CN108565511A - 一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池 - Google Patents

一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池,包括电池壳体，所述电池壳体的上下两端各安装有一个盖板，其中一个盖板通过一体式结构连接方式与电池壳体相连，另一个盖板采用分体式结构连接方式与电池壳体相连，与电池壳体采用分体式结构连接方式的盖板包括盖板主体、不锈钢垫片、焊接平台、第一短接元件、第二短接元件、PFA绝缘片、刻痕与极柱。本发明可以实现对锂离子电池双重短路安全保护的功能，本发明锂离子电池的安全保护由第一短路保护回路和第二短路保护回路构成，其中第一短路保护回路针对圆柱锂离子电池内压增加设计，第二短路保护回路针对圆柱锂离子电池温度增加设计，此两个短路保护回路可协同工作，安全性能极高。

Description

一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体的说是一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池。
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，虽然目前在现有技术中，锂离子电池盖板在受到高热、过充等外界不良因素影响下，也有一些能具有保护功能的锂电池盖板技术，但是并不能有效的对电池在上述不良使用条件下进行保护，从而导致电池爆炸、起火，同时与其串并连共同工作的锂离子电池也会连锁反应，引起更严重的安全事故。
鉴于此，本发明设计了一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池，来解决上述问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池，可以解决目前锂离子电池技术在高热、过充等外界异常条件下保护不到位容易导致电池失控引起爆炸或者安全事故的技术难题，本发明可以实现对锂离子电池双重短路安全保护的功能，本发明锂离子电池的安全保护由第一短路保护回路和第二短路保护回路构成，其中第一短路保护回路针对圆柱锂离子电池内压增加设计，第二短路保护回路针对圆柱锂离子电池温度增加设计，此两个短路保护回路可协同工作，安全性能极高。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池,包括电池壳体，所述电池壳体的上下两端各安装有一个盖板，其中一个盖板通过一体式结构连接方式与电池壳体相连，另一个盖板采用分体式结构连接方式与电池壳体相连，与电池壳体采用分体式结构连接方式的盖板包括盖板主体、不锈钢垫片、焊接平台、第一短接元件、第二短接元件、PFA绝缘片、刻痕与极柱，所述极柱上端外壁通过铆接方式安装有不锈钢垫片，极柱下端安装有焊接平台，焊接平台的外壁上安装有第一短接元件，极柱与焊接平台的连接部外壁上安装有外侧中部向内凹陷的PFA绝缘片，PFA绝缘片的凹陷处安装有盖板主体，且盖板主体通过PFA绝缘片与极柱之间通过铆接方式相连，PFA绝缘片上端紧贴在不锈钢垫片上，PFA绝缘片下端紧贴在焊接平台上，第一短接元件紧贴PFA绝缘片下端与焊接平台相连；所述盖板主体的上端安装有第二短接元件，第二短接元件靠近盖板主体的一端位于不锈钢垫片的正上方；所述盖板主体上设置有一圈刻痕。
所述盖板主体与极柱分别为不同的电极极性，所述盖板主体、电池壳体及电池壳体下端一体连接的盖板为相同的电极极性，所述极柱和焊接平台为相同的电极极性。
所述刻痕为盖板主体中厚度最薄弱区域，刻痕的厚度为盖板主体厚度的1/4～3/4。
所述第一短接元件的材质为铜、铝、镍、镍基合金、不锈钢、铝合金中一种或者几种组合。
所述第二短接元件的材质为受热能弯曲变形的材料；所述受热能弯曲变形的材料可为双金属片或者记忆合金。
所述第一短接元件与盖板主体之间、第二短接元件与不锈钢垫片之间的垂直距离均为形变距离，形变距离的范围为1～5mm。
