發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種圓柱形鋰電池及其蓋帽結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前，市場(chǎng)上的鋰離子電池，如18650圓柱型鋰電池，其基本上都采用含熱敏電阻(PTC)以及電流切斷機(jī)構(gòu)(CID)等多種部件的組合帽蓋。其中電流切斷機(jī)構(gòu)和鋁底板焊接在一起，其主要特點(diǎn)為材料材質(zhì)較軟。鋁底板會(huì)與電池正極極耳鎳帶焊接在一起，因此在正常狀態(tài)下，電流切斷機(jī)構(gòu)屬于電池的正極端。

當(dāng)電芯發(fā)生濫用情況下，尤其是過(guò)度充電時(shí)，電芯內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量氣體。由于電芯內(nèi)部是一個(gè)全密閉空間，這些氣體會(huì)作用在電芯頭部的帽蓋上，即作用在帽蓋處鋁底板和電流切斷機(jī)構(gòu)焊接的地方。當(dāng)內(nèi)部氣壓達(dá)到電流切斷機(jī)構(gòu)與鋁底板間的焊點(diǎn)壓力極限數(shù)值時(shí)，電流切斷機(jī)構(gòu)會(huì)和鋁底板斷開(kāi)。由于電流切斷機(jī)構(gòu)材料較軟，不會(huì)因?yàn)閿嚅_(kāi)而產(chǎn)生較大破壞性。此時(shí)，斷開(kāi)的電流切斷機(jī)構(gòu)不再帶電，不再是電池正極端，整個(gè)回路斷開(kāi)，以保證電芯的安全。

傳統(tǒng)的圓柱形鋰電池蓋帽結(jié)構(gòu)中，其電流切斷機(jī)構(gòu)的材質(zhì)一般為純鋁，其材料較軟，在生產(chǎn)實(shí)際中，常會(huì)出現(xiàn)在過(guò)充測(cè)試中，電流切斷機(jī)構(gòu)的焊點(diǎn)與鋁底板間不能一次性斷裂的情況，導(dǎo)致電流無(wú)法立即切斷，進(jìn)而對(duì)電芯造成了嚴(yán)重?fù)p害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，提供一種一次性將電流切斷的圓柱形鋰電池蓋帽結(jié)構(gòu)，同時(shí)還提供了一種使用上述圓柱形鋰電池蓋帽結(jié)構(gòu)的圓柱形鋰電池。

一種圓柱形鋰電池蓋帽結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

上頂蓋，所述上頂蓋包括具有開(kāi)口端的主體及臺(tái)階部，所述臺(tái)階部設(shè)置于所述開(kāi)口端周緣；

電流切斷機(jī)構(gòu)，制作所述電流切斷機(jī)構(gòu)的材料包括Al、Mg、Cu；所述電流 切斷機(jī)構(gòu)包括圓臺(tái)部及與所述圓臺(tái)部的大端周緣相連接的延伸部；其中，Al為90％、Mg為4％～6％、Cu為4％～6％；

熱敏電阻，所述熱敏電阻置于所述臺(tái)階部及所述延伸部之間，與所述臺(tái)階部及所述延伸部相連接；

底板，所述底板置于所述圓臺(tái)部遠(yuǎn)離所述上頂蓋的一側(cè)，且與所述圓臺(tái)部遠(yuǎn)離所述上頂蓋的一側(cè)相連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括絕緣膠圈，所述絕緣膠圈將所述底板與所述延伸部的連接處密封。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述熱敏電阻中部開(kāi)設(shè)通孔，所述通孔用于避位所述圓臺(tái)部的彈起。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述底板上開(kāi)設(shè)至少一個(gè)氣孔，所述氣孔將底板兩側(cè)相連通。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述底板中部遠(yuǎn)離所述圓臺(tái)部的一側(cè)開(kāi)設(shè)有凹槽。

一種圓柱形鋰電池，包括圓柱形鋰電池蓋帽結(jié)構(gòu)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括電池殼體，所述絕緣膠圈將所述電池殼體與所述圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)的連接處密封。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括置于所述電池殼體內(nèi)部的電池極片組及電解液。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電池極片組與所述圓柱形鋰電池蓋帽結(jié)構(gòu)相連接。

上述圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)在鋰電池過(guò)充時(shí)，內(nèi)部的電流切斷機(jī)構(gòu)與底板的連接斷開(kāi)，使鋰電池內(nèi)部電路切斷，電流切斷機(jī)構(gòu)不再帶電，繼而鋰電池停止充電，達(dá)到保護(hù)鋰電池的效果。包含Al、Mg、Cu三種金屬元素的電流切斷機(jī)構(gòu)，材質(zhì)較軟，脆性較高，鋰電池過(guò)充時(shí)，電流切斷機(jī)構(gòu)與底板的連接處會(huì)一次性一致完全斷裂，且不會(huì)產(chǎn)生較大破壞性，能夠及時(shí)快速的一次性切斷鋰電池內(nèi)部電路，使鋰電池停止充電，更加有效、穩(wěn)定的保護(hù)鋰電池的安全。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)另一狀態(tài)的示意圖；

