單體電池、電池模組、動力電池及電動汽車的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種單體電池、電池模組、動力電池及電動汽車。該單體電池(100)包括外殼、容納在外殼內的電芯、與該電芯電連接的電極端子(101)以及封裝外殼的蓋板(102)，電極端子(101)設置在蓋板(102)上，電極端子包括穿過蓋板(102)并與電芯電連接的極柱(104)，單體電池還包括安裝在極柱(104)上的電流中斷裝置(200)，該電流中斷裝置(200)與外殼的內部氣體連通，其中電流中斷裝置(200)具有導電件(201)和與該導電件(201)相連以相互電連接的翻轉件(202)，并且翻轉件(202)與導電件(201)能夠在氣壓作用下斷開電連接，其中導電件(201)連接在極柱(104)上以相互電連接。
【專利說明】
單體電池、電池模組、動力電池及電動汽車
技術領域
[0001]本實用新型涉及電池領域，具體地，涉及一種單體電池、包括該單體電池的電池模組、包括該電池模組的動力電池和包括該動力電池的電動汽車。
【背景技術】
[0002]電池作為儲能單元在各行各業均有重要作用，例如動力電池廣泛用于新能源汽車等領域，其中動力電池的電池包內可以具有由多個單體電池相互串聯或并聯成電池模組以實現充放電的工作。其中，動力電池在充放電過程中，通常通過BMS(電池管理系統)監控電壓和電流的變化計算荷電態。如果電壓采樣出現問題，就可能導致電池過充，特別是對于三元體系來說，如過充達到一定程度更會出現電池燃燒爆炸的危險。
[0003]現有的技術方案:對電池的電壓和電流的監測，通過電流積分法和開路電壓法計算電池電量，并以此控制電池的充放管理。但是也存在不足，例如電池電壓采樣或者電流采樣失效，或者軟件失效，導致電池長時間充電得不到控制，特別是在充電粧充電的情況下，充電粧與電池管理器通訊失效時，過充無法控制，電池過充到一定程度，會引起電池鼓漲甚至爆炸起火。
[0004]因此，提供一種能夠自身能夠強制斷開的電流中斷技術具有積極意義。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種單體電池，該單體電池能夠在危險狀態下強制斷開電路從而避免電池爆炸等危險發生。
[0006]本實用新型的目的還在于提供一種使用該單體電池的電池模組，使用該電池模組的動力電池和使用該動力電池的電動汽車。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型提供一種單體電池，該單體電池包括外殼、容納在外殼內的電芯、與該電芯電連接的電極端子以及封裝所述外殼的蓋板，所述電極端子設置在所述蓋板上，所述電極端子包括穿過所述蓋板并與所述電芯電連接的極柱，所述單體電池還包括安裝在所述極柱上的電流中斷裝置，該電流中斷裝置與所述外殼的內部氣體連通，其中所述電流中斷裝置具有導電件和與該導電件相連以相互電連接的翻轉件，并且所述翻轉件與所述導電件能夠在氣壓作用下斷開電連接，其中所述導電件連接在所述極柱上以相互電連接。
[0008]可選地，所述翻轉件與所述導電件通過凸臺焊接結構相連，該凸臺焊接結構包括凸臺、容納該凸臺的連接孔以及位于該凸臺和連接孔之間的環形焊點。
[0009]可選地，述翻轉件形成為第一片狀結構，該第一片狀結構形成有所述連接孔，所述導電件形成為第二片狀結構，該第二片狀結構上形成有所述凸臺。
[0010]可選地，所述導電件上形成有刻痕，該刻痕圍繞用于連接所述翻轉件的連接點設置。
[0011]可選地，所述刻痕為橢圓形，所述連接點為圓形連接點，并且所述刻痕的圓心與所述連接點的圓心沿所述橢圓形的長軸方向錯開。
[0012]可選地，所述翻轉件與所述電極端子同軸設置，所述導電件相對于所述電極端子的軸線傾斜設置。
[0013]可選地，所述導電件連接在所述極柱的外端端面上，所述翻轉件的外周緣相對于所述蓋板固定。
[0014]可選地，所述極柱的外端端面上形成有容納孔，所述導電件的外周緣固定在該容納孔的內壁上。
[0015]可選地，所述極柱安裝在密封連接于所述蓋板上的陶瓷環上。
[0016]可選地，所述陶瓷環的內端面上密封連接有過渡環，該過渡環密封連接在所述蓋板上以使得所述陶瓷環與所述蓋板間隔設置。
[0017]本實用新型還提供一種電池模組，該電池模組內設置有本實用新型提供的單體電池。
[0018]本實用新型還提供一種動力電池，包括包體和設置在該包體內的電池模組，所述電池模組為本實用新型提供的電池模組。
[0019]本實用新型還提供一種電動汽車，該電動汽車設置有本實用新型提供的動力電池。
[0020]通過上述技術方案，在電池出現危險時，電池內會產生氣體，因此隨著氣壓的升高，翻轉片可以在氣壓作用下翻轉以斷開與導電件的連接，從而斷開電池的充放電電路，繼而避免電池氣壓繼續增高而爆炸。
[0021]本實用新型的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0022]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本實用新型，但并不構成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0023]圖1是本實用新型第一實施方式中動力電池的部分分解立體示意圖；
[0024]圖2是本實用新型第一實施方式中相鄰兩個單體電池的俯視結構示意圖；
[0025]圖3是從圖2中的線A-A截取的剖視結構示意圖；
[0026]圖4是本實用新型第一實施方式中電流中斷裝置的分解結構示意圖；
[0027]圖5是本實用新型第一實施方式中翻轉件和導電件的分解結構示意圖；
[0028]圖6是本實用新型第一實施方式中翻轉件和導電件裝配狀態下的剖視結構示意圖；
[0029]圖7是本實用新型第一實施方式中導電件的俯視結構示意圖；
[0030]圖8是本實用新型第一實施實施中極柱另一實施例的剖視結構示意圖；
[0031 ]圖9是本實用新型第一實施方式中極柱另一實施例的立體結構示意圖；
[0032]圖10是本實用新型第一實施方式中極柱與陶瓷環另一實施例的剖視結構示意圖；
[0033]圖11是本實用新型第一實施方式中極柱與陶瓷環另一實施例的立體結構示意圖；
[0034]圖12是本實用新型第一實施方式中相鄰兩個單體電池另一實施例的結構示意圖；
[0035]圖13是本實用新型第二實施方式中動力電池的立體結構示意圖；
[0036]圖14是本實用新型第二實施方式中單體電池的立體結構示意圖；
[0037]圖15是本實用新型第二實施方式中單體電池的分解立體結構示意圖；
[0038]圖16是本實用新型第二實施方式中翻轉件和導電件的分解立體結構示意圖；
[0039]圖17是本實用新型第二實施方式中單體電池的局部剖視結構示意圖；
[0040]圖18是本實用新型第三實施方式中單體電池的局部剖視結構示意圖；
[0041 ]圖19是本實用新型優選實施方式提供的控制系統的原理框圖；
[0042]圖20是本實用新型一種實施例的單體電池的分解結構示意圖；
[0043]圖21是圖20中的單體電池組裝后的局部剖視結構示意圖；
[0044]圖22是本實用新型第四實施方式中單體電池的局部剖視結構示意圖；
[0045]圖23是本實用新型第四實施方式中電流中斷裝置的結構示意圖；
