本實(shí)用新型屬于電池安全防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電池保護(hù)裝置、蓋板組件及電池。

背景技術(shù)：

目前，絕大部分的電池其蓋板上沒有安全防護(hù)結(jié)構(gòu)，蓋板僅僅作為支撐極柱使用。當(dāng)電池受到撞擊、異物刺穿或者過熱等濫用條件時，電池內(nèi)部會發(fā)一系列復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)這些異常沒有得到有效控制，電池發(fā)生熱失控時，電池就會有起火甚至爆炸的危險。

臺灣專利TW093118829公開了一種電池保護(hù)裝置，該電池具有至少二個導(dǎo)電端子、以及至少一導(dǎo)電引子，導(dǎo)電引子與導(dǎo)電端子保持接觸以接通電路。該電池保護(hù)裝置包含至少一斷路單元，當(dāng)環(huán)境溫度高于一預(yù)定溫度時，斷路單元產(chǎn)生形變并使導(dǎo)電引子與導(dǎo)電端子分離以切斷電路。該電池保護(hù)裝置能夠在電池發(fā)生熱失控時，通過斷路單元產(chǎn)生形變使導(dǎo)電引子與導(dǎo)電端子分離以切斷電路，進(jìn)而保護(hù)電池。

但是，上述電池保護(hù)裝置在電池發(fā)生熱失控時，只是切斷電路，切斷電路時，由于電池電能并沒有減小，往往電池內(nèi)部還在進(jìn)行復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)，這樣，電池起火甚至爆炸的風(fēng)險仍然較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有的采用切斷電路方式進(jìn)行電池保護(hù)的電池保護(hù)裝置，在電池發(fā)生熱失控而切斷電路時電池電能并未減小，導(dǎo) 致電池起火甚至爆炸的風(fēng)險仍然較大的缺陷，提供一種電池保護(hù)裝置。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

提供一種電池保護(hù)裝置，該電池具有第一電極端子及第二電極端子，第一電極端子及第二電極端子中的一個為正極端子，另一個為負(fù)極端子，所述電池保護(hù)裝置包括蓋板本體及溫度記憶元件，所述蓋板本體上設(shè)置有通氣孔，所述溫度記憶元件與蓋板本體電連接并密封所述通氣孔，所述溫度記憶元件具有與第一電極端子斷開的低溫記憶形態(tài)及與第一電極端子導(dǎo)通的高溫記憶形態(tài)，所述溫度記憶元件能夠在電池內(nèi)部溫度高于預(yù)設(shè)溫控閥值時由低溫記憶形態(tài)變形至高溫記憶形態(tài)。

進(jìn)一步地，所述第一電極端子為負(fù)極端子，所述第二電極端子為正極端子。

進(jìn)一步地，所述溫度記憶元件為記憶合金或雙金屬片。

進(jìn)一步地，所述預(yù)設(shè)溫控閥值的取值范圍為80-250℃。

進(jìn)一步地，所述電池保護(hù)裝置還包括電連接在所述蓋板本體與所述第二電極端子之間的短路電阻。

進(jìn)一步地，所述短路電阻的阻值R取值范圍為：

1/(2Ic)<R<5/Ic，其中，Ic表示電池的充電電流的數(shù)值。

根據(jù)本實(shí)用新型的電池保護(hù)裝置，溫度記憶元件與蓋板本體電連接并密封所述通氣孔，溫度記憶元件具有與電池的第一電極端子斷開的低溫記憶形態(tài)及與第一電極端子導(dǎo)通的高溫記憶形態(tài)，當(dāng)電池內(nèi)部溫度超過溫度記憶元件的預(yù)設(shè)溫度閥值時，溫度記憶元件根據(jù)“記憶”變形到預(yù)先進(jìn)行基礎(chǔ)處理的高溫記憶形態(tài)，溫度記憶元件與第一電極端子導(dǎo)通，由此，將第一電極端子、蓋板本體及第二電極端子導(dǎo)通，進(jìn)而在第一電極端子與第二電極端子之間形成短路，實(shí)現(xiàn)了電池內(nèi)部短路，進(jìn)而可以切斷外部異常回路，把電池隔離出來，防止更大的安全隱患發(fā)生，防止因異常電池的引起連鎖隱患。使得整個異常始于該異常電池，也終止于該異常電池，最大限度的降低電池濫用帶來的風(fēng)險。并且，發(fā)生短路時，利用蓋板本體及溫度記憶元件等結(jié)構(gòu)的阻抗消耗了電池的殘余能 量，最大程度地降低電池起火或爆炸的風(fēng)險。

