CN203415658U - 锂离子二次电池及其安全保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种锂离子二次电池及其安全保护装置。所述安全保护装置包括：侧壁，连接于锂离子二次电池的顶盖；以及顶壁，连接于侧壁，且位于设置在顶盖上的防爆阀的上方；其中，侧壁上设置有排气口或者侧壁围绕形成排气口。所述锂离子二次电池包括：顶盖，设置有注液孔；防爆阀，设置于顶盖；第一极柱，设置于顶盖；以及第二极柱，设置于顶盖；安全保护装置，其中安全保护装置为前述锂离子二次电池的安全保护装置。本实用新型通过上述方案能收集火星，将电池电解液蒸气导向，以使锂离子二次电池不会起火爆炸，从而提高了电池的滥用测试安全性能，简单易行，方便可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子二次电池及其安全保护装置。
背景技术
锂离子二次电池由于具有高能量、高容量、高活性及高功率，已开始用于为电动交通工具（例如电动汽车）提供动力。在提升锂离子电池电化学性能的同时，必须严格保证电动汽车中作为动力源的锂离子二次电池的安全性。为了达到实际使用中安全性能的要求，锂离子二次电池应当能通过在严苛条件下的滥用安全测试，通常进行的三个极端安全测试包括穿钉、挤压和过充。
在进行上述三个安全测试时，由于电池遭受了极端的滥用情况，在内部发生短路或由于过充导致的内部高电压时都会使电池内部温度急剧上升，产生大量气体，使电池内部压力增大。若压力持续增大而无法释放，会导致电池发生爆炸。为此，本领域已有技术中已经存在将防爆阀（vent）引入电池设计中，当电池内部压力增大时，防爆阀破裂释放电池内部气体，解决了电池爆炸的问题。
于2008年5月14日授权公告的中国专利CN100388530C公开了具有形状记忆安全排气塞的锂离子二次电池，其中提供了一种防爆排气塞，该排气塞由形状记忆合金制成。电池由于滥用导致内部温度急剧上升时，一旦温度达到形状记忆合金的预定温度，排气塞就会改变形状，释放电池内部的气体。当温度回落时，排气塞又恢复原有形状，将排气口封住。于2013年3月14日公布的中国专利申请CN102376925A公开了一种二次电池，其中提供了一种防爆阀，该防爆阀中部设置为凹入形状，提高了防爆阀的稳定性和可靠性。但在类似上述防爆装置的设计中，存在一些实际使用中无法避免的问题。当防爆阀被气体冲开的同时，气体中伴随有火星、电解液和高温汽化液体同时喷出。由于电解液多含有机溶剂，喷出的电解液和火星在高温下遇到空气中的氧气非常容易着火与保障，造成安全事故。当这些单体电池组装成电池模组后，喷出的电解液还可能会污染腐蚀电路板，引起电池短路，造成安全事故。
为了解决上述问题，于2012年授权公告的中国专利CN202405347U公开了一种动力电池及其安全保护装置及采用该动力电池的电池模组中，其将一种过滤吸热层设置在防爆阀的上方，气体冲破防爆阀后通过过滤吸热层沿垂直方向向外喷出。该过滤吸热层能有效地将喷出气体中的液珠过滤掉，同时吸收掉这些液珠所携带的热量，保证电池的安全。但这种过滤吸热层类似一种隔离网，会严重影响防爆阀的排气效率。特别是当电芯内部气体压力增大过快时，气体快速喷出，上述过滤吸热层在短时间内无法完成过滤和吸热的作用，因此仍然存在喷出的电解液被意外点燃的风险，无法保证电池的安全性能。
实用新型内容
鉴于背景技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种锂离子二次电池及其安全保护装置，其能收集火星，同时不影响锂离子二次电池滥用安全测试时防爆阀的排气。
本实用新型的另一目的在于提供一种锂离子二次电池及其安全保护装置，其能避免火星与氧气接触，以使锂离子二次电池不会起火爆炸，同时将防爆阀工作时排出的电池电解液蒸气导向，从而提高了电池的滥用测试安全性能。
