CN207834474U - 一种具有保护结构的锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有保护结构的锂电池，包括电池外壳，电池外壳上安装有正极片和负极片，电池外壳内安装有通断控制装置和电芯，通断控制装置包括铁条和磁铁块，铁条的右端和外侧固定有第一开关接触片和螺旋线圈，螺旋线圈两端通过保护电阻和NTC热敏电阻分别与正极片、第一开关接触片连接，磁铁块两端分别连接有第二开关接触片和弹簧，电芯顶端通过正级耳和负极耳分别与正极片和第二开关接触片相连接，通断电控制装置能有效地防止锂电池过流、过压充放电或过度充电，保护面广，锂电池不易损坏，结构简单，成本低，两个开关接触片断开连接后卡条顶端插入卡槽内，使电池过充后不会再次自动充电，大大延长了锂电池的使用寿命。

Description

一种具有保护结构的锂电池

技术领域

本实用新型涉及锂电池领域，具体为一种具有保护结构的锂电池。

背景技术

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，由爱迪生发明。电池运用的反应方程式为：Li+MnO₂=LiMnO₂该反应为氧化还原反应，放电。在以前，因为锂金属的化学性质非常活泼，对加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以锂电池长期没有得到应用。随着现代科学的发展锂电池现在已经成为了主流。2016年2月22日，国际民航组织宣布禁止锂电池行李托运。

锂电池通常分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。

但是，现有的锂电池的保护结构存在以下缺陷：

（1）保护结构较为复杂，且一个保护结构实现一种防过流、过压充电或放电中的一种功能，功能不全面，且很少有专门的结构针对因过度充电而发热的锂电池进行保护，锂电池使用寿命较短；

（2）锂电池在被过流、过充或过压保护过后，开关会自动恢复原位而打开锂电池的充放电电路，若此时锂电池电量是满的或电流依然超过锂电池的自然充放电电流，这时电路的接通会对锂电池造成二次伤害，锂电池容易损坏，即使保护结构再次使充放电电路断开，锂电池已经遭受了短时间的伤害，而且多次短路的断开、闭合控制也会使保护结构的灵敏性下降，锂电池使用长久后，保护结构对锂电池的保护力度会下降，锂电池的使用寿命不长。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本实用新型提供一种具有保护结构的锂电池，通断电控制装置能有效地防止锂电池过流、过压充放电或过度充电，保护面广，锂电池不易损坏，结构简单，成本低，两个开关接触片断开连接后，卡条卡入卡槽内，因此磁铁块不能自动恢复原位，电池过充后不会再次自动充电，大大延长了锂电池的使用寿命，能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有保护结构的锂电池，包括电池外壳，所述电池外壳顶端安装有正极片和负极片，所述电池外壳内部从上到下依次安装有通断控制装置和电芯；

所述通断控制装置包括铁条和位于铁条右端的磁铁块，所述铁条的右端固定有与负极片相连接的第一开关接触片，所述铁条的外侧套设有螺旋线圈，所述螺旋线圈的两端分别连接有保护电阻和NTC热敏电阻，所述保护电阻、NTC热敏电阻的一端分别与正极片、第一开关接触片连接，所述磁铁块左端和右端分别连接有第二开关接触片和弹簧；

所述NTC热敏电阻贴在电芯表面上，所述电芯顶端连接有正级耳和负极耳，所述正级耳与正极片相连接，所述负极耳通过导线与第二开关接触片相连接。

进一步地，所述电池外壳内固定有若干与电芯表面相贴的缓冲块，所述电池外壳内设有水平滑槽，所述磁铁块在水平滑槽内左右滑动。

进一步地，所述铁条与第一开关接触片间夹有橡胶绝缘垫。

进一步地，所述磁铁块、通电状态下的螺旋线圈在螺旋线圈和磁铁块之间的空间内产生的磁场方向相反。

进一步地，所述磁铁块顶端设有圆弧安装槽，所述圆弧安装槽内通过铰轴安装有卡条，所述卡条底端通过支撑弹簧与圆弧安装槽连接，所述电池外壳顶部设有与卡条相匹配的卡槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型的NTC热敏电阻在锂电池充电或放电过程中电流或电压过大时会发热而电阻降低，在锂电池过充的情况下发热也会将热量传递给NTC热敏电阻从而使电阻降低，这时螺旋线圈产生的磁场力增大，两个开关接触片断开连接，电池充放电电路断开，锂电池得到了保护，通断电控制装置能有效地防止锂电池过流、过压充放电和过度充电，保护面广，适用性广，结构简单，成本低；