另外，本實(shí)用新型還提供了一種蓋板組件，包括第一電極端子、第二電極端子、用于所述第一電極端子與蓋板本體之間絕緣密封的第一絕緣密封結(jié)構(gòu)、用于所述第二電極端子與蓋板本體之間密封的第二密封結(jié)構(gòu)及上述的電池保護(hù)裝置，所述蓋板主體上設(shè)置有第一通孔及第二通孔，所述第一電極端子及第二電極端子分別插接在所述第一通孔及第二通孔中。

進(jìn)一步地，所述蓋板組件還包括連接在所述第一電極端子的外側(cè)端的第一外引出片，所述溫度記憶元件在低溫記憶形態(tài)與所述第一外引出片斷開，并在高溫記憶形態(tài)與所述第一外引出片接觸導(dǎo)通。

進(jìn)一步地，所述蓋板組件還包括短路電阻及連接在所述第二電極端子的外側(cè)端的第二外引出片，所述短路電阻電連接在所述蓋板本體與所述第二外引出片之間。

進(jìn)一步地，所述溫度記憶元件朝向所述接觸片的一側(cè)表面設(shè)置金屬鍍層。

進(jìn)一步地，所述溫度記憶元件設(shè)置有金屬鍍層以外的表面設(shè)置非金屬防護(hù)涂層。

進(jìn)一步地，所述第一絕緣密封結(jié)構(gòu)包括由外向內(nèi)依次套設(shè)在所述第一電極端子上的第一絕緣環(huán)、第一碟片及第一絕緣密封件，所述第一絕緣環(huán)固定在所述第一電極端子上，所述第一碟片的內(nèi)沿設(shè)置在所述第一絕緣密封件與第一絕緣環(huán)之間，所述第一碟片的外沿設(shè)置在所述第一絕緣密封件與蓋板本體之間，所述第一絕緣密封件連接在所述蓋板本體與第一內(nèi)引出片之間，所述第一內(nèi)引出片固定在所述第一電極端子的內(nèi)側(cè)端。

進(jìn)一步地，所述第二密封結(jié)構(gòu)包括由外向內(nèi)依次套設(shè)在所述第二電極端子上的第二絕緣環(huán)、第二碟片及第二絕緣密封件，所述第二絕緣環(huán)固定在所述第二電極端子上，所述第二碟片的內(nèi)沿設(shè)置在所述第二絕緣密封件與第二絕緣環(huán)之間，所述第二碟片的外沿設(shè)置在所述第二絕緣密封件與蓋板本體之間，所述第二絕緣密封件連接在所述蓋板本體與第二內(nèi)引出片之間，所述第二內(nèi)引出片 固定在所述第二電極端子的內(nèi)側(cè)端。

另外，本實(shí)用新型還提供了一種電池，其包括上述的蓋板組件。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的蓋板組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的電池保護(hù)裝置的正常工作狀態(tài)(記憶合金處于低溫記憶形態(tài))；

圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的電池保護(hù)裝置的短路狀態(tài)(記憶合金處于高溫記憶形態(tài))；

圖4是本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的蓋板組件其第二電極端子附近的局部放大圖。

說明書中的附圖標(biāo)記如下：

1、蓋板本體；101、第一通孔；102、第二通孔；103、通氣孔；104、注液孔；2、第一電極端子；201、第一緩沖環(huán)；3、第一內(nèi)引出片；4、第一外引出片；401、接觸片；5、第二電極端子；501、第二緩沖環(huán)；6、第二內(nèi)引出片；7、第二外引出片；8、記憶合金；9、短路電阻；10、第一絕緣密封結(jié)構(gòu)；11、第二密封結(jié)構(gòu)；12、防爆閥；13、注液孔保護(hù)結(jié)構(gòu)；14、第一絕緣環(huán)；15、第一碟片；16、第一絕緣密封件；17、第一焊接保護(hù)片；18、第二絕緣環(huán)；19、第二碟片；20、第二絕緣密封件；21、第二焊接保護(hù)片。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

如圖1所示，本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的蓋板組件，包括蓋板本體1、第一電極端子2、第一內(nèi)引出片3、第一外引出片4、第二電極端子5、第二內(nèi)引出 片6、第二外引出片7、記憶合金8、短路電阻9、用于第一電極端子2與蓋板本體1之間的絕緣密封的第一絕緣密封結(jié)構(gòu)10及用于第二電極端子5與蓋板本體1之間的密封的第二密封結(jié)構(gòu)11。其中，蓋板本體1、記憶合金8及短路電阻9構(gòu)成電池保護(hù)裝置。所述短路電阻9電連接在所述蓋板本體1與所述第二外引出片7之間。

