CN201508864U - 一种电池盖板组件、单体电池及电池组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池盖板组件及含有该电池盖板组件的单体电池和电池组，其中，电池盖板组件包括电池盖板、至少一个贯穿电池盖板用于导出电流的电极组件，电极组件包括底板、安全膜、绝缘圈、压力变形件及顶盖；底板中央部位含有通孔，安全膜覆盖通孔与底板连接；安全膜的中心部位含有连接点，连接点外围设有刻痕，刻痕位于通孔上；绝缘圈位于底板上，并覆盖底板边缘；压力变形件位于绝缘圈上，压力变形件的中央向下凹陷形成凸台，凸台穿过绝缘圈与安全膜的连接点连接；底板上通孔的外围设有排气孔。本实用新型的电池盖板组件可以实现0.15-0.6MPa压力的断电防爆，反应灵敏，较早的停止电池内部反应，防微杜渐，较早的控制电池的安全性能。

Description

一种电池盖板组件、单体电池及电池组

技术领域

本实用新型涉及一种电池盖板组件、含有该电池盖板组件的单体电池及电池组。

背景技术

目前，锂离子电池以其体积小、能量高、无污染等优点，越来越广泛地用于移动电话、数码相机等便携电子产品中。随着锂离子电池的广泛应用，其安全性能也越来越受到重视。

锂离子电池在储存、运输过程中会发生因外部短路等意外情况下受到大电流的冲击，发生化学反应而在电池内部产生异常气体导致电池内部压力过大、电池破裂，同时电池过热，甚至可能导致电池爆炸；电池在进行充放电时受到大电流的冲击，也可能会导致电池的爆炸，同时电池在过充和过放电的状态下也会大大降低电池的安全性能和可靠性。

现有技术的锂离子电池一般通过采用防爆阀来实现卸压，通过热敏电阻或温度保险丝来实现断电。防爆阀的通用方法为在电池壳体上冲压刻痕，当电池因过冲、短路等原因造成电池内压持续增大时，压力大于防爆阀的破损压力时，防爆阀破裂，电池内部电解液和气体一起外泄，避免电池内压继续增加产生爆炸。通过在上盖和电极组件极柱之间即紧贴电池外壁在电池正负极之间，或在电池盖体的内侧，焊接热敏电阻(PTC)，当电池发生外部短路时，PTC由于电流作用内阻会急剧升高，从而减小短路电流，防止电池过热。当发生过充时，由于电池表面的温度升高，使PTC受热内阻升高，分担了过充电压，阻止了电池的进一步过充。但现有的防爆阀由于刻在电池壳体上，出于运输、使用安全考虑，刻痕面积一般不能太大，使刻痕破裂所需压力较大，反应不灵敏，安全性不能得到有效保证，针对现有为减小启动压力所采用的薄金属薄膜，在制作和使用过程又容易破损，降低了成品率，提高了不良率，而且产品的一致性降低，降低了品质保证；同时防爆阀在电池壳体上一般暴露在空气中，在生产和使用过程中，容易老化，失去其功用；或者电池在一般并联、装配使用过程中防爆压痕可能受阻挡等因素失效而存在安全隐患。且热敏电阻或温度保险丝仅依赖电池壳体表面的温度，且对温度的感应有一定的范围和响应时间，反应灵敏度并不高，因此，仅使用热敏电阻或温度保险丝的电池的安全性能也并不理想，现有电池爆炸等安全严重事故也时有发生。

特别对于现有研究的热点汽车电池，其工作环境复杂，要求更为严格，特别是安全问题一直是现有技术研究的重点和难点，由于其所需供电大，一般将多个电池串并联组成，连接复杂，且电池的工作环境基本为移动颠簸状态，增加了短路的发生机率，且电池容量大，反应更为剧烈，且多个电池的串并连接不可避免的导致电池壳体上的防爆阀受阻挡失效，给电池带来严重的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型解决了现有电池的安全性能仍存在隐患，爆炸等严重安全事故仍时有发生的问题，特别解决动力电池的安全问题。