本实用新型的再一目的在于提供一种锂离子二次电池及其安全保护装置，其简单易行、方便可靠。
为了实现上述目的，在第一方面，本实用新型提供了一种锂离子二次电池的安全保护装置，其包括：侧壁，连接于锂离子二次电池的顶盖；以及顶壁，连接于侧壁，且位于设置在顶盖上的防爆阀的上方；其中，侧壁上设置有排气口或者侧壁围绕形成排气口。
为了实现上述目的，在第二方面，本实用新型提供了一种锂离子二次电池，其包括：顶盖，设置有注液孔；防爆阀，设置于顶盖；第一极柱，设置于顶盖；以及第二极柱，设置于顶盖；以及安全保护装置，其中，安全保护装置为根据本实用新型第一方面所述的锂离子二次电池的安全保护装置。
本实用新型的有益效果如下：
设置的顶壁能遮挡火星飞溅出去，利用其相对火星较低的温度，吸附住火星，达到收集目的，同时不影响锂离子二次电池滥用安全测试时防爆阀的排气；
设置的排气口能够对防爆阀工作时排出的电池电解液的蒸汽导向，使电解液蒸汽的排出方向为水平方向，还能降低电池电解液的温度；
设置的锂离子二次电池的安全保护装置还能防止防爆阀因受外加压力而破坏；
锂离子二次电池的安全保护装置简单易行、方便可靠。
附图说明
图1是采用根据本实用新型的锂离子二次电池的安全保护装置的锂离子二次电池的结构示意图；
图2是图1中圆圈标出部分的剖视图；
图3是图1的替换结构示意图；
图4是图3中圆圈标出部分的剖视图；
图5是图1的另一替换结构示意图；
图6是图5中圆圈标出部分的剖视图；
图7是图1的再一替换结构示意图；
图8是图7中圆圈标出部分的剖视图。
其中，附图标记说明如下：
1安全保护装置 141端部
11侧壁 142端部
111排气口 2顶盖
12顶壁 21注液孔
121腔体 3防爆阀
13底板 4第一极柱
131通孔 5第二极柱
14挡板
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本实用新型的锂离子二次电池及其安全保护装置。
首先说明根据本实用新型第一方面的锂离子二次电池的安全保护装置。
参照图1至图8，根据本实用新型的锂离子二次电池的安全保护装置1包括：侧壁11，连接于锂离子二次电池的顶盖2；以及顶壁12，连接于侧壁11，且位于设置在顶盖2上的防爆阀3的上方；其中，侧壁11上设置有排气口111或者侧壁11围绕形成排气口111。在实际应用时，顶壁12与侧壁11可通过焊接或铆接方式实现连接，以保证在防爆阀3打开后，安全保护装置不会因受较大气压的蒸汽冲击而松开。同时由于防爆阀3工作时会翻转，侧壁11至少需要满足一定的高度，在实际设计时，以不影响防爆阀3的翻转为准（换句话说，与侧壁11连接的顶壁12相对顶盖2至少需要满足一定的高度，从而侧壁11与顶壁12（以及可能的顶盖2）围成的内部空间能够满足防爆阀3在起作用时进行翻转）。为了更好地收集火星和导向蒸汽，顶壁12的面积大于防爆阀3的面积，且顶壁12的正下方中间位置设置有防爆阀3。
在安全保护装置1的一个实施例中，参照图5、图6、图7和图8，安全保护装置1还包括：底板13，连接于顶盖2，设置有位于防爆阀3上方的通孔131，侧壁11连接于底板13。
在根据本实用新型所述的锂离子二次电池的安全保护装置1中，排气口111为至少一个。优选地，排气口111为四个。
在根据本实用新型所述的锂离子二次电池的安全保护装置1中，参照图1至图4，顶壁12可为平板。
在安全保护装置1的一实施例中，参照图3和图4，安全保护装置1还包括：挡板14，位于侧壁11和顶壁12围成的空间内且靠近排气口111设置，其一端部141连接于顶壁12而其另一端部142靠近防爆阀3。
在安全保护装置的一实施例中，参照图7和图8，顶壁12内可具有腔体121，腔体121的材质为金属，优选地为铝、铜和不锈钢中的至少一种；还可以为非金属，优选为陶瓷。
