CN219513287U - 一种圆柱锂电池安全防爆装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圆柱锂电池安全防爆装置，包括正极端盖、集电排气盖、绝缘隔离圈，正极端盖上设有排气孔，正极端盖与集电排气盖叠放设置，两者之间间隔设置不形成直接的电连接；绝缘隔离圈围绕在正极端盖与集电排气盖周围对两者进行位置固定并与外壳形成绝缘；正极端盖与集电排气盖之间的间隔形成容置腔室，容置腔室内填充导电粉末，集电排气盖上设有泄压孔。本安全防爆装置通过向上拱起的排气柱，可以良好的将电池芯部相连通，便于高压气体集中在排气柱内，方便排出，高压气体一旦压力超过阈值会顶穿爆破膜和分隔膜，将导电粉末从容置腔室排出，从而可以在锂电池端部直观的发现有色粉末的排出，在检修时即可直接进行更换，提高检修速率。

Description

一种圆柱锂电池安全防爆装置

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，具体是指一种圆柱锂电池安全防爆装置。

背景技术

目前，随着储能业务的不断发展，锂电池因其高容量等优良特性，得到了广泛的运用。锂电池结构件主要有外壳和顶盖，储能材料在充放电以及环境等多重条件的作用下会逐渐产生气体，使得封闭系统内压强逐渐升高，普通锂电池并不具备防爆泄压结构，当锂电池内部产生气体压力升高时，会导致电池臌胀，对使用者造成安全风险；出于安全的考虑，做到安全的防爆降压，会在电池上添加防爆阀系统，但是，现在通常是将锂电池是成组使用，即将若干个锂电池组装在电池箱中使用，在拆开维护时，难以直观判断哪一个锂电池发生爆破需要更换。

现有技术中通常在锂电池顶部设置防爆片进行泄压保护，如申请号CN201921374329.9公开了一种微型圆柱电池盖帽防爆结构，包括密封胶圈及位于密封胶圈内侧由上至下依次设置的顶盖、防爆片及连接片，防爆片中部向连接片方向凸起且与连接片轴向焊接连接，防爆片外周具有向上弯折的环形包边，顶盖外周嵌于环形包边内前外周且与环形包边固定连接，环形包边上表面与顶盖外周上沿平齐，连接片表面具有排气孔，所述防爆片下表面具有对应排气孔设置的防爆痕，所述顶盖上具有与外部联通的出气通孔。该专利虽然在锂电池遇到内部压力过高时可以通过防爆片的爆破进行内部泄压保障安全，但是其顶盖、防爆片以及连接片在爆破泄压后仍具备保持电性导通的特点，即该种电池在电池的防爆片爆破后内部存在安全风险后仍能再使用，那么后续继续使用则安全风险骤增。

为此，申请号CN202310012960.9公开了一种4680圆柱电池防爆装置及电池，如其背景技术介绍所述，其电池防爆装置包括从上到下依次设置的正极端盖101、温敏电阻102、防爆膜103和集电排气盖104，正极端盖101、温敏电阻102和防爆膜103叠放在一起，且三者端部的边缘由绝缘胶圈106所包裹，当电池内部温度升高达到阈值时，温敏电阻102的电阻值会急剧升高，起到限流的作用，使电池的电压降至安全电压，实现电池的自动保护功能。该专利介绍了利用热敏电阻来对锂电池进行限流的方式进行电池保护，并且配备的防爆膜，该专利与前述专利均采用设置防爆膜的方式进行泄压，并且进一步增设了温敏电阻来使爆破片爆破后，锂电池内部出现结构风险后仍能限流进行使用，如此无疑增加了后续使用的风险，并且同样，该专利在爆破片爆破后进行电池维修时也无法直观判断哪个锂电池发生了爆破

因此，亟待研究一种圆柱锂电池安全防爆装置来解决上述提出的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，而提供一种圆柱锂电池安全防爆装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种圆柱锂电池安全防爆装置，包括正极端盖、集电排气盖、绝缘隔离圈，正极端盖上设有排气孔，正极端盖与集电排气盖由上至下依次叠放设置，并且两者之间间隔设置不形成直接的电连接；所述绝缘隔离圈围绕在正极端盖与集电排气盖周围对两者进行位置固定并与外壳形成绝缘；所述正极端盖与集电排气盖之间的间隔形成容置腔室，所述容置腔室内填充导电粉末，所述集电排气盖上设有泄压孔。

进一步的，所述绝缘隔离圈内壁凸起设有绝缘凸环，所述绝缘凸环置于正极端盖与集电排气盖之间，通过绝缘凸环实现正极端盖与集电排气盖间的电绝缘。

进一步的，所述正极端盖中心向上凸出形成正极接触点，所述排气孔贯通并环绕设置在正极接触点的四周设有多个。

进一步的，所述集电排气盖中心向正极端盖侧凸起设有排气柱，所述排气柱为内部中空并且朝向锂电池的卷绕电芯设有开口的结构，所述泄压孔为环绕在排气柱四周侧壁设置的若干孔洞，并使泄压孔朝向排气孔，所述容置腔室为设置于泄压孔与排气孔之间的环状腔室。

