CN216015603U - 一种具有安全装置的扣式电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种具有安全装置的扣式电池，包括壳体(1)，设置有开口(11)；盖板(2)，安装于所述开口(11)，所述盖板(2)设置有极柱(3)和注液口(4)；保护板(5)，设置在所述盖板(2)的顶部；所述注液口(4)安装有密封箔片(6)，所述保护板(5)对应所述密封箔片(6)的一侧设置有刺破探针(51)，所述刺破探针(51)用于刺破所述密封箔片(6)。本实用新型增加电池极端滥用使用条件下的安全性，提前释放气体，防止电池的进一步的热失控产生爆炸，起火等危险。
Description
技术领域
本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种具有安全装置的扣式电池。
背景技术
如今，各国都在大力发展绿色、高效二次电池。锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。纽扣电池也称扣式电池，是指外形尺寸象一颗小纽扣的电池，一般来说直径较大，厚度较薄，纽扣电池是从外形上来对电池来分，同等对应的电池分类有柱状电池、方形电池、异形电池。扣式电池一般包括盖板和钢壳。
现有的结构中，电池整体封装后没有泄压装置或无防爆装置，安全性能较差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种具有安全装置的扣式电池，增加电池极端滥用使用条件下的安全性，提前释放气体，防止电池的进一步的热失控产生爆炸，起火等危险。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种具有安全装置的扣式电池，包括壳体，设置有开口；盖板，安装于所述开口，所述盖板设置有极柱和注液口；保护板，设置在所述盖板的顶部；所述注液口安装有密封箔片，所述保护板对应所述密封箔片的一侧设置有刺破探针，所述刺破探针用于刺破所述密封箔片。
优选的，所述保护板的底面设置有保护芯片，所述保护芯片设置有两个输入端和两个输出端，两个所述输入端分别连接所述极柱和所述壳体，两个所述输出端安装在所述保护板的顶面。
优选的，所述保护板的底面还设置有正温度系数热敏电阻和/或负温度系数热敏电阻。
优选的，所述密封箔片的对应所述注液口的位置设置有凹陷部，所述凹陷部至少部分嵌于所述注液口，所述密封箔片的对应所述刺破探针的位置设置有刻印，所述刻印的形状为十字形、米字形或弯月形。
优选的，所述密封箔片的材质为金属，所述密封箔片的边缘通过激光焊接固定在所述注液口的周围。
优选的，所述盖板设置有通孔，所述通孔内复合形成有绝缘件，所述极柱通过绝缘件安装于所述通孔，所述极柱的顶部或底部套设有金属垫片。
优选的，还包括卷绕结构或叠片结构的电芯，所述电芯设置有至少两个极耳，其中一个所述极耳通过焊接固定在所述极柱，另一个所述极耳通过焊接固定在所述壳体。
优选的，所述绝缘件的材料为聚丙烯胶、氟橡胶、氯丁橡胶、溴化丁基、聚乙烯、聚脂化合物、防电解液氧化胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、固化胶、PFA、陶瓷、玻璃、丁苯橡胶中的一种。
优选的，所述壳体和所述盖板至少一者设置有台阶，所述盖板的边缘嵌于所述壳体。
优选的，所述壳体侧壁的内部或外部设有防爆刻痕。
本实用新型的有益效果在于，本实用新型包括壳体，设置有开口；盖板，安装于所述开口，所述盖板设置有极柱和注液口；保护板，设置在所述盖板的顶部；所述注液口安装有密封箔片，所述保护板对应所述密封箔片的一侧设置有刺破探针，所述刺破探针用于刺破所述密封箔片。由于现有的结构中，电池整体封装后没有泄压装置或无防爆装置，安全性能较差，因此，在盖板上预留注液口，注液口安装有密封箔片，同时，保护板正对盖板的上表面，且保护板对应密封箔片的一侧设有刺破探针，能够在电池极端滥用使用条件下，刺破密封箔片，提前释放气体，防止电池的进一步的热失控产生爆炸，起火等危险，其中，在低湿度的环境下通过注液口灌注电解液，并通过密封箔片封闭开口，可以通过激光将密封箔片与盖板焊接在一起，焊接时间短，焊缝路径短，且密封箔片的厚度较薄，密封箔片的厚度低对激光焊接的能量要求较低，降低焊接时的热辐射，可提升封装效果，降低对电池内部的电化学环境影响。本实用新型增加电池极端滥用使用条件下的安全性，提前释放气体，防止电池的进一步的热失控产生爆炸，起火等危险。
