z端子21中形成开口部，并且铆钉140插入通过该开口部。
上衬垫110由树脂制成，并且将Z端子21与盖子16进行绝缘。在上衬垫110中形成开口部，并且铆钉140插入通过该开口部。
盖子16由铝制成，并且堵塞在电池外壳15的上部中开口的开口部，如上所述（请参见图1）。在盖子16中形成开口部，并且铆钉140插入通过该开口部。
下衬垫120由树脂制成，并且将铆钉140与盖子16绝缘，就像绝缘板130那样，将在下面进行描述。下衬垫120设置在盖子16与铆钉140之间。
绝缘板130由树脂制成，并且将铆钉140与盖子16绝缘。绝缘板130设置在铆钉140与盖子16之间。
回动板150由铜制成，并且形成为盘状。凹部151是上侧凹陷的部分，形成在回动板150的大致中央的部分。围绕回动板150的边缘部通过焊接接合到铆钉140的凹部143的下端部。对回动板150与铆钉140之间的接合处的四周进行焊接。
密封部件160由橡胶制成，并且形成为大致盘状，其中在大致中央的部分形成孔。密封部件160被设置为在回动板150与正极集电板31之间被压缩。
正极集电板31由铜制成，并且将卷绕电极体50的正极集电体51电连接到回动板150。正极集电板31包括主体31A、连接部31B，以及腿部41。
主体31A形成为盘状，并且紧紧地将其两侧固定到绝缘板130的腿部132。
连接部31B是切口C的内周侧上的部分，切口C形成在主体31A的大致中央的部分中并形成为圆形。连接部31B和主体31A中形成有切口C的部分的厚度被形成为比主体31A的任何其它部分的厚度更薄。在连接部31B的中央部中形成孔。连接部31B通过焊接接合到回动板150。
腿部41从主体31A向下延伸，并且通过焊接接合到卷绕电极体50的正极集电体51。
图2所示的压力型电流中断装置100的状态是正常操作期间的状态（即，未激活压力型电流中断装置100的状态），其中正极端子11、Z端子21、铆钉140、回动板150和正极集电板31电连接在一起。
但是，当电池外壳15内的压力变得高于设定电压时，从内部向与正极集电板31的连接部31B相连的回动板150的凹部151施加压力，因此，正极集电板31中具有切口C的部分断裂并且回动板150向外变形。也就是说，压力型电流中断装置100激活。因此，正极集电板31变得与回动板150电气地切断（即，断开连接）。
接下来，参照图3更详细地描述压力型电流中断装置100。为了使说明便于理解，图3是示出压力型电流中断装置100的铆钉140和回动板150的框架样式的剖面图。
首先，将描述铆钉140和回动板150的结构。铆钉140的凹部143形成为向上凹陷的凹陷形状，如上所述。容纳部144形成在凹部143的下端部的内侧表面上。回动板150形成为盘状。回动板150的边缘部的整个外周通过焊接接合到铆钉140的容纳部144。
更具体地说，铆钉140的容纳部144形成为这样一种形状：其中凹部143的下端部（即，底部）的内周侧被切成凹陷形状，使得铆钉140的容纳部144具有内周面和从该内周面的上端延伸到内周侧的下表面。此外，在铆钉140与回动板150之间的焊接处，仅有回动板150的外周面沿整个外周邻接并接合到容纳部144。
也就是说，在容纳部144与回动板150之间的接合处，容纳部144的内周面与回动板150的外周面仅通过焊接接合在一起。在容纳部144的下表面与回动板150的上表面之间之间形成预定间隙D，因此，容纳部144的下表面不邻接回动板150的上表面。
预定间隙D足够大，使得即使压力型电流中断装置100激活并且回动板150通过向上弯曲而变形，回动板150的上表面也不会接触容纳部144的下表面。
接下来，将描述压力型电流中断装置100（即，铆钉140和回动板150）的操作。如上所述，如果电池外壳内的压力因某类异常变得高于设定压力，则内部压力P被施加到回动板150，从而导致回动板150通过向上弯曲而变形。
即使内部压力P此时被施加到回动板150，剪应力也不会通过杠杆的支点被施加到焊接处B，因为在回动板150的上表面与容纳部144的下表面之间形成预定间隙D。
也就是说，对于相关压力型电流中断装置，如果回动板550在回动板550的上表面邻接容纳部544的下表面时通过向上弯曲而变形，容纳部544的下表面的内周侧端将成为杠杆的支点S，并且对回动板550与容纳部544之间的焊接处B施加大剪应力。
对于根据该实施例实例的压力型电流中断装置100，在回动板150的上表面与容纳部144的下表面之间形成预定间隙D，因此，回动板150的上表面不接触容纳部144的下表面。因此，容纳部144的下表面的内周侧端不会成为杠杆的支点，因此不会对回动板150与容纳部144之间的焊接处施加大剪应力。
现在将描述压力型电流中断装置100的效果。压力型电流中断装置100能够减小在激活压力型电流中断装置时施加到回动板的剪应力。
接下来，将参照图4描述作为本发明的压力型电流中断装置的第二实施例实例的压力型电流中断装置200。为了使说明便于理解，图4是示出压力型电流中断装置200的铆钉240和回动板250的框架样式的剖面图。
压力型电流中断装置200中除铆钉240和回动板250之外的结构与压力型电流中断装置100完全相同，因此将省略对其的描述。
现在描述铆钉240和回动板250的结构。铆钉240的凹部243形成为向上凹陷的凹陷形状。容纳部244形成在凹部243的下端部的内侧表面上。活动板250形成为盘状。回动板250的边缘部的整个外周通过焊接接合到铆钉240的容纳部244。
