CN201266631Y - 一种可充电池的防爆保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可充电池的防爆保护装置，包括有：中空的阀体，通过下述泄压断电组件与电池电芯形成电连接；设于阀体内的可将电池内部与大气连通的同时切断阀体与电池电芯之间电连接的泄压断电组件。本实用新型预防爆炸的泄压压力值可以根据需要设计，压力控制精度高，而且具有泄压保护功能的同时还具有独特的断电保护功能，避免了泄压系统打开后电池继续充放电，从而使电池内部的易燃、易爆物质继续被加热、氧化或喷出，引起爆炸、起火等事故，最大限度的保证了电池的安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及防爆保护装置，特别是一种用于可充电池的防爆保护装置。
背景技术
随着石油价格的持续升高和环保法规要求的日益严格，各种新能源汽车不断被推向市场，包括纯电动汽车、混合动力汽车等。而这些汽车所需要的动力电池容量大、体积和质量也很大。一旦由于电池的过充、过放或其他原因造成电池爆炸，将导致非常严重的事故。所以如何预防电池爆炸是各种电池作为动力电池应用到汽车上必须先解决的问题。
电池的爆炸是由于电池的过充、过放或内部短路等原因导致电池工作电流过大，从而使电池的温度过高，产生高温高压的气体，使电池内部的压力和温度都很高。当电池内的压力和温度超过电池包装容器的承受能力时，包装容器被炸开，里面的易燃易爆物质外流，从而引起爆炸、起火等严重的事故。
为预防电池爆炸事故的发生，除电池的设计及制造过程中采用更安全的电极材料及生产工艺外，一般采取在包装壳体上增加安全阀来预防电池爆炸。当电池内部的压力和温度过高时，安全阀能有效的打开，释放高温高压气体，从而避免爆炸事故的发生。
目前的安全阀主要有压痕结构和薄膜结构，薄膜结构就是利用很薄的金属箔或塑料膜，贴到电池包装容器的顶盖的开口上，当电池内部的压力大于薄膜的承受能力时，就会冲破薄膜，释放压力。从而达到保护目的。压痕结构是将带有开裂槽结构的顶盖装设到壳体上，当电池内部的压力超过开裂槽下方的薄肉部的承受能力时，整个开裂槽就会被炸开，从而达到释放压力的防爆目的。
以上两种防爆结构虽然能有效释放电池内部的高压，避免电池包装容器被炸开，但存在以下的缺点：
1.由于释放压力是由薄膜的厚度或开裂槽的结构厚度及材料强度决定的，而材料强度的数值很大，所以此类结构的破裂压力一般很高(一般超过1MPa)，依然存在一定的危险。
2.由于材料强度的数值很大及材料的一致性很难做到一样。所以薄膜厚度的很小误差或加工的误差会导致此类结构的破裂压力的误差很大。所以此类结构提供的保护压力的误差也很大(可达0.5MPa)。所以不能可靠的保护电池不爆炸。
3.此类结构只能释放压力，在此类结构由于保护需要被破坏打开后，电池内部的易燃易爆物质就暴露在空气中，而由于电路没有断开，所以电池还有可能继续充放电而被加热，并进一步把电池内部的易燃易爆物质喷出来，导致起火或爆炸。
发明内容
为了解决以上问题，本实用新型的目的是提供一种可充电池的防爆保护装置，其可最大限度的避免电池安全事故的发生，有效的解决目前类似的功能产品存在的问题，极大的提高电池的使用安全性。
本实用新型的目的是这样实现的：一种可充电池的防爆保护装置，其特征在于包括：-中空的阀体，通过下述泄压断电组件与电池电芯形成电连接；-设于阀体内的可将电池内部与大气连通的同时切断阀体与电池电芯之间电连接的泄压断电组件。
所述的泄压断电组件包括：-与阀体绝缘固接的阀针；-一端与阀体形成电连接，另一端与阀针电接触或分离同时将电池内部与大气隔绝或连通的活动阀芯；-向阀芯施加与电池内部压力方向相反的作用力的弹性组件。
本实用新型具有以下优点：
1.预防爆炸的泄压压力值可以根据需要设计，可以设定得很低(<0.5MPa)，也可以设定得很高(>1.0MPa)。这样客户就可以根据自己包装容器的强度及自己电池的性能要求来设定防爆保护压力，最大限度的保证电池的安全及使用寿命。