附图说明
下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
图1为本实用新型中实施方式一的结构示意图。
图2为本实用新型中实施方式一的侧面结构示意图。
图3为本实用新型中实施方式一的电池的结构示意图。
图4为本实用新型中实施方式一的保护板的剖面示意图。
图5为本实用新型中实施方式一的保护板的顶面示意图。
图6为本实用新型中实施方式一的保护板的底面示意图。
图7为本实用新型中实施方式一的盖板的顶面示意图。
图8为本实用新型中实施方式一的壳体和盖板的连接示意图。
图9为本实用新型中实施方式一的保护芯片的连接电路图。
图10为本实用新型中实施方式二的结构示意图。
图11为本实用新型中实施方式二的侧面结构示意图。
图12为本实用新型中实施方式二的电池的结构示意图。
图13为本实用新型中实施方式三的保护板的顶面示意图。
图14为本实用新型中实施方式三的保护板的底面示意图。
图15为本实用新型中实施方式三的盖板的顶面示意图。
图16为本实用新型中实施方式三的保护芯片的连接电路图。
图17为本实用新型中实施方式四的保护芯片的连接电路图。
图18为本实用新型中实施方式五的保护板的顶面示意图。
图19为本实用新型中实施方式五的保护板的底面示意图。
图20为本实用新型中实施方式五的盖板的顶面示意图。
图21为本实用新型中实施方式五的保护芯片的连接电路图。
其中，附图标记说明如下：
1-壳体；11-开口；12-防爆刻痕；102-台阶；
2-盖板；21-通孔；22-绝缘件；23-金属垫片；
3-极柱；
4-注液口；
5-保护板；51-刺破探针；52-保护芯片；53-正温度系数热敏电阻；54-负温度系数热敏电阻；
6-密封箔片；61-凹陷部；62-刻印；
8-电芯；81-极耳；
A-P+连接片；
B-P-连接片。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
以下结合附图1～21对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。
实施方式一
下面结合附图1～9描述实施方式一
具有安全装置的扣式电池，包括壳体1，设置有开口11；盖板2，安装于开口11，盖板2设置有极柱3和注液口4；保护板5，设置在盖板2的顶部；注液口4安装有密封箔片6，保护板5对应密封箔片6的一侧设置有刺破探针51，刺破探针51用于刺破密封箔片6。
由于现有的结构中，电池整体封装后没有泄压装置或无防爆装置，安全性能较差，因此，在盖板2上预留注液口4，注液口4安装有密封箔片6，同时，保护板5正对盖板2的上表面，且保护板5对应密封箔片6的一侧设有刺破探针51，能够在电池极端滥用使用条件下，刺破密封箔片6，提前释放气体，防止电池的进一步的热失控产生爆炸，起火等危险，其中，在低湿度的环境下通过注液口4灌注电解液，并通过密封箔片6封闭开口11，可以通过激光将密封箔片6与盖板2焊接在一起，焊接时间短，焊缝路径短，且密封箔片6的厚度较薄，密封箔片6的厚度低对激光焊接的能量要求较低，降低焊接时的热辐射，可提升封装效果，降低对电池内部的电化学环境影响。
其中，刺破探针51的材质可以采用铜、镍、镁、铁、铝等单质或合金，密封箔片6可以采用不锈钢箔、镍箔、铝箔、铜箔等。
在根据本实用新型的具有安全装置的扣式电池中，保护板5的底面设置有保护芯片52，保护芯片52设置有两个输入端和两个输出端，两个输入端分别连接极柱3和壳体1，两个输出端安装在保护板5的顶面。具体的，两个输入端(P+、P-)接扣式电池的阴极和阳极，由于本实施方式中，极柱3连接于阴极，壳体1连接于阳极，即将两个输入端(P+、P-)分别与极柱3和壳体1连接，两个输出端(B+、B-)为保护芯片52的输出，也连接于保护芯片52，相当于电池的阴极、阳极，可进行充放电，能够在过充、过放时，对元部件进行保护，降低部件烧坏或短路的概率，有助于提高扣式电池的安全性。其中，输入端P-为L形的板状结构的P-连接片B，输入端P-的弯折处与扣式电池顶部的边角对应，至少一部分沿盖板2的中心位置延伸，另一部分沿扣式电池的高度方向延伸，该部分的端部通过焊接与壳体的侧壁固定连接，焊接方式包括但不限于激光焊接和双针电阻焊接，即与电池的阳极电连接，输入端P+为板状结构的P+连接片A，其中一端与极柱的顶部焊接在一起，另一端连接于保护芯片52。
