CN219642971U - 一种阻燃型电池盖板组件、圆柱电池及电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种阻燃型电池盖板组件、圆柱电池及电池模组，电池盖板组件包括顶盖、极柱、下绝缘件、集流盘及铆接件，极柱、顶盖、下绝缘件及集流盘依次通过铆接件连接，顶盖与下绝缘件之间形成容置空间，容置空间内设置有阻燃装置，阻燃装置包括包装体及设置于包装体内部的阻燃剂，下绝缘件上开设有与容置空间相连通的通道，包装体上设置有薄弱区域，薄弱区域在超过其承受的压力极限时破裂。本实施例通过将阻燃装置集成到盖板组件中，避免单独设置在电池内部而占用较大空间，减少对电池能量密度的降低，同时阻燃装置能够在电池内部快速升温升压时启动，降低电解液的可燃性，有效防止电池燃烧或爆炸，提高电池安全性能。

Description

一种阻燃型电池盖板组件、圆柱电池及电池模组

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种阻燃型电池盖板组件、圆柱电池及电池模组。

背景技术

锂离子电池具有体积小、容量大、使用寿命长、自放电率低、无记忆效应、绿色环保等优点，目前被广泛应用于商用车、专用车、电动自行车、储能系统、医疗器械等。当前随着圆柱型锂离子电池能量密度的不断提上，圆柱电池的尺寸也越来越往大的方向发展。为不断满足大圆柱电池的安全性能，防止电池在过充、过放、热冲击、震动、挤压、短路等滥用状态下，导致电池内部发生化学、电化学反应时产生高温气体和热量积聚无法释放，通常在大圆柱电池盖板上设置防爆阀结构，当电池内压过大时，防爆阀开启，电池内部压力及热量从防爆阀位置释放，以防止电池爆炸。

目前当电池系统中某一圆柱电池发生热失控后，圆柱电池内部能量积聚，温度升高，内压过大导致防爆阀开启，但由于圆柱电池内部短路点过热及电解液与隔膜为易燃物质，电池防爆阀开启，会有大量高温可燃性气体、电解液从防爆孔瞬间喷出，与外部氧气结合后仍存在燃烧的风险，系统中单一电池发生起火后容易引起其他电池同样起火的连锁反应，最终造成重大安全事故。

现有技术中公开号为CN113140863B的中国专利公开了一种电池阻燃盖板、锂离子电池，它是在电池盖板和电芯之间设置阻燃装置，阻燃装置包括阻燃盖板和阻燃盒体，阻燃盖板设有通孔，阻燃盒体悬挂于通孔内，阻燃盒内设置有阻燃剂；当电池内部快速升温增压，达到阻燃盒体熔点或压力承受范围时，阻燃盒体熔点薄弱区域会及时破裂并释放内置的阻燃剂进入电芯，从而降低电解液的可燃性，防止电池燃烧或爆炸。

上述专利虽然一定程度上能够防止电池燃烧或爆炸，提高电池安全性能，但其阻燃装置是设置在电池盖板和电芯之间，上述方案在圆柱电池使用过程中，会使得阻燃装置占据圆柱电池内部一定空间，导致电芯在圆柱电池内部空间利用率降低，从而降低圆柱电池的能量密度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种阻燃型电池盖板组件、圆柱电池及电池模组，在不降低圆柱电池能量密度的前提下，提高圆柱电池的阻燃效果。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一方面，本实用新型提供了一种阻燃型电池盖板组件，所述电池盖板组件包括顶盖、极柱、下绝缘件、集流盘及铆接件，所述极柱、顶盖、下绝缘件及集流盘依次通过所述铆接件连接，

所述顶盖与下绝缘件之间形成容置空间，所述容置空间内设置有阻燃装置。

在上述方案的基础上，优选的，所述阻燃装置包括包装体及设置于包装体内部的阻燃剂，所述下绝缘件上开设有与容置空间相连通的通道，所述包装体上设置有薄弱区域，所述薄弱区域在超过其承受的压力极限时破裂。

