CN105470417A - 动力电池顶盖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池顶盖，其包括顶盖片、正极极柱、负极极柱和设置于正极极柱和顶盖片之间的PTC热敏电阻，顶盖片上开设有两个极柱穿孔，正极极柱从顶盖片的极柱穿孔中穿出；正极极柱和顶盖片彼此隔离，并通过PTC热敏电阻实现电连接。与现有技术相比，本发明动力电池顶盖通过PTC热敏电阻将彼此隔离的正极极柱和顶盖片电导通，从而利用PTC热敏电阻的阻值随温度变化的特性，保证在动力电池发生外短路时，既能尽快消耗电池的内部能量，又能避免温度过高导致的电池着火或电阻熔断等问题。

Description

动力电池顶盖

技术领域

本发明属于动力电池领域，更具体地说，本发明涉及一种动力电池顶盖。

背景技术

随着现代社会的不断发展和人们环保意识的不断增强，越来越多的设备选择以锂电池作为工作电源，比如手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车等等，这为锂电池的发展提供了广阔的空间。其中，电动工具和电动汽车等所使用的锂电池通常被称为动力电池。

铝材由于具有成本低、重量轻以及散热好等优点，已经被广泛应用在动力电池中作为壳体。但是，由于铝的电位和电池正极电位之间存在一定差值，因此未与电池正极导通的铝壳很容易在底部出现腐蚀问题；将铝壳和正极极柱直接导通虽然可以消除二者的电位差而避免铝壳腐蚀，但又会使得正极与铝壳之间的电阻变为毫欧姆级别，这种电池发生短路时的回路电流很大，所以容易出现打火而引发电池着火，存在较大的安全隐患。

为了解决上述问题，目前的动力电池通常在铝壳的顶盖片和电池正极极柱之间添加导电塑胶或者是碳化硅，来增加铝壳和正极之间的导通电阻。然而，实验测试表明，导电塑胶在电池滥用测试的时候会被融化，从而导致二次安全隐患；碳化硅虽然不会被融化，但是其电阻变化很大，一致性很难控制，而且还具有成本高昂、装配困难(容易被压裂)等问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种既能消除电池安全隐患、又具有较好一致性的动力电池顶盖，以在防止铝壳腐蚀的同时，保证动力电池的安全。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种动力电池顶盖，其包括顶盖片、正极极柱、负极极柱和设置于正极极柱和顶盖片之间的PTC热敏电阻，顶盖片上开设有两个极柱穿孔，正极极柱从顶盖片的极柱穿孔中穿出；正极极柱和顶盖片彼此隔离，并通过PTC热敏电阻实现电连接。

作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述PTC热敏电阻为环形，其套在正极极柱上，内壁与正极极柱的周壁紧密接触；顶盖片冲压有环形的PTC热敏电阻收容槽，PTC热敏电阻镶嵌在顶盖片的PTC热敏电阻收容槽中而与顶盖片紧密接触。

作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述PTC热敏电阻收容槽位于顶盖片的上表面，且与正极极柱所穿过的极柱穿孔同心。

作为本发明动力电池顶盖的一种改进，还包括环形的压块或卡簧，正极极柱在靠近PTC热敏电阻顶部位置处的周壁上加工有环形卡槽；所述压块或卡簧卡入正极极柱的环形卡槽，下表面则压紧PTC热敏电阻而限制住其纵向位移。

作为本发明动力电池顶盖的一种改进，还包括开设有台阶孔的注塑件，注塑件套在PTC热敏电阻与压块或卡簧形成的装配体外，对装配体形成保护。

作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述PTC热敏电阻通过螺纹连接的方式固定在正极极柱的周壁上。

作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述正极极柱的直径小于顶盖片上对应极柱穿孔的直径，使得正极极柱能够从极柱穿孔中穿出，并保持与顶盖片不接触而彼此隔离。

