CN218827740U - 盖板总成的短路装置、电池盖板总成和电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种盖板总成的短路装置、电池盖板总成和电池，短路装置包括：壳体，壳体的一端上设置有相互间隔的第一电连接件和第二电连接件；底座，底座设置于壳体内且底座上设置有凹槽，凹槽的开口朝向第一电连接件和第二电连接件；第三电连接件，第三电连接件设置于凹槽内，沿第一方向，第三电连接件在壳体上的投影覆盖至少部分第一电连接件和至少部分第二电连接件；弹性件，弹性件设置于凹槽内且抵接在第三电连接件和凹槽底壁之间，弹性件适于在预定温度下发生形变以使得第三电连接件沿第一方向朝向第一电连接件和第二电连接件移动且电连接第一电连接件和第二电连接件。

Description

盖板总成的短路装置、电池盖板总成和电池

技术领域

本实用新型涉及盖板总成技术领域，尤其是涉及一种短路装置、盖板总成和电池。

背景技术

锂离子电池过充会引起爆裂、起火、爆炸等危险。对此，一般的解决方案是在电池上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以使电池释压；电流短路装置等其他安全装置可以利用翻转片实现过充安全保护，电池正常时翻转片朝下翻转，而当电池内压过高时，翻转片会朝上翻转，从而使得电池短路，进而使电池停止充电。由此，该翻转片需要电池内部过充产气导致的高电池内压引发翻转才能发挥作用。

然而，电池内部产气量随着电池过充程度和温度而改变，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气压时，电池内部温度可能已经很高，导致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

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种盖板总成的短路装置，第三电连接件可以在弹性件的作用下移动，从而可以将第一极柱和第二极柱电连接起来，从而在处于过充状态时使得电池终止充电。

本实用新型还提出了一种电池盖板总成。

本实用新型进一步地提出了一种电池。

根据本实用新型第一方面实施例的盖板总成的短路装置，包括：壳体，所述壳体的一端上设置有相互间隔的第一电连接件和第二电连接件；底座，所述底座设置于所述壳体内且所述底座上设置有凹槽，所述凹槽的开口朝向所述第一电连接件和第二电连接件；第三电连接件，所述第三电连接件设置于凹槽内，沿第一方向，所述第三电连接件在所述壳体上的投影覆盖至少部分所述第一电连接件和至少部分所述第二电连接件；弹性件，所述弹性件设置于所述凹槽内且抵接在所述第三电连接件和所述凹槽底壁之间，所述弹性件适于在预定温度下发生形变以使得所述第三电连接件沿所述第一方向朝向所述第一电连接件和所述第二电连接件移动且电连接所述第一电连接件和所述第二电连接件。

根据本实用新型实施例的盖板总成的短路装置，在电池过充导致电池内部温度上升时，在热传导的作用使得底座温度上升，进而使凹槽内的温度上升，当凹槽内的温度上升至预定温度时，弹性件适于发生形变，以驱动第三电连接件向前滑动，从而使第一电连接件和第二电连接件导通，此时电池短路，外电路(充电电路)自动断开，终止充电，提高了电池的安全可靠性。

根据本实用新型的一些实施例，所述弹性件包括：热熔部和弹性部，所述热熔部包裹在所述弹性部外侧，所述热熔部适于在预定温度下熔融。

根据本实用新型的一些实施例，沿所述第一方向，所述壳体的端部设置有限位壁，所述限位壁朝向于所述第三电连接件的一面设置有绝缘胶，所述第一电连接件和所述第二电连接件由所述绝缘胶限位。

根据本实用新型的一些实施例，沿所述第一方向，所述第三电连接件与所述第一电连接件、或所述第三电连接件与所述第二电连接件的距离为h1，h1满足关系式：1mm≤h1≤20mm。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一电连接件和所述第二电连接件之间的距离为h2，h2满足关系式：1mm≤h2≤50mm。

根据本实用新型的一些实施例，沿所述第一方向，所述凹槽的长度为h3，所述弹性件的长度为h4，h3和h4满足关系式：10％≤h4/h3≤90％。

根据本实用新型的一些实施例，所述底座为导热底座且所述壳体为导热壳体。

根据本实用新型第二方面实施例的电池盖板总成，包括：第一极柱、第二极柱和所述短路装置，所述第二极柱与所述第一极柱极性相反，所述第一电连接件和所述第一极柱电连接，所述第二电连接件和所述第二极柱电连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述电池盖板总成还包括：盖板和导热件，所述第一极柱和所述第二极柱均设置于所述盖板且相互绝缘，所述导热件设置于所述壳体和所述盖板之间。

根据本实用新型第三方面实施例的电池，包括：外壳、电芯和电池盖板总成，所述外壳具有容纳腔和与所述容纳腔连通的开口，所述电芯设置于所述容纳腔内，所述电池盖板总成盖设于所述开口处。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例的短路装置与盖板配合的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的短路装置的结构透视示意图；

图3是本实用新型实施例的短路装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的短路装置中壳体局部、导线和导热件的结构示意图；

图5是本实用新型实施例的短路装置的剖面示意图；

图6是本实用新型实施例的短路装置的壳体去除顶盖、前侧壁和左右两相向侧壁时的结构示意图；

图7是本实用新型实施例的短路装置的底座的剖面示意图；

图8是根据本实用新型实施例的弹性件的结构示意图。

附图标记：

10、壳体；101、导线孔；130、限位壁；

21、第一电连接件；22、第二电连接件；201、绝缘套壳；202、导电芯；

30、导热件；31、绝缘胶；

60、底座；601、凹槽；610、第三电连接件；620、弹性件；621、热熔部；622、弹性部；

90、盖板；91、第一极柱；92、第二极柱。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。

下面参考图1-图8描述根据本实用新型实施例的盖板总成的短路装置，本实用新型提出了一种具有上述短路装置的电池盖板总成，以及，本实用新型进一步地提出了一种具有上述电池盖板总成的电池。

本实用新型实施例的盖板总成的短路装置，包括：壳体10、底座60、第三电连接件610和弹性件620。

壳体10的一端上设置有相互间隔的第一电连接件21和第二电连接件22。其中，第一电连接件21和第二电连接件22导通时使电池短路而使电池的外电路断开，第一电连接件21用于连接电第一极柱91，第二电连接件22用于连接第二极柱92，外电路可为充电电路。

其中，底座60设置于壳体10内且底座60上设置有凹槽601，凹槽601的开口朝向第一电连接件21和第二电连接件22。

第三电连接件610设置于凹槽601内，沿第一方向，第三电连接件610在壳体10上的投影覆盖至少部分第一电连接件21和至少部分第二电连接件22。也就是说，第一电连接件21和第二电连接件22的放置方式没有限制，只要第一电连接件21和第二电连接件22没有之间接触，并且在第三电连接件610在第一方向的投影内即可，例如可以头对头放置，也可以平行放置。

以及，弹性件620设置于凹槽601内且抵接在第三电连接件610和凹槽601底壁之间，弹性件620适于在预定温度下发生形变以使得第三电连接件610沿第一方向朝向第一电连接件21和第二电连接件22移动且电连接第一电连接件21和第二电连接件22。如此，在预定温度范围内，弹性件620适于发生形变，以驱动第三电连接件610向前滑动，从而使第一电连接件21和第二电连接件22导通而短路。

即，在电池的温度相对较高时，例如在电池过充导致电池内部温度上升时，在热传导的作用使得底座60温度上升，进而使凹槽601内的温度上升，从而可以驱动第三电连接件610向前滑动，进而使第一电连接件21和第二电连接件22被导通，此时电池短路，外电路(充电电路)自动断开，终止充电，提高了电池的安全可靠性。与利用高压强使电路直接拉断的结构不同，本实施例所提供的短路装置，其更便于加装、改装至现有电池中，直接连接于电池的电第一极柱91和第二极柱92即可，可以利用于原电池的短路熔断器件(例如保险丝、保险管)，应用成本低。

壳体10可由高强度导热材料制成，如铝、铜、不锈钢等。底座60由高强度导热材料制成，如铝、铜、不锈钢等。底座60与壳体10的材质可以相同，也可以不同，底座60可以通过焊接、铆接、胶接和一体成型等方式固定在壳体10内部底处。

底座60的凹槽601形状不限，可以为圆柱形、长方体形、棱柱形等。第三电连接件610(导电柱)形状随凹槽601的形状而变，例如，凹槽601为圆柱形时导电柱也为圆柱形，凹槽601为长方体形时，导电柱也为长方体形。

其中，第三电连接件610可以为导电柱，导电柱和弹性件620可位于凹槽601内，其中弹性件620位于凹槽601底部，导电柱的前端可以伸出凹槽601。导电柱可由导电材料制成，如铝，不锈钢等。

