CN206893703U - 一种实现多重断路保护和释放压力的电池盖板结构及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实现多重断路保护和释放压力的电池盖板结构及电池。电池盖板结构包括第一热变形件、盖板、固定于盖板的一端且电连接的正极柱结构和固定于盖板的另一端且绝缘的负极柱结构，盖板上设置有防爆膜和短路阀，在受到较大气压时，防爆膜被冲破，短路阀向外顶出；盖板上还设置有第二热变形件，第二热变形件受热时变形戳破防爆膜；盖板和负极柱结构两者之中，第一热变形件固定于其中一个，且在受热变形后与另一个抵接，将盖板和负极柱结构连通；第二热变形件的变形初始温度比第一热变形件的变形初始温度高。电池盖板结构通过第一热变形件变形或短路阀将盖板和负极柱结构连通，实现熔断断电保护，通过第二变形件戳破防爆膜释放压力。

Description

一种实现多重断路保护和释放压力的电池盖板结构及电池

技术领域

本实用新型涉及电池的技术领域，尤其涉及一种实现多重断路保护和释放压力的电池盖板结构及电池。

背景技术

电池一般包括电池盖板结构、盒体和电芯，电池盖板结构与盒体形成容纳电芯的容置空间。如图1所示，电池盖板结构包括盖板1′，盖板1′的两端分别设置有正极柱结构2′和负极柱结构3′，正极柱结构2′与盖板1′电连接，负极柱结构3′与盖板1′绝缘。正极柱结构2′和负极柱结构3′分别与电芯中的正负极材料中引出，在盖板1′上形成正负极。电池的正极柱结构2′与电芯的连接线上会设置熔断区21′，当电池的正负极意外连通短路时，大电流通过熔断区21′会将熔断区21′熔断，使得电池被断电保护。电池在工作时，可能由于某些原因，比如撞击、意外短路等，会导致电池内部出现故障，内部反应剧烈，温度升高，甚至导致电池爆炸。因此，在电池内部出现故障时，需要保护机制对电池采取主动断电和释放内部压力等方式，避免故障进一步加剧。相关技术中，一般通过在盖板1′上设置防爆膜8′，当电池内部的反应加剧导致气压增大到一定值时，将防爆膜8′冲破释放压力。此种方式虽然能避免剧烈的爆炸，但是也已经在电池中积聚了一定的压力，存在较大的隐患。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提出一种实现多重断路保护和释放压力的电池盖板结构，其同时具备第一热变形件、防爆膜、第二热变形件和短路阀，可以在电池内部故障时实现多重断路保护和释放压力，提高了电池的安全性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种实现多重断路保护和释放压力的电池盖板结构，包括第一热变形件、盖板、固定于所述盖板的一端且电连接的正极柱结构和固定于所述盖板的另一端且绝缘的负极柱结构，所述盖板上设置有防爆膜和短路阀，在受到较大气压时，所述防爆膜被冲破，所述短路阀向外顶出；所述盖板上还设置有第二热变形件，所述第二热变形件受热时变形戳破所述防爆膜；所述盖板和所述负极柱结构两者之中，所述第一热变形件固定于其中一个，且在受热变形后与另一个抵接，将所述盖板和所述负极柱结构连通；所述第二热变形件的变形初始温度比所述第一热变形件的变形初始温度高。

其中，所述第一热变形件包括受热变形的短路部和与所述短路部连接的连接部，所述连接部与所述盖板或所述负极柱结构固定，所述短路部受热变形后将所述盖板和所述负极柱结构连通。

其中，所述盖板的外侧表面开设有容置槽，所述第一热变形件容置于所述容置槽，所述容置槽的外边沿高于所述第一热变形件的外表面。

其中，所述第二热变形件包括固定端和变形端，所述固定端固定于所述盖板的内侧，所述变形端间隔设置于防爆膜的内侧，所述变形端受热变形时朝所述防爆膜变形并破坏所述防爆膜。

其中，所述短路阀包括导电的阀体和导电的阀体连接部，所述阀体连接部环设且电连接于所述阀体。

其中，所述盖板上设置有短路阀安装孔，所述阀体连接部的外周与所述盖板密封固定且电连接，所述阀体位于所述短路阀安装孔内，所述负极柱结构覆盖所述短路阀安装孔。

其中，所述第一热变形件和所述第二热变形件均通过激光焊接固定。

其中，所述第一热变形件和所述第二热变形件均由双金属片制成。

本实用新型的第二目的在于提出一种电池，其盖板同时具备第一热变形件、防爆膜、第二热变形件和短路阀，可以在电池内部故障时实现多重断路保护和释放压力，提高了电池的安全性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电池，包括：上述的电池盖板结构和电芯，所述正极柱结构和所述负极柱结构分别与所述电芯连接，所述正极柱结构与电芯的连接线上设置有熔断区，当所述盖板和所述负极柱结构连通时，所述熔断区被熔断。

有益效果：本实用新型提供了一种实现多重断路保护和释放压力的电池盖板结构及电池。电池盖板结构包括第一热变形件、盖板、固定于所述盖板的一端且电连接的正极柱结构和固定于所述盖板的另一端且绝缘的负极柱结构，所述盖板上设置有防爆膜和短路阀，在受到较大气压时，所述防爆膜被冲破，所述短路阀向外顶出；所述盖板上还设置有第二热变形件，所述第二热变形件受热时变形戳破所述防爆膜；所述盖板和所述负极柱结构两者之中，所述第一热变形件固定于其中一个，且在受热变形后与另一个抵接，将所述盖板和所述负极柱结构连通；所述第二热变形件的变形初始温度比所述第一热变形件的变形初始温度高。此种电池盖板结构同时具备第一热变形件、防爆膜、第二热变形件和短路阀，在电池内部故障时，温度升高和气压增大，既能通过第一热变形件变形将盖板和负极柱结构连通，也能通过短路阀将盖板和负极柱结构连通，通过短路实现熔断断电保护，当温度继续升高时，可以通过第二变形件将防爆膜戳破，释放电池内部压力，如果第二变形件失效时，电池内部压力较大时还可以直接将防爆膜冲破，释放压力。通过上述结构，极大的提高了电池的安全性，第二热变形件的变形初始温度比第一热变形件的变形初始温度高，可以保证保护机制启动时的顺序，不会造成顺序紊乱。

附图说明

图1是相关技术里的电池盖板结构的剖视图。

图2是本实用新型中实施例1的电池盖板结构的俯视图。

图3是图2的F-F剖面线的剖视图。

图4是图3的G处的局部放大图。

图5是图4的第一热变形件的变形部变形后的结构示意图。

图6是图3的B处的局部放大图。

图7是图6的第二热变形件的变形端变形后的结构示意图。

图8是本实用新型中实施例2的第一种电池盖板结构的俯视图。

图9是图8的电池盖板结构的剖视图。

图10是图9的C处的局部放大图。

图11是图10的第一变形件的变形部变形后的结构示意图。

图12是本实用新型中实施例2的第一种电池盖板结构没有短路阀时的剖视图。

图13是图12的D处的局部放大图。

图14是本实用新型中实施例2的第二种电池盖板结构的俯视图。

图15是图14的电池盖板结构的剖视图。

图16是图15的E处的局部放大图。

图17是图16的第一变形件的变形部变形后的结构示意图。

其中：

1-盖板，2-正极柱结构，21-熔断区，3-负极柱结构，31-负极柱，32-外连接板，33-内连接板，4-第一热变形件，41-连接部，42-短路部，5-容置槽，61-第一绝缘件，62-第二绝缘件，7-第二热变形件，71-固定端，72-变形端，8-防爆膜，9-短路阀，91-阀体，92-阀体连接部；

1′-盖板，2′-正极柱结构，21′-熔断区，3′-负极柱结构，8′-防爆膜,9′-短路阀，91′-阀体，92′-阀体连接部。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例1

如图2-图7所示，本实施例提供了一种实现多重断路保护和释放压力的电池盖板结构，包括第一热变形件4、盖板1、固定于盖板1的一端且电连接的正极柱结构2和固定于盖板1的另一端且绝缘的负极柱结构3，盖板1上设置有防爆膜8和短路阀9，在受到较大气压时，防爆膜8被冲破，短路阀9向外顶出；盖板1上还设置有第二热变形件7，第二热变形件7受热时变形戳破防爆膜8；盖板1和负极柱结构3两者之中，第一热变形件4固定于其中一个，且在受热变形后与另一个抵接，将盖板1和负极柱结构3连通；第二热变形件7的变形初始温度比第一热变形件4的变形初始温度高。

正极柱结构2与电芯的连接线上，设置有熔断区21此处的横截面比较小，类似于保险丝的作用，在大电流下会被熔断，当电池的正负极由于某些原因短路时本实施例的盖板1和负极柱结构3连通时，电池的正负极即短路，流过正极柱结构2和电芯的连接线上的大电流会将熔断区21熔断，整个电池的正极柱与电芯断开，保护电池。此种通过熔断实现断电保护的结构对于功率较大的电池比较合适。

此种电池盖板结构同时具备第一热变形件4、防爆膜8、第二热变形件7和短路阀9，在电池内部故障时，温度升高和气压增大，既能通过第一热变形件4变形将盖板1和负极柱结构3连通，也能通过短路阀9将盖板1和负极柱结构3连通，通过短路实现熔断断电保护，当温度继续升高时，可以通过第二变形件7将防爆膜8戳破，释放电池内部压力，如果第二变形件7失效时，电池内部压力较大时还可以直接将防爆膜8冲破，释放压力。图4和如图5分别展示了第一热变形件4在正常状态下和变形状态下的结构示意图，图6和图7分别表示第二热变形件7在正常状态和变形状态下的结构示意图。通过上述结构，极大的提高了电池的安全性，且第二热变形件7的变形初始温度比第一热变形件4的变形初始温度高，可以保证保护机制启动时的顺序，首先第一热变形件4变形，完成断路保护，不会造成顺序紊乱。具体选择的温度可以通过实验后具体选择和调整，再根据相应的设计温度选取合适的材料。第一热变形件4和第二热变形件7对温度的敏感程度高，均可以通过选取不同的材料比较精确地控制其初始动作的温度，省略了气体的产生环节。第一热变形件4直接利用变形将盖板1和负极柱结构3连通，第二热变形件7直接戳破防爆膜8，两者均减少了大部分的反应时间。不仅对电池内部温度升高更敏感，而且整体的反应时间大大缩短，保护机制启动的时间更为精确。

本实施例中，第一热变形件4包括受热变形的短路部42和与短路部42连接的连接部41，连接部41与盖板1或负极柱结构3固定，短路部受热变形后将盖板1和负极柱结构3连通。第一热变形件4可以由双金属片等材料制成，在受热时可以朝向某一侧弯曲变形。

具体而言，盖板1的外侧表面开设有容置槽5，第一热变形件4容置于容置槽5，容置槽5的外边沿高于第一热变形件4的外表面。第一热变形件4可以整体均容置于容置槽5内，当容置槽5位于安装件的边缘时，第一热变形件4的短路部42也可以从容置槽5内伸出。容置槽5主要用于降低第一热变形件4凸出安装件的高度，从而增大第一热变形件4与连通件之间的间距，避免直接短路。为了进一步增大间距，容置槽5的深度不小于第一热变形件4的厚度，第一热变形件4的外表面低于或平齐于容置槽5的外边沿，避免对现有的安装件和连通件之间的间距产生影响，保证在正常工作状态稳定工作。本实施例的第一热变形件4和第二热变形件7均通过激光焊接固定，焊接牢固且精度高。

