CN206878087U - 一种提高锂离子动力电池安全性的结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种提高锂离子动力电池安全性的结构，包括电池壳体，所述电池壳体的内部收容有卷芯，所述电池壳体的内部还灌注有电解液，所述电池壳体的顶部安装电池盖板，所述电池盖板的结构为：包括电池盖板铝片，所述电池盖板铝片的两端底部分别安装有接柱，接柱的底部通过支撑架支撑，所述支撑架的底部安装有汇流片；所述电池盖板铝片两端上部分别安装有导电片和正极极注，所述导电片和正极极注均穿过接柱中部，位于正极极注一端通过螺柱锁紧。通过采用金属/非金属导电片使电池外壳带正电的方式，在外部钉刺时，会发生电池金属壳体、导电片优先导通，形成最外层的电流回路，使钉刺时瞬间的产生的大电流在金属导电片和外壳之间均匀分布，减少电流在卷芯内层的分布，进一步减少产热，避免电池热失控。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂离子动力电池技术领域，尤其是一种提高锂离子动力电池安全性的结构。
背景技术
目前，随着锂离子电池在电动汽车和电网储能领域中的应用日趋广泛，锂离子电池的安全事故报道也日益增多：如公交车电池着火事故、电动邮政车着火事故、电动出租车自然事故和电动出租车碰撞起火事故。因此，近年来，锂离子电池的安全性能也越来越受到重视。
通常，锂离子电池安全问题的起因是热失控，随着温度的不断攀升，电池内部发生各种反应，例如：SEI分解，阳极与电解液发生还原反应，阴极与电解液发生氧化反应，电解液自身受热蒸发、分解。各种反应导致电池温度持续上升的同时伴有大量气体生产，导致电池内压急剧升高。
传统锂离子电池的安全设计，不外乎限流、断电以及释气等三种方式，其中，限流的Resistivity的简称)来阻止高电流的流动，是属于非破坏性的安全设计；而断电方式是电池内压增大时，能使电池内部电路的可导电易碎物品破裂，达到断流的作用；释气方式则是当电池内压增大时，以避免电池爆炸。但是，以上主要针对电池内压不正常升高时，所采用的安全保护手段，此类型专利见诸台湾公告第377045号、第364666号，以及美国专利第4238，812号及4255，688号等专利案中，但对于电池受到外部压力而变形时的安全保护，则没有提及；由于电池壳体外部受到撞击压力后会变形，如此一来，易发生局部过热，在极卷内部短路产生火花、烧焦、喷烟等情形，而有安全的问题。
锂离子电池内部短路或在内外部短路时能够迅速将热量均匀分散，是解决锂离子电池安全性的根本问题。
实用新型内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种提高锂离子动力电池安全性的结构，从而解决非正常使用锂离子二次电池时如针刺、挤压，易引起电池内部短路而引起爆炸起火的问题。本实用新型目的在于电池发生短路的情况下，使部分短路电流从另外一条大功率回路进行分流，减小电池内部的瞬间电流，避免电池内部由于电流集中导致的发热而引起起火、爆炸。
本实用新型所采用的技术方案如下：
一种提高锂离子动力电池安全性的结构，包括电池壳体，所述电池壳体的内部收容有卷芯，所述电池壳体的内部还灌注有电解液，所述电池壳体的顶部安装电池盖板，所述电池盖板的结构为：包括电池盖板铝片，所述电池盖板铝片的两端底部分别安装有接柱，接柱的底部通过支撑架支撑，所述支撑架的底部安装有汇流片；所述电池盖板铝片两端上部分别安装有导电片和正极极注，所述导电片和正极极注均穿过接柱中部，位于正极极注一端通过螺柱锁紧。
其进一步技术方案在于：
所述支撑架成直角形结构；
所述导电片为金属或者非金属；
所述导电片凸凹形结构或者打孔形状；
所述导电片的形状为方形、孔形、网状或者凸点型；
所述导电片的厚度为8um-300um。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型结构紧凑、合理，操作方便，通过采用金属/非金属导电片使电池外壳带正电的方式，在外部钉刺时，会发生电池金属壳体、导电片优先导通，形成最外层的电流回路，使钉刺时瞬间的产生的大电流在金属导电片和外壳之间均匀分布，减少电流在卷芯内层的分布，进一步减少产热，避免电池热失控。
在电池受到外部压力挤压时，如没有导电片，则卷芯内部会产生大面积短路，瞬间产生大量的热量，温度迅速升高，导致电芯内部的电解液、正极材料达到分解温度，释放氧气，引起链式反应，导致热失控；采用本方案通过导电片实现壳体带正电，在电池受到外力挤压时，电池壳体与金属导电片接触形成电子回路通道，大量的电子和热量通过外部电阻较小的通道，在电池壳体表面产生大量的热量，分流了在卷芯内部形成内短路的电流和热量，不至于导致电解液和正极材料活性物质及其他物质的分解，引起链式反应，导致电池热失控，最终导致电池着火。
附图说明
图1为本实用新型的爆炸图。
