动力电池顶盖的安全保护结构的制作方法

本实用新型属于动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池顶盖的安全保护结构。

背景技术：

电动汽车和储能电站等一般需要使用具有大容量的动力电池作为电源。这些动力电池除了具有高容量，还应当具有良好的安全性及较长的循环寿命等，才能达到使用的标准和满足人们的需求。

现有技术中，当动力电池过充时，动力电池中的电解液的分解会使动力电池内部产生过量的热造成电池起火；或者会使动力电池内部压力增大导致电池爆炸。因此在动力电池失控之前，需要借助于一个外短路结构来切断动力电池的主回路中的保险丝(Fuse)结构，阻止动力电池继续充电。例如，在动力电池过充的时候，当动力电池内部产生一定气压，外短路结构起作用，使动力电池本身形成一个回路，使得Fuse熔断，从而切断主回路。该外短路结构需要在一定气压下起作用，且过流能力比Fuse强，不能在大电流下先于Fuse熔断。如图1～2所示，现有技术中采用翻转片1’来实现该外短路结构的功能，该翻转片1’采用一块圆盘，并在该圆盘中央设置一个端面为平面的柱状凸台。正常使用的时候，翻转片1’与动力电池顶盖上的负极柱2’是断开绝缘的。当动力电池过充并产生一定气压时，气压会推动翻转片1’动作，使得翻转片1中的柱状凸台与导电片3’连接，而导电片3’又与负极柱2’电连接，从而在动力电池内形成回路，使得Fuse熔断，切断主回路，保护了动力电池。

但是，在动力电池生产和使用过程中，由于柱状凸台本身的自重或加工等原因，容易使柱状凸台的水平端面发生形变，变成如图2所示的周边翘起中间凹陷的曲面，而翘起的周边很容易与导电片发生接触；这样大大增加了在正常状态下凸台与导电片3’短接的风险，影响动力电池的正常使用，使得动力电池的安全品质得不到有效保证。

有鉴于此，确有必要对现有的动力电池顶盖的安全保护结构作进一步的改进，有效提高动力电池顶盖的安全性能，保证动力电池的安全品质。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种动力电池顶盖的安全保护结构，用于克服现有技术中由于翻转片的周边易翘起而影响电池安全性能，降低电池安全品质的缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下解决方案：

一种动力电池顶盖的安全保护结构，包括顶盖片、负极柱、导电块和安全翻转片，所述导电块设置于所述顶盖片的上方并与所述负极柱电连接，所述负极柱与所述顶盖片绝缘装配，所述顶盖片上设置有连接孔，所述安全翻转片密封所述连接孔，所述安全翻转片包括焊接部、凸台以及设置于所述焊接部与所述凸台之间的翻转部，所述凸台的端面为中部高周缘低的弧面结构，所述焊接部与所述顶盖片电连接，所述凸台与所述导电块不接触；当动力电池内部压力超过基准压力时，所述安全翻转片向上翻转，使得所述凸台与所述导电块电连接。

作为本实用新型动力电池顶盖的安全保护结构的一种改进，所述凸台设置在所述翻转部的中央位置，所述焊接部设置在所述翻转部的外边缘。

作为本实用新型动力电池顶盖的安全保护结构的一种改进，所述翻转部为片状环面结构，其厚度为0.1～2mm，优选为0.2～0.8mm。若厚度过薄，会大大降低安全翻转片向上动作的基准压力；反之，若厚度过厚，会明显增加安全翻转片向上动作的基准压力。

作为本实用新型动力电池顶盖的安全保护结构的一种改进，所述安全翻转片向上翻转的基准压力为0.01～1.2Mpa，优选为0.1～0.8Mpa。基准压力过大，起不到安全防护作用；基准压力过小，影响动力电池的正常使用。

作为本实用新型动力电池顶盖的安全保护结构的一种改进，所述安全翻转片的翻转部与水平面形成的夹角α为6～60°，优选为10～30°。其中α的具体取值可以根据实际需要进行设置，而不同的设置角度会影响安全翻转片向上翻转的基准压力。当α值过小时，导致凸台与导电块的距离过近，这样正常情况下安全翻转片极易与导电块发生误接而使电池失效；当α值过大时，使得安全翻转片的重心降低，一定程度上增加了安全翻转片向上动作的阻力，这样可能导致安全翻转片向上动作发生滞后，从而影响电池的安全防护性能。

作为本实用新型动力电池顶盖的安全保护结构的一种改进，所述翻转部的厚度在从凸台向焊接部的方向上逐渐减小。其中，电流流过安全翻转片每圈的截面积＝周长L*厚度T＝3.14*直径D*厚度T，翻转部由于内圈厚，可以减小内圈直径小带来的影响；当过流电流向外圈扩散时，虽然外圈厚度变薄，但是外圈的直径D变大，仍然可以承受过流电流带来的冲击，避免翻转部直接被熔断。这样，可以使得整个翻转部的截面积由内而外都满足电流过流要求，同时由于安全翻转片中翻转部的外圈壁薄，在一定气压下能够使安全翻转片向上翻转。因此，将翻转部设计成变截面的结构，不仅能够确保安全翻转片在特定压力下向上翻转，还有效地增加了翻转部内圈的过流面积，减少安全翻转片被熔断的概率，从而能够有效地降低动力电池起火或者爆炸的危险，进一步增强了动力电池的安全性能。

