一种防止电池外短路的结构及顶盖的制作方法

本发明属于电池生产的技术领域，具体涉及一种防止电池外短路的结构及顶盖。

背景技术：

如今，各国都在大力发展绿色、高效二次电池。锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，同时，也随着现代社会的发展和人们环保意识的增强，越来越多的设备选择以锂电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车等等，这为锂电池的应用与发展提供了广阔的空间。

然而，在锂电池的使用过程中，锂电池内的电流过大则容易导致锂电池损坏，持续的过大电流充电则极容易造成锂电池的寿命降低，更严重的，会导致锂电池发生爆炸等危险事故，目前，正极极柱通过电阻块与顶盖片电连接，其中，电阻块的阻值为毫欧级。发明人发现这种结构存在一定的风险：第一，电阻块的质量较大，且生产成本较高；第二，当外部零件与壳体造成短路时，即外短路时，不能及时断开极柱间的电流，造成电芯安全性能降低。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种防止电池外短路的结构，能够自动断开极柱和顶盖间的电流，避免外部零件与壳体形成大电流，提高电芯的安全性能，同时，具有体积小、重量轻的优点，且生产工艺成熟，有利于降低生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种防止电池外短路的结构，包括绝缘板和导电部，所述导电部设置在所述绝缘板的顶面和/或底面，所述导电部连接有熔断线，所述绝缘板设置有导电孔，所述熔断线通过所述导电孔连接电池的焊接环或顶盖。

作为本发明所述的一种防止电池外短路的结构的一种改进，所述熔断线的线径小于所述导电部的线径。

作为本发明所述的一种防止电池外短路的结构的一种改进，所述熔断线的线径为0.1mm～50mm，厚度为0.1～5.0盎司。

作为本发明所述的一种防止电池外短路的结构的一种改进，所述导电孔包括孔本体及设置于所述孔本体的导电体，所述导电体容置于所述孔本体；或所述导电体设置于所述孔本体的内壁。

作为本发明所述的一种防止电池外短路的结构的一种改进，所述熔断线的熔断电流小于所述导电体的熔断电流，所述熔断线的熔断电流为0.1ma～5000a。

作为本发明所述的一种防止电池外短路的结构的一种改进，所述熔断线与所述正极柱之间设置有绝缘部，所述熔断线与所述顶盖之间设置有所述绝缘部。

作为本发明所述的一种防止电池外短路的结构的一种改进，所述绝缘板包括电路板及设置在所述电路板的极柱通孔，所述导电部围绕所述极柱通孔设置。

作为本发明所述的一种防止电池外短路的结构的一种改进，所述绝缘板为玻纤布基板、玻纤复合基板、纸基覆铜板或金属基覆铜板，所述导电部和所述熔断线均为金属材料。

作为本发明所述的一种防止电池外短路的结构的一种改进，所述导电部嵌于所述绝缘板的顶面，所述绝缘板的底面嵌有导电层，所述导电部依次通过所述熔断线和所述导电孔与所述导电层电连接。

本发明的目的之二在于提供一种顶盖，包括顶盖、塑胶件、焊接环、正极柱及如上述防止电池外短路的结构，所述正极柱和所述顶盖之间套设所述结构，所述焊接环焊接于所述正极柱，所述塑胶件包胶于所述正极柱，所述顶盖的底部设置有下塑胶，所述顶盖和所述下塑胶之间设置有防爆阀，所述防爆阀的上方设置有保护膜，所述正极柱和所述顶盖之间套设有密封圈。

需要说明的是：塑胶件使正极柱紧固在顶盖，防止正极柱发生松动而产生安全隐患，保证顶盖的可靠性，同时也起到保护顶盖的作用；焊接环相当于在正极柱形成一个台阶，用于紧固塑胶件上下方向的拉力，实现极柱的绝缘和电连接，从而简化生产工序，防止机器加工过程中产生金属丝，影响电芯的安全性能；采用在电池的焊接环和顶盖设置绝缘板，且正极柱和顶盖通过绝缘板上的导电部进行电连接，当电流过大时，超过熔断线的熔断电流范围，熔断线在大电流下产生高热进而熔化断裂，即实现自动断开正极柱和顶盖间的电流，形成缺口，避免外部零件与壳体形成大电流，提高电芯的安全性能；下塑胶为pps材料或psu材料，能够提高顶盖与电芯的绝缘性能，防止电解液腐蚀顶盖导致电池短路；防爆阀能够在电池由于过充、过放、过流及电池内部短路导致电池内压上升时，使电池自动快速泄压，避免电池爆炸导致安全事故的发生；保护膜能够防止杂质进入到防爆阀，保证防爆阀的功能能够实现；密封圈为氟橡胶，防止电解液通过缝隙腐蚀塑胶件，防止电解液腐蚀顶盖导致电池短路，也起到绝缘顶盖的作用，从而提高顶盖与电芯的绝缘性能。

