CN2891302Y

CN2891302Y - 安全二次电池

Info

Publication number: CN2891302Y
Application number: CNU2005201209928U
Authority: CN
Inventors: 朱建华; 沈晞; 张志强; 赖庆
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2015-12-20

Abstract

本实用新型提供了一种安全二次电池，电池外壳上设有开孔，电池还包括防爆膜和防爆膜固定结构，防爆膜固定结构将防爆膜固定在开孔处而将开孔封闭。防爆膜的厚度、均一性可以得到较精确的控制，当电池内压增高至预设的极限值时防爆膜会遭到破坏，使电池内部空间泄压，避免安全事故的发生。采用防爆膜和防爆膜固定结构的本实用新型安全二次电池，安全可靠性高，能有效改善电池的安全性能。

Description

安全二次电池

技术领域

本实用新型涉及一种二次电池，尤其是一种安全性能优异的二次电池。

背景技术

作为一种高容量的电源供应装备，二次电池已经在各个领域得到日益广泛的应用。对于普通二次电池来说，在机械挤压、撞击、高温、自身短路、过充等非正常使用状态下，电池内部可能会在瞬间积聚大量热量，内压急剧升高，严重时可能会导致电池发生冒烟、起火或爆炸等现象而引发安全事故，造成重大经济损失甚至危及人身安全。因此，人们对二次电池的使用安全性能提出了越来越高的要求。

传统的二次电池一般都没有专门设置安全装置，而是依赖外部保护电路起到安全保护作用，这限制了电池适用范围的扩大。为了满足使用者对二次电池使用安全性的要求，现在市场上的部分二次电池采用了如下防爆结构：在电池表面刻划或压制出一定形状的凹槽形成薄弱环节，相对于电池表面的其它部分凹槽抵抗压力的能力较弱，当电池在非正常使用状态下内压升高时，凹槽处会首先遭到破坏，从而避免引起爆炸、起火等电池安全事故，降低发生财产损失、人身伤亡的可能性。

通过采用上述防爆结构，电池的使用安全性能可以在一定程度上得到提到。但是，受电池表面材质和凹槽加工工艺的限制，加工凹槽的难度较大，很难精确保证凹槽厚度的均一性，要保证加工出与预设的电池安全内压极限值相对应的均匀凹槽厚度、当电池内压增高至此极限值时凹槽遭到破坏是非常困难的，当电池内压大于预设的电池安全内压极限值时，有可能凹槽仍然完好而不能起到泄压作用。如果将电池安全内压极限值设定的过低，则对电池的正常使用和经济性都是不利的。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种安全性能优异的二次电池。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种安全二次电池，电池外壳上设有开孔；电池还包括防爆膜和防爆膜固定结构；防爆膜固定结构将防爆膜固定在开孔处而将开孔封闭。

在上述安全二次电池中，电池内、外空间之间是相互密封的。

采用这样的结构，防爆膜是电池内部与外部空间之间的耐压薄弱环节。防爆膜的抗压能力远小于电池外壳壳体，在非正常使用状态下电池内压升高到预设的电池安全内压极限值时，防爆膜遭到破坏而将安全二次电池内部与外部空间连通，从而使电池内部空间泄压，起到安全保护作用。防爆膜的材质、厚度可以根据需要进行选择，厚度可以得到较精确的控制并保证整个防爆膜的均一性，当电池内压增高至预设的电池安全内压极限值时防爆膜遭到破坏；而在电池内压小于预设的电池安全内压极限值的情况下，电池可以正常工作。防爆膜可以有多种选择，例如金属、合金、橡胶、塑料，以及PTFE、PP、PE等聚合物材料，等等。防爆膜的厚度可在0.005-3mm之间选择，优选厚度为0.1-1mm。

防爆膜固定结构可以是铆固结构、螺钉紧固结构等常规机械固定结构，也可以采用焊接、粘接等方式。

设置防爆膜的目的是当电池内压升高到一定程度时通过防爆膜破裂而使电池内部空间泄压，所以应该避免防爆膜因电池内压升高以外的原因而遭受破坏。为了使防爆膜免遭其它外力作用而破坏，可以采用带有通孔的防爆膜固定结构，该通孔与电池外壳的开孔连通，通孔具有适当的轴向尺寸，防爆膜固定在通孔内部。这样，处于通孔内部的防爆膜可以受到保护，在很大程度上降低防爆膜遭受外力作用而意外破坏的可能性，从而提高本实用新型安全二次电池的可靠性。