2.防爆泄压压力由泄压断电组件控制(例如采用精密弹簧)，压力误差小于+/-0.1MPa，有效避免由于控制压力的误差导致的电池爆炸事故，最大限度的保证电池安全。
3.具有泄压保护功能的同时还具有独特的断电保护功能。在系统打开泄压的同时，电池的充放电系统被切断，电池再也无法充放电，避免了泄压系统打开后电池继续充放电，从而使电池内部的易燃、易爆物质继续被加热、氧化或喷出，引起爆炸、起火等事故，最大限度的保证了电池的安全。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的内部结构示意图；
图2是本实用新型实施例2的内部结构示意图；
图3是本实用新型实施例1的使用状态图；
图4是本实用新型实施例3的使用状态图。
具体实施方式
本实用新型是一种可充电池的防爆保护装置，包括有：-阀体，与电池顶盖绝缘固接，并通过下述泄压断电组件与电池电芯形成电连接；-设于阀体内的可将电池内部与大气连通的同时切断阀体与电池电芯之间电连接的泄压断电组件。
以下通过具体的例子结合附图，对本实用新型做进一步的阐述，但本实用新型并不限于此特定例子。
实施例1
如图1所示，本实施例中包括有阀体18以及内置于阀体18的泄压断电组件。
泄压断电组件包括阀针13、阀芯5以及弹性组件等。
阀针13安装于阀体18内并凸出于阀体18底部外，阀针13外套接有绝缘套管12以保证阀针13与阀体18之间是绝缘的。在绝缘套管12外还套接有第二密封圈14以保证阀针13与阀体18之间具有良好的密封性。阀针13凸出于阀体18底部外的末端连接有内导电片11，用于与电池的电芯连通。该内导电片11与阀体18之间设有绝缘片10以确保两者之间是绝缘的。
弹性组件为第一弹簧3，设于活动阀芯5的相对于阀针13的另一端，与活动阀芯5轴向相抵，向活动阀芯5施加与电池内部压力方向相反的作用力。
活动阀芯5顶部通过螺钉4或其他连接方式与导电桥2连接，导电桥2为柔软的导体，允许活动阀芯5能轴向移动。且导电桥2与阀体18内侧由顶盖1一直紧压配合以保持电接触。活动阀芯5底部可与阀针12电接触或分离，由第一弹簧3的作用力以及电池内部压力的共同作用力控制。活动阀芯5外套接有第一密封圈6，而供活动阀芯5轴向移动的阀体18内孔则包括有孔径小于等于第一密封圈6的密封孔道和孔径大于密封圈6的泄压孔道，活动阀芯5、第一密封圈6和阀体18的密封孔道共同构成了一个密封结构。
较好的，所述的泄压断电组件包括两级密封结构：第一级密封结构由中空的活动阀芯5、内置于活动阀芯5的一端抵住阀针13开口的弹性密封组件(弹性密封组件由第三弹簧17、密封片压片16以及密封片15顺序连接而成)构成，活动阀芯5内部空间、活动阀芯5与阀体18之间的空间通过密封片15封闭或打开阀针13开口，从而与电池的内部空间隔绝或连通；第二级密封结构由活动阀芯5、套接于活动阀芯外的第一密封圈6以及供活动阀芯5轴向移动的阀体18内孔构成，阀体18内孔包括孔径小于等于第一密封圈6的密封孔道、孔径大于第一密封圈6的泄压孔道。泄压过程中，只要第一级密封不打开，第二级密封就不会受到电池内部的压力的影响，能相互运动的电接触元件(活动阀芯5和阀针13)间的正向接触压力就不会变化，它们之间的接触电阻就不会变大，保证了系统稳定的低电阻要求。采用不同的弹性元件分别控制压力的释放和断电的控制，使系统具有较低的泄压压力的功能的同时，还使能相互运动的电接触元件(阀芯5和阀针13)间具有较大的正向接触压力，从而使系统具有很小的接触电阻，满足了电池大电流充放电的要求。两级密封结构可实现系统的电路要么随泄压动作一起断开，要么就是稳定的低电阻的状态，不存在电阻随电池内部的压力升高而增大，然后才断开的过程。
根据实际需要还可设置有防复位机构，其径向设于活动阀芯5侧面，包括由外而内顺序安装的弹簧压块8、第二弹簧9以及定位扣7，活动阀芯5则在适当位置设有可与定位扣7配合使用的卡槽。