提供了一种安全性能更高，能实现快速断电和卸压提高电池安全性能的电池盖板组件，包括电池盖板、至少一个贯穿电池盖板用于导出电流的电极组件，其中，电极组件包括底板、安全膜、绝缘圈、压力变形件及顶盖；底板中央部位含有通孔，安全膜覆盖通孔与底板连接；安全膜的中心部位含有连接点，连接点外围设有刻痕，刻痕位于通孔上；绝缘圈位于底板上，并覆盖底板边缘；绝缘圈含有中心孔；压力变形件位于绝缘圈上，压力变形件的中央向下凹陷形成凸台，凸台穿过绝缘圈的中心孔与安全膜的连接点连接；底板上通孔的外围设有排气孔。

本实用新型的另一个目是提供了一种安全性能更高、品质更可靠的电池，包括电池盖板组件、电池壳体、极芯和电解液，极芯和电解液位于电池壳体内，电池盖板组件与电池壳体密封连接，电池盖板组件上的电极组件与极芯连接引出电流。

本实用新型的电池在过充电或意外时，当膨胀气体压力稍高时，气压可以将本实用新型电极组件的压力变形件的凹陷向相反方向凸起，从而向上拉动与其连接的部分安全膜，同时安全膜又固定在底板上，拉力迫使安全膜于刻痕断裂，从而实现断电和卸压，反应更灵敏，可以迅速切断电源停止充电，迫使电池内部反应逐渐停止。

压力变形件与安全膜及安全膜与底板也可以实现连接点的断开。对于大容量电池，电流的导通必须需要一定的导通面积，否则可能由于导通面积不够，导致电池的内阻增大，连接点的发热等严重问题，本实用新型能很好的保证连接点的面积，保证电流导通能力，防止由于连接点面积过大，难从连接点拉开，而从刻痕拉开，双重保证了大气体压力下电池盖板组件的快速断电和卸压。保证了电池断电的稳定性，反应更灵敏，对电池的安全性能起到更早的预防作用，提高了电池的安全性能。

本实用新型的电池盖板组件能实现断电，使电池内部反应停止，同时也可实现电池内部气体的卸压，缓冲电池内部的压力，防止电池爆炸保证电池的安全，保障了生产者和使用者的人身安全，非常灵敏的从小压力即实现断电卸压，防止气体的急剧累积，而无法迅速启动断电、卸压功能或断电、卸压功能不能迅速解决问题，存在反应时间和滞后效应，造成累积的气体迅速膨胀而无法控制，发生爆炸，危及人生安全；同时也能消除电池在使用过程中防爆压痕可能受阻挡等因素失效的安全隐患；反应更灵敏，较早的停止电池内部反应，防微杜渐，较早的控制电池的安全性能，本实用新型的电池盖板组件可以实现0.15-0.6MP压力的断电防爆，反应灵敏。本实用新型优选通过在电池的壳体上设置常规防爆压痕，用来实现更大压力的双重卸压，进一步提高安全性能，例如电池反应过于剧烈，断电后仍不能迅速阻止反应气体的产生，则防爆压痕破裂，膨胀气体从破裂处排出，达到卸压的目的，进一步保障生产者和使用者的人身安全。

本实用新型的再一个目的是提供一种由上述单体电池串联或并联组成电池组。

附图说明

图1为本实用新型电极组件的一种实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型的电池的结构示意图；

图3为A处的局部放大图；

图4为安全膜与安全膜固定压环的俯视图

图5为安全膜与安全膜固定压环的剖面示意图。

1-电池盖板

2-电极组件  21-顶盖  22-安全膜  221-安全膜固定压环  222-连接点223-刻痕  23-底板  231-绝缘圈  232-排气孔  233-通孔

