一种自保护式锂离子电池及其盖板的制作方法

文档序号:15278008发布日期:2018-08-28 23:11阅读:165来源:国知局

本发明涉及锂电池技术领域,更具体地说涉及一种自保护式锂离子电池及其盖板。



背景技术:

随着世界能源告急,锂离子电池以其能量密度大,循环使用寿命时间长等优势,被越来越多的技术领域所关注,特别是现如今被电动汽车行业所广泛应用。锂离子电池应用在电动汽车上,其安全性和可靠性是大家所极度关注的技术要点。锂离子电池在受到短路、高热、过充等外界不良因素影响下,电池内部极易产生高压气体,引起电池壳体形变甚至爆炸,同时,外部受力挤压也会导致锂离子内部损坏,产生严重安全事故。

如图1所示的锂离子结构,包括电池壳体10、正极盖板20、负极盖板30,在两个盖板中包括有中间的极柱40和套在极柱40外的盖板50,盖板50可以是中间内凹,也可以是平直的结构,此处以内凹结构为例。通常盖板50都是厚度相同的,在这种传统结构的锂离子下,一旦单个电池内部温度异常,产生高压气体或爆炸时,与其串连共同工作的锂离子电池组都会连锁反应,后果十分严重。

鉴于此,本发明人设计了一种自保护式的锂离子电池及其盖板,本案由此产生。



技术实现要素:

本发明的目的就是针对现有技术之不足,而提供一种自保护式的锂离子电池及其盖板,在锂离子电池内部异常时产生形变,令单个锂离子电池自身短路失效,及时制止锂离子爆炸事故,避免更大后果的发生。

本发明的技术解决措施如下:

一种自保护式的锂离子电池盖板,包括极柱、盖板本体、垫片、金属搭件;极柱穿套在盖板本体中的通孔,极柱和盖板本体之间的接触部位通过垫片阻隔;盖板本体上设置一圈打薄部位,金属搭件至少有一端连接在极柱或者盖板本体上,并跨设于打薄部位之上。

所述的盖板本体边缘部平直,中间部凹陷,边缘部和中间部通过过渡曲线部连接。

所述的打薄部位位于中间部或者过渡曲线部。

所述的金属搭件,一端固定在极柱外表面的端部,另一端接近于盖板本体过渡曲线部。

所述的金属搭件,一端固定在极柱内表面的端部,另一端接近于盖板本体边缘部。

所述的金属搭件,一端固定在盖板本体外表面的边缘部,另一端接近极柱或者与极柱接触的金属部件。

所述的金属搭件为两节分体式的部件,其中一节固定在边缘部,另一节固定在极柱,两节的末端接近。

所述的金属搭件采用双金属片或者记忆合金;盖板本体材质为铝合金或不锈钢;所述的金属部件的材质为不锈钢、铜、铝、镍、铜镀镍中的一种或者几种的复合或者合金材料。

所述的过渡曲线部的厚度为边缘部和中间部的厚度的1/50~8/9。

一种自保护式的锂离子电池,包括安装在电池壳体两端的正极盖板、负极盖板;其中一端盖板为上述任何一项锂离子电池盖板结构,另一端盖板的盖板本体与其自身极柱带有相同电荷。

本发明的有益效果在于:

本发明中采用了一种自我保护的方式,在锂离子电池使用异常时,内部会发热温度升高,甚至有气体产生外泄。当锂离子电池盖板上过渡曲线部削薄后变得敏感和脆弱,一旦温度异常超过了锂离子电池的抗压点,就会令过渡曲线部产生形变收缩,使得锂离子电池正负极中间部分原本向内凹陷的结构产生突起,所以金属搭件就会将极柱和盖板本体进行搭接起来,令带有不同电荷的极柱和盖板本体串联短路,可以将该锂离子电池失效,不再让事故继续蔓延加重。

附图说明:

图1为本发明现有技术的结构示意图;

图2为本发明较佳实施例一的结构示意图;

图3为本发明锂离子电池盖板实施例二的结构示意图;

图4为本发明锂离子电池盖板实施例三的结构示意图;

图5为本发明锂离子电池盖板实施例四的结构示意图;

图6为本发明锂离子电池盖板实施例五的结构示意图。

具体实施方式:

