CN107482140B - 一种外置双保险保护装置的电池盖板 - Google Patents
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Abstract
本发明一种外置双保险保护装置的电池盖板，包括电池盖板、正极柱、第一正极连接块、第二正极连接块、负极柱和负极连接块，所述的正极柱和正极绝缘密封圈、正极绝缘垫，均通过与第一正极连接块相铆接结合的方式绝缘固定在所述电池盖板上，所述第二正极连接块通过焊接方式固定在电池盖板上，所述第一正极连接块与第二正极连接块之间通过保险电连接，所述保险正下方的盖板上设有向下凹陷的压力顶断装置，所述压力顶断装置上端固设有尖锐状的顶断刀体。本发明的有益效果：保险与压力顶断装置配合使用，具有过电流和过电压保护的双保险，而且单个电池出现异常，不会影响到电池组内其他电池的充放电工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种可充电电池，具体是一种具备外置限电池内压与限电流双保险保护功能的电池防爆盖板组件。
背景技术
目前市场上正大批量生产及装备使用的可充电电池，尤其是新能源行业动力型方形电池或储能型方形电池，也可以是大型圆柱形电池，在其结构的安全性能设计上仍存在着一些不足，以及在组合成串并联大容量电池组时也有些不方便的地方；
市场上带翻转片主动短路设计的可充电电池，当电池出现异常，容器内的电解质出现气化，产生高压气体，使电池容器内部压力累积升高达到翻转压力设计值时，翻转片动作，翻转后的中心部分会从凹陷状态翻转变成凸起状态，其功能相当于一个机械压力开关，其中心部分的触点紧紧接触到电池极柱的导电连接板上，令其导通短路，使电池的正极和负极间，通过盖板本身及翻转片本身而形成导电的短路回路，由于电池短路回路的内阻极小，从而在回路中产生极大的短路电流，而目前国内市场上的电池大都是通过对电池容器内部与极柱相连接的软连接进行薄弱设计，这样可使软连接片在承受极大短路电流冲击时，产生过载电流而发热熔断；也就是在电池可能出现内部压力继续升高，可能升高到防爆片动作而泄压，或有可能发生***及着火隐患前，让翻转片动作，主动短路导通该异常电池或与其相并联的整个并联电池组，利用其极大的短路电流，熔断异常电池与该异常电池相并联的全部电池的内部软连接，使该异常电池或与其相并联的整个并联电池组停止充放电工作。这样做以后，至少还存在如下几点问题：
其一，带有翻转片主动短路保护功能的防爆盖板，虽说可以在防爆片***前，利用异常电池容器内压力，先使翻转片动作产生短路，形成极大的短路电流，熔断内置于电池容器内部的软连接片，实现断开异常电池的充放电功能；但是这种方式还是存在一些问题，比如利用在电池容器内部的软连接片做短路保护体，或在电池容器内部安装专业的保险体，当其短路熔断或经过极大充放电电流时，一定会在软连接片上产生高温，并且熔断时有可能产生高温金属渣，这种高温及高温金属渣一定会导致电池容器内温度升高，有可能加速高活性电解质的气化，产生不可预计的风险；另外，当有很多个这种电池，组成大容量并联电池组应用时，其中一个电池出现异常，翻转片主动短路动作后，与其并联回路中的所有单体电池容器内部的软连接片都将因承受极大电流而高温熔断；但其实际上真正有问题的异常电池只有一个，其他相并联的被熔断的电池本身是没有问题的，因为电池容器内部软连接片被熔断后，所有电池都将无法恢复，只能彻底报废，这样就造成了极大的资源浪费。
其二，这种通过内压力升高使翻转片短路的设计，不太适合用于先串联后并联的高容量电池组，因为当单体电池先串联的情况下，一串中的一个电池出现问题，翻转片动作将电池短路并继续搭桥接通以后，另外一个或多个与之串联的电池将分担整串电池的电压而变成高电压充放电状态，这种高电压的充放电对电池损伤利害，容易使这些高电压状态的电池快速发热而造成依次损坏；因为我们目前行业中正大量应用的可再充电电池，其特点都是不能接受耐高电压，但可耐大电流。
发明内容
针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种外置型保险保护装置的可充电电池防爆盖板组件，既可实现限电流保险保护功能，又可以实现电池异常内部压力升高时，断开电池其本身的充放电回路，同时这处断开后又不会影响高容量电池组内其他电池的充放电工作，从而解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供技术方案如下：
一种外置双保险保护装置的电池盖板，包括电池盖板、正极柱、第一正极连接块、第二正极连接块、负极柱和负极连接块，所述的正极柱和正极绝缘密封圈、正极绝缘垫，均通过与第一正极连接块相铆接结合的方式绝缘固定在所述电池盖板上，所述第二正极连接块通过焊接方式固定在电池盖板上，所述第一正极连接块与第二正极连接块之间通过保险电连接，所述保险正下方的盖板上设有向下凹陷的压力顶断装置，所述压力顶断装置上端固设有尖锐状的顶断刀体。