将第一热变形件4设置于盖板1的方式，可以将第一热变形件4与电芯中的电解液隔离，完全避免第一热变形件4被电解液腐蚀，提高第一热变形件4正常工作的概率。此外，电池在实际应用中，往往需要通过串/并联的方式形成电池组，以提高电池组的输出电压或输出电流。电池在串/并联的过程中，一般通过激光焊接等焊接方式利用导线将不同的电池的正负极连接。焊接过程在电池的正极或负极处会产生较大热量，在电池的串/并联连接的过程，电池本身已经装配完好，处于可以正常工作的状态。本实施例的第一热变形件4的连接部41固定于盖板1上，由于短路部42在变形后需要与负极柱结构3抵接，第一热变形件4实际是安装在盖板1上靠近负极柱结构3的一端。当电池的正极柱受到热量较大时，正极柱的大部分热量会通过被电芯和外部的外壳传导，第一热变形件4距离盖板1比较远，受到的影响比较小。当电池的负极柱31受到较大的热量时，由于第一热变形件4与负极柱31之间有间隙，由于空气的热传导率低于铜、铝等金属，热量会优先从高热传导率的区域传导，即从负极柱31到电芯，再从电芯经过正极柱，再到盖板1，整个热量传导路径更长，对第一热变形件4的影响更小。因此，将第一热变形件4设置于盖板1的方式，对第一热变形件4在电解液腐蚀的保护，和在后期电池进行串/并联时的保护均比较好。

第二热变形件7可以包括固定端71和变形端72，固定端71固定于盖板1的内侧，变形端72间隔设置于防爆膜8的内侧，变形端72受热变形时朝防爆膜8变形并破坏防爆膜8。第二热变形件7可以是双金属片等材料制成，在受热时会朝向一侧翘曲变形。

短路阀9包括导电的阀体91和导电的阀体连接部92，阀体连接部92环设且电连接于阀体91。阀体91在受到一定的压力后，会被压力向外顶，当阀体91与负极柱结构3抵接后，即可将盖板1和负极柱结构3短路。具体而言，盖板1上设置有短路阀安装孔，阀体连接部92的外周与盖板1密封固定且电连接，阀体91位于短路阀安装孔内，负极柱结构3覆盖短路阀安装孔，便于阀体91顶出后直接与负极柱结构3抵接。

一般而言，负极柱结构3包括负极柱31、外连接板32和内连接板33。外连接板32与负极柱31的外端固定且电连接，内连接板33与负极柱31的内端固定且电连接，外连接板32和内连接板33位于盖板1的两侧，且均与盖板1绝缘。内连接板33与电芯中的负极板等结构连接，将电子引出。外连接和负极柱31作为电池的负极，与外部连接。本实施例中，盖板1的外侧开设有容置槽5，第一热变形件4容置于容置槽5，外连接板32覆盖容置槽5，短路部42变形时朝外连接板32翘曲。第一热变形件4放置在盖板1的外侧，可以完全避免电解液的影响，且被外连接板32覆盖保护，不会从外部被损坏。

为了绝缘设置，盖板1和外连接板32之间设置有第一绝缘件61，第一绝缘件61位于容置槽5之外的区域，避免在短路部42变形翘曲凸出容置槽5外时，被第一绝缘件61阻挡。本实施例的第一热变形件4的中部为连接部41，连接部41的两端为短路部42。当短路部42受热变形时，连接部41两端的短路部42均变形翘曲，提高与外连接板32连通的可靠性。盖板1可以直接在环绕负极柱31的位置开设容置槽5，容置槽5和连接部41的相应位置均开设通孔，负极柱31从通孔中穿出，结构紧凑。通孔内壁需要设置绝缘件，确保盖板1和负极柱31绝缘。

实施例2

如图8-图17所示，在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，第一变形件1设置于负极柱结构3上，变形部42受热翘曲时与盖板1抵接。将盖板1和负极柱结构3连通。第一热变形件4不仅对电池内部温度升高更敏感，而且整体的反应时间大大缩短。具体论述在见实施例1，此处不再赘述。

具体而言，本实施例的一种结构如图8-图11所示，内连接板33朝向盖板1的一侧开设有容置槽5，盖板1覆盖容置槽5，利于第一热变形件4的变形部42变形后与盖板1抵接。为了绝缘设置，盖板1和内连接板33之间设置有第二绝缘件62，第二绝缘件62位于容置槽5之外的区域，避免在变形部42变形翘曲凸出容置槽5内时，被第二绝缘件62阻挡。图8-图11的电池盖板结构具有短路阀9，当盖板1上不设置短路阀9时，如图12和图13所示，直接利用第一热变形件4实现断电保护。

