CN110323405A - 电池及用于其的断电保护装置、盖板组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，公开了一种电池及用于其的断电保护装置、盖板组件，所述断电保护装置(10)包括第一极柱(11)、第一极柱引出件(12)以及连接于所述第一极柱(11)和第一极柱引出件(12)之间的绝缘件(13)，所述第一极柱、所述第一极柱引出件和所述绝缘件之间限定有空腔，所述空腔内设置有连接于所述第一极柱和所述第一极柱引出件的翻转件，所述翻转件设置为与所述第一极柱和所述绝缘件一起限定形成第一腔室(14)，所述第一极柱上开设有与所述第一腔室连通的开口(111)，所述开口(111)处设置有能够提高所述第一腔室(14)内压力以使所述翻转件朝向所述第一极柱引出件(12)翻转并与所述第一极柱(11)断开连接的增压结构。

Description

电池及用于其的断电保护装置、盖板组件

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体地涉及一种用于电池的断电保护装置、含有该断电保护装置的盖板组件以及含有该盖板组件的电池。

背景技术

在各种类型的电池中，锂电池以其高容量等优良特性广泛地运用在电子产品中。锂电池通常包括壳体、盖板和电芯等，其中，电芯置于壳体的内部，壳体具有上端开口，盖板则封闭在壳体的上端开口处，通过设置在盖板上的电极端子可将锂电池与外部的电子元件电性连接，实现供电。

电芯作为锂电池的储电元件，在锂电池的使用过程中，会因为充电器等因素，以及随着电池内部的化学反应，壳体内部会产生异常气体，导致壳体内部压力过大，如果壳体内部的压力持续增大，则会导致电池因内部压力过大而发生爆炸事故，轻则损坏电子产品，重则伤及用户。

目前，为了保证锂电池使用的安全性，防止锂电池因内部压力过大而爆炸，会在锂电池中设置断电保护装置，当锂电池的内部压力超过一定值时，断电保护装置中的翻转片会翻转并拉断刻痕片，使电池内部断电，从而实现电池的过充保护。但是，为了实现翻转片的翻转以及刻痕片的拉断，需要对刻痕片做局部薄弱处理，这样会导致翻转片和刻痕片过电流的能力较低，从而严重影响该技术的普遍应用。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种用于电池的断电保护装置、含有该断电保护装置的盖板组件以及含有该盖板组件的电池，所述断电保护装置能够在对电池实行断电保护的同时提高翻转片和刻痕片的过电流能力。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种用于电池的断电保护装置，所述断电保护装置包括第一极柱、第一极柱引出件以及连接于所述第一极柱和第一极柱引出件之间的绝缘件，所述第一极柱、所述第一极柱引出件和所述绝缘件之间限定有空腔，所述空腔内设置有连接于所述第一极柱和所述第一极柱引出件的翻转件，所述翻转件设置为与所述第一极柱和所述绝缘件一起限定形成第一腔室，所述第一极柱上开设有与所述第一腔室连通的开口，所述开口处设置有能够提高所述第一腔室内压力以使所述翻转件朝向所述第一极柱引出件翻转并与所述第一极柱断开连接的增压结构。

优选地，所述翻转件包括刻痕片和翻转片，所述刻痕片固定于所述第一极柱，所述翻转片的一端连接于所述刻痕片，另一端连接于所述第一极柱引出件，所述翻转片设置为能够朝向所述第一极柱引出件翻转并拉断所述刻痕片。

优选地，所述增压结构设置为将所述第一腔室与外界隔离，并包括受力于所述第一腔室的第一受力截面和受力于外界的第二受力截面，所述第二受力截面设置为能够将其所受外力传递给所述第一受力截面，且所述第二受力截面的受力面积S2大于所述第一受力截面的受力面积S1。

优选地，所述第二受力截面的受力面积S2是所述第一受力截面的受力面积S1的1.5-100倍，优选为2-20倍，更优选为2-10倍。

优选地，所述增压结构包括内部限定有增压腔的缸体，所述缸体上开设有与所述增压腔连通的第一端口和第二端口，所述第一端口与所述开口连通，所述第二端口与所述第一端口相对设置；

