一種帶熔斷器的鋰離子電池安全蓋帽的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種圓柱型鋰離子電池上的帶熔斷器的安全蓋帽。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池由于能量密度高，循環(huán)壽命長等優(yōu)點得到廣泛的應用。鋰離子電池的大量應用使其安全性越來越得到重視，尤其在大規(guī)模應用，如電動自行車、電動汽車、儲能電站等領域。鋰離子充電電池使用過程中，過充電、過放電和過電流都將會影響電池使用壽命和性能及安全。在鋰離子電池中放置電子保護線路及器件，可有效的保護電池在過充、過放及過流或使用不當而損壞。在實際應用中，由于外界因素及器件自身原因，保護的IC+MosFET是存在失效概率的。如果電池自身沒有保護能力，一旦電子保護失效，對于使用者是相當危險的。正是基于此，國外的安規(guī)測試都有明確要求，在鋰離子電池進行相關安規(guī)測試時，必須將電子保護去除，這時在測試中就靠電池被動器件實現(xiàn)保護功能，當異常發(fā)生(高溫/大電流)時，作為被動保護器件在電池中能夠及時切斷/拉低電流，避免溫度持續(xù)升高，從而阻止危險的發(fā)生。
[0003]為了提高鋰離子電池的安全性，鋰離子電池的蓋帽結構中正溫度系數(shù)元件PTC得到廣泛使用，但PTC的使用一定程度增加了鋰離子電池的內(nèi)阻，不利于電池在大電流充放電條件下的使用。如電動汽車應用中往往沒有PTC保護，但鋰離子電池在過大電流及短路情況下需要安全機制保護電池本身，同時不影響其他電池單體，因此需要一種能夠大倍率充放電使用情況下的安全型蓋帽。充電電池中熔斷器作為過流保護配合IC控制環(huán)路有效監(jiān)測并防止對電池產(chǎn)生損害，熔斷器作為過流保護器件，可保護鋰離子充電電池在充電或放電過程中的大電流及短路而造成電池損害。
[0004]公開號為CN101556993A的專利申請文獻公開了一種鋰離子電池組合蓋帽，其包括:膠圈和裝設與膠圈通孔內(nèi)的頂蓋、電流熔斷器、防爆片、孔板及絕緣墊片，孔板和防爆片以焊點連接，絕緣墊片用于收容和支撐孔板，電流熔斷器連接于防爆片和頂蓋之間，當鋰離子電池的電流超過額定值時，電流熔斷器熔斷而切斷電路。該電流熔斷器包括環(huán)形絕緣片和金屬片，金屬片包括兩個通過熔斷片連接的環(huán)形導電片，金屬片在側面繞過絕緣片，兩個導電片分別貼合于絕緣片的兩面，熔斷片位于絕緣片的一側。由于該熔斷器位于蓋帽一側，會造成電流分布不均勻；另外薄片型的熔斷片電阻大，結構復雜，實用性差。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種帶熔斷器的鋰離子電池安全蓋帽，實現(xiàn)鋰離子電池的電流超過額定值時，熔斷器熔斷從而切斷電路，能夠在大倍率充放電情況下保證安全。
[0006]本實用新型通過以下技術方案來實現(xiàn)，鋰離子電池安全蓋帽，包括頂蓋、防爆片、絕緣墊圈、孔板和密封圈，所述頂蓋包括上頂蓋和下頂蓋，所述上頂蓋和下頂蓋的邊緣部分由絕緣環(huán)片隔開，中心部分之間留有空隙，所述空隙內(nèi)設有與上頂蓋和下頂蓋電連接的熔斷器。
[0007]所述熔斷器包括中間的本體和兩端的上導電片和下導電片，所述上頂蓋和下頂蓋夾緊所述熔斷器，分別緊貼熔斷器的上導電片和下導電片。通過上、下頂蓋夾持熔斷器，熔斷器不會發(fā)生移位，而且安裝方便。
[0008]優(yōu)選的方案，所述本體為圓柱體形。該結構易成型，制造簡單，而且截面積大，電阻小，電能損耗低。
[0009]由于熔斷器材質(zhì)較軟，為防止導電片與頂蓋斷開，所述上導電片和下導電片之間設有支撐件，利用支撐件將上、下導電片頂住，使他們始終貼緊上、下頂蓋。另外，在熔斷器熔斷的情況下，支撐件可以將上下連接導電片隔開，達到切斷電路的目的。
