CN204088447U - 二次电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种二次电池，其包括：金属壳体；电芯，收容于金属壳体内；电解液，灌注于金属壳体内并浸润电芯；顶盖，密封安装在金属壳体的上部；以及第一极柱及第二极柱，极性相反，设置于顶盖且分别与电芯的两极电连接。其中，第一极柱与顶盖电连接，第二极柱与顶盖绝缘。所述二次电池还包括：金属薄片，设置在电芯的至少一个外表面上，电连接于第二极柱且与第一极柱绝缘；以及绝缘薄膜，设置有多个孔，固定于设置在电芯的外表面的金属薄片上；其中，当二次电池受到外部撞击或挤压导致金属薄片变形时，金属薄片变形而穿过绝缘薄膜的孔，以形成凸起且该凸起与金属壳体相互接触并电连接，以使第一极柱和第二极柱形成外短路。
Description
技术领域
本实用新型涉及储能器件领域，尤其涉及一种二次电池。
背景技术
随着电动车的发展、普及，电池能量密度不断提高，电动车安全事故也频繁发生，电池安全性日渐成为人们关注的重点。为了确保锂离子二次电池的安全性，国内和国际上都制定了严格的锂离子电池滥用测试标准，根据QCT743-2006、USABC等的要求，滥用实验，如挤压、针刺、碰撞、跌落等成为衡量动力电池安全性的一个重要指标，但目前的电池无法完全满足其要求。
在以上安全事故及滥用实验中，内短路造成的热失控成为电池失效的一个重要原因，其涉及阴极、阳极、电解液等的热稳定性，热传导性等，分析解决较为困难。而在电池发生内短路之前，通过外短路释放掉部分能量，避免内短路产生热失控成为解决该问题的一种有效手段。
于2013年9月25日公布的中国专利申请公布号为CN103326061A的专利文献公开了一种锂离子二次电池，其在电池壳体与电池芯之间设置转接片结构，将转接片连接至电池顶盖的对应一个极柱，另一极柱与电池外壳体相连，在电池壳体受到外力导致压溃时转接片的接触部与电池外壳体接触，实现锂离子二次电池正负极之间的外短路。
上述设计在实际使用过程中存在诸多缺陷，特别是在实际使用过程中，转接片位置的偏移以及外壳体细微的凹陷，都有可能直接造成电池的短路失效；同时金属转接片并不能确保各方向、各位置点电池外壳的局部压溃都能够有效实现外短路的形成。
于2013年9月18日公布的中国专利申请公布号为CN103311569A的专利文献公开了一种锂离子动力电池，其在电池壳体与电芯之间设置有安全组件结构，通过在电芯与电池外壳之间设置金属板和绝缘隔膜层，使电池在钉刺等刺穿条件下能够使得电池外壳与金属板接触，实现外短路放电。
然而该设计在实际应用中仍存在一定的缺陷，主要是绝缘隔膜的存在使得电池只有在针刺等极端条件下才能够实现外短路放电的功效，在电池挤压折损等导致内短路时，该安全组件并不能有效的工作。
实用新型内容
鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种二次电池，其能有效地提高二次电池的安全性。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种二次电池，其包括：金属壳体；电芯，收容于金属壳体内；电解液，灌注于金属壳体内并浸润电芯；顶盖，密封安装在金属壳体的上部；以及第一极柱及第二极柱，极性相反，设置于顶盖且分别与电芯的两极电连接。其中，第一极柱与顶盖电连接，第二极柱与顶盖绝缘。所述二次电池还包括：金属薄片，设置在电芯的至少一个外表面上，电连接于第二极柱且与第一极柱绝缘；以及绝缘薄膜，设置有多个孔，固定于设置在电芯的外表面的金属薄片上；其中，当二次电池受到外部撞击或挤压导致金属薄片变形时，金属薄片变形而穿过绝缘薄膜的孔，以形成凸起且该凸起与金属壳体相互接触并电连接，以使第一极柱和第二极柱形成外短路。
本实用新型的有益效果如下：
采用金属薄片和绝缘薄膜配合，确保二次电池因受到外部撞击或挤压发生内短路之前，金属薄片与金属壳体相互接触使二次电池发生外短路，释放掉二次电池的部分能量，从而减小内短路时的短路功率，避免内短路时由于二次电池热失控而起火、爆炸。释放部分能量后，即使二次电池被继续挤压发生内短路，剩余的能量也不会使二次电池发生热失控而导致起火、爆炸，从而有效地提高了二次电池的安全性，而且结构简单、易于实现。
附图说明
图1为根据本实用新型的二次电池的一实施例的正视剖开图；
图2为图1的右侧视剖开图；
图3为根据本实用新型的二次电池的绝缘薄膜的俯视图；