所述圆柱锂离子电池内压增加超过设定值状态下可推动焊接平台、第一短接元件、PFA绝缘片、刻痕与PFA绝缘片之间部位的盖板主体、不锈钢垫片、极柱进行整体向上变形移动，盖板主体与第一短接元件接触，从而使盖板主体通过第一短接元件与焊接平台、极柱接触导通，圆柱锂离子电池上构成第一短路保护回路状态。
所述圆柱锂离子电池温度增加超过承受值状态下第二短接元件受热向下弯曲，第二短接元件与不锈钢垫片接触，从而使盖板主体通过第二短接元件与不锈钢垫片连接的极柱、焊接平台接触导通，圆柱锂离子电池上构成第二短路保护回路状态。
本发明的有益效果是：本发明相比现有技术，本发明解决了目前锂离子电池技术在高热、过充等外界异常条件下只有一重短路保护容易导致电池失控引起爆炸或者安全事故的技术难题，本发明可以实现对锂离子电池双重短路安全保护的功能，本发明锂离子电池的安全保护由第一短路保护回路和第二短路保护回路构成，其中第一短路保护回路针对圆柱锂离子电池内压增加设计，第二短路保护回路针对圆柱锂离子电池温度增加设计，此两个短路保护回路可协同工作，安全性能极高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池,包括电池壳体11，所述电池壳体11的上下两端各安装有一个盖板，其中一个盖板通过一体式结构连接方式与电池壳体11相连，另一个盖板采用分体式结构连接方式与电池壳体11相连，在本实施例中与电池壳体11上端采用分体式结构连接方式的盖板为负极盖板A，与电池壳体11下端采用一体式结构连接方式的盖板为正极盖板B，负极盖板A包括盖板主体1、不锈钢垫片2、焊接平台3、第一短接元件4、第二短接元件5、PFA绝缘片6、刻痕7与极柱10，所述极柱10上端外壁通过铆接方式安装有不锈钢垫片2，不锈钢垫片2起到铆接时防止极柱10、盖板主体1变形的作用，极柱10下端安装有焊接平台3，焊接平台3的外壁上安装有第一短接元件4，第一短接元件4与焊接平台3之间采用铆接、超声波焊接或激光焊接进行连接，极柱10与焊接平台3的连接部外壁上安装有外侧中部向内凹陷的PFA绝缘片6，PFA绝缘片6的凹陷处安装有盖板主体1，且盖板主体1通过PFA绝缘片6与极柱10之间通过铆接方式相连，PFA绝缘片6上端紧贴在不锈钢垫片2上，PFA绝缘片6下端紧贴在焊接平台3上，第一短接元件4紧贴PFA绝缘片6下端与焊接平台3相连，PFA绝缘片6作为电绝缘组件，PFA绝缘片6起到隔绝极柱10、焊接平台3与盖板主体1的作用；所述盖板主体1的上端安装有第二短接元件5，第二短接元件5与盖板主体1之间采用激光焊接或超声波焊接进行连接，第二短接元件6靠近盖板主体1的一端位于不锈钢垫片2的正上方；所述盖板主体1上设置有一圈刻痕7。
所述盖板主体1与极柱10分别为不同的电极极性，所述盖板主体1、电池壳体11及电池壳体11一体连接的正极盖板B为相同的电极极性，所述极柱10和焊接平台3为相同的电极极性。
所述刻痕7为盖板主体1中厚度最薄弱区域，刻痕7的厚度为盖板主体1厚度的1/4～3/4，刻痕7为盖板主体1上加工的厚度最薄弱区域。
所述第一短接元件4的材质为铜、铝、镍、镍基合金、不锈钢、铝合金中一种或者几种组合。
所述第二短接元件5的材质为受热能弯曲变形的材料；所述受热能弯曲变形的材料可为双金属片或者记忆合金。
所述第一短接元件4与盖板主体1之间、第二短接元件5与不锈钢垫片2之间的垂直距离均为形变距离，形变距离的范围为1～5mm。
由于刻痕7为盖板主体1上加工的厚度薄弱区域，所述圆柱锂离子电池内压增加超过设定值状态下可推动焊接平台3、第一短接元件4、PFA绝缘片6、刻痕7与PFA绝缘片6之间部位的盖板主体1、不锈钢垫片2、极柱10进行整体向上变形移动，向上移动的距离由圆柱锂离子电池内部压力、刻痕7的尺寸所决定，可通过实验获得，盖板主体1与第一短接元件4接触，从而使盖板主体1通过第一短接元件4与焊接平台3、极柱10接触导通，圆柱锂离子电池正负极之间构成第一短路保护回路状态，在本发明中第一短路保护回路针对圆柱锂离子电池内压增加设计。
所述圆柱锂离子电池温度增加超过承受值状态下第二短接元件5受热向下弯曲，第二短接元件5与不锈钢垫片2接触，从而使盖板主体1通过第二短接元件5与不锈钢垫片2连接的极柱10、焊接平台3接触导通，圆柱锂离子电池上正负极之间构成第二短路保护回路状态，第二短接元件5变形温度由第二短接元件5的材质决定，在本发明中第二短路保护回路针对圆柱锂离子电池温度增加设计。