[0046]圖24是本實用新型第五實施方式中單體電池的局部剖視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0047]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0048]在本實用新型中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、左、右”通常是以相應附圖的圖面方向為基準定義的，“內、外”是指相應部件輪廓的內和外。
[0049]如圖1至圖24所示，本實用新型提供了電流中斷裝置、單體電池、電池模組和動力電池和電動汽車的技術方案。其中電流中斷裝置設置在單體電池中，多個單體電池通過串聯或并聯成電池模組，并可以置入電池包內而形成動力電池。此外，除動力電池領域外，本實用新型中提供的各種技術方案還可以廣泛應用于其他的電池領域中。具體地，本實用新型通過第一至第五實施方式介紹所涉及單體電池100、1100、2100、3100、4100，其中涉及電流中斷裝置200、1200、3200、4200以及防爆閥2200，另外本實用新型還涉及一種具有動力電池充放電保護系統。下面將結合附圖對各個實施方式進行詳細描述。
[0050]首先，如圖1至圖24所示，本實用新型各實施方式中均提供一種電池模組，包括多個單體電池100、1100、2100、3100、4100，其中，單體電池可以包括外殼、容納在外殼內的電芯、與該電芯電連接的電極端子101、1101、2101、3101、4101以及封裝外殼的蓋板102、1102、2102、3102、4102，其中電極端子設置在蓋板上，以用于完成電流的輸入和輸出。其中，單體電池內包括電流中斷裝置200、1200、3200、4200或者防爆閥2200，該電流中斷裝置或者防爆閥與電極端子電連接，因此通過電流中斷裝置的作用，可以控制電極端子的電流的輸入和輸出。即電流中斷裝置或者防爆閥在單體電池中常規狀態下為電芯導通的狀態，此時電極端子可以正常進行電流的輸入和輸出，以完成單體電池的充放電工作，而在危險狀態下，例如電池出現過充時，電流中斷裝置或者防爆閥可以中斷電極端子的電流輸入和電流輸出，從而避免電池出現過充等問題。因此，作為重要的安全措施，電流中斷裝置的可靠性至關重要，即需要電流中斷裝置可以快速響應。另外，在各實施方式中，其中電流中斷裝置或防爆閥還可以相對于蓋板固定，即電流中斷裝置或防爆閥可以直接固定在蓋板上，也可以固定在任意與蓋板相連或與蓋板相對固定的部件上，例如安裝在設置與蓋板上的電極端子上。
[0051]在本實用新型中，各實施方式中的電流中斷裝置或防爆閥均為感應氣壓的機械結構，具體地，電流中斷裝置與單體電池的外殼內部氣體連通并能夠在氣壓下作用斷開流經的電流。具體地可以通過斷開內部的部件連接來中斷電流的傳遞，從而及時切斷電池的充放電。其中所利用的氣壓來源為:當例如電池出現過充時等危險狀態時，電池內部會產生氣體繼而使得外殼內部的氣壓升高，或者當電池在使用過程中出現異常導致電池溫度升高而使得電池內部氣壓升高，從而產生驅動電流中斷裝置或防爆閥的氣壓動力。
[0052]以如圖1至圖12的第一實施方式為例，該電流中斷裝置具有導電件201和與該導電件201相連以相互電連接的翻轉件202，并且翻轉件202與導電件201能夠在氣壓作用下斷開電連接，其中本實用新型中的不同實施方式中，斷開電連接的方式可以不同，其中可以為導電件和翻轉件之間的連接點斷開，例如將二者之間的焊點拉脫以實現電連接的斷開，另外，也可以為二者中至少一個的本身斷開，例如通過在相應部件上加工出薄弱的刻痕來實現本身結構的斷開，從而實現電連接的斷開。即，實現本實用新型中在氣壓作用下斷開機械結構來切斷電流的傳遞的目的。
[0053]這樣，以第一實施方式為例，當例如電池出現過充時，電池內部會產生氣體繼而氣壓升高，此時在一定的氣壓作用下，翻轉件202通過翻轉動作而與導電件201斷開電連接，從而中斷電極端子101和外界的電路，停止電池的充電，從而避免電池內部的氣壓繼續升高，保證電池的安全。
[0054]在本實施方式中，電極端子101包括與電芯電連接的極柱104，例如通過內引出件與電芯相連，其中極柱104從蓋板102中穿過以將電流從外殼中引出。其中，在本實施方式中，可以將電流中斷裝置200安裝在極柱104上。這樣可以直接通過極柱104感受電池內部的氣壓，靈敏度高，另外可以避免另行將電流中斷裝置200與電極端子進行連接，方便加工。
[0055]其中，由于在例如動力電池的領域中，需要通過的電流較大，因此需要保證導電件201和翻轉件202的焊接結構穩定，避免大電流熔斷焊接結構。這樣，在本實施方式中，如圖5和圖6所示，翻轉件202與導電件201通過凸臺焊接結構相連，該凸臺焊接結構包括凸臺203、容納該凸臺203的連接孔204以及位于該凸臺203和連接孔204之間的環形焊點217。即凸臺203和連接孔204中的一者位于翻轉件202上，另一種位于導電件201上。因此保證環形焊點217可以穩定地將容納在連接孔204中的凸臺203焊接牢固，并且可以增加電流的流通面積保證大電流的通過。具體地，作為一種實施例，凸臺203可以形成在導電件201上，連接孔204可以形成在翻轉件202上，更具體地，翻轉件202形成為第一片狀結構，該第一片狀結構上形成有連接孔204，導電件201形成為第二片狀結構，該第二片狀結構上形成有凸臺203。在其他實施方式中，二者可以互換位置。另外在一些方式中，還可以采用激光穿透焊等方式將翻轉件202和導電件201進行焊接。
[0056]其中，在本實施方式中，翻轉件和導電件之間實現斷開電連接的方式可以由刻痕實現，即在相應部分加工出強度小于其他區域的薄弱部，其中為了完成導電件和翻轉件的完全斷開，刻痕通常為圍繞導電件和翻轉件的連接點，例如上述凸臺焊接結構的環形結構。從而通過導電件或翻轉件本身的斷開來實現電連接的斷開，其中刻痕可以形成在翻轉件上也可以形成在導電件上，在本實施方式中，導電件201上形成有刻痕205，該刻痕205圍繞用于連接翻轉件202的連接點，即在導電件201設置圍繞凸臺203的環形刻痕。這樣，當電池的內部氣壓上升時，受到的氣壓，可以促使刻痕205被拉斷，從而使得被刻痕205圍繞的導電件203部分會隨翻轉件202脫離導電件201，從而實現電流的斷開。在其他實施方式中，刻痕也可以形成在翻轉件202上。
[0057]如圖7所示，為了便于拉斷刻痕205，優選地，刻痕205可以為橢圓形。這樣在受到氣壓作用時，由于輪廓的曲率不同，曲率較大的區域更易集中應力而受力較大，這樣能夠被首先撕開，從而增加刻痕205被拉斷的靈敏度。進一步地，在本實施方式中，凸臺203為圓形，并且橢圓形的刻痕205的圓心與凸臺203的圓心沿該橢圓形的長軸方向錯開。這樣可以使得橢圓形長軸兩端的區域受力不均，從而便于從局部點上拉斷刻痕205，進而提升刻痕205的靈敏度。
[0058]另外，還可以設置導電件翻轉件202與電極端子101同軸設置，導電件203相對于電極端子101的軸線傾斜設置。這樣，可以使得較低位置的刻痕可以首先被拉斷，從而增加刻痕205被拉斷的靈敏度。進一步地，當刻痕205為橢圓形時，可以設計橢圓形的長軸與導電件的軸線傾斜設置，當導電件安裝在極柱104上時也與極柱的軸線傾斜。從而便于長軸端部的曲率較大的區域首先被撕裂，從而保證刻痕205在需要時能夠被正常拉斷，保證電流中斷裝置200的正常工作。
[0059]另外，為了進一步保證刻痕205被拉斷，還可以如圖7所示中，設計在刻痕205上開設有減弱孔206。從而使得刻痕205易于從該減弱孔206處被拉斷，其中的減弱孔206的尺寸以及個數可以根據實際情況來設定。優選地，減弱孔206為多個且沿刻痕205間隔設置。除減弱作用外，當刻痕被設計在導電件201上時，該減弱孔206還可以作為導氣之用，使得從而電池內部的氣體能夠通過該減弱孔206將氣壓作用在翻轉件202上。
[0060]其中，當電流中斷裝置200安裝在極柱104上時，導電件201連接在極柱104的外端端面上，翻轉件202的外周緣相對于蓋板102固定。這樣，在氣壓作用下，以翻轉件202的外周緣作為支撐點，形成在導電件201上的刻痕205能夠被拉斷。另外，為了使得翻轉件202能夠受到氣壓作用，可以將翻轉件的外周緣密封，例如采用焊接方式密封連接在蓋板上，以使得內部氣壓可以對翻轉件施力而拉斷刻痕205。其中此處以及類似描述中外端、內端是沿極柱的軸向方向相對于外殼而定義的，而相對于環狀件的“內、外”，如外周緣則是沿徑向方向相對于該環狀件的中心而定義的。
[0061]為了保證導電件201與極柱104的固定的情況下，其上的刻痕205還能夠被拉斷，優選地，該極柱104的外端端面上形成有容納孔218，導電件201的外周緣固定在該容納孔的內壁上。這樣，導電件201可以通過環形外周進行穩定固定，而刻痕205內部的區域未與極柱104發生連接從而能夠在外力，例如翻轉件202的拉力、或者氣體直接的壓力作用下被拉斷。
[0062]在本實用新型中，電流中斷裝置200與電池內部氣體連通的方式有多種，在本實施方式中，極柱104上形成有連通外殼內部和電流中斷裝置200的導氣孔道。從而，直接通過極柱104的內部結構向電流中斷裝置施加氣壓。使得結構更加簡單。
[0063]其中，上述的導氣孔道在本實施方式中包括兩種導氣孔103，其中第一種導氣孔103用于連通上述的容納孔218和外殼內部，即直接向導電件201施壓而沖斷刻痕205。即，導氣孔道包括用于連通上述的容納孔218和外殼內部的導氣孔103。第二種導氣孔103用于連通翻轉件202和外殼內部，從而向翻轉件施壓而拉斷刻痕205。其中為了使得翻轉件202受力效率提升，該導氣孔103可以為圍繞容納孔的多個。因此，在兩種導氣孔103的共同作用下，可以增加電流中斷裝置的靈敏度。
[0064]其中具體地，如圖2和圖8所示，極柱104與蓋板102固定連接，以使得電極端子結構穩固。其中，極柱104的外端周緣具有徑向凸臺105，該徑向凸臺105固定連接于蓋板102，可以在其上加工出第二種導氣孔103，使得氣體流動到翻轉件202。此外，在本實施方式中，第一種導氣孔103沿周向形成于極柱104內。即，位于徑向凸臺105上的導氣孔103是為對翻轉件202施壓，而容納孔218下方的導氣孔103則可以直接對導電件201施壓。如圖9所示，在本實用新型實施例中的極柱104的徑向凸臺105和本體上均形成有導氣孔103，其中本體上的第一種導氣孔103與端面上的容納孔218連通，并且個數為四個且沿周向等間隔設置。在其他實施例中，第一種導氣孔103的個數還可以為其他數量，本實用新型對此不做限制。
[0065]如圖2、圖3、圖8和圖10所示，為了避免蓋板帶電，優選地，極柱104在于蓋板固定連接的同時需要與蓋板絕緣，因此，極柱104固定連接在密封連接于蓋板102的陶瓷環207上，例如通過陶瓷釬焊進行連接。這樣，相比塑料、橡膠等實現的絕緣，可靠性和耐候性更強，不僅可以實現電流中斷裝置的穩固密封連接，還能夠實現二者的絕緣。具體地，極柱104的外端周緣具有徑向凸臺105，陶瓷環207的內緣具有支撐連接該徑向凸臺105的徑向支撐208，其中徑向凸臺105可以嵌入陶瓷環207中并與徑向支撐208相連，S卩，徑向支撐208的厚度較薄以形成用于極柱104嵌入的臺階型容納空間。
[0066]如圖11所示，在本實施方式的另一實施例中，不同于上述通過在極柱上開設導氣孔103的通氣方式，徑向凸臺105和徑向支撐208分別為沿周向間隔設置的多個，即徑向凸臺105為多個且沿周向間隔設置，徑向支撐208也為多個且沿周向間隔設置，并且多個徑向凸臺和多個徑向支撐一一對應。這樣，可以通過相鄰徑向凸臺105之間和徑向支撐208之間的間隔來實現通氣，結構更加簡單巧妙，加工方便，無需在極柱104上額外開設導氣孔道，從而不會影響極柱104裝配導電件201的區域，可以將導電件201的尺寸最大化，從而增加刻痕尺寸而保證拉斷的靈敏度。在該實施例中，徑向凸臺104為等間距布置的三個，以兼顧連接穩定性和透氣性。在其他實施例中，徑向凸臺的個數還可以為其他數量，例如四個或更多。
[0067]其中在這兩種實施例中，陶瓷環207的外端面均形成為具有內圈和外圈的階梯結構，極柱104嵌入連接在內圈上。其中不同的是，整體式徑向凸臺105的實施例中，內圈形成為整體的環狀徑向支撐，而在分體式徑向凸臺的實施例中，內圈則形成上述的多個間隔設置的徑向支撐208，從而使得整體結構更加緊湊，連接更加穩固。
[0068]在本實施方式中，為了與外界建立電流流動路徑，優選地，陶瓷環207的外端面上密封連接有導電環216，具體地連接在外圈上，翻轉件20 2的外周緣固定連接在該導電環216上，即翻轉件202通過導電環連接在陶瓷環207上，導電環可以將翻轉件與外界建立電流回路。其中為了避免拉斷刻痕后導電環仍然與極柱電連接，而失去電流中斷的作用。優選地，導電環216密封連接在陶瓷環的外圈上以與極柱絕緣，即極柱104和導電環216通過陶瓷環絕緣。另外，導電環216密封連接在陶瓷環上可以使得翻轉件的外周緣得到密封，從而使得外殼內部氣壓能夠作用于翻轉件上而不會漏氣。
[0069]其中，為了實現導電環和翻轉件的穩定連接，導電環216的外端面形成有L型止口，其內端面用于連接陶瓷環的外圈。翻轉件202的外周緣嵌入支撐在該L型止口中，并且該外周緣通過罩設該翻轉件202的蓋帽210密封連接在該L型止口上。從而在實現翻轉件202的穩定的密封裝配的同時，對電流中斷裝置200可以起到保護作用。另外，導電環216可以通過與蓋帽相連或者直接相連的電極引出片與外界建立電流回路，例如與相鄰的單體電池100之間，或者相鄰電池模組之間均可以通過電極引出片相連。
[0070]為了方便密封連接陶瓷環207與蓋板102，優選地，陶瓷環207的內端面上密封連接有過渡環209，該過渡環209可以與陶瓷環207通過陶瓷釬焊相連，并且該過渡環209密封連接在蓋板102上。其中過渡環209還可以使得陶瓷環207與蓋板102間隔設置。由于陶瓷環207不與蓋板102直接裝配，避免了蓋板102在于陶瓷環進行釬焊時的高溫，另外不會對陶瓷環207的面積由于需要與蓋板102直接裝配而造成限制，并且不需對陶瓷環207進行特殊的設計，制造和裝配方便。
[0071]其中，如圖8所示，優選地，過渡環209具有形成Z型結構的內圈和外圈，蓋板102形成有供極柱104穿過的通孔，該通孔的端面為臺階結構，過渡環的內圈嵌入支撐在臺階結構中。即在圖8中，內圈的位于下方且嵌入通孔中，從而增加二者的接觸面積保證連接穩定。