进一步的，所述保险的一端与所述第一正极连接块固定连接，所述保险另一端固定连接到第二正极连接块或所述电池盖板上。
进一步的，所述保险使用的材料包括但不限于银、铜、铝、锡常用金属或合金材料；所述保险的中间熔断位置设置狭径，所述狭径可设计单孔或多孔形式，狭径的长度设计在0.2~10mm范围。
进一步的，所述保险为薄片状材料，由一片或多片材料并联组成。
进一步的，所述保险为丝状材料，由一条或多条材料并联组成。
进一步的，所述保险的中间熔断部分为利于散热、熔断或受机械压力顶断的架空设计。
进一步的，所述保险的安装位置为方便安装与维护的镂空设计。
进一步的，所述保险熔断位置材料的厚度或直径在0.01~5mm范围，保险的长度与宽度取值在0.5~50mm范围。
进一步的，所述顶断刀体与保险的狭径上下对应设置。
本发明的有益效果：有效防止了已经出现异常的电池进一步的恶化而导致电池发生着火或***事故；而且由于新设计的保险保护装置采用外置易维护方式，通过巧妙的设计及安装，增加了利用电池内压直接顶断保险装置功能，完全不影响现在市场上批量生产或应用中的电池组或电池箱体结构，同一型号电池，可以直接使用及替换；采用这种电池内压力顶断装置的双保险保护结构后，当电池组内出现异常电池时，只会断开有异常的电池自身的充放电回路，不会影响到与之相并联的其他电池的充放电工作；同时，采用这种直接断开单体电回路方式的保护结构后，更方便更容易实现大容量电池组的组装，不再局限于先并联后串联的模式，完全简化了成组的难度，想先串联提高电池组电压也行，先并联增大电池组电流也可，这样既提高了电池的安全性，又提高了电池串并联组装设计的方便性。
附图说明
图1为：一种外置双保险保护装置的剖面图。
图2为：一种外置双保险保护装置的俯视图。
图3为：一种外置双保险保护装置的保险与顶断装置放大示意图。
图中：101-电池盖板，102-注液孔，103-防爆片，104-压力顶断装置，105-电池外壳体，106-顶断刀体，110-电池芯体，111-正极极耳，112-正极软连接片，113-负极极耳，114-负极软连接片，201-正极柱，202-正极绝缘密封圈，203-正极绝缘垫，204-第一正极连接块，205-第一正极连接块铆焊位置，206-第一保险安装平台，207-保险，208-第二保险安装平台，209-第二正极连接块，210-右第二正极连接块安装位置，211-左第二正极连接块安装位置，212-正极高温绝缘垫，301-负极柱，302-负极绝缘密封圈，303-负极绝缘垫，304-负极连接块，305-负极连接块铆焊位置。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明实施例，一种具有外置限电池内压与限电流双保险保护功能的电池防爆盖板组件结构，包括电池芯体110、电池盖板101、注液孔102、防爆片103、压力顶断装置104、电池外壳体105、顶断刀体106；其电池芯体110装置于电池外壳体105内部，其正极极耳111及负极极耳113，分别由正极软连接片112及负极软连接片114，引向正极柱201底部及负极柱301底部，正极柱201与负极柱301分别经过正极绝缘密封圈202、负极绝缘密封圈302，正极绝缘垫203、负极绝缘垫303与盖板101绝缘，然后分别通过第一正极连接块204与负极连接块304紧紧铆接在一起，然后分别在正极柱201、负极柱301的铆焊位置205、305处用激光加以焊接，即可将正极柱201、负极柱301牢牢的固定在电池盖板101的正、负极柱安装孔上，为防止第一正极连接块204与第二正极连接块209产生变形而短路，特在第一正极连接块204与第二正极连接块209之间加装正极高温绝缘垫212及正极绝缘垫203，完全确保了电池正极柱201、第一正极连接块204、保险207、第二正极连接块209等与电池盖板101间的密封性能及安装可靠性；
而针对本发明的技术经验总结出来的设计结构，其主要特点是，在电池盖板101的外部，正极柱201的引出端设置与外部电路相连接的第二正极连接块209，在第二正极连接块209上设置第二保险安装平台208，在第一正极连接块204上设置第一保险安装平台206，在第一保险安装平台206与第二保险安装平台208上铆接或焊接一个保险207；在保险207的正下方的盖板101上，安装压力顶断装置104，及顶断刀体106；为了使保险207具备强大导电流功能的同时，也具有容易被压力顶断装置104顶断的功能，这种保险采用多层较薄的，或多条较细小易撕裂易顶断的，中间熔断部位带狭径孔位设计的合金金属片也可使用银、铜、铝、锡等各种常用金属，或多条细薄