24-压力变形件  241-凸台  25-密封板  26-紧固螺钉  27-引出片28-电流引出端子

3-电芯  31-电极片

具体实施方式

本实用新型提供了一种安全性能更高，能实现快速断电和卸压提高电池安全性能的电池盖板组件，包括电池盖板、至少一个贯穿电池盖板用于导出电流的电极组件，其中，电极组件包括底板、安全膜、绝缘圈、压力变形件及顶盖；底板中央部位含有通孔，安全膜覆盖通孔与底板连接；安全膜的中心部位含有连接点，连接点外围设有刻痕，刻痕位于通孔上；绝缘圈位于底板上，覆盖底板边缘，实现刻痕断开或连接点断开即实现电极组件的断电；绝缘圈含有中心孔；压力变形件位于绝缘圈上，压力变形件的中央向下凹陷形成凸台，凸台穿过绝缘圈的中心孔与安全膜的连接点连接；底板上通孔的外围设有排气孔。本实用新型的电池盖板组件可以实现0.15-0.6MP压力的断电防爆，反应灵敏，较早的停止电池内部反应，防微杜渐，较早的控制电池的安全性能。

其中，底板上的排气孔优选在通孔外围且呈中心对称，中心对称的多个孔可以实现在内压快速升高时候，使压力变形件的受压面积分布均匀。

其中，安全膜上还设有安全膜固定压环，将安全膜固定在底板上，安全膜的刻痕位于安全膜固定压环的孔内。从而实现安全膜在底板上的牢固固定，加大双向作用力，使刻痕更易实现断裂，更易实现断电。安全膜固定压环与底板和安全膜的连接采用激光焊接或钎焊方式实现。

本实用新型优选通孔为从上到下半径依次增加的台阶孔，同时底板的下表面还优选设置有密封板，密封板位于通孔下，并密封通孔，有利于集中压力于刻痕外围，更利于刻痕的断裂。

安全膜的厚度可以优化电极组件的导通能力，又在一定程度上可以优化断电压力的大小，因此安全膜的厚度可以优化本实用新型的电池的内阻和安全性能，本实用新型优选安全膜在一定压力下可变形，厚度优选为0.01-0.10mm，进一步优选为0.02-0.05mm，使电池的性能最优化。安全膜的形状根据电池及底板等进行调整，本实用新型没有特别限制，可以是导通面积大的方形，也可以是圆形、椭圆形等。安全膜的材料，本实用新型没有特别限制，可以选用具有良好通导能力和耐腐蚀性的0.1-0.2mm纯铜片，或导电有机弹性膜等。底板本实用新型没有特别限制，厚度可以优选为0.1-0.5mm，进一步优选为0.1-0.2mm，材料可以采用硬态紫铜、高强铜合金等。

本实用新型的刻痕可以采用本领域技术人员公知的各种技术来实现，例如激光刻蚀或机械加工等。

压力变形件与安全膜的连接本实用新型可以优选为焊接，焊接方式包括但不限于电阻焊，激光焊、钎焊等。

本实用新型连接点的面积与连接点的导电能力成正比，为使电流通导能力最优化，优选连接点的面积为5-20mm²，进一步降低电极组件的断电压力。本实用新型优选电极组件的通导能力为40A-70A断电启动压力为0.15-0.25MP，使电池的性能最优化。

本实用新型的电极组件的顶盖、压力变形件、密封圈、及底板件的连接可以采用本领域技术人员公知的各种技术，例如包边件焊接，本实用新型优选通过螺栓固定，实现紧固连接，需要绝缘的地方可采用局部绝缘或加入绝缘粒子。

其中，本实用新型在电极组件与电池盖板组件间夹持绝缘密封件，绝缘密封件结构可以采用本领域技术人员公知的各种绝缘技术实现。例如，组装好的电极组件组件与盖板的安装后采用整体注塑。

本实用新型的电极组件可以包括至少两个导出相同电流的同极性电极组件，同极性电极组件间并联连接，采用这种多个同极性电极组件来增加安全性能，克服了大容量电池提高安全性能的这种安全结构必须通过减少电极组件的导通面积来降低安全膜与底板的连接点面积提到电池断电的灵敏性，从而提高了电池的内阻，降低了电池的导热面积的困难，特别对于动力电池，影响将更大，巧妙的克服了这种得不偿失，通过多个这种具有断电功能的同极性电极组件并联连接，每个连接面积较小的电极组件能在电池内部气压下快速实现断电，每个电极组件实现断电所需冲击力降低，既使压力较小，也能灵敏实现断电，保证了电池断电的稳定性，反应更灵敏，对电池的安全性能起到更早的预防作用，提高了电池的安全性能；同时本实用新型采用多个同极性电极组件来导出电流，增加电流的导通面积，降低了电池的内阻；且同时提高电池的导热面积，进一步提高电池的安全性能。