所述增压结构还包括设置于所述增压腔内且能够在外力作用下沿从所述第二端口到所述第一端口的方向移动的活塞，所述活塞设置为与所述增压腔密封配合以阻断所述第一端口与所述第二端口的连通，所述活塞的用于封堵所述第一端口的部分形成所述第一受力截面，所述活塞的用于封堵所述第二端口的部分形成所述第二受力截面。

优选地，所述增压结构包括覆盖于所述第二端口外的隔离片，所述隔离片形成为能够在外力作用下推动所述活塞移动的柔性件。

优选地，所述隔离片的厚度为0.05-1mm，优选为0.05-0.5mm，更优选为0.1-0.3mm。

本发明第二方面提供一种用于电池的盖板组件，所述盖板组件包括盖板，所述盖板上开设有第一安装孔和第二安装孔，所述盖板组件包括安装于所述第一安装孔的以上所述的断电保护装置以及安装于所述第二安装孔的第二极柱。

优选地，所述第二极柱与所述第二安装孔之间夹设有绝缘套，所述断电保护装置通过所述绝缘件安装于所述第一安装孔。

本发明第三方面提供一种电池，所述电池包括内部限定有第二腔室的壳体和位于所述第二腔室内的电芯，所述壳体具有与所述第二腔室连通的上端开口，所述电池还包括以上所述的盖板组件，所述盖板组件封盖于所述上端开口处，所述增压结构位于所述第二腔室内，并能够将其受到的所述第二腔室的压力增压传递给所述第一腔室以提高所述第一腔室内的压力。

通过上述技术方案，将本发明的断电保护装置应用于电池时，当电池内部压力达到过充保护压力时，为翻转件提供翻转力的第一腔室的压力可通过增压结构增大为原有(即电池内部压力)的多倍，因此翻转件的厚度可得到相应的增加，从而使翻转件的过电流能力得到很大程度的提升，使得断电保护装置的可靠性和寿命得到质的飞跃，进一步使得电池在得到断电保护的同时实现高倍率充放电，而且不会对电池的电性能产生影响。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明中增压结构的一种实施方式的结构示意图；

图2是图1中活塞和隔离片的结构示意图；

图3是本发明中电池的一种实施方式的结构示意图。

附图标记说明

10 断电保护装置 11 第一极柱

111 开口 12 第一极柱引出件

121 排气孔 13 绝缘件

14 第一腔室 141 刻痕片

142 翻转片 15 缸体

150 增压腔 151 第一端口

152 第二端口 16 活塞

161 第一受力截面 162 第二受力截面

17 隔离片 18 密封圈

20 盖板 21 第二极柱

22 绝缘套 30 壳体

31 第二腔室

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指参考附图所示的上、下。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。

本发明一方面提供一种用于电池的断电保护装置，该断电保护装置10包括第一极柱11、第一极柱引出件12以及连接于所述第一极柱11和第一极柱引出件12之间的绝缘件13，所述第一极柱11、所述第一极柱引出件12和所述绝缘件13之间限定有空腔，所述空腔内设置有连接于所述第一极柱11和所述第一极柱引出件12的翻转件，所述翻转件设置为与所述第一极柱11和所述绝缘件13一起限定形成第一腔室14，所述第一极柱11上开设有与所述第一腔室14连通的开口111，所述开口111处设置有能够提高所述第一腔室14内压力以使所述翻转件朝向所述第一极柱引出件12翻转并与所述第一极柱11断开连接的增压结构。

上述中，应当理解的是，所述空腔的大小应设置为能够容纳所述翻转件并允许所述翻转件翻转。第一腔室14为所述空腔的一部分，也就是说，所述翻转件将所述空腔分割为上下两部分，上部分即位于所述翻转件上方的部分，由所述翻转件的上表面、第一极柱引出件12和绝缘件13一起限定形成，为所述翻转件朝向第一极柱引出件12的翻转提供空间，其中第一极柱引出件12上可设置有排气孔121，以利于所述翻转件的翻转；下部分即位于所述翻转件下方的部分，也就是第一腔室14，用于为所述翻转件提供翻转压力。另外需要说明的是，上部分和下部分之间并不连通，下部分(即第一腔室14)内通常填充有绝缘液。