圖3為圖1所示圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)過(guò)充測(cè)試結(jié)束后電流切斷機(jī)構(gòu)沒(méi)有完全斷開(kāi)示意圖；

圖4為傳統(tǒng)電流切斷機(jī)構(gòu)過(guò)充測(cè)試結(jié)束后顯微結(jié)構(gòu)圖；

圖5為傳統(tǒng)圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)過(guò)充測(cè)試曲線；

圖6為本發(fā)明中圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)過(guò)充測(cè)試曲線；

圖7(a)為傳統(tǒng)圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)過(guò)充測(cè)試結(jié)束后的電流切斷機(jī)構(gòu)CT掃描圖片；

圖7(b)為本發(fā)明中圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)過(guò)充測(cè)試結(jié)束后的電流切斷機(jī)構(gòu)CT掃描圖片；

圖8(a)為傳統(tǒng)圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)過(guò)充測(cè)試結(jié)束后的電流切斷機(jī)構(gòu)顯微圖片；

圖8(b)為本發(fā)明中圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)過(guò)充測(cè)試結(jié)束后的電流切斷機(jī)構(gòu)顯微圖片。

具體實(shí)施方式

下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。

如圖1所示，在本實(shí)施例中，圓柱形鋰電池蓋帽結(jié)構(gòu)100，包括：上頂蓋110，電流切斷機(jī)構(gòu)120，熱敏電阻130，底板140及絕緣膠圈150。

上頂蓋110包括主體112及臺(tái)階部114，主體112包括開(kāi)口端及與開(kāi)口端相對(duì)的封閉端。臺(tái)階部114設(shè)置于開(kāi)口端周緣。

電流切斷機(jī)構(gòu)120包括圓臺(tái)部122。圓臺(tái)部122為中空結(jié)構(gòu)，圓臺(tái)部122包括直徑較大的大端，及直徑小于大端的小端。小端端面具有一定厚度，便于與底板140的中部進(jìn)行焊接。電流切斷機(jī)構(gòu)120還包括與圓臺(tái)部122的大端周緣相連接的延伸部124。制作電流切斷機(jī)構(gòu)120的材料包括Al、Mg、Cu三種金屬元素。具體在本實(shí)施例中，各金屬元素的質(zhì)量百分比分別為Al為90％、Mg為4％～6％、Cu為4％～6％。

熱敏電阻130置于臺(tái)階部114及延伸部124之間，與臺(tái)階部114及延伸部124分別相連接，且熱敏電阻130中部開(kāi)設(shè)通孔132，用來(lái)避位圓臺(tái)部122的彈起。熱敏電阻130作為過(guò)流保護(hù)器件，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)電流時(shí)，熱敏電阻130溫度上升，電阻瞬間劇增，使得回路中的電流迅速減小并回到安全值。

底板140置于圓臺(tái)部122的小端一側(cè)，且與圓臺(tái)部122小端端面通過(guò)焊接相連接。底板140與延伸部124之間的連接處用絕緣膠圈150進(jìn)行密封。底板140上開(kāi)設(shè)至少一個(gè)氣孔142，使得高壓氣體能夠通過(guò)氣孔142進(jìn)入圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)100內(nèi)部，進(jìn)而作用于圓臺(tái)部122，迫使圓臺(tái)部122向上頂蓋110方向彈起。底板140中部遠(yuǎn)離圓臺(tái)部122小端的一側(cè)開(kāi)設(shè)有凹槽144，凹槽144用于減小底板140的厚度，使得底板140中部與圓臺(tái)部122小端更容易焊接在一起。

圓柱形鋰電池過(guò)充時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高壓氣體，氣體通過(guò)底板140上的氣孔142之后，作用在圓臺(tái)部122的側(cè)面上，壓迫圓臺(tái)部122與底板140的焊接位置。當(dāng)氣壓達(dá)到焊接位置的壓力極限數(shù)值時(shí)，圓臺(tái)部122與底板140的焊接位置被迫斷開(kāi)，圓臺(tái)部122被壓向上頂蓋110方向，使得電流切斷機(jī)構(gòu)120與底板140之間的連接斷開(kāi)，進(jìn)而切斷圓柱形鋰電池內(nèi)部電路。最終實(shí)現(xiàn)停止充電，達(dá)到保護(hù)圓柱形鋰電池的效果。

包含Al、Mg、Cu三種金屬元素的電流切斷機(jī)構(gòu)120材質(zhì)較軟，其脆性較高，在圓柱形鋰電池過(guò)充時(shí)，電流切斷機(jī)構(gòu)120與底板140的焊接位置能夠一次性完全斷裂。斷開(kāi)的電流切斷機(jī)構(gòu)120不再帶電，不再是圓柱形鋰電池的正極端，圓柱形鋰電池發(fā)生電路切斷而停止充電，更好的保證了圓柱形鋰電池的安全。

