CN108461662A - 一种自保护式锂离子电池及其盖板 - Google Patents
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Abstract
本发明主要涉及到一种自保护式锂离子电池及其盖板，盖板包括极柱、盖板本体、垫片、金属搭件；极柱穿套在盖板本体中的通孔，极柱和盖板本体之间的接触部位通过垫片阻隔；盖板本体上设置一圈打薄部位，金属搭件至少有一端连接在极柱或者盖板本体上，并跨设于打薄部位之上。一种自保护式的锂离子电池，包括安装在电池壳体两端的正极盖板、负极盖板；其中一端盖板为上述电池盖板结构，另一端盖板的盖板本体与其自身极柱带有相同电荷。本发明在锂离子电池内部高温、过充或者其他异常时产生形变，令单个锂离子电池自身短路失效，及时制止锂离子爆炸事故，避免更大后果的发生。
Description
技术领域：
本发明涉及锂电池技术领域，更具体地说涉及一种自保护式锂离子电池及其盖板。
背景技术：
随着世界能源告急，锂离子电池以其能量密度大，循环使用寿命时间长等优势，被越来越多的技术领域所关注，特别是现如今被电动汽车行业所广泛应用。锂离子电池应用在电动汽车上，其安全性和可靠性是大家所极度关注的技术要点。锂离子电池在受到短路、高热、过充等外界不良因素影响下，电池内部极易产生高压气体，引起电池壳体形变甚至爆炸，同时，外部受力挤压也会导致锂离子内部损坏，产生严重安全事故。
如图1所示的锂离子结构，包括电池壳体10、正极盖板20、负极盖板30，在两个盖板中包括有中间的极柱40和套在极柱40外的盖板50，盖板50可以是中间内凹，也可以是平直的结构，此处以内凹结构为例。通常盖板50都是厚度相同的，在这种传统结构的锂离子下，一旦单个电池内部温度异常，产生高压气体或爆炸时，与其串连共同工作的锂离子电池组都会连锁反应，后果十分严重。
鉴于此，本发明人设计了一种自保护式的锂离子电池及其盖板，本案由此产生。
发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术之不足，而提供一种自保护式的锂离子电池及其盖板，在锂离子电池内部异常时产生形变，令单个锂离子电池自身短路失效，及时制止锂离子爆炸事故，避免更大后果的发生。
本发明的技术解决措施如下：
一种自保护式的锂离子电池盖板，包括极柱、盖板本体、垫片、金属搭件；极柱穿套在盖板本体中的通孔，极柱和盖板本体之间的接触部位通过垫片阻隔；盖板本体上设置一圈打薄部位，金属搭件至少有一端连接在极柱或者盖板本体上，并跨设于打薄部位之上。
所述的盖板本体边缘部平直，中间部凹陷，边缘部和中间部通过过渡曲线部连接。
所述的打薄部位位于中间部或者过渡曲线部。
所述的金属搭件，一端固定在极柱外表面的端部，另一端接近于盖板本体过渡曲线部。
所述的金属搭件，一端固定在极柱内表面的端部，另一端接近于盖板本体边缘部。
所述的金属搭件，一端固定在盖板本体外表面的边缘部，另一端接近极柱或者与极柱接触的金属部件。
所述的金属搭件为两节分体式的部件，其中一节固定在边缘部，另一节固定在极柱，两节的末端接近。
所述的金属搭件采用双金属片或者记忆合金；盖板本体材质为铝合金或不锈钢；所述的金属部件的材质为不锈钢、铜、铝、镍、铜镀镍中的一种或者几种的复合或者合金材料。
所述的过渡曲线部的厚度为边缘部和中间部的厚度的1/50～8/9。