更具体地说，铆钉240的容纳部244形成为这样一种形状：其中凹部243的下端部的内周侧被切成凹陷形状，以使铆钉240的容纳部244具有内周面和从该内周面的上端延伸到内周侧的下表面。此外，在铆钉240与回动板250之间的焊接处，回动板250的外周面和上表面以与容纳部244的内周面和下表面相嵌合的状态被接合。
此时，焊接处的焊接方法为搭焊（lap welding）。搭焊是一种穿透型焊接（keyholewelding）法，其包括从基本垂直于回动板250的重叠方向上的表面（图4中的下表面）的方向（回动板250和铆钉240的重叠方向）发射激光束。
此外，使焊接处的熔接宽度充分小于具有以下特征的部分的宽度：在该部分处，回动板250的上表面邻接容纳部244的下表面。回动板250接合到凹部243的圆柱形壁部，该圆柱形壁部位于容纳部244之上。
接下来，将描述压力型电流中断装置200的效果。一般而言，当回动板250和铆钉240的焊接处宽度较大时，在焊接处产生收缩应力。结果，将应力施加到回动板250，这样可能导致回动板250变形。
根据该实施例实例的压力型电流中断装置200，能够通过使用搭焊减小焊接处宽度来减少在焊接期间的热输入，从而可以防止在焊接处B上出现收缩应力。因此，应力不会施加到回动板250，因此回动板250不会变形。
接下来，将参照图5描述作为本发明的压力型电流中断装置的第三实施例实例的压力型电流中断装置300。为了使说明便于理解，图5是示出压力型电流中断装置300的铆钉340和回动板350的框架样式的剖面图。
压力型电流中断装置300中除铆钉340和回动板350之外的结构与压力型电流中断装置100完全相同，因此将省略对其的描述。
现在将描述铆钉340和回动板350的结构。铆钉340的凹部343形成为向上凹陷的凹陷形状。容纳部344和延伸部345在凹部343的下端部的内侧表面上形成。活动板350形成为盘状。回动板350的边缘部的整个外周通过焊接接合到铆钉340的容纳部344。
更具体地说，容纳部344形成为这样一种形状：其中凹部343的下端部的内周侧被切成凹陷形状，以使容纳部344具有内周面和从该内周面的上端延伸到内周侧的下表面。此外，延伸部345从凹部343的下端部的内周面朝着内周侧延伸，并且延伸部345的下表面形成为与容纳部344的下表面齐平。
通过回动板350和铆钉340的焊接处，回动板350的外周面和上表面与容纳部344的内周面和下表面以及延伸部345的下表面相嵌合和邻接，并且容纳部344的内周面通过焊接接合到回动板350的外周面。
接下来，将描述压力型电流中断装置300（即，铆钉340和回动板350）的操作。如上所述，如果电池外壳内的压力因某类异常变得高于设定压力，则内部压力P将被施加到回动板350，从而导致回动板350通过向上弯曲而变形。
此时，剪应力被施加到容纳部344的内周面和回动板350的外周面的焊接处，其中延伸部345的下表面的内周侧端成为杠杆的支点。但是，由于延伸部345从容纳部344延伸，因此，杠杆的支点比容纳部344的上表面的内侧边缘离焊接处向内侧偏离得更远，因此，即使内部压力P被施加到回动板350，通过杠杆的支点施加到焊接处B的剪应力也能够被减小。
现在将描述压力型电流中断装置300的效果。压力型电流中断装置300允许减小在激活压力型电流中断装置300时施加到回动板350的剪应力。此外，延伸部345可以抑制支点位置的变化，从而可以抑制回动板的激活压力的变化。
Claims (5)
1.一种密封型电池的电流中断装置，包括：
导电部件(140)，其电连接到电池外壳的外部端子；
集电体端子，其设置在所述电池外壳内部；以及
回动板(150)，其置于所述导电部件与所述集电体端子之间，并且通过响应于所述电池外壳内部压力增加而变形，将所述导电部件与所述集电体端子电气地切断；
其中所述导电部件的内周面接合到所述回动板(150)的外周面，并且
无论是否激活所述电流中断装置，所述回动板(150)的上表面都不与所述导电部件(140)接触。
2.根据权利要求1的电流中断装置，其中
所述导电部件(140)形成为向上凹陷的凹陷形状，并且
所述回动板(150)的整个外周面通过焊接接合到所述导电部件(140)的底部的内周面。
3.根据权利要求1的电流中断装置，其中
所述导电部件(140)包括大致为圆柱形部的小直径部、设置在所述小直径部下方的凹部、以及从所述凹部的下部的外周延伸的凸缘部；并且
所述回动板(150)被设置为离所述凸缘部的下表面预定距离。
4.根据权利要求1的电流中断装置，其中
当所述回动板(150)响应于所述电池外壳内部压力增加而变形时，所述回动板(150)变得与所述集电体端子断开连接。
5.一种密封型电池的电流中断装置，包括：
导电部件(340)，其电连接到电池外壳的外部端子；
集电体端子，其设置在所述电池外壳内部；以及
回动板(350)，其置于所述导电部件(340)与所述集电体端子之间，并且通过响应于所述电池外壳内部压力增加而变形，将所述导电部件(340)与所述集电体端子电气地切断；
其中
所述导电部件(340)包括大致为圆柱形部的小直径部、设置在所述小直径部下方的凹部，以及从所述凹部的下部的外周向所述凹部内延伸的延伸部；并且
所述导电部件(340)接合到所述回动板(350)。
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