可以在通孔的内壁设置凸台和内螺纹。另有设外螺纹且带泄压孔的紧固件，该紧固件通过与通孔内壁形成螺纹配合而将防爆膜固定在紧固件的端面和凸台之间，紧固件泄压孔的一端被防爆膜封闭、另一端与电池外部空间连通。为进一步降低防爆膜遭受外力作用而意外破坏的可能性，可以在紧固件泄压孔与电池外部空间连通的一端填充既可以避免外来物体直接接触防爆膜又不影响泄压的物料，如硅胶等。

为了增强防爆膜对电池内压升高的敏感性，还可以根据需要在防爆膜上设置凹槽。凹槽深度为0.005-1mm，优选深度为0.05-0.9mm。

防爆膜与紧固件之间加设密封圈、防爆膜与凸台之间设置密封胶、紧固件与密封圈之间加设压环，分别采用或混合采用这些手段都可以加强密封效果。

采用压环、密封圈、密封胶时，当紧固件旋紧至与压环相接触的位置，压环、密封圈、防爆膜、密封胶除受到轴向压力外，还会受到逐步增大的切向摩擦力。该切向摩擦力有可能在防爆膜本体及防爆膜密封结构形成缺陷。这种缺陷在程度较轻时可能在防爆膜本体中产生应力集中而使防爆膜达不到预定的耐压强度；严重时可能会造成防爆膜本体或防爆膜密封结构的破坏而引起电池泄漏。为此，在压环外周设置定位凸起，相应地在防爆膜固定结构通孔内壁设置与压环的定位凸起相适配的、定位凸起可伸入其中的定位导向槽。这样，由于定位导向槽对定位凸起的阻挡，在紧固件旋紧过程中压环不会对密封圈产生切向摩擦力，密封圈、防爆膜、密封胶也就不会受到切向摩擦力的作用。定位凸起可设置一个，也可设置多个。

密封胶可以选用流体状的密封材料，也可选用压注成型的密封材料。凸台上可设置容纳密封胶的密封胶槽。

为便于压环的安装，定位导向槽可采用沿通孔轴向方向的梯形通槽，梯形较窄的底边位于定位导向槽靠近凸台的一端。

电池外壳上的开孔可以布置在电池筒壁、盖板等不同的位置。还可以根据需要设置若干个开孔。开孔的优选位置位于电池的盖板上。

开孔的优选形状为圆形。

防爆膜固定结构可以是螺母和穿设在圆形开孔中的圆筒状柱体形成的组合结构，该圆筒状柱体设有贯通的轴向内部空间(相当于前述的通孔)，柱体外表面设有与螺母相适配的外螺纹，柱体表面设有凸缘，螺母和凸缘的外径大于开孔的直径，盖板夹在凸缘和螺母之间，螺母与柱体通过螺纹配合锁紧而将防爆膜固定结构固定在盖板上。

附图说明

下面结合附图描述本实用新型的具体实施方式。

图1是本实用新型一种实施方式的立体示意图。

图2是图1沿A-A方向的局部剖视示意图。

图3是图2中部件的装配分解示意图。

图4是图2中B部的局部放大示意图。

图5是图2中柱体4的立体示意图。

具体实施方式

图1-图5示出了本实用新型安全二次电池的一种实施方式。

如图1-图5所示，该电池包括由正极片、负极片和隔膜层叠组成的极芯组件，非水电解液，收纳上述极芯组件和电解液的金属外壳1以及盖板2。

盖板2固定有与正极片电连接的正极极柱12、与负极片电连接的负极极柱13，在正极极柱12和负极极柱13之间，盖板2上设有圆形开孔。

防爆膜固定结构包括筒状柱体4、螺母10。柱体4内开有轴向的通孔。柱体4的一端设有外径大于开孔直径的凸缘15，另一端外表面设有与螺母10内螺纹相适配的外螺纹。柱体4穿设在盖板2的开孔中，柱体4的凸缘15与盖板2的内表面接触，螺母10与柱体4通过螺纹配合锁紧，在螺母10与盖板2之间柱体4上还套设有外置垫片9，盖板2被夹紧在凸缘15和外置垫片9之间。