一种自保护式的锂离子电池，包括安装在电池壳体两端的正极盖板、负极盖板；其中一端盖板为上述任何一项锂离子电池盖板结构，另一端盖板的盖板本体与其自身极柱带有相同电荷。
本发明的有益效果在于：
本发明中采用了一种自我保护的方式，在锂离子电池使用异常时，内部会发热温度升高，甚至有气体产生外泄。当锂离子电池盖板上过渡曲线部削薄后变得敏感和脆弱，一旦温度异常超过了锂离子电池的抗压点，就会令过渡曲线部产生形变收缩，使得锂离子电池正负极中间部分原本向内凹陷的结构产生突起，所以金属搭件就会将极柱和盖板本体进行搭接起来，令带有不同电荷的极柱和盖板本体串联短路，可以将该锂离子电池失效，不再让事故继续蔓延加重。
附图说明：
图1为本发明现有技术的结构示意图；
图2为本发明较佳实施例一的结构示意图；
图3为本发明锂离子电池盖板实施例二的结构示意图；
图4为本发明锂离子电池盖板实施例三的结构示意图；
图5为本发明锂离子电池盖板实施例四的结构示意图；
图6为本发明锂离子电池盖板实施例五的结构示意图。
具体实施方式：
如图2所示，对本发明较佳实施例做具体阐述说明。
本发明较佳实施例一主要包括电池壳体1、正极盖板2、负极盖板3。正极盖板2、负极盖板3安装在电池壳体1的两端，其中一端采用一体式结构，另一端分体式结构，本实施例中正极盖板2为分体，负极盖板3中的负极极柱31和负极盖板本体32直接接触或者是一体式结构，确保负极极柱31和负极盖板本体32带有相同电荷极性。
正极盖板2包括极柱21、盖板本体22、垫片23、金属搭件24。本实施例中盖板本体22为环形部件，中间设有通孔，极柱21从这个通孔中穿套，在极柱21和盖板本体22之间存留一个间隙，采用了绝缘材料的垫片23将极柱21和盖板本体22进行隔离。本实施例中的垫片23是一圈开口朝外的槽体，槽体开口大小刚好与盖板本体22的厚度相配套，卡箍在盖板本体22通孔的内边沿上。这样可以充分将极柱21和盖板本体22进行隔离。通常在垫片23上方还设置有金属垫圈25，金属垫圈25是和极柱21接触。本实施例中盖板本体22材质为铝合金或不锈钢。金属垫圈25的材质为不锈钢、铜、铝、镍、铜镀镍中的一种或者几种的复合或者合金材料。
本实施例中盖板本体22是一个整体，分成三个部分，中间内凹形成中间部221，外边的边缘部223水平平直，两者中间通过过渡曲线部222形成了连接。将其中过渡曲线部222处的厚度打薄一部分，形成打薄部位，一般该部位的厚度为中间部221和边缘部223的1/50至8/9范围内，需要确保这个部位会随着锂离子内部温度或者气压异常而产生形变。一旦形变，整个盖板本体22的中间凹陷部位会连同极柱21向外顶住，产生了盖板局部位移。打薄的位置不局限一定在过渡曲线部222处，也可以是在中间部221。
当然，盖板本体22可以是平直的结构，在其中某一处设置打薄部位225即可，比如图6所示。打薄部位变形，整个盖板本体22的中间部分也同样会向外顶出，产生了盖板局部位移。
在本发明中其中一个主要技术点就是增加金属搭件24，主要的作用是在盖板局部产生形变后，将电池进行短路连接。在图2所示的实施例一中，金属搭件24是安装在极柱21的外表面的端部，另一端接近于盖板本体22上的过渡曲线部222。这个接近的距离与过渡曲线部222产生形变收缩量配套，能确保在形变后，金属搭件24能触碰到盖板本体22。通常距离可以保持在0.1至2mm。