本发明的有益效果在于，本发明包括绝缘板和导电部，所述导电部设置在所述绝缘板的顶面和/或底面，所述导电部连接有熔断线，所述绝缘板设置有导电孔，所述熔断线通过所述导电孔连接电池的焊接环或顶盖。由于现有的结构是将电阻块设置在正极柱和顶盖之间，正极极柱通过电阻块与顶盖片电连接，其中，电阻块的阻值为毫欧级，但电阻块的质量较大，增加电池壳体的整体重量，而且当外部零件与壳体造成短路时，即外短路时，不能及时断开极柱间的电流，造成电芯安全性能降低，因此，将导电部设置在绝缘板的顶面和/或底面，导电部连接有熔断线，电流过大时，超过熔断线的熔断电流范围，熔断线在大电流下产生高热进而熔化断裂，即，断开导电部和导电孔之间的连接，实现自动断开正极柱和顶盖间的电流，防止外部零件与壳体形成大电流，提高电芯的安全性能；相比电阻片的重量和成本，绝缘板的质量更轻，且成本更低，在确保安全性能的前提下，提高电池的轻量化水平，还能降低生产成本；绝缘板的顶面和底面均设置有导电部，可以提高导电部与正极柱及顶盖的接触面积，防止电池发生接触不良的情况，影响电池的正常使用；导电孔起到连接两个导电部的作用，且导电孔的过流性能比熔断线好，相当于形成两道防止电池外短路的结构，若熔断线没有熔断，导电孔也可在预设范围内熔断，有利于提高电池的安全性能，可以通过调整熔断线的线径和导电部的线径比，调整熔断线的熔断电流，从而保护电芯，提高电池的安全性能，其中熔断线的的中央连接导电孔，当连接导电孔熔断线断开后，相当于断开导电部和导电孔之间的连接，即断开正极柱和顶盖间的电流。本发明能够自动断开极柱和顶盖间的电流，避免外部零件与壳体形成大电流，提高电芯的安全性能，同时，具有体积小、重量轻的优点，且生产工艺成熟，有利于降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的剖面示意图。

图3为本发明的顶盖的分解示意图。

其中：1-绝缘板；2-导电部；3-熔断线；10-导电孔；101-孔本体；102-导电体；11-电路板；12-极柱通孔；5-顶盖；6-塑胶件；7-焊接环；8-正极柱；9-下塑胶；40-防爆阀；20-保护膜；30-密封圈。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1～2所示，一种防止电池外短路的结构，包括绝缘板1和导电部2，导电部2设置在绝缘板1的顶面和底面，导电部2连接有熔断线3，绝缘板1设置有导电孔10，熔断线3通过导电孔10连接电池的焊接环8或顶盖5。由于现有的结构是将电阻块设置在正极柱8和顶盖5之间，正极极柱通过电阻块与顶盖5电连接，其中，电阻块的阻值为毫欧级，但电阻块的质量较大，增加电池壳体的整体重量，而且当外部零件与壳体造成短路时，即外短路时，不能及时断开极柱间的电流，造成电芯安全性能降低，因此，将导电部2设置在绝缘板1的顶面和/或底面，导电部2连接有熔断线3，即其缺口的一端通过若干个可熔断线3连接缺口的另一端，电流过大时，超过熔断线3的熔断电流范围，熔断线3在大电流下产生高热进而熔化断裂，即，断开导电部2和导电孔10之间的连接，实现自动断开正极柱8和顶盖5间的电流，防止外部零件与壳体形成大电流，提高电芯的安全性能；相比电阻片的重量和成本，绝缘板1的质量更轻，且成本更低，在确保安全性能的前提下，提高电池的轻量化水平，还能降低生产成本；绝缘板1的顶面和底面均设置有导电部2，可以提高导电部2与正极柱8及顶盖5的接触面积，防止电池发生接触不良的情况，影响电池的正常使用；导电孔10起到连接两个导电部2的作用，且导电孔10的过流性能比熔断线3好，相当于形成两道防止电池外短路的结构，若熔断线3没有熔断，导电孔10也可在预设范围内熔断，有利于提高电池的安全性能，采用印刷电路板工艺将导电部2安装在绝缘板1，能够大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平，于本实施例中，可以通过调整熔断线3的线径和导电部2的线径比，调整熔断线3的熔断电流，从而保护电芯，提高电池的安全性能，其中熔断线3的的中央连接导电孔10，当连接导电孔10熔断线3断开后，相当于断开导电部2和导电孔10之间的连接，即断开正极柱8和顶盖5间的电流。

