一种电池盖板组件及锂离子电池的制作方法

本实用新型属于锂电池技术领域，特别是涉及一种电池盖板组件及锂离子电池。

背景技术：

锂离子电池过充会引起爆裂、起火及爆炸等危险。目前，解决过充的方法是安装安全装置，例如防爆阀及其他膨胀检测装置，但这些装置均是在电池内部过充产气过多而导致电池内部高内压时才能触发，发挥防爆作用。

但是，电池内部产气量是随着电池过充程度和温度而改变的，过充程度越高，温度越高，产气量越大，电池内压越大，当电池内压达到可以启动安全装置的程度时，电池内部温度可能已经很高，已无法阻止电池内部材料在高温下的进一步反应以及后续引发的电池热失控等安全问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有的电池的安全装置，当电池内压达到可以启动安全装置的程度时，电池内部温度可能已经很高，已无法阻止电池内部材料在高温下的进一步反应以及后续引发的电池热失控的问题，提供一种电池盖板组件及锂离子电池。

为解决上述技术问题，一方面，本实用新型实施例提供一种电池盖板组件，包括盖板本体、正极柱、负极柱、第一导通件、第二导通件以及填充件；所述正极柱和所述负极柱安装在所述盖板本体上，所述填充件绝缘连接于所述盖板本体；

所述第一导通件的一端与所述正极柱电连接，所述第一导通件的另一端朝向所述填充件延伸至距离所述填充件第一距离的位置，所述第二导通件的一端与所述负极柱电连接，所述第二导通件的另一端朝向所述填充件延伸至距离所述填充件第二距离的位置，所述填充件能够在温度升高时融化并与所述第一导通件和所述第二导通件接触，以使所述第一导通件及所述第二导通件通过融化的填充件电连接，进而使所述正极柱和所述负极柱电连接，使外电路断开。

可选地，所述填充件的熔点为45～150℃。

可选地，所述第一距离为0～10mm，所述第二距离为0～10mm，所述第一距离和所述第二距离中至多一个为0mm。

可选地，所述第一距离为0～5mm，所述第二距离为0～5mm，所述第一距离和所述第二距离中至多一个为0mm。

可选地，所述电池盖板组件还包括安装在所述盖板本体上的密封盒，所述填充件设置在所述密封盒内，所述填充件与所述盖板本体之间设置有绝缘层。

可选地，所述密封盒上朝向所述正极柱的一侧上设置有用于所述第一导通件通过的第一导线孔，所述密封盒上朝向所述负极柱的一侧上设置有用于所述第二导通件通过的第二导线孔。

可选地，所述第一导通件包括第一导电芯和包裹在所述第一导电芯外的第一绝缘外壳，在所述第一导通件的靠近所述填充件的一端，所述第一导电芯的超出所述第一绝缘外壳的部分设置在所述绝缘层上。

可选地，所述第二导通件包括第二导电芯和包裹在所述第二导电芯外的第二绝缘外壳，在所述第二导通件的靠近所述填充件的一端，所述第二导电芯的超出所述第二绝缘外壳的部分设置在所述绝缘层上。

可选地，所述密封盒为铝盒、铜盒或不锈钢盒。

另一方面，本实用新型实施例提供一种锂离子电池，包括电池壳体和安装在所述壳体上的电池盖板，所述电池盖板为如前所述的电池盖板组件。

本实用新型实施例中，在电池过充导致电池内部温度上升时，热传导使得所述盖板的温度升高，进而使得所述填充件的温度上升，当所述填充件的温度上升至所述填充件的熔点温度时，所述填充件熔化流淌并与所述第一导通件、第二导通件接触，使得所述第一导通件和所述第二导通件之间通过填充件实现电导通，进而使得所述正极柱和所述负极柱之间导通，使得电池外电路短路，熔断保险丝，从而切断电池充电电路，及时终止充电，防止电池内部继续升温，提高电池的过充安全性。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的盖板组件的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的密封盒内部的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的填充件与胶层的结构示意图。

说明书中的附图标记如下：

1、正极柱；2、负极柱；3、盖板本体；4、填充件；5、胶层；6、密封盒；7、第一导通件；71、第一导电芯；72、第一绝缘外壳；8、第二导通件；81、第二导电芯；82、第二绝缘外壳；9、第二导线孔；10、第一导线孔。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图3所示，一方面，本实用新型一实施例提供的一种电池盖板组件，包括盖板本体3、正极柱1、负极柱2、第一导通件7、第二导通件8和填充件4；所述正极柱1和所述负极柱2安装在所述盖板本体3上，所述填充件4绝缘连接在所述盖板本体3上，所述填充件4位于所述正极柱1和所述负极柱2之间。

所述第一导通件7的一端与所述正极柱1电连接，所述第一导通件7的另一端朝向所述填充件4延伸至距离所述填充件4第一距离的位置，即所述第一导通件7的另一端的端点与所述填充件4之间的距离为第一距离，所述第二导通件8的一端与所述负极柱2电连接，所述第二导通件8的另一端朝向所述填充件4延伸至距离所述填充件4第二距离的位置，即所述第二导通件8的另一端的端点与所述填充件4之间的距离为第二距离，所述填充件4能够在所述盖板本体3温度升高时融化流淌并与所述第一导通件7和所述第二导通件8接触，以使所述第一导通件7和所述第二导通件8通过融化的填充件4导通，进而使所述正极柱1及所述负极柱2通过所述第一导通件7、所述第二导通件8及融化的填充件电连接，使外电路断开。

在电池过充导致电池内部温度上升时，热传导使得所述盖板本体3的温度升高，进而使得所述填充件4的温度上升，当所述填充件4的温度上升至所述填充件4的熔点温度时，所述填充件4熔化流淌后与所述第一导通件7、第二导通件8接触，使得所述第一导通件7和所述第二导通件8之间通过填充件4实现电导通，进而使得所述正极柱1和所述负极柱2之间导通，使得电池外电路短路，电池外部的充电设备中具有保护电路，当电池一旦出现短路，瞬间的大电流会立即发热熔断保险丝，切断充电电路，及时终止充电，避免电池内部的温度继续升高，提高电池的过充安全性。

所述填充件4与所述盖板本体3绝缘连接，能够实现所述填充件4与所述盖板本体3之间的绝缘，且能够导热的物品均可，如塑料膜、胶层等。

在一实施例中，所述填充件4为低熔点导电物质，且具有稳定性，所述填充件4的熔点为45～150℃。所述填充件4的形状不作限定，可以为圆柱形、长方体形、球形或不规则形状。所述填充件4的熔点越低，越容易熔化，可使电池外电路短路的时间越早，及时终止充电，降低电池过充程度，提高电池过充安全性。

优选地，所述填充件4的熔点为45～90℃。例如，熔点47℃的铋铅锡镉合金，熔点在58℃的铋铅锡合金，熔点在70℃的铋铅锡镉合金等。

在一实施例中，所述填充件4为金属钾、金属钠或包括铋、铅、锡、镉、铟、铊、锌、锑中的两种或多种金属组成的合金。

在一实施例中，所述第一距离为0～10mm，所述第二距离为0～10mm，所述第一距离和所述第二距离中至多一个为0mm，即，所述第一导通件7可与所述填充件4直接接触，所述第一距离为0mm，所述第二导通件8与所述填充件4之间距离为0＜第二距离≤10mm，或所述第一导通件7与所述填充件4之间距离为0＜第一距离≤10mm，所述第二导通件8与所述填充件4直接接触，所述第二距离为0mm，或所述第一导通件7、所述第二导通件8均不与所述填充件4直接接触。

