CN206947390U - 一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件，在电池容器外部的正极柱或负极柱的电回路上，安装一个易更换的保险熔断装置，当电池充放电回路中发生短路异常，达到保险材料的熔断条件时，该保险会立即熔断，断开电池充放电回路，从而有效防止电池的安全隐患，提高了电池的安全性；使用这种外置保险功能的电池组成并联电池组时，当电池组内出现一个单体电池异常，造成并联回路中所有电池短路后，所有电池的保险都会被动的跟着异常电池的短路电流过载而熔断，而被动熔断了保险的电池，其本身并没有异常，因此只需轻易更换新的保险后，即可继续投入使用，这样既提高了电池的安全性，又提高了电池的利用价值，减少了资源的浪费。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可再充电的方形电池防爆盖板及使用这种电池的并联电池组，具体是一种外置易更换保险保护装置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再充电电池，尤其是新能源行业动力型方形电池或储能型方形电池，在其结构的安全性能设计上，大概有两种类型的设计正在应用；
第一种类型的电池，在盖板结构上只做了单一的防爆阀设计；这种只有单一防爆阀设计的电池盖板结构，主要是防止电池出现异常，容器内压力升高达到防爆片的***压力值时（这种***压力值一般设计为0.6~1.2MPa范围），防爆片自动***，从而泄放掉电池内的高压气体，防止电池容器内的气体压力持续升高，而产生***或着火的危险；
第二种类型的电池，在第一种基础上，增加了翻转片主动短路设计，（具体翻转片的设计应用方法可参照三星SDI 株式会社的CN201110009821专利介绍）这种带翻转片设计的翻转压力值一般比防爆阀***压力值低0.2~0.6MPa，一般的电池翻转压力值设计为0.3~0.6 MPa，即当电池出现异常，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，翻转片优先防爆阀动作，翻转片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，让翻转片优先于防爆阀动作，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，同时，主动短路已经异常的电池正负极及与其相并联的电池组，可使整个高压电池***的总电压及电池***总容量瞬间下降，当电池管理***采集到这种异常信号时，即可提前做出相对应的防患措施及处理；有效减缓或避免了电池出现异常情况时可能带来的安全事故隐患。
以上为目前市场上最常见的两种电池安全结构盖板，其至少还存在如下几点问题，其一，只有单一防爆阀的防爆盖板，不能实用于具有高活性电解质的高能量电池，这样当电池产生异常，容器内压力增大使防爆片***后，即会泄出高活性电解质气体，这种气体排出后遇到高温情况时极易着火，产生安全隐患；其二，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。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件，包括电池盖板、正极柱、第一正极连接块、保险、第二正极连接块、负极柱、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固定在电池盖板上；而第二正极连接块通过直接焊接方式固定在电池盖板上；在与电池盖板相绝缘的第一正极连接块、及与电池盖板相连接导通的第二正极连接块之间，安装保险，使电池芯体的充放电回路经过保险，在导通电路的同时保护电池***；这种保险设计为可更换易维护型；特别实用于单体电池容量大于10AH（安时）以上的大容量可充电电池。
作为本实用新型进一步的方案：外置的保险安装在电池容器外的电池盖板外部，其一端安装在与电池盖板相绝缘的第一正极连接块上，而另一端安装在既与外部电路相连接导通，又与电池盖板相连接导通的第二正极连接块上。
作为本实用新型进一步的方案：外置保险的一端也可采用一体化高精度加工成型技术，将保险与第一正极连接块直接一体化加工成一个带保险功能的导电连接块整体。
作为本实用新型进一步的方案：外置保险的另一端也可直接安装在电池盖板上，通过盖板与外部电路相连接导通的第二正极连接块导通。
作为本实用新型进一步的方案：外置保险的中间熔断位置设置狭径，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。
作为本实用新型进一步的方案：外置保险可使用的材料包括但不限于银、铜、铝、锡等各种常用金属或合金材料。
作为本实用新型进一步的方案：外置保险可为片状材料，由一片或多片材料并联组成。
作为本实用新型进一步的方案：外置保险可为丝状材料，由一条或多条材料并联组成。
作为本实用新型进一步的方案：外置保险的中间熔断部分，为架空设计。
作为本实用新型进一步的方案：外置保险安装的位置为镂空设计，可方便更换及维护。
作为本实用新型进一步的方案：外置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。
作为本实用新型进一步的方案：与外部电路相连接导通、又与电池盖板相连接导通的第二正极连接块，通过保险与电池芯体相连接导通的第一正极连接块、以及负极连接块结构部件，均通过铆接或焊接工艺，安装固定在电池盖板上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：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更换方式，通过巧妙的设计及安装，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；采用这种外置式保险保护结构后，其他被动熔断了保险的电池，只需要更换新的保险后，即可继续恢复使用，这样既提高了电池的安全性，又提高了电池的重复利用价值，减少了资源的浪费。
附图说明
图1为一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件剖面图。
图2为一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件平面图。
图3为一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件中极柱与连接块、保险、盖板相连接结构的放大图。
图4为一种由 n 个外置易更换保险保护装置的电池组成的高容量并联电池组图示。
图中：101-电池盖板，102-注液孔，103-防爆片，104-翻转片，105-电池外壳体，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，11-正极母排，12-负极母排，C1-电池1，C2-电池2，Cn-电池n，J1、J2、Jn-母排与电池连接块焊接位置。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
根据图1、图2和图3，一种外置易更换保险保护装置的电池结构，包括电池芯体110、电池盖板101、注液孔102、防爆片103、翻转片104、电池外壳体105；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，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；