进一步的，所述导电粉末为铁粉、铝粉、铜粉、碳粉中的一种或多种。

进一步的，所述排气孔的内侧设有爆破膜，所述泄压孔的外侧设有分隔膜。

进一步的，所述爆破膜与分隔膜均呈带状环结构，爆破膜包裹设置在排气柱的外周，所述分隔膜贴合设置在正极接触点的内壁。

进一步的，所述排气柱的顶面与正极接触点的内底面之间设有分隔垫。

进一步的，所述分隔垫为绝缘材料。

进一步的，所述分隔垫为温敏电阻。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本安全防爆装置通过向上拱起的排气柱，可以良好的将电池芯部相连通，便于高压气体集中在排气柱内，方便排出，高压气体一旦压力超过阈值会顶穿爆破膜和分隔膜，将导电粉末从容置腔室排出，从而可以在锂电池端部直观的发现有色粉末的排出，在检修时即可直接进行更换，提高检修速率。

附图说明

图1为本实用新型一种圆柱锂电池安全防爆装置的结构示意图；

图中：1、正极端盖；2、集电排气盖；3、绝缘隔离圈；4、排气孔；5、容置腔室；6、导电粉末；7、泄压孔；8、绝缘凸环；9、正极接触点；10、排气柱；11、爆破膜；12、分隔膜；13、分隔垫。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一：

一种圆柱锂电池安全防爆装置，包括正极端盖1、集电排气盖2、绝缘隔离圈3，正极端盖1上设有排气孔4，如图1所示，正极端盖1与集电排气盖2由上至下依次叠放设置，与现有技术中相区别的是，正极端盖1与集电排气盖2两者之间间隔设置并不形成直接的电连接；所述绝缘隔离圈3围绕在正极端盖1与集电排气盖2周围对两者进行位置固定并与外壳形成绝缘，实际使用时绝缘隔离圈3的作用可以对正极端盖1与集电排气盖2形成支撑，一则使正极端盖1与集电排气盖2与外壳进行绝缘隔离，二则，在绝缘隔离圈3内壁凸起设有绝缘凸环8，所述绝缘凸环8置于正极端盖1与集电排气盖2之间，通过绝缘凸环8实现正极端盖1与集电排气盖2间的电绝缘。将正极端盖1和集电排气盖2两者之间进行绝缘隔离；所述正极端盖1与集电排气盖2之间的间隔形成容置腔室5，通过正极端盖1与集电排气盖2两者之间间隔形成不能直接导电的结构，并在容置腔室5内填充能够导电的导电粉末6，通过导电粉末6来将正极端盖1与集电排气盖2实现电连接；并在集电排气盖2上设有泄压孔7，如此，在当电池因内部结构出现损坏异常，导致电池内部压力升高时，内部压力可以由集电排气盖2上的泄压孔7泄压至容置腔室5内，在压力和气流的作用下将导电粉末6从排气孔4喷出，当导电粉末6喷出后，正极端盖1与集电排气盖2两者之间失去导电的介质，从而可以使锂电池实现断路，避免后续继续使用该出现结构问题的电池，并且由于用于导电的介质导电粉末6从排气孔4排出，所以在后续维修时，维修人员可以肉眼直接观察到哪一个锂电池已经出现损坏，无需维修人员使用万用表逐个对锂电池进行测量来确定锂电池的好坏，可以提高维修的效率。实际使用时，所述导电粉末6为铁粉、铝粉、铜粉、碳粉中的一种或多种，可以理解的是，容置腔室5在锂电池端部内，并且其内部容积并不大，而且如图中所示，绝缘隔离圈3上端围绕在正极端盖1四周，所以导电粉末6喷出后可以附着在绝缘隔离圈3的内壁四周，不会形成大面积扩散，从而方便进行直观的观察。

实施例二：

进一步的，所述正极端盖1中心向上凸出形成正极接触点9，所述排气孔4贯通并环绕设置在正极接触点9的四周设有多个。所述集电排气盖2中心向正极端盖1侧凸起设有排气柱10，所述排气柱10为内部中空并且朝向锂电池的卷绕电芯设有开口的结构，排气柱10下侧的开口直接与锂电池的卷绕电芯相连通，则在使用时，锂电池内部产生的压力气体可以直接进入排气柱10内，所述泄压孔7为环绕在排气柱10四周侧壁设置的若干孔洞，并使泄压孔7朝向排气孔4，所述容置腔室5为设置于泄压孔7与排气孔4之间的环状腔室。

