CN210668510U - 一种用于电池顶盖上的灭火装置、电池顶盖和电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种用于电池顶盖上的灭火装置、电池顶盖和电池，其中灭火装置包括导向机构以及滑动安装在该导向机构上的挡火板；还包括弹性件、第一感磁件和第二感磁件，常态下，第二感磁件和第一感磁件相互吸引压缩弹性件使得所述挡火板位于第一位置；当电池温度超过预设值，第一感磁件和/或第二感磁件的磁性减弱或者消失，弹性件恢复形变使得挡火板位于第二位置，位于第二位置的挡火板用于挡住第一安全阀的阀口，对第一安全阀的阀口起到密封作用，隔绝电池内部的可燃物与空气的接触，达到灭火的效果，以此保证用户的安全。该灭火装置的触发方式和现有的需要采用气体触发灭火的装置相比，触发更加灵敏，安全性更高。

Description

一种用于电池顶盖上的灭火装置、电池顶盖和电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种用于电池顶盖上的灭火装置、电池顶盖和电池。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的日益严重，新能源汽车凭借在节能减排上的巨大优势越来越受到各个国家的青睐。电动汽车目前是新能源汽车的主体，动力电池是电动汽车最为重要的动力来源。锂离子电池因具有高比能量、寿命长等特点，逐渐成为电动汽车动力电池的主流。然而以单体热失控为特征的锂离子电池安全事故时有发生，限制了电动汽车的大规模应用。

热失控是指电池单体放热连锁反应引起电池温度不可控上升直至爆炸起火的现象。当电池处于异常工况，如过度充电、过度放电、在高热环境中使用时，电极材料会与电解液发生相应的副反应并产生大量气体，同时电池壳体随着内部气压的增大不断膨胀，当电池无法膨胀突破体积临界态时电池就会爆炸起火，引发严重的安全问题。

对于方形电池，为了防止电池在发生热失控时造成严重的安全问题，方形电池一般都会设计一个安全阀。当电池产气使得内部压力达到一定值时，安全阀开启泄压，让电池内部气体释放出去，防止电池进一步膨胀发生爆炸起火。然而，当安全阀因电池内部压力过大开启时，电池内部的气体会带着电解液以极高的速度释放出去，并在安全阀口处产生激烈摩擦。当高速摩擦产生的温度达到电解液的闪点时，电解液就会爆燃，此时电池虽然不会爆炸，但是会一直持续起火，直至电池内部可燃物燃烧结束，这对人们的生命安全存在极大的威胁。

实用新型内容

为了解决现有技术中电池发生热失控时着火，危及人身财产安全的技术问题，本申请提供以下技术方案：

一种用于电池顶盖上的灭火装置，所述电池顶盖上安装有第一安全阀，所述第一安全阀与电池的内部连通，用于在电池内外压差大于第一阈值时打开，使得电池泄压，所述灭火装置包括导向机构以及滑动安装在该导向机构上的挡火板；

还包括弹性件、第一感磁件和第二感磁件，所述第一感磁件和第二感磁件中至少一个具有磁性，另一个能被磁性吸引，所述弹性件的第一端相对固定，第二端与所述第二感磁件的一端连接，所述第二感磁件的另一端与所述挡火板连接；

所述第二感磁件和第一感磁件相互吸引使所述弹性件发生形变以储能，此时所述挡火板位于所述导向机构的第一位置，露出所述第一安全阀的阀口；当电池温度超过预设值，所述第一感磁件和/或第二感磁件的磁性减弱或者消失，所述弹性件恢复形变使得所述挡火板移动到所述导向机构的第二位置，位于第二位置的挡火板用于挡住所述第一安全阀的阀口。

其中，所述第一感磁件和第二感磁件中一个为感温软磁铁，另一个为永磁铁、铁块、感温软磁铁或电磁铁。

其中，所述导向机构包括第一导向件和第二导向件，所述第一导向件和第二导向件用于平行设置在所述电池顶盖上，且分别位于所述第一安全阀的阀口两侧，对所述挡火板进行导向和限位；所述第一位置与所述第一安全阀的阀口相邻，所述第二位置位于所述第一安全阀阀口的上方或下方。

具体的，所述第一导向件和第二导向件上均设置有一个导向槽，所述挡火板相对应的侧面上分别设有第一导向块和第二导向块，所述第一导向块和第二导向块分别滑动安装在所述第一导向件和第二导向件的导向槽内。

