本實用新型屬于電池安全防護技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電池保護裝置、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，進而保護電池。

但是，上述的電池保護裝置，當(dāng)環(huán)境溫度高于一預(yù)定溫度時，斷路單元驅(qū)動導(dǎo)電引子與導(dǎo)電端子分離以切斷電路，即，斷路單元沒有直接作用于導(dǎo)電端子上，導(dǎo)電引子與兩個導(dǎo)電端子間通過接觸過電流，過流能力不穩(wěn)定，導(dǎo)致溫度控制不好，電池在正常工作狀態(tài)下也有斷開的可能，并且，電池在發(fā)生異常時要通過斷路單元的變形驅(qū)動導(dǎo)電引子移動到與導(dǎo)電端子分離才能切斷電路，有可能導(dǎo)致導(dǎo)電引子與導(dǎo)電端子之間的斷開延遲或不發(fā)生斷開。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實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行電池保護的電池保護裝置，電池在發(fā)生異常時要通過斷路單元的變形驅(qū)動導(dǎo)電引子移動到與導(dǎo)電端子分離才能切斷電路，有可能導(dǎo)致導(dǎo)電引子與導(dǎo)電端子之間的斷開延遲或不發(fā)生斷開的缺陷，提供一種電池保護裝置。

本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

提供一種電池保護裝置，包括電極端子、內(nèi)引出片及記憶合金，所述內(nèi)引出片上設(shè)置有通氣孔，所述記憶合金與內(nèi)引出片電連接并密封所述通氣孔，所述記憶合金具有與電極端子接觸導(dǎo)通的低溫記憶形態(tài)及與電極端子分離斷開的高溫記憶形態(tài)，所述記憶合金能夠在電池內(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)。

進一步地，所述電極端子的內(nèi)側(cè)端與所述記憶合金接觸的區(qū)域設(shè)置第一金屬鍍層，所述記憶合金與所述電極端子的內(nèi)側(cè)端相對的表面設(shè)置第二金屬鍍層。

進一步地，所述第一金屬鍍層的厚度為5-60μm，所述第二金屬鍍層的厚度為5-60μm。

進一步地，所述記憶合金的設(shè)置有第二金屬鍍層以外的表面設(shè)置非金屬防護涂層。

進一步地，所述非金屬防護涂層的厚度為30-300μm。

進一步地，所述預(yù)設(shè)溫控閥值的取值范圍為80-250℃。

進一步地，所述記憶合金的邊緣固定在所述內(nèi)引出片上的通氣孔邊沿，所述記憶合金在低溫記憶形態(tài)朝向所述電極端子拱出并與之接觸導(dǎo)通。

根據(jù)本實用新型的電池保護裝置，記憶合金固定在內(nèi)引出片上并密封其上的通氣孔，記憶合金具有與電極端子接觸導(dǎo)通的低溫記憶形態(tài)及與電極端子分離斷開的高溫記憶形態(tài)，因而，正常情況下，記憶合金與電極端子接觸導(dǎo)通，當(dāng)電池內(nèi)部溫度超過記憶合金的預(yù)設(shè)溫度閥值時，記憶合金的金相組織發(fā)生變化，根據(jù)“記憶”變形到預(yù)先進行基礎(chǔ)處理的高溫記憶形態(tài)，記憶合金與電極 端子分離斷開，由此，將電極端子與內(nèi)引出片斷開，進而實現(xiàn)了電池內(nèi)部電路斷開，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，由于電池內(nèi)部的電路斷開是直接通過記憶合金與電極端子之間的分離實現(xiàn)，相對于現(xiàn)有技術(shù)，斷開響應(yīng)更為敏感，能夠避免斷開延遲或不發(fā)生斷開的狀況。

另外，本實用新型還提供了一種蓋板組件，包括蓋板本體、絕緣密封結(jié)構(gòu)及上述的電池保護裝置，所述蓋板主體上設(shè)置有通孔，所述電極端子插接在所述通孔中，所述內(nèi)引出片固定在所述絕緣密封結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)，所述絕緣密封結(jié)構(gòu)用于電極端子與蓋板本體之間的絕緣密封。

進一步地，所述蓋板組件還包括連接在所述電極端子的外側(cè)端的外引出片。

進一步地，所述絕緣密封結(jié)構(gòu)包括由外向內(nèi)依次套設(shè)在所述電極端子上的絕緣環(huán)、碟片及絕緣密封件，所述絕緣環(huán)固定在所述電極端子上，所述碟片的內(nèi)沿設(shè)置在所述絕緣密封件與絕緣環(huán)之間，所述碟片的外沿設(shè)置在所述絕緣密封件與蓋板本體之間，所述絕緣密封件連接在所述蓋板本體與內(nèi)引出片之間，所述內(nèi)引出片固定在所述絕緣密封件的內(nèi)側(cè)。

另外，本實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是本實用新型一實施例提供的蓋板組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型一實施例提供的電池保護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是本實用新型一實施例提供的電池保護裝置的斷路狀態(tài)(記憶合金處于高溫記憶形態(tài))；

