CN210467973U - 一种电池过温保护短路器和具有过温保护功能的电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池电路技术领域，具体涉及一种电池过温保护短路器和具有过温保护功能的电池，该短路器包括A端和B端且该A端和B端电连接，短路器包括弹性件和导电件，弹性件的第一端与导电件电连接，第二端相对固定；还包括固定件，固定件用于在弹性件被压缩后保持弹性件的形变，使得短路器的A端位于第一位置；当电池温度超过预设值，固定件松开或失效，弹性件恢复形变使得短路器的A端位于第二位置，用于和电池的第一极柱电连接，短路器的B端用于和电池的第二极柱电连接，第一极柱和第二极柱的电性相反。本申请的短路器和现有的通过电解液产生气体触发CID翻转的方式相比，触发更加灵敏和及时，避免了电池热失控情况的发生。

Description

一种电池过温保护短路器和具有过温保护功能的电池

技术领域

本实用新型涉及电池电路技术领域，具体涉及一种电池过温保护短路器和具有过温保护功能的电池。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的日益严重，新能源汽车凭借在节能减排上的巨大优势越来越受到各个国家的青睐。电动汽车目前是新能源汽车的主体，动力电池是电动汽车最为重要的动力来源。锂离子电池因具有高比能量、寿命长等特点，逐渐成为电动汽车动力电池的主流。然而以单体热失控为特征的锂离子电池安全事故时有发生，限制了电动汽车的大规模应用。

热失控是指电池单体放热连锁反应引起电池温度不可控式上升的现象。正常使用情况下，电池温升较小，不会发生热失控的危险。当电池处于异常工况，如过度充电、过度放电、在高热环境中使用时，极柱材料会与电解液发生相应的副反应并产生热量，同时使得电池内阻上升并产生欧姆热，使得电池温度以一定速率上升。极柱材料和电解液在越来越高的温度下又会加快反应速率放出大量热量，从而产生恶性循环，使得电池温度不可控上升，最终导致电池起火***，发生热失控。

现有技术中对于方形电池，为了防止电池在发生热失控时造成严重的安全问题，方形电池一般都会设计一个安全阀和电流切断装置CID

(Criminal Investigation Department)。在电池温度处于异常情况时，电池内部由于极柱材料和电解液发生反应产生大量气体，使得电池内部压力持续升高，当达到CID的翻转压力时，CID弹片会向上翻转，正、负极柱通过电池顶盖底板发生短路，产生的大电流将正极保险Fuse熔断，从而阻止电池继续充、放电以起到保护作用。但是，CID的翻转与电池内部压力即电池内部产气量有关，因此CID翻转的触发并不是很及时、灵敏。往往当CID翻转时电池内部温度已经很高，接近热失控的触发临界状态，电池依然很危险。

实用新型内容

为了解决现有技术中电流切断装置触发不及时的技术问题，本申请提供一种电池过温保护短路器和具有过温保护功能的电池，具体包括以下技术方案：

一种电池过温保护短路器,所述短路器包括A端和B端且该A端和B端电连接，所述短路器包括弹性件和导电件，所述弹性件的第一端与所述导电件电连接，第二端相对固定；

还包括固定件，所述固定件用于在所述弹性件被压缩后保持所述弹性件的形变，使得所述短路器的A端位于第一位置；当电池温度超过预设值，所述固定件松开或失效，所述弹性件恢复形变使得所述短路器的A端位于第二位置，位于所述第二位置的断路器的A端用于和所述电池的第一极柱电连接，所述短路器的B端用于和所述电池的第二极柱电连接，所述第一极柱和第二极柱的电性相反。

优选地，所述固定件为热熔胶固定件、蜡或者热熔胶带。

其中，所述弹性件为导体，所述导电件为所述短路器的A端，所述弹性件的第二端为所述断路器的B端。

进一步的，还包括导向件，用于在所述导电件运动时对其进行导向。

优选地，所述弹性件为圆柱状的弹簧。

在一种实施例中，所述导电件为圆柱状，所述导向件为圆环状，所述导向件内壁光滑，所述导向件套装在所述导电件上。

在另一种实施例中，所述导电件为圆环状，所述导向件为圆柱状，所述导向件外壁光滑，所述导电件套装在所述导向件上。

其中，所述弹簧的直径大于所述导向件的直径，所述弹簧也套装在所述导向件上。

一种具有过温保护功能的电池，该电池包括如上所述的短路器。

进一步的，该电池还包括设置在所述第一极柱和第二极柱之间电路上的熔断器。

依据上述实施例的电池过温保护短路器，其包括弹性件、导电件和固定件。其中，弹性件的第一端与导电件电连接，第二端相对固定，固定件设置在弹性件上，预先对弹性件进行一定量的压缩，并通过该固定件保持被压缩后的弹性件的形变，当电池内温度未达到预设值时，固定件持续作用，使得短路器的A端位于第一位置，此时短路器的A端与电池第一极柱断开。当电池内温度超过预设值时，固定件松开或失效，弹性件恢复形变使得短路器的A端位于第二位置，并和电池的第一极柱电连接，此时第一极柱和第二极柱之间短路，产生的大电流会熔断保险，从而阻止电池继续充放电。本申请的短路器和现有的通过电解液产生气体触发CID翻转的方式相比，触发更加灵敏和及时，避免了电池热失控情况的发生。