作为本实用新型动力电池顶盖的安全保护结构的一种改进，所述凸台为实心结构，且所述凸台的厚度大于所述翻转部的厚度。由于凸台与导电块接触的位置是过流的瓶颈区域，因此在凸台与导电块接触瞬间电流很大，容易导致接触位置局部熔化。通过增加厚度，可以使得实心结构的凸台与导电块接触面的过流面积增大，保证大电流下先不能熔断凸台，从而有效地降低动力电池发生起火或者爆炸的危险，极大地提高了动力电池的安全性能。

作为本实用新型动力电池顶盖的安全保护结构的一种改进，所述顶盖片设置有凸出于上表面的凸包，所述凸包在所述顶盖片的下表面形成凸包收容部，所述连接孔设置于所述凸包内。安装时将极柱上移入顶盖片的凸包收容部中，在保证动力电池基本性能的同时，减小了极柱在壳体内部的高度，给电芯腾出了更大的安装空间，从而使动力电池的能量密度得到提升。

作为本实用新型动力电池顶盖的安全保护结构的一种改进，所述焊接部、所述凸台以及所述翻转部为一体化连接结构。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过将安全翻转片的凸台设置成中部高周缘低的弧面结构，有效解决了现有技术中水平端面的凸台易发生周缘翘起中间凹陷的曲面形变，而容易导致与导电块发生误接触的问题，从而有效提高了动力电池顶盖的安全性能，保证了动力电池的安全品质。

附图说明

图1为现有技术中动力电池顶盖的部分结构示意图。

图2为现有技术中周缘翘起的柱状凸台与导电块发生误接触的结构示意图。

图3为本实用新型的动力电池顶盖的结构示意图。

图4为图3中B的局部放大图。

图5为本实用新型中安全翻转片的结构示意图。

图中：1’-翻转片；2’-负极柱；3’-导电片；1-安全翻转片；11-凸台；12-翻转部；13-焊接部；2-负极柱；3-导电块；4-顶盖片；5-正极柱。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式和说明书附图对本实用新型及其有益效果作进一步详细说明，但是，本实用新型的具体实施方式并不局限于此。

如图3～5所示，一种动力电池顶盖的安全保护结构，包括顶盖片4、负极柱2、导电块3和安全翻转片1，导电块3设置于顶盖片4的上方并与负极柱2电连接，负极柱2与顶盖片4绝缘装配，顶盖片4上设置有连接孔，安全翻转片1密封连接孔，安全翻转片1包括焊接部13、凸台11以及设置于焊接部13与凸台11之间的翻转部12，凸台11设置在翻转部12的中央位置，焊接部13设置在翻转部12的外边缘，焊接部13、凸台11以及翻转部12为一体化结构；其中，凸台11为实心结构，且凸台11的厚度大于翻转部12的厚度，凸台11的端面为中部高周缘低的弧面结构；焊接部13与顶盖片4电连接，凸台11与导电块3不接触；当动力电池内部压力超过基准压力时，安全翻转片1向上翻转，使得凸台11与导电块3电连接。

在根据本实用新型的动力电池顶盖的安全保护结构的一实施例中，翻转部12为片状环面结构，其厚度为0.1～2mm，优选为0.2～0.8mm。若厚度过薄，会大大降低安全翻转片1向上动作的基准压力；反之，若厚度过厚，会明显增加安全翻转片1向上动作的基准压力。

在根据本实用新型的动力电池顶盖的安全保护结构的一实施例中，安全翻转片1向上翻转的基准压力为0.01～1.2Mpa，优选为0.1～0.8Mpa。基准压力过大，起不到安全防护作用；基准压力过小，影响动力电池的正常使用。

在根据本实用新型的动力电池顶盖的安全保护结构的一实施例中，安全翻转片1的翻转部12与水平面形成的夹角α为6～60°，优选为10～30°。其中α的具体取值可以根据实际需要进行设置，而不同的设置角度会影响安全翻转片1向上翻转的基准压力。当α值过小时，导致凸台11与导电块3的距离过近，这样正常情况下安全翻转片1极易与导电块3发生误接而使电池失效；当α值过大时，使得安全翻转片1的重心降低，一定程度上增加了安全翻转片1向上动作的阻力，这样可能导致安全翻转片1向上动作发生滞后，从而影响电池的安全防护性能。

在根据本实用新型的动力电池顶盖的安全保护结构的一实施例中，翻转部12的厚度在从凸台11向焊接部13的方向上逐渐减小。其中，电流流过安全翻转片1每圈的截面积＝周长L*厚度T＝3.14*直径D*厚度T，翻转部12由于内圈厚，可以减小内圈直径小带来的影响；当过流电流向外圈扩散时，虽然外圈厚度变薄，但是外圈的直径D变大，仍然可以承受过流电流带来的冲击，避免翻转部12直接被熔断。这样，可以使得整个翻转部12的截面积由内而外都满足电流过流要求，同时由于安全翻转片1中翻转部12的外圈壁薄，在一定气压下能够使安全翻转片1向上翻转。因此，将翻转部12设计成变截面的结构，不仅能够确保安全翻转片1在特定压力下向上翻转，还有效地增加了翻转部12内圈的过流面积，减少安全翻转片1被熔断的概率，从而能够有效地降低动力电池起火或者爆炸的危险，进一步增强了动力电池的安全性能。

在根据本实用新型的动力电池顶盖的安全保护结构的一实施例中，顶盖片4设置有凸出于上表面的凸包，凸包在顶盖片4的下表面形成凸包收容部，连接孔设置于凸包内。安装时将负极柱2和正极柱5上移入顶盖片4的凸包收容部中，在保证动力电池基本性能的同时，减小了负极柱2和正极柱5在壳体内部的高度，给电芯腾出了更大的安装空间，从而使动力电池的能量密度得到提升。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。