本實(shí)施例中，所述短路電阻8的阻值R取值范圍為：

1/(2Ic)<R<5/Ic (1)；

其中，Ic表示電池的充電電流的數(shù)值。充電電流Ic的單位與阻值R的單位在同一層級，即若Ic的單位為安培，則短路電阻的阻值R的單位為歐姆；若Ic的單位為毫安，則短路電阻的阻值R的單位為毫歐。式(1)中，Ic僅表示數(shù)值大小。式(1)中短路電阻的阻值R優(yōu)選范圍，依據(jù)充電電源的不同而設(shè)計，這樣，能夠降低短路電阻產(chǎn)生過大的焦耳熱。

本實(shí)施例中，溫度記憶元件為記憶合金8。如圖1所示，所述蓋板主體1上設(shè)置有第一通孔101及第二通孔102，所述第一電極端子2及第二電極端子5分別插接在所述第一通孔101及第二通孔102中，所述第一內(nèi)引出片3及第二內(nèi)引出片6分別焊接在所述第一電極端子2及第二電極端子5的內(nèi)側(cè)端，所述第一外引出片4及第二外引出片7分別焊接在所述第一電極端子2及第二電極端子5的外側(cè)端。

如圖1及圖2所示，所述蓋板本體1上設(shè)置有通氣孔103，所述記憶合金8通過焊接或鉚接的方式固定在所述通氣孔103的邊緣并密封所述通氣孔103，在保證連接強(qiáng)度的情況下，記憶合金8與蓋板本體1的連接區(qū)域應(yīng)盡可能小。所述第一外引出片4遠(yuǎn)離所述第一電極端子2的一端向蓋板本體1方向彎折形成與所述溫度記憶元件相向的接觸片401。由于，接觸片401是第一外引出片4向蓋板本體1方向彎折形成，進(jìn)而接觸片401更加靠近記憶合金8，這樣，減小了記憶合金8與接觸片401由斷開到接觸時，記憶合金8的形變量。

本實(shí)施例中，記憶合金8具有與第一電極端子2斷開的低溫記憶形態(tài)(圖2 所示的狀態(tài))及與第一電極端子2導(dǎo)通的高溫記憶形態(tài)(圖3所示的形態(tài))，所述記憶合金8在圖2所示的低溫記憶形態(tài)與所述第一外引出片4斷開，并在圖3所示的高溫記憶形態(tài)與所述第一外引出片4的接觸片401接觸導(dǎo)通。所述記憶合金8能夠在電池內(nèi)部溫度高于預(yù)設(shè)溫控閥值時由圖2所示的低溫記憶形態(tài)變形至圖3所示的高溫記憶形態(tài)。

本實(shí)施例中，記憶合金8優(yōu)選為雙程記憶合金。當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，也可以是單程記憶合金或者是全程記憶合金。記憶合金可以是但不限于Cu基、Ni基或Fe基記憶合金。

本實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)溫控閥值的取值范圍為80-250℃。更進(jìn)一步地的優(yōu)選范圍為80-150℃。即，當(dāng)電池發(fā)生熱失控時，內(nèi)部溫度快速上升至80-250℃之間的一個值時，記憶合金8由圖2所示的低溫記憶形態(tài)變形至圖3所示的高溫記憶形態(tài)，通過第一外引出片4的接觸片401與記憶合金8的接觸，將第一電極端子2與蓋板本體1導(dǎo)通，而由于短路電阻9電連接在蓋板本體1與第二外引出片7之間，使得此時，第一電極端子2與第二電極端子5之間短路。

本實(shí)施例中，如圖1所示，所述蓋板本體1上還設(shè)置有注液孔104及防爆閥12，所述注液孔104的外側(cè)設(shè)置有注液孔保護(hù)結(jié)構(gòu)13。

本實(shí)施例中，為了保證第一外引出片4與記憶合金8接觸良好，接觸阻抗夠低，記憶合金8朝向所述第一外引出片4的接觸片401的一側(cè)表面設(shè)置金屬鍍層。此處的金屬鍍層包括但不限于金、銀及鎳等導(dǎo)電性能優(yōu)越且化學(xué)性能穩(wěn)定的材料，此處優(yōu)選銀鍍層，既然能滿足低阻抗要求，又能很好的控制產(chǎn)品成本。金屬鍍層的厚度為5μm～60μm，進(jìn)一步優(yōu)選為8～20μm。

