阅读说明：本技术 一种大电流断电装置及锂离子电池 (Heavy current power-off device and lithium ion battery ) 是由 郑见杰 王炜娜 杜园 于 2019-10-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种大电流断电装置及锂离子电池,属于电源技术领域,其特征在于,所述大电流断电装置至少包括：连接极耳的开路器；所述开路器上开设有凹痕；支撑于开路器下表面的支撑环；所述支撑环位于电池底盖的上表面；其中：所述开路器的中间部位向下弯曲,且中间部位的下表面与电池底盖的上表面固定连接,所述凹痕位于开路器的下表面,所述开路器上固定有连接极耳用的焊接片,所述支撑环的材质为绝缘材料,所述绝缘材料为聚丙烯塑料或聚酰亚胺或玻璃或陶瓷。本发明针对大容量电池电池在极端滥用条件下,使得锂离子电池自动开路,防止锂离子电池发生热失控,提升锂离子电池的可靠性。(The invention relates to a high-current power-off device and a lithium ion battery, belonging to the technical field of power supplies and characterized in that the high-current power-off device at least comprises: a circuit breaker for connecting the tabs; the opening device is provided with a dent; the supporting ring is supported on the lower surface of the circuit breaker; the support ring is positioned on the upper surface of the battery bottom cover; wherein: the middle part of the opener is bent downwards, the lower surface of the middle part of the opener is fixedly connected with the upper surface of the battery bottom cover, the dent is located on the lower surface of the opener, a welding sheet for connecting the tabs is fixed on the opener, the support ring is made of an insulating material, and the insulating material is polypropylene plastic or polyimide or glass or ceramic. The invention aims at automatically opening the lithium ion battery under the extreme abuse condition of the high-capacity battery, prevents the lithium ion battery from generating thermal runaway, and improves the reliability of the lithium ion battery.)

一种大电流断电装置及锂离子电池

技术领域

本发明属于电源技术领域，具体涉及一种大电流断电装置及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池凭借着高能量密度和长循环寿命的特点，得到了广泛的应用，但是锂离子电池在极端滥用的情况下会导致锂离子电池发生过热，最终超过锂离子电池安全使用温度，引起锂离子电池的发生自发的放热反应，最终引起锂离子电池热失控，发生起火和***等风险。

为了减少锂离子电池使用过程中的安全风险，电池开路装置是一种常见的安全措施，最为常见的为18650电池中上盖中的开路装置，在18650电池发生过充、短路等问题时，电池内部气压快速升高，超过开路装置的压力承受能力，断开装置发生变形，断开电连接，电池停止工作，从而避免锂离子电池继续反应发生热失控，提高锂离子电池的安全性。

但是目前多数电池的开路装置集成在电池盖帽中，由于尺寸限制，为了满足在适当的压力下开路器动作，因此开路器的过流能力一般比较差，只能满足18650、21700等小容量电池的工作电流需求。但是近年来，随着动力电池的快速发展，单体电池的容量也在持续的升高，部分单体电池容量已经突破150Ah，甚至部分单体电池容量超过200Ah，传统的开路装置已经无法满足大容量锂离子电池的工作电流需求。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种大电流断电装置及锂离子电池，针对大容量电池电池在极端滥用条件下，使得锂离子电池自动开路，防止锂离子电池发生热失控，提升锂离子电池的可靠性。

本发明的第一目的是提供一种大电流断电装置，至少包括：

连接极耳(4)的开路器(3)；所述开路器(3)上开设有凹痕；

支撑于开路器(3)下表面的支撑环(2)；所述支撑环(2)位于电池底盖(1)的上表面；其中：

所述开路器(3)的中间部位向下弯曲，且中间部位的下表面与电池底盖(1)的上表面固定连接。

进一步，所述凹痕位于开路器(3)的下表面或上表面。

进一步，所述开路器(3)上固定有连接极耳(4)用的焊接片(5)。

进一步，所述支撑环(2)的材质为绝缘材料。

更进一步，所述绝缘材料为聚丙烯塑料或聚酰亚胺或陶瓷或玻璃。

更进一步，所述开路器(3)的材质为铝或铝合金。

本发明的第二目的是提供一种锂离子电池，包括上述大电流断电装置和电池。

进一步：所述电池为圆柱形或方形。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、该开路器设计集成在电池底盖上，大大提升了开路器的尺寸，从而有效提升了开路器的工作电流。