的合金金属丝并列连接组成；如图示，通过保险207可以把正极电路从第一正极连接块204，导通到第二正极连接块209，通过第二正极连接块209将电路导通到外部的连接母线排上；同时由于第二正极连接块209与电池盖板101，通过在右第二正极连接块安装位置210及左第二正极连接块安装位置211上实施铆接或焊接，使电池芯体110的正极电路通过第二正极连接块209对外导通连接，当电池外部短路或充放电回路电流达到保险207本身的熔断设定值时，保险就会熔断实现断路保护；或当电池出现过充电或过放电或其他异常原因，造成电池容器内部压力过大（且会造成体积增大），达到压力顶断装置104的设计压力值时，压力顶断装置104从初始的凹陷状态翻转成凸起状态，使安装在压力顶断装置104上的尖锐形顶断刀体106顶出，直穿保险207中间部位的狭径孔，此时保险207狭径孔位置受到顶断刀体106的强力穿刺，产生变形而撕裂，从而断开了电池的充放电回路，同时电池管理***会收到电池充放电回路被切断的异常信号，简单地实现了限电流与限电池容器内压升高的双保护功能；有效防止电池进一步恶化而导致电池发生着火或内压持续升高造成***事故；
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种外置双保险保护装置的电池盖板，包括电池盖板(101)、正极柱(201)、第一正极连接块(204)、第二正极连接块(209)、负极柱(301)和负极连接块(304)，其特征在于：所述的正极柱(201)和正极绝缘密封圈(202)、正极绝缘垫(203)，均通过与第一正极连接块(204)相铆接结合的方式绝缘固定在所述电池盖板(101)上，所述第二正极连接块(209)通过焊接方式固定在电池盖板(101)上，所述第一正极连接块(204)与第二正极连接块(209)之间通过保险(207)电连接，所述保险(207)正下方的盖板(101)上设有向下凹陷的压力顶断装置(104)，所述压力顶断装置(104)上端固设有尖锐状的顶断刀体(106)，所述第一正极连接块(204)与第二正极连接块(209)产生变形而短路，所述第一正极连接块(204)与第二正极连接块(209)之间加装正极高温绝缘垫(212)及正极绝缘垫(203)，所述保险(207)可以把正极电路从第一正极连接块(204)，导通到所述第二正极连接块(209)，通过所述第二正极连接块(209)将电路导通到外部的连接母线排上；所述第二正极连接块(209)与电池盖板(101)相铆接或焊接，使电池芯体(110)的正极电路通过第二正极连接块(209)对外导通连接，当电池外部短路或充放电回路电流达到保险(207)本身的熔断设定值时，保险就会熔断实现断路保护；或当电池出现过充电或过放电或其他异常原因，造成电池容器内部压力过大，达到压力顶断装置(104)的设计压力值时，压力顶断装置(104)从初始的凹陷状态翻转成凸起状态，使安装在压力顶断装置(104)上的尖锐形顶断刀体(106)顶出，直穿保险(207)中间部位的狭径孔，此时保险(207)狭径孔位置受到顶断刀体(106)的强力穿刺，产生变形而撕裂。
2.根据权利要求1所述的一种外置双保险保护装置的电池盖板，其特征在于：所述保险(207)的一端与所述第一正极连接块(204)固定连接，所述保险(207)另一端固定连接到第二正极连接块(209)或所述电池盖板(101)上。
3.根据权利要求2所述的一种外置双保险保护装置的电池盖板，其特征在于：所述保险(207)使用的材料包括但不限于银、铜、铝、锡常用金属或合金材料；所述保险(207)的中间熔断位置设置狭径，所述狭径可设计单孔或多孔形式，狭径的长度设计在0.2～10mm范围。
4.根据权利要求3所述的一种外置双保险保护装置的电池盖板，其特征在于：所述保险(207)为薄片状材料，由一片或多片材料并联组成。
5.根据权利要求3所述的一种外置双保险保护装置的电池盖板，其特征在于：所述保险(207)为丝状材料，由一条或多条材料并联组成。
6.根据权利要求4或5所述的一种外置双保险保护装置的电池盖板，其特征在于：所述保险(207)的中间熔断部分为利于散热、熔断或受机械压力顶断的架空设计。
7.根据权利要求4或5所述的一种外置双保险保护装置的电池盖板，其特征在于：所述保险(207)的安装位置为方便安装与维护的镂空设计。
8.根据权利要求7所述的一种外置双保险保护装置的电池盖板，其特征在于：所述保险(207)熔断位置材料的厚度或直径在0.01～5mm范围，保险的长度与宽度取值在0.5～50mm范围。
9.根据权利要求8所述的一种外置双保险保护装置的电池盖板，其特征在于：所述顶断刀体(106)与保险的狭径上下对应设置。
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