由此，在电池过充导致电池内部温度上升时，在热传导的作用使得底座60温度上升，进而使凹槽601内的温度上升，当凹槽601内的温度上升至预定温度时，弹性件620适于发生形变，以驱动第三电连接件610向前滑动，从而使第一电连接件21和第二电连接件22导通，此时电池短路，外电路(充电电路)自动断开，终止充电，提高了电池的安全可靠性。

如图8所示，弹性件620包括：热熔部621和弹性部622，热熔部621包裹在弹性部622外侧，热熔部适于在预定温度下熔融。其中，弹性件620为低熔点塑料及封在其中的压缩弹簧，低熔点塑料的熔点为50-100℃，例如低熔点塑料为聚己内酯塑料(PCL塑料)或乙烯-醋酸乙烯共聚物塑料(EVA塑料)等物质中的一种或多种，优选PCL塑料。如此，低熔点塑料熔点越低，可以更早的熔融，使第一极柱91和第二极柱92之间更早短路，降低过充程度，提高电池过充安全性。

参照图4所示，在第一方向上，壳体10的端部设置有限位壁130，限位壁130朝向于第三电连接件610的一面设置有绝缘胶31，第一电连接件21和第二电连接件22由绝缘胶31限位。如此，第一电连接件21和第二电连接件22设置于限位壁130上，第三电连接件610可以将第一电连接件21和第二电连接件22抵顶于限位壁130而使第一电连接件21和第二电连接件22实现电导通。另外，通过绝缘胶31来固定第一电连接件21和第二电连接件22，有利于提高可靠性。

具体地，绝缘胶31(有机胶层)位于第三电连接件610滑动方向所向壳体10的内侧面上，有机胶层不导电，起到固定导线导电芯202的作用，有机胶可以选用有机硅密封胶等。

此外，第一电连接件21和第二电连接件22均可以为导线，导线含有导电芯202和绝缘壳，第一电连接件21和第二电连接件22端部裸露的导电芯202设置于绝缘壳外，绝缘胶31可以对第一电连接件21和第二电连接件22进行定位，避免第一电连接件21和第二电连接件22移位，防止第三电连接件610前移时无法使第一电连接件21和第二电连接件22导通。

本实施例的电池以锂离子电池为例，当然，也可以采用其它类型的电池，短路装置包含壳体10，壳体10具有壳体10内，壳体10相向的两侧设有导线孔101，壳体10内设有底座60、导电柱、弹性件620、导线(第一电连接件21和第二电连接件22)和绝缘胶31(有机胶层)。

导线穿过导线孔101进入壳体10内，导电芯202部分裸露在有机胶层上。

以及，第一电连接件21和第二电连接件22之间的距离为h2，h2满足关系式：1mm≤h2≤50mm。具体地，第三电连接件610为导电柱，第一电连接件21和第二电连接件22平行设置或端部相向设置，第一电连接件21和第二电连接件22在常态下不接触，第一电连接件21和第二电连接件22相距的最小距离可为1-50mm，即第一电连接件21和第二电连接件22常态下呈断开不接触但靠近的状态。

沿第一方向，第三电连接件610与第一电连接件21、或第三电连接件610与第二电连接件22的距离为h1，h1满足关系式：1mm≤h1≤20mm。第三电连接件610朝向第一电连接件21和第二电连接件22的一端为前端，第三电连接件610的前端距离第一电连接件21和第二电连接件22的最小距离均为1-20mm，其可靠性佳。

本实施例中，第一电连接件21和第二电连接件22相距的最小距离为1-5mm；第三电连接件610的前端距离第一电连接件21和第二电连接件22的距离为均为2-5mm。

沿第一方向，凹槽601的长度为h3，弹性件620的长度为h4，h3和h4满足关系式：80％≤h4/h3≤90％。也就是说，凹槽601中弹性件620的体积占凹槽601体积的10-90％，优选50-90％，这是因为压缩弹簧需要伸展空间，弹性件620的体积占比越小，弹簧的伸缩空间越小，推动金属棒移动的距离越短，因此弹性件620的体积占比不宜低于10％；弹性件620的体积占比也不宜过高，过高会影响导电柱的长度，因此弹性件620的体积占比不宜高于90％，优选为50-90％。