阀体18顶端设有顶盖1抵住第一弹簧3的另一端，另外，导电桥2的尾段被阀体18与顶盖1之间的紧配合紧压，从而保证阀体18与导电桥2之间的电接触。
工作原理如下：
整个安全阀与电池的顶盖装在一起，电池的顶盖通过焊接与电池壳体结合在一起形成电池的密闭包装环境，如图3所示，整个安全阀通过螺帽20与电池顶盖21可靠的装在一起。由于阀体18与顶盖21之间有上下两片密封绝缘片23和绝缘套管22隔开，所以阀体18与顶盖21之间是绝缘的。整个电池的包装壳体是不带电的。连接外部电路的外导电片24通过外固定片固定螺母25锁紧在安全阀的阀体18上。
正常工作时，由于阀体18和与电芯连接的内导电片11之间有绝缘片10，所以电流不能直接流到电芯，只能通过以下电流路径流通：阀体18——导电桥2——阀芯5——阀针13——内导电片11——电芯。由于阀针13与阀体18之间有绝缘套管12和第二密封圈14，所以保证阀针13与阀体18之间也是绝缘的，从而保证电流必须沿上面的电流路径流通。
当电池内部的压力低于由第三弹簧17所设定的保护压力时，在第一弹簧3的弹力作用下，阀芯5被紧压在阀针13上，从而保证整个电路是通的，电池能进行正常的充放电工作。
当电池内部的压力由于过充、过放或其他原因而升高到超过由第三弹簧17所设定的压力时，电池内部的压力即推动密封片15和密封片压片16克服第三弹簧17的弹力，离开阀针13开口的密封面，于是电池内部的高压气体进入阀体18与活动阀芯5之间的空间。但是由于阀体18和活动阀芯5之间还有第一密封圈6，所以高压气体不能马上释放到电池外面，此时阀体18与活动阀芯5之间空间的压强与电池内部的压强是一样的，此高压推动活动阀芯5和第一密封圈6一起克服第一弹簧3的弹力和柔软的电桥2的很小的弯曲力向上运动，活动阀芯5与阀针13之间的接触被分离，电路被切断。同时，第一密封圈6由阀体18的密封孔道滑出至泄压孔道，第一密封圈6与阀体18间有很大的空隙，高压气体得以释放到外面，完成泄压。本结构能根据电池内部的压力情况自动执行泄压动作和断电动作，预防电池爆炸事故的发生。
当压力释放完毕，由于活动阀芯5向外运动，使定位扣7可以在第二弹簧9的弹力作用下向里运动，卡住活动阀芯5对应位置的卡槽，使活动阀芯5再也无法复位，电路被永久性断开。根据客户需要，如果客户希望系统能重复工作，取消防复位机构即可。
实施例2
如图2所示，本实施例与实施例1相比，弹性组件由原来轴向安装的第一弹簧3变成径向对称分布于活动阀芯5侧面的几根第二弹簧9、定位球19组成，数量可以根据需要安排。活动阀芯5对应定位球19的位置设有斜面凹槽。其余结构同实施例1。
工作原理与实施例1基本相同。正常状态下，第二弹簧9的弹力使定位球19紧压在活动阀芯5的斜面上，弹力沿斜面的轴向分力起到实施例1中第一弹簧3弹力一样的作用，使活动阀芯5紧压在阀针13上，形成一个完整的电流路径。当电池内的压力过高，与实施例1一样，压力推动活动阀芯5和第一密封圈6一起，克服第二弹簧9的弹力，把定位球19推回弹簧孔内，使其完全离开斜面，不再对活动阀芯5有向阀针13的推力，于是活动阀芯5离开阀针13，电流被切断，同时第一密封圈6到达阀体18的泄压孔道，高压气体得以释放。
实施例3
如图4所示，本实施例中同样包括有阀体以及内置于阀体的泄压断电组件。
其中，阀体为分体式，由一绝缘壳体181、导电的长螺栓182以及短螺栓183连接而成。绝缘壳体181由注塑成型的塑料制成，本身是绝缘体。且注塑成型时是把电池盖21、阀针13和长螺栓182一起一次成型，利用镶件注塑成型技术结合在一起，同时达到密封效果。其他零件是注塑成型后装配上去的。绝缘壳体181的内孔构成密封孔道，短螺栓183的内孔构成泄压孔道。