图2为本实用新型的主视图(全剖视图)。
图3为图2中A部的局部放大图。
图4为本实用新型正极极注的安装示意图。
其中：1、电池盖板；2、卷芯；3、电池壳体；101、螺柱；102、正极极注；103、导电片；104、电池盖板铝片；105、汇流片；106、接柱；107、支撑架。
具体实施方式
下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。
如图1、图2和图3所示，本实施例的提高锂离子动力电池安全性的结构，包括电池壳体3，电池壳体3的内部收容有卷芯2，电池壳体3的内部还灌注有电解液，电池壳体3的顶部安装电池盖板1，电池盖板1的结构为：包括电池盖板铝片104，电池盖板铝片104的两端底部分别安装有接柱106，接柱106的底部通过支撑架107支撑，支撑架107的底部安装有汇流片105；电池盖板铝片104两端上部分别安装有导电片103和正极极注102，导电片103和正极极注102均穿过接柱106中部，位于正极极注102一端通过螺柱101锁紧。
支撑架107成直角形结构。
导电片103为金属或者非金属。
导电片103凸凹形结构或者打孔形状。
导电片103的厚度为8um-300um。
本实用新型的具体结构为：一种锂离子电池，包括电池壳体3，收容于壳体内部的卷芯2、灌注于电池壳体3中的电解液、装设于电池壳体3上的电池盖板1，电池顶盖上设计有安全泄压阀，该电池盖板1具有大功率分流装置，该装置能够承受瞬间大电流的冲击，实现分流的作用。
通过使电池盖板1与正极端的极柱之间串联一个大功率的电阻，形成一个电池盖板1带正电的状态，而在后续的组装过程中电池的壳体和盖板用激光焊进行焊接后，成为一体结构，从而实现整个电池的外壳带正电，即实现电池的外壳与正极极柱之间串联一个大功率电阻的一种结构；
大功率电阻是由铝质、铜质、不锈钢、合金、陶瓷、半导体等材质的金属/非金属导电片103来实现，导电片103的形状根据需要进行预制，凸凹形状、打孔形状，还可以是其他类似形状的金属导电片103结构；
金属/非金属导电片103在整个电池的结构中位于正极极柱和铝片之间，连接方式采用恒定压力、恒定距离挤压后进行铆接，在铆接之后，将铆钉和正极极柱用激光焊接的方式进行连接；
金属/非金属导电片103的使用状态包括单独使用和组合使用，根据实际需求进行选择单独使用或者是组合使用；
将单片或者多片组合的金属/非金属导电片103与正极极柱、电池盖板铝片104按照如图所示的方式进行组装、铆接、焊接实现该功能(如图4所示)，组装成为电池盖板1后，通过电池的装配(如图1所示)，然后实施激光焊接，使电池盖板1与电池壳体3熔接为一体成为一个完整的电池。
电池在受到外力如挤压时，电池外壳侧边与卷芯2最外层的负极极片形成短路，而负极极片与负极极柱相连，正极极柱端外部串联有金属/非金属电阻片，形成第二条短路回路(如图4所示)，这条回路会很大程度上将短路的电流进行分流，降低电芯内部卷芯2的电流值，从而降低局部高热的可能性，以达到增进安全的功效。
所选取的导电片103按照形状分类，主要有以下几类：方形导电片103、孔型导电片103、网状导电片103、凸点型导电片103等等。
所选取的导电片103按照材质分类，主要包含：铝、钢、不锈钢、合金、陶瓷、半导体等等几大类。
以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (6)
1.一种提高锂离子动力电池安全性的结构，其特征在于：包括电池壳体(3)，所述电池壳体(3)的内部收容有卷芯(2)，所述电池壳体(3)的内部还灌注有电解液，所述电池壳体(3)的顶部安装电池盖板(1)，所述电池盖板(1)的结构为：包括电池盖板铝片(104),所述电池盖板铝片(104)的两端底部分别安装有接柱(106),接柱(106)的底部通过支撑架(107)支撑,所述支撑架(107)的底部安装有汇流片(105)；所述电池盖板铝片(104)两端上部分别安装有导电片(103)和正极极注(102),所述导电片(103)和正极极注(102)均穿过接柱(106)中部，位于正极极注(102)一端通过螺柱(101)锁紧。
2.如权利要求1所述的一种提高锂离子动力电池安全性的结构，其特征在于：所述支撑架(107)成直角形结构。
3.如权利要求1所述的一种提高锂离子动力电池安全性的结构，其特征在于：所述导电片(103)为金属或者非金属。
4.如权利要求1所述的一种提高锂离子动力电池安全性的结构，其特征在于：所述导电片(103)凸凹形结构或者打孔形状。
5.如权利要求1所述的一种提高锂离子动力电池安全性的结构，其特征在于：所述导电片(103)的形状为方形、孔形、网状或者凸点型。
6.如权利要求1所述的一种提高锂离子动力电池安全性的结构，其特征在于：所述导电片(103)的厚度为8um-300um。
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