附图说明

图1为本申请实施例1的短路器安装示意图；

图2为本申请实施例1的短路器结构示意图；

图3为本申请实施例1的短路器常态下结构示意图；

图4为本申请实施例1的短路器在短路状态下结构示意图；

图5为本申请实施例2的短路器安装示意图；

图6为本申请实施例2的短路器结构示意图；

图7为本申请实施例2的短路器常态下结构示意图；

图8为本申请实施例2的短路器在短路工作状态下结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

在本实用新型实施例中，提供一种电池过温保护短路器，其包括弹性件、导电件和固定件。其中，弹性件采用金属弹簧，其第一端与导电件电连接，第二端与电池的第二极柱电连接，导电件为短路器的A端，弹性件的第二端为断路器的B端。

其中，电池的第一极柱和第二极柱分别为电池负极和正极柱，固定件采用热熔胶，在其他实施例中还可以采用热熔胶带等，预先对弹性件进行一定量的压缩，使得导电件与电池的负极柱断开，然后在弹簧的外表面涂上热熔胶，通过该热熔胶保持被压缩后的弹性件的形变，当电池内温度未达到预设值时，热熔胶持续作用，使得导电件位于第一位置，此时导电件与电池负极柱断开。当电池内温度超过预设值时，热熔胶软化失效，弹性件恢复形变使得导电件位于第二位置，并和电池的负极柱电连接，此时正极柱和负极柱之间短路，产生的大电流会熔断保险，从而阻止电池继续充放电。本申请的短路器和现有的通过电解液产生气体触发CID翻转的方式相比，触发更加灵敏和及时，避免了电池热失控情况的发生。

实施例1：

请参考图1，本实施例提供一种形式的短路器，以该短路器在方形电池上应用为例对该短路器的结构和功能进行说明。该方形电池包括电池顶盖底板10以及设置在该底板10上的正极柱101和负极柱102，其中底板10为导体，正极柱101与底板10电连接，在底板10的另一端上设置有绝缘安装柱104，负极柱102设置在该绝缘安装柱104上，使得负极柱102与底板10绝缘，在电池顶盖底板10上设置有本实施例的短路器20。如图2，该短路器20包括弹性件201导电件203，该弹性件201采用金属弹簧，导电件203采用导电圆环，弹性件201的上端与导电件203的下端固定并且电连接，弹性件201的下端固定在负极柱102下方的底板10上，并与底板10电连接。其中，需要保证导电件203和弹性件201在常态下的总体高度大于底板10与负极柱102之间的距离。如图3，在固定好该短路器后，预先对弹性件201进行一定量的压缩，使得导电件与电池的负极柱102之间有一定间隙，形成断路，然后在弹簧的外表面涂上热熔胶，热熔胶使得弹簧保持被压缩后的状态，当电池内温度未达到预设值时，热熔胶持续作用，使得导电件203位于第一位置，此时导电件203与电池负极柱102之间有一定的距离，不导通。如图4，当电池内温度超过预设值时(例如100℃)，热熔胶软化失效，弹性件201恢复形变使得导电件203位于第二位置，并和电池的负极柱102电连接，此时正极柱101和负极柱102之间短路，产生的大电流会熔断保险，从而阻止电池继续充放电。在其他实施例中还可以使用蜡或者热熔胶带等，热熔胶、蜡或者热熔胶带在100℃时候融化，弹簧恢复形变使得正极柱101和负极柱102之间短路。本申请的短路器和现有的通过电解液产生气体触发CID翻转的方式相比，触发更加灵敏和及时，避免了电池热失控情况的发生。

进一步的，本实施例的短路器还包括导向件202，该导向件202用于在导电件203运动时对其进行导向，本实施例导向件202为圆柱状的金属导杆，导电件203为导电圆环，导向件202下端固定在底板10上并与底板10电连接，导向件202的高度小于负极柱102与底板10之间的距离，使得导向件202的上端与负极柱102不接触，具有一定的距离。导电件203的内环直径和弹簧的直径都略大于导向件202的直径，弹性件201和导电件203都套装在导向件202上，当弹性件201恢复形变时，顶起导电件203使得其沿着导向件202向上运动。导电件203的内壁与导向件202的外壁接触，也可以通过导向件202与底板10之间形成短路。进而起到短路的作用。其中，为了减小导电件203运动过程中的摩擦力，导向件202的外表面应尽可能光滑。

在实际使用时，将弹簧施加外力使其压缩，在弹簧压缩状态下将其内外表面涂上热熔胶。待热熔胶固化后移去外力，此时弹簧将一直处于压缩状态。导电件203因弹簧处于压缩状态，所以接触不到负极柱102，此时负极柱102和正极柱101之间形成断路。

