JP3187152U - パワーバッテリー安全トップカバー - Google Patents

Abstract

【課題】セキュリティー機能が付加された安全なパワーバッテリー安全トップカバーを提供する。
【解決手段】パワーバッテリートップカバーは、上部カバーピース２と上部カバーピースに設ける第１極柱１と、第２極柱６と、圧力逃弁４と、注液孔３と安全フリップバルブ８とを含む。安全フリップバルブと上部カバーピースとを電気的に接続し、上部カバーピースの上に短絡保護用導電性シート７を設け、短絡保護用導電性シートと第２極柱とを電気的に接続し、短絡保護用導電性シートが安全フリップバルブの上に位置される。短絡保護用導電性シートが導電性シート本体と導電性シート本体に設ける第１凹溝を含み、第１凹溝の底部の厚さが安全フリップバルブの厚さより小さい。これにより、安全フリップバルブが外部短絡した時には、安全フリップバルブが保護され、外部短絡から電池エネルギーを放出することで、 重大事故の発生を免れることができる。
【選択図】図１

Description

本考案は、パワーバッテリー技術の分野に属し、特に、パワーバッテリー安全トップカバーに関する。

現代社会の発展と環境保全意識の向上により、より多くの設備の選択において、充電式二次電池を電源として使用する携帯電話、ノートパソコン、電動工具や電気自動車のなど、充電式二次電池の応用と発展のために、より広いスペースを提供することが望ましい。
電気自動車とエネルギー貯蔵発電所のなどが通常電源として、大容量のパワーバッテリーを使用する必要がある。このパワーバッテリーは、高容量であること以外、良好な安全性と長いサイクル寿命などが使用標準に達し、人々のニーズを満たすことができる。

パワーバッテリーの安全性を確保するために、通常パワーバッテリートップカバーに圧力逃弁が取り付けられる。電池に不適切な充電、ショートまたは高温などの過酷な環境から想定外の事故が発生した際には、高エネルギー電池が大量のガスを発生し温度が急激に上昇する。ガスが圧力逃弁に衝撃を与えると、それが開かれて圧力が開放される。圧力逃弁で、ある程度電池の安全性能を向上させることができるが、電池自体から集まるエネルギーが解放されていない、その電池自体が隠れた危険体となり、一定の安全性の問題があるが、電池に、想定外の事故が発生した後に、さらに過充電を続けると、もっと大きな事故を起こしてしまうことがある。

従来技術では、電池トップカバーに安全フリップバルブが取り付けられているので、ある程度パワーバッテリーの安全性能を向上することができるが。実際には、電池が短絡による過電流が発生する時には、安全フリップバルブが焼融されるかもしれない。従って液体吐出、火災と爆発などの危険をもたらす。従ってその安全対策もあまり理想的ではない。

このような観点から、セキュリティ機能付きのパワーバッテリートップカバーを提供することが必要がある、前記トップカバーが安全フリップバルブ保護可能の構造を含むため、電池が、トラブルの原因が過充電やそれに伴う電池の電池内部のエネルギーの釈放による事故を防ぐことができる、しかしさらにパワーバッテリーの安全性能を向上させる必要がある。

本考案は、従来技術の欠点に対してセキュリティ機能付きのパワーバッテリートップカバーを提供する、前記トップカバーにおいて安全フリップバルブ保護可能の構造を含むため、電池がトラブルの原因が過充電やそれに伴う電池内部のエネルギーの釈放による事故を防ぐことができる、従ってさらにパワーバッテリーの安全性能を向上させる、従来技術におけるパワーバッテリートップカバーの安全性もあまり理想的ではない欠点を克服することを目的とする。

