CN109671899B - 用于电芯的盖板组件和具有其的电芯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电芯的盖板组件和具有其的电芯，所述盖板组件包括：盖板主体；第一极柱单元，所述第一极柱单元与所述盖板主体相连；第二极柱单元，所述第二极柱单元和所述第一极柱单元所带电荷相反；翻转装置：所述翻转装置与所述盖板主体相连，所述翻转装置中的翻转片适于在电芯温度高于预设温度时变形、并与所述第二极柱单元接触，使所述盖板组件和所述第二极柱单元形成短路回路。由此，翻转装置可以在电芯温度达到预设温度时触发，通过翻转装置连通第一极柱单元和第二极柱单元形成短路回路，从而外部电源不再对电芯继续充电，进而对电芯实现过充保护。

Description

用于电芯的盖板组件和具有其的电芯

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种用于电芯的盖板组件和具有其的电芯。

背景技术

相关技术中，锂离子电池作为一种清洁、高效的能量存储装置，极大地方便了人们的日常生活。在锂离子电池的使用过程中，安全是大家关注的首要问题。为了安全的使用锂离子电池，设计者们为锂离子电池添加了多种保护装置，用以防范可能出现的滥用行为。

目前，相比于碰撞、跌落、针刺等外部冲击，过充是常见且容易发生的锂离子电池滥用行为。为了防范可能出现的过充行为，电池的外部保护电路中通常设有电池管理系统。为了避免电池管理系统出现问题时造成的失效，有必要在电池层级进行进一步的防护。

在锂离子电池发生过充时，可以检测到的信号有电信号、温度信号和气压信号三类，其中，通过气压信号判断电池内部充电状态产生相应控制动作是目前主要的电池层级防过充技术手段。

在实际使用过程中，由于电池内部装配比、化学体系、温度扩散能力等的影响，电池在过充时的产气量及气压并不能真实反映电池的充电状态。在加工工艺的影响下，从而导致通过气压信号判断电池内部充电状态在防过充方面的可靠性并不高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出安全性高的盖板组件。

根据本发明实施例的用于电芯的盖板组件，包括：盖板主体；第一极柱单元，所述第一极柱单元与所述盖板主体相连；第二极柱单元，所述第二极柱单元和所述第一极柱单元所带电荷相反；翻转装置：所述翻转装置与所述盖板主体相连，所述翻转装置中的翻转片适于在电芯温度高于预设温度时变形、并与所述第二极柱单元接触，使所述盖板主体和所述第二极柱单元形成短路回路。

根据本发明实施例的盖板组件，翻转装置可以在电芯温度达到预设温度时触发，通过翻转装置连通第一极柱单元和第二极柱单元形成短路回路，从而外部电源不再对电芯继续充电，进而对电芯实现过充保护。

根据本发明的一些实施例，所述翻转装置包括：下壳体和所述翻转片，所述翻转片设在所述下壳体上且与所述下壳体限定出反应腔，所述反应腔内设有触发物以驱动所述翻转片变形。

根据本发明的一些实施例，所述触发物包括第一反应物、第二反应物和包裹物，所述第一反应物为液态，所述第二反应物为固态且设于包裹物内，所述包裹物在电芯温度高于预设温度时融化后，所述第一反应物和所述第二反应物彼此反应产生气体且适于驱动所述翻转片变形。

根据本发明的一些实施例，所述翻转片被构造成在电芯温度高于预设温度时其至少一部分向上凸起且与所述第二极柱单元接触。

根据本发明的一些实施例，所述翻转片包括：翻转片主体和触点，所述触点设置于所述翻转片主体的远离所述反应腔的外表面上，且所述触点设置于所述翻转片主体的中心区域。

根据本发明的一些实施例，所述翻转片主体的朝向所述反应腔的表面设置有向触点凹入的凹入部，所述凹入部位于所述触点的正下方。

根据本发明的一些实施例，所述翻转片本体的厚度从边缘处朝向凹入部逐渐增加。

根据本发明的一些实施例，所述翻转装置设在所述盖板主体后，所述第二极柱单元的至少一部分遮挡所述翻转装置。

根据本发明的一些实施例，所述触发物为多个，且多个触发物均匀排布在所述反应腔中。

根据本发明实施例的电芯，包括上述的盖板组件。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的盖板组件的主视图；

图2是根据本发明实施例的盖板组件的爆炸图；

图3是根据本发明实施例的翻转装置的结构示意图，其中示出第一反应物和第二反应物；

图4根据本发明实施例的翻转装置的结构示意图，其中第一反应物和第二反应物反应产生气体。

附图标记：

盖板组件100、

盖板主体10、

第一极柱单元20、

第二极柱单元30、

翻转装置40、翻转片41、翻转片主体411、凹入部4111、触点412、下壳体42、反应腔43、触发物44、第一反应物441、第二反应物442、包裹物443。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的用于电芯的盖板组件100。