通过上述方案，将所述断电保护装置应用于电池时，当电池内部压力达到过充保护压力时，为翻转件提供翻转力的第一腔室14的压力可通过增压结构增大为原有(即电池内部压力)的多倍，因此翻转件的厚度可得到相应的增加，从而使翻转件的过电流能力得到很大程度的提升，使得断电保护装置的可靠性和寿命得到质的飞跃，进一步使得电池在得到断电保护的同时实现高倍率充放电，而且不会对电池的电性能产生影响。

根据本发明中翻转件的一种实施方式，如图1所示，所述翻转件可包括刻痕片141和翻转片142，所述刻痕片141固定于所述第一极柱11，所述翻转片142的一端连接于所述刻痕片141，另一端连接于所述第一极柱引出件12，所述翻转片142设置为能够朝向所述第一极柱引出件12翻转并拉断所述刻痕片141。其中，可以理解的是，刻痕片141具有薄弱区，当翻转片142在第一腔室14压力的作用下朝向第一极柱引出件12翻转时，能够拉扯刻痕片141使刻痕片141从所述薄弱区处断裂，从而断开与第一极柱11的连接，使得第一极柱11与第一极柱引出件12之间断电。

需要说明的是，本发明的所述翻转件并不仅限于上述实施方式，其可以采用其他任意能够实现上述功能的结构，例如所述翻转件可以只包括翻转片142，翻转片142的一端连接于第一极柱11，另一端连接于第一极柱引出件12，翻转片142上靠近第一极柱11的部位设置有薄弱区，翻转片142可以在朝向第一极柱引出件12翻转的同时从薄弱区处断裂，从而断开与第一极柱11的连接。

本发明中，为了保证增压结构对第一腔室14的增压效果，同时避免第一腔室14内的绝缘液流出或者外界的物质进入第一腔室14内，所述增压结构设置为将所述第一腔室14与外界隔离。

进一步地，为了实现所述增压结构的增压功能，根据本发明的一种实施方式，所述增压结构包括受力于所述第一腔室14的第一受力截面161和受力于外界的第二受力截面162，所述第二受力截面162设置为能够将其所受外力传递给所述第一受力截面161，且所述第二受力截面162的受力面积S2大于所述第一受力截面161的受力面积S1。通过以上设置，如图1和图2所示，将第二受力截面162受到的外力定义为P2，将第一受力截面161作用于第一腔室14的压力定义为P1，第一腔室14作用于翻转片142的翻转压力同样为P1，由于P2*S2＝P1*S1，因此P1＝(S2/S1)*P2，因此在S2大于S1的情况下，P1大于P2，而且P1相对于P2的放大倍数为S2与S1的比值，因此作用于翻转片142的翻转压力P1相对于外力P2增大了S2/S1倍。

其中，S2与S1的大小可根据实际需要设定，翻转片142和刻痕片141的厚度可根据相应的P1的值来确定。其中，所述第二受力截面162的受力面积S2可以是所述第一受力截面161的受力面积S1的1.5-100倍，优选为2-20倍，更优选为2-10倍。

另外，需要说明的是，任意能够实现上述设置的增压结构都属于本发明的保护范围。也就是说，本发明的所述增压结构可通过任意适当的结构来实现上述方案。其中，根据本发明的一种实施方式，如图1所示，所述增压结构可包括内部限定有增压腔150的缸体15，所述缸体15上开设有与所述增压腔150连通的第一端口151和第二端口152，所述第一端口151与所述开口111连通，所述第二端口152与所述第一端口151相对设置；所述增压结构还包括设置于所述增压腔150内且能够在外力作用下沿从所述第二端口152到所述第一端口151的方向移动的活塞16，所述活塞16设置为与所述增压腔150密封配合以阻断所述第一端口151与所述第二端口152的连通，所述活塞16的用于封堵所述第一端口151的部分形成所述第一受力截面161，所述活塞16的用于封堵所述第二端口152的部分形成所述第二受力截面162。