底座60为导热底座60且壳体10为导热壳体10。即，在充电过程中，底座60通常安装为朝向电池内部，充电产生的热量主要通过该底座60向凹槽601内传递，由此可以选择为具有相对较好的导热性，如可以由铝或不锈钢等金属制成，从而以较低的成本实现良好的导热性，保障过充状态下能够及时将产生的热量传递至底座60内的弹性件620。

当然，也可以通过在底座60上开设通孔，使得电池过充时，电池内部的高温气体进入到凹槽601内，同样可以通过高温气体来融化热熔部621，从而实现压缩弹簧的释放。

根据本实用新型第二方面实施例的电池盖板总成，包括：第一极柱91、第二极柱92和短路装置，第一电连接件21和第一极柱91电连接，第二电连接件22和第二极柱92电连接。其中，第一极柱20和第二极柱30极性相反。

另外，短路装置安装为使得第一电连接件21在初始状态下电连接第一极柱91，第二电连接件22在初始状态下电连接第二极柱92，当凹槽601内的弹性件620受热部分熔融后，压缩弹簧推动第三电连接件610，使得第三电连接件610电连接第一电连接件21和第二电连接件22，由此使得第一极柱91与第二极柱92电连通，使得电池外电路形成短路，触发保险丝中断充电，从而能够在处于较低过充状态时即使得该动力电池终止充电，避免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，有效提高了充电安全性。

此外，结合图4和图6所示，电池盖板总成还包括：盖板90和导热件30，第一极柱91和第二极柱92均设置于盖板90且相互绝缘，短路装置设置于盖板90的上侧，导热件30设置于壳体10和盖板90之间。导热件30由导热不导电的材料制成，如导热胶。在电池过充导致电池内部温度上升时，热传导使得盖板90温度上升，进而使壳体10温度上升，当壳体10内底座60温度上升至热熔部621分解温度时，压缩弹簧推动导电柱向前移动，使导电柱和两根裸露导电芯202接触，使得两根导线(第一电连接件21和第二电连接件22)通过导电柱实现电子导通，进而使电池短路，熔断保险丝，终止充电，提高电池过充安全性。另外，导热件30可以为导热胶，导热胶起到固定壳体10的作用。

根据本实用新型第三方面实施例的电池，包括：外壳、电芯和电池盖板总成100，外壳具有容纳腔和与容纳腔连通的开口，电芯设置于容纳腔内，电池盖板总成100盖设于开口处。在电池的温度相对较高时，例如在电池过充导致电池内部温度上升时，在热传导的作用使得底座60温度上升，进而使凹槽601内的温度上升，当凹槽601内的温度上升至弹性件620设定温度范围，热熔部621熔融，压缩弹簧驱动第三电连接件610向前滑动，进而使第一电连接件21和第二电连接件22被导通，此时电池短路，外电路(充电电路)自动断开，终止充电，提高了电池的安全可靠性。

下面通过具体的实验作为示例并结合附图对本实用新型提供的短路装置作进一步详细的描述。

实验例1：采用铝金属制作壳体10和底座60，底座60通过焊接固定在壳体10底部，底座60中的凹槽601呈长方体形，导电柱也呈长方体形，凹槽601中弹性件620为PCL塑料和压缩弹簧，弹性件620的体积占凹槽601体积的50％。将绝缘胶31涂在底座60对面壳体10内侧面上，将导线分别连接到第一极柱91和第二极柱92上，再分别将导线的另一端从导线孔101穿进壳体10内，并将末端裸露导电芯202固定在绝缘胶31上，两根导电芯202呈头对头放置，两根导电芯202距离1mm。导电柱外端面距离裸露导电芯202的距离为2mm。将导热胶涂在盖板90上，将短路装置放置在导热胶上实现固定，制成短路装置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，将短路装置A1装配进盖板90中，注液封装成新型锂离子电池S10。

实验例2：采用铝金属制作短路装置的壳体10和底座60，底座60中的凹槽601呈圆形，导电柱也呈圆形，凹槽601中弹性件620为PCL塑料和压缩弹簧，弹性件620的体积占凹槽601体积的70％。将绝缘胶31涂在底座60对面壳体10内侧面上，将导线分别连接到第一极柱91和第二极柱92上，再分别将导线的另一端从导线孔101穿进壳体10内，并将末端裸露导电芯202固定在绝缘胶31上，两根导电芯202呈平行放置，两根导电芯202距离5mm。导电柱外端面距离裸露导电芯202的距离为5mm。将导热胶涂在盖板90上，将短路装置放置在导热胶上实现固定，制成短路装置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，将短路装置A2装配进盖板90中，注液封装成新型锂离子电池S20。