优选地，所述导向槽为梯形槽，所述第一导向块和第二导向块均为梯形块。

进一步的，还包括设置在所述挡火板上的多个第二安全阀，所述第二安全阀用于在所述电池内外压差大于第二阈值时自动打开，使得电池内部泄压。

其中，所述弹性件包括至少一个圆柱形弹簧。

其中，所述第一感磁件固定在所述电池顶盖上，所述弹性件的第一端固定在所述第一感磁件上。

一种电池顶盖，包括顶盖底板，所述顶盖底板上安装有第一安全阀，所述第一安全阀与电池的内部连通，用于在电池内外压差大于第一阈值时打开，使得电池泄压；其特征在于，所述顶盖底板上还安装有如上所述的灭火装置。

一种电池，所述电池包括如上所述的灭火装置或者如上所述的电池顶盖。

依据上述实施例的灭火装置，常态下，第二感磁件和第一感磁件相互吸引压缩弹性件使得挡火板位于第一位置，当电池起火后，电池的温度超过预设值时，第一感磁件和/或第二感磁件的磁性减弱或者消失，弹性件恢复形变使得挡火板沿着导向机构滑动至第二位置，此时位于第二位置的挡火板挡住第一安全阀的阀口，即对第一安全阀的阀口起到密封作用，隔绝电池内部的可燃物与空气的接触，达到灭火的效果，以此保证用户的安全。

附图说明

图1为本申请实施例的灭火装置结构示意图；

图2为本申请实施例的第一导向件的截面图；

图3为本申请实施例的挡火板的截面图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

在本实用新型实施例中，当电池因内部压力过大造成第一安全阀开启，进而导致电池内部起火时，本实用新型的灭火装置可以有效将开启后的第一安全阀的阀口封口，让电池内部隔绝空气，从而阻止电池内部可燃物继续燃烧以达到灭火效果。

具体的，本实用新型利用第一感磁件和/或第二感磁件受热磁性消失或者减弱，使得弹性件恢复形变这一特性来控制灭火装置的开关，将开启后的第一安全阀的阀口有效封闭，隔绝电池内部可燃物与空气的接触，从而达到灭火的效果。同时，本实用新型具有结构简单、成本低，启动迅速、不影响电池正常使用等优点，在电池因安全阀开启导致的起火后，能够迅速隔绝空气，阻止电池内部持续燃烧。

在本实用新型实施例中，为了防止电池热失控引起第一安全阀持续喷火，进而引起爆炸，对用户的生命安全造成威胁，提供了一种在高温下可以自启动的灭火装置，该装置包括导向机构以及滑动安装在该导向机构上的挡火板，还包括弹性件、第一感磁件和第二感磁件，弹性件的第一端相对固定，第二端与第二感磁件的一端连接，第二感磁件的另一端与挡火板连接。常态下，第二感磁件和第一感磁件相互吸引压缩弹性件使得挡火板位于导向机构的第一位置，使得挡火板远离第一安全阀的阀口；当电池起火后，其内部温度超过预设值时，第一感磁件和/或第二感磁件的磁性减弱或者消失，弹性件恢复形变使得挡火板沿着导向机构滑动至导向机构的第二位置，位于第二位置的挡火板用于挡住第一安全阀的阀口，对第一安全阀的阀口起到密封作用，隔绝电池内部的可燃物与空气的接触，达到灭火的效果，以此保证用户的安全。

实施例一：

请参考图1，本实施例提供一种用于电池顶盖上的灭火装置，一般的在电池顶盖底板10上都设有第一安全阀103，该第一安全阀103与电池的内部连通，用于在电池内外压差大于第一阈值时打开，使得电池泄压，让电池内部气体释放出去，防止电池进一步膨胀发生爆炸起火。然而，当第一安全阀103因电池内部压力过大开启时，电池内部的气体会带着电解液以极高的速度释放出去，并在第一安全阀103口处产生激烈摩擦。当高速摩擦产生的温度达到电解液的闪点时，电解液就会爆燃，此时电池虽然不会爆炸，但是会一直持续起火，直至电池内部可燃物燃烧结束,这样就会引起火灾从而威胁到用户的人身安全。