优选地，所述第一距离为0～5mm，所述第二距离为0～5mm。

当所述填充件4底部与所述第一导通件7、所述第二导通件8处于同一水平高度时，所述填充件4可不与所述第一导通件7、所述第二导通件8接触，或者，所述填充件4与所述第一导通件7之间具有非常小的第一距离，或者所述填充件4与所述第二导通件之间具有非常小的第二距离，这样，使得熔化的所述填充件4在最短的时间内与所述第一导通件7、所述第二导通件8接触。当所述填充件4底部与所述第一导通件7、所述第二导通件8处于不同水平高度时(例如电池侧放)，所述填充件4与较高水平高度的导通件接触，这样所述填充件4熔化时往下流动即可与较低水平高度的导通件接触，使所述第一导通件7、所述第二导通件8之间实现电子导通。当电池侧放时，所述第一导通件7、所述第二导通件8也可以都位于短路盒底部且靠近较低水平高度位置的侧边，这样所述填充件4熔化时向低水平高度流动，并与所述第一导通件7、所述第二导通件8相接触，实现电子导通。

如图1、图3所示，在一实施例中，所述电池盖板组件还包括安装在所述盖板本体3上的密封盒6，所述填充件4位于所述密封盒6内，所述填充件4与所述盖板本体3之间设置有绝缘层。

在一实施例中，所述绝缘层为胶层5，所述胶层5采用导热不导电的材料，如有机硅密封胶，能够将所述填充件4粘贴在所述盖板本体3上，用于固定所述填充件4。同时，所述胶层5也能起到所述填充件4与所述盖板本体3之间的绝缘。优选地，所述胶层5覆盖的面积大于等于所述密封盒6的横截面积，所述密封盒6安装在所述胶层5上，所述胶层5起到固定和密封所述密封盒6的作用，所述密封盒6隔绝保护所述填充件4，防止所述第一导通件7与所述第二导通件8通过外部间接导通。

在一实施例中，所述密封盒6采用高强度的材料，所述密封盒6为铝盒、铜盒或不锈钢盒。

如图3所示，在一实施例中，所述密封盒6上朝向所述正极柱1的一侧上设置有用于所述第一导通件7通过的第一导线孔10，所述密封盒6上朝向所述负极柱2的一侧上设置有用于所述第二导通件8通过的第二导线孔9。

如图2所示，在一实施例中，所述第一导通件7包括第一导电芯71和包裹在所述第一导电芯71外的第一绝缘外壳72，所述第一导通件7穿过所述第一导线孔10伸入所述密封盒6内，在所述第一导通件7的靠近所述填充件4的一端，具有一段裸露在外的所述第一导电芯71，所述第一导电芯71的超出所述第一绝缘外壳72的部分设置在所述胶层5上，防止所述第一导电芯71与所述盖板本体3接触导通，所述第一绝缘外壳72的外径与所述第一导线孔10的直径一致，保证所述密封盒6的密封效果。

在一实施例中，所述第二导通件8包括第二导电芯81和包裹在所述第二导电芯81外的第二绝缘外壳82，所述第二导通件8穿过所述第二导线孔9伸入所述密封盒6内，在所述第二导通件8的靠近所述填充件4的一端，所述第二导电芯81具有一段裸露在外超出所述第二绝缘外壳82的部分，所述第二导电芯81的超出所述第二绝缘外壳82的部分设置在所述胶层5上，防止所述第二导电芯81与所述盖板本体3接触导通，所述第二绝缘外壳82的外径与所述第二导线孔9的直径一致，保证所述密封盒6的密封效果。

另一方面，本实用新型一实施例提供一种锂离子电池，包括电池壳体和安装在所述壳体上的电池盖板，所述电池盖板为如前所述的电池盖板组件。当电池发生过充时，锂离子电池内部温度升高，热传导至所述盖板本体3上，进而使得所述填充件4温度升高，达到熔点后，所述填充件4熔化流淌至裸露在外的所述第一导电芯71和所述第二导电芯81，使得所述第一导通件7和所述第二导通件8通过填充件4接触导通，进而使得所述正极柱1和所述负极柱2导通，锂离子电池的外电路发生短路，及时切断锂离子电池外部的充电电路，终止充电，避免电池内部继续升温，发生热失效，提高了电池的安全性能。

以下通过实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例1

采用铝金属制作密封盒6，填充件4为熔点在58℃的铋铅锡合金，填充件4的形状为长方体形。

将胶层5(有机硅密封胶)涂在盖板本体3上，将第一导通件7末端裸露的第一导电芯71、第二导通件8末端裸露的第二导电芯81固定在有机硅密封胶层5上，将填充件4固定在有机硅密封胶层5上，第一导电芯71距填充件4的第一距离为1mm，第二导电芯81距填充件4的第二距离均为1mm。