金属搭件24设置的部位可以是多样的，如图3所示的，可以设置在极柱21的内表面端部，另一端接近于盖板本体22的边缘部223。又如图4和图6所述，金属搭件24一端固定在盖板本体22外表面的边缘部223，另一端接近极柱21或者是与极柱21接触的金属部件，比如金属垫圈25。还可以是图5的两节式结构，一节固定在边缘部223，另外一节固定在极柱21，两者相对，末端靠近，方便形变后触碰短路。
金属搭件24的形状可以是平直、弧形的条状，或者是面状结构，只要能够令其上部位可以将极柱21和盖板本体22搭接起来即可。金属搭件24的形状是平直时，一般采用双金属片或者记忆合金，如果是弧形时，一般采用普通金属即可。
本发明在工作时，由于正极盖板2这头的极柱21带正电，负极盖板3的负极极柱31带负电。由于负极盖板3直接与负极极柱31接触，整个负极端都是负电，通过电池壳体1将负电传导至正极盖板2的盖板本体22为止。带负电的盖板本体22和带正电荷柱21在正常工作状态下是通过垫片23阻隔隔断的。当电池内部高温、过充或者其他异常时，温度急剧上升，内部具有高压气体，打薄部位作为敏感部位，首先产生形变，因此正极盖板2的中间部位就会被迫向外顶出，正极盖板2局部产生位移。这个位移量满足了金属搭件24的短路连接的条件，带负电荷的盖板本体22和带正电荷柱21被金属搭件24搭接起来，一旦搭接成功，电池自身的正负极被串联短路，使得该电池自身失效，同时防止锂离子电池事故片状蔓延，有效阻止更严重的事故爆发。
以上是本发明优选实施方式，在本发明构思前提下所做出若干其他简单替换和改动，都应当视为属于本发明的保护范畴。
Claims (10)
1.一种自保护式的锂离子电池盖板，其特征在于：包括极柱、盖板本体、垫片、金属搭件；极柱穿套在盖板本体中的通孔，极柱和盖板本体之间的接触部位通过垫片阻隔；盖板本体上设置一圈打薄部位，金属搭件至少有一端连接在极柱或者盖板本体上，并跨设于打薄部位之上。
2.如权利要求1所述的一种自保护式的锂离子电池盖板，其特征在于：所述的盖板本体边缘部平直，中间部凹陷，边缘部和中间部通过过渡曲线部连接。
3.如权利要求1所述的一种自保护式的锂离子电池盖板，其特征在于：所述的打薄部位位于中间部或者过渡曲线部。
4.如权利要求1所述的一种自保护式的锂离子电池盖板，其特征在于：所述的金属搭件，一端固定在极柱外表面的端部，另一端接近于盖板本体过渡曲线部。
5.如权利要求1所述的一种自保护式的锂离子电池盖板，其特征在于：所述的金属搭件，一端固定在极柱内表面的端部，另一端接近于盖板本体边缘部。
6.如权利要求1所述的一种自保护式的锂离子电池盖板，其特征在于：所述的金属搭件，一端固定在盖板本体外表面的边缘部，另一端接近极柱或者与极柱接触的金属部件。
7.如权利要求1所述的一种自保护式的锂离子电池盖板，其特征在于：所述的金属搭件为两节分体式的部件，其中一节固定在边缘部，另一节固定在极柱，两节的末端接近。
8.如权利要求1或6所述的一种自保护式的锂离子电池盖板，其特征在于：所述的金属搭件采用双金属片或者记忆合金；盖板本体材质为铝合金或不锈钢；所述的金属部件的材质为不锈钢、铜、铝、镍、铜镀镍中的一种或者几种的复合或者合金材料。
9.如权利要求1所述的一种自保护式的锂离子电池盖板，其特征在于：所述的过渡曲线部的厚度为边缘部和中间部的厚度的1/50～8/9。
10.一种自保护式的锂离子电池，包括安装在电池壳体两端的正极盖板、负极盖板；其特征在于：其中一端盖板为上述权利要求1-9任何一项锂离子电池盖板结构，另一端盖板的盖板本体与其自身极柱带有相同电荷。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |