二次电池及其顶盖的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于二次电池技术领域，尤其涉及一种能够有效防止电芯过热失控的二次电池及其顶盖。
【背景技术】
[0002]锂离子二次电池由于具有高能量、高容量及高功率，已被广泛使用于混合动力汽车和电动汽车。对用做汽车电源的锂离子二次电池来说，安全性为重中之重，过充测试是其必须通过的三个最极端测试之一。
[0003]目前，锂离子二次电池的过充测试大部分是利用外短原理来保证安全，S卩，在电芯失控前通过外短连接装置进行外短，以避免电芯内部急剧产热，导致失控。现有外短连接装置都是通过电芯内部产气后达到一定的气压，使短路装置启动形成短路回路的。但是，由于电芯过充失控前S0C(state of charge，表示充电容量与额定容量的比值)与电芯产气量的对应关系并不是完全确定的，因此以气压为启动条件的外短连接装置可靠性不够高，容易造成电芯已处于过充失控状态而外短连接装置还未开始工作，最终导致电芯出现安全事故的情况。
[0004]有鉴于此，确有必要提供一种可靠性更高的二次电池及其顶盖。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于:提供一种可靠性更高的二次电池及其顶盖，以有效防止电芯过充失控情况的出现。
[0006]为了实现上述目的，发明人经过研究，发现电芯过充失控前，SOC与电芯表面温度的对应关系是相对确定的，因此，使用温度变形件作为外短连接装置的启动元件可以更可靠地防止由于过充导致的电芯安全问题。
[0007]据此，本发明提供了一种二次电池顶盖，其包括导电顶盖片、导电翻转片、导电凸台、温度变形件、第一极柱和第二极柱；
[0008]第一极柱和第二极柱分别自导电顶盖片穿出，且第一极柱与导电顶盖片电绝缘，第二极柱与导电顶盖片电连接；
[0009]导电翻转片与第一极柱电连接，并与导电顶盖片电绝缘;导电凸台安装于导电翻转片的下方并通过导电顶盖片与第二极柱电连接;导电翻转片因与导电凸台之间存在间隙而彼此绝缘，但具有向导电凸台靠近的翻转趋势；
[0010]温度变形件设置在导电翻转片下，其抵顶住导电翻转片并与导电翻转片的翻转趋势抗衡，使导电翻转片在常温下无法翻转；
[0011 ]当温升导致温度变形件的温度达到或超过其变形温度时，温度变形件将发生记忆变形而不再抵顶导电翻转片，导电翻转片即在翻转趋势的作用下翻转并与导电凸台电连接，使得第一极柱和第二极柱电连通。
[0012]作为本发明二次电池顶盖的一种改进，所述导电翻转片包括极柱连接片和翻转连接片;极柱连接片套住第一极柱的外周壁而与第一极柱电连接;翻转连接片为可主动变形或受力变形的导电片，其一端与极柱连接片电连接，另一端为悬空端并具有向导电凸台靠近的翻转趋势。
[0013]作为本发明二次电池顶盖的一种改进，还包括固定在导电顶盖片上的绝缘件，所述绝缘件安装在导电翻转片与导电顶盖片之间，其上方则对导电翻转片形成支撑而避免翻转连接片与导电顶盖片接触;所述温度变形件安装在翻转连接片与绝缘件之间，一端固定在绝缘件上，自由端翘起并抵顶住翻转连接片。
[0014]作为本发明二次电池顶盖的一种改进，所述翻转连接片采用弹性变形材料制成，其处于自然状态时悬空端接触导电凸台；常温下，温度变形件的抵顶力使翻转连接片发生弹性变形，悬空端上翘而与导电凸台分离绝缘。
[0015]作为本发明二次电池顶盖的一种改进，所述翻转连接片向导电凸台靠近的翻转趋势由拉伸状态的弹簧提供;弹簧的下端固定在绝缘件、导电顶盖片或导电凸台上，上端则拉住翻转连接片的悬空端而使其具有向导电凸台靠近的翻转趋势;弹簧为绝缘弹簧或至少有一端设置绝缘结构，确保二次电池不会因为弹簧的存在而在常温下外短路。
[0016]作为本发明二次电池顶盖的一种改进，所述导电凸台包括片状的定位部和自定位部向上突出的凸起部;定位部固定在翻转连接片下方的导电顶盖片上并与导电顶盖片电连接，凸起部与翻转连接片的悬空端对齐。
[0017]作为本发明二次电池顶盖的一种改进，所述翻转连接片的悬空端和导电凸台的凸起部的接触面设置为彼此对应适配的形状。
[0018]作为本发明二次电池顶盖的一种改进，所述翻转连接片的悬空端设置有朝向凸起部的小凸起，导电凸台的凸起部顶端设置有与小凸起相适配的凹槽；当翻转连接片向导电凸台翻转后，小凸起插入凹槽中。
[0019]作为本发明二次电池顶盖的一种改进，所述翻转连接片的悬空端和导电凸台的凸起部中至少一个设置磁体，另一个设置磁吸附体，通过磁吸力为翻转连接片提供翻转趋势，并使翻转后的悬空端和凸起部紧密接触。
[0020]为了实现上述目的，本发明还提供了一种二次电池，其包括壳体、电芯、和二次电池顶盖;电芯收容于壳体中，顶盖安装于壳体上;所述二次电池顶盖为上述任一段落所述的二次电池顶盖