在根据本实用新型的具有安全装置的扣式电池中，密封箔片6的对应注液口4的位置设置有凹陷部61，凹陷部61至少部分嵌于注液口4，密封箔片6的对应刺破探针51的位置设置有刻印62，刻印62的形状为十字形、米字形或弯月形。于本实施方式中，增加凹陷部61，能够将密封箔片6卡在注液口4处，降低密封箔片6发生位移或晃动的概率，有助于提高扣式电池整体的密封性能，同时，凹陷部61和其上方的保护板5之间形成容纳刺破探针51的空间，若凹陷部61的深度过小，刺破探针51可能直接插入到密封箔片6中，导致电解液发生泄漏，其中，刻印62也为凹陷结构，通过在密封箔片6上冲压形成，在特定的内部压力下，刻印62的部位可以被冲破，有助于提高电池的安全性。
在根据本实用新型的具有安全装置的扣式电池中，密封箔片6的材质为金属，密封箔片6的边缘通过激光焊接固定在注液口4的周围。密封箔片6的厚度较薄，可以通过激光焊将密封箔片6与盖板2焊接在一起，焊接时间短，焊缝路径短，且密封箔片6的厚度较薄，密封箔片6的厚度低对激光焊接的能量要求较低，降低焊接时的热辐射，可提升封装效果，降低对电池内部的电化学环境影响。其中，密封箔片6的边缘通过激光焊接固定在注液口4的周围，有助于提高密封箔片6和注液口4之间的稳固性。
在根据本实用新型的具有安全装置的扣式电池中，盖板2设置有通孔21，通孔21内复合形成有绝缘件22，极柱3通过绝缘件22安装于通孔21，极柱3的顶部或底部套设有金属垫片23。绝缘件22可以和金属的盖板2有较好的粘接效果，极柱3可采用铆钉，利用铆接或旋铆工艺将极柱3、绝缘件22或盖板2三者复合在一起，即，将铆钉放入预留极柱3的安装孔中，采用旋铆工艺，将铆钉铆接到盖板2或壳体1上，因为旋铆可以使复合的绝缘件22均匀受压变形，不会使绝缘件22变形不均匀或过度挤压破损；通过上述复合和铆接相结合的工艺，可以使电池具有较好的密封性和正、负极绝缘性。其中，复合方式包括但不限于注塑、胶水粘合、热压复合、超声波焊接、喷塑固化、高温固化剂等复合组合方式，此外，在复合过程中，绝缘件22中需要预留极柱3的安装孔。
在根据本实用新型的具有安全装置的扣式电池中，还包括卷绕结构的电芯8，电芯8设置有至少两个极耳81，其中一个极耳81通过焊接固定在极柱3，另一个极耳81通过焊接固定在壳体1。于本实施方式中，正极片、负极片、隔离膜三者相互隔离成组成型的电芯8入壳装配，负极片与壳体1通过金属连接片焊接连通，正极片与盖板2的极柱3通过金属连接片焊接连通，具体的，正、负极片、隔离膜通过卷绕或者叠片形成电芯8，正、负极极耳从电芯8的同一端或异端引出；正、负极极耳分别为铝带和铜镀镍带(铜带，镍带)，采用超声波焊接方式，把极耳81焊接在对应极片的空箔上；电芯8的正极极耳通过超声波焊，电阻焊或者激光焊焊接在盖板2上，材质为铝、镍、不锈钢中的一种，负极通过电阻焊或者激光焊直接焊接在壳体1的内部，对铝带非焊接点进行绝缘处理，处理方式包括但是不限于热压合PP胶，对贴绝缘胶纸，涂覆绝缘胶水等。
电池的形状包括但是不限于方形，圆形，椭圆形，异形等其它结构。
在根据本实用新型的具有安全装置的扣式电池中，绝缘件22的材料为聚丙烯胶、氟橡胶、氯丁橡胶、溴化丁基、聚乙烯、聚脂化合物、防电解液氧化胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、固化胶、PFA、陶瓷、玻璃、丁苯橡胶中的一种。根据成本需求，可以采用聚丙烯胶、氟橡胶、氯丁橡胶、溴化丁基、聚乙烯、聚脂化合物、防电解液氧化胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、固化胶、PFA、陶瓷、玻璃、丁苯橡胶作为绝缘件22。
