电流中断装置、单体电池、电池模组、动力电池和电动汽车的制作方法

本公开涉及电池领域，具体地，涉及一种电流中断装置、包括该电流中断装置的单体电池、包括该单体电池的电池模组，包括该电池模组的动力电池和包括该动力电池的电动汽车。

背景技术：

通常电池上设置有感应气压的拉断结构，即电流中断装置。在极端情况下(例如电池短路或者过充)，电流中断装置依靠电池自身启动，断开电池的储能系统回路，以起到对电池的保护作用。当系统或电池存在安全隐患时，电池内部材料发生反应而产生大量气体，且随着时间的推移，电池内部气体增多导致其内部压力增大，压力增大驱使翻转片翻转，以通过翻转片的翻转拉断刻痕件上的局部减薄的断裂部位(即刻痕)，从而断开单体电池与外部电路的电连接，及时中断异常。

然而现有电流中断装置存在以下问题：刻痕件被拉断时，容易产生拉弧，发生高压击穿，导致电池内短，可能造成电池起火爆炸。这是因为电池系统往往涉及高压，而电流中断装置内断开的空间较小，在断开的过程中，随着刻痕件的拉断，断裂处的接触电阻变大，发热导致其周围的温度升高。在温度和电场作用下空气被电离由绝缘状态变为导电状态，并释放出强光和高温，出现高压拉弧。此时，不仅电流中断装置会被击穿，电池盖板、极芯也会被击穿，继而引发电池内短，容易造成电池火灾或者爆炸，存在很大的安全隐患。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种电流中断装置，该电流中断装置能够避免产生拉弧，能够对电池起到有效防护作用。

为了实现上述目的，本公开了提供一种电流中断装置，包括壳体、极柱、刻痕件、翻转片和外引出端子，所述翻转片将所述壳体的内部空间分隔为第一腔室和第二腔室，所述外引出端子设置在所述壳体上并与所述翻转片通过所述壳体导电连接，所述刻痕件固定在所述第一腔室内，所述极柱的下端与电池的电池极芯相连，所述极柱的上端与所述刻痕件相连，所述刻痕件与所述翻转片相连，所述壳体上设置有供电池内部的气体通过以进入所述第一腔室的气孔，所述翻转片能够在所述第一腔室和所述第二腔室的压差作用下翻转以拉断所述刻痕件上的刻痕，从而断开所述极柱与所述外引出端子之间的电连接，所述壳体的内部空间填充有惰性气体，所述惰性气体用于避免所述刻痕件被拉断时产生拉弧。

可选地，所述壳体包括顶壁、底壁和侧壁，所述顶壁和所述底壁平行，所述侧壁位于所述顶壁和所述底壁之间，所述顶壁、所述底壁和所述侧壁共同限定出所述壳体的内部空间，所述底壁和所述翻转片之间形成所述第一腔室，所述顶壁和所述翻转片之间形成所述第二腔室，所述刻痕件与所述翻转片的中心相连，所述极柱穿过所述底壁，所述气孔设置在所述底壁上，所述外引出端子设置在所述顶壁上。

可选地，所述侧壁经过绝缘处理或所述极柱与所述底壁绝缘连接。

可选地，所述翻转片的四周与所述顶壁相连，所述翻转片与所述外引出端子通过所述顶壁导电连接。

可选地，所述翻转片呈下凹的伞面形状。

可选地，所述第二腔室内填充有所述惰性气体，所述刻痕件内形成有中空部，所述翻转片上形成有用于连通所述第二腔室和所述中空部的通孔，所述刻痕件上的刻痕围绕所述中空部设置。

可选地，所述电流中断装置还包括气囊，所述气囊设置在所述壳体的外侧且位于所述电池的外部，所述气囊与所述第二腔室连通，所述气囊由弹性材料制成。

可选地，所述电流中断装置还包括用于连通所述气囊和所述第二腔室的导气管。

可选地，所述电流中断装置还包括罩设在所述气囊上的保护罩。

可选地，所述第一腔室内填充有惰性气体。

可选地，所述壳体的顶壁上开设有一个或多个用于连通所述第二腔室和所述壳体的外侧的导气孔。

可选地，所述电流中断装置还包括绝缘隔板，所述绝缘隔板与所述底壁平行且间隔设置，所述极柱或所述刻痕件穿过所述绝缘隔板，所述绝缘隔板位于所述刻痕件的刻痕的下方，所述绝缘隔板上设置有一个或多个所述通气孔，所述通气孔与所述气孔位置错开。