在上述方案的基础上，优选的，所述顶盖上还设置有防爆阀，所述薄弱区域可承受压力低于所述防爆阀的爆破压力。

进一步，优选的，所述通道设置在所述下绝缘件远离顶盖的一面，所述薄弱区域正对所述通道；所述薄弱区域上设置有刻痕。

优选的，所述包装体的材质为绝缘材质；所述绝缘材质包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫醚或聚偏氟乙烯中的任意一种。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述下绝缘件朝向顶盖的一面凹陷形成所述容置空间。

进一步，优选的，所述下绝缘件远离顶盖的一面凹陷形成有与集流盘相连接的定位槽。

优选的，所述电池盖板组件还包括上绝缘件及密封件，所述上绝缘件位于极柱与顶盖之间，所述密封件设置在铆接件与顶盖之间。

另一方面，本实用新型还提出了一种圆柱电池，包括电芯、外壳及所述的电池盖板组件，所述电芯位于所述外壳内，所述电池盖板组件安装在所述外壳开口处以将所述电芯密封在所述外壳内。

本实用新型还提出了一种电池模组，包括所述的圆柱电池。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型公开的电池盖板组件，通过设置阻燃装置，并在顶盖与下绝缘之间设置容置空间来容纳阻燃装置，可以使阻燃装置集成到盖板组件中，避免单独设置在电池内部而占用较大空间，从而避免因阻燃装置的设置导致电池能量密度降低，另外，通过在下绝缘件上开设与容置空间相连通的通道，并在包装体上设置薄弱区域，当电池内部温度及压力过大时，包装体上的薄弱区域到达可承受的压力极限时，包装体上的薄弱区域破裂从而释放阻燃剂，此时电池内部的电解液朝顶盖方向喷发，高温可燃性电解液通过通道进入到容置空间内与阻燃剂接触，从而通过阻燃剂来降低电解液的可燃性，有效防止电池燃烧或爆炸，提高电池安全性能；

(2)通过使通道正对包装体上的薄弱区域，一方面，在电池内部气体压力过大时，可以及时通过通道传递到薄弱区域，以使包装体上的薄弱区域能够在压力朝过可承受范围时破裂，另一方面，薄弱区域破裂后，阻燃剂与通过通道进入到容置空间内的电解液接触，从而有效降低电解液的可燃性；

(3)通过在薄弱区域上设置有刻痕，可以使薄弱区域在破裂时沿刻痕扩大开启的面积，从而使更多的阻燃剂进行释放，提高阻燃效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公开的阻燃型电池盖板组件的立体结构示意图；

图2为本实用新型公开的阻燃型电池盖板组件的第一视角爆炸图；

图3为本实用新型公开的阻燃型电池盖板组件的第二视角爆炸图；

图4为本实用新型公开的阻燃型电池盖板组件的平面结构示意图；

图5为图4中A-A处剖视图；

图6为图5中B处局部放大图；

附图标记：

1、顶盖；2、极柱；3、下绝缘件；4、集流盘；5、铆接件；L、容置空间；6、阻燃装置；61、包装体；62、阻燃剂；611、薄弱区域；612、刻痕；31、通道；11、防爆阀；32、定位槽；7、上绝缘件；8、密封件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，结合图2-6，本实用新型实施例公开了一种阻燃型电池盖板组件，作为现有技术，电池盖板组件通常包括顶盖1、极柱2、下绝缘件3、集流盘4及铆接件5，极柱2、顶盖1、下绝缘件3及集流盘4依次通过铆接件5连接。

在现有技术中电池盖板组件和壳体开口端连接，来使电芯封装在壳体内部，为了能够避免防爆阀开启瞬间，高温可燃性气体、电解液从防爆孔喷出，与外部氧气结合后仍存在燃烧的风险。现有技术多采用在电池盖板和电芯之间设置阻燃装置来解决。

然而阻燃装置设置在电池盖板和电芯之间，会使得阻燃装置占据圆柱电池内部一定空间，导致电芯在圆柱电池内部空间利用率降低，从而降低圆柱电池的能量密度。

为此，本实施例为了解决上述问题，采用的方案是在顶盖1与下绝缘之间设置容置空间L来容纳阻燃装置6，可以使阻燃装置6集成到盖板组件中，避免单独设置在电池内部而占用较大空间，从而避免因阻燃装置6的设置导致电池能量密度降低。