而针对本发明的实际应用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上铆接或焊接一个带狭径设计的保险207，从而把正极电路从正极柱201导通到第一正极连接块204，然后通过保险207将电路导通到第二正极连接块209，然后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，同时也通过与电池盖板101的连接而导通到翻转片104上；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，达到翻转片104的设计翻转压力值时，翻转片104从初始的凹陷状态翻转成凸起状态，使正极电路通过翻转片104本身导通到负极电路的负极连接块304上，使电池芯体110的正负极间形成短路，由于电池芯体110其本身的内阻及安装于电池盖板101外部的保险207的内阻都很小，正常情况下经检验合格的电池芯体110，其总的内阻为5毫欧左右，且电池容量越大的电池，其内阻值更小，甚至小于1毫欧，而目前市场上常用的可充电电池的标称电压值范围为3.2v至3.7v~左右，这时我们可以初略的计算出，当电池芯体110通过盖板101、正极柱201、负极柱301、保险207、翻转片104等导电连接部件产生短路时，根据I=U/R公式可得出，其产生的短路电流值大概为电池电压值的200倍至1000倍以上；根据我们目前实际应用的案例，通过精确控制保险207的厚度、长度、宽度、狭径大小、材料成份、组装工艺等相关技术参数，可精确控制保险207的额定工作电流值及过载时需要熔断保护的电流值；又根据市场应用需求，保险207的额定工作电流值一般被要求限定在单体电池总安时数的1至10倍值范围，而当电池异常，触发短路保护功能时，成数倍或数十倍级以上的短路电流流经保险207，会使保险207发生电流过载瞬间熔断，切断已经异常的电池充放电回路，停止电池充放电，从而有效防止电池进一步恶化而导致电池发生着火或***事故；
再如图4，由n个外置易更换保险保护装置的电池，组成的高容量并联电池组，具体包括单体电池C1、电池C2、一直到电池Cn，分别将单体电池C1、C2、一直到Cn的第二正极连接块209及负极连接块304，与正极母排11及负极母排12组成并联连接回路，为了更方便更安全可靠的连接，其每个电池与母排全部采用焊接或铆接工艺，相焊接的方式及位置可以像图4中的J1、J2、Jn形式；当并联电池组中的某一个电池出现异常，容器内压升高，导致翻转片104动作，直接导通正极和负极，形成几倍以上的短路电流时，同一并联回路内的所有单体电池C1、C2、一直到Cn都将通过翻转片104动作后的电池盖板101形成短路，从而导致整个并联电池组中所有的电池保险207都将被熔断；这样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更换方式，通过巧妙的设计及安装，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；采用这种外置式保险保护结构后，其他被动熔断了保险的电池，只需要更换新的保险207后，即可继续恢复使用，这样既提高了电池的安全性，又提高了电池的重复利用价值，减少了资源的浪费。
本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的铆接、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件，包括电池盖板（101）、正极柱（201）、第一正极连接块（204）、保险（207）、第二正极连接块（209）、负极柱（301）、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）相铆接结合的方式固定在电池盖板（101）上；而第二正极连接块（209）通过直接焊接方式固定在电池盖板（101）上；在与电池盖板（101）相绝缘的第一正极连接块（204）、及与电池盖板（101）相连接导通的第二正极连接块（209）之间，安装保险（207），使电池芯体（110）的充放电回路经过保险（207），在导通电路的同时保护电池***；这种保险（207）设计为可更换易维护型；特别实用于单体电池容量大于10AH以上的大容量可充电电池。
2.根据权利要求1所述的一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件，其特征在于，外置的保险（207）安装在电池容器外的电池盖板（101）外部，其一端安装在与电池盖板（101）相绝缘的第一正极连接块（204）上，而另一端安装在既与外部电路相连接导通，又与电池盖板（101）相连接导通的第二正极连接块（209）上。
3.根据权利要求2所述的一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件，其特征在于，外置的保险（207）的一端也可采用一体化高精度加工成型技术，将保险（207）与第一正极连接块（204）直接一体化加工成一个带保险功能的导电连接块整体；外置的保险（207）的另一端也可直接安装在电池盖板（101）上，通过电池盖板（101）、第二正极连接块（209）与外部电路相连接导通。
4.根据权利要求1所述的一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件，其特征在于，外置保险（207）的中间熔断位置设置狭径，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。
5.根据权利要求1所述的一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件，其特征在于，外置的保险（207）可使用的材料包括但不限于银、铜、铝、锡等各种常用金属和合金材料。
6.根据权利要求1所述的一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件，其特征在于，外置的保险（207）可为片状材料，由一片或多片材料并联组成。
7.根据权利要求1所述的一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件，其特征在于，外置的保险（207）可为丝状材料，由一条或多条丝状材料并联组成。
8.根据权利要求1所述的一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件，其特征在于，外置的保险（207）的中间熔断部分，为架空设计。
9.根据权利要求1所述的一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件，其特征在于，保险（207）安装的位置为镂空设计，方便更换及维护。
10.根据权利要求1所述的一种外置易更换保险保护装置的电池防爆盖板组件，其特征在于，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。
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2017
- 2017-07-24 CN CN201720898354.1U patent/CN206947390U/zh active Active
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