本实施例的另一种结构如图14-图17所示，第二绝缘件62位于变形部42之外的区域，第二绝缘件62压在固定部41上，进一步将固定部41压紧。

实施例3

本实施例提供了一种电池，包括上述实施例的电池盖板结构和电芯，正极柱结构和负极柱结构分别与电芯连接，正极柱结构与电芯的连接线上设置有熔断区，当盖板和负极柱结构连通时，熔断区被熔断。熔断区的横截面比较小，类似于保险丝的作用，在大电流下会被熔断。此种电池盖板结构同时具备第一热变形件、防爆膜、第二热变形件和短路阀，在电池内部故障时，温度升高和气压增大，既能通过第一热变形件变形将盖板和负极柱结构连通，也能通过短路阀将盖板和负极柱结构连通，通过短路实现熔断断电保护，当温度继续升高时，可以通过第二变形件将防爆膜戳破，释放电池内部压力，如果第二变形件失效时，电池内部压力较大时还可以直接将防爆膜冲破，释放压力。通过上述结构，极大的提高了电池的安全性，第二热变形件的变形初始温度比第一热变形件的变形初始温度高，可以保证保护机制启动时的顺序，不会造成顺序紊乱。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种实现多重断路保护和释放压力的电池盖板结构，其特征在于，包括第一热变形件(4)、盖板(1)、固定于所述盖板(1)的一端且电连接的正极柱结构(2)和固定于所述盖板(1)的另一端且绝缘的负极柱结构(3)，所述盖板(1)上设置有防爆膜(8)和短路阀(9)，在受到较大气压时，所述防爆膜(8)被冲破，所述短路阀(9)向外顶出；所述盖板(1)上还设置有第二热变形件(7)，所述第二热变形件(7)受热时变形戳破所述防爆膜(8)；所述盖板(1)和所述负极柱结构(3)两者之中，所述第一热变形件(4)固定于其中一个，且在受热变形后与另一个抵接，将所述盖板(1)和所述负极柱结构(3)连通；所述第二热变形件(7)的变形初始温度比所述第一热变形件(4)的变形初始温度高。

2.如权利要求1所述电池盖板结构，其特征在于，所述第一热变形件(4)包括受热变形的短路部(42)和与所述短路部(42)连接的连接部(41)，所述连接部(41)与所述盖板(1)或所述负极柱结构(3)固定，所述短路部受热变形后将所述盖板(1)和所述负极柱结构(3)连通。

3.如权利要求2所述电池盖板结构，其特征在于，所述盖板的外侧表面开设有容置槽(5)，所述第一热变形件(4)容置于所述容置槽(5)，所述容置槽(5)的外边沿高于所述第一热变形件(4)的外表面。

4.如权利要求1所述电池盖板结构，其特征在于，所述第二热变形件(7)包括固定端(71)和变形端(72)，所述固定端(71)固定于所述盖板(1)的内侧，所述变形端(72)间隔设置于防爆膜(8)的内侧，所述变形端(72)受热变形时朝所述防爆膜(8)变形并破坏所述防爆膜(8)。

5.如权利要求1所述电池盖板结构，其特征在于，所述短路阀(9)包括导电的阀体(91)和导电的阀体连接部(92)，所述阀体连接部(92)环设且电连接于所述阀体(91)。

6.如权利要求5所述电池盖板结构，其特征在于，所述盖板(1)上设置有短路阀安装孔，所述阀体连接部(92)的外周与所述盖板(1)密封固定且电连接，所述阀体(91)位于所述短路阀安装孔内，所述负极柱结构(3)覆盖所述短路阀安装孔。

7.如权利要求1所述的电池盖板结构，其特征在于，所述第一热变形件(4)和所述第二热变形件(7)均通过激光焊接固定。

8.如权利要求1-7任一项所述的电池盖板结构，其特征在于，所述第一热变形件(4)和所述第二热变形件(7)均由双金属片制成。

9.一种电池，其特征在于，包括：

如权利要求1-8任一项所述的电池盖板结构；

电芯，所述正极柱结构(2)和所述负极柱结构(3)分别与所述电芯连接，所述正极柱结构(2)与电芯的连接线上设置有熔断区(21)，当所述盖板(1)和所述负极柱结构(3)连通时，所述熔断区(21)被熔断。