CN113098078A - 电池过充安全保护装置及电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池过充安全保护装置及电池，所述装置包括：电压敏感材料部件，与电池的第一部件和第二部件连接，在电池处于正常电压状态时，使第一部位和第二部位处于断路状态，在电池发生过充加载于电压敏感材料部件两端的电压大于或等于其电压临界阈值时，将第一部位和第二部位之间导通。本发明在不破坏电池结构的情况下，提高了电池的过充安全性能，保护了电池使用者的生命财产安全。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电池过充安全保护装置及电池。
背景技术
锂离子电池因其较高的能量密度、较长的循环寿命、较高的电压平台等一系列优点，备受各个领域的关注。随着新能源汽车的推行，锂离子电池在该领域的应用量逐步增加，但随之而来的锂离子电池安全问题也备受社会的关注。当锂离子电池达到满电状态时，如果没有及时停止充电，将会发生电池过充现象，此时电池的电压将会超过额定安全电压，并逐渐增大。过充状态的锂离子电池将会发生胀气、爆炸、起火等一系列危险，从而危害到使用者的生命财产安全。
发明内容
本发明实施例提供一种电池过充安全保护装置及电池，用以解决现有技术中的上述问题。
本发明实施例提供一种电池过充安全保护装置，包括：电压敏感材料部件，与电池的第一部件和第二部件连接，在电池处于正常电压状态时，使第一部位和第二部位处于断路状态，在电池发生过充加载于电压敏感材料部件两端的电压大于或等于其电压临界阈值时，将第一部位和第二部位之间导通，其中，第一部件和第二部件的正常状态为断路，在其导通时释放电池内部能量。
本发明实施例还提供一种电池，包括：上述电池过充安全保护装置。
采用本发明实施例，在不破坏电池结构的情况下，提高了电池的过充安全性能，保护了电池使用者的生命财产安全。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例的电池过充安全保护装置的示意图；
图2是本发明型实施例的实例1中应用电压敏感材料的电池过充安全保护装置的结构示意图；
图3是本发明型实施例的实例2中应用电压敏感材料的电池过充安全保护装置的结构示意图；
图4是本发明实施例的电池的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。此外，基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明型，而不是指示或者暗示所指的装置或者原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明型的限制。
装置实施例一
根据本发明的实施例，提供了一种电池过充安全保护装置，图1是本发明实施例的电池过充安全保护装置的示意图，如图1所示，根据本发明实施例的电池过充安全保护装置具体包括：
电压敏感材料部件10，与电池的第一部件20和第二部件30连接，电压敏感材料的电阻值随附加于材料自身的电压不同而显著变化，当加载在材料的端电压小于其阈值时，材料的电阻极大，形成短路状态；当端电压达到其阈值时，材料的电阻值骤降，形成通路状态。在电池处于正常电压状态时，使第一部位20和第二部位30处于断路状态，在电池发生过充加载于电压敏感材料部件10两端的电压大于或等于其电压临界阈值时，将第一部位20和第二部位30之间导通。其中，电压敏感材料部件的电压临界阈值为电池的最大安全电压。第一部位20和第二部位30的正常状态为断路，在其导通时释放电池内部能量。
基于上述技术方案，在实际应用中，可以将电压敏感材料部件填充于电池的负极极柱和顶盖片之间，用于对负极极柱和顶盖片进行密封并使其处于断路状态，在电池发生过充加载于电压敏感材料部件两端的电压大于或等于其电压临界阈值时，将负极极柱和顶盖片之间导通。也可以将电压敏感材料部件通过导线连接于电池的负极极耳和正极极耳之间并使其处于断路状态，在电池发生过充加载于电压敏感材料部件两端的电压大于或等于其电压临界阈值时，将负极极耳和正极极耳之间导通。其中，导线的外表面包裹有一层保护层。
需要说明的是，电压敏感材料部件包括以下一种或多种材料的组合：单晶硅、单晶锗、SiC、ZnO、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3、热塑性高分子聚合物。上述的电池为锂离子电池。
以下结合附图，对本发明实施例的上述两个技术方案进行详细说明。
实例1
图2是本发明型实施例的实例1中应用电压敏感材料的电池过充安全保护装置的结构示意图。如图2所示，本发明实施例的电池过充安全保护装置，通过在负极极柱21与顶盖片22之间填充电压敏感材料23，实现了电池的过充保护功能。其中电压敏感材料23是由单晶硅、单晶锗、SiC、ZnO、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3、热塑性高分子聚合物等材料中的一种或者多种组合而成。
具体地，如图2所示，包括负极极柱21和顶盖片22，负极极柱21和顶盖片22之间填充同时起到密封作用的电压敏感材料层23。当电池在正常电压范围时，加载于电压敏感材料层23两端的电压低于材料本身的阈值，使得电压敏感材料层23电阻值极大，负极极柱21和顶盖片22之间处于断路状态；当电池发生过充时，加载于电压敏感材料层23两端的电压增大并超过材料本身的阈值，使得电压敏感材料层23电阻值骤降，负极极柱21和顶盖片22之间导通，形成外接短路，释放电池内部能量，同时阻断继续过充的危险。
本发明实施例通过在负极极柱21与顶盖片22之间引入电压敏感材料23，实现了电池密封和过充保护的一体化，在不破坏电池内部的密封性的前提下，在保证电池内部密封性的同时为电池提供过充保护的功能。达到了提高电池过充安全性的目的。