本考案のパワーバッテリー安全トップカバーは、上部カバーピースと前記上部カバーピースに設ける第1極柱と、第2極柱と、圧力逃弁と、注液孔と安全フリップバルブとを含む。前記第1極柱と前記上部カバーピースとを電気的に接続される。前記第2極柱と前記上部カバーピースが絶縁状態で組立られる。前記安全フリップバルブと前記上部カバーピースとが電気的に接続される。前記上部カバーピースの上に短絡保護用導電性シートが設けられる。前記短絡保護用導電性シートと前記第2極柱とが電気的に接続される。前記短絡保護用導電性シートが前記安全フリップバルブの上に位置される。前記短絡保護用導電性シートが導電性シート本体と前記導電性シート本体に設ける第1凹溝を含む。前記第1凹溝の底部の厚さが前記安全フリップバルブの厚さより小さい。

本考案に係るパワーバッテリー安全トップカバーの1種の改善としては、前記第1凹溝が前記安全フリップバルブの真上に位置される。
本考案に係るパワーバッテリー安全トップカバーの1種の改善としては、前記第1凹溝の底部の厚さは前記安全フリップバルブ（8）の厚さの20−90%である。
本考案に係るパワーバッテリー安全トップカバーの1種の改善としては、前記第1凹溝の断面は、円形、楕円形または長方形である。
本考案に係るパワーバッテリー安全トップカバーの1種の改善としては、前記短絡保護用導電性シートの一端が前記上部カバーピースに溶接、リベット締め、ボルト連接または接着される。
本考案に係るパワーバッテリー安全トップカバーの1種の改善としては、前記安全フリップバルブが前記上部カバーピースに溶接される。
本考案に係るパワーバッテリー安全トップカバーの1種の改善としては、前記安全フリップバルブに第2凹溝が設けられる。
本考案に係るパワーバッテリー安全トップカバーの1種の改善としては、前記第1凹溝の底部に穴が設けられる。
本考案に係るパワーバッテリー安全トップカバーの1種の改善としては、前記穴の面積は前記第1凹溝の底部面積の5−20%である。
本考案に係るパワーバッテリー安全トップカバーの1種の改善としては、前記第1凹溝の底部に溶断片が設けられる。

従来構造の上部カバーピースに対して、本考案では上部カバーピースに安全フリップバルブが設けられる、安全フリップバルブに短絡保護用導電性シートが設けられる、電池が想定外によるガス圧力を所定の安全フリップバルブ圧力まで上昇させる時には、安全フリップバルブにフリップが起こる、かつ短絡保護用導電性シートとを外部短絡させる。また短絡保護用導電性シートに設ける第1凹溝の厚さが小さいため、ウィークポイントとなり、安全フリップバルブの前にまず溶断されて吸熱されるが、溶断された後で、安全フリップバルブと短絡保護用導電性シートの間の抵抗が減少する、安全フリップバルブが焼融されず、その効果が維持され、安全確保の役割を果たす。本考案に係るパワーバッテリートップカバーは、電池がトラブルの原因が過充電やそれに伴う安全上の問題を防ぐことができる。外部短絡で事故の電池内部のエネルギーが釈放される。その結果、重大事故の発生を免れることができる

本考案の安全フリップバルブの断面図である。 図1に示すA部の拡大図である。 本考案の安全フリップバルブの構造模式図である。 本考案の短絡保護用導電性シートの構造模式図である。

