[發(fā)明專利]電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580069179.9
• 申請(qǐng)日: 2015-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN107112473B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾慶寶;岑錫賢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 金山電池國(guó)際有限公司
• 主分類號(hào): H01M50/30
• 分類號(hào): H01M50/30;H01M50/342
• 代理公司: 深圳鷹翅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44658
• 代理人: 王怡瑾;余宏妮

一種電池(10)，該電池包括安全排氣組件(100)。該安全排氣組件(100)包括密封構(gòu)件(104)和推進(jìn)構(gòu)件(106)，當(dāng)電池反應(yīng)腔室內(nèi)部的壓力低于在正常操作狀態(tài)下的排氣閾值壓力時(shí)，推進(jìn)構(gòu)件(106)用于推進(jìn)密封構(gòu)件(104)抵著在電池反應(yīng)腔室上的排氣孔(105)以密封電池反應(yīng)腔室，其中，當(dāng)電池腔室內(nèi)部的壓力達(dá)到足以克服密封構(gòu)件(104)的推進(jìn)力的排氣閾值壓力時(shí)，密封構(gòu)件(104)操作成提供排氣路徑以排放來(lái)自電池腔室的氣體，并且，其中當(dāng)達(dá)到排氣閾值溫度時(shí)，推進(jìn)構(gòu)件(106)永久性變形使得氣體將在低于排氣閾值壓力的壓力下從電池腔室排出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池、具有安全裝置的電池、更具體地涉及具有安全排氣組件的可充電電池。

背景技術(shù)

電池是具有許多有用且實(shí)際的應(yīng)用的儲(chǔ)存能量源。當(dāng)儲(chǔ)存的能量從電池中釋放時(shí)，將發(fā)生被稱作放電的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。當(dāng)在放電后重新向電池裝載能量時(shí)，將發(fā)生被稱作充電的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。在充電和放電期間，在相對(duì)受限的體積內(nèi)產(chǎn)生熱量和氣體。盡管電池是相對(duì)安全的、可靠和便攜的儲(chǔ)存能量源，但是在充電和放電期間、尤其是在快速充電、快速放電、錯(cuò)誤充電或者錯(cuò)誤放電期間產(chǎn)生的熱量和壓力可能會(huì)存在問(wèn)題，且可在極端條件下引起爆炸。

隨著對(duì)于具有更高儲(chǔ)能能力使得電池驅(qū)動(dòng)車輛(“EV”)和電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備(諸如移動(dòng)電話和便攜式計(jì)算機(jī))在需要再充電之前具有更長(zhǎng)的運(yùn)行持續(xù)時(shí)間的電池的不斷增長(zhǎng)的需求，電池中“熱失控”的風(fēng)險(xiǎn)也在增加。電池中熱失控是非期望的且通常伴隨有可燃蒸汽、煙霧、火星和火焰的泄露，從而成為現(xiàn)代電池操作的安全性問(wèn)題。

已知具有安全布置以防止熱失控且減小爆炸風(fēng)險(xiǎn)的電池。這種電池安全布置的示例包括壓力觸發(fā)裝置(諸如安全排氣口)以及電流觸發(fā)裝置(諸如保險(xiǎn)絲)。

US 5,418,082和US 4,943,497中已經(jīng)描述了具有超壓電流中斷布置的密封電池。在這種電池中，在電極和電池端子之間的電流連接是通過(guò)焊接組件進(jìn)行的。當(dāng)電池的內(nèi)壓達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，安全構(gòu)件操作以破壞焊接連接進(jìn)而終止電池反應(yīng)。

US 5,750,277中還教導(dǎo)了具有另一類型的超壓電流中斷布置的電池。在該布置中，電極和端子之間的電流連接由彈性導(dǎo)電構(gòu)件形成，該彈性導(dǎo)電構(gòu)件抵著另一導(dǎo)電構(gòu)件推進(jìn)。當(dāng)電池內(nèi)部的內(nèi)壓達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，安全構(gòu)件變形且操作以破壞電流連接，從而中斷電池的電流連接。

US 7,186,477中描述的可充電鋰電池具有超壓保護(hù)頭部，該超壓保護(hù)頭部包括與環(huán)狀焊接板33鉚接以形成電流連接的破裂盤31。當(dāng)電池的內(nèi)壓超過(guò)閾值時(shí)，破裂盤將被彈出以破壞電流連接。

已知的電池安全裝置布置不是十分令人滿意的。例如，在上文最開始提到的焊接類型的布置中，需要非常高的內(nèi)壓來(lái)破壞焊接連接進(jìn)而破壞電流連接，這是因?yàn)橥ǔＰ枰蟮暮附訁^(qū)域以實(shí)現(xiàn)非常低的電阻。在彈簧推進(jìn)式布置中，在電池使用期內(nèi)，接觸電阻能夠是可變的和不一致的，并且并入這種布置的電池直到振動(dòng)測(cè)試才會(huì)良好運(yùn)行，當(dāng)電池被投放在消費(fèi)者市場(chǎng)時(shí)需要振動(dòng)測(cè)試。在US 7,186,477的鉚接類型的布置中，如果破裂盤和環(huán)狀焊接板之間的接觸電阻是小的，則需要非常高的內(nèi)壓以彈出破裂盤。

發(fā)明內(nèi)容

公開了一種包括反應(yīng)腔室和安全排氣組件的電池。安全排氣組件包括密封構(gòu)件和推進(jìn)構(gòu)件，推進(jìn)構(gòu)件用于在正常操作狀態(tài)下推進(jìn)密封構(gòu)件抵著在電池反應(yīng)腔室上的排氣孔以密封電池反應(yīng)腔室。當(dāng)達(dá)到排氣閾值溫度時(shí)推進(jìn)構(gòu)件軟化或變形。當(dāng)在故障安全操作期間推進(jìn)構(gòu)件如此的軟化或者如此的變形時(shí)，反應(yīng)腔室內(nèi)部的壓力將克服推進(jìn)構(gòu)件的壓縮閉合力并且排氣路徑將被開啟，使得來(lái)自反應(yīng)腔室的氣體能夠通過(guò)排氣孔離開反應(yīng)腔室或者從反應(yīng)腔室逸出以減小反應(yīng)腔室內(nèi)部的壓力。一般而言，當(dāng)電池腔室內(nèi)部的壓力達(dá)到足以克服密封構(gòu)件的推進(jìn)力的排氣閾值壓力時(shí)，電池溫度也將處于安全閾值溫度且保證了故障安全操作。在故障安全操作期間，當(dāng)達(dá)到排氣閾值溫度時(shí)推進(jìn)構(gòu)件永久性變形，并且氣體將在低于排氣閾值壓力的壓力下從電池腔室排出。