为了将导电粉末6固定在容置腔室5内，在排气孔4的内侧设有爆破膜11，所述泄压孔7的外侧设有分隔膜12。并且，所述爆破膜11与分隔膜12均呈带状环结构，爆破膜11包裹设置在排气柱10的外周，所述分隔膜12贴合设置在正极接触点9的内壁。所以，当锂电池内部压力升高时，压力气体可以连通进入排气柱10，当压力超过阈值时，压力气体即可顶穿爆破膜11使导电粉末6穿过分隔膜12并从排气孔4穿出，所以实际使用时，分隔膜12可以采用压力较为敏感的材质制作，方便在压力进入容置腔室5内直接使分隔膜12撕裂进行排气。

实施例三：

根据第二实施例所述，排气柱10与正极接触点9均为凸起结构，并且两者间相互不接触，所以无法进行直接的电性连接，所以可以在排气柱10的顶面与正极接触点9的内底面之间设有分隔垫13，并且对该分隔垫13的材质进行特定设置从而实现不同的功能。

具体的，将分隔垫13采用绝缘材料设置，如此可以使正极端盖1与集电排气盖2之间始终保持绝缘连接的结构并通过导电粉末6进行电性导通，所以该种结构与实施例二作用相同，即导电粉末6存在时，锂电池可以正常使用；当导电粉末6喷出后，锂电池即形成断路，并不能够继续使用。

相反的，将分隔垫13采用温敏电阻，此时并不会影响锂电池内的导电粉末6在压力高时进行泄压，并且在导电粉末6喷出后，正极端盖1与集电排气盖2仍可以采用温敏电阻实现电性连接，即当电池内部温度升高达到阈值时，温敏电阻的电阻值会急剧升高，起到限流的作用，使电池的电压降至安全电压，实现电池的自动保护功能，当电池温度下降后电流仍可恢复正常，使电池还可以使用；所以，可以理解的是，在采用温敏电阻时，并不强制采用导电粉末6来填充容置腔室5，也可以采用不导电的粉末，此时该粉末仅起到显色提示电池损坏的作用。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种圆柱锂电池安全防爆装置，包括正极端盖(1)、集电排气盖(2)、绝缘隔离圈(3)，正极端盖(1)上设有排气孔(4)，其特征在于，正极端盖(1)与集电排气盖(2)由上至下依次叠放设置，并且两者之间间隔设置不形成直接的电连接；所述绝缘隔离圈(3)围绕在正极端盖(1)与集电排气盖(2)周围对两者进行位置固定并与外壳形成绝缘；所述正极端盖(1)与集电排气盖(2)之间的间隔形成容置腔室(5)，所述容置腔室(5)内填充导电粉末(6)，所述集电排气盖(2)上设有泄压孔(7)。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱锂电池安全防爆装置，其特征在于，所述绝缘隔离圈(3)内壁凸起设有绝缘凸环(8)，所述绝缘凸环(8)置于正极端盖(1)与集电排气盖(2)之间，通过绝缘凸环(8)实现正极端盖(1)与集电排气盖(2)间的电绝缘。

3.根据权利要求1所述的一种圆柱锂电池安全防爆装置，其特征在于，所述正极端盖(1)中心向上凸出形成正极接触点(9)，所述排气孔(4)贯通并环绕设置在正极接触点(9)的四周设有多个。

4.根据权利要求3所述的一种圆柱锂电池安全防爆装置，其特征在于，所述集电排气盖(2)中心向正极端盖(1)侧凸起设有排气柱(10)，所述排气柱(10)为内部中空并且朝向锂电池的卷绕电芯设有开口的结构，所述泄压孔(7)为环绕在排气柱(10)四周侧壁设置的若干孔洞，并使泄压孔(7)朝向排气孔(4)，所述容置腔室(5)为设置于泄压孔(7)与排气孔(4)之间的环状腔室。

5.根据权利要求4所述的一种圆柱锂电池安全防爆装置，其特征在于，所述排气孔(4)的内侧设有爆破膜(11)，所述泄压孔(7)的外侧设有分隔膜(12)。

6.根据权利要求5所述的一种圆柱锂电池安全防爆装置，其特征在于，所述爆破膜(11)与分隔膜(12)均呈带状环结构，所述爆破膜(11)包裹设置在排气柱(10)的外周，所述分隔膜(12)贴合设置在正极接触点(9)的内壁。

7.根据权利要求4所述的一种圆柱锂电池安全防爆装置，其特征在于，所述排气柱(10)的顶面与正极接触点(9)的内底面之间设有分隔垫(13)。

8.根据权利要求7所述的一种圆柱锂电池安全防爆装置，其特征在于，所述分隔垫(13)为绝缘材料。

9.根据权利要求7所述的一种圆柱锂电池安全防爆装置，其特征在于，所述分隔垫(13)为温敏电阻。