圖4是本實用新型一實施例提供的蓋板組件其正極端子附近的局部放大圖；

圖5是記憶合金處于圖2所示的處于低溫記憶形態(tài)下與電極端子的配合示 意圖。

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、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；5、第二電極端子；501、第二緩沖環(huán)；6、第二內(nèi)引出片；601、通氣孔；7、第二外引出片；8、記憶合金；9、第一絕緣密封結(jié)構(gòu)；10、第二絕緣密封結(jié)構(gòu)；11、防爆閥；12、注液孔保護結(jié)構(gòu)；13、第一絕緣環(huán)；14、第一碟片；15、第一絕緣密封件；16、第二絕緣環(huán)；17、第二碟片；18、第二絕緣密封件；19、第一金屬鍍層；20、第二金屬鍍層；21、非金屬防護涂層；22、涂層重疊區(qū)域。

具體實施方式

為了使本實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)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步的詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

如圖1所示，本實用新型一實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、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)9及用于第二電極端子5與蓋板本體1之間的絕緣密封的第二絕緣密封結(jié)構(gòu)10。其中，第二電極端子5、第二內(nèi)引出片6及記憶合金8構(gòu)成電池保護裝置。

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分別固定在所述第一絕緣密封結(jié)構(gòu)9及第二絕緣密封結(jié)構(gòu)10的內(nèi)側(cè)，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，所述第二內(nèi)引出片6上設(shè)置有通氣孔601，所述記憶合 金8通過焊接(激光焊接、攪拌摩擦焊接及弧焊等)或鉚接的方式固定在所述通氣孔601的邊緣并密封所述通氣孔601，確保記憶合金8與第二內(nèi)引出片6能有效導(dǎo)通。

本實施例中，記憶合金8具有與第二電極端子5接觸導(dǎo)通的低溫記憶形態(tài)(圖2所示的狀態(tài))及與第二電極端子5分離斷開的高溫記憶形態(tài)(圖3所示的形態(tài))。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)。所述記憶合金8在低溫記憶形態(tài)(正常情況)朝向所述第二電極端子5拱出并與之接觸導(dǎo)通。

本實施例中，記憶合金8優(yōu)選為雙程記憶合金。當(dāng)電池內(nèi)部溫度恢復(fù)正常工作溫度時，記憶合金8能夠回復(fù)到圖2所示的低溫記憶形態(tài)，記憶合金8回復(fù)到與第二電極端子5接觸，電池可正常使用。當(dāng)然，在其它實施例中，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。

本實施例中，所述預(yù)設(shè)溫控閥值的取值范圍為80-250℃。更進一步地的優(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)，通過第二電極端子5與記憶合金8的分離斷開，將第二電極端子5與第二內(nèi)引出片6斷開，電池的第二電極端子5不通電，實現(xiàn)電池內(nèi)部斷路。

本實施例中，如圖1所示，所述蓋板本體1上還設(shè)置有注液孔103及防爆閥11，所述注液孔103的外側(cè)設(shè)置有注液孔保護結(jié)構(gòu)12。

本實施例中，如圖2所示，所述第一絕緣密封結(jié)構(gòu)9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)13、第一碟片14及第一絕緣密封件15，所述第一碟片14的內(nèi)沿設(shè)置在所述第一絕緣密封件15與第一絕緣環(huán)13之間，所述第一碟片14的外沿設(shè)置在所述第一絕緣密封件15與蓋板本體1之間，所述第一絕緣密封件15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固定在所述第一絕緣密封件15的內(nèi)側(cè)。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)13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)13的焊接應(yīng)力。具體裝配時，第一絕緣環(huán)13的外側(cè)表面焊接在第一緩沖環(huán)201上，所述第一碟片14的內(nèi)沿焊接在所述第一絕緣環(huán)13的內(nèi)側(cè)表面，所述第一碟片14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15插入第一碟片14的內(nèi)腔中，第一內(nèi)引出片3與第一絕緣密封件15的內(nèi)側(cè)固定連接，以此支撐第一絕緣密封件15。

本實施例中，第一絕緣密封結(jié)構(gòu)9及第二絕緣密封結(jié)構(gòu)10采用類似的結(jié)構(gòu)，即如圖4所示，所述第二絕緣密封結(jié)構(gòu)10包括由外向內(nèi)依次套設(shè)在所述第二電極端子5上的第二絕緣環(huán)16、第二碟片17及第二絕緣密封件18，所述第二碟片17的內(nèi)沿設(shè)置在所述第二絕緣密封件18與第二絕緣環(huán)16之間，所述第二碟片17的外沿設(shè)置在所述第二絕緣密封件18與蓋板本體1之間，所述第二絕緣密封件18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固定在所述第二絕緣密封件18的內(nèi)側(cè)。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)16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。具體裝配時，第二絕緣環(huán)16的外側(cè)表面焊接在第二緩沖環(huán)501上，所述第二碟片17的內(nèi)沿焊接在所述第二絕緣環(huán)16的內(nèi)側(cè)表面，所述第二碟片17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18插入第二碟片17的內(nèi)腔中，第二內(nèi)引出片6與第二絕緣密封件18的內(nèi)側(cè)固定連接，以此支撐第二絕緣密封件18。

