CN212485490U - 一种防反装电池结构 - Google Patents

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黄伟东
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许祎凡
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李紫璇
张朋
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Abstract

本申请涉及一种防反装电池结构,属于电池安全防护技术领域。其包括圆柱形电池和双面夹具，所述圆柱形电池的正极或负极可分别相配合地插入所述双面夹具的第一面或第二面，从而防止圆柱形电池反装导致的内部短路。通过双面夹具，可以快速将多只圆柱形电池串联成高电压电池组；也可以将电池组快速拆卸出单只圆柱形电池，满足低电压电池应用场景；或者通过双面夹具组装成其它电压等级的电池组。在双面夹具的AB面，均设置有防止电池反装的绝缘隔离措施。当有一电池反装时，与其两端相邻的圆柱形电池绝缘隔离，形成断路，电池组无输出。八爪弹片底板和顶帽都是通过面接触方式与电池正负极连接，保证了串联电池组的大电流输出能力。

Description

一种防反装电池结构
技术领域
本申请涉及一种防反装电池结构,属于电池安全防护技术领域。
背景技术
电池应用时，通常需将多个电池串联起来，达到用电设备所需的电压等级。然而，将多个电池串联时，容易将电池正负极性装反。电池极性反装时，很容易引起电池本身和用电设备的安全事故。
为了防止电池反极装配，在CN2872599Y专利中，利用圆柱形电池正极凸头高于电池壳，在电池盒体空腔一端设置与正极凸头尺寸一致的限位空腔，当电池或电池组正接时，电池壳体和正极凸头刚好容纳在盒体空腔内；反接时，高出壳体的正极凸头无法放入盒体内，如此实现电池防反装。在CN201112457Y、CN2888657Y、CN203521495U、CN207320199U、CN201868486U、EP2143158B1和US6783390B2等专利中，在电池盒正极端设置有容纳并接触正极凸头的结构；电池反装时，负极因无凸头，电池盒上的正极弹片与反装电池的负极之间有一间隙，电池无法对外导通供电。
上述电池防反装结构专利表明，当前公布的大部分防反装置仅适用于正极有凸台的圆柱形电池，当电池正负极为对称结构、正极无凸台或正负极均有凸台时，以上结构装置将无法实现电池的防反安装；且以上防反结构只有正极一端进行防护，如有金属件进入容纳正极凸台的空腔时，防反接设计失效。
实用新型内容
为了解决上述问题，本申请提出了一种防反装电池结构，包括圆柱形电池和双面夹具，所述圆柱形电池的正极或负极可分别相配合地插入所述双面夹具的第一面或第二面，从而防止圆柱形电池反装导致的内部短路。
所述的双面夹具由双面绝缘支架、八爪弹片、绝缘垫片和伸缩顶帽组成。
所述伸缩顶帽由顶帽、弹簧和顶板组成。
所述圆柱形电池外包覆绝缘膜，在其负极端将部分绝缘膜切除后裸露出金属外壳，负极裸露长度高于八爪弹片的高度1～5mm，优选2～3mm；同时，负极裸露长度还需低于双面绝缘支架的高度1～5mm，优选2～3mm。
所述八爪弹片安装在双面绝缘支架的A面(第一面)内，圆柱形电池裸露负极端通过八爪弹片插接固定；所述伸缩顶帽安装在双面绝缘支架的B面(第二面)内(注：绝缘支架的AB面与双面夹具的AB面方向相同)，通过弹簧和顶帽配合来实现伸缩量的控制。八爪弹片底板与顶板相连，顶帽与圆柱形电池的正极凸台面接触导流，顶板表面贴有绝缘垫片。伸缩顶帽内陷于双面绝缘支架通孔内，内陷深度小于电池正极凸台高度。
所述八爪弹片底板为一金属圆环，金属圆环与圆柱形电池负极底部形成面接触，增加导流能力；金属圆环与绝缘垫片的高度差比电池正极凸台高0.1～2mm,优选0.2～0.5mm，防止电池负极壳底或正极凸台压到绝缘垫片。
所述第一圆柱形电池正极端插接在第一双面夹具的B面内，第一圆柱形电池负极裸露部分插接在第二双面夹具A面的八爪弹片内；第二圆柱形电池正极端插接在第二双面夹具的B面内，正极凸台与顶帽面接触，与第一圆柱形电池的负极串联起来，理论上可将无数个圆柱形电池串联。当任一圆柱形电池反向安装时，即圆柱形电池正极端插入双面夹具的A面时，电池外表包覆的绝缘膜会将圆柱形电池壳体与八爪弹片绝缘隔离；因八爪弹片底板与绝缘垫片的高度差比正极凸台高，且绝缘垫片会将电池正极凸台与顶板绝缘隔离，如此将反装电池正极绝缘隔离。当圆柱形电池负极端插入双面夹具的B面时，因伸缩顶帽内陷于双面绝缘支架通孔内，电池负极无法接触到顶帽。如此，当任一圆柱形电池反装时，该电池正负极都会与其两端串联的电池绝缘隔离，形成断路。
本申请具有如下的技术效果和优点：
1、通过双面夹具，可以快速将多只圆柱形电池串联成高电压电池组；也可以将电池组快速拆卸出单只圆柱形电池，满足低电压电池应用场景；或者通过双面夹具组装成其它电压等级的电池组。
2、在双面夹具的AB面，均设置有防止电池反装的绝缘隔离措施。当有一电池反装时，与其两端相邻的圆柱形电池绝缘隔离，形成断路，电池组无输出。
3、八爪弹片底板和顶帽都是通过面接触方式与电池正负极连接，保证了串联电池组的大电流输出能力。
附图说明
图1为本申请的双面夹具的爆炸图。
图2为本申请的双面夹具的正视图。
图3为本申请的沿图2的A-A线的双面夹具剖视图。
图4为本申请的电池正装正视图。
图5为本申请的沿图4的A-A线的电池正装剖视图。
图6为本申请的电池反装正视图。
图7为本申请的沿图6的A-A线的电池反装剖视图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本申请的具体实施方式。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在附图中，1为圆柱形电池、2为双面夹具、3为双面绝缘支架、4为八爪弹片、5为绝缘垫片、6为伸缩顶帽、61为顶板、62为弹簧、63为顶帽。
如图1～7所示，本申请所述的防反装电池结构，包括圆柱形电池1、双面夹具2、双面绝缘支架3、八爪弹片4、绝缘垫片5和伸缩顶帽6、顶板61、弹簧62和顶帽63。
圆柱形电池1外包覆绝缘膜，在其负极端将部分绝缘膜切除后裸露出金属外壳，负极裸露长度高于八爪弹片4的高度1～5mm，优选2～3mm；同时，负极裸露长度还需低于双面绝缘支架4的高度1～5mm，优选2～3mm。
如图5所示，将第一圆柱形电池1正极插入第一双面夹具2的B面内，将第一圆柱形电池1裸露负极插入第二双面夹具2的A面的八爪弹片4内，紧密插接固定，八爪弹片4底板的金属圆环与圆柱形电池1负极底部形成面接触，导流能力与电池组的设计导流能力相一致。金属圆环与绝缘垫片5的高度差比电池正极凸台高0.1～2mm，优选0.2～0.5mm，防止电池负极壳底压到绝缘垫片5，也可避免少量金属屑进入后刺破绝缘垫片5。
将第二圆柱形电池1正极插入第二双面夹具2的B面内，正极凸台伸入第二双面夹具2的B面的通孔内，当电池壳体与双面绝缘支架3抵靠后，电池不能进一步伸入，此时，第二圆柱形电池1正极凸台与第二双面夹具2的B面内顶帽63形成面接触，伸缩顶帽6的导流能力与电池组的设计导流能力相一致。如此，通过双面夹具2将两颗圆柱形电池1正负极串联起来，理论上可将无数个圆柱形电池1串联起来；同时各圆柱形电池1也很容易从插拨结构的双面夹具2中拆卸出来，满足低电压电池应用场景；或者通过双面夹具2组装成其它电压等级的电池组。
图7为本申请的一种防反插电池结构电池反装剖视图。当第二圆柱形电池1反向安装时，即第二圆柱形电池1正极插入到第三双面夹具2的A面时，电池外包绝缘膜将电池壳体与八爪弹片4绝缘隔离；因八爪弹片底板与绝缘垫片5的高度差比正极凸台略高，电池正极凸台不会碰触到绝缘垫片5。当第二圆柱形电池1负极插入第二双面夹具2的B面时，因伸缩顶帽6内陷在双面绝缘支架3通孔内，无法与电池负极接触。如此，第二圆柱形电池1反装时，电池正负极都会与相邻电池绝缘隔离，形成断路。
实施例
将3只圆柱形电池负极外包绝缘膜负极端环切掉；将第一圆柱形电池裸露负极端插接在第二双面夹具A面内，将第一圆柱形电池正极端插接在第一双面夹具B面内；将第二圆柱形电池正极端插接在第二双面夹具B面内，如此将2只圆柱形电池串联起来；将第四双面夹具的A面套住第三圆柱形电池裸露负极端，将第三圆柱形电池正极端插接在第三双面夹具B面内，如此形成一个3串联电池组，将电池组安装在电池仓内予以固定，并将正负极分别与电池仓正负极端子连接。
将上述电池组中的任一只圆柱形电池反向安装在双面夹具内，该电池的正负极与双面夹具AB面均无导通，整个电池组处于断路状态，电池组对处无输出。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种防反装电池结构，其特征在于，包括圆柱形电池和双面夹具，所述圆柱形电池的正极或负极可分别相配合地插入所述双面夹具的第一面或第二面，从而防止圆柱形电池反装导致的内部短路。
2.根据权利要求1所述的防反装电池结构，其特征在于，包括由第一圆柱形电池、第二圆柱形电池、第一双面夹具、第二双面夹具和第三双面夹具；第一圆柱形电池的正极插入第一双面夹具的第二面，第一圆柱形电池的负极插入第二双面夹具的第一面；第二圆柱形电池的正极插入第二双面夹具的第二面，第二圆柱形电池的负极插入第三双面夹具的第一面，如此将第一圆柱形电池和第二圆柱形电池串联；该结构可串联扩展，且可防止圆柱形电池反装导致的内部短路。
3.根据权利要求2所述的防反装电池结构，其特征在于，所述的双面夹具由双面绝缘支架、八爪弹片、绝缘垫片和伸缩顶帽组成；所述八爪弹片安装在双面绝缘支架的第一面内，圆柱形电池裸露负极端通过八爪弹片插接固定；所述伸缩顶帽由顶帽、弹簧和顶板组成，安装在双面绝缘支架的第二面内，通过弹簧和顶帽配合实来现伸缩量的控制；八爪弹片底板与顶板相连，顶帽与圆柱形电池的正极凸台面接触导流，顶板表面贴有绝缘垫片；伸缩顶帽内陷于双面绝缘支架通孔内，内陷深度小于电池正极凸台高度。
4.根据权利要求3所述的防反装电池结构，其特征在于，所述的八爪弹片底板为一金属圆环，金属圆环与圆柱形电池负极底部形成面接触，增加导流能力；金属圆环与绝缘垫片的高度差比电池正极凸台高0.1～2mm，防止电池负极壳底或正极凸台压到绝缘垫片，也可避免少量金属屑进入后刺破绝缘垫片。
5.根据权利要求4所述的防反装电池结构，其特征在于，金属圆环与绝缘垫片的高度差比电池正极凸台高0.2～0.5mm。
6.根据权利要求1或2所述的防反装电池结构，其特征在于，所述圆柱形电池外表包覆绝缘膜，在其负极端将部分绝缘膜切除后裸露出金属外壳，负极裸露长度高于八爪弹片的高度1～5mm；同时，负极裸露长度还需低于双面绝缘支架的高度1～5mm。
7.根据权利要求6所述的防反装电池结构，其特征在于，负极裸露长度高于八爪弹片的高度2～3mm；同时，负极裸露长度还需低于双面绝缘支架的高度2～3mm。
8.根据权利要求4所述的防反装电池结构，其特征在于，防止反装电池引起短路的具体做法是：所述第一圆柱形电池正极端插接在第一双面夹具的第二面内，第一圆柱形电池负极裸露部分插接在第二双面夹具第一面的八爪弹片内；第二圆柱形电池正极端插接在第二双面夹具的第二面内，正极凸台与顶帽面接触，与第一圆柱形电池的负极串联；当任一圆柱形电池反向安装时，即圆柱形电池正极端插入双面夹具的第一面时，电池外表包覆的绝缘膜会将圆柱形电池壳体与八爪弹片绝缘隔离；因八爪弹片底板与绝缘垫片的高度差比正极凸台略高，且绝缘垫片会将电池正极凸台与顶板绝缘隔离，故反装电池的正极也会被绝缘隔离；当圆柱形电池负极端插入双面夹具的第二面时，因伸缩顶帽内陷于双面绝缘支架通孔内，电池负极无法接触到顶帽；如上所述，当任一圆柱形电池反装时，其正负极都会与其两端串联的电池绝缘隔离，形成断路，避免出现短路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115621648A (zh) * 2022-11-07 2023-01-17 哈尔滨理工大学 一种双凸极电池连接结构及电池模块

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