如图2所示,对本发明较佳实施例做具体阐述说明。

本发明较佳实施例一主要包括电池壳体1、正极盖板2、负极盖板3。正极盖板2、负极盖板3安装在电池壳体1的两端,其中一端采用一体式结构,另一端分体式结构,本实施例中正极盖板2为分体,负极盖板3中的负极极柱31和负极盖板本体32直接接触或者是一体式结构,确保负极极柱31和负极盖板本体32带有相同电荷极性。

正极盖板2包括极柱21、盖板本体22、垫片23、金属搭件24。本实施例中盖板本体22为环形部件,中间设有通孔,极柱21从这个通孔中穿套,在极柱21和盖板本体22之间存留一个间隙,采用了绝缘材料的垫片23将极柱21和盖板本体22进行隔离。本实施例中的垫片23是一圈开口朝外的槽体,槽体开口大小刚好与盖板本体22的厚度相配套,卡箍在盖板本体22通孔的内边沿上。这样可以充分将极柱21和盖板本体22进行隔离。通常在垫片23上方还设置有金属垫圈25,金属垫圈25是和极柱21接触。本实施例中盖板本体22材质为铝合金或不锈钢。金属垫圈25的材质为不锈钢、铜、铝、镍、铜镀镍中的一种或者几种的复合或者合金材料。

本实施例中盖板本体22是一个整体,分成三个部分,中间内凹形成中间部221,外边的边缘部223水平平直,两者中间通过过渡曲线部222形成了连接。将其中过渡曲线部222处的厚度打薄一部分,形成打薄部位,一般该部位的厚度为中间部221和边缘部223的1/50至8/9范围内,需要确保这个部位会随着锂离子内部温度或者气压异常而产生形变。一旦形变,整个盖板本体22的中间凹陷部位会连同极柱21向外顶住,产生了盖板局部位移。打薄的位置不局限一定在过渡曲线部222处,也可以是在中间部221。

当然,盖板本体22可以是平直的结构,在其中某一处设置打薄部位225即可,比如图6所示。打薄部位变形,整个盖板本体22的中间部分也同样会向外顶出,产生了盖板局部位移。

在本发明中其中一个主要技术点就是增加金属搭件24,主要的作用是在盖板局部产生形变后,将电池进行短路连接。在图2所示的实施例一中,金属搭件24是安装在极柱21的外表面的端部,另一端接近于盖板本体22上的过渡曲线部222。这个接近的距离与过渡曲线部222产生形变收缩量配套,能确保在形变后,金属搭件24能触碰到盖板本体22。通常距离可以保持在0.1至2mm。

金属搭件24设置的部位可以是多样的,如图3所示的,可以设置在极柱21的内表面端部,另一端接近于盖板本体22的边缘部223。又如图4和图6所述,金属搭件24一端固定在盖板本体22外表面的边缘部223,另一端接近极柱21或者是与极柱21接触的金属部件,比如金属垫圈25。还可以是图5的两节式结构,一节固定在边缘部223,另外一节固定在极柱21,两者相对,末端靠近,方便形变后触碰短路。

金属搭件24的形状可以是平直、弧形的条状,或者是面状结构,只要能够令其上部位可以将极柱21和盖板本体22搭接起来即可。金属搭件24的形状是平直时,一般采用双金属片或者记忆合金,如果是弧形时,一般采用普通金属即可。

本发明在工作时,由于正极盖板2这头的极柱21带正电,负极盖板3的负极极柱31带负电。由于负极盖板3直接与负极极柱31接触,整个负极端都是负电,通过电池壳体1将负电传导至正极盖板2的盖板本体22为止。带负电的盖板本体22和带正电荷柱21在正常工作状态下是通过垫片23阻隔隔断的。当电池内部高温、过充或者其他异常时,温度急剧上升,内部具有高压气体,打薄部位作为敏感部位,首先产生形变,因此正极盖板2的中间部位就会被迫向外顶出,正极盖板2局部产生位移。这个位移量满足了金属搭件24的短路连接的条件,带负电荷的盖板本体22和带正电荷柱21被金属搭件24搭接起来,一旦搭接成功,电池自身的正负极被串联短路,使得该电池自身失效,同时防止锂离子电池事故片状蔓延,有效阻止更严重的事故爆发。

以上是本发明优选实施方式,在本发明构思前提下所做出若干其他简单替换和改动,都应当视为属于本发明的保护范畴。

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