优选的，熔断线3的线径小于导电部2的线径。熔断线3的线径小于导电部2的线径，使得熔断线3的过流能力弱于导电部2，保证导电部2、熔断线3在正常使用时不会发生熔断，熔断线3过大电流时，自动断开正极柱8和顶盖5间的电流，防止外部零件与壳体形成大电流，提高电芯的安全性能。

优选的，熔断线3的线径为0.1mm～50mm，厚度为0.1～5.0盎司。限定熔断线3的线径和厚度，防止熔断线3的线径和厚度过小，影响熔断线3的正常过流能力；同时，防止熔断线3的线径和厚度过大，导致生产成本上升，还不利于熔断线3过大电流熔断。

优选的，导电孔10包括孔本体101及设置于孔本体101的导电体102，导电体102容置于孔本体101。导电体102起到连接绝缘板1的顶面和底面的作用，即连接电池的焊接环7或顶盖5，当电池的体积较大时，可以根据实际的孔本体101尺寸，将导电体102容置于孔本体101，同时，也可以通过增加孔本体101直径，将导电体102完全设置孔本体101的内壁，从而调节导电孔10的过流能力。

优选的，熔断线3的熔断电流小于导电体102的熔断电流，熔断线3的熔断电流为0.1ma～5000a。熔断线3的熔断电流小于导电体102的熔断电流，相当于形成两道防止电池外短路的结构，若熔断线3没有熔断，导电孔10也可在预设范围内熔断，有利于提高电池的安全性能；限定熔断线3的熔断电流，防止熔断线3的熔断电流过小，影响熔断线3的正常过流能力；同时，防止熔断线3的熔断电流过大，导致生产成本上升。

优选的，熔断线3与正极柱8之间设置有绝缘部，熔断线3与顶盖5之间设置有绝缘部。绝缘部能够防止熔断线3在断开后，与正极柱8或顶盖5发生短路，导致正极柱8和顶盖5导通，不利于提高电池安全性能。

优选的，绝缘板1包括电路板11及设置在电路板11的极柱通孔12，导电部2围绕极柱通孔12设置。增加极柱通孔12，便于将正极柱8穿过极柱通孔12安装于顶盖5；导电部2围绕极柱通孔12设置，有效利用绝缘板1的顶面和底面空间，提高过孔2内熔断线3与正极柱8及顶盖5的接触面积，防止电池发生接触不良的情况，影响电池的正常使用，其中，采用印刷电路板工艺制成电路板11，即在电路板11形成导线，能够大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平，同时，具有体积小，重量轻，利于电池的小型化。

优选的，绝缘板1为玻纤布基板、玻纤复合基板、纸基覆铜板或金属基覆铜板，导电部2和熔断线3均为金属材料。玻纤布基板、玻纤复合基板、纸基覆铜板或金属基覆铜板常见的电路板11的材料，可以根据实际的成本需求，选择玻纤布基板、玻纤复合基板、纸基覆铜板或金属基覆铜板作为电路板11，其中，玻纤复合基板还可以为玻纤和纸的复合基板。