在使用时，当活塞16受到外力P2的作用，由第二端口152朝向第一端口151移动时，会对第一腔室14产生相应的压力P1，第一腔室14会进一步将受到的压力P1作用于翻转片142使其翻转。

本发明中，为了进一步保证第一腔室14的密封性，提高增压结构对第一腔室14的隔离效果，可在活塞16与缸体15之间设置密封圈18。另外，还可以在第二端口152外覆盖隔离片17，隔离片17形成为能够在外力作用下推动所述活塞16移动的柔性件。这样，隔离片17可以将第一腔室14和增压腔150与外界(如下文中提到的第二腔室31)完全隔离，以避免相互影响；同时隔离片17还能够将外界的压强高效传递给活塞16。

其中，隔离片17可以采用金属材料制成，例如极柱铜材质金属；也可采用非金属材料制成。隔离片17的厚度可以为0.05-1mm，优选为0.05-0.5mm，更优选为0.1-0.3mm。

本发明第二方面提供一种用于电池的盖板组件，所述盖板组件包括盖板20，所述盖板20上开设有第一安装孔和第二安装孔，所述盖板组件包括安装于所述第一安装孔的所述断电保护装置10以及安装于所述第二安装孔的第二极柱21(参见图3)。

其中，所述第二极柱21与所述第二安装孔之间夹设有绝缘套22，所述断电保护装置10通过所述绝缘件13安装于所述第一安装孔。这样能够使第二极柱21和断电保护装置10与盖板20绝缘。本发明的上述盖板组件可用于任意的锂电池中。

本发明第三方面提供一种电池，如图3所示，所述电池包括内部限定有第二腔室31的壳体30和位于所述第二腔室31内的电芯，所述壳体30具有与所述第二腔室31连通的上端开口，所述电池还包括上述盖板组件，所述盖板组件封盖于所述上端开口处，所述增压结构位于所述第二腔室31内，并能够将其受到的所述第二腔室31的压力增压传递给所述第一腔室14以提高所述第一腔室14内的压力。

应当理解的是，本发明上述断电保护装置中的有关外界的描述适用于第二腔室31，也就是说第二腔室31即为上述中的外界，所述增压结构受到的外力即为第二腔室31的压力。第二腔室31内可填充有电解液。

此外，可以理解的是，第一极柱11和第二极柱21分别与所述电芯电性连接，从而使得第一极柱11和第二极柱21分别对应形成正极和负极，外部的电子元件通过与第一极柱11和第二极柱21电性连接，能够实现与电池的电性连接。

本发明的电池在使用时，当电池内部压力(即第二腔室31内的压力P2)达到过充保护压力时，隔离片17受到压力P2的作用推动活塞16由第二端口152朝向第一端口151移动，活塞16进一步对第一腔室14作用使第一腔室14内产生大小为压力P2的S2/S1倍的压力P1，第一腔室14会进一步将受到的压力P1作用于翻转片142使其翻转，翻转片142翻转的同时拉断刻痕片141，使得刻痕片141与第一极柱11断开连接，实现电池内部的断路，从而切断整个过充回路，防止电池发生爆炸。

而现有的电池中，由于没有增压结构，当电池的内部压力P2达到过充保护压力时，第一腔室14内的压力也为P2，因此，为了能够使翻转片142在压力P2下翻转同时拉断刻痕片141，翻转片142和刻痕片141应具有较小的厚度，这样就会导致翻转片142和刻痕片141的过电流能力较低，影响电池充放电的倍率性。本发明通过在断电保护装置中设置上述增压结构，能够使翻转片142和刻痕片141在具有相同的电池内部压力P2的情况下获得高于P2多倍的翻转压力，因此为翻转片142和刻痕片141的厚度提供了提升空间，从而提高了翻转片142和刻痕片141的过电流能力，而且还能通过调整S2和S1的相对大小，来实现对翻转片142和刻痕片141的过电流能力的调节。因此，本发明的断电保护装置适于广泛应用，其能够在对电池实行断电保护的同时提高电池的过电流能力，实现电池的高倍率充放电。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于电池的断电保护装置，其特征在于，所述断电保护装置(10)包括第一极柱(11)、第一极柱引出件(12)以及连接于所述第一极柱(11)和第一极柱引出件(12)之间的绝缘件(13)，所述第一极柱(11)、所述第一极柱引出件(12)和所述绝缘件(13)之间限定有空腔，所述空腔内设置有连接于所述第一极柱(11)和所述第一极柱引出件(12)的翻转件，所述翻转件设置为与所述第一极柱(11)和所述绝缘件(13)一起限定形成第一腔室(14)，所述第一极柱(11)上开设有与所述第一腔室(14)连通的开口(111)，所述开口(111)处设置有能够提高所述第一腔室(14)内压力以使所述翻转件朝向所述第一极柱引出件(12)翻转并与所述第一极柱(11)断开连接的增压结构。