本實(shí)施例中，為了防止記憶合金8里面的活性元素參與電化學(xué)反應(yīng)，在記憶合金8的設(shè)置有金屬鍍層以外的表面設(shè)置非金屬防護(hù)涂層，如PPS、PPO及氟碳涂層等。當(dāng)非金屬防護(hù)涂層的厚度小于30μm時，會因?yàn)榉墙饘俜雷o(hù)涂層的致密性原因，導(dǎo)致電池內(nèi)部的電解液滲入，可能導(dǎo)致非金屬防護(hù)涂層局部失效。當(dāng)非金屬防護(hù)涂層的厚度過厚時，很容易出現(xiàn)記憶合金8變形導(dǎo)致非金屬防護(hù) 涂層表面產(chǎn)生裂紋，且成本也會增加。因而，非金屬防護(hù)涂層的厚度優(yōu)選為30-300μm，進(jìn)一步優(yōu)選為50-150μm。

本實(shí)施例中，如圖2所示，所述第一絕緣密封結(jié)構(gòu)10包括由外向內(nèi)依次套設(shè)在所述第一電極端子2上的第一絕緣環(huán)14、第一碟片15及第一絕緣密封件16，所述第一絕緣環(huán)14固定在所述第一電極端子2上，所述第一碟片15的內(nèi)沿設(shè)置在所述第一絕緣密封件16與第一絕緣環(huán)14之間，所述第一碟片15的外沿設(shè)置在所述第一絕緣密封件16與蓋板本體1之間，所述第一絕緣密封件16連接在所述蓋板本體1與第一內(nèi)引出片3之間，所述第一內(nèi)引出片3固定在所述第一電極端子2的內(nèi)側(cè)端。所述第一電極端子2的外側(cè)端外周上形成有第一緩沖環(huán)201，所述第一緩沖環(huán)201焊接在所述第一絕緣環(huán)14上，第一緩沖環(huán)201能夠緩沖第一電極端子2與第一絕緣環(huán)14的焊接應(yīng)力。另外，第一絕緣密封件16與第一內(nèi)引出片3之間還設(shè)置有第一焊接保護(hù)片17，以保護(hù)第一電極端子2與第一內(nèi)引出片3的焊接，防止第一內(nèi)引出片3焊接中被損壞。具體裝配時，第一絕緣環(huán)14的外側(cè)表面焊接在第一緩沖環(huán)201上，所述第一碟片15的內(nèi)沿焊接在所述第一絕緣環(huán)14的內(nèi)側(cè)表面，所述第一碟片15的外沿焊接在蓋板本體1的內(nèi)側(cè)表面，第一絕緣密封件16插入第一碟片15的內(nèi)腔中，第一內(nèi)引出片3與第一電極端子2的內(nèi)側(cè)端焊接，并以此支撐第一絕緣密封件16。

本實(shí)施例中，第一絕緣密封結(jié)構(gòu)10及第二密封結(jié)構(gòu)11采用類似的結(jié)構(gòu)，即如圖4所示，所述第二密封結(jié)構(gòu)11包括由外向內(nèi)依次套設(shè)在所述第二電極端子5上的第二絕緣環(huán)18、第二碟片19及第二絕緣密封件20，所述第二絕緣環(huán)18固定在所述第二電極端子5上，所述第二碟片19的內(nèi)沿設(shè)置在所述第二絕緣密封件20與第二絕緣環(huán)18之間，所述第二碟片19的外沿設(shè)置在所述第二絕緣密封件20與蓋板本體1之間，所述第二絕緣密封件20連接在所述蓋板本體1與第二內(nèi)引出片6之間，所述第二內(nèi)引出片6固定在所述第二電極端子5的內(nèi)側(cè)端。所述第二電極端子5的外側(cè)端外周上形成有第二緩沖環(huán)501，所述第二緩沖環(huán)501焊接在所述第二絕緣環(huán)18上，第二緩沖環(huán)501能夠緩沖第二電極端子 2與第二絕緣環(huán)16之間的焊接應(yīng)力。另外，第二絕緣密封件20與第二內(nèi)引出片6之間還設(shè)置有第二焊接保護(hù)片21，以保護(hù)第二電極端子5與第二內(nèi)引出片6的焊接，防止第二內(nèi)引出片6焊接中被損壞。具體裝配時，第二絕緣環(huán)18的外側(cè)表面焊接在第二緩沖環(huán)501上，所述第二碟片19的內(nèi)沿焊接在所述第二絕緣環(huán)18的內(nèi)側(cè)表面，所述第二碟片19的外沿焊接在蓋板本體1的內(nèi)側(cè)表面，第二絕緣密封件20插入第二碟片19的內(nèi)腔中，第二內(nèi)引出片6與第二電極端子5的內(nèi)側(cè)端焊接，并以此支撐第二絕緣密封件20。