外电路的正负极分别通过短螺栓183和长螺栓182上的螺纹紧密连接。顶盖1通过紧配合把导电桥2和短螺栓183的内孔壁紧压在一起，导电桥2通过导电桥固定螺钉4或其他连接方式与阀芯5紧密联接。阀芯5被第一弹簧3紧压在阀针13的上面。与电芯相连的内导电片11通过焊接的方法与阀针13的下表面或长螺栓182的下表面连接，于是形成完整的电路。其中导电桥2采用柔软的导体，当阀芯5由于电池内部的压力过大要向上运动排气并与阀针13分离以断电时，导电桥2是可以自动弯曲折叠的。从而允许阀芯5能轴向滑动。其他结构及工作原理与实施例1相同。
Claims (10)
1.一种可充电池的防爆保护装置，其特征在于包括：
-中空的阀体，通过下述泄压断电组件与电池电芯形成电连接；
-设于阀体内的，可将电池内部与大气连通的同时切断上述阀体与电池电芯之间电连接的泄压断电组件。
2.根据权利要求1所述的一种可充电池的防爆保护装置，其特征在于：所述的泄压断电组件包括：-与阀体绝缘固接的阀针；-一端与阀体形成电连接，另一端与阀针电接触或分离同时将电池内部与大气隔绝或连通的活动阀芯；-向阀芯施加与电池内部压力方向相反的作用力的弹性组件。
3.根据权利要求2所述的一种可充电池的防爆保护装置，其特征在于：所述的弹性组件为第一弹簧，设于阀芯的相对于阀针的另一端，与阀芯轴向相抵触。
4.根据权利要求2所述的一种可充电池的防爆保护装置，其特征在于：所述的弹性组件径向设于阀芯侧面，包括第二弹簧及定位球，阀芯对应弹性组件的位置设有斜面凹槽。
5.根据权利要求2所述的一种可充电池的防爆保护装置，其特征在于：所述的活动阀芯侧面径向设有防复位机构。
6.根据权利要求5所述的一种可充电池的防爆保护装置，其特征在于：所述的防复位结构包括由外而内顺序安装的弹簧压块、第二弹簧以及定位扣，活动阀芯上设有可与定位扣配合使用的卡槽。
7.根据权利要求2所述的一种可充电池的防爆保护装置，其特征在于：所述的泄压断电组件包括两级密封结构：第一级密封结构由中空的阀芯、内置于阀芯且抵住阀针开口的弹性密封组件构成，阀芯内部空间、阀芯与阀体之间的空间通过弹性密封组件封闭或打开阀针开口而与电池的内部空间形成隔绝或连通；第二级密封结构由阀芯、套接于阀芯外的密封圈以及供阀芯轴向移动的阀体内孔构成，阀体内孔包括孔径小于等于密封圈的密封孔道、孔径大于密封圈的泄压孔道。
8.根据权利要求1所述的一种可充电池的防爆保护装置，其特征在于：所述的阀体与电池顶盖绝缘固接。
9.根据权利要求2所述的一种可充电池的防爆保护装置，其特征在于：所述的活动阀芯通过导电桥与阀体内侧保持电接触。
10.根据权利要求2所述的一种可充电池的防爆保护装置，其特征在于：所述的阀针末端连接有用于与电池的电芯连通的内导电片，该内导电片与阀体之间设有绝缘片。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170310 Address after: 510000 Guangdong City, Nansha District Province, the heart of the town of Victoria comfort street, No. 16 (self built) A4 plant Patentee after: GUANGZHOU LDB ELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 510330 Haizhuqu District, Guangdong, Xingang East Road, No., Ya county garden, E202 Patentee before: Bao Xiongwei |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090701 Termination date: 20171017 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |