CN213660587U - 一种电池盖板组件及锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于锂电池技术领域，特别是涉及一种电池盖板组件及锂离子电池，电池盖板组件包括盖板本体、第一极柱、第二极柱和短路连接件，第一极柱与盖板本体电连接，第二极柱与盖板本体绝缘连接；短路连接件包括连接件本体、可产气件和导通件，连接件本体上设置有滑动腔，可产气件能够在温度升高时产生气体，推动导通件在滑动腔中移动并与盖板本体接触，以使得盖板本体和第二极柱之间通过连接件本体和导通件电导通。本实用新型中，可产气件分解产生气体，推动导通件从滑动腔向外移动，接触盖板后，通过导通件使得连接件本体和盖板之间电导通，进而使得盖板与第二极柱之间电导通，电池外电路短路，终止充电，提高过充安全性。

Description

一种电池盖板组件及锂离子电池

技术领域

本实用新型属于锂电池技术领域，特别是涉及一种电池盖板组件及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池过充会引起爆裂、起火、爆炸等危险，目前，解决过充的方法是安装防爆阀及其他安全装置，例如电流短路装置，防爆阀可以在电池内压过高时开启使电池释压，但电流短路装置等其他安全装置需要较高的电池内压，这些装置均是在电池内部过充产气过多而导致电池内部高内压时才能引发，发挥防爆作用。

但是，电池内部产气量是随着电池过充程度和温度而改变的，过充程度越高，温度越高，产气量越大，电池内压越大，当电池内压达到可以启动安全装置的程度时，电池内部温度可能已经很高，已无法阻止电池内部材料在高温下的进一步反应以及后续引发的电池热失控等安全问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有的电池的安全装置，当电池内压达到可以启动安全装置的程度时，电池内部温度可能已经很高，已无法阻止电池内部材料在高温下的进一步反应以及后续引发的电池热失控的问题，提供一种电池盖板组件及锂离子电池。

为解决上述技术问题，一方面，本实用新型实施例提供一种电池盖板组件，包括盖板本体、第一极柱、第二极柱和短路连接件，所述第一极柱与所述盖板本体电连接，所述第二极柱与所述盖板本体之间绝缘连接，所述短路连接件安装在所述盖板本体上；

所述短路连接件包括连接件本体、可产气件和导通件，所述连接件本体与所述第二极柱电连接；所述连接件本体上设置有用于容置所述可产气件和所述导通件的滑动腔；导通件与连接件本体电接触，所述可产气件能够在温度升高时产生气体，推动所述导通件沿着所述滑动腔移动并与所述盖板本体电接触，以使得所述盖板本体和所述第二极柱之间通过所述连接件本体和所述导通件实现电导通，外电路断开。

可选地，所述可产气件的产生气体的温度为50～150℃。

可选地，所述滑动腔一端为封闭结构，且位于所述连接件本体内，所述滑动腔的另一端为开口结构，且与外界连通。

可选地，所述滑动腔贯穿所述连接件本体，所述导通件包括第一导通件和第二导通件，所述第一导通件和所述第二导通件位于所述滑动腔的两端，所述可产气件位于所述第一导通件和所述第二导通件之间，所述可产气件产生的气体可推动所述导通件移动。

可选地，所述可产气件的体积与所述滑动腔的总体积的比值为1～90％。

可选地，所述盖板本体上设置有通孔，所述短路连接件设置在所述通孔中，所述导通件可沿着所述滑动腔移动并接触所述通孔的内壁，以导通所述连接件本体和所述盖板本体。

可选地，所述导通件的远离所述可产气件的端面与所述通孔的内壁之间的距离为1～20mm。

可选地，所述电池盖板组件还包括极柱连接件，所述极柱连接件与所述盖板本体之间绝缘连接，所述连接件本体与所述第二极柱之间通过所述极柱连接件电连接。

可选地，所述电池盖板组件还包括用于所述第二极柱与所述盖板本体的绝缘连接的第一绝缘件、用于所述盖板本体与电池内部绝缘的第二绝缘件和用于所述极柱连接件与所述盖板本体绝缘连接的第三绝缘件。

另一方面，本实用新型实施例提供一种锂离子电池，包括电池壳体、极芯和如前所述的电池盖板组件，所述极芯容纳在所述电池壳体内，所述电池盖板组件安装在所述电池壳体上。

本实用新型实施例中，所述第一极柱与所述盖板本体电连接，所述第二极柱与所述盖板本体之间绝缘连接，当电池内部过充温度升高时，通过热传导所述盖板组件的温度升高，当温度上升到所述可产气件的分解温度时，所述可产气件分解产生气体，在滑动腔内产生高压强，推动位于所述可产气件外侧的所述导通件从所述滑动腔向外移动，当所述导通件接触所述盖板后，通过所述导通件使得所述连接件本体和所述盖板本体之间电导通，由于所述连接件本体与所述第二极柱电连接，所述盖板本体与所述第二极柱之间也会电导通，进而使得所述盖板本体上的第一极柱与第二极柱之间电导通，电池外电路短路熔断保险丝，切断电池充电电路，终止充电，防止电池内部继续升温，提高电池过充安全性。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的盖板组件的剖面结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的连接件本体的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的连接件本体的另一结构示意图。

说明书中的附图标记如下：

1、盖板本体；2、短路连接件；3、极柱连接件；4、第二极柱；5、导通件；51、第一导通件；52、第二导通件；6、可产气件；7、第二绝缘件；8、第一绝缘件；9、第三绝缘件；10、连接件本体；11、滑动腔；12、通孔。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图3所示，一方面，本实用新型一实施例提供的一种电池盖板组件，包括盖板本体1、第一极柱、第二极柱4和短路连接件2，所述第一极柱与所述盖板本体1电连接，所述第二极柱4与所述盖板本体1之间绝缘连接，所述短路连接件2安装在所述盖板本体1上。

所述短路连接件2包括连接件本体10、可产气件6和导通件5，所述导通件5与所述连接件本体10电接触，所述连接件本体10与所述第二极柱4电连接，所述连接件本体10上设置有用于容置所述可产气件6和所述导通件5的滑动腔11，所述可产气件6位于所述导通件5的远离所述盖板本体1的一侧，所述可产气件6能够在所述盖板本体1温度升高时产生气体，推动所述导通件5沿着所述滑动腔11向所述滑动腔11外移动并与所述盖板本体1接触，以使得所述盖板本体1和所述第二极柱4之间通过所述连接件本体10和所述导通件5电导通，进而使得第一极柱与所述第二极柱4之间电导通，使得外电路断开。

本实施例中，所述第二极柱4为负极柱，所述盖板本体1上的第一极柱为正极柱(未在图中表示)与所述盖板本体1电连接，当电池内部过充温度升高时，通过热传导所述盖板本体1、所述负极柱的温度升高，当温度上升到所述可产气件6的分解温度时，所述可产气件6分解产生气体，所述滑动腔11产生高压强，推动位于所述可产气件6外侧的所述导通件5从所述滑动腔11向外移动，当所述导通件5接触所述盖板本体1后，通过所述导通件5使得所述连接件本体10和所述盖板本体1之间电导通，由于所述连接件本体10与所述第二极柱4电连接，所述盖板本体1与所述负极柱之间也会电导通，进而使得所述盖板本体1上的正极柱与负极柱之间电导通，电池外电路短路，电池外部的充电设备中设有保护电路，当电池一旦出现短路，瞬间的大电流会立即发热熔断保险丝，切断充电电路，及时终止充电，避免电池内部的温度继续升高，提高电池的过充安全性。

在一实施例中，所述连接件本体10、所述导通件5的材质没有限制，只要具有导电导热作用的金属均可，如铝、铜和铁等。所述导通件5的形状根据所述滑动腔11的形状进行确定，所述滑动腔11的形状可以为圆柱形，长方体形，棱柱形等形状，优选地，所述滑动腔11和所述导通件5的形状均为圆柱形，使得所述导通件5更容易在所述滑动腔11中移动。

在一实施例中，所述可产气件6的产生气体的温度为50～150℃。所述可产气件6包括碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种，优选地，所述可产气件6为碳酸铵和/或碳酸氢铵，碳酸铵和碳酸氢铵的分解温度较低，可以更早地分解产气，降低过充程度，提高电池过充安全性。

在50～150℃下，所述可产气件6分解产生大量的气体，产生高压强，推动所述导通件5向外移动。

如图1所示，在一实施例中，所述盖板本体1上设置有通孔12，所述短路连接件2设置在所述通孔12中，所述连接件本体10与所述通孔腔12之间具有空隙使得所述短路连接件2与所述通孔12之间不接触、不能导通。所述滑动腔11沿着所述连接件本体10的径向方向设置，所述导通件5可沿着所述滑动腔11水平向外移动并接触到所述通孔12的内壁，从而导通所述连接件本体10和所述盖板本体1。

在一实施例中，所述连接件本体10上设置有1～2个所述滑动腔11，所述短路连接件2在所述盖板本体1上所占的空间有限，所述连接件本体10上不适合设置较多的所述滑动腔11。

如图1所示，在一实施例中，所述滑动腔11沿着所述连接件本体10的径向方向设置，所述滑动腔11的高度为所述盖板本体1的高度的10～99％。当所述滑动腔11的高度小于所述盖板本体1的高度的10％时，会使得所述滑动腔11偏小，相应地，所述滑动腔11中的所述导通件5也会偏小，会导致装填等操作困难。当所述滑动腔11的高度大于所述盖板本体1的高度的99％时，会影响所述滑动腔11的密封性及结实度。所述滑动腔11可以一体成型，也可以通过钻孔等方式制成。优选地，所述滑动腔11的高度为所述盖板本体1的高度的50～80％。

如图2所示，在一实施例中，所述滑动腔11为半封闭型，所述滑动腔11一端为封闭结构，位于所述连接件本体10内，所述滑动腔11的另一端为开口结构，与外界连通，所述连接件本体10上可设置两个所述滑动腔11，所述短路连接件2设置在所述通孔12中，达到所述可产气件6的分解温度后，每一所述滑动腔11中的所述可产气件6产生气体，推动导通件5向外移动并与所述通孔12的内壁接触，使得所述连接件本体10与所述盖板本体1之间电导通。

如图3所示，在一实施例中，所述滑动腔11沿着所述连接件本体10的径向方向贯穿所述连接件本体10，所述导通件包括第一导通件51和第二导通件52，所述第一导通件51和所述第二导通件52位于所述滑动腔11的两端，所述可产气件6位于所述第一导通件51和所述第二导通件52之间，所述可产气件6产生的气体可推动两端的所述第一导通件51和所述第二导通件52分别移动。

在一实施例中，所述滑动腔11中，所述可产气件6的体积与所述滑动腔11的总体积的比值为1～90％。所述可产气件6所占的体积分数小于1％时，所述可产气件6的含量过低，产气量少，产生的压强推动所述导通件5移动的距离短，会出现无法连通所述连接件本体10与所述盖板本体1的情况。所述可产气件6所占的体积分数大于90％时，所述可产气件6的含量偏高，会产生大量气体导致电池具有一定的裂开风险。优选地，所述滑动腔11中所述可产气件6所占的体积分数为10～30％。

在一实施例中，所述导通件5的远离所述可产气件6的端面与所述通孔12的内壁之间的距离为1～20mm。为了确保所述可产气件6分解产气后所述导通件5可以及时地和所述盖板本体1接触短接，所述导通件5距离所述通孔12的内壁的距离不能太大，但也不能太小(不能超出上述范围)，防止意外情况导致的所述导通件5移动和意外短接。优选地，所述导通件5的远离所述可产气件6的端面与所述通孔12内壁之间的距离为2～5mm。

在一实施例中，所述电池盖板组件还包括极柱连接件3，所述极柱连接件3的材质没有限制，只要具有导电导热作用的金属均可，如铝、铜和铁等。所述极柱连接件3与所述盖板本体1之间绝缘连接，所述连接件本体10与所述第二极柱4通过所述极柱连接件3电连接。所述连接件本体10与所述极柱连接件3之间可通过焊接、铆接、胶接等方式实现紧密连接。

在一实施例中，所述电池盖板组件还包括用于所述第二极柱4与所述盖板本体1的绝缘连接的第一绝缘件8、用于所述盖板本体1与电池内部绝缘的第二绝缘件7和用于所述极柱连接件3与所述盖板本体1的绝缘连接的第三绝缘件9，所述第二绝缘件7位于所述盖板本体1与电池内部之间，也能阻挡在所述通孔12的下方，防止所述连接件本体10与电池内部接触。所述第一绝缘件8、所述第二绝缘件7和所述第三绝缘件9可为一体连接，或者可根据实际情况分别设置。

在一实施例中，所述极柱连接件3位于所述盖板本体1上方，所述第二极柱4从所述盖板本体1的下方贯穿所述盖板本体1并与所述极柱连接件3连接，所述极柱连接件3与所述盖板本体1之间设置所述第三绝缘件9。所述第二极柱4与所述盖板本体1之间设置所述第一绝缘件8。

在一实施例中，所述通孔12沿着所述盖板本体1的厚度方向贯穿所述盖板本体1，所述第二绝缘件7位于所述盖板本体1下方，所述连接件本体10的下表面与所述第二绝缘件7抵靠，所述连接件本体10的上表面与所述极柱连接件3抵靠。

另一方面，本实用新型一实施例提供一种锂离子电池，包括电池壳体、极芯和安装在所述壳体上的电池盖板，所述极芯容纳在所述电池壳体内，所述电池盖板为如前所述的电池盖板组件。当电池发生过充时，锂离子电池内部温度升高，热传导至所述盖板本体1上，进而使得所述可产气件6温度升高，达到分解产气的温度后，所述可产气件6热分解产生气体，产生高压，推动所述导通件5向外移动直至与所述盖板本体1接触，实现所述盖板本体1与所述第二极柱4之间的导通，进而使得盖板本体1上的第一极柱与第二极柱之间导通，锂离子电池的外电路短路，及时终止充电，避免发生热失效，提高了安全性能。

以下通过实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例1

采用金属铝一体制成极柱连接件3和短路连接件2，连接件本体10上设置有2个滑动腔11，滑动腔11为圆柱形，滑动腔11的直径(滑动腔11的高度)为盖板本体1厚度的50％。滑动腔11中的可产气件6为碳酸铵，可产气件6的体积占滑动腔11体积的30％，导通件5采用圆柱形钢棒，导通件5的外端面距盖板本体1的距离为2mm，此盖板组件标记为A1。

以钴酸锂为正极活性材料制作正极片，以石墨为负极活性材料制作负极片，以陶瓷隔膜为隔膜，将盖板组件A1装配进电池中，注液封装成新型锂离子电池S10。

实施例2

采用金属铝一体制成极柱连接件3和短路连接件2，连接件本体10上设置有1个滑动腔11，滑动腔11为圆柱形，滑动腔11的直径(滑动腔11的高度)为盖板本体1厚度的80％。滑动腔11中的可产气件6为碳酸铵，可产气件6的体积占滑动腔11体积的20％，导通件5采用圆柱形钢棒，导通件5的外端面距盖板本体1的距离为5mm，此盖板组件标记为A2。

以钴酸锂为正极活性材料制作正极片，以石墨为负极活性材料制作负极片，以陶瓷隔膜为隔膜，将盖板组件A2装配进电池中，注液封装成新型锂离子电池S20。

实施例3

采用金属铝一体制成极柱连接件3和短路连接件2，连接件本体10上设置有1个滑动腔11，滑动腔11为圆柱形，滑动腔11的直径(滑动腔11的高度)为盖板本体1厚度的80％。滑动腔11中的可产气件6为碳酸铵，可产气件6的体积占滑动腔11体积的10％，导通件5采用圆柱形钢棒，导通件5的外端面距盖板本体1的距离为2mm，此盖板组件标记为A3。

以钴酸锂为正极活性材料制作正极片，以石墨为负极活性材料制作负极片，以陶瓷隔膜为隔膜，将盖板组件A3装配进电池中，注液封装成新型锂离子电池S30。

对比例1

与实施例1中制作方法相同，制作得到锂离子电池D10，不同之处在于，装配到电池壳体上的电池盖板本体1为普通盖板本体1，不含有短路连接件2。

性能测试

耐过充测试

本实验采用的耐过充测试在充放电测试仪上进行，将电池S10、S20、S30和D10在0.1C倍率下充电至4.3V，静置5min后在1C倍率下恒流充电，观察电池的状态。测试结果见表1。

表1耐过充测试结果

根据表1中数据可知，采用普通盖板的D10电池在第40分钟外电路保险丝熔断，使充电终止，但由于过充程度太高，导致电池内部短路较严重，随着电池内部反应的继续发生，电池热量和产气持续积累，最终在第46分钟防爆阀开启，第47分钟起火爆炸。

然而，实施例1-实施例3中制作得到含有短路连接件2的S10、S20、S30电池，由于过充时电池内部温度上升，使得集流体和第二极柱4的温度上升，导热至盖板本体1和连接件本体10，当连接件本体10的温度上升至可产气件6的热分解温度时，可产气件6分解产生气体，产生的高气压推动导通件5移动至与盖板本体1接触，使得盖板本体1与第二极柱4通过导通件5、极柱连接件3实现电子导通，进而实现盖板本体1上的正极柱和第二极柱4之间的导通，在第25分钟左右时使电池外电路短路，使保险丝熔断，充电终止，提高了电池的过充安全性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池盖板组件，其特征在于，包括盖板本体、第一极柱、第二极柱和短路连接件，所述第一极柱与所述盖板本体电连接，所述第二极柱与所述盖板本体之间绝缘连接，所述短路连接件安装在所述盖板本体上；

所述短路连接件包括连接件本体、可产气件和导通件，所述连接件本体与所述第二极柱电连接；所述连接件本体上设置有用于容置所述可产气件和所述导通件的滑动腔；导通件与连接件本体电接触，所述可产气件能够在温度升高时产生气体，推动所述导通件沿着所述滑动腔移动并与所述盖板本体电接触，以使得所述盖板本体和所述第二极柱之间通过所述连接件本体和所述导通件实现电导通，外电路断开。

2.如权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于，所述可产气件的产生气体的温度为50～150℃。

3.如权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于，所述滑动腔一端为封闭结构，且位于所述连接件本体内，所述滑动腔的另一端为开口结构，且与外界连通。

4.如权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于，所述滑动腔贯穿所述连接件本体，所述导通件包括第一导通件和第二导通件，所述第一导通件和所述第二导通件位于所述滑动腔的两端，所述可产气件位于所述第一导通件和所述第二导通件之间，所述可产气件产生的气体可推动所述导通件移动。

5.如权利要求3或4所述的电池盖板组件，其特征在于，所述可产气件的体积与所述滑动腔的总体积的比值为1％～90％。

6.如权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于，所述盖板本体上设置有通孔，所述短路连接件的一端延伸至所述通孔中，所述导通件可沿着所述滑动腔移动并接触所述通孔的内壁，以导通所述连接件本体和所述盖板本体。

7.如权利要求6所述的电池盖板组件，其特征在于，所述导通件的远离所述可产气件的端面与所述通孔的内壁之间的距离为1～20mm。

8.如权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于，所述电池盖板组件还包括极柱连接件，所述极柱连接件与所述盖板本体之间绝缘连接，所述连接件本体与所述第二极柱之间通过所述极柱连接件电连接。

9.如权利要求8所述的电池盖板组件，其特征在于，所述电池盖板组件还包括用于所述第二极柱与所述盖板本体的绝缘连接的第一绝缘件、用于所述盖板本体与电池内部绝缘的第二绝缘件和用于所述极柱连接件与所述盖板本体绝缘连接的第三绝缘件。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括电池壳体、极芯和权利要求1-9任一项所述的电池盖板组件，所述极芯容纳在所述电池壳体内，所述电池盖板组件安装在所述电池壳体上。

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