另外，通过在下绝缘件3上开设与容置空间L相连通的通道31，并在包装体61上设置薄弱区域611，当电池内部温度及压力过大时，包装体61上的薄弱区域611到达可承受的压力极限时，包装体61上的薄弱区域611破裂从而释放阻燃剂62，此时电池内部的电解液朝顶盖方向喷发，高温可燃性电解液通过通道31进入到容置空间L中，阻燃剂与电解液接触混合，从而通过阻燃剂来降低电解液的可燃性，有效防止电池燃烧或爆炸，提高电池安全性能。

在上述实施例中，包装体61的材质为绝缘材质；避免与电池盖板其他部件产生短路。且包装体61的材质耐腐蚀，可以避免电解液腐蚀包装体61，可根据实际熔点需求选择材质，当达到包装体61的熔点时，包装体61可受热收缩熔化。绝缘材质包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫醚或聚偏氟乙烯中的任意一种，可以避免电解液。

阻燃剂62为固体粉末状，可以由有机阻燃剂、无机阻燃剂或无机阻燃剂62和有机阻燃剂混合形成的混合阻燃剂。有机阻燃剂可以包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂中的一种或几种；无机阻燃剂可以包括三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝或硅系氧化物中的一种或几种。本实施例可以根据实际需要自由进行搭配组合。

在本实施例中，顶盖1上还设置有防爆阀11，薄弱区域611可承受压力低于防爆阀11的爆破压力。本实施例的薄弱区域611可承受压力范围为0.45-0.55Mpa，防爆阀11的爆破压力可以为0.6-0.9Mpa，从而在电池内部快速升温升压时，高温高压先冲破包装体61上的薄弱区域611，通过阻燃装置6来实现对电芯内部电解液进行阻燃，然后防爆阀11冲破后，可以减少防爆阀11喷出后带有气体或电解液与外部氧气结合存在燃烧风险。

更具体而言，当电池内部快速升温升压时，高温可燃性电解液通过通道进入到空置空间L中，此时包装体上的薄弱区域611在超过压力承受极限时破裂，包装体内的阻燃剂释放对进入到空置空间L中的电解液进行混合，通过化学反应来对可燃性电解液进行阻燃，当电池内部温度压力持续升高时，达到防爆阀冲破极限时，电解液穿过通道进入到空置空间被阻燃剂阻燃后，再从防爆阀喷出，从而减少防爆阀11喷出后可燃性电解液与外部氧气结合存在燃烧风险

作为一些较佳实施方式，通过使通道31正对包装体61上的薄弱区域611，一方面，在电池内部气体压力过大时，可以及时通过通道31传递到薄弱区域611，以使包装体61上的薄弱区域611能够在压力超过可承受极限时破裂，另一方面，另一方面，薄弱区域破裂后，阻燃剂与进入到容置空间内的电解液接触，从而通过阻燃剂来有效降低电解液的可燃性。

为了使包装体61上的薄弱区域611能够在可承受的高温高压极限点时有效破裂，本实施例在薄弱区域611上设置有刻痕612，可以使薄弱区域611在破裂时沿刻痕612扩大开启的面积，从而使更多的阻燃剂62进行释放，提高阻燃效果。在本实施例中，刻痕612可以包围薄弱区域611，且刻痕612的边缘与薄弱区域611连接，刻痕612可以设置为圆形、椭圆形、方形、三角形或多边形，作为优选，本实施例的刻痕612选择为圆形，这样一来可以使薄弱区域611沿刻痕612撕裂时，更加顺畅，能够扩大破裂后的开口面积，提高阻燃剂62释放的量，从而高效实施对电芯内部电解液的阻燃。

作为一些较佳实施方式，本实施例的容置空间L是由下绝缘朝向顶盖1的一面凹陷形成。顶盖1底面为平面，顶盖1与下绝缘件3相互配合，来使阻燃装置6限定在空置空间内。

当然，本实施例也可以不限于上述实施方式，例如在顶盖1底部凹陷形成容置空间L，并将阻燃装置6置于顶盖1底面的容置空间L内。

作为优选实施方式，下绝缘件3远离顶盖1的一面凹陷形成有与集流盘4相连接的定位槽32。通过定位槽32的设置，可以方便将集流盘4上的连接片通过定位槽32来实现和下绝缘件3进行水平定位，限制集流盘4相对于下绝缘旋转，提高下绝缘件3和集流盘4连接可靠性。

电池盖板组件还包括上绝缘件7及密封件8，上绝缘件7位于极柱2与顶盖1之间，可以实现将极柱2与顶盖1之间建立电性隔离，密封件8设置在铆接件5与顶盖1之间，一方面，可以实现铆接件5与顶盖1之间建立电性隔离，另一方面，可以避免电解液从铆接件5与顶盖1连接处泄露。

本实施例提出了一种圆柱电池，包括电芯、外壳及电池盖板组件，电芯位于外壳内，电池盖板组件安装在外壳开口处以将电芯密封在外壳内。当电池内部温度及压力过大时，包装体61上的薄弱区域611到达可承受的压力极限时，包装体61上的薄弱区域611破裂从而释放阻燃剂62，阻燃剂62与进入到空置空间内的电解液进行接触，从而降低电解液的可燃性，有效防止电池燃烧或爆炸，提高电池安全性能。

本实施例还提供了一种电池模组，包括圆柱电池。多个圆柱电池排布组成电池模组，由于圆柱电池上设置了带有阻燃型的电池盖板组件，使得圆柱电池内部在快速升温升压，产生热失控时，可以通过阻燃装置6启动，来对圆柱电池内部的可燃性电解液进行阻燃，从而避免在防爆阀11打开后，电解液喷出与外部氧气结合燃烧而引燃相邻的圆柱电池，从而延缓圆柱电池模组热失控起火蔓延。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阻燃型电池盖板组件，所述电池盖板组件包括顶盖(1)、极柱(2)、下绝缘件(3)、集流盘(4)及铆接件(5)，所述极柱(2)、顶盖(1)、下绝缘件(3)及集流盘(4)依次通过所述铆接件(5)连接，

其特征在于：所述顶盖(1)与下绝缘件(3)之间形成容置空间(L)，所述容置空间(L)内设置有阻燃装置(6)。

2.如权利要求1所述的阻燃型电池盖板组件，其特征在于：所述阻燃装置(6)包括包装体(61)及设置于包装体(61)内部的阻燃剂(62)，所述下绝缘件(3)上开设有与容置空间(L)相连通的通道(31)，所述包装体(61)上设置有薄弱区域(611)，所述薄弱区域(611)在超过其承受的压力极限时破裂。

3.如权利要求2所述的阻燃型电池盖板组件，其特征在于：所述顶盖(1)上还设置有防爆阀(11)，所述薄弱区域(611)可承受压力低于所述防爆阀(11)的爆破压力。

4.如权利要求3所述的阻燃型电池盖板组件，其特征在于：所述通道(31)设置在所述下绝缘件(3)远离顶盖(1)的一面，所述薄弱区域(611)正对所述通道(31)，所述薄弱区域(611)上设置有刻痕(612)。

5.如权利要求2所述的阻燃型电池盖板组件，其特征在于：所述包装体(61)的材质为绝缘材质；所述绝缘材质包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫醚或聚偏氟乙烯中的任意一种。

6.如权利要求1所述的阻燃型电池盖板组件，其特征在于：所述下绝缘件(3)朝向顶盖(1)的一面凹陷形成所述容置空间(L)。

7.如权利要求6所述的阻燃型电池盖板组件，其特征在于：所述下绝缘件(3)远离顶盖(1)的一面凹陷形成有与集流盘(4)相连接的定位槽(32)。

8.如权利要求1所述的阻燃型电池盖板组件，其特征在于：所述电池盖板组件还包括上绝缘件(7)及密封件(8)，所述上绝缘件(7)位于极柱(2)与顶盖(1)之间，所述密封件(8)设置在铆接件(5)与顶盖(1)之间。

9.一种圆柱电池，包括电芯、外壳及如权利要求1至8任一项所述的电池盖板组件，其特征在于：所述电芯位于所述外壳内，所述电池盖板组件安装在所述外壳开口处以将所述电芯密封在所述外壳内。

10.一种电池模组，其特征在于：包括权利要求9所述的圆柱电池。