本實施例中，第一絕緣環(huán)13及第二絕緣環(huán)16可以是陶瓷絕緣環(huán)。第一碟片14、第二碟片17均為環(huán)形金屬碟片，以提供良好的支撐。

當(dāng)然，在其它實施例中，第一絕緣密封結(jié)構(gòu)9與第二絕緣密封結(jié)構(gòu)10也可以采用不同的結(jié)構(gòu)。第一絕緣密封結(jié)構(gòu)9與第二絕緣密封結(jié)構(gòu)10還可以采用其它常規(guī)的結(jié)構(gòu)形式。

本實施例中，如圖5所示，為了保證第二電極端子5與記憶合金8接觸良 好，接觸阻抗夠低，所述第二電極端子5的內(nèi)側(cè)端與所述記憶合金8接觸的區(qū)域設(shè)置第一金屬鍍層19，所述記憶合金8與所述第二電極端子5的內(nèi)側(cè)端相對的表面設(shè)置第二金屬鍍層20。此處的第一金屬鍍層19及第二金屬鍍層20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。第一金屬鍍層19及第二金屬鍍層20的厚度均為5μm～60μm，進一步優(yōu)選為8～20μm。

本實施例中，如圖5所示，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)置有第二金屬鍍層20以外的表面設(shè)置非金屬防護涂層21，如PPS、PPO及氟碳涂層等。當(dāng)非金屬防護涂層21的厚度小于30μm時，會因為非金屬防護涂層21的致密性原因，導(dǎo)致電池內(nèi)部的電解液滲入，可能導(dǎo)致非金屬防護涂層21局部失效。當(dāng)非金屬防護涂層21的厚度過厚時，很容易出現(xiàn)記憶合金8變形導(dǎo)致非金屬防護涂層21表面產(chǎn)生裂紋，且成本也會增加。因而，非金屬防護涂層21的厚度優(yōu)選為30-300μm，進一步優(yōu)選為50-150μm。

另外，如圖5所示，第二金屬鍍層20與非金屬防護涂層21存在涂層重疊區(qū)域22，在涂層重疊區(qū)域22的位置，非金屬防護涂層21涂覆在第二金屬鍍層20的外側(cè)。

另外，優(yōu)選地，本實施例中，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。相應(yīng)地，第一內(nèi)引出片3、第一外引出片4為正極內(nèi)引出片、正極外引出片，第二內(nèi)引出片6、第二外引出片7為負(fù)極內(nèi)引出片、負(fù)極外引出片。這樣，負(fù)極端子、負(fù)極內(nèi)引出片及記憶合金構(gòu)成電池保護裝置。即電池保護裝置用于負(fù)極端子與負(fù)極內(nèi)引出片之間的導(dǎo)通與斷開。

當(dāng)然，在其它實施例中，也可以反過來設(shè)置，即第一電極端子2為負(fù)極端子，第二電極端子5為正極端子。這樣，正極端子、正極內(nèi)引出片及記憶合金構(gòu)成電池保護裝置。即電池保護裝置用于正極端子與正極內(nèi)引出片之間的導(dǎo)通與斷開。

當(dāng)然，在其它實施例中，可以在正極端子與正極內(nèi)引出片、負(fù)極端子與負(fù) 極內(nèi)引出片之間分別設(shè)置上述的記憶合金，這樣，正極端子、正極內(nèi)引出片及記憶合金構(gòu)成用于正極端子與正極內(nèi)引出片之間的導(dǎo)通與斷開的一電池保護裝置，負(fù)極端子、負(fù)極內(nèi)引出片及記憶合金構(gòu)成用于負(fù)極端子與負(fù)極內(nèi)引出片之間的導(dǎo)通與斷開的另一電池保護裝置，這樣，通過兩個電池保護裝置實現(xiàn)了雙重保護，增強了電池的安全性。

上述實施例的電池保護裝置，其原理如下：

正常情況下，記憶合金8與第二電極端子5接觸導(dǎo)通。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兀姵貎?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與第二電極端子5分離斷開，由此，將第二電極端子5與第二內(nèi)引出片6斷開，進而實現(xiàn)了電池內(nèi)部電路斷開，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，由于電池內(nèi)部的電路斷開是直接通過記憶合金8與第二電極端子5之間的分離實現(xiàn)，相對于現(xiàn)有技術(shù)，斷開響應(yīng)更為敏感，能夠避免斷開延遲或不發(fā)生斷開的狀況。

另外，本實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3連接到正極極耳上，第二內(nèi)引出片6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3連接到負(fù)極極耳上，第二內(nèi)引出片6連接到正極極耳上。

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