本实施例中的灭火装置包括导向机构以及滑动安装在该导向机构上的挡火板105，挡火板105可沿着导向机构滑动；其还包括弹性件107、第一感磁件106和第二感磁件100，第一感磁件106固定在顶盖底板10上，弹性件107的第一端固定在第一感磁件106上，第二端与第二感磁件100的一端连接，第二感磁件100的另一端与挡火板105固定连接。常态下，第二感磁件100和第一感磁件106相互吸引压缩所述弹性件使得挡火板105位于第一位置，位于第一位置的挡火板105的一端与第一安全阀103相邻，不会挡住第一安全阀103的阀口(即第一安全阀103的阀口露出)。当第一安全阀103因电池内部压力过大开启时，电池内部的气体会带着电解液以极高的速度释放出去，并在第一安全阀103口处产生激烈摩擦，当高速摩擦产生的温度达到电解液的闪点时，电解液就会爆燃，此时电池会一直持续起火，使得第一安全阀103阀口处的温度持续升高，当电池温度超过第一预设值时，第一感磁件106和/或第二感磁件100的磁性减弱或者消失，弹性件107恢复形变使得挡火板105沿着导向机构滑动至第二位置，位于第二位置的挡火板105用于挡住第一安全阀103的阀口，对第一安全阀103的阀口起到密封作用，隔绝电池内部的可燃物与空气的接触，达到灭火的效果，以此保证用户的安全。本实施例中，挡火板105需要在第一安全阀103的阀口上方，将第一安全阀103的阀口封住才能有效隔绝空气,进而阻止电池继续燃烧，在某些情况下，如果第一安全阀103的阀口向下，则挡火板105需要在第一安全阀103的阀口下方，将第一安全阀103的阀口封住才能有效隔绝空气,进而阻止电池继续燃烧。

在其他实施例中，常态下，弹性件107也可以位于第一安全阀103的右侧，此时弹性件107处于拉伸状态，例如弹性件107的一端固定在顶盖底板10上，另一端固定一个第一感磁件106，第二感磁件100设置在靠近第一感磁件106的一端，常态下第一感磁件106和第二感磁件100相互吸引拉伸弹性件107，当电池温度超过第一预设值时，第一感磁件106和/或第二感磁件100的磁性减弱或者消失，弹性件107恢复形变使得挡火板105沿着导向机构滑动至导向机构的第二位置。

其中，本实施例的第一感磁件106采用永磁铁块，第二感磁件100采用感温软磁铁块，第一感磁件106固定在顶盖底板10上，弹性件107包括两根弹簧，弹簧的第一端与第一感磁件106固定连接，第二端第二感磁件100的一端固定连接。电池正常工作时，电池内部的温度未达到预设值时，第一安全阀103处于关闭状态，第一感磁件106具有较大的磁性，使得第一感磁件106和第二感磁件100相互吸引，第二感磁件100压缩弹性件107使得挡火板105位于第一位置，此时挡火板105的右端与第一安全阀103的左侧相邻；当电池内部当第一安全阀103因电池内部压力过大开启时，电池内部的气体会带着电解液以极高的速度释放出去，并在第一安全阀103口处产生激烈摩擦而起火时，电池的温度达到第二预设值，该第二预设值为第二感磁件100的居里温度，此时电池温度达到第二感磁件100的居里温度，第二感磁件100受热磁性消失，此时第一感磁件106和第二感磁件100之间吸引力消失，弹性件107恢复形变，推动挡火板105沿着导向机构滑动到第二位置，位于第二位置的挡火板105用于挡住第一安全阀103的阀口，对第一安全阀103的阀口起到密封作用，隔绝电池内部的可燃物与空气的接触，达到灭火的效果，以此保证用户的安全。

在其他实施例中还可以根据需要设置弹簧的根数，需要保证恢复形变时产生的弹力可以将挡火板105推至第一安全阀103上方以封住安全阀口即可。

其中，第二感磁件100选取时，需要注意的是，其居里温度不能过低或者过高，居里温度应高于电池正常使用时的上限温度，即居里温度的最低值应高于电池热失控触发临界值，这样能保证该灭火装置及时启动。其中，该第二感磁件100可以选用纯铁氧体和磁钢等。

其中，在其他实施例中，第一感磁件106和第二感磁件100中一个为感温软磁铁，另一个为铁块或者其他能被磁铁吸引的导电材料也可以实现本申请的技术效果。例如，第一感磁件106为感温软磁铁，第二感磁件100为铁块，或者第一感磁件106为铁块，第二感磁件100为感温软磁铁；再或者第一感磁件106为感温软磁铁，第二感磁件100为永磁铁。

其中，本实施例的导向机构包括第一导向件104和第二导向件109，该第一导向件104和第二导向件109用于平行设置在电池的顶盖底板10上，且分别位于第一安全阀103的两侧，对挡火板105进行导向和限位的作用。

具体的，在第一导向件104和第二导向件109上均设置有一个导向槽，如图3，挡火板105相对应的侧面上分别设有第一导向块1051和第二导向块1052，第一导向块1051和第二导向块1052分别滑动安装在第一导向件104和第二导向件109的导向槽内。

其中，以第一导向件104为例，本实施例的导向槽1041为梯形槽，第一导向块1051和第二导向块1052均为梯形块，该导向槽1041、第一导向块1051和第二导向块1052的横截面均为梯形，其横截面均为上窄下宽，第一导向块1051和第二导向块1052在挡火板105呈梯形凸起状，当第一导向块1051和第二导向块1052安装在第一导向件104和第二导向件109上的导向槽1041内，导向槽1041和第一导向块1051和第二导向块1052限位配合，对第一导向块1051和第二导向块1052起到限位和导向的作用。使得固定挡火板105在导向槽1041正常移动且不易脱离。

其中，导向槽1041、第一导向块1051和第二导向块1052还可设计成其它形状以达到该限位和导向的目的。

进一步的，该灭火装置还包括设置在挡火板105上的多个第二安全阀108，第二安全阀108用于在电池内外压差大于第二阈值时自动打开，使得电池内部泄压，当灭火后的电池内部因高温而具有较强的气压时，挡火板105上的第二安全阀108会在一定压力下开启，以达到让电池内部泄压的效果，防止电池爆裂，给电池提供了双重保护。本实施例中在挡火板105上均匀设有五排第二安全阀108，每排设置四个，以保证电池内部及时泄压，防止电池爆裂。其中，第二阈值小于第一阈值，本实施例中第一阀值(0.9±0.2)Mpa，即第一安全阀103的开启压力为(0.9±0.2)Mpa，第二阀值为0.2Mpa左右，即第二安全阀108的开启压力为0.2Mpa。并且第一安全阀103采用的是较大的安全阀，第二安全阀采用小安全阀。

其中，第一感磁件106固定在电池顶盖底板10的第一极柱102和第一安全阀103之间靠近第一极柱102的位置，与顶盖底板10呈垂直方向固定。在顶盖底板10的另一端设有第二极柱101，其中第一极柱102和第二极柱101分别为正极柱和负极柱。

在其他实施例中，本实施例的第一次感磁106和第二感磁件100还可以采用固定件代替，例如选择热熔胶固定件，在其他实施例中还可以选择蜡、固体胶或者热熔胶带。热熔胶、蜡或者热熔胶带在温度达到一定值时都会融化。例如在电池顶盖底板10上设置一个固定块，用于固定弹性件107的第一端，弹性件107的第二端与挡火板105固定，弹性件107也采用弹簧，组装电池对弹簧施加外力，在弹簧处于压缩状态时将其内外表面涂上热熔胶。待热熔胶固化后弹簧将一直处于压缩状态，灭挡火板105因与弹簧的一端固定而在弹簧的拉力作用下向固定块移动并固定在常态位置。当电池处于正常情况时，弹簧处于压缩状态，挡火板105位于与第一安全阀103的阀口相切的常态位(即第一位置)。此时挡火板105仅与第一安全阀103相切接触并不阻挡第一安全阀103的阀口，因此不影响电池的正常使用。当电池因异常工况导致电池内部压力过大造成第一安全阀103开启并起火时，电池温度骤升，当达到热熔胶的软化温度时，热熔胶受热软化，不再具有之前的粘合强度，弹簧将变长恢复至常态。一般的，热熔胶、蜡或者热熔胶带在100℃时候融化，弹簧恢复形变。挡火板105在弹簧的弹力和导向槽1041的导向作用下开始向第一安全阀103的阀口移动，到达指定位置(即第二位置)时恰好封住整个第一安全阀103的阀口。电池内部随即与外界空气隔绝，电池内部可燃物不再燃烧，从而达到灭火的效果，以此保证了用户的人身安全。

其中，挡火板105采用具有较高熔点且在高温下不易形变的金属或其它材质制成，如具有高熔点的金属片或阻燃片，在设计时需要尽量保证挡火板105相对于电池顶盖底板10的高度与第一安全阀103的阀口与顶盖底板10的高度相同或者略微大于，这样以保证当挡火板105滑动到第一安全阀103的阀口位置时，起到较好的密封作用。

本实施例的灭火装置能在电池发生热失控时自动启动，对第一安全阀103的阀口起到密封作用，隔绝电池内部的可燃物与空气的接触，达到灭火的效果，以此保证用户的安全。同时在挡火板105上的第二安全阀108会在一定压力下开启，以达到让电池内部泄压的效果，防止电池爆裂，给电池提供了双重保护。该方式和现有的需要采用气体触发灭火的装置相比，触发更加灵敏，安全性更高。