可选地，所述绝缘隔板与所述底壁的间隙为0.1mm-0.5mm。

可选地，所述绝缘隔板包括相互垂直的平板部和套筒部，所述平板部形成在所述套筒部的一端且沿该套筒部的径向延伸，所述底壁上开设有极柱安装孔，所述套筒部插设在该极柱安装孔上，所述极柱穿过所述套筒部，所述平板部与所述底壁平行，所述通气孔设置在所述平板部上。

可选地，所述平板部位于所述底壁的上方，所述平板部的四周与所述壳体相连。

可选地，所述底壁为电池盖板的一部分，所述侧壁和所述顶壁位于所述电池盖板的外侧。

可选地，所述顶壁为电池盖板的一部分，所述侧壁和所述底壁位于所述电池盖板的内侧。

在本公开提供的电流中断装置中，刻痕件处在充有惰性气体环境中。而惰性气体的绝缘性好、不会产生电离，使得在刻痕件被拉断时，惰性气体不会由绝缘状态变为导电状态，从而能够避免拉弧的产生，起到灭弧效果，因此能够避免出现因电弧对电池极芯的损坏而造成电池起火或爆炸的情况，起到了对电池的有效防护作用。

根据本公开的另一方面，提供一种单体电池，包括盖板、电池外壳和容纳在该电池外壳内的电池极芯，所述单体电池还包括上述的电流中断装置，所述电池盖板封装所述电池外壳，所述极柱和所述电池极芯电连接。

根据本公开的另一方面，提供一种电池模组，该电池模组包括上述的单体电池。

根据本公开的另一方面，提供一种动力电池，包括包体和设置在该包体内的电池模组，所述电池模组为上述的电池模组。

根据本公开的另一方面，提供一种电动汽车，该电动汽车设置有上述的动力电池。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一种实施方式中电流中断装置的剖视结构示意图，其中示出了电池盖板、电池外壳及电池极芯；

图2是本公开另一种实施方式中电流中断装置的剖视结构示意图，其中示出了电池盖板、电池外壳及电池极芯；

图3是本公开再一种实施方式中电流中断装置的剖视结构示意图，其中示出了电池盖板、电池外壳及电池极芯。

附图标记说明

1 壳体 11 导气孔

12 顶壁 13 侧壁

14 底壁 141 气孔

2 极柱 3 刻痕件

31 刻痕 32 中空部

4 翻转片 41 通孔

5 外引出端子 6 绝缘隔板

61 通气孔 62 平板部

63 套筒部 71 第一腔室

72 第二腔室 8 气囊

9 导气管 10 保护罩

100 电池盖板 200 电池外壳

300 电池极芯 400 惰性气体

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是以相应附图的图面方向为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

如图1至图3所示，本公开提供了一种电流中断装置，包括壳体1、极柱2、刻痕件3、翻转片4和外引出端子5，翻转片4将壳体1的内部空间分隔为第一腔室71和第二腔室72，外引出端子5设置在壳体1上并与翻转片4通过壳体1导电连接，刻痕件3固定在第一腔室71内，极柱2的下端与电池的电池极芯300相连，极柱2的上端与刻痕件3相连，刻痕件3与翻转片4相连，壳体1上设置有供电池内部的气体通过以进入第一腔室71的气孔141，翻转片4能够在第一腔室71和第二腔室72的压差作用下翻转以拉断刻痕件3上的刻痕31，从而断开极柱2与外引出端子5之间的电连接，及时中断电池电流输入输出，避免异常(例如过充、短路)的进一步恶化。另外，壳体1的内部空间填充有惰性气体400，惰性气体400用于避免刻痕件3被拉断时产生拉弧。

在本公开提供的电流中断装置中，刻痕件3处在充有惰性气体400环境中，而惰性气体400的绝缘性好、不会产生电离，使得在刻痕件3被拉断时，惰性气体400不会由绝缘状态变为导电状态，从而能够避免拉弧的产生，起到灭弧效果，因此能够避免出现因电弧对电池极芯300的损坏而造成电池起火或爆炸的情况，能够起到对电池的有效防护作用。

其中，壳体1可以形成为任意适当的结构和形状。在一种实施方式中，如图1至图3所示，壳体1包括顶壁12、底壁14和侧壁13，顶壁12和底壁14平行，侧壁13位于顶壁12和底壁14之间，顶壁12、底壁14和侧壁13共同限定出壳体1的内部空间，底壁14和翻转片4之间形成第一腔室71，顶壁12和翻转片4之间形成第二腔室72，刻痕件3与翻转片4的中心相连，极柱2穿过底壁14，气孔141设置在底壁14上，外引出端子5设置在顶壁12上。这样，电池内部的气体能够通过底壁14上的气孔141进入到第一腔室71中并作用于翻转片4。该壳体的结构简单，而且能够保证电池内部气体作用到翻转片4上。

