专利名称：一种电池、电池保护装置及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池、电池保护装置及其制作方法。
背景技术：
锂离子电池等各种电池的安全问题目前已经引起了人们的广泛关注。由于电池内 部正、负极材料具有很强的化学反应活性，出现过充电或者短路等意外状况时，正负极材料 与电解液的反应产生大量的高温气体，如果电池不具备可靠的保护装置，则气体迅速膨胀 可能带来电池起火或者爆炸。一种常用的电池保护方式为在电池封口板上机械性能相对较弱的泄压阀，当电 池内部气体膨胀时，泄压阀首先被冲破，从而释放电池内部气压，避免整个电池爆炸。然而， 泄压阀只有在电池内部的气压积蓄到一定程度时才会冲破泄压阀，在此之前并没有切断电 流对放热反应进行抑制，因此其安全保护作用具有一定的局限性。另一种电池保护方式采用一种防爆盖板，当电池因内部压力上升时，防爆板可以 切断电流；切断电流后，如果电池内部压力仍然持续升高，当压力超过防爆膜能够承受的预 定压力时，防爆膜撕裂，电池泄压，从而避免电池爆炸。然而，这种防爆结构的电池的防爆盖 板与电池壳体采用机械翻边扣合方式完成密封的，壳体材料选用机械强度较高的钢或其他 材料，能够包覆在防爆盖板的外部将其密封固定。由于壳体的厚度受到一定限制，采用机械 强度小的铝、铝合金等材质作为壳体的电池不宜采用机械翻边方式封口，因此上述防爆盖 板无法应用于电池容器质软的电池。由于上述原因，目前电池容器机械强度小的电池不采用机械翻边的封口，而采用 焊接封口，在这种电池的盖板组件上不设置安全装置。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种提高电池的安全性能、有效避免爆炸 的电池、电池保护装置及其制作方法。为解决上述技术问题，本发明提供一种电池，包括壳体、设在壳体内部的电芯，以 及带有通孔的封口板，所述封口板密封焊接在壳体端部；还包括与电芯正/负极连接的连 接片，以及固定在封口板上、用于通过所述通孔引出电芯正/负极的顶盖，所述连接片与顶 盖围合成腔体；还包括固定在所述顶盖与连接片之间导电的翻转片，所述翻转片包括固定 部和变形部；所述固定部与所述顶盖电连接，且与所述封口板通过绝缘板隔开；所述变形 部容纳在所述腔体内，且预先与所述连接片电连接地固定为一体。进一步地，所述顶盖包括用于焊接在所述固定部的焊接部，所述固定部具有与所 述焊接部密封配合的翻边。所述绝缘板为U型截面的环形件，且密封嵌套在所述固定部与封口板之间。所述连接片上还设有贯通腔体和电池内部的气孔。优选地，所述变形部还设有承受预定压力即发生破裂的泄压痕，所述顶盖上还设有连通所述腔体和电池外部的泄压孔。所述顶盖的外表面覆盖用于引出电池电流的镀镍层。所述变形部与所述连接片预先通过铆钉或焊接的方式固定为一体。所述封口板、连接片或翻转片的材料为铝或铝合金。所述封口板还包括用于包容固定所述顶盖、翻转片、连接片和绝缘板的环状台面。本发明还提供了一种电池保护装置，包括用于密封焊接在电池壳体端部、带有通 孔的封口板，与电池电芯正/负极连接的连接片，以及固定在封口板上用于通过所述通孔 引出电芯正/负极的顶盖，所述连接片与顶盖围合成腔体；还包括固定在所述顶盖与连接 片之间导电的翻转片，所述翻转片包括固定部和变形部；所述固定部与所述顶盖电连接，且 与所述封口板通过绝缘板隔开；所述变形部容纳在所述腔体内，且预先与所述连接片电连 接地固定为一体。进一步地，所述顶盖包括用于焊接在所述固定部的焊接部，所述固定部具有与所 述焊接部密封配合的翻边。所述封口板、连接片或翻转片的材料为铝或铝合金。所述变形部还设有承受预定压力即发生破裂的泄压痕，所述顶盖上还设有连通所 述腔体和电池外部的泄压孔。本发明还保护了一种电池保护装置的制作方法，包括以下步骤步骤A 将翻转片的变形部与连接电池的电芯正/负极的连接片电连接地固定为 一体；步骤B:将翻转片的固定部与顶盖电连接，所述连接片与所述顶盖围合成腔体，将 所述变形部容纳在所述腔体内；步骤C:将顶盖固定在用于密封焊接在电池的壳体端部、带有通孔的封口板上，从 而使顶盖通过所述通孔引出电芯正/负极，所述固定部与封口板通过绝缘板隔开。进一步地，所述步骤B中将翻转片的固定部与顶盖电连接的具体方式为将顶盖 的焊接部焊接在所述翻转片的固定部，并将所述固定部的外沿向内折合形成翻边，使所述 翻边与所述焊接部密封配合。本发明的有益效果是本发明提供的技术方案能够在铝壳的电池发生过充或者短 路等状况时，使翻转片在电池内部气压的作用下与连接片相互脱离，从而切断电流避免电 池内部的进一步过热反应，并发明并不需要采用机械翻边的方式对电池进行封口，因此能 够应用于软质壳体的电池，有效避免了电池的爆炸。翻转片上还设有承受预定压力即发生破裂的泄压痕，泄压痕破裂后，能够通过封 口板上的泄压孔释放电池内部产生的高压气体，进一步防止了电池爆炸，提高了电池的安 全性能。
图1为本发明一种实施例的电池保护装置剖面图；图2为本发明另一种实施例的电池剖面图。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。实施例一如图1和图2所示，本实施例的电池包括壳体7、设置在壳体7内部由正负极片卷 绕而成的电芯8、以及设置在壳体7端部的电池保护装置，其中，电池保护装置包括密封焊 接在壳体7端部的封口板1，还包括顶盖2、翻转片3、连接片4和绝缘板6等。其中，封口板1带有通孔11，通常以激光焊接等方式密封焊接在壳体7端部作为正 电极或负电极，其材料可采用与壳体7相同的铝或铝合金等。通孔11用于在电池发生过充、 短路等状态时实现电池内、外部的压力平衡。由于电池的壳体7形状可为圆筒形，也可为方 筒形或者其他形状，封口板1的轮廓形状也可为相应的圆形、方形等，一种实施方式中，封 口板1还包括用于包容固定顶盖2、翻转片3、连接片4和绝缘板6的环状台面12，能够对这 些部件起到良好的定位作用。并发明并不需要采用机械翻边的方式对电池进行封口，因此 能够应用于软质壳体7的电池，例如铝或铝合金的壳体7，因此有效避免了电池的爆炸。连接片4与电芯8的正极或者负极连接，可由铝或铝或铝合金制成。例如连接片 4可通过集流部件10与正极片或负极片电连接，并通过翻转片3将电池电流引出至顶盖2， 使顶盖2作为电池的正电极或者负电极，并保持与壳体7相反的极性，该连接片4与顶盖2 围合成使翻转片3实现翻转的腔体。为了实现连接片4与翻转片3围合形成的空间与电池 内部实现压力平衡，连接片4上还可以设置贯通腔体和电池内部的气孔41。翻转片3固定在顶盖2与连接片4之间，一般采用抗拉强度低、硬度小的铝、铝合 金等导电材料制成，可设置成带有拱起的圆形或方形薄片。翻转片3主要包括固定部31和 变形部32，由于其材质相对较软，容易变形，因此固定部31可叠放在顶盖2的下方，并通过 激光焊等方式紧固在顶盖2上以保持稳固的电连接，密封性较好；固定部31和顶盖2还通 过绝缘板6与封口板1绝缘隔开。