図1〜図4に示すように、本考案のパワーバッテリー安全トップカバーは、上部カバーピース上部カバーピース2と上部カバーピース2に設ける第1極柱1と、第2極柱6と、圧力逃弁4と、注液孔3と安全フリップバルブ8とを含む。前記第1極柱1と上部カバーピース2とを電気的に接続される。第2極柱6と上部カバーピース2が絶縁状態で組立られる。安全フリップバルブ8と上部カバーピース2とを電気的に接続される。上部カバーピース2上に短絡保護用導電性シート7が設けられる。短絡保護用導電性シート7と第2極柱6とを電気的に接続される。短絡保護用導電性シート7が安全フリップバルブ8の上に位置される。前記短絡保護用導電性シート7が導電性シート本体71と前記導電性シート本体に設ける第1凹溝72を含む。第1凹溝72の底部の厚さが前記導電性シート本体71の厚さより小さい。このように、第1凹溝72の底部が短絡保護用導電性シート7のウィークポイントとなり、短絡保護用導電性シート7が安全フリップバルブ8よりも先に溶ける。従って、安全フリップバルブ8を短絡保護用導電性シート7に保護される、短絡保護用導電性シート7が溶ける前に損傷等が生じない。第1凹溝72の設置は、凸凹引張穴、フラットパネルの薄肉化またはポンチ穴の軽量化などの方法による実現される。短絡保護用導電性シート7が低融点の材料を採用するのがよい。例えば錫またはアルミニウム。安全フリップバルブ8は高融点の材料を採用すべきである。例えば銅または鉄など、発熱量から温度上昇まで短絡保護用導電性シート7よりも低い、放熱能力が短絡保護用導電性シート7よりも高い。第1極柱1が上部カバーピース2に溶接またはリベット締め電気的に接続されるが、第2極柱6が上部カバーピース2に射出成形断熱によって組み立てる。安全フリップバルブ8のフリップガス圧力が0.3−0.5MPa 、かつ0.7MPa 0大気圧下で破損されない、フリップの高さが0.5mmよりも小さい。
ただし、第1凹溝72が安全フリップバルブ8の真上に位置されるが、電池が想定外のトラブルを起こす時には、安全フリップバルブ8が第1凹溝72と接触しやすい。

第1凹溝72の底部の厚さが導電性シート本体71の厚さの２０−９０%。第1凹溝72の厚さがあまり小さすぎれば、短絡保護用導電性シート7の製造に有利ではない。第1凹溝72の厚さがあまり大きすぎれば、先に熔けやすくなくなる。優れた安全フリップバルブ8を保護する役割を果たさない。

第1凹溝72のの断面の形状は円形、楕円形または長方形である。
短絡保護用導電性シート7の一端が、上部カバーピース2に溶接、リベット締め、ボルト連接または接着される、短絡保護用導電性シート7の他端が、第2極柱6に溶接、リベット締め、ボルト連接または接着される。短絡保護用導電性シート7と上部カバーピース2と第2極柱6との電気的接続が実現される。

安全フリップバルブ8が上部カバーピース2に溶接される。安全フリップバルブ8が上部カバーピース2に設ける穴にレーザー溶接シール組合せ接続される。
安全フリップバルブ8に第2凹溝81が設けられる。安全フリップバルブ8をフリップしやすくする為にには、その肉厚が不均質な状態に設けられる。

安全フリップバルブ8の表面に表面処理層が設けられる。安全フリップバルブ8の電流通過の能力を高めるために、その熱量と温度の上昇を短絡保護用導電性シート7よりも低く、放熱能力が短絡保護用導電性シート7よりも高い。表面処理の方法は、スパッタ法やメッキ層である。表面処理の材質が真鍮、青銅またはニッケルなどである。

第1凹溝72の底部に穴721（例えば図4に示す）が設けられる、従って第1凹溝72の底部にウィークポイントが製造される、その感度を高める、所定のポイントが、先に熔け、吸熱が実現される。融合された後で短絡保護用導電性シート7と安全フリップバルブ8の間の抵抗が減少される。 発熱量が減り、安全フリップバルブ8が焼融されないことが確保される、安全フリップバルブ8を保護する役割を果たすことができる。

穴721がスルーホールに設けられるが、ブラインドホールも設けられる。
穴721の面積は第1凹溝72の底部面積の５−２０%である。
第1凹溝72の底部にも溶断片が設けられる。前記溶断片ではアルミニウム−マグネシウム（Al-Mg）系合金製の金属薄片が採用される、前記金属薄片が「凹」字形、「凸」字形または「T」字形ものが作製されるが、電池の短絡電流がある値よりも大きい場合には、すぐに溶け、安全フリップバルブ8が保護される。