需要说明的是，在本公开中，壳体1既可以也可以位于电池的外部，也可以位于电池的内部，本公开对比不作限制。在上述实施方式中，当壳体1位于电池外部时，如图1和2所示，底壁14为电池盖板100的一部分，气孔141开设在电池盖板100上，侧壁13和顶壁12位于电池盖板100的外侧；当壳体1位于电池内部时，如图3所示，顶壁12为电池盖板100的一部分，侧壁13和底壁14位于电池盖板100的内侧，气孔141开设在底壁14上。

如图3所示，当壳体1位于电池内部时，为了避免侧壁13与外引出端子5形成电连接，侧壁13需经过绝缘处理。具体地，可在侧壁13的表面涂覆一层绝缘材料，或者，侧壁13直接由绝缘材料制成。再或者，极柱2与底壁14绝缘连接。

其中，如图1所示，翻转片4的四周与顶壁12相连，翻转片4与外引出端子5通过顶壁12导电连接。这样，电池处于正常状态时，电池极芯300通过极柱2、刻痕件3、翻转片4和壳体1与外引出端子5电导通，当电池出现外部短路或过充等异常时，翻转片4能够在电池内部气压的作用下向上翻转以拉断刻痕件3，从而断开电池极芯300与外引出端子5的电连接，阻止电池因热失控而导致爆炸起火。

在本公开中，翻转片4可以形成任意适当的结构，例如V形、U形等。在一种实施方式中，如图1所示，翻转片4呈下凹的伞面形状，刻痕件3的上端连接于翻转片4的最下端，即连接于翻转片4翻转幅度最大的部位，以使得在电池内部作用下，翻转片4能够及时拉断刻痕件3的刻痕31。

此外，在本公开中，如图1至图3所示，惰性气体400既可以设置在壳体1的第一腔室71内，也可以设置在第二腔室72内。在一种实施方式中，如图1和图3所示，惰性气体400设置在第二腔室72内。此时，如图1所示，刻痕件3内形成有中空部32，翻转片4的中心形成有用于连通第二腔室72和中空部32的通孔41，刻痕件3上的刻痕32围绕中空部32设置。这样，位于第二腔室72内的惰性气体400能够通过翻转片4的通孔41进入到刻痕件3的中空部32内，使得在翻转片4拉断刻痕件3的刻痕31时，拉断位置处在惰性气体400的保护下，以起到灭弧效果。

如图1和图3所示，当惰性气体400位于第二腔室72时，电流中断装置还包括气囊8，气囊8设置在壳体1的外侧并与第二腔室72连通，气囊8由弹性材料制成。这样，气囊8由弹性材料制成使得气囊8的体积可以根据第二腔室72内的气压变化而变化，以起到缓冲气压的功能，避免第二腔室72内的气压在翻转片4翻转过程中大幅升高，从而使得翻转片4向上翻动更为容易，能够避免出现因第二腔室72中气体阻力过大导致翻转片4不能及时翻转或者无法翻转的情况，保证了电池极芯300与外引出端子5的电连接的及时中断，提升了该电流中断装置的灵敏度。

其中，气囊8材料可以为橡胶类弹性材质，例如天然橡胶、聚硫橡胶、异戊橡胶等，也可以为其他材质的弹性材料，如尼龙等，本公开对此不作限制。

进一步地，如图1和图3所示，电流中断装置还包括用于连通气囊8和第二腔室72的导气管9。通过设置导气管9连接第二腔室72和气囊8，使得气囊8的位置布置更为灵活。例如，气囊8可布置在单体电池的壳体1上，也可以放在模组与模组间的间隙内。总之，气囊8可根据设计需要，放置在任意适当的位置，本公开对此不作限制。

更进一步地，如图1所示，气囊8的外部罩设一个保护罩10，以起到对气囊8的有效防护，防止气囊8被尖锐物刺穿。可选地，保护罩10可由金属材料制成，以具有较大的强度，提升提防护效果。

此外，在本公开的另一种实施方式中，如图2所示，惰性气体400设置在第一腔室71内。此时，壳体1上开设有连通第二腔室72和壳体1的外侧的导气孔11。这样，由于第二腔室72与壳体1外侧的空气连通，电池内部气体作用到翻转片4时，能够使得翻转片4及时翻转以拉断刻痕件3上的刻痕32。同时，由于第一腔室71中充有惰性气体400，刻痕件3被惰性气体400包围，因此能够避免在刻痕件3拉断时产生拉弧。