优选的，导电部2嵌于绝缘板1的顶面。导电部2嵌于绝缘板1的顶面，能够减少导电部2侵占绝缘板1的空间，有助于降低电池顶盖5的整体高度，从而提高电池的能量密度。

本发明的工作原理是：

由于现有的结构是将电阻块设置在正极柱8和顶盖5之间，正极极柱通过电阻块与顶盖5电连接，其中，电阻块的阻值为毫欧级，但电阻块的质量较大，增加电池壳体的整体重量，而且当外部零件与壳体造成短路时，即外短路时，不能及时断开极柱间的电流，造成电芯安全性能降低，因此，将导电部2设置在绝缘板1的顶面和/或底面，导电部2连接有熔断线3，即导电部2缺口的一端通过若干个可熔断线3连接导电部2的另一端，电流过大时，超过熔断线3的熔断电流范围，熔断线3在大电流下产生高热进而熔化断裂，即，断开导电部2和导电孔10之间的连接，实现自动断开正极柱8和顶盖5间的电流，防止外部零件与壳体形成大电流，提高电芯的安全性能；相比电阻片的重量和成本，绝缘板1的质量更轻，且成本更低，在确保安全性能的前提下，提高电池的轻量化水平，还能降低生产成本；绝缘板1的顶面和底面均设置有导电部2，可以提高导电部2与正极柱8及顶盖5的接触面积，防止电池发生接触不良的情况，影响电池的正常使用；导电孔10起到连接两个导电部2的作用，且导电孔10的过流性能比熔断线3好，相当于形成两道防止电池外短路的结构，若熔断线3没有熔断，导电孔10也可在预设范围内熔断，有利于提高电池的安全性能，可以通过调整熔断线3的线径和导电部2的线径比，调整熔断线3的熔断电流，从而保护电芯，提高电池的安全性能，其中熔断线3的的中央连接导电孔10，当连接导电孔10熔断线3断开后，相当于断开导电部2和导电孔10之间的连接，即断开正极柱8和顶盖5间的电流。

实施例2

与实施例1不同的是：本实施例导电部2设置在绝缘板1的顶面或底面；导电体102设置于孔本体101的内壁，绝缘板1的底面嵌有导电层，导电部2依次通过熔断线3和导电孔10与导电层电连接。设置在绝缘板1的顶面或底面，能够保证导电部2与正极柱8及顶盖5的接触面积，还能降低导电层4的成本，从而降低电池的生产成本；当电池的体积较大时，也可以通过把孔本体101直径扩大，将导电体102完全设置孔本体101的内壁，调节导电孔10的过流能力，同时，可以根据实际的孔本体101，将导电体102容置于孔本体101，绝缘板1的底面嵌有导电层，能够配合导电部2，即连通绝缘板1的顶面和底面，实现正极柱8和顶盖5间的连接。

其他结构与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例3

如图3所示，一种顶盖，包括顶盖5、塑胶件6、焊接环7、正极柱8及如上述防止电池外短路的结构，正极柱8和顶盖5之间套设结构，焊接环7焊接于正极柱8，塑胶件6包胶于正极柱8，顶盖5的底部设置有下塑胶9，顶盖5和下塑胶9之间设置有防爆阀40，防爆阀40的上方设置有保护膜20，正极柱8和顶盖5之间套设有密封圈30。

需要说明的是：塑胶件6使正极柱8紧固在顶盖5，防止正极柱8发生松动而产生安全隐患，保证顶盖5的可靠性，同时也起到保护顶盖5的作用；焊接环7相当于在正极柱8形成一个台阶，用于紧固塑胶件6上下方向的拉力，实现极柱的绝缘和电连接，从而简化生产工序，防止机器加工过程中产生金属丝，影响电芯的安全性能；采用在电池的焊接环7和顶盖5设置绝缘板1，且正极柱8和顶盖5通过绝缘板1上的导电部2进行电连接，当电流过大时，超过熔断线3的熔断电流范围，熔断线3在大电流下产生高热进而熔化断裂，即实现自动断开正极柱8和顶盖5间的电流，形成缺口，避免外部零件与壳体形成大电流，提高电芯的安全性能；下塑胶9为pps材料或psu材料，能够提高顶盖5与电芯的绝缘性能，防止电解液腐蚀顶盖5导致电池短路；防爆阀40能够在电池由于过充、过放、过流及电池内部短路导致电池内压上升时，使电池自动快速泄压，避免电池爆炸导致安全事故的发生；保护膜20能够防止杂质进入到防爆阀40，保证防爆阀40的功能能够实现；密封圈30为氟橡胶，防止电解液通过缝隙腐蚀塑胶件6，防止电解液腐蚀顶盖5导致电池短路，也起到绝缘顶盖5的作用，从而提高顶盖5与电芯的绝缘性能。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明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，本发明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发明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发明的保护范围。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，并不对本发明构成任何限制。