综上所述，因此本发明圆柱锂离子电池通过第一短路保护回路状态和第二短路保护回路状态可以实现对对锂离子电池双重短路安全保护的功能，在第一短路保护回路、第二短路保护回路双重保护下，安全性能极高，解决了目前锂离子电池技术在高热、过充等外界异常条件下只有一重短路保护容易导致电池失控引起爆炸或者安全事故的技术难题，达到了目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池,包括电池壳体，所述电池壳体的上下两端各安装有一个盖板，其中一个盖板通过一体式结构连接方式与电池壳体相连，另一个盖板采用分体式结构连接方式与电池壳体相连，其特征在于：与电池壳体采用分体式结构连接方式的盖板包括盖板主体、不锈钢垫片、焊接平台、第一短接元件、第二短接元件、PFA绝缘片、刻痕与极柱，所述极柱上端外壁通过铆接方式安装有不锈钢垫片，极柱下端安装有焊接平台，焊接平台的外壁上安装有第一短接元件，极柱与焊接平台的连接部外壁上安装有外侧中部向内凹陷的PFA绝缘片，PFA绝缘片的凹陷处安装有盖板主体，PFA绝缘片上端紧贴在不锈钢垫片上，PFA绝缘片下端紧贴在焊接平台上，第一短接元件紧贴PFA绝缘片下端与焊接平台相连；所述盖板主体的上端安装有第二短接元件，第二短接元件靠近盖板主体的一端位于不锈钢垫片的正上方；所述盖板主体上设置有一圈刻痕。
2.根据权利要求1所述的一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池，其特征在于：所述盖板主体与极柱分别为不同的电极极性，所述盖板主体、电池壳体及电池壳体下端一体连接的盖板为相同的电极极性，所述极柱和焊接平台为相同的电极极性。
3.根据权利要求1所述的一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池，其特征在于：所述刻痕为盖板主体中厚度最薄弱区域，刻痕的厚度为盖板主体厚度的1/4～3/4。
4.根据权利要求1所述的一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池，其特征在于：所述第一短接元件的材质为铜、铝、镍、镍基合金、不锈钢、铝合金中一种或者几种组合。
5.根据权利要求1所述的一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池，其特征在于：所述第二短接元件的材质为受热能弯曲变形的材料。
6.根据权利要求5所述的一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池，其特征在于：所述受热能弯曲变形的材料可为双金属片或者记忆合金。
7.根据权利要求1所述的一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池，其特征在于：所述第一短接元件与盖板主体之间、第二短接元件与不锈钢垫片之间的垂直距离均为形变距离，形变距离的范围为1～5mm。
8.根据权利要求1所述的一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池，其特征在于：所述圆柱锂离子电池内压增加超过设定值状态下可推动焊接平台、第一短接元件、PFA绝缘片、刻痕与PFA绝缘片之间部位的盖板主体、不锈钢垫片、极柱进行整体向上移动，盖板主体与第一短接元件接触，盖板主体通过第一短接元件与焊接平台、极柱接触导通，圆柱锂离子电池上构成第一短路保护回路状态。
9.根据权利要求1所述的一种带双重安全保护的圆柱锂离子电池，其特征在于：所述圆柱锂离子电池温度增加超过承受值状态下第二短接元件受热向下弯曲，第二短接元件与不锈钢垫片接触，盖板主体通过第二短接元件与不锈钢垫片连接的极柱、焊接平台接触导通，圆柱锂离子电池上构成第二短路保护回路状态。
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