实施例二：

本实施例提供一种电池顶盖，该电池顶盖包括顶盖底板10，顶盖底板10上安装有第一安全阀103，第一安全阀103与电池的内部连通，用于在电池内外压差大于第一阈值时打开，使得电池泄压，防止电池爆炸。

进一步的，在顶盖底板10上还安装有如实施例一所述的灭火装置，如此该电池顶盖能在电池发生热失控时，对第一安全阀103的阀口起到密封作用，隔绝电池内部的可燃物与空气的接触，达到灭火的效果，以此保证用户的安全。同时在挡火板105上的第二安全阀108会在一定压力下开启，以达到让电池内部泄压的效果，防止电池爆裂，给电池提供了双重保护。同时该触发方式和现有的需要采用气体触发灭火的装置相比，触发更加灵敏，安全性更高。

实施例三

本实施例提供一种电池，所述电池的电池顶盖上设有如实施例一所述的灭火装置，或者该电池采用如实施例二提供的电池顶盖，该电池能在发生热失控时，首先通过第一安全阀103泄压，防止电池膨胀发生爆炸。当第一安全阀103因电池内部压力过大开启时，并在第一安全阀103口处产生激烈摩擦起火时，电池顶盖上的灭火装置自动启动对第一安全阀103的阀口起到密封作用，隔绝电池内部的可燃物与空气的接触，达到灭火的效果，以此保证用户的安全。同时在挡火板105上的第二安全阀108会在一定压力下开启，以达到让电池内部泄压的效果，防止电池爆裂，给电池提供了双重保护。该触发方式和现有的需要采用气体触发灭火的装置相比，触发更加灵敏，因此该电池的安全性更高。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种用于电池顶盖上的灭火装置，所述电池顶盖上安装有第一安全阀，所述第一安全阀与电池的内部连通，用于在电池内外压差大于第一阈值时打开，使得电池泄压，其特征在于，所述灭火装置包括导向机构以及滑动安装在该导向机构上的挡火板；

还包括弹性件、第一感磁件和第二感磁件；所述第一感磁件和第二感磁件中至少一个具有磁性，另一个能被磁性吸引；所述弹性件的第一端相对固定，第二端与所述第二感磁件的一端连接，所述第二感磁件的另一端与所述挡火板连接；

所述第二感磁件和第一感磁件相互吸引使所述弹性件发生形变以储能，此时所述挡火板位于所述导向机构的第一位置，露出所述第一安全阀的阀口；当电池温度超过预设值，所述第一感磁件和/或第二感磁件的磁性减弱或者消失，所述弹性件恢复形变使得所述挡火板移动到所述导向机构的第二位置，位于第二位置的挡火板用于挡住所述第一安全阀的阀口。

2.如权利要求1所述的灭火装置，其特征在于，所述第一感磁件和第二感磁件中一个为感温软磁铁，另一个为永磁铁、铁块、电磁铁或感温软磁铁。

3.如权利要求1所述的灭火装置，其特征在于，所述导向机构包括第一导向件和第二导向件，所述第一导向件和第二导向件用于平行设置在所述电池顶盖上，且分别位于所述第一安全阀的阀口两侧，对所述挡火板进行导向和限位；所述第一位置与所述第一安全阀的阀口相邻，所述第二位置位于所述第一安全阀阀口的上方或下方。

4.如权利要求3所述的灭火装置，其特征在于，所述第一导向件和第二导向件上均设置有一个导向槽，所述挡火板相对应的侧面上分别设有第一导向块和第二导向块，所述第一导向块和第二导向块分别滑动安装在所述第一导向件和第二导向件的导向槽内。

5.如权利要求4所述的灭火装置，其特征在于，所述导向槽为梯形槽，所述第一导向块和第二导向块均为梯形块。

6.如权利要求1所述的灭火装置，其特征在于，还包括设置在所述挡火板上的多个第二安全阀，所述第二安全阀用于在所述电池内外压差大于第二阈值时自动打开，使得电池内部泄压。

7.如权利要求1所述的灭火装置，其特征在于，所述弹性件包括至少一个弹簧。

8.如权利要求1所述的灭火装置，其特征在于，所述第一感磁件固定在所述电池顶盖上，所述弹性件的第一端固定在所述第一感磁件上。

9.一种电池顶盖，包括顶盖底板，所述顶盖底板上安装有第一安全阀，所述第一安全阀与电池的内部连通，用于在电池内外压差大于第一阈值时打开，使得电池泄压；其特征在于，所述顶盖底板上还安装有如权利要求1-8任一项所述的灭火装置。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1-8任一项所述的灭火装置或者如权利要求9所述的电池顶盖。

Images