[0072]因此，在本實施方式中，為了實現電流中斷裝置的工作，翻轉件202的外周緣需要被密封，具體地翻轉件的外周緣和蓋板之間密封連接有陶瓷環207，從而通過陶瓷結構的密封實現電流中斷裝置的穩定和可靠的工作。在這種陶瓷密封結構中，具體地通過蓋板與過渡環、過渡環與陶瓷環、陶瓷環與導電環以及導電環與翻轉件之間的各自密封，使得外殼內部的氣壓能夠有效作用于電流中斷裝置，從而使得電流中斷裝置工作可靠。在進行裝配時，為了保證電流中斷裝置的密封性，陶瓷環207分別與導電環216、極柱104和過渡環209之間通過陶瓷釬焊密封連接。即可以首先將這四者構成一個獨立的裝配體，然后在通過將過渡環209通激光焊裝配到蓋板102上，裝配方便而不需直接將陶瓷焊釬焊的蓋板上。另外，導電件201和極柱104可以采用激光焊相連，翻轉件和導電件可以采用激光穿透焊或上述的凸臺焊接結構等焊接方式相連，蓋帽210可以與導電環通過激光焊相連。此外，極柱104可以與電芯的引出片激光焊接在一起，從而完成整體電流中斷裝置的組裝和工作。
[0073]上述主要介紹了第一實施方式中的電流中斷裝置的結構，下面將介紹第一實施方式中的電流中斷裝置的布置方式。
[0074]為了保證上述氣壓驅動型的電流中斷裝置的正常及時的工作，可以將電流中斷裝置的尺寸設計的較大，這樣而在氣壓不可變的情況下，通過增加受力面積來增加拉斷力。例如設計翻轉件的面積較大來提升翻轉件的拉斷力。在本實施方式中，如圖1所示，設計電流中斷裝置200沿徑向延伸出蓋板102，從而增加尺寸。此時在電池模組中，單體電池100為多個，在相鄰單體電池100之間，為了避免延伸出的電流中斷裝置100妨礙相鄰單體電池100上的電極端子，優選地，電流中斷裝置200在高度方向和/或蓋板的延伸方向上與相鄰的電極端子相互錯開。這樣可以充分利用蓋板102不設置電極端子101的區域，使得凸出的電流中斷裝置不會干涉到相鄰蓋板上的結構，充分節約電池包內的空間，提高包體內的能量密度。其中需要說明的是，本實用新型此處和下述中的在相鄰單體電池之間，電流中斷裝置與相鄰的電極端子，或者電極端子與相鄰的電極端子的含義均是指不同單體電池之間相鄰特征的連接，而不是在同一單體電池上相鄰特征的連接。
[0075]在本實施方式中，電流中斷裝置200與相鄰的電極端子101在蓋板延伸方向上相互錯開。在其他實施方式中，二者還可以在高度方向上相互錯開。
[0076]作為一種實施例，如圖1所示，在相鄰的單體電池100之間，電流中斷裝置200與相鄰電極端子之間通過L型連接件214連接，該L型連接件214具有覆蓋部211和引出部212，覆蓋部211覆蓋連接在電流中斷裝置200上，引出部212延伸到相鄰的電極端子以與之相鄰。其中，如圖1所述的L型的拐折結構可以首先延伸到與相鄰的電極端子在蓋板的延伸方向上對齊然后再延伸到該電極端子，在其他實施方式中，L型連接件也可以首先延伸到相鄰蓋板上，然后在延伸到電極端子，從而實現二者的電連接。
[0077]作為另一種實施例，如圖2所示，在相鄰的單體電池100之間，電流中斷裝置200包括覆蓋翻轉件202的蓋帽210，該蓋帽210沿蓋板102延伸到與相鄰的電極端子對齊，即具有直線布置的覆蓋部211和引出部212，并且通過直線型的I型連接件215與相鄰的電極端子相連。該I型連接件215還可以用于連接其他單體電池100之間不設置電流中斷裝置200的電極端子101，這樣，通過這種形狀的蓋帽210，可以使得整體電池模組內基本只需使用這一種連接件即可。
[0078]不同于圖2所示的上述實施方式，如圖12所示，還可以通過增加單體電池100的方式來適配較大的電流中斷裝置。具體地，在相鄰單體電池100之間，設置有電流中斷裝置200的單體電池100的寬度大于不設置電流中斷裝置200的單體電池的寬度，并且電流中斷裝置200接近蓋板102的寬度邊緣延伸，從而同樣能夠實現對電流中斷裝置200的適配。
[0079]另外由于相應的單體電池的寬度較大，可以使得電流中斷裝置不凸出與蓋板，因此可以使得相鄰的電極端子相互對齊。這樣同樣可以避免延伸出蓋板102的電流中斷裝置200對相連蓋板102上的焊接結構等其他結構造成影響。并且優選地，可以使得電流中斷裝置和相鄰的電極端子通過直線型的I型連接件215相連。
[0080]另外在使用時，雖然加大了單體電池100的寬度，但是并沒有增加電芯容量，S卩，設置有電流中斷裝置200的單體電池100中的電芯容量與不設置電流中斷裝置的單體電池100中的電芯容量相同，從而避免在同一模組下存在不同容量的單體電池，而避免對BMS的影響。其中，由于電芯容量相同，外殼內部的超出的尺寸可以采用隔板進行填充，即，電芯周圍填充有隔板。以使得電芯的裝配結構穩定。其中綜合考慮電池模組的尺寸和單體的尺寸，電芯和隔板的體積之比可以為1:1-2:1，其中，隔板可以由耐電解液的材質制成。
[0081]另外，從電流中斷效果和成本以及裝配上來考慮，在同一模組的多個單體電池100中，設置電流中斷裝置200的單體電池的數量不超過三個即可;優選地，設置電流中斷裝置200的單體電池的數量為3個;優選地，設置電流中斷裝置200的單體電池為位于電池模組的端部和中央部位的單體電池;其中，若電池模組包括η個依次排列的單體電池，則池模組的端部的單體電池為電池模組的第I個單體電池和電池模組的第η個單體電池；當η為奇數時，所述電池模組的中央部位的單體電池為電池模組的第η+1/2個單體電池；當η為偶數時，所述電池模組的中央部位的單體電池為電池模組的第η/2個單體電池或第η+2/2個單體電池，其中3。
[0082]上述介紹了本實用新型第一實施方式提供的電流中斷裝置、單體電池、電池模組，在不脫離本實用新型構思下，第一實施方式中的特征例如，凸臺焊接結構、橢圓形刻痕、陶瓷環等均可以應用與下述的其他實施方式中，下面結合圖13至圖17介紹本實用新型第二實施方式提供的動力電池。
[0083]如圖13和圖14所示，本實用新型的第二實施方式提供一種單體電池1100，該單體電池1100包括外殼、容納在外殼內的電芯、與該電芯電連接的電極端子1101以及封裝外殼的蓋板1102，所述電極端子1101設置在蓋板1102上以用于電流的輸入和輸出。其中該單體單純1100還包括與外殼的內部氣體連通的電流中斷裝置1200，與第一實施方式中安裝在電極端子上的方式不同的是，電流中斷裝置1200設置在蓋板上并與外殼的內部氣體連通，其中該電流中斷裝置1200具有導電件1201和與該導電件1201相連以相互電連接的翻轉件1202，翻轉件1202與導電件1201能夠在氣壓作用下斷開電連接。即，該電流中斷裝置1200的工作原理與第一實施方式中的電流中斷裝置基本相同，均是通過感受單體電池內的氣壓實現翻轉件的翻轉而斷開電路。
[0084]其中，由于不設置在電極端子上，導電件1201具有與翻轉件1202相連的本體部1299和從該本體部1299延伸至電極端子1101并與該電極端子1101相連的連接部1298，因此通過第二實施方式中，將電流中斷裝置1200設置在蓋板上，這樣可以避免加高電極端子1101的高度，從而通過利用蓋板的長度空間而增加電池容量密度。
[0085]如圖15至圖17所示，在本實施方式中，導電件1201的本體部1299與外殼的內部氣體連通并且形成有刻痕1205，該刻痕1205圍繞用于連接翻轉件1202的連接點設置。從而能夠在內部氣壓作用下拉斷該刻痕，從而斷開翻轉件和導電件之間的電連接。進一步地，刻痕1205上設置有通氣孔1206。這樣，不僅可以通過通氣孔1206使得氣壓能夠作用到翻轉件1202上，而通過翻轉件對刻痕實際拉力，而且可以方便在該通氣孔1206的位置拉斷殼體1205，起到提升翻轉件1202的靈敏度的作用，此時刻痕也可以設置在翻轉件上。其中通氣孔1206可以為多個且沿刻痕1205間隔設置。此外對于刻痕和通氣孔等特征，第一實施方式中的特征均可以應用到本實施方式中。在其他實施方式中，導電件的本體部和翻轉件上可以分別設置有刻痕。這樣，當外殼內部的氣壓不斷上升時，除拉斷導電件上的刻痕來中斷電流之外，還可以繼續拉斷翻轉件上的刻痕，此時電池內部的氣體能夠充翻轉件處向外泄出，而避免單體電池的外殼內的氣壓繼續增大而保證。另外，還可以讓電池包體內的氣敏傳感器感應報警或切斷電路。這一部分將在后續中詳細介紹。
[0086]具體地，本體部上的刻痕1205能夠在外殼內的第一氣壓作用下拉斷，翻轉件上的刻痕夠在外殼內的第二氣壓的作用下拉斷，并且第二氣壓大于第一氣壓。即第一刻痕的強度小于第二刻痕，以能夠被較小的第一氣壓拉斷。只有當氣壓繼續升高時才繼續拉斷第二刻痕而泄壓。
[0087]在本實施方式中，為了保證翻轉件1202能夠接收內部的氣壓施力，翻轉件1202的外周緣與導電件1201密封連接，以防止氣體從翻轉件外周緣泄壓。具體地，蓋板1102上開設有與外殼內部氣體連通的通氣孔，并且蓋板上密封連接有圍繞通氣孔的第一陶瓷環1207，本體部1299密封連接在該第一陶瓷環1207上，從而使得內部氣壓能夠作用在本體部1299上而不外泄。另外為了穩定裝配翻轉件1202，翻轉件1202的外周緣密封連接在第二陶瓷環1296上，并且該第二陶瓷環密封連接在導電件1201上。因此通過第二陶瓷環的絕緣特性，既能夠穩定地支撐該翻轉件1202的外周緣還能夠使得導電件和翻轉件1202的外周緣通過第二陶瓷環1296絕緣，這樣在翻轉件1202和導電件1201通過刻痕1205拉斷后能夠保持斷開電流連接，從而起到電流中斷的作用。
[0088]具體地，作為一種實施例，如圖17所示，導電件1201的本體部1299上形成有圍繞刻痕1205的環狀凸臺1297，這樣，通過該環狀凸臺1297的結構，其徑向的內側可以用于形成刻痕1205等特征，并且可以使得該環狀凸臺1297的背面凹入部密封容納有第一陶瓷環1207，另外，環狀凸臺1297的外側可以用于密封支撐有第二陶瓷環1296。這樣，本實用新型第二實施方式中通過圖16所述的導電件的獨特結構，能夠使得電流中斷裝置1200的更便利的安裝。
[0089]另外，第一陶瓷環1207通過過渡環1209密封連接在蓋板1102上，如圖17所示，該過渡環1209具有嵌入通氣孔內壁的連接主體以及用于連接第一陶瓷環1207的法蘭環。該法蘭環從連接主體沿徑向凸出并與蓋板貼合。從而保證電流中斷裝置200的穩定安裝，而不需第一陶瓷環1207直接與蓋板1102連接。
[0090]在本實施方式中，為了方便連接，優選地，電極端子1101包括穿過蓋板1102并與電芯電連接的極柱1104，導電件1201的連接部1298形成有插槽1295，極柱1104穿入該插槽1295內并相互焊接，從而實現二者的穩定連接。另外，電流中斷裝置1200包括覆蓋在翻轉件1202上且與該翻轉件1202電連接的連接件1210，該連接件1210具有覆蓋翻轉件1202的覆蓋部1294和從該覆蓋部1294延伸出的引出部1293。其中該連接件1210可以形成為與第一實施方式中的L型連接件214相同的結構，即覆蓋部和引出部形成為L型拐折結構。從而便于將電流從電流中斷裝置1200中引出到相鄰電極端子或模組外。
[0091 ] 其中在至少一個單體電池為上述單體電池1100的電池模組中，電流中斷裝置沿徑向延伸出所述蓋板，從而增加受力面積而增加拉斷力。在相鄰單體電池之間，電流中斷裝置與相鄰的電極端子在蓋板1102延伸方向上相互錯開，從而避免干擾相鄰的蓋板上的結構。另外與第一實施方式相同的是，設置有電流中斷裝置1200的單體電池1100的數量不超過三個。
[0092]上述介紹了本實用新型第二實施方式提供的動力電池，其中主要描述了與第一實施方式不同的特征，在不矛盾的情況下兩個實施方式的特征可以相互替換、結合，對此本實用新型對此不做過多贅述。
[0093]下面結合圖18介紹本實用新型第三實施方式提供的單體電池2100，該包括外殼、容納在該外殼內的電芯、與該電芯電連接的電極端子2101以及封裝外殼的蓋板2102，電極端子2101設置在蓋板2102上，其中單體電池包括與電芯電連接的第一電極引出件2298，以及與電極端子2101電連接的第二電極引出件2297，蓋板2102上還設置有與外殼的內部氣體連通的防爆閥2200，該防爆閥2200具有連接第一電極引出件2298和第二電極引出件2297的翻轉件2202，S卩，兩個電極引出件通過該翻轉件2202相連。
[0094]其中，第一電極引出件2298和/或第二電極引出件2297上形成有第一刻痕2205，該第一刻痕2205能夠在外殼內的氣壓作用下斷開以中斷第一電極引出件2298和/或第二電極引出件2297上的電流，即該第一刻痕的作用在于使得設置其的電極引出件斷開從而中斷電流的傳遞，因此兩個電極引出件中的至少一個設置有第一刻痕即可實現電芯和電極端子的電連接的斷開，繼而使得單體電池與外界的電流傳遞斷開。另外，翻轉件2202上還設置有第二刻痕2299，該第二刻痕2299能夠在外殼內的氣壓作用下斷開以使得外殼內的氣體經由翻轉件2202向外泄出，即第二刻痕的作用在于通氣，在斷開后可以使得內部氣體外泄，從而避免電池內部氣壓繼續升高導致爆炸，以起到防爆作用。
[0095]具體地，第一刻痕能夠在外殼內的第一氣壓作用下拉斷，第二刻痕能夠在外殼內的第二氣壓的作用下拉斷，并且第二氣壓大于第一氣壓。即第一刻痕2205的強度小于第二刻痕2205的刻痕，以能夠被較小的第一氣壓拉斷。只有當氣壓繼續升高時才繼續拉斷第二刻痕2205而泄壓。
[0096]如圖18所示，在本實施方式中，兩個電極引出件可以為長片結構，這樣為了能夠斷開電流，第一刻痕225沿該長片結構的寬度方向從一側邊緣延伸到另一側邊緣，這樣可以使得長片結構可以更及時地沿第一刻痕斷裂。其中翻轉件2202可以形成有環狀外壁，兩個電極引出件可以固定連接在環狀外側壁上，以實現電流傳遞。具體地，在本實用新型中，該翻轉件的環狀外壁可以通過例如凸臺焊接結構中的凸臺形成，此外翻轉件還形成有錐環結構，該錐環從凸臺向外傾斜延伸到翻轉件的外周緣，以形成呈碗狀的翻轉件。另外，第二刻痕可以環繞翻轉件的周向形成為環狀結構，以在氣壓作用下徹底斷開，增加氣體泄壓效率。具體地第二刻痕可形成在錐環結構上。為了使得翻轉件可以有效受氣壓作用而拉斷第一刻痕和第二刻痕，翻轉件2202的外周緣與所述蓋板相對固定的絕緣密封，這樣一方面可以避免氣體在沒有拉斷第一刻痕和第二刻痕的情況下就外泄而使得兩個刻痕失去作用。另一方面，通過絕緣連接可以避免蓋板帶電。
[0097]在本實施方式中，電極端子2101包括穿過蓋板的極柱，該極柱通過第二陶瓷環與蓋板的外側絕緣相連，以便于與外界建立電流回路。即相鄰的單體電池之間是通過電極端子的相互連接來實現的。其中通過陶瓷環可以避免蓋板帶電。另外，翻轉件2202的外周緣與蓋板之間密封連接有第一陶瓷環2207，同樣起到密封和絕緣的作用。
