CN2505987Y - 改进的圆筒型锂离子电池的安全防爆结构 - Google Patents

改进的圆筒型锂离子电池的安全防爆结构 Download PDF

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本实用新型涉及改进的圆筒型锂离子电池的安全防爆结构,尤指于锂离子电池在过充电状态下,使电池内部温度突升,压力增大;在温度突升初期,环状的正温度系数电阻PTC板(Positive Temperature Coefficientof Resistivity Board)的内阻值会倍增,减缓电流输入;当温度继续上升,电解液会开始气化,使电池内压上升;当内压超过断电片薄肉部所能承受压力,薄肉部发生破裂,充电电路断路,不再继绩充电;当电池内部的压力仍未缓解,超过安全阀的破裂压力,安全阀破裂泄压;该结构可避免电池发生燃烧或爆炸的危险发生。

Description

改进的圆筒型锂离子电池的安全防爆结构
一种改进的圆筒型锂离子电池安全防爆结构，尤其是具有断电、泄压等多重安全防护措施，以确保锂离子电池使用安全的结构设计。
由于二次锂离子电池具有电容量大、重量轻等优点，目前已跃升为二次电池市场的主流，二次锂离子电池在充电过程中，如因充电过久，会造成电池过量充电(Over Charge)。电池内部的电解液会因此产生分解，使得电池的温度会突升，内压亦随之上升。有发生燃烧或爆炸的危险性。虽然目前市售的二尖锂离子电池中，都安装了一安全防爆机构，但这些防爆机构的厚度太厚，并占据电池内部太多体积，故目前市售的二次锂离子电池容量不易提高。再者，这些保护机构虽然具有保护功能，但制造加工成本过高，零件数目繁多以及体积过大等因素，都不利于高容量锂离子电池的发展。
本发明人有鉴于上述传统锂离子电池所存在的缺点，期能加以改进，并提供一种更安全、更便宜、体积更小的安全防爆结构。此乃积极研究，经过多次的试验所得之成果，终于研究出本实用新型圆筒型锂离子电池安全防爆结构。
由此，本实用新型的主要目的旨在提供一种改进的圆筒型二次锂离子电池安全防爆结构，借助在电池断电片薄肉部的破裂，造成充电电路的断路，当电池的内压过高时，安全阀的阀门破裂达到泄压的作用。使得电池不再继续过充电，有效的防止电池燃烧及气爆的危险。
现结合附图说明本实用新型的功能原理及构造，以使对本实用新型的内容更加明了。
图1为本实用新型的实施例结构分解图。
图2为本实用新型的实施例结构的剖视图，用以说明电池静止或正常充放电状态下的结构。
图3为图2所示结构的局部放大图，详细示出了电池静止或正常充放电状态下而电池达到断电保护的结构。
图4为本实用新型的实施例内压异常升高而电池断电的结构示意图。
图5为本实用新型的实施例内压异常升高而电池排放内部高压气体的结构示意图。
附图元件标记说明：
1：顶盖       2：PTC板         3：安全阀
4：绝缘环     5：断电片        6：PI绝缘片
7：电池壳     8：正极导电片    9：密封绝缘环
10：顶盖气孔  11：断电片气孔   12：断电片的导电柄
A：断电片受力破坏起点    B：断电片受力破环终点
C：安全阀受力破环起点    D：安全阀受力破环终点
E：安全阀底部导电点      P：电池内部正常压力
P1：电池内部异常压力     P2：电池内部异常压力
如图1所示，本实用新型的电池结构由上而下系具有一环状PI绝缘片6，其材质为PI(聚硫亚胺Poly Imide)，放置于一顶盖1上方，顶盖1下方放置一电流保护板2，将PI绝缘片6、顶盖1及电流保护板(PTC板)2一起放置于一安全阀3上方所设环状内缘中，安全阀3下方放置一绝缘环4，绝缘环4下方放置一断电片5，而断电片5形成有薄肉部及设置有导电柄12，安全阀3底部下缘中心点(并请配合参见图2)即安全阀3底部导电点E，以激光焊接方式牢固地连接断电片5中心点。断电片5下方放置密封绝缘环9，最后，将所有零件放置于电池壳7内侧上方，用封口机将电池壳7上缘、安全阀3上缘及密封绝缘环9上缘加压向内侧弯曲90度，以达到密合及固定的功能；电池加工成型后的结构如图2所示。
参见图2，示出了电池在正常状态下的结构功能；即，电池壳内的正极电源由正极导电片8经由连接断电片5的导电柄12导通断电片5的电源，通过断电片5中心点将电源由安全阀3底部导电点E传导至安全阀3、PTC板(电流保护板)2及顶盖1。
参见图3，示出电池因充电过久造成电解液分解成气体，导致内压力上升；由气体产生的内压力经由断电片5气孔对安全阀3底部产生向上推力；于此同时，安全阀3底部导电点E因使用激光焊接而牢固连接于断电片5中心点。当内压力上升至一定程度P1，断电片5的薄肉部产生破坏，由断电片受力破坏起点A开始破裂至受力破坏终点B而断裂；(请参见图4所示)，此时安全阀3底部因承受内压力造成的向上推力与断电片5因剥离而导致向上凸起，并产生断电的效果。
再参见图3，示出安全阀3底部并设计成一环状V型槽，即，受一定内压力时首先破环的机构。当内压力继续上升至P2，超过安全阀3底部的环状V型槽承受范围，安全阀3由底部环状V型槽的安全阀3受力破坏起点C破裂至安全阀3受力破坏终点D而断裂。参见图5，示出此时气体则经由安全阀3底部的破裂位置逸出，经由环状PTC板(电流保护板)2中空部分及顶盖气孔10逸出电池外，达到泄压目的。

Claims (1)

1、一种改进的圆筒型锂离子电池的安全防爆结构，其包括有：
一具有中心板厚度较薄的断电片，并向下设有一导电柄，可与电池的正极相连接；
一绝缘环，呈中空的环形体，装设在安全阀与断电片之间；
一具有环状凹槽的安全阀，其中心以激光焊接而与断电片相连接，安全阀的底部侧翼形成具有凸缘，可固定绝缘环及断电片，而安全阀的侧板铆合后，可固定PTC板、正极顶盖及PI绝缘片；
一环状的PTC板；
一附有通气孔的正极顶盖；
一环状的PI绝缘片；
其特征在于，该断电片的中心板厚度为薄肉的部位与安全阀的中心以激光焊接，当电池压力过大时，薄肉部位会发生破裂，造成充电回路断电；而且安全阀的中心区域设有一环型凹槽，当压力超过凹槽结构所能承受的范围，环型凹槽会破裂而达到泄压的目的。
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