将第一导通件7的另一端从密封盒6上的第一导线孔10穿出去连接到正极柱1上，将第二导通件8的另一端从密封盒6上的第二导线孔9穿出去连接负极柱2上，将密封盒6固定在有机硅密封胶层5上，制成含短路装置的盖板组件a1。

以钴酸锂为正极活性材料制作正极片，以石墨为负极活性材料制作负极片，以陶瓷隔膜为隔膜，将含短路装置的盖板组件a1装配到电池壳体上，注液封装成新型锂离子电池s10。

实施例2

采用铝金属制作密封盒6，填充件4为熔点在47℃的铋铅锡镉合金，填充件4的形状为长方体形。

将胶层5(有机硅密封胶)涂在盖板本体3上，将第一导通件7末端裸露的第一导电芯71、第二导通件8末端裸露的第二导电芯81固定在有机硅密封胶层5上，将填充件4固定在有机硅密封胶层5上，第一导电芯71距填充件4的第一距离为5mm，第二导电芯81距填充件4的第二距离为5mm。

将第一导通件7的另一端从密封盒6上的第一导线孔10穿出去连接到正极柱1上，将第二导通件8的另一端从密封盒6上的第二导线孔9穿出去连接负极柱2上，将密封盒6固定在有机硅密封胶层5上，制成含短路装置的盖板组件a2。

以钴酸锂为正极活性材料制作正极片，以石墨为负极活性材料制作负极片，以陶瓷隔膜为隔膜，将含短路装置的盖板组件a2装配到电池壳体上，注液封装成新型锂离子电池s20。

实施例3

采用不锈钢制作密封盒6，填充件4为熔点在70℃的铋铅锡镉合金，填充件4的形状为圆柱形。

将胶层5(有机硅密封胶)涂在盖板本体3上，将第一导通件7末端裸露的第一导电芯71、第二导通件8末端裸露的第二导电芯81固定在有机硅密封胶层5上，将填充件4固定在有机硅密封胶层5上，第一导电芯71距填充件4的第一距离为2mm，第二导电芯81距填充件4的第二距离为2mm。

将第一导通件7的另一端从密封盒6上的第一导线孔10穿出去连接到正极柱1上，将第二导通件8的另一端从密封盒6上的第二导线孔9穿出去连接负极柱2上，将密封盒6固定在有机硅密封胶层5上，制成含短路装置的盖板组件a3。

以钴酸锂为正极活性材料制作正极片，以石墨为负极活性材料制作负极片，以陶瓷隔膜为隔膜，将含短路装置的盖板组件a3装配到电池壳体上，注液封装成新型锂离子电池s30。

对比例1

与实施例1中制作方法相同，制作得到锂离子电池d10，不同之处在于，装配到电池壳体上的电池盖板为普通盖板，不含有短路装置。

性能测试

耐过充测试

本实验采用的耐过充测试在充放电测试仪上进行，将电池s10、s20、s30和d10在0.1c倍率下充电至4.3v，静置5min后在1c倍率下恒流充电，观察电池的状态。测试结果见表1。

表1耐过充测试结果

根据表1中数据可知，采用普通盖板的d10电池在第40分钟外电路保险丝熔断，使充电终止，但由于过充程度太高，导致电池内部短路较严重，随着电池内部反应的继续发生，电池热量和产气持续积累，最终在第46分钟防爆阀开启，第47分钟起火爆炸。

然而，实施例1-实施例3中制作得到含有短路装置的s10、s20、s30电池，由于过充时电池内部温度上升，使得集流体和极柱的温度上升，导热至盖板本体3和胶层5，使胶层5上的填充件4铋铅锡合金熔化流淌并与裸露的第一导电芯71、第二导电芯81接触，使得第一导通件7、第二导通件8通过填充件4实现电子导通，在第30分钟左右时使电池外电路短路，使保险丝熔断，充电终止，提高了电池的过充安全性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。