[0021]相对于现有技术，本发明以温度变形件在不同温度下的变形特性为基础，采用温度变形件作为外短连接装置的启动元件，因此能够在电芯温度升高时快速可靠地实现二次电池外短路，有效地避免了电芯过充热失控的出现，确保了电芯安全。
【附图说明】
[0022]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明二次电池、顶盖及其有益技术效果进行详细说明，其中:
[0023]图1为本发明二次电池顶盖的结构示意图；
[0024]图2为图1的剖视示意图；
[0025]图3为图2中A部分的放大图。具体实施例
[0026]为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和【具体实施方式】，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的【具体实施方式】仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
[0027]请参阅图1至图3，本发明二次电池包括壳体(图未示)、电芯(图未示)和顶盖，顶盖包括导电顶盖片20、第一极柱22、第二极柱24和外短连接装置30。其中，电芯收容于壳体中，导电顶盖片20安装于壳体上对电芯进行密封。第一极柱22和第二极柱24的下部各自在壳体内与电芯的正极片或负极片电连接(两个极柱的正负极性无固定要求，分别连接极性相反的极片即可)，顶部则自导电顶盖片20穿出；第一极柱22与导电顶盖片20电绝缘，第二极柱24与导电顶盖片20电连接。导电顶盖片20上还开设有用于向壳体内注入电解液的注液孔25。外短连接装置30设于导电顶盖片20远离电芯的一侧，用于在电池温度升高至预定程度时，对二次电池进行外短路以保证其安全。
[0028]外短连接装置30包括导电翻转片40、绝缘件42、温度变形件44和导电凸台46。导电翻转片40与第一极柱22电连接，并由绝缘件42间隔而与导电顶盖片20绝缘；导电凸台46安装于导电顶盖片20并通过导电顶盖片20与第二极柱24电连接;导电翻转片40因与导电凸台46之间存在间隙而彼此绝缘，但却具有向导电凸台46靠近的翻转趋势;温度变形件44安装在绝缘件42或导电顶盖片20上，其抵顶住导电翻转片40并与导电翻转片40的翻转趋势抗衡，使导电翻转片40在常温下无法翻转。
[0029]导电翻转片40包括极柱连接片400和翻转连接片402。极柱连接片400安装在导电顶盖片20的外侧，其套住第一极柱22的外周壁而与第一极柱22电连接;翻转连接片402为可主动变形或受力变形的导电片，其一端与极柱连接片400电连接，另一端为悬空端并具有向导电顶盖片20上的导电凸台46靠近的翻转趋势。极柱连接片400和翻转连接片402可以是如图3所示的两个独立元件，也可以一体成型为一个元件。
[0030]绝缘件42安装在导电翻转片40与导电顶盖片20之间，其下部通过焊接、铆接、机械配合、胶接或其他适用的方式固定在导电顶盖片20上，上部则对导电翻转片40形成支撑而避免其与导电顶盖片20接触。绝缘件42的上表面设有凸起420，导电翻转片40上开设有与凸起420对应的穿孔，通过凸起420与穿孔的配合实现翻转连接片402的定位。具体来说:当极柱连接片400和翻转连接片402为两个元件时，二者均开设与凸起420对应的穿孔，且以极柱连接片400在上、翻转连接片402在下的方式与绝缘件42连接；当极柱连接片400和翻转连接片402属于同一个元件时，二者有一个开设穿孔实现定位即可。
[0031]温度变形件44由形状记忆材料制成，形状记忆材料在常温和高温下具有不同的形状，因此，当温度达到或超过形状记忆材料的变形温度时，形状记忆材料就会从常温形态变为高温形态。温度变形件 44 可采用 Au、Ag、Cd、Cu、Zn、Al、Sn、S1、Ga、In、T1、N1、Fe、Pt、Pd、Nb、Fe、Mn、Ce、Br等至少两种以上的元素合金或者对温度有记忆效应的高分子材料制成，例如，温度变形件44采用CeBr3制成。本发明温度变形件44的变形温度为65?100°C，优选为80°C。
[0032]温度变形件44安装在翻转连接片402与绝缘件42之间，其在常温下为弹性预变形状态，高温下则将在回复力作用下恢复为自然状态，也就是说发生记忆变形。常温时，温度变形件44的一端固定在绝缘件42上，自由端翘起并抵顶住翻转连接片402，抵顶力与翻转连接片402的翻转趋势抗衡而使翻转连接片402在常温下无法翻转。当二次电池因过充或其他原因导致电芯温度升高时，与电芯电连接的第一极柱22、第二极柱24、导电顶盖片20、导电凸台46、导电