由于翻转片3的材料较薄，机械性能较差，为了避免将翻 转片3与顶盖2等其他部件相连后，再与连接片4电连接而导致较差的焊接一致性或强度 一致性，应当将变形部32与连接片4预先通过铆接或者焊接的方式电连接地固定为一体， 再使变形部32容纳在腔体内，因此保证连接片4与翻转片3之间连接强度的一致性，从而 保证破断拉力的一致性，避免连接片4在重力作用下与翻转片3发生脱离。顶盖2固定在封口板1上，用于通过通孔11引出电芯8正/负极，主要用于保护 机械性能较差的翻转片3，其材料可为钢或铝合金等，例如可以选用SPCC(—般用冷轧碳素 钢薄板及钢带)，不易产生变形。一种优选的实施方式中，顶盖2包括用于焊接在固定部31 焊接部22，固定部31具有与焊接部22密封配合的翻边311，该翻边311形成一个凹槽，凹槽 的内表面紧密贴合固定部31的外表面，将固定部31与焊接部22之间的焊接处包覆起来， 与固定部31叠放焊接在顶盖2下方的方式相比，该优选的实施方式不仅保证了二者之间牢 固、稳定的电连接，而且充分利用翻转片3柔软、易变形的特性，进一步提高了焊接处的密 封性能。例如圆柱形电池中，该焊接部22径向向外延伸，固定部31的翻边具有沿电池的轴 向延伸的折合面，以及径向向内延伸的折合面，这些折合面形成的环形凹槽311紧贴包覆 焊接部22。绝缘板6嵌套在固定部31和封口板1之间，使翻转片3和顶盖2与封口板1绝缘 隔开，从而保证封口板1与顶盖2具有相反的极性，例如绝缘板6可采用U型截面的环形件，材料为PP (聚丙烯)或者其他塑料。固定部31下方还可设置绝缘片5，保证固定部31与连 接片4之间的绝缘性能，如果连接片4上未设置贯通腔体和电池内部的气孔41，该绝缘片5 可以采用非密封的固定方式，从而保持连接片4与翻转片3围合形成的空间与电池内部实 现压力平衡。本实施方式还可进一步通过绝缘部件9将封口板1与电芯8绝缘隔开。与电池的其他位置相比，变形部32与连接片4电连接处的机械性能相对比较薄 弱，能够在承受预定压力时发生变形而向外翻转，从而脱离与连接片4之间的电连接。正常 状态下，翻转片3仅在变形部32与连接片4之间电连接，在固定部31将电池电流引出至顶 盖2，以向外提供电能。一旦电池发生过充或者短路现象，电池的正、负极片与电解液发生强 烈的过热反应，产生的气体迅速膨胀导致电池内部气压急剧升高，腔体中连接片4与翻转 片3之间的压力也相应增大，当电池内部的气压增大到一定程度时，迫使变形部32在腔体 内向外翻转，从而脱离与连接片4之间的电连接并将电流断开，能够有效避免电池内部继 续过热反应而产生更多的气体，且避免了气体膨胀而导致的电池爆炸，显著提高了电池的 安全性能。电流断开后，由于封口板1和壳体7都不带电，如果将电池组装形成电池组，则 能够从一定程度上避免电池组意外短路的可能性，进一步提高电池组的安全性能。实施例二 如图1和图2所示，本实施方式的电池中，顶盖2上还设有连通腔体和电池外部的 至少一个泄压孔21，变形部32还设有机械性能相对薄弱、承受一定压力时即发生破裂的泄 压痕。正常状态下，翻转片3内侧的气压与电池内部气压保持平衡，翻转片3外侧的气压与 电池外部气压保持平衡；电池发生过充或者短路现象时，如果变形部32在气压作用下与连 接片4脱离而切断电流后，电池内部的化学反应仍未停止，或者电池内部的气压仍然很大， 则变形部32承受的压力增大到预定程度时泄压痕会发生破裂，电池内部的高压气体首先 从该破裂处释放出来，并通过顶盖2上的泄压孔21释放至电池外部，有效防止了整个电池 的爆炸。顶盖2的外表面还可覆盖用于引出电池电流的镀镍层。需要将多个电池相互串联 和/或并联组装成电池组时，可将镍片或者导线焊接在该镀镍层而与其他电池相连接，以 便增强连接处的焊接性能并减少局部电阻，提高电池的工作效率和工作寿命。 