在本公开中，惰性气体400可以是任意适当种类的惰性气体，例如，如三氟碘甲烷、六氟化硫等，在本公开一种实施方式中，惰性气体10可选用常用的灭弧介质六氟化硫气体。

此外，在本公开中，如图1和图3所示，电流中断装置还包括绝缘隔板6，绝缘隔板6与底壁14平行且间隔设置，极柱2或刻痕件3穿过绝缘隔板6，即，绝缘隔板6可套设于极柱2或套设于刻痕件3，绝缘隔板6位于刻痕32的下方，绝缘隔板6上设置有通气孔61，通气孔61与气孔141位置错开。

这样，当电池因外部短路导致翻转片4和刻痕件3上通过大电流，便翻转片4和刻痕件3发生熔融时，由于绝缘隔板6的阻隔作用，能够防止熔融的高温金属液直接经气孔141进入电池内部，避免了因熔融金属液进入电池内部而导致起火爆炸。其中，由于绝缘隔板6上设置有通气孔61并且绝缘隔板6与壳体1的底壁14之间存在间隙，保证了第一腔室71与电池内部气体的连通，使得电池内部的气体可以正常作用到翻转片4上，不会影响电流中断装置的正常运行。

进一步地，为了使得电池内部气体能够均匀作用在翻转片4上，通气孔61可为多个，且多个通气孔61均匀布置在绝缘隔板6上。同样，气孔141可为多个，多个气孔141均匀布置在底壁14上(当底壁14为电池盖板100的一部分时，气孔开设在电池盖板100上)。

进一步地，为了保证电流中断装置的正常工作，绝缘隔板6与底壁14之间的间隙需设置在一定范围内。可选地，在本公开的一种实施方式中，绝缘隔板6与底壁14的间隙为0.1mm-0.5mm。该距离范围即可避免熔融的金属液经过该间隙进入电池内部，也可避免出现因金属液将间隙封死而导致电池内部的气体不能作用到翻转片4上的情况。

更进一步地，为了提升对高温金属液体的阻隔效果，绝缘隔板6可设置多个，相邻两个绝缘隔板6之间间隔设置且该两个绝缘隔板6上的通气孔61位置错开。可选地，相邻两个绝缘隔板6之间的间隙也为0.1mm-0.5mm。

在本公开，绝缘隔板6可以形成为任意适当的结构和形状。在一种实施方式中，如图1和图2所示，绝缘隔板6包括相互垂直的平板部62和套筒部63，平板部62形成在套筒部63的一端且沿该套筒部63的径向延伸，极柱2穿过套筒部63，底壁14上开设有极柱安装孔，套筒部63插设在该极柱安装孔上，平板部62与底壁14平行，通气孔61设置在平板部62上，平板部62与底壁14(电池盖板100)之间的间隙为0.1mm-0.5mm。在本实施方式中，绝缘隔板6的套筒部63既用作绝缘隔板6与极柱2连接的安装部，也用作极柱2与底壁100的安装衬套，起到了一件多用的效果。避免单独给极柱2设置安装衬套，减少了零件使用数量，有利于简化单体电池的装配工艺。

其中，平板部62即可位于底壁14的上方，也可以位于底壁14的下方。如图1和图2所示，平板部62位于底壁14(电池盖板100)的上方，并且平板部62的四周可与壳体1相连，以避免翻转片4和/或刻痕件3的金属液从平板部62四周与壳体1的内壁之间的缝隙中流入到电池内部。

在另一种实施方式中，如图3所示，绝缘隔板6形成为平板件，其上形成有与气孔141位置错开的通气孔61，并且与底壁14之间的间隙为0.1mm-0.5mm。

在本公开中，绝缘隔板6可为任意适当的耐高温材料，只要能够对翻转片4和/或刻痕件3的金属液起到有效阻隔作用均可。在一种实施方式中，绝缘隔板6可选用耐高温效果好的陶瓷板。

根据本公开的另一方面，提供一种单体电池，包括盖板100、电池外壳200和容纳在该电池外壳200内的电池极芯300，单体电池还包括上述的电流中断装置，电池盖板100封装电池外壳200，极柱2和电池极芯300电连接。

根据本公开的另一方面，提供一种电池模组，该电池模组包括上述的单体电池。

根据本公开的另一方面，提供一种动力电池，包括包体和设置在该包体内的电池模组，电池模组为上述的电池模组。

根据本公开的另一方面，提供一种电动汽车，该电动汽车设置有上述的动力电池。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。