2、该开路器通过电池的底盖发生形变引起开路，由于底盖面积远大于电池盖帽，因此开路气压范围大大缩窄，提高了开路器的可靠度。

3、电池底盖面积较大，因此可以实现在较低气压开路，提升锂离子电池的安全性。

附图说明

图1为本发明第一优选实施例的结构图；

图2为本发明第二优选实施例的结构图；

图3为本发明优选实施例与传统技术的实验结果对比图。

其中：1、电池底盖；2、支撑环；3、开路器；4、极耳；5、焊接片。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1至图3，一种大电流断电装置及锂离子电池，包括：

连接极耳4的开路器3；所述开路器3上开设有凹痕；

支撑于开路器3下表面的支撑环2；所述支撑环2位于电池底盖1的上表面；其中：

所述开路器3的中间部位向下弯曲，且中间部位的下表面与电池底盖1的上表面固定连接。开路器3可以为圆弧形，也可以为弓形。

所述凹痕位于开路器3的下表面或上表面。

所述开路器3上固定有连接极耳4用的焊接片5。

所述支撑环2的材质为绝缘材料，所述绝缘材料优选聚丙烯塑料或聚酰亚胺或玻璃或陶瓷。

所述开路器3的材质为铝或铝合金。

一种锂离子电池，包括上述大电流断电装置和电池。

进一步：所述电池为圆柱形或方形。

以下实施例及对比例中，采用的均为18650电池组。

实施例1

针对圆柱型电池结构特点，采用纯铝冲压成为图1所示的开路器结构，然后采用模具挤压的形式在开路器的外侧挤压出一圈环形切痕，使得开路器在此处产生应力集中。开路器的四周采用聚酰亚胺制备的圆筒状结构进行支撑，开路器中间位置的平台，采用激光焊接的方式焊接在电池底盖上，结构如图1所示，电芯极耳焊接在开路器的上端。

电池在发生过充和短路等极端情况下，电解液大量在正负极表面发生分解，产生大量的气体，引起锂离子电池内部气压的持续升高，因此导致原本平直的电池下盖发生外凸变形，在电池下盖的拉拽下，断路器从切痕处断开，因此电池正极与外电路发生开路，电池停止对外供电。

实施例2

首先根据电池结构特点，冲压如下图2所示的开路器，然后采用环形刀具在开路器的外侧挤压出一层凹痕，形成应力集中，然后在开路器的上侧焊接一个用于焊接极耳的铝片。开路器的四周采用圆筒状结构聚丙烯塑料件对其进行支撑，开路器中间水平区域采用激光焊接的方式焊接在电池下盖之上。

电芯的正极极耳通过极耳焊接片焊接在开路器上，在电池发生过充和短路时电解液在正负极的表面发生大量的分解，从而在电池内产生大量的气体，使得电池内部气压急剧升高，从而导致电压下盖发生外凸变形，开路器受到变形电池盖的拉拽，但是由于绝缘支撑环的作用而无法移动，因此最终开路器从凹痕处断裂，电池正极与外电路断开，实现开路功能。

实施例3

根据方形电池结构特点，采用冲压工艺加工成下图所示结构的长条形的开路器，然后采用刀具在开路器的外侧挤压出凹痕，在此处形成应力集中，然后在开路器的上侧焊接一层铝片用以焊接正极极耳。在开路器的四周采用聚丙烯制备的绝缘环对开路器形成支撑，然后开路器从中间平面处采用激光焊接的方式焊接在电池壳体上。

电芯正极通过集流结构焊接在开路器的焊接片上，在电池发生短路、过程时，电解液在锂离子电池正负极表面发生大量的分解，产生大量的气体，导致锂离子电池内部气压急剧升高，引起锂离子电池外壳发生变形，对开路器形成拉拽，在绝缘支撑环的限制下开路器无法移动，因此在压力的作用下，开路器从凹痕处发生断开，正极与外电路断开，锂离子电池停止对外供电。

对比例

采用圆柱型锂离子电池，容量为30Ah，外壳为正极，采用Al材质，电芯直接与外壳连接。

电池测试方法：

过充测试

选取带有开路器和不带开路器功能的30Ah电池进行过充测试，采用6A电流对电池进行恒流充电，直至电压升高到5V。

对采用开路器的三只电池和普通电池一只进行过充测试，过充过程中电池电压变化如图3所示，从图中能够看到三只具有开路功能的电池随着不断充电，电池电压持续不断的升高，大约在4.8V附近三只电池电压突然下降为0V，表明此时锂离子电池发生了内部发生了开路，而常规锂离子电池由于没有开路功能，因此充电过程中电压持续升高，最终电池电压达到了5.1V左右，电池外壳严重变形。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。