当电池在充、放电过程中产生异常高温时，弹簧上的热熔胶受热软化，不再具有之前的粘合强度，弹簧恢复到常态。导电件203在弹簧的弹力作用和导向件202的导向作用下竖直向上移动，与负极柱102电接触，从而使电池正、负极之间形成短路。电池产生的瞬间电流将正极保险Fuse熔断，这时电池停止充、放电不再工作从而阻止电池内部反应的进一步发生，有效阻止了电池链式放热反应，避免了热失控的发生。

实施例2

本实施例提供短路器结构，仍然以方形电池为例对该短路器的结构和功能进行说明。如图5，该方形电池包括电池顶盖底板10以及设置在该底板10上的正极柱101和负极柱102，其中底板10为导体，正极柱101与底板10电连接，在底板10的另一端上设置有绝缘安装柱104，负极柱102设置在该绝缘安装柱104上，使得负极柱102与底板10绝缘，在电池顶盖底板10上设置有本实施例的短路器20。如图6，该短路器20包括弹性件201导电件203，该弹性件201采用金属弹簧，导电件203采用圆柱状的导电块，导向件202为圆环状且绝缘，导向件202固定在负极柱102的底部，导向件202中间中空，下端悬空不封闭。弹性件201及导电件203的直径均小于导向件202的直径。弹性件201及导电件203均在导向件202的内部使得导电件203在弹簧201的弹力作用下能沿着导向件202的内表面上下滑动。

本实施例中导向件202具有不导电、表面光滑等特性，以降低导电件203沿着导向件202的内壁上下滑动时的阻力。

如图7，常态下，将弹性件201施加外力使其压缩，在弹性件201处于压缩状态时将其内外表面涂上热熔胶。待热熔胶固化后移去外力，此时弹性件201将一直处于压缩状态。导电件203因弹性件201处于压缩状态，所以不与负极柱102接触。

当电池在充、放电过程中产生异常高温时，弹性件201上的热熔胶受热软化，不再具有之前的粘合强度，如图8，弹性件201恢复形变。导电件203在弹性件201的弹力作用和导向件202的导向作用下竖直向上移动，与负极柱102电接触，从而使电池正、负极之间形成短路。电池产生的瞬间大电流将正极保险Fuse熔断，这时电池停止充、放电不再工作从而阻止电池内部反应的进一步发生，有效阻止了电池链式放热反应，避免了热失控的发生。

实施例3

本实施例提供一种具有过温保护功能的电池，该电池包括如上述实施例1或实施例2提供的短路器，同时该电池在正极柱和负极柱之间的电路上还设有熔断器，当电池内部温度超过预设值时，该短路器使得正极柱和负极柱之间短路，产生的大电流会熔断熔断器的正极保险，从而阻止电池继续充放电。因此，本实施例提供的电池具有热失控自动触发短路的功能，防止电池过热引起自燃或者***，保证了使用者的人身安全。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种电池过温保护短路器,其特征在于，所述短路器包括A端和B端且该A端和B端电连接，所述短路器包括弹性件和导电件，所述弹性件的第一端与所述导电件电连接，第二端相对固定；

还包括设置在所述弹性件上的固定件，所述固定件用于在所述弹性件被压缩后保持所述弹性件的形变，使得所述短路器的A端位于第一位置；当电池温度超过预设值，所述固定件松开或失效，所述弹性件恢复形变使得所述短路器的A端位于第二位置，位于所述第二位置的断路器的A端用于和所述电池的第一极柱电连接，所述短路器的B端用于和所述电池的第二极柱电连接，所述第一极柱和第二极柱的电性相反。

2.如权利要求1所述的短路器，其特征在于，所述固定件为热熔胶固定件、蜡或者热熔胶带。

3.如权利要求1所述的短路器，其特征在于，所述弹性件为导体，所述导电件为所述短路器的A端，所述弹性件的第二端为所述断路器的B端。

4.如权利要求1所述的短路器，其特征在于，还包括导向件，用于在所述导电件运动时对其进行导向。

5.如权利要求4所述的短路器，其特征在于，所述弹性件为圆柱状的弹簧。

6.如权利要求4所述的短路器，其特征在于，所述导电件为圆柱状，所述导向件为圆环状，所述导向件内壁光滑，所述导向件套装在所述导电件上。

7.如权利要求5所述的短路器，其特征在于，所述导电件为圆环状，所述导向件为圆柱状，所述导向件外壁光滑，所述导电件套装在所述导向件上。

8.如权利要求7所述的短路器，其特征在于，所述弹簧的直径大于所述导向件的直径，所述弹簧也套装在所述导向件上。

9.一种具有过温保护功能的电池，其特征在于，该电池包括如权利要求1-8任一项所述的短路器。

10.如权利要求9所述的电池，其特征在于，还包括设置在所述第一极柱和第二极柱之间电路上的熔断器。

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