实验例3：采用铝金属制作短路装置的壳体10和底座60，底座60通过胶接固定在壳体10底部，底座60中的凹槽601呈长方体形，导电柱也呈长方体形，凹槽601中弹性件620为PCL塑料和压缩弹簧，弹性件620的体积占凹槽601体积的90％。将绝缘胶31在底座60对面壳体10内侧面上，将导线分别连接到第一极柱91和第二极柱92上，再分别将导线的另一端从导线孔101穿进壳体10内，并将末端裸露导电芯202固定在绝缘胶31上，两根导电芯202呈平行放置，两根导电芯202距离2mm。导电柱外端面距离裸露导电芯202的距离为3mm。将导热胶涂在盖板90上，将短路装置放置在导热胶上实现固定，制成短路装置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，将短路装置A3装配进盖板90中，注液封装成新型锂离子电池S30。

对照实验1：参照实施例1中方法制作电池样品DS10，不同之处在于所用盖板90为普通盖板90，不含本实施例的短路装置。

采用普通盖板90的DS10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。而采用短路装置的S10电池，由于过充时电池内部温度上升，使得集流体和极柱的温度上升，导热至盖板90和短路装置，使短路装置底座60中弹性件620PCL塑料熔融，压缩弹簧推动导电柱向外侧移动，使导电柱和两根裸露导电芯202接触，使得两根导线通过导电柱实现电子导通，在第31分钟使电池外电路短路，使保险丝熔断，充电终止，提高了电池的过充安全性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种盖板总成的短路装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体的一端上设置有相互间隔的第一电连接件和第二电连接件；

底座，所述底座设置于所述壳体内且所述底座上设置有凹槽，所述凹槽的开口朝向所述第一电连接件和第二电连接件；

第三电连接件，所述第三电连接件设置于凹槽内，沿第一方向，所述第三电连接件在所述壳体上的投影覆盖至少部分所述第一电连接件和至少部分所述第二电连接件；

弹性件，所述弹性件设置于所述凹槽内且抵接在所述第三电连接件和所述凹槽底壁之间，所述弹性件适于在预定温度下发生形变以使得所述第三电连接件沿所述第一方向朝向所述第一电连接件和所述第二电连接件移动且电连接所述第一电连接件和所述第二电连接件。

2.根据权利要求1所述的盖板总成的短路装置，其特征在于，所述弹性件包括：热熔部和弹性部，所述热熔部包裹在所述弹性部外侧，所述热熔部适于在预定温度下熔融。

3.根据权利要求1所述的盖板总成的短路装置，其特征在于，沿所述第一方向，所述壳体的端部设置有限位壁，所述限位壁朝向于所述第三电连接件的一面设置有绝缘胶，所述第一电连接件和所述第二电连接件由所述绝缘胶限位。

4.根据权利要求1所述的盖板总成的短路装置，其特征在于，沿所述第一方向，所述第三电连接件与所述第一电连接件、或所述第三电连接件与所述第二电连接件的距离为h1，h1满足关系式：1mm≤h1≤20mm。

5.根据权利要求1所述的盖板总成的短路装置，其特征在于，所述第一电连接件和所述第二电连接件之间的距离为h2，h2满足关系式：1mm≤h2≤50mm。

6.根据权利要求1所述的盖板总成的短路装置，其特征在于，沿所述第一方向，所述凹槽的长度为h3，所述弹性件的长度为h4，h3和h4满足关系式：10％≤h4/h3≤90％。

7.根据权利要求1所述的盖板总成的短路装置，其特征在于，所述底座为导热底座且所述壳体为导热壳体。

8.一种电池盖板总成，其特征在于，包括：

第一极柱；

第二极柱，与所述第一极柱极性相反；

权利要求1-7中任一项所述的短路装置，所述第一电连接件和所述第一极柱电连接，所述第二电连接件和所述第二极柱电连接。

9.根据权利要求8所述的电池盖板总成，其特征在于，还包括：盖板和导热件，所述第一极柱和所述第二极柱均设置于所述盖板且相互绝缘，所述导热件设置于所述壳体和所述盖板之间。

10.一种电池，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳具有容纳腔和与所述容纳腔连通的开口；电芯，所述电芯设置于所述容纳腔内；

权利要求6-9中任一项所述的电池盖板总成，所述电池盖板总成盖设于所述开口处。

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