作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述正极极柱的底部套有环形的密封圈，密封圈间隔在正极极柱与顶盖片之间，使顶盖片的下表面无法与正极极柱相接触。

作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述密封圈的上表面设有向上突出的间隔环，间隔环间隔在正极极柱的周壁与顶盖片的极柱穿孔壁之间，进一步保证正极极柱无法与顶盖片接触。

作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述任一环形元件及其对应的环形槽均可为360°的封闭圆环、不足360°的开放式圆环、封闭的类环形结构或开放的类环形结构。

与现有技术相比，本发明动力电池顶盖通过PTC热敏电阻将彼此隔离的正极极柱和顶盖片电导通，从而利用PTC热敏电阻的阻值随温度变化的特性，保证在动力电池发生外短路时，既能尽快消耗电池的内部能量，又能避免温度过高导致的电池着火或电阻熔断等问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明动力电池顶盖及其有益效果进行详细说明。

图1为本发明动力电池顶盖第一实施方式的正极极柱连接结构放大图。

图2为本发明动力电池顶盖第二实施方式的正极极柱连接结构放大图。

图3为本发明动力电池顶盖第三实施方式的正极极柱连接结构放大图。

图4为本发明动力电池顶盖第四实施方式的正极极柱连接结构放大图。

图5为本发明动力电池顶盖第五实施方式的正极极柱连接结构放大图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

本发明动力电池顶盖包括顶盖片、正极极柱和负极极柱；其中，顶盖片为铝质，其上对应正极极柱和负极极柱开始有两个极柱穿孔，正极极柱从一个极柱穿孔中穿出并与顶盖片电导通，负极极柱从另一个极柱穿孔穿出并与顶盖片电绝缘。由于负极极柱与顶盖片配合处的结构可采用现有技术实现，因此此处不再赘述，以下仅对正极极柱连接结构进行详细说明。

以下描述及权利要求中的“环形”不仅包括360°的封闭圆环，还包括不足360°的开放式圆环、封闭的类环形结构以及开放的类环形结构等，如C形环。

请参阅图1，本发明动力电池顶盖第一实施方式的正极极柱连接结构涉及顶盖片10、正极极柱20、密封圈30、PTC热敏电阻40、注塑件50和压块60。

顶盖片10开设有圆形的极柱穿孔12，还在上表面冲压有环形的PTC热敏电阻收容槽14，PTC热敏电阻收容槽14为环形且与极柱穿孔12同心。

正极极柱20的直径小于极柱穿孔12的直径，因此正极极柱20能够从极柱穿孔12中穿出，并保持不与顶盖片10接触而彼此隔离；正极极柱20还在靠近顶部处的周壁上加工有环形卡槽22。

密封圈30的主体为环形，其套在正极极柱20的底部，从而间隔在正极极柱20的底座24与顶盖片10之间，保证了底座24与顶盖片10的下表面无接触。密封圈30的上表面设有向上突出的间隔环32，间隔环32间隔在正极极柱20的周壁与顶盖片10的极柱穿孔壁之间，进一步保证正极极柱20无法与顶盖片10接触。

PTC热敏电阻40为环形，其内径与正极极柱20的外径相适配，外径则与顶盖片10的PTC热敏电阻收容槽14的外径相适配；PTC热敏电阻40套在正极极柱20上，并镶嵌在顶盖片10的PTC热敏电阻收容槽14中，既使正极极柱20和顶盖片10能够通过PTC热敏电阻40实现电连接，又进一步保证了正极极柱20和顶盖片10无法直接接触。

注塑件50为具有台阶孔的环形件，其下部以相适配的方式套在PTC热敏电阻40外而对PTC热敏电阻40起到保护作用，上部则形成一个直径大于PTC热敏电阻40外径的收容空间。