在根据本实用新型的具有安全装置的扣式电池中，壳体1和盖板2至少一者设置有台阶102，盖板2的边缘嵌于壳体1。具体的，在壳体1上设置开口，然后将盖板2固定在开口11上，且壳体1和盖板2至少一者的边缘具有台阶102，使得盖板2嵌入到壳体1的开口11，这种结构便于定位和进行激光焊接，盖板2和壳体1的焊接面为水平方向，可以排除重力的影响，使焊缝均匀，焊接质量好，提升焊接效果；电芯8装配完成后，盖板2和壳体1即可进行一次焊接，因焊缝边缘无电解液附着，可以使焊缝均匀，焊接质量好，提升焊接效果，且对焊接的环境要求低，无需在低湿度的条件下进行整体焊接成型，避免盖板2和壳体1的焊接对电解液造成影响。其中，壳体1侧壁或盖板2朝电芯8里面的一面采用喷塑的方式喷涂一层薄薄的绝缘层或者采用胶纸覆盖，防止正极极耳接触到盖板2上的金属而导致短路。
在根据本实用新型的具有安全装置的扣式电池中，壳体1侧壁的内部或外部设有防爆刻痕12。防爆刻痕12采用激光进行刻蚀，在预设的内部压力下，刻痕部位可以被冲破，从而保证电池的安全性，此外可以增加电池极端滥用使用条件下的安全性，提前释放气体，防止电池的进一步的热失控产生爆炸，起火等危险。
本实用新型的工作原理是：
由于现有的结构中，电池整体封装后没有泄压装置或无防爆装置，安全性能较差，因此，在盖板2上预留注液口4，注液口4安装有密封箔片6，同时，保护板5正对盖板2的上表面，且保护板5对应密封箔片6的一侧设有刺破探针51，能够在电池极端滥用使用条件下，刺破密封箔片6，提前释放气体，防止电池的进一步的热失控产生爆炸，起火等危险，其中，在低湿度的环境下通过注液口4灌注电解液，并通过密封箔片6封闭开口11，可以通过激光将密封箔片6与盖板2焊接在一起，焊接时间短，焊缝路径短，且密封箔片6的厚度较薄，密封箔片6的厚度低对激光焊接的能量要求较低，降低焊接时的热辐射，可提升封装效果，降低对电池内部的电化学环境影响。
实施方式二
与实施方式一不同的是：电芯8为叠片结构。具体的，每层负极片的一端通过金属连接片焊接连通壳体1，每层正极片的一端与通过金属连接片焊接连通盖板2的极柱3，两种金属连接片间隔设置，且从壳体1相对的两侧的侧壁走线，降低两种金属连接片发生接触而短路的概率。
其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。
实施方式三
与实施方式一不同的是：本实施方式的保护板5的底面还设置有正温度系数热敏电阻53，电芯8为叠片结构。于本实施方式中，保护板上有保护芯片52正温度系数热敏电阻53则有两个输出端和两个输入端，两个输入端分别连接极柱3和壳体1，两个输出端安装在保护板5的顶面。具体的，两个输入端(P+、P-)接扣式电池的阴极和阳极，由于本实施方式中，极柱3连接于阴极，壳体1连接于阳极，即将两个输入端(P+、P-)分别与极柱3和壳体1连接，两个输出端(B+、B-)为保护芯片52的输出，也连接于保护芯片52，相当于电池的阴极、阳极，可进行充放电，能够在过充、过放时，对元部件进行保护，降低部件烧坏或短路的概率，有助于提高扣式电池的安全性。
其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。
实施方式四
与实施方式一不同的是：本实施方式的保护板5的底面还设置有负温度系数热敏电阻54。
其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。
实施方式五
与实施方式一不同的是：本实施方式的保护板5的底面还设置有正温度系数热敏电阻53和负温度系数热敏电阻54，正温度系数热敏电阻53或负温度系数热敏电阻54连接于保护芯片52。于本实施方式中，保护板上有保护芯片52、正温度系数热敏电阻53和负温度系数热敏电阻54，有两个输入端和三个输出端，两个输入端分别连接极柱3和壳体1，三个输出端安装在保护板5的顶面。具体的，两个输入端(P+、P-)接扣式电池的阴极和阳极，由于本实施方式中，极柱3连接于阴极，壳体1连接于阳极，即将两个输入端(P+、P-)分别与极柱3和壳体1连接，两个输出端(B+、B-)及负温度系数热敏电阻54的输出端为保护芯片52的输出，两个输出端(B+、B-)也连接于保护芯片52，相当于电池的阴极、阳极，可进行充放电，能够在过充、过放时，对元部件进行保护，降低部件烧坏或短路的概率，有助于提高扣式电池的安全性。
其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
Claims (10)