图4为本实用新型的二次电池受到外部撞击或挤压时的局部效果示意图；
图5为根据本实用新型的二次电池的另一实施例的右侧视剖开图。
其中，附图标记说明如下：
1金属壳体 51凸起
2电芯 6绝缘薄膜
21外表面 61孔
3顶盖 7A第一连接部
4A第一极柱 7B第二连接部
4B第二极柱 8绝缘垫片
5金属薄片
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二次电池。
参照图1至图5，根据本实用新型的二次电池包括：金属壳体1；电芯2，收容于金属壳体1内；电解液(未示出)，灌注于金属壳体1内并浸润电芯2；顶盖3，密封安装在导电壳体1的上部；以及第一极柱4A及第二极柱4B，极性相反，设置于顶盖3且分别与电芯2的两极电连接。其中，第一极柱4A与顶盖3电连接，第二极柱4B与顶盖3绝缘。所述二次电池还包括：金属薄片5，设置在电芯2的至少一个外表面21上，电连接于第二极柱4B且与第一极柱4A绝缘；以及绝缘薄膜6，设置有多个孔61，固定于设置在电芯2的外表面21的金属薄片5上；其中，当二次电池受到外部撞击或挤压导致金属薄片5变形时(参照图4，箭头所示的方向为撞击或挤压的方向)，金属薄片5变形而穿过绝缘薄膜6的孔61，以形成凸起51且该凸起51与金属壳体1相互接触并电连接，以使第一极柱4A和第二极柱4B形成外短路。在此需说明的是，电芯2的两极为本领域技术人员公知的电芯2的正极、负极，即第一极柱4A及第二极柱4B分别与电芯2的对应两极电连接。
本实用新型的二次电池采用金属薄片5和绝缘薄膜6配合，确保二次电池因受到外部撞击或挤压发生内短路之前，金属薄片5与金属壳体1相互接触使二次电池发生外短路，释放掉二次电池的部分能量，从而减小内短路时的短路功率，避免内短路时由于二次电池热失控而起火、爆炸。释放部分能量后，即使二次电池被继续挤压发生内短路，剩余的能量也不会使二次电池发生热失控而导致起火、爆炸，从而有效地提高了二次电池的安全性，而且结构简单、易于实现。
在根据本实用新型的二次电池中，绝缘薄膜6固定于设置在电芯2的外表面21的金属薄片5上，其中，固定方式可为胶连，也可为热压。
在根据本实用新型的二次电池的一实施例中，参照图1和图2，所述二次电池还可包括：第一连接部7A及第二连接部7B，分别电连接在第一极柱4A和第二极柱4B和电芯2的两极之间；其中，金属薄片5连接在第二连接部7 B上。
在根据本实用新型的二次电池的一实施例中，参照图1、图2、图3，所述二次电池还可包括：绝缘垫片8，围绕第二极柱4B设置于第二极柱4B和顶盖3之间，使第二极柱4B和顶盖3绝缘。
在根据本实用新型的二次电池的一实施例中，参照图3，绝缘薄膜6上的孔61的形状可为圆形、腰形或方形中的一种。在图3所示的例子中，绝缘薄膜6上的孔61的形状为圆形，但实际中不限于此。
在根据本实用新型的二次电池的一实施例中，绝缘薄膜6的孔隙率为5％～50％，优选为20％～30％。
在绝缘薄膜6的一实施例中，绝缘薄膜6的厚度为0.01mm～4mm，优选为0.02mm～0.1mm。
在绝缘薄膜6的一实施例中，绝缘薄膜6的材料选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
在金属薄片5的一实施例中，金属薄片5可为铜箔，但是金属薄片5并不限于铜箔，只要具有较好延展性的金属薄片即可。
在金属薄片5的一实施例中，金属薄片5的厚度可为0.01mm～5mm，优选为0.1mm～1.0mm。
在根据本实用新型的二次电池的一实施例中，电芯2可为卷绕式电芯或叠片式电芯。
在一实施例中，参照图1和图2，金属薄片5可设置在电芯的相对的两个宽的外表面21(图2中为纸面中的左侧的外表面21和右侧的外表面21)上。当然，本发明不限于此，以长方体电芯为例，金属薄片5可设置在电芯的左侧的外表面(由图1的左侧的附图标记21指示)、右侧的外表面(由图1的右侧的附图标记21指示)、上侧的外表面(由图1、图2、图5的上侧的附图标记21指示)、下侧的外表面(由图1、图2、图5的下侧的附图标记21指示)、前侧的外表面(由图2和图5的左侧的附图标记21指示)、以及后侧的外表面(由图2和图5的右侧的附图标记21指示)之中的单一外表面21上或任意组合的外表面21上，在图5示出的例子中，金属薄片5设置在电芯的前侧的外表面21、后侧的外表面21、上侧的外表面21、以及下侧的外表面21上。