顶盖与安全膜之间形成空心结构；用于更好的缓冲电池内部的气压。盖板上固定一电流引出端子，引出电池内部电流。同极性电极组件的顶盖间电连接可以采用本领域技术人员公知的各种连接方式，本实用新型可优选电极组件顶盖上设置引出片，采用引出片将多个同极性电极组件的顶盖连接，实现同极性电极组件的并联，再与电流引出端子连接，引出片与电极组件及电流引出端子的连接可以采用本领域技术人员公知的各种技术，例如焊接或贴合等，为减小电池内阻，增加电流的导通面积，优选引出片为片状，连接为贴合连接。电流引出端子可采用本领域技术人员公知的各种技术固定在盖板上，例如焊接或与盖板注塑为一体结构，本实用新型可优选直接与同极性电极组件中的一个电极组件连接，节约电流导通面积，连接可以采用通过在与其连接的电极组件的顶盖上开螺丝孔，电极组件与电流引出端子通过螺栓紧固连接，增加电极组件的牢固性，防止颠簸移动对他的影响，同时螺栓与顶盖间密封绝缘，例如可采取局部绝缘或加入绝缘粒子。

本实用新型同时提供了使用上述电池盖板组件的电池，包括电池盖板组件、电池壳体、极芯和电解液，极芯和电解液位于电池壳体内，电池盖板组件与电池壳体密封连接；极芯与电池盖板组件上的电极组件导通连接。其中，电池盖板组件的形状和材料为本领域技术人员公知，本实用新型的电池盖板组件一般为大于28mm×100mm，材料一般为铝合金、不锈钢等。电池壳体也为本领域技术人员所公知的各种电池壳体，例如厚57mm×宽145mm×高390mm，材料一般为铝合金、铝钢复合板、不锈钢等。极芯、极耳和电解液也为本领域技术人员所公知的各种电池极芯、极耳和电解液。可通过极耳与两电极组件直接导通，也可以通过连接端子等其他优化结构连接导通。本实用新型没有特别限制，可采用现有各种电池的优化结构来优化本实用新型的方型电池盖板组件和电池。

本实用新型优选电池壳体的两端设有盖板。极芯上引出多个极耳与电极组件电连接，极耳包括用于引出正电流的正极耳及用于引出负电流的负极耳，正、负极耳分别位于极芯的两端与电池壳体两端引出的盖板上的电极组件连接，优选每个盖板上的电极组件为同极性电极组件。

本实用新型可以优选在电池的壳体上设置防爆压痕，用来实现更大压力的双重卸压，进一步提高安全性能。防爆压痕采用本领域技术人员公知的各种防爆压痕。

本实用新型的再一个目的是提供一种由上述单体电池串联或并联组成电池组。电池的串联或并联采用本领域技术人员公知的各种技术将电流引出端子连接来实现。

下面参照附图对本发明进行详细描述。

图1、2、3、4为本实用新型的电池的一种实施方式的结构示意图，电池盖板组件1中贯穿有三个并联的同极性的电极组件2，电极组件2包括顶盖21和与其形成空心结构的底板23及处于顶盖21与底板23之间的压力变形件24，底板23中央含有一通孔233，在通孔233上固定能覆盖通孔233的安全膜22，在通过安全膜固定压环221将安全膜22压在底板23上，再通过绝缘圈231将底板23边缘与压力变形件24和顶盖21绝缘。压力变形件24的中央向下凹陷形成凸台241，凸台241穿过绝缘圈231的中心孔与安全膜22通过电阻焊焊接，形成连接点222导通电流，安全膜22在连接点222外围机械加工有一圈浅槽为刻痕223。电极组件2的顶盖21、压力变形件24、绝缘圈231及底板23件均可以采用紧固螺钉26组装，需绝缘的可采用填充绝缘粒子绝缘。底板23上在通孔233外围有沿中心对称的若干排气孔232，用于通气；为集中气体压力，可以在通孔233下固定密封板25。电极组件2的底板23与电池壳体内部的极芯3通过电极片31实现电流导通，同极性的电极组件2通过与顶盖21相连的引出片24实现并联，电流引出端子28通过螺栓加激光焊接规定在第二个电极组件的顶盖上，与引出片24连接，引出电池内部同极性电流。电池的另一端也固定连接类同的盖板，引出极性相反的电流。