[0098]另外，為了便于連接翻轉件2202，蓋板2102上固定連接有第一過渡片2295，翻轉件2202的外周固定連接有第二過渡片2296，第一過渡片和第二過渡片可以為鋁片。第一過渡片2295與第二過渡片2296與第一陶瓷環2207同軸地釬焊相連。這樣，在進行裝配時，可以首先將兩個過渡片通過釬焊方式焊接到陶瓷環上，然后在將兩個固定片與其他結構進行焊接，這樣可以避免陶瓷環與蓋板等結構進行之間釬焊而產生的高溫等，從而裝配方便并通過第一陶瓷環2207實現密封、穩固和絕緣的密封，并且可以防止蓋板2102帶電。
[0099]具體地第一過渡片2295和第二過渡片2296可以分別為環狀結構以適應陶瓷環的兩個環狀端面。另外，優選地，蓋板2102形成有環狀凸臺，第一過渡片2205支撐在該環狀凸臺上，陶瓷環緊貼該環狀凸臺的內壁朝向第二過渡片2296延伸，從而通過將陶瓷環穩定地連接在蓋板2102內。
[0100]另外，防爆閥還包括可由氣壓沖破的保護膜2099，該保護膜密封覆蓋在翻轉件2202上方，具體地為連接在遠離翻轉件的第一過渡片2295上。這樣正常情況下保護膜2099可以起到對防爆閥2200內部的防護作用，而在需要防爆時，可以由一定的氣壓沖破，例如第二氣壓，從而避免影響防爆閥的防爆效果。
[0101]另外，本實用新型中為了實現兩個刻痕的先后被拉斷，第一刻痕的殘余厚度和第二刻痕的殘余厚度之比為1:3-1:1.2ο更進一步地為1:2-1:1.3。
[0102]上述介紹了本實用新型第三實施方式提供的單體電池。下面結合圖22介紹本實用新型提供的第四實施方式。
[0103]本實用新型的第四實施方式提供了一種單體電池3100和使用該單體電池的電池模組。該單體電池3100包括外殼、容納在該外殼內的電芯、封裝外殼的蓋板3102、以及設置在蓋板3102上的電極端子3101，其中，單體電池3100還包括與電芯電連接的內引出件3299以及連接在內引出件3299和電極端子3101之間的電流中斷裝置3200，其中，不同于第一實施方式中安裝在極柱上外端的方式，本實施方式中的電流中斷裝置3200位于蓋板3102內側并且與外殼的內部氣體連通以能夠在氣壓作用下斷開流經的電流，其中，電極端子3101上連接有從外周緣沿徑向向外延伸的轉接件3298，以通過該轉接件3298連接電流中斷裝置的外周緣。
[0104]這樣，由于具有從電極端子的外周緣向外徑向延伸的轉接件3298，使得與轉接件3298徑向外側相連的電流中斷裝置，相比直接與電極端子相連的方式，其面積能夠設計的更大，從而增加內部氣壓對電極中斷裝置的施力面積，從而在氣壓不變的情況下能夠提升電極中斷裝置的受力，而提升電流中斷裝置3200的靈敏度，及時完成電流的切斷。其中尤其是在本實用新型的電池應用在動力電池等大電池領域中，由于往往需要傳遞大電流，因此增加轉接件并且加大電流中斷裝置的尺寸都有利用大電流的傳遞。
[0105]在本實施方式中，轉接件3298形成為環狀結構，該環狀結構的內周緣與電極端子的外周緣相連，外周緣與電流中斷裝置的外周緣相連，從而起到增加電流中斷裝置面積的作用，在其他實施方式中，轉接件3298還可以為沿徑向延伸且沿周向間隔設置的多個連接柱的結構，同樣能夠實現增加電流中斷裝置的面積的作用。
[0106]在本實施方式中，為了增加轉接件和電極端子以及電流中斷裝置的牢固度，保證電流傳遞穩定。優選地，所述環狀結構的內周緣與所述電極端子內端的外周緣止口配合，具體地可以在電極端子的內端外周緣上形成有止口，而轉接件的內周緣嵌入該止口中并相連，從而增加連接面積在保證連接穩定的同時能夠增加電流傳遞效率。其中電極端子的內外端是沿其軸向方向相對于外殼而定義的，即，接近外殼內部的為內端。
[0107]另外，在本實施方式中，環狀結構的外周緣朝向所述外殼內凸出，即使得環狀結構本身形成為環帽的結構，并且電流中斷裝置與該外周緣的內側止口配合，從而不僅保證連接穩固增加電流傳遞效率而且能夠間隔開電流中斷裝置和電極端子，從而使得為電流中斷裝置在氣壓作用下的斷開提供空間。
[0108]在本實施方式中，內引出件3299包括與電芯連接的連接片(未顯示)，該連接片從電芯朝向蓋板方向延伸。另外內引出件還包括用于容納安裝電流中斷裝置的支撐槽，以及從該支撐槽朝向相反方向延伸的連接板，連接板分別與蓋板絕緣相連，從而避免蓋板帶電，具體地，連接板可以和連接槽形成為整體片狀結構，即連接槽包括兩個側壁和一個底壁，兩個側壁分別與兩側的連接板相連。另外，為了使得電流中斷裝置與外殼內部氣體連通，可以設計支撐槽的底壁上形成有與外殼內部氣體連通的過氣孔。
[0109]在本實施方式中，為了避免蓋板帶電，內引出件3299通過陶瓷件3296絕緣連接在蓋板3102的內側。具體地，陶瓷件3296可以形成為陶瓷片，并分別通過過渡片3294與內引出件3299和蓋板焊接相連，即過渡片3294為兩片，該過渡片可以為鋁片，分別位于陶瓷件3296的上下表面，陶瓷件3296通過位于陶瓷件3296上表面的過渡片3294與蓋板3102焊接連接，同時陶瓷件3296還通過位于陶瓷件3296下表面的過渡片3294與內引出件3299焊接連接，從而使得陶瓷件3296與蓋板3102以及內引出件3299之間的焊接連接更易實現，并且焊接結構穩定。其中陶瓷件3296與位于其上下表面的過渡片3294之間可以通過陶瓷釬焊相連，位于陶瓷件3296上表面的過渡片3294與蓋板3102之間可以通過激光焊接相連，位于陶瓷件3296下表面的過渡片3294與內引出件3299之間可以通過激光焊接相連。
[0110]在本實施方式中，電流中斷裝置3200具有導電件3201和與該導電件3201相連以相互電連接的翻轉件3202，并且翻轉件3202與導電件3201能夠在氣壓作用下斷開電連接，其中導電件3201連接在內引出件3299上并形成有與外殼內部氣體連通的導氣孔3203，具體地，導電件3201嵌入連接在內引出件的支撐槽中，這樣支撐槽內形成的過氣孔可以與導氣孔3203氣體連通，從而使得翻轉件3202能夠感受到外殼的內部氣體施壓，從而在內部氣壓作用下而斷開翻轉件3202和導電件3201的電連接。其中，翻轉件3202的外周緣與轉接件3298的外周緣相連以建立電流連接路徑。
[0111]其中，在本實施方式中，作為一種斷開電連接的方式，導電件3201上形成有刻痕，該刻痕圍繞用于連接翻轉件3202的連接點設置。這樣，在內部氣壓的作用下，該刻痕會被拉斷從而斷開與翻轉件的電連接。在其他實施方式中，刻痕也可以形成在翻轉件上或者采用拉斷二者連接點的方式。為了實現氣壓對翻轉件3202的施壓，翻轉件3202的外周緣通過絕緣件3295支撐連接在導電件3201和/或內引出件3299上，從而通過絕緣件3295實現對翻轉件3202的裝配，這樣能夠保證翻轉件的外周緣與內引出件3299和導電件絕緣，從而避免沒有在翻轉件在氣壓作用下與導電件斷開電連接后還會在外周緣與導電件或內引出件電連接。
[0112]具體地，絕緣件可以為陶瓷環、密封圈等環狀絕緣件，其中絕緣件具有三種連接方式，第一為密封支撐在導電件3201上，具體地為支撐在導電件3201圍繞被拉斷區域的區域，第二為支撐在內引出件3299上，具體地為支撐在內引出件3299圍繞導電件3201的區域上，第三為同時支撐在內引出件3299和導電件3201上，即如圖23所示，絕緣件支撐在內引出件3299和導電件3201的連接區域上。