压块60为环形，其外径与注塑件50上部的收容空间相适配，内径与正极极柱20顶部的外径相适配，且在环形内壁上成型有与正极极柱20的环形卡槽22相适配的卡环62。压块60套在正极极柱20上，并收容在注塑件50上部的收容空间中，卡环62卡入环形卡槽22中而使得压块60与正极极柱20相对固定；安装好的压块60下表面在PTC热敏电阻40和注塑件50上压紧，从而限制住二者的纵向位移而避免它们从正极极柱20上脱落。压块50可采用二次成型方式制成，也可以采用弹性元件实现安装。

请参阅图2，本发明动力电池顶盖第二实施方式的正极极柱连接结构涉及顶盖片10a、正极极柱20a、密封圈30a、PTC热敏电阻40a和压块60a。其中，顶盖片10a、正极极柱20a、密封圈30a、PTC热敏电阻40a的结构和装配方式与第一实施方式完全相同；压块60a的结构和装配方式也与第一实施方式基本相同，只是由于未再设置注塑件50，因此压块60a的外径设置为与PTC热敏电阻40a的外径相同，从而使其下表面全部压在PTC热敏电阻40a上，以更加有效地限制住PTC热敏电阻40a的纵向位移，避免其从正极极柱20a上脱落。

请参阅图3，本发明动力电池顶盖第三实施方式的正极极柱连接结构涉及顶盖片10b、正极极柱20b、密封圈30b、PTC热敏电阻40b和卡簧70b。其中，顶盖片10b、正极极柱20b、密封圈30b、PTC热敏电阻40b的结构和装配方式与第二实施方式基本相同，只是密封圈30b上未设置间隔环，但是由于PTC热敏电阻40b也是镶嵌在顶盖片10b的PTC热敏电阻收容槽14b中，因此正极极柱20b和顶盖片10b依旧能够保持无法直接接触的彼此隔离状态。本实施方式以具有弹性的卡簧70b代替压块60a：卡簧70b为环形，其内壁卡入正极极柱20b的环形卡槽22b内，下表面压在PTC热敏电阻40b上，从而有效限制住PTC热敏电阻40b的纵向位移而避免其从正极极柱20b上脱落。

请参阅图4，本发明动力电池顶盖第四实施方式的正极极柱连接结构涉及顶盖片10c、正极极柱20c、密封圈30c、PTC热敏电阻40c、卡簧70c和注塑件50c。其中，顶盖片10c、正极极柱20c、密封圈30c、PTC热敏电阻40c和卡簧70c的结构及装配方式与第三实施方式完全相同，只有注塑件50c是新增的保护性元件。注塑件50c为开设有台阶孔的环形元件，其台阶孔的形状和尺寸与PTC热敏电阻40c、卡簧70c以及正极极柱20c的上部周壁三者共同形成的装配体的形状和尺寸相适配，因此，注塑件50c能够套在上述三个元件所形成装配体外，从而对PTC热敏电阻40c、卡簧70c以及正极极柱20c的上部周壁形成保护。注塑件50c的固定可采用粘结、注塑成型连接等常规方式实现。

请参阅图5，本发明动力电池顶盖第五实施方式的正极极柱连接结构涉及顶盖片10d、正极极柱20d、密封圈30d和PTC热敏电阻40d。本实施方式与第三实施方式基本相同，区别仅在于PTC热敏电阻40d在正极极柱20d上的固定方式不同：第三实施方式是通过卡簧70b将套在正极极柱20b的PTC热敏电阻40b压制固定住，但本实施方式未采用卡簧70b(当然也就无需在正极极柱20b上冲压环形卡槽22b)，而是在PTC热敏电阻40d的内壁上设置内螺纹，在正极极柱20d周壁上设置配套的外螺纹，然后通过螺纹连接的方式将PTC热敏电阻40d固定在正极极柱20d的周壁上，并使PTC热敏电阻40d的下部镶嵌在顶盖片10d的PTC热敏电阻收容槽14d中，从而在保证正极极柱20d和顶盖片10d能够通过PTC热敏电阻40d实现电连接的同时，也保证正极极柱20d和顶盖片10d不会在顶盖片10d的极柱穿孔12d处发生直接接触。