本发明的电池包括方形或圆形锂电池或其他电池，当电池在意外状况下发生过充 或者短路等现象时，电池保护装置中的翻转片3能够在电池内部气压的作用下与连接片4 相互脱离，从而切断电流避免电池内部的进一步过热反应，有效减少电池爆炸的发生几率。 翻转片3上还可设置泄压痕，顶盖2上还可设置泄压孔21，如果过热反应仍未停止，则泄压 痕会自动破裂，并通过泄压孔21释放电池内部的高压气体，有效避免电池爆炸，显著提高 电池的安全性能。实施例三本实施方式保护了一种电池保护装置的制作方法，具体包括以下步骤首先，将翻转片3的变形部32与连接片4电连接地固定为一体，例如采用焊接或 者铆接的方式进行连接。接着，将翻转片3的固定部31与顶盖2电连接，使连接片4与顶盖2围合成腔体， 将变形部32容纳在腔体内。例如可采用激光焊的方式将固定部31焊接在顶盖2的下表面， 优选地，可将顶盖2的焊接部22焊接在固定部31，并将固定部31的外沿向内折合形成翻边311，该翻边311与焊接部22密封配合，能够保证密封性能。本步骤实现了翻转片3和连接 片4形成的整体与顶盖2的连接。最后，将顶盖2固定在封口板1上，从而使顶盖2通过通孔11引出电芯正/负极， 具体地，将翻转片3的固定部31与封口板1通过绝缘板6隔开，例如可将绝缘板6嵌套在 固定部31和封口板1之间，使翻转片3、连接片4和顶盖2和绝缘板6形成的整体与封口板 1相配合。以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发 明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱 离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护 范围。
权利要求
1.一种电池，包括壳体(7)、设在壳体(7)内部的电芯(8)，以及带有通孔(11)的封口 板(1)，其特征在于，所述封口板(1)密封焊接在壳体(7)端部；还包括与电芯(8)正/负 极连接的连接片G)，以及固定在封口板⑴上、用于通过所述通孔(11)引出电芯⑶正/ 负极的顶盖O)，所述连接片(4)与顶盖O)围合成腔体；还包括固定在所述顶盖( 与连接片(4)之间导电的翻转片(3)，所述翻转片C3)包括 固定部(31)和变形部(32)；所述固定部(31)与所述顶盖O)电连接，且与所述封口板(1)通过绝缘板(6)隔开；所述变形部(3 容纳在所述腔体内，且预先与所述连接片电连接地固定为一体。
2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述顶盖(2)包括用于焊接在所述固定部 (31)的焊接部(22)，所述固定部(31)具有与所述焊接部0 密封配合的翻边。
3.如权利要求1述的电池，其特征在于，所述绝缘板(6)为U型截面的环形件，且密封 嵌套在所述固定部(31)与封口板(1)之间。
4.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述连接片(4)上还设有贯通腔体和电池内 部的气孔(41)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电池，其特征在于，所述变形部(32)还设有承受 预定压力即发生破裂的泄压痕，所述顶盖( 上还设有连通所述腔体和电池外部的泄压孔 01)。
6.如权利要求1至4中任一项所述的电池，其特征在于，所述顶盖(2)的外表面覆盖用 于引出电池电流的镀镍层。