在凸缘15的同一端，柱体4通孔的内壁设有凸台16，柱体4通孔的内壁另一端设有内螺纹。凸台16朝向电池外部空间的一面设有容纳密封胶5的密封胶槽14。在柱体4的通孔内沿从电池内部指向外部的方向依次布置有密封胶5、厚度为0.1mm的防爆膜6、密封圈7、压环8、空心的紧固件11(其内部空腔相当于泄压孔)，紧固件11带有与柱体4通孔的内壁内螺纹相适配的外螺纹。紧固件11旋紧在柱体4通孔的内壁上而使凸台16、密封胶5、防爆膜6、密封圈7之间保持密封，防爆膜6将电池内外部空间隔离。

如图3所示，压环8外周设有对称的两个定位凸起。如图5所示，柱体4通孔内壁设有与压环8的定位凸起相适配的、定位凸起可伸入其中的两个定位导向槽。由于定位导向槽对定位凸起的阻挡，在紧固件11旋紧过程中压环8不会对密封圈7产生切向摩擦力，防爆膜6、密封胶5、密封圈7也就不会受到切向摩擦力的作用。

本实用新型安全二次电池的主要装配过程如下：

将极芯组件套入电池外壳1内；将密封胶5放置在柱体4通孔内壁上凸台16的密封胶槽14内，依次置入防爆膜6、密封圈7以及压环8后，再将紧固件11旋紧在柱体4通孔内壁上；然后将柱体4插入固定有正极极柱12和负极极柱13的盖板2，使柱体4的螺纹端伸出盖板2外表面，在柱体4的螺纹端套入垫片9，再用螺母10将盖板2和柱体4锁紧；最后将盖板2焊接在外壳1上，注入电解液。

本实用新型安全二次电池在机械挤压、撞击、高温、自身短路、过充等非正常使用状态下，电池内压急剧增大，由于防爆膜6在电池内压达到预设的极限值时会遭到破坏，电池内部迅速泄压并使电池内部积聚的热量扩散到电池外部空间，电池处于安全泄压状态，因此可以避免发生爆炸或起火等危险事故。

Claims

1.一种安全二次电池，包括外壳，其特征在于：所述外壳上设有开孔；所述安全二次电池还包括防爆膜和防爆膜固定结构；所述防爆膜固定结构将所述防爆膜固定在所述开孔位置处而将所述开孔封闭。

2.根据权利要求1所述的安全二次电池，其特征在于：所述防爆膜固定结构设有与所述开孔连通的通孔，所述防爆膜固定在该通孔中。

3.根据权利要求2所述的安全二次电池，其特征在于：所述防爆膜固定结构包括设有外螺纹且带泄压孔的紧固件；所述通孔的内壁设有凸台及与所述紧固件外螺纹相适配的内螺纹；所述紧固件与所述通孔内壁形成螺纹配合，所述防爆膜被固定在所述紧固件的端面和所述凸台之间；所述泄压孔的一端被所述防爆膜封闭、另一端与所述电池外部空间连通。

4.根据权利要求3所述的安全二次电池，其特征在于：所述紧固件泄压孔与电池外部空间连通的一端填充硅胶等物料。

5.根据权利要求4所述的安全二次电池，其特征在于：所述防爆膜上设有凹槽。

6.根据权利要求5所述的安全二次电池，其特征在于：所述防爆膜与所述紧固件之间设有密封圈；所述防爆膜与所述凸台之间设有密封胶。

7.根据权利要求6所述的安全二次电池，其特征在于：所述紧固件与所述密封圈之间设有压环。

8.根据权利要求7所述的安全二次电池，其特征在于：所述压环外周设有定位凸起，所述通孔内壁设有与所述压环的定位凸起相适配的、所述定位凸起可伸入其中的定位导向槽。

9.根据权利要求8所述的安全二次电池，其特征在于：所述外壳包括盖板，所述开孔设于所述盖板上。

10.根据权利要求9所述的安全二次电池，其特征在于：所述开孔为圆形；所述防爆膜固定结构包括螺母和穿设在所述开孔中的圆筒状柱体；所述通孔为所述柱体的轴向内部空间，所述柱体外表面设有与所述螺母相适配的外螺纹，所述柱体表面设有凸缘；所述螺母和凸缘的外径大于所述开孔的直径，所述盖板夹在所述凸缘和所述螺母之间，所述螺母与所述柱体通过螺纹配合锁紧而将所述防爆膜固定结构固定在所述盖板上。