（2）本实用新型在两个开关接触片断开连接后，卡条卡入卡槽内，因此磁铁块不能自动恢复原位，电池过充后不会再次自动充电，锂电池受到的伤害小，大大延长了锂电池的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的磁铁块的正面结构示意图。

图中标号：

1-电池外壳；2-通电控制装置；3-电芯；4-铁条；5-磁铁块；6-螺旋线圈；7-保护电阻；8-NTC热敏电阻；9-支撑弹簧；10-卡条；

101-正极片；102-负极片；103-水平滑槽；104-卡槽；

301-正级耳；302-负极耳；303-缓冲块；

401-第一开关接触片；402-橡胶绝缘垫；

501-第二开关接触片；502-弹簧；503-圆弧安装槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，包括电池外壳1，所述电池外壳1顶端安装有正极片101和负极片102，所述电池外壳1内部从上到下依次安装有通断控制装置2和电芯3，所述电池外壳1内固定有若干与电芯3表面相贴的缓冲块303，缓冲块303具有弹性、压力缓冲和减震的作用，使电池遭到撞击力或压力的时候，外力或振动不易传递到电芯3内，从而使电芯3不易损坏，使用更稳定。

所述通断控制装置2包括铁条4和位于铁条4右端的磁铁块5，所述电池外壳1内设有水平滑槽103，所述磁铁块5在水平滑槽103内左右滑动，使两个开关接触片的连接与断开更加轻松自然，过充、过压、过流保护动作的反应时间更短，锂电池不易烧坏。

所述铁条4的右端固定有与负极片102相连接的第一开关接触片401，所述铁条4与第一开关接触片401间夹有橡胶绝缘垫402，开关接触片的电流不会传递到铁条4上，减少了锂电池漏电的危险，且橡胶绝缘垫402具有缓冲的作用，使铁条4与磁铁块5相互挤压的时候不会损坏，通断控制装置2寿命更长。

所述铁条4的外侧套设有螺旋线圈6，所述螺旋线圈6的两端分别连接有保护电阻7和NTC热敏电阻8，保护电阻7防止电路电流过大而烧坏线圈或短路，可有效防止通断控制装置2烧坏。所述保护电阻7、NTC热敏电阻8的一端分别与正极片101、第一开关接触片401连接，所述磁铁块5左端和右端分别连接有第二开关接触片501和弹簧502。

正极片101、保护电阻7、螺旋线圈6、NTC热敏电阻8、第一开关接触片401和负极片102相互串联而组成一个通断控制装置2的闭合回路，这个回路的电流与充放电路电流互不影响，充放电电流回路由正极片101、正级耳301、电芯3、负极耳302、第二开关接触片501、第一开关接触片401和负极片102组成，因此，第一开关接触片401与第二开关接触片501接触连接的时候，充放电电路连通，正常充电，两个开关接触片断开连接时，充放电电路断开，停止对锂电池的充电。

所述NTC热敏电阻8贴在电芯3表面上，电芯3过充的时候，热量会传递给NTC热敏电阻8从而使通断控制装置2做出反应，使充放电电路断开，保护电芯3。所述电芯3顶端连接有正级耳301和负极耳302，所述正级耳301与正极片101相连接，所述负极耳302通过导线与第二开关接触片501相连接。

所述磁铁块5、通电状态下的螺旋线圈6在螺旋线圈6和磁铁块5之间的空间内产生的磁场方向相反。锂电池在正常的充放电情况下弹簧502的弹力与磁铁块5对铁条6的吸力之和大于螺旋线圈6对磁铁块5的磁性斥力大，这时第一开关接触片401与第二开关接触片501紧密贴合在一起，完成了负极片102和负极耳302的完美连接，电路导通，锂电池正常工作或充电。锂电池过充、过压、过流情况下，磁性斥力大于弹簧502的弹力与磁铁块5的磁性力之和，从而使充放电路断开，达到了电路保护的目的。

通断电控制装置2的工作原理如下：

（1）正常情况下，在弹簧502对磁铁块5的弹力作用和磁铁块5与铁条4的吸力作用下，第一开关接触片401与第二开关接触片501被紧紧夹在中间而连接在一起，完成了负极片102与负极耳302的对接，这时正常充电；