根据本发明实施例的用于电芯的盖板组件100包括：盖板组件100、第一极柱单元20、第二极柱单元30和翻转装置40。

如图1所示，具体地，第一极柱单元20与盖板主体10相连，而且第一极柱单元20和第二极柱单元30所带电荷相反。翻转装置40与盖板主体10相连，翻转装置40中的翻转片41可以在电芯温度高于预设温度时变形，而且翻转片41与第二极柱单元30接触，使盖板组件100和第二极柱单元30形成短路回路。

可以理解的是，预设温度可以是电芯发生热失控时的温度，从而可以及时触发翻转装置40以形成短路回路，停止对电芯继续充电，提高电芯充电时的安全性。

需要说明的是，由于第一极柱单元20和第二极柱单元30所带电荷相反，这里以第一极柱单元20为正极单元，第二极柱单元30为负极单元为例。

进一步地，由于第一极柱单元20与盖板主体10相连，从而盖板主体10带有正电，而且翻转装置40与盖板主体10相连，由此翻转装置40也带有正电。当触发翻转装置40时，翻转片41与第二极柱单元30接触，带有正电的翻转装置40与带有负电的第二极柱单元30接触，从而第一极柱单元20和第二极柱单元30通过翻转装置40形成短路回路，该短路回路使得外部电源无法继续向电芯充电，从而可以防止电芯发生内压升高、变形、漏液等情况，进而对电芯实现过充保护，提高电芯充电时的安全性。

根据本发明实施例的盖板组件100，翻转装置40可以在电芯温度达到预设温度时触发，通过翻转装置40连通第一极柱单元20和第二极柱单元30形成短路回路，从而外部电源不再对电芯继续充电，进而对电芯实现过充保护。

如图3和图4所示，在本发明的一些实施例中，翻转装置40包括：下壳体42和翻转片41，翻转片41设在下壳体42上，而且翻转片41与下壳体42限定出反应腔43，反应腔43内设有触发物44以驱动翻转片41变形。

可以理解的是，温度信号能够直接反应电芯内部状态的信号触发，从而可以通过触发物44是否触发以判断电芯的充电过程是否存在安全隐患，触发物44可以在存在安全隐患时及时触发，以提高电芯充电过程中的安全性。

可选地，根据电压信号也可以直接反应电芯内部状态，从而可以根据设计需求将翻转装置40设定为根据电压信号触发。

具体地，由于触发物44设置在反应腔43中，从而触发物44可以及时接收温度信号或电压信号，而且触发物44与翻转片41之间距离近，可以更快速有效地驱动翻转片41变形。

如图3所示，在本发明进一步的实施例中，触发物44包括第一反应物441、第二反应物442和包裹物443，第一反应物441为液态，第二反应物442为固态，而且第二反应物442设于所述包裹物443内，包裹物443在电芯温度高于预设温度时融化后，第一反应物441和第二反应物442彼此接触，从而发生反应并产生气体，而且可以驱动翻转片41变形。

需要说明的是，包裹物443具有一定的熔点，而且包裹物443的熔点与预热温度相等或略小于预设温度。

具体地，当电芯温度高于预设温度时，即翻转装置40的接收的温度信号达到预设温度，包裹物443熔化，使得包裹物443内的第二反应物442与第一反应物441接触。第一反应物441和第二反应物442反应将产生气体，由于气体的气体溶解度一定，从而气体无法完全溶于第一反应物441，进而反应腔43内部的压力增大，对翻转片41施加向上的变形力以驱动翻转片41变形。

需要说明的是，第一反应物441和第二反应物442反应后将改变反应腔43的内部压力，从而第一反应物441和第二反应物442的量需要根据实际设计需求调节。

可选地，包裹物443可以为石蜡或是石蜡与添加剂的混合物，包裹物443实际的熔点需要根据预设温度进行调节。

优选地，下壳体42为银、铝、铝合金等具有良好导热及导电性能的材料，以提高翻转装置40的传热能力和导电能力。

结合图1、图3和图4，在本发明的一些实施例中，翻转片41被构造成在电芯温度高于预设温度时其至少一部分向上凸起且与第二极柱单元30接触。

参照图3，当翻转片41未发生变形时，翻转片41可以凹入下壳体42，即翻转片41的高度不高于下壳体42的最高点。

结合图1和图4，当翻转片41发生变形时，翻转片41的至少一部分向上凸起并与第二极柱单元30接触，即翻转片41的至少一部分高于下壳体42的最高点。

需要说明的是，当翻转片41未变形时，翻转片41凹入下壳体42的设置可以节省翻转装置40占用的空间，便于翻转装置40的布置，而且这样的结构使得翻转装置40的触发效果更明显。

如图3和图4所示，在本发明的一些实施例中，翻转片41包括：翻转片主体411和触点412，触点412设置于翻转片主体411的远离反应腔43的外表面上，而且触点412设置于翻转片主体411的中心区域。翻转片41的这种结构便于与第二极柱单元30接触，而且使得翻转片41的结构简单，便于翻转片41的加工。

可以理解的是，当翻转片41变形时，触点412止抵第二极柱单元30以将翻转装置40与第二极柱单元30连通，翻转片41可以为导电性能良好的金属材料以提升翻转片41的导电能力。

进一步地，翻转片41需要通过受力才可以变形，从而将触点412设置在翻转片主体411的中心区域可以使得翻转片41的结构更加对称，受力均匀。

在本发明一些可选的实施例中，触点412可以为多个，多个触点412均匀分布在翻转片主体411的远离反应腔43的外表面上，以在翻转片41变形后通过多个触点412的设置提升翻转片41与第二极柱单元30配合效果。

如图3和图4所示，在本发明的一些实施例中，翻转片主体411的朝向反应腔43的表面设置有向触点412凹入的凹入部4111，凹入部4111位于触点412的正下方。凹入部4111的设置可以防止翻转片主体411向下壳体42凹入时在触点412正下方的翻转片主体411处产生应力集中，以提高翻转片主体411的可靠性。

在本发明进一步的实施例中，翻转片41本体的厚度从边缘处朝向凹入部4111逐渐增加，从而有效地提高翻转片41本体的结构强度。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，翻转装置40设在盖板主体10后，第二极柱单元30的至少一部分遮挡翻转装置40。

可以理解的是，当翻转装置40触发后，翻转装置40需要与第二极柱单元30接触，第二极柱单元30的至少一部分遮挡翻转装置40可以保证在翻转装置40与第二极柱单元30的接触效果，而且便于翻转装置40的布置。

如图3所示，在本发明的一些实施例中，触发物44为多个，而且多个触发物44均匀排布在反应腔43中，这样的设置可以保证翻转装置40触发时的稳定性更好，即翻转片41在变形时受力更加均匀。

根据本发明实施例的电芯，包括上述的盖板组件100，通过在电芯上设置盖板组件100，可以在电芯温度达到预设温度时，及时停止外部电源对电芯的充电动作，从而对电芯实现过充保护，提高电芯充电过程中的安全性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于电芯的盖板组件，其特征在于，包括：

盖板主体；

第一极柱单元，所述第一极柱单元与所述盖板主体相连；

第二极柱单元，所述第二极柱单元和所述第一极柱单元所带电荷相反；

翻转装置：所述翻转装置与所述盖板主体相连，所述翻转装置中的翻转片适于在电芯温度高于预设温度时变形、并与所述第二极柱单元接触，使所述盖板主体和所述第二极柱单元形成短路回路；

所述翻转装置包括：下壳体和所述翻转片，所述翻转片设在所述下壳体上且与所述下壳体限定出反应腔，所述反应腔内设有触发物以驱动所述翻转片变形；

所述触发物包括第一反应物、第二反应物和包裹物，所述第一反应物为液态，所述第二反应物为固态且设于包裹物内，所述包裹物在电芯温度高于预设温度时融化后，所述第一反应物和所述第二反应物彼此反应产生气体且适于驱动所述翻转片变形。

2.根据权利要求1所述的用于电芯的盖板组件，其特征在于，所述翻转片被构造成在电芯温度高于预设温度时其至少一部分向上凸起且与所述第二极柱单元接触。

3.根据权利要求1所述的用于电芯的盖板组件，其特征在于，所述翻转片包括：翻转片主体和触点，所述触点设置于所述翻转片主体的远离所述反应腔的外表面上，且所述触点设置于所述翻转片主体的中心区域。

4.根据权利要求3所述的用于电芯的盖板组件，其特征在于，所述翻转片主体的朝向所述反应腔的表面设置有向触点凹入的凹入部，所述凹入部位于所述触点的正下方。

5.根据权利要求4所述的用于电芯的盖板组件，其特征在于，所述翻转片本体的厚度从边缘处朝向凹入部逐渐增加。

6.根据权利要求1所述的用于电芯的盖板组件，其特征在于，所述翻转装置设在所述盖板主体后，所述第二极柱单元的至少一部分遮挡所述翻转装置。

7.根据权利要求1所述的用于电芯的盖板组件，其特征在于，所述触发物为多个，且多个触发物均匀排布在所述反应腔中。

8.一种电芯，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的盖板组件。

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