[0010]更為優(yōu)選的，所述支撐件為圓柱體形，兩端端面分別頂?shù)稚蠈щ娖拖聦щ娖?，中心具有供所述本體通過的通孔。該結構的支撐件受力均勻，可以避免導電片由于受擠壓而變形。
[0011]優(yōu)選的方案，所述支撐件的側壁設有供本體進入中心通孔的缺口。缺口呈扇形，夕卜大內(nèi)小，便于裝配。
[0012]優(yōu)選的方案，所述頂蓋和防爆片之間電連接有正溫度系數(shù)環(huán)片?？梢造`活使用常規(guī)環(huán)形的正溫度系數(shù)環(huán)片構件，不影響本實用新型安全蓋帽的熔斷特性，且增加了電池的安全性。另一個技術方案，本實用新型的安全蓋帽不使用正溫度系數(shù)環(huán)片，電池在大電流充放電條件下，減少鋰離子電池的內(nèi)電阻。
[0013]相對于現(xiàn)有技術，本實用新型具有以下優(yōu)點:(I)采用雙層頂蓋設計，不影響電芯的外觀，電流通過頂蓋中心匯流并流經(jīng)熔斷器，電池正常工作時，溫度分布均勻、對稱，提高電池安全性；(2)熔斷器使用柱狀的低熔點金屬，電阻小，能耗低，延長電池持續(xù)工作時間；
(3)不影響電池蓋帽的防爆設計，當內(nèi)壓升高時，CID能夠正常開啟；(4)本實用新型蓋帽安裝簡單，便于推廣。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型蓋帽剖視圖。
[0015]圖2為圖1所示蓋帽的上頂蓋的俯視圖。
[0016]圖3為圖2所示上頂蓋沿A-A線的剖視圖。
[0017]圖4為圖1所示蓋帽的下頂蓋的剖視圖。
[0018]圖5為圖1所示蓋帽的熔斷器的剖視圖。
[0019]圖6為圖1所示蓋帽的支撐件的俯視圖。
[0020]圖7為圖1所示蓋帽的防爆片的剖視圖。
[0021]圖8為圖1所示蓋帽的孔板的俯視圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0023]如圖1，本實用新型鋰離子電池安全蓋帽包括上頂蓋1、密封圈2、熔斷器3、下頂蓋4、絕緣環(huán)片5、PTC環(huán)片6、防爆片7、絕緣墊圈8和孔板9。
[0024]如圖2和圖3，上頂蓋I為臺階形圓片，設有一個環(huán)形的基部10，基部10的環(huán)形內(nèi)側邊緣向上凸起形成傾斜部12和平面圓形頂部13，傾斜部12上開設有透氣孔11。
[0025]如圖4所示，下頂蓋4為臺階形圓片，與上頂蓋I近似，同樣設有一個環(huán)形的基部40，基部40的環(huán)形內(nèi)側邊緣向上凸起形成傾斜部42和平面圓形頂部43，傾斜部42上開設有透氣孔41，傾斜部42的傾斜角度比傾斜部12小，使上頂蓋I和下頂蓋4中心部分之間留出容納熔斷器3的空間，上頂蓋I和下頂蓋4的邊緣部分通過絕緣環(huán)片5隔開。安裝時上頂蓋I和下頂蓋4的透氣孔對正，以不影響電池在失效時壓力的釋放。
[0026]如圖5所示，熔斷器3由鉛、銻、錫及其合金等低熔點金屬或合金制成，由上導電片31、本體33和下導電片34組成。上、下導電片為圓形金屬片，直徑與頂蓋的平面圓形頂部相適配，本體33為圓柱體。安裝時，熔斷器3被上、下頂蓋夾緊固定，上、下導電片緊貼上、下頂蓋的平面圓形頂部。
[0027]因導電片厚度小，在上、下頂蓋夾緊時，易變形，導致接觸不良，在上、下導電片之間設置了支撐件32，如圖6所示，支撐件32為中空圓柱體，中心有供本體33通過的通孔321，側壁具有供本體進入通孔的缺口 322，缺口 322呈扇形，外大內(nèi)小。安裝時，支撐件32的兩個端面分別抵頂上、下導電片，保證它們緊貼頂蓋。
[0028]如圖1所示，密封圈2包括封閉端21、保持端22和連接的傾斜部24，其中直徑較大的為封閉端21，直徑較小的為保持端22。密封圈2的內(nèi)部開設腔體23，腔體23封閉端21處的直徑與上頂蓋I的外徑相適配。
[0029]如圖7所示，防爆片7為臺階形圓片，其外環(huán)71與連接部72之間設有較薄的折彎處73，受力后容易在此處斷開。位于防爆片7的中央設有圓形的凸起74。下頂蓋4與防爆片7之間設有PTC環(huán)片6。