本实用新型的电池盖板组件能实现断电，使电池内部反应停止，同时也可实现电池内部气体的卸压，缓冲电池内部的压力，防止电池爆炸保证电池的安全，保障了生产者和使用者的人身安全，非常灵敏的从小压力即实现断电卸压，防止气体的急剧累积，而无法迅速启动断电、卸压功能或断电、卸压功能不能迅速解决问题，存在反应时间和滞后效应，造成累积的气体迅速膨胀而无法控制，发生爆炸，危及人生安全；同时也能消除电池在使用过程中防爆压痕可能受阻挡等因素失效的安全隐患；反应更灵敏，较早的停止电池内部反应，防微杜渐，较早的控制电池的安全性能，本实用新型的电池盖板组件可以实现0.15-0.6MP压力的断电防爆，反应灵敏。本实用新型优选通过在电池的壳体上设置常规防爆阀，用来实现更大压力的双重卸压，进一步提高安全性能，例如电池反应过于剧烈，断电后仍不能迅速阻止反应气体的产生，则防爆压痕破裂，膨胀气体从破裂处排出，达到卸压的目的，进一步保障生产者和使用者的人身安全。

Claims (11)

1.一种电池盖板组件，其特征在于，包括电池盖板、至少一个贯穿电池盖板用于导出电流的电极组件；

所述电极组件包括底板、安全膜、绝缘圈、压力变形件及顶盖；

所述底板中央部位含有通孔，所述安全膜覆盖通孔与底板连接；所述安全膜的中心部位含有连接点，所述连接点外围设有刻痕，所述刻痕位于通孔上；

所述绝缘圈含有中心孔；所述绝缘圈位于底板上，并覆盖底板边缘；

所述压力变形件位于绝缘圈上，所述压力变形件的中央向下凹陷形成凸台，所述凸台穿过绝缘圈的中心孔与安全膜的连接点连接；

所述底板上通孔的外围设有排气孔。

2.根据权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于，所述安全膜上还设有安全膜固定压环，将安全膜固定在底板上。

3.根据权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于，所述通孔为从上到下半径依次增大的台阶孔，所述底板的下表面设置有密封板，所述密封板位于台阶孔下并密封台阶孔。

4.根据权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于，所述安全膜的厚度为0.01-0.10mm。

5.根据权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于，所述连接点的面积为5-20mm²。

6.根据权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于，所述电极组件与电池盖板组件间夹持绝缘密封件。

7.根据权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于，所述电极组件包括至少两个导出相同电流的同极性电极组件，所述同极性电极组件间并联；

所述电池盖板上固定一电流引出端子；

所述各同极性电极组件的顶盖上还均连有引出片，所述各引出片均与电流引出端子连接。

8.一种单体电池，包括电池盖板组件、电池壳体、极芯和电解液，极芯和电解液位于电池壳体内，电池盖板组件与电池壳体密封连接，电池盖板组件上的电极组件与极芯连接引出电流，其特征在于，所述电池盖板组件为权利要求1-7任意一项所述的电池盖板组件。

9.根据权利要求8所述的单体电池，其特征在于，所述电池壳体的两端均设有盖板；

所述极芯上引出多个极耳与电极组件电连接，所述极耳包括用于引出正电流的正极耳及用于引出负电流的负极耳，所述正、负极耳分别位于极芯的两端。

10.根据权利要求8所述的单体电池，其特征在于，所述电池壳体上还设有防爆刻痕。

11.一种电池组，其特征在于，所述电池组由单体电池串联或并联组成，所述单体电池为权利要求8-10任意一项所述的单体电池。

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