2.根据权利要求1所述的断电保护装置，其特征在于，所述翻转件包括刻痕片(141)和翻转片(142)，所述刻痕片(141)固定于所述第一极柱(11)，所述翻转片(142)的一端连接于所述刻痕片(141)，另一端连接于所述第一极柱引出件(12)，所述翻转片(142)设置为能够朝向所述第一极柱引出件(12)翻转并拉断所述刻痕片(141)。

3.根据权利要求1所述的断电保护装置，其特征在于，所述增压结构设置为将所述第一腔室(14)与外界隔离，并包括受力于所述第一腔室(14)的第一受力截面(161)和受力于外界的第二受力截面(162)，所述第二受力截面(162)设置为能够将其所受外力传递给所述第一受力截面(161)，且所述第二受力截面(162)的受力面积S2大于所述第一受力截面(161)的受力面积S1。

4.根据权利要求3所述的断电保护装置，其特征在于，所述第二受力截面(162)的受力面积S2是所述第一受力截面(161)的受力面积S1的1.5-100倍，优选为2-20倍，更优选为2-10倍。

5.根据权利要求3所述的断电保护装置，其特征在于，

所述增压结构包括内部限定有增压腔(150)的缸体(15)，所述缸体(15)上开设有与所述增压腔(150)连通的第一端口(151)和第二端口(152)，所述第一端口(151)与所述开口(111)连通，所述第二端口(152)与所述第一端口(151)相对设置；

所述增压结构还包括设置于所述增压腔(150)内且能够在外力作用下沿从所述第二端口(152)到所述第一端口(151)的方向移动的活塞(16)，所述活塞(16)设置为与所述增压腔(150)密封配合以阻断所述第一端口(151)与所述第二端口(152)的连通，所述活塞(16)的用于封堵所述第一端口(151)的部分形成所述第一受力截面(161)，所述活塞(16)的用于封堵所述第二端口(152)的部分形成所述第二受力截面(162)。

6.根据权利要求5所述的断电保护装置，其特征在于，所述增压结构包括覆盖于所述第二端口(152)外的隔离片(17)，所述隔离片(17)形成为能够在外力作用下推动所述活塞(16)移动的柔性件。

7.根据权利要求6所述的断电保护装置，其特征在于，所述隔离片(17)的厚度为0.05-1mm，优选为0.05-0.5mm，更优选为0.1-0.3mm。

8.一种用于电池的盖板组件，其特征在于，所述盖板组件包括盖板(20)，所述盖板(20)上开设有第一安装孔和第二安装孔，所述盖板组件包括安装于所述第一安装孔的权利要求1-7中任意一项所述的断电保护装置(10)以及安装于所述第二安装孔的第二极柱(21)。

9.根据权利要求8所述的盖板组件，其特征在于，所述第二极柱(21)与所述第二安装孔之间夹设有绝缘套(22)，所述断电保护装置(10)通过所述绝缘件(13)安装于所述第一安装孔。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括内部限定有第二腔室(31)的壳体(30)和位于所述第二腔室(31)内的电芯，所述壳体(30)具有与所述第二腔室(31)连通的上端开口，所述电池还包括权利要求8或9所述的盖板组件，所述盖板组件封盖于所述上端开口处，所述增压结构位于所述第二腔室(31)内，并能够将其受到的所述第二腔室(31)的压力增压传递给所述第一腔室(14)以提高所述第一腔室(14)内的压力。