[0030]如圖1和圖8所示，孔板9為臺階式圓形片體，它與防爆片7之間設有絕緣墊圈8，孔板9外緣具有翻邊94，翻邊94與密封圈2的保持端22相配合?？装?下表面的中心凹陷形成一個凹槽91，凹槽91用于連接正極耳?？装?的中心為厚度很小的焊點92?？装?上還設有氣孔93。
[0031]安裝時，首先將支撐件32套在熔斷器的本體33上，然后將孔板9、絕緣墊圈8、防爆片7、PTC環(huán)片6、下頂蓋4、絕緣環(huán)片5依次裝入密封圈2的腔體23中，再將熔斷器3放置在下頂蓋4頂部43上，其次將上頂蓋I裝入密封圈2的腔體23中，并將防爆片7的凸起74與孔板9的焊點92以點焊的形式焊接在一起?？装?與防爆片7在焊點92以外的區(qū)域是絕緣的。電流在組合蓋帽中的路徑為:經(jīng)孔板9通過焊點92流向防爆片7，再從PTC環(huán)片6、下頂蓋4流向熔斷器3的下導電片34，經(jīng)過熔斷器本體33、上導電片31，最后經(jīng)上頂蓋I流向外電路。
[0032]鉗口時，密封圈2的封閉端21在鋼殼的擠壓下將彎折變形，從而牢牢卡住上頂蓋I的環(huán)形基部10，從而將電池內(nèi)部和外界隔絕。
[0033]在鋰離子電池正常工作時，所述熔斷器3發(fā)熱不高。當鋰離子電池充放電或短路時，內(nèi)部或外部短路而產(chǎn)生大電流時，熔斷器3的本體33將熔斷而切斷電流，起到保護電池安全的作用。
[0034]當電池內(nèi)部溫度過高以致氣體膨脹時，氣體從孔板9的氣孔93進入孔板9與防爆片8之間；壓力達到一定值時，防爆片8和孔板9之間的焊點92將被斷開，使鋰離子電池電路斷路而停止升溫；如果氣體壓力繼續(xù)增大，則會推動防爆片7在折彎處73斷開，使氣體從下頂蓋4和上頂蓋I的透氣孔排出，以保證鋰離子電池不發(fā)生著火或爆炸。
【主權項】
1.一種鋰離子電池安全蓋帽，包括頂蓋、防爆片、絕緣墊圈、孔板和密封圈，其特征在于，所述頂蓋包括上頂蓋和下頂蓋，所述上頂蓋和下頂蓋的邊緣部分由絕緣環(huán)片隔開，中心部分之間留有空隙，所述空隙內(nèi)設有與上頂蓋和下頂蓋電連接的熔斷器。2.如權利要求1所述的鋰離子電池安全蓋帽，其特征在于，所述熔斷器包括中間的本體和兩端的上導電片和下導電片，所述上頂蓋和下頂蓋夾緊所述熔斷器，分別緊貼熔斷器的上導電片和下導電片。3.如權利要求2所述的鋰離子電池安全蓋帽，其特征在于，所述本體為圓柱體形。4.如權利要求2所述的鋰離子電池安全蓋帽，其特征在于，所述上導電片和下導電片之間設有支撐件。5.如權利要求4所述的鋰離子電池安全蓋帽，其特征在于，所述支撐件為圓柱體形，兩端端面分別頂?shù)稚蠈щ娖拖聦щ娖行木哂泄┧霰倔w通過的通孔。6.如權利要求5所述的鋰離子電池安全蓋帽，其特征在于，所述支撐件的側壁設有供本體進入中心通孔的缺口。
【專利摘要】本實用新型提供了一種帶熔斷器的鋰離子電池安全蓋帽，包括頂蓋、防爆片、絕緣墊圈、孔板和密封圈，所述頂蓋包括上頂蓋和下頂蓋，所述上頂蓋和下頂蓋的邊緣部分由絕緣環(huán)片隔開，中心部分之間留有空隙，所述空隙內(nèi)設有與上頂蓋和下頂蓋電連接的熔斷器。當電流超過額定值時，熔斷器熔斷從而切斷電路，能夠在大倍率充放電情況下保證安全。相對于現(xiàn)有技術，本實用新型蓋帽采用雙層頂蓋設計，不影響電芯的外觀；電流通過頂蓋中心匯流并流經(jīng)熔斷器，電池正常工作時，溫度分布均勻、對稱，提高電池安全性；熔斷器使用柱狀的低熔點金屬，電阻小，能耗低，延長電池持續(xù)工作時間。
【IPC分類】H01M10/0525, H01M2/04
【公開號】CN204946948
【申請?zhí)枴緾N201520544913
【發(fā)明人】孫偉, 施利勇
【申請人】浙江天能能源科技有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年7月24日