通常の状況下では、安全フリップバルブ8は、短絡保護用導電性シート7と接触していないが、電池が想定外に事故により、ガス圧力を所定の安全フリップバルブ8圧力まで上昇する時には、安全フリップバルブ8が作動して、短絡保護用導電性シート7と接触する。従って電池を外部短絡する。短絡保護用導電性シート7の第1凹溝72がまず溶断されて吸熱されるが、同時に融合された後で、短絡保護用導電性シート7と安全フリップバルブ8の間の抵抗が減少し、 発熱量が減る、安全フリップバルブ8が焼融されないことが、確保される。安全フリップバルブ8を保護する役割を果たして焼融されない。このように、一方では充電過電流を吸収することを確保することができる。他方では電池がトラブルの原因やそれに伴う電池内部のエネルギーが解放される。セキュリティリスクも排除される。

上記の明細書の明示と説明によって、本考案の当業者はまた、実施形態に変更および修正を行う。従って、本考案は上記の明示と説明の詳細な実施形態に限定されない。本考案に係るいくつかの修正および変更も本考案の特許請求の保護範囲に収まる必要がある。ほかは、本考案明細書においていくつかの特定の用語を使用するが、これらの用語は、ただ説明に便宜するためのもので、本考案において特に制限はないこと。

Claims (10)

1. パワーバッテリー安全トップカバーにおいて、
   上部カバーピース﹙2﹚と、前記バーピース﹙2﹚に設ける第1極柱﹙1﹚と、第2極柱﹙6﹚と、圧力逃弁﹙4﹚と、注液孔﹙3﹚と、全フリップバルブ（8）とを含み、
   前記第1極柱﹙1﹚と上部カバーピース﹙2﹚とが電気的に接続され、
   前記第2極柱﹙6﹚と上部カバーピース﹙2﹚とが絶縁状態で組立られ、
   前記安全フリップバルブ（8）と前記上部カバーピース﹙2﹚とが、電気的に接続され、
   前記上部カバーピース﹙2﹚の上に短絡保護用導電性シート﹙7﹚が設けられ、
   前記短絡保護用導電性シート﹙7﹚と前記第2極柱﹙6﹚とを電気的に接続され、
   前記短絡保護用導電性シート﹙7﹚が前記安全フリップバルブ（8）の上に位置され、
   前記短絡保護用導電性シート﹙7﹚が、導電性シート本体（71）と前記導電性シート本体に設ける第1凹溝（72）を含み、
   前記第1凹溝（72）の底部の厚さが、前記安全フリップバルブ（8）の厚さより小さい
   ことを特徴とするパワーバッテリー安全トップカバー。
2. 前記第1凹溝（72）が、前記安全フリップバルブ（8）の真上に位置される
   ことを特徴とする請求項１に記載のパワーバッテリー安全トップカバー。
3. 前記第1凹溝（72）の底部の厚さは、前記安全フリップバルブ（8）の厚さの２０−９０%であることを特徴とする請求項１に記載のパワーバッテリー安全トップカバー。
4. 前記第1凹溝（72）の断面は、円形、楕円形または長方形である
   ことを特徴とする請求項3に記載のパワーバッテリー安全トップカバー。
5. 前記短絡保護用導電性シート﹙7﹚の一端が、前記上部カバーピース﹙2﹚に溶接、リベット締め、ボルト連接または接着され、
   前記短絡保護用導電性シート﹙7﹚の他端が、前記第2極柱﹙6﹚に溶接、リベット締め、ボルト連接または接着される
   ことを特徴とする請求項１に記載のパワーバッテリー安全トップカバー。
6. 前記安全フリップバルブ（8）が、前記上部カバーピース﹙2﹚に溶接される
   ことを特徴とする請求項１に記載のパワーバッテリー安全トップカバー。
7. 前記安全フリップバルブ（8）に、第2凹溝（81）が設けられる
   ことを特徴とする請求項6に記載のパワーバッテリー安全トップカバー。
8. 前記第1凹溝（72）の底部に、穴（721）が設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載のパワーバッテリー安全トップカバー。
9. 前記穴（721）の面積は、前記第1凹溝（72）の底部面積の５−２０%である
   ことを特徴とする請求項8に記載のパワーバッテリー安全トップカバー。
10. 前記第1凹溝（72）の底部に、溶断片が設けられる
    ことを特徴とする請求項１に記載のパワーバッテリー安全トップカバー。

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