实例2
本实例提供一种应用电压敏感材料的电池过充安全保护装置。如图3所示，本发明实施例电池过充安全保护装置，通过在负极极耳31与正极极耳32之间连接电压敏感材料电阻33,实现了电池过充保护功能。其中电压敏感材料电阻33通过导线34连接于负极极耳31和正极极耳32之间，其中电压敏感材料电阻33是由单晶硅、单晶锗、SiC、ZnO、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3、热塑性高分子聚合物等材料中的一种或者多种组合而成。
具体地，如图3所示，包括负极极耳31和正极极耳32，负极极耳31和正极极耳32之间连接有电压敏感材料电阻33。当电池在正常电压范围时，加载于电压敏感材料电阻33两端的电压低于材料本身的阈值，使得电压敏感材料电阻33的电阻值极大，负极极耳31和正极极耳32之间处于断路状态；当电池发生过充时，加载于电压敏感材料电阻33两端的电压增大并超过材料本身的阈值，使得电压敏感材料电阻33的电阻值骤降，负极极耳31和正极极耳32之间导通，形成外接短路，释放电池内部能量，同时阻断继续过充的危险。在实际应用中，电压敏感材料电阻33的外部引出有导线34，导线34的外表面包裹有一层保护层。保护层是通过注塑工艺将电压敏感材料电阻33、电压敏感材料电阻33和导线34连接处注塑成一体而形成的结构。导线34通过焊接或紧固件连接于负极极耳1和正极极耳2。
本实例通过在负极极耳与正极极耳之间引入电压敏感材料电阻，实现了在不破坏电池结构的前提下，在外部安装电池过充保护装置，有利于提高电池的过充安全性能。
装置实施例二
根据本发明的实施例，提供了一种电池，图4是本发明实施例的电池的示意图，如图4所示，根据本发明实施例的电池具体包括：装置实施例一中的电池过充安全保护装置，上述的电池为锂离子电池。
该电池过充安全保护装置具体包括：
电压敏感材料部件10，与电池的第一部件20和第二部件30连接，电压敏感材料的电阻值随附加于材料自身的电压不同而显著变化，当加载在材料的端电压小于其阈值时，材料的电阻极大，形成短路状态；当端电压达到其阈值时，材料的电阻值骤降，形成通路状态。在电池处于正常电压状态时，使第一部位20和第二部位30处于断路状态，在电池发生过充加载于电压敏感材料部件10两端的电压大于或等于其电压临界阈值时，将第一部位20和第二部位30之间导通，第一部位20和第二部位30的正常状态为断路，在其导通时释放电池内部能量。其中，电压敏感材料部件的电压临界阈值为电池的最大安全电压。
基于上述技术方案，在实际应用中，可以将电压敏感材料部件填充于电池的负极极柱和顶盖片之间，用于对负极极柱和顶盖片进行密封并使其处于断路状态，在电池发生过充加载于电压敏感材料部件两端的电压大于或等于其电压临界阈值时，将负极极柱和顶盖片之间导通。也可以将电压敏感材料部件通过导线连接于电池的负极极耳和正极极耳之间并使其处于断路状态，在电池发生过充加载于电压敏感材料部件两端的电压大于或等于其电压临界阈值时，将负极极耳和正极极耳之间导通。其中，导线的外表面包裹有一层保护层。
需要说明的是，电压敏感材料部件包括以下一种或多种材料的组合：单晶硅、单晶锗、SiC、ZnO、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3、热塑性高分子聚合物。
综上所述，采用本发明实施例，在不破坏电池结构的情况下，提高了电池的过充安全性能，保护了电池使用者的生命财产安全。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电池过充安全保护装置，其特征在于，包括：电压敏感材料部件，与电池的第一部件和第二部件连接，在电池处于正常电压状态时，使所述第一部位和所述第二部位处于断路状态，在电池发生过充加载于所述电压敏感材料部件两端的电压大于或等于其电压临界阈值时，将所述第一部位和所述第二部位之间导通，其中，所述第一部件和第二部件的正常状态为断路，在其导通时释放电池内部能量。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压敏感材料部件填充于电池的负极极柱和顶盖片之间，用于对负极极柱和顶盖片进行密封并使其处于断路状态，在电池发生过充加载于所述电压敏感材料部件两端的电压大于或等于其电压临界阈值时，将所述负极极柱和顶盖片之间导通。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压敏感材料部件通过导线连接于电池的负极极耳和正极极耳之间并使其处于断路状态，在电池发生过充加载于所述电压敏感材料部件两端的电压大于或等于其电压临界阈值时，将所述负极极耳和所述正极极耳之间导通。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压敏感材料部件包括以下一种或多种材料的组合：单晶硅、单晶锗、SiC、ZnO、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3、热塑性高分子聚合物。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压敏感材料部件的电压临界阈值为电池的最大安全电压。
6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述导线的外表面包裹有一层保护层。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池为锂离子电池。
8.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的电池过充安全保护装置。
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