如圖2所示，本案還提供了一種圓柱形鋰電池10，包括上述圓柱形鋰電池蓋帽結(jié)構(gòu)100、電池殼體200、電池極片組300及電解液(圖未示)。

電池殼體200與圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)100的連接處用絕緣膠圈150進(jìn)行密封。電池極片組300及電解液置于電池殼體200內(nèi)部。電池極片組300與圓柱形鋰電池蓋帽結(jié)構(gòu)100的底板140相連接。

圓柱形鋰電池10在過(guò)充的情況下，內(nèi)部將產(chǎn)生大量氣體。由于圓柱形鋰電 池10內(nèi)部是一個(gè)全密閉空間，這些氣體會(huì)通過(guò)底板140上的氣孔142作用在圓臺(tái)部122的側(cè)面上，壓迫圓臺(tái)部122與底板140的焊接位置。當(dāng)內(nèi)部氣壓達(dá)到焊接位置的壓力極限數(shù)值時(shí)，圓臺(tái)部122與底板140的焊接位置被迫斷開(kāi)，圓臺(tái)部122被壓向上頂蓋110方向，使得電流切斷機(jī)構(gòu)120與底板140之間的電連接斷開(kāi)，進(jìn)而切斷圓柱形鋰電池10內(nèi)部電路。最終實(shí)現(xiàn)停止充電，達(dá)到保護(hù)圓柱形鋰電池10的效果。

下面，以電芯尺寸直徑18mm，高度65mm，標(biāo)稱容量2800mAh的18650圓柱形鋰電池為例進(jìn)行說(shuō)明。

請(qǐng)一并參閱圖3至圖5所示，傳統(tǒng)18650圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)，在18650圓柱形鋰電池過(guò)充情況下，電流切斷機(jī)構(gòu)120與底板140的焊接位置發(fā)生撕扯，不能快速的一次性完全斷開(kāi)，仍存在部分連接殘余126，因此不能一次性完全切斷電流，在過(guò)充曲線上體現(xiàn)為極不穩(wěn)定的電壓和電流曲線。

如圖6所示，采用上述圓柱形鋰電池蓋帽結(jié)構(gòu)100的18650圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)，在18650圓柱形鋰電池過(guò)充時(shí)，電流切斷機(jī)構(gòu)120與底板140的焊接位置能夠一次性完全斷裂，斷開(kāi)的電流切斷機(jī)構(gòu)120不再帶電，不再是18650圓柱形鋰電池的正極端，18650圓柱形鋰電池發(fā)生電路切斷而停止充電，表現(xiàn)為過(guò)充測(cè)試曲線上電壓及電流值瞬間變?yōu)榱?，且長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定為零。更好的保證了18650圓柱形鋰電池的安全。

結(jié)合圖7(a)、7(b)所示，圖7(a)、7(b)分別為傳統(tǒng)18650圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)及采用上述圓柱形鋰電池蓋帽結(jié)構(gòu)100的18650圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)，在過(guò)充實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，兩者帽蓋CT掃描圖片中所呈現(xiàn)的電流切斷機(jī)構(gòu)120與底板140焊接位置的斷裂情況。通過(guò)對(duì)比可以看出，傳統(tǒng)18650圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)的電流切斷機(jī)構(gòu)與底板焊接位置沒(méi)有完全斷裂，仍有部分殘余連接。而采用上述圓柱形鋰電池蓋帽結(jié)構(gòu)100的18650圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)的電流切斷機(jī)構(gòu)120與底板140焊接位置完全充分的斷開(kāi)了。

結(jié)合圖8(a)、8(b)所示，圖8(a)、8(b)分別為傳統(tǒng)的18650圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)及采用上述圓柱形鋰電池蓋帽結(jié)構(gòu)100的18650圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)，在過(guò)充實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)比其電流切斷機(jī)構(gòu)顯微圖片中焊接位置的形 狀?？梢缘贸觯瑐鹘y(tǒng)18650圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)的電流切斷機(jī)構(gòu)焊接位置斷裂后形狀不規(guī)則，有撕扯痕跡，甚至存在二次斷裂。而采用上述圓柱形鋰電池蓋帽結(jié)構(gòu)100的18650圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)的電流切斷機(jī)構(gòu)120焊接位置斷裂后形狀規(guī)則，無(wú)撕扯痕跡，說(shuō)明是一次性完全斷裂，且斷裂效果較好。

可以得出，本發(fā)明中的圓柱形鋰電池帽蓋結(jié)構(gòu)100在圓柱形鋰電池10過(guò)充時(shí)，電流切斷機(jī)構(gòu)120與底板140的連接處會(huì)一次性一致完全斷裂，且不會(huì)產(chǎn)生較大破壞性，能夠及時(shí)快速的一次性切斷圓柱形鋰電池10內(nèi)部電路，使圓柱形鋰電池10停止充電，更加有效、穩(wěn)定的保護(hù)圓柱形鋰電池10的安全。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。