本實(shí)施例中，第一絕緣環(huán)14及第二絕緣環(huán)18可以是陶瓷絕緣環(huán)。第一碟片15、第二碟片19均為環(huán)形金屬碟片，以提供良好的支撐。

當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，第一絕緣密封結(jié)構(gòu)10與第二密封結(jié)構(gòu)11也可以采用不同的結(jié)構(gòu)，即第二密封結(jié)構(gòu)11可以不提供蓋板本體1與第二電極端子5之間的絕緣。當(dāng)然，第一絕緣密封結(jié)構(gòu)10與第二密封結(jié)構(gòu)11還可以采用其它常規(guī)的結(jié)構(gòu)形式。

另外，優(yōu)選地，本實(shí)施例中，第一電極端子2為負(fù)極端子，第二電極端子5為正極端子。相應(yīng)地，第一內(nèi)引出片3、第一外引出片4為負(fù)極內(nèi)引出片、負(fù)極外引出片，第二內(nèi)引出片6、第二外引出片7為正極內(nèi)引出片、正極外引出片。這樣，短路電阻9連接在正極外引出片與蓋板本體1之間，記憶合金8與負(fù)極外引出片相對。

當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，也可以反過來設(shè)置，即第一電極端子2為正極端子，第二電極端子5為負(fù)極端子。由于蓋板本體1是與電池殼體導(dǎo)通的，當(dāng)?shù)诙姌O端子為負(fù)極端子時，短路電阻連接在負(fù)極外引出片與蓋板本體之間，從而將負(fù)極端子與殼體導(dǎo)通，會出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象，導(dǎo)致電池容量降低。因而，該實(shí)施例中，優(yōu)選地，通過其它手段避免析鋰現(xiàn)象。

上述實(shí)施例的電池保護(hù)裝置，其原理如下：

當(dāng)電池受到撞擊、異物刺穿或者過熱等濫用條件時，電池?zé)崾Э?，電池?nèi)部溫度會隨著熱失控的發(fā)生而升高。當(dāng)內(nèi)部溫度超過記憶合金8的預(yù)設(shè)溫度閥 值時，記憶合金8的金相組織發(fā)生變化，根據(jù)“記憶”變形到預(yù)先進(jìn)行基礎(chǔ)處理的高溫記憶形態(tài)(圖3所示的形態(tài))，記憶合金8與第一外引出片4接觸導(dǎo)通，由此，將第一電極端子2、第一外引出片4、蓋板本體1、短路電阻9、第二外引出片7及第二電極端子5導(dǎo)通，進(jìn)而在第一電極端子2與第二電極端子5之間形成短路，實(shí)現(xiàn)了電池內(nèi)部短路，進(jìn)而可以切斷外部異?；芈?，把電池隔離出來，防止更大的安全隱患發(fā)生，防止因異常電池的引起連鎖隱患。使得整個異常始于該異常電池，也終止于該異常電池，最大限度的降低電池濫用帶來的風(fēng)險。并且，發(fā)生短路時，利用短路電阻、蓋板本體及記憶合金等結(jié)構(gòu)的阻抗消耗電池殘余能量，最大程度地降低電池起火或爆炸的風(fēng)險。

另外，在其它實(shí)施例中，還可以用雙金屬片等具有類似的形狀記憶功能的元件替代上述實(shí)施例中的記憶合金。

另外，在其它實(shí)施例中，也可以取消短路電阻，直接將第二電極端子或第二外引出片與蓋板本體電連接。由于第二電極端子與蓋板本體之間不需要絕緣，因而，在本實(shí)施例中，第二密封結(jié)構(gòu)可以不包括第二絕緣環(huán)。

另外，本實(shí)用新型還提供了一種電池，其包括殼體、極芯及上述的蓋板組件。極芯由正極片、隔膜及負(fù)極片卷繞得到。蓋板組件從殼體的開口處插入并與殼體固定，通過蓋板組件上的注液孔，注入電解液至蓋板組件與殼體之間的密閉空間。正極片及負(fù)極片上設(shè)置有正極極耳及負(fù)極極耳。

若第一電極端子2為正極端子，則第一內(nèi)引出片連接到正極極耳上，第二內(nèi)引出片連接到負(fù)極極耳上。

反過來，若第一電極端子2為負(fù)極端子，則第一內(nèi)引出片連接到負(fù)極極耳上，第二內(nèi)引出片連接到正極極耳上。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。