1.一种具有安全装置的扣式电池，其特征在于，包括：
壳体(1)，设置有开口(11)；
盖板(2)，安装于所述开口(11)，所述盖板(2)设置有极柱(3)和注液口(4)；
保护板(5)，设置在所述盖板(2)的顶部；
所述注液口(4)安装有密封箔片(6)，所述保护板(5)对应所述密封箔片(6)的一侧设置有刺破探针(51)，所述刺破探针(51)用于刺破所述密封箔片(6)。
2.如权利要求1所述的一种具有安全装置的扣式电池，其特征在于：所述保护板(5)的底面设置有保护芯片(52)，所述保护芯片(52)设置有两个输入端和两个输出端，两个所述输入端分别连接所述极柱(3)和所述壳体(1)，两个所述输出端安装在所述保护板(5)的顶面。
3.如权利要求2所述的一种具有安全装置的扣式电池，其特征在于：所述保护板(5)的底面还设置有正温度系数热敏电阻(53)和/或负温度系数热敏电阻(54)。
4.如权利要求1所述的一种具有安全装置的扣式电池，其特征在于：所述密封箔片(6)的对应所述注液口(4)的位置设置有凹陷部(61)，所述凹陷部(61)至少部分嵌于所述注液口(4)，所述密封箔片(6)的对应所述刺破探针(51)的位置设置有刻印(62)，所述刻印(62)的形状为十字形、米字形或弯月形。
5.如权利要求1所述的一种具有安全装置的扣式电池，其特征在于：所述密封箔片(6)的材质为金属，所述密封箔片(6)的边缘通过激光焊接固定在所述注液口(4)的周围。
6.如权利要求1所述的一种具有安全装置的扣式电池，其特征在于：所述盖板(2)设置有通孔(21)，所述通孔(21)内复合形成有绝缘件(22)，所述极柱(3)通过绝缘件(22)安装于所述通孔(21)，所述极柱(3)的顶部或底部套设有金属垫片(23)。
7.如权利要求6所述的一种具有安全装置的扣式电池，其特征在于：还包括卷绕结构或叠片结构的电芯(8)，所述电芯(8)设置有至少两个极耳(81)，其中一个所述极耳(81)通过焊接固定在所述极柱(3)，另一个所述极耳(81)通过焊接固定在所述壳体(1)。
8.如权利要求6所述的一种具有安全装置的扣式电池，其特征在于：所述绝缘件(22)的材料为聚丙烯胶、氟橡胶、氯丁橡胶、溴化丁基、聚乙烯、聚脂化合物、防电解液氧化胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、固化胶、PFA、陶瓷、玻璃、丁苯橡胶中的一种。
9.如权利要求1所述的一种具有安全装置的扣式电池，其特征在于：所述壳体(1)和所述盖板(2)至少一者设置有台阶(102)，所述盖板(2)的边缘嵌于所述壳体(1)。
10.如权利要求1所述的一种具有安全装置的扣式电池，其特征在于：所述壳体(1)侧壁的内部或外部设有防爆刻痕(12)。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202121732669.1U CN216015603U (zh) | 2021-07-28 | 2021-07-28 | 一种具有安全装置的扣式电池 |
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|---|---|
| CN216015603U true CN216015603U (zh) | 2022-03-11 |
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|---|---|
| CN (1) | CN216015603U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024026774A1 (zh) * | 2022-08-04 | 2024-02-08 | 宁德新能源科技有限公司 | 壳体、电化学装置及其制造方法、电子装置 |
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2021
- 2021-07-28 CN CN202121732669.1U patent/CN216015603U/zh active Active
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