7.如权利要求1至4中任一项所述的电池，其特征在于，所述变形部(32)与所述连接 片(4)预先通过铆钉或焊接的方式固定为一体。
8.如权利要求1至4中任一项所述的电池，其特征在于，所述封口板(1)、连接片(4) 或翻转片( 的材料为铝或铝合金。
9.如权利要求1至4中任一项所述的电池，其特征在于，所述封口板(1)还包括用于包 容固定所述顶盖0)、翻转片(3)、连接片(4)和绝缘板(6)的环状台面(12)。
10.一种电池保护装置，其特征在于，包括用于密封焊接在电池壳体(7)端部、带有通 孔(11)的封口板(1)，与电池电芯⑶正/负极连接的连接片G)，以及固定在封口板⑴ 上、用于通过所述通孔(11)引出电芯⑶正/负极的顶盖0)，所述连接片⑷与顶盖⑵ 围合成腔体；还包括固定在所述顶盖( 与连接片(4)之间导电的翻转片(3)，所述翻转片C3)包括 固定部(31)和变形部(32)；所述固定部(31)与所述顶盖电连接，且与所述封口板(1)通过绝缘板(6)隔开；所述变形部(32)容纳在所述腔体内，且预先与所述连接片电连接地固定为一体。
11.如权利要求10所述的电池保护装置，其特征在于，所述顶盖(2)包括用于焊接在所 述固定部(31)的焊接部(22)，所述固定部(31)具有与所述焊接部0 密封配合的翻边。
12.如权利要求10或11所述的电池保护装置，其特征在于，所述封口板(1)、连接片 (4)或翻转片(3)的材料为铝或铝合金。
13.如权利要求10或11所述的电池保护装置，其特征在于，所述变形部(32)还设有承 受预定压力即发生破裂的泄压痕，所述顶盖( 上还设有连通所述腔体和电池外部的泄压孔 01)。
14.一种电池保护装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤步骤A 将翻转片(3)的变形部(32)与连接电池的电芯⑶正/负极的连接片⑷电 连接地固定为一体；步骤B:将翻转片(3)的固定部(31)与顶盖⑵电连接，所述连接片⑷与所述顶盖 (2)围合成腔体，将所述变形部(3 容纳在所述腔体内；步骤C:将顶盖⑵固定在用于密封焊接在电池的壳体(7)端部、带有通孔(11)的封 口板⑴上，从而使顶盖(2)通过所述通孔(11)引出电芯⑶正/负极，所述固定部(31) 与封口板⑴通过绝缘板(6)隔开。
15.如权利要求14所述的制作方法，其特征在于，所述步骤B中将翻转片(3)的固定部 (31)与顶盖O)电连接的具体方式为将顶盖( 的焊接部0 焊接在所述翻转片C3)的固定部(31)，并将所述固定部(31) 的外沿向内折合形成翻边(311)，使所述翻边(311)与所述焊接部0 密封配合。
全文摘要
本发明公开了一种电池、电池保护装置及其制作方法，电池包括壳体7、设在壳体7内部的电芯8，以及带有通孔11的封口板1，所述封口板1密封焊接在壳体7端部；还包括与电芯8正/负极连接的连接片4，固定在封口板1上、用于通过所述通孔11引出电芯8正/负极的顶盖2，所述连接片4与顶盖2围合成腔体；还包括固定在顶盖2与连接片4之间导电的翻转片3，所述翻转片3包括固定部31和变形部32；所述固定部31与顶盖2电连接，且与封口板1通过绝缘板6隔开；所述变形部32容纳在腔体内，且预先与连接片4电连接地固定为一体。本发明能够有效提高电池的安全性能、避免电池爆炸。
文档编号H01M2/20GK102142531SQ201010104849
公开日2011年8月3日 申请日期2010年1月28日 优先权日2010年1月28日
发明者尚随军, 毛焕宇, 郝焱 申请人:比克国际(天津)有限公司, 深圳市比克电池有限公司