综上所述，本发明动力电池顶盖的正极极柱和顶盖片彼此隔离而无直接接触，但又通过PTC热敏电阻实现电连接，这样做的好处在于：1)因为PTC热敏电阻在常规条件下具有较小的电阻，所以当以本发明作为电池顶盖的动力电池发生外短路时，PTC热敏电阻可以尽快地消耗电池内部积聚的能量，从而让电池在较短时间内最大限度地接近电池的“安全界限”；2)随着电池外短路时间的增加，PTC热敏电阻处的电阻会逐渐变大，这使得短路电流逐渐减少，也就避免了过高热量对电阻形成的热冲击，因此既不存在小电阻易于熔断的问题，又可以避免过大电阻带来的放电缓慢问题。

与现有技术相比，本发明动力电池顶盖至少具有以下优点：

1)正极极柱和顶盖片彼此隔离而无直接接触，可以避免二者直接导通时因电阻过小而导致的安全隐患；

2)正极极柱和顶盖片通过PTC热敏电阻实现电连接，可以避免二者不导通时因电位差而出现的铝壳腐蚀问题；

3)采用PTC热敏电阻作为正极极柱和顶盖片电连接的中间元件，既不存在碳化硅电阻的成本高、一致性差、装配困难等缺点，也不存在导电塑胶滥用时导致的二次安全隐患，PTC热敏电阻的阻值随温度变化的特性使其既能尽快消耗外短路电池的内部能量，又能避免温度过高导致的电池着火或电阻熔断等问题。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种动力电池顶盖，其包括顶盖片、正极极柱和负极极柱，顶盖片上开设有两个极柱穿孔，正极极柱从顶盖片的极柱穿孔中穿出，正极极柱和顶盖片彼此隔离；其特征在于：还包括设置于正极极柱和顶盖片之间的PTC热敏电阻，正极极柱和顶盖片通过PTC热敏电阻实现电连接。

2.根据权利要求1所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述PTC热敏电阻为环形，其套在正极极柱上，内壁与正极极柱的周壁紧密接触；顶盖片冲压有环形的PTC热敏电阻收容槽，PTC热敏电阻镶嵌在顶盖片的PTC热敏电阻收容槽中而与顶盖片紧密接触。

3.根据权利要求2所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述PTC热敏电阻收容槽位于顶盖片的上表面，且与正极极柱所穿过的极柱穿孔同心。

4.根据权利要求2所述的动力电池顶盖，其特征在于：还包括环形的压块或卡簧，正极极柱在靠近PTC热敏电阻顶部位置处的周壁上加工有环形卡槽；所述压块或卡簧卡入正极极柱的环形卡槽，下表面则压紧PTC热敏电阻而限制住其纵向位移。

5.根据权利要求4所述的动力电池顶盖，其特征在于：还包括开设有台阶孔的注塑件，注塑件套在PTC热敏电阻与压块或卡簧形成的装配体外，对装配体形成保护。

6.根据权利要求2所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述PTC热敏电阻通过螺纹连接的方式固定在正极极柱的周壁上。

7.根据权利要求1所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述正极极柱的直径小于顶盖片上对应极柱穿孔的直径，使得正极极柱能够从极柱穿孔中穿出，并保持与顶盖片不接触而彼此隔离。

8.根据权利要求7所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述正极极柱的底部套有环形的密封圈，密封圈间隔在正极极柱与顶盖片之间，使顶盖片的下表面无法与正极极柱相接触。

9.根据权利要求8所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述密封圈的上表面设有向上突出的间隔环，间隔环间隔在正极极柱的周壁与顶盖片的极柱穿孔壁之间，进一步保证正极极柱无法与顶盖片接触。

10.根据权利要求2-6、8、9中任一项所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述任一环形元件及其对应的环形槽均可为360°的封闭圆环、不足360°的开放式圆环、封闭的类环形结构或开放的类环形结构。