[0113]其中，為了保證導電件和翻轉件的電流傳遞穩定，尤其是適用于大電流的動力電池，與第一實施方式類似，在導電件設置刻痕3205的情況下，如圖23所示，翻轉件3202與導電件3201通過由刻痕3205圍繞的凸臺焊接結構相連，該凸臺焊接結構包括凸臺3203、容納該凸臺3203的連接孔3204以及位于該凸臺3203和連接孔3204之間的環形焊點3217，從而保證大電流的有效通過。其中具體地，如圖23所示，與第一實施方式中圖6所示的不同，凸臺3203形成在翻轉件3202上，而連接孔3204形成在導電件3201上。此外，也可以與第一實施方式相同，凸臺形成在導電件3201上，連接孔3204形成翻轉件上。
[0114]另外，如圖22所示，作為一種實施例，導電件3201可以形成為帽狀結構，該帽狀結構包括與翻轉件相連的帽體和環繞該帽體的帽檐，其中帽檐上形成有上述導氣孔并與內引出件相連，并且帽體朝向翻轉件凸出，翻轉件形成為片狀結構，并且該片狀結構的外周緣與帽檐之間連接有上述絕緣件3295。從而使得本實用新型提供的電流中斷裝置的結構緊湊，裝配穩定。
[0115]在本實施方式中，為了和外界建立電流回路，優選地，電極端子3101包括穿過蓋板的極柱3104，該極柱通過陶瓷環3293與蓋板絕緣相連，從而避免蓋板帶電，另外轉接件3298連接在該極柱的內端上以通過露出蓋板外的部分與外界建立電流回路。具體地，陶瓷環3293密封連接在蓋板的外表面上，并與極柱3104密封相連，以保證蓋板內部的密封效果。其中，極柱上沿軸向貫穿形成有氣孔3292。這樣，在電流中斷裝置3200受壓中斷的電連接的過程中不會受到蓋板內密閉腔氣壓的影響而是能夠與外界大氣建立壓差從而能夠使得翻轉件3202在內外壓差的作用下動作而拉斷刻痕3205。
[0116]上述介紹了本實用新型第四實施方式提供的單體電池。下面結合圖24介紹本實用新型提供的第五實施方式。
[0117]本實用新型的第五實施方式提供一種單體電池4100以及使用該單體電池的電池模組，其中該單體電池4100包括外殼、容納在外殼內的電芯、與該電芯電連接的電極端子4101以及封裝外殼的蓋板4102，電極端子4101設置在蓋板4102上，其中，電極端子包括穿過蓋板4102并與電芯通過內引出件4196電連接的極柱4104，單體電池還包括安裝在極柱4104上的電流中斷裝置4200，該電流中斷裝置4200具有相對于蓋板4102固定且與外殼的內部氣體連通的翻轉件4202，并且翻轉件4202與極柱4104的外端面通過連接點相連，該連接點能夠在氣壓作用下斷開。這樣，本實施方式中電流中斷裝置的工作原理在于通過氣壓直接將翻轉件4202和極柱4104的連接點拉開，從而中斷二者的電連接。
[0118]為了提升靈敏度，優選地，翻轉件4202通過單一焊點4199與極柱相連。例如通過點焊完成的焊點4199，此外還可以通過激光焊等其他焊接手段實現。因此，本實施方式中可以通過對焊點的熔深、熔寬進行合理的實施，從而實現對拉斷壓力的控制。
[0119]在本實施方式中，類似于第一實施方式，極柱4104上形成有與外殼的內部連通的導氣孔4103，從而可以方便地將內部氣壓引導到電流中斷裝置上。另外，為了進一步提升電流中斷裝置的可靠性，優選地，翻轉件4202上形成有刻痕4205，該刻痕4205圍繞連接點設置。這樣，除上述拉斷連接點外，還可以通過拉斷刻痕4205來實現電流的中斷。在本實施方式中，連接點和刻痕的拉斷氣壓具有先后性，具體地，連接點能夠在外殼內的第一氣壓作用下拉斷，刻痕4205能夠在第二氣壓的作用下拉斷，第二氣壓大于第一氣壓。從而使得刻痕4205能夠作為連接點的后備措施，確保電池的安全。更優選地，翻轉件4202上覆蓋有蓋帽4210，該蓋帽4210上形成有氣孔4197。這樣，當刻痕4205被拉斷后，外殼內部的氣體會通過通過翻轉件再從氣孔4197中排出，繼而實現電池內部的泄壓，防止電池內部發生爆炸，此原理與第三實施方式的防爆閥類似。
[0120]在本實施方式中，極柱4104與蓋板4102之間連接有第一陶瓷環4207，從而通過陶瓷結構實現極柱的穩定安裝并且同時避免蓋板4102帶電。另外，極柱4104與翻轉件的外周緣之間密封連連接有第二陶瓷環4198，從而可以通過該陶瓷結構實現翻轉件的外周緣的密封，保證內氣體能夠有效對翻轉件施壓，并且同時保證極柱和翻轉件的外周緣之間絕緣，避免拉斷連接點或刻痕之后的翻轉件仍然能夠導電。
[0121]具體地作為一種實施例，極柱4104具有形成有圍繞連接點的環狀凸臺4297，從而通過該環狀凸臺的結構特點，該環狀凸臺4297的背面凹入部密封容納有第一陶瓷環4207，該第一陶瓷環4207密封連接在蓋板4102上，環狀凸臺4297的徑向外側密封支撐有第二陶瓷環4198，該第二陶瓷環4198密封支撐翻轉件4202的外周緣。使得整體電流中斷裝置的結構更加緊湊，并且裝配穩定。為了便于裝配，第一陶瓷環4207通過過渡環4209密封連接在蓋板4102上。具體地可以通過過渡環與第一陶瓷環4207進行陶瓷釬焊而密封連接。
[0122]上述介紹了本實用新型第一至第五實施方式，下面，結合圖20和圖21介紹一種本實用新型提供的單體電池和電池模組的實施例，其中與上述結構實施方式相同特征的效果在此不做過多贅述。
[0123]在本實施例中，提供一種單體電池，該單體電池100包括外殼109、容納在外殼109內的電芯108、與該電芯108電連接的電極端子101以及封裝外殼的蓋板102，電極端子101設置在蓋板102上，電極端子包括穿過蓋板102并與電芯電連接的極柱104，單體電池還包括安裝在極柱104上的電流中斷裝置200，該電流中斷裝置200與外殼的內部氣體連通，其中電流中斷裝置200具有導電件201和與該導電件201相連以相互電連接的翻轉件202，并且翻轉件202與導電件201能夠在氣壓作用下斷開電連接，其中導電件201連接在極柱104上以相互電連接，翻轉件202與導電件201通過凸臺焊接結構相連，該凸臺焊接結構包括凸臺203、容納該凸臺203的連接孔204以及位于該凸臺203和連接孔204之間的環形焊點217，翻轉件202形成為第一片狀結構，該第一片狀結構上形成有連接孔204，導電件201形成為第二片狀結構，該第二片狀結構上形成有凸臺203，導電件203上形成有刻痕205，該刻痕205圍繞凸臺203設置，并且導電件201連接在極柱104的外端端面上，翻轉件202的外周緣相對于蓋板102固定，極柱104與蓋板102固定連接，并且極柱104上形成有連通外殼內部和電流中斷裝置200的導氣孔道，極柱104安裝在密封連接于蓋板102上的陶瓷環207上，陶瓷環207的外端面上密封連接有導電環216，翻轉件202的外周緣密封連接在該導電環216上，極柱104與導電環216通過陶瓷環207絕緣。從而穩定地完成電流的傳遞和中斷。
[0124]在本實施例中，極柱104的外端端面上形成有容納孔218，導電件201的外周緣固定在該容納孔的內壁上。
[0125]在本實施例中，刻痕205為橢圓形，凸臺203為圓形，并且刻痕205的圓心與凸臺203的圓心沿該橢圓形的長軸方向錯開，并且橢圓形的長軸與電極端子的軸線傾斜設置。
[0126]在本實施例中，并且極柱104的外端周緣具有徑向凸臺105，陶瓷環207的內緣具有支撐連接該徑向凸臺105的徑向支撐208，徑向凸臺105為沿周向間隔設置的多個，徑向支撐208為沿周向間隔設置的多個，且該多個徑向凸臺和多個徑向支撐一一對應。