（2）在因电池过热或充电、放电电流过大时，NTC热敏电阻8因温度升高而电阻下降，这时螺旋线圈6中流过的电流增大，产生的磁场方向水平向右，螺旋线圈6与磁铁块5之间的磁性斥力大于磁铁块5对铁条4的吸引力，从而使磁铁块5与铁条4之间分离开来，第一开关接触片401和第二开关接触片501也就分离开来，完成了电路的自动断开。

优选的是，NTC热敏电阻8贴在电芯表面的设计，使电池在充电过度时，电芯发热后将热量传递给NTC热敏电阻，负极片和负极耳之间的连接断开，在电池充电和放电过程中，电流流动过大，即电池过流、过压的时候，NTC热敏电阻8也会发热比较高，到达一定数值时，热敏电阻会下降到一个很小的数值，这时螺旋线圈6中电流会增大到一定数值，电磁场强度也会增大，从而使两个开关接触片分离完成电路的断开，因此通断控制装置2不仅具有锂电池充电、放电的过流、过压的保护功能，还具有防止锂电池过度充电的功能，使锂电池充放电过程中更加安全，锂电池不易短路且使用寿命长。

如图2所示，所述磁铁块5顶端设有圆弧安装槽503，所述圆弧安装槽503内通过铰轴安装有卡条10，卡条10可绕铰轴转动，所述卡条10底端通过支撑弹簧9与圆弧安装槽503连接，所述电池外壳1顶部设有与卡条10相匹配的卡槽104。

在过压、过流或过充保护启动后，两个开关接触片分开，卡条10向右滑动，然后在支撑弹簧9的弹力作用下，卡条10顶端插入卡槽104内，这时非人力操作磁铁块5不能自动返回，防止了过流、过充、过压后磁铁块5的自动恢复原位而造成电池过充后再次充电而给锂电池带去的二次伤害。在需要再次充电或使锂电池正常放电时，只需利用拨杆将卡条10按下，然后在弹簧502的弹力和磁铁块5的吸引力作用下，负极片102与负极耳302完成对接，这时就能给电池再次正常充电或正常放电了，保护了锂电池。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种具有保护结构的锂电池，包括电池外壳（1），其特征在于：所述电池外壳（1）顶端安装有正极片（101）和负极片（102），所述电池外壳（1）内部从上到下依次安装有通断控制装置（2）和电芯（3）；

所述通断控制装置（2）包括铁条（4）和位于铁条（4）右端的磁铁块（5），所述铁条（4）的右端固定有与负极片（102）相连接的第一开关接触片（401），所述铁条（4）的外侧套设有螺旋线圈（6），所述螺旋线圈（6）的两端分别连接有保护电阻（7）和NTC热敏电阻（8），所述保护电阻（7）、NTC热敏电阻（8）的一端分别与正极片（101）、第一开关接触片（401）连接，所述磁铁块（5）左端和右端分别连接有第二开关接触片（501）和弹簧（502）；

所述NTC热敏电阻（8）贴在电芯（3）表面上，所述电芯（3）顶端连接有正级耳（301）和负极耳（302），所述正级耳（301）与正极片（101）相连接，所述负极耳（302）通过导线与第二开关接触片（501）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有保护结构的锂电池，其特征在于：所述电池外壳（1）内固定有若干与电芯（3）表面相贴的缓冲块（303），所述电池外壳（1）内设有水平滑槽（103），所述磁铁块（5）在水平滑槽（103）内左右滑动。

3.根据权利要求1所述的一种具有保护结构的锂电池，其特征在于：所述铁条（4）与第一开关接触片（401）间夹有橡胶绝缘垫（402）。

4.根据权利要求1所述的一种具有保护结构的锂电池，其特征在于：所述磁铁块（5）、通电状态下的螺旋线圈（6）在螺旋线圈（6）和磁铁块（5）之间的空间内产生的磁场方向相反。

5.根据权利要求1所述的一种具有保护结构的锂电池，其特征在于：所述磁铁块（5）顶端设有圆弧安装槽（503），所述圆弧安装槽（503）内通过铰轴安装有卡条（10），所述卡条（10）底端通过支撑弹簧（9）与圆弧安装槽（503）连接，所述电池外壳（1）顶部设有与卡条（10）相匹配的卡槽（104）。