在根据本实用新型所述的锂离子二次电池的安全保护装置1中，侧壁11和顶壁12的材质为金属，优选为铝、铜和不锈钢中的至少一种；还可以为非金属，优选为陶瓷。
在根据本实用新型所述的锂离子二次电池的安全保护装置1中，底板13的材质为金属，优选为铝、铜和不锈钢中的至少一种。
其次说明根据本实用新型第二方面所述的锂离子二次电池。
参照图1、图3、图5和图7，根据本实用新型的锂离子二次电池包括：顶盖2，设置有注液孔21；防爆阀3，设置于顶盖2；第一极柱4，设置于顶盖2；第二极柱5，设置于顶盖2；以及安全保护装置1，其中，安全保护装置1采用根据本实用新型第一方面所述的锂离子二次电池的安全保护装置1。
需要说明的是采用根据本实用新型第一方面的锂离子二次电池的安全保护装置1的锂离子二次电池的形状可以为棱柱形，也可以为圆柱形等其它形状，本实用新型不对此进行限定。
最后简单说明锂离子二次电池及其安全保护装置的工作过程。
在进行滥用安全测试时，锂离子二次电池内部温度急剧上升，且产生大量气体，此时防爆阀破裂（翻转）以释放锂离子二次电池内部气体，而该气体中夹带着火星，会引发起火与爆炸。由于在防爆阀3上方设置有安全保护装置1，火星通过安全保护装置1中的顶壁12遮挡火星飞溅出去，同时利用其相对火星较低温度，吸附住火星，达到收集目的，在安全保护装置1设置有排气口111，不影响锂离子二次电池滥用安全测试时防爆阀3的排气，且使气体的排出方向是水平方向。该安全保护装置既能降低排出气体的温度和收集摩擦产生的高温火星，又能保证气体的排出效率。同时由于在防爆阀3上方设置的顶壁12可以保护防爆阀3，保证锂离子二次电池在正常使用或者滥用安全测试过程中，不会因为受外加压力而破坏。
Claims (10)
1.一种锂离子二次电池的安全保护装置（1），其特征在于，所述安全保护装置（1）包括：
侧壁（11），连接于锂离子二次电池的顶盖（2）；以及
顶壁（12），连接于侧壁（11），且位于设置在顶盖（2）上的防爆阀（3）的上方；
其中，侧壁（11）上设置有排气口（111）或者侧壁（11）围绕形成排气口（111）。
2.根据权利要求1所述的安全保护装置（1），其特征在于，安全保护装置（1）还包括：
底板（13），连接于顶盖（2），设置有位于防爆阀（3）上方的通孔（131），侧壁（11）连接于底板（13）。
3.根据权利要求1所述的安全保护装置（1），其特征在于，排气口（111）为至少一个。
4.根据权利要求3所述的安全保护装置（1），其特征在于，排气口（111）为四个。
5.根据权利要求1所述的安全保护装置（1），其特征在于，顶壁（12）为平板。
6.根据权利要求1所述的安全保护装置（1），其特征在于，安全保护装置（1）还包括：
挡板（14），位于侧壁（11）和顶壁（12）围成的空间内且靠近排气口（111）设置，其一端部（141）连接于顶壁（12）而其另一端部（142）靠近防爆阀（3）。
7.根据权利要求1所述的安全保护装置（1），其特征在于，顶壁（12）内具有腔体（121）。
8.根据权利要求1所述的安全保护装置（1），其特征在于，其特征在于，侧壁（11）和顶壁（12）的材质为金属或非金属。
9.根据权利要求2所述的安全保护装置（1），其特征在于，其特征在于，底板（13）的材质为铝、铜或者不锈钢。
10.一种锂离子二次电池，包括：
顶盖（2），设置有注液孔（21）；
防爆阀（3），设置于顶盖（2）；
第一极柱（4），设置于顶盖（2）；以及
第二极柱（5），设置于顶盖（2）；
其特征在于，所述锂离子二次电池还包括：
安全保护装置（1），其为根据权利要求1-9中任一项所述的锂离子二次电池的安全保护装置（1）。
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