此外，图1、图2和图5中示出及在本文中具体说明的例子仅是长方形形状的二次电池，但是本实用新型的二次电池的形状并不限于长方形形状，也可为非长方形形状，当为非长方形形状时，金属薄片5的设置依据所述二次电池的外表面21的数量、形状而改变。
最后说明的是，根据本实用新型的二次电池可以为锂离子二次电池、镍氢二次电池、镍镉二次电池、铅酸二次电池等。
Claims (14)
1.一种二次电池，包括：
金属壳体(1)；
电芯(2)，收容于金属壳体(1)内；
电解液，灌注于金属壳体(1)内并浸润电芯(2)；
顶盖(3)，密封安装在金属壳体(1)的上部；以及
第一极柱(4A)及第二极柱(4B)，极性相反，设置于顶盖(3)且分别与电芯(2)的两极电连接；
其特征在于，
第一极柱(4A)与顶盖(3)电连接，第二极柱(4B)与顶盖(3)绝缘；
所述二次电池还包括：
金属薄片(5)，设置在电芯(2)的至少一个外表面(21)上，电连接于第二极柱(4B)且与第一极柱(4A)绝缘；以及
绝缘薄膜(6)，设置有多个孔(61)，固定于设置在电芯(2)的外表面(21)的金属薄片(5)上；
其中，当二次电池受到外部撞击或挤压导致金属薄片(5)变形时，金属薄片(5)变形而穿过绝缘薄膜(6)的孔(61)，以形成凸起(51)且该凸起(51)与金属壳体(1)相互接触并电连接，以使第一极柱(4A)和第二极柱(4B)形成外短路。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池还包括：
第一连接部(7A)及第二连接部(7B)，分别电连接在第一极柱(4A)和第二极柱(4B)和电芯(2)的两极之间；
其中，金属薄片(5)连接在第二连接部(7B)上。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池还包括：
绝缘垫片(8)，围绕第二极柱(4B)设置于第二极柱(4B)和顶盖(3)之间，使第二极柱(4B)和顶盖(3)绝缘。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，绝缘薄膜(6)上的孔(61)的形状为圆形、腰形或方形中的一种。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，绝缘薄膜(6)的孔隙率为5％～50％。
6.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，绝缘薄膜(6)的孔隙率为20％～30％。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，绝缘薄膜(6)的厚度为0.01mm～4mm。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其特征在于，绝缘薄膜(6)的厚度为0.02mm～0.1mm。
9.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，绝缘薄膜(6)的材料选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一种。
10.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，绝缘薄膜(6)的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
11.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，金属薄片(5)的厚度为0.01mm～5mm。
12.根据权利要求11所述的二次电池，其特征在于，金属薄片(5)的厚度为0.1mm～1.0mm。
13.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述电芯(2)为卷绕式电芯或叠片式电芯。
14.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，金属薄片(5)设置在电芯的相对的两个宽的外表面(21)上。
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Cited By (3)
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