[0127]在本實施例中，陶瓷環207的外端面形成為具有內圈和外圈的階梯結構，極柱104嵌入連接在內圈上，外圈上密封連接有與極柱絕緣的導電環216，翻轉件202的外周緣固定連接在該導電環216上，陶瓷環207的內端面上密封連接有過渡環209，該過渡環209密封連接在蓋板102上以使得陶瓷環207與蓋板102間隔設置。
[0128]在本實施例中，陶瓷環207分別與導電環216、極柱104和過渡環209之間通過陶瓷釬焊密封連接。
[0129]在本實施例中，過渡環209具有形成Z型結構的內圈和外圈，蓋板形成有供極柱104穿過的通孔，該通孔的端面為臺階結構，過渡環的內圈嵌入支撐在臺階結構中。
[0130]在本實施例中，導電環216的外端面形成有L型止口，翻轉件202的外周緣嵌入支撐在該L型止口中，并且該外周緣通過罩設該翻轉件202的蓋帽210密封連接在該L型止口上。
[0131]其中，為了完成該單體電池的組裝，如圖20和21所示，電芯108上連接有下隔圈107，蓋板102下方連接有上隔圈106，上下隔圈可采用絕緣材質制成。其中，單體電池100還包括與電芯相連的內連接片110，該內連接片110延伸進入上隔圈107和下隔圈106之間，為了傳遞電流，極柱104的下表面形成有階梯部，該接階梯部穿過蓋板102和上隔圈106與內連接片110的端部卡接。從而完成電流的從電芯108到極柱104的傳遞并且使得蓋板102和外殼109得到絕緣，避免帶電。
[0132]在本實施例提供的電池模組中，該電池模組包括多個單體電池，至少一個單體電池為上述的單體電池，電流中斷裝置200沿徑向延伸出蓋板102，在相鄰的單體電池100之間，電流中斷裝置200在蓋板的延伸方向上與相鄰的電極端子相互錯開。另外，在相鄰的單體電池100之間，電流中斷裝置200與相鄰的電極端子之間通過L型連接件214連接，該L型連接件214具有覆蓋部211和引出部212，覆蓋部211覆蓋連接在電流中斷裝置200上，引出部212延伸到相鄰的電極端子。
[0133]此外，本實施例還提供一種動力電池，其特征在于，該動力電池包括包體和容納在該包體內的電池模組，電池模組為上述的電池模組，并且包體內設置有用于檢測可燃氣體的氣體檢測裝置，該氣體檢測裝置鄰近電流中斷裝置設置，以用于為充放電保護系統提供可燃氣體信號。另外，考慮到成本和效果，該電池模組中具有一個電流中斷裝置即可。
[0134]上述介紹了具有電流中斷裝置或防爆閥的單體電池，其中的電流中斷裝置或防爆閥均是通過本身的機械結構實現的安全措施。下面本實用新型將詳細介紹包括充放電保護系統的動力電池，以通過電控方式提升安全性。
[0135]如圖19所示，本實用新型提供一種動力電池，該動力電池可以是上述具有電流中斷裝置、防爆閥或其他類型的動力電池。其中，動力電池包括包體和容納在該包體內的多個單體電池100，其中該多個單體電池100例如以串聯方式或并聯方式組成電池模組，其中所述包體內設置有用于檢測動力電池內的可燃氣體的氣體檢測裝置300，例如氣敏傳感器，從而為是否切斷動力電池的充放電電路提供信號。
[0136]其中，該動力電池包括的充放電保護系統除包括上述位于動力電池內的氣體檢測裝置300外，還包括控制裝置400和電流通斷裝置。
[0137]其中，氣體檢測裝置300將可燃氣體信號反饋給控制裝置400，該控制裝置400用于根據可燃氣體信號控制電流通道裝置切斷動力電池的充放電電路。即，本實用新型中的的安全性是通過檢測包體內是否存在可燃氣體而進行的自動控制。其中，在電池發生過充等危險狀態是，內部會產生可燃氣體，這部分氣體會通過各種方式或多或少地泄漏到包體內，此時氣體檢測裝置，例如氣密傳感器能夠檢測到可燃氣體，并反饋給控制裝置，控制裝置根據是否檢測到的可燃氣體或檢測到的可燃氣體的量來來決定是否切斷動力電池的充放電電路。當檢測到可燃氣體時，或者可燃氣體的量超過預設閾值時，可以控制電路通道裝置切斷動力電池的充放電電路，以保證動力電池的安全。
[0138]為了進一步減少安全隱患。動力電池還包括由控制裝置400控制的的報警裝置500，這樣可以通過語音、閃燈、警笛等報警裝置來提示相關人員撤離現場，而降低安全隱串
■/Ql、O
[0139]如圖19所示，控制裝置400包括動力電池的上位機主控芯片401和與該主控芯片信號連接的控制模塊402，控制模塊402與電路通斷裝置信號連接。其中電流通斷裝置可以為位于充放電電路中的繼電器403，以由控制模塊402控制來切斷充放電電路，另外報警裝置500可以直接與上位機控制芯片401信號連接，從而接收報警指令報警。
[0140]在具體的工作過程中，對于氣敏傳感器的采集信號可以做數模轉換、采樣保存等處理，另外還可以進行系統的故障判斷，當系統并沒有發生故障時，可以進一步將采集信號進行氣體濃度的處理從而判斷是否發生了可燃氣體的泄漏，當發生可燃氣體的泄漏濃度超過閾值時，由上位機主控芯片401進行切斷電流和報警的操作。
[0141]其中，在這種實施方式中，氣體檢測裝置設置在單體電池外，可燃氣體可以通過上述的電流中斷裝置或防爆閥中的刻痕被拉斷后而泄出，此外只要能夠泄出氣體，亦可以通過本領域技術人員公知的各種常規防爆閥泄出。即，在電池模組中，至少一個單體電池上設置有在單體電池內部氣體壓力作用下切斷充放電電路的電流中斷裝置，即前述的各電流中斷裝置。并且電流中斷裝置能夠在切斷狀態下使得外殼內的氣體能夠外泄。從而使得包體內的氣體檢測裝置能夠檢測到外泄的可燃氣體，此時表示電池已經出現了過充等危險情況。此外，為了提升系統的靈敏度，優選地，氣體檢測裝置鄰近電流中斷裝置設置，從而在可燃氣體釋放后能夠及時檢測到相應信號并反饋給控制裝置。另外，除電流中斷裝置外，在一些實施方式中，至少一個單體電池上設置有能夠在所述單體電池內部氣體壓力作用下泄出氣體的防爆閥，例如第三實施方式中的防爆閥，此時，氣體檢測裝置可以鄰近所述防爆閥設置。
[0142]在本實施方式中，為了實現上述的氣體外泄，上述各實施方式中的電流中斷裝置具有覆蓋件，該覆蓋件上形成有氣孔213以使得所述外殼內的氣體能夠在翻轉件和導電件斷開電連接后外泄。另外，覆蓋件上的氣孔還可以使得電流中斷裝置與大氣直接建立壓差，從而實現翻轉件的動作。其中此處的覆蓋件可以是第一實施方式中的蓋帽210，也可以是第二實施方式中的連接件1210，又或者是第三實施方式中的保護膜2099等。從而能夠在相應的刻痕被拉斷后，使得氣體能夠通過例如第一實施方式中的氣孔213泄出，從而通過氣體檢測裝置及時檢測泄漏到包內的可燃氣體。
[0143]以上結合附圖詳細描述了本實用新型的五種實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思范圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。
[0144]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0145]此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。
[0146]最后，對介紹本實用新型上述實用新型構思的研發背景進行描述:
[0147]隨著環境污染的日益加劇，新能源汽車的開發成了國家新的戰略規劃，而新能源汽車中的混動或純電動汽車占據了目前汽車市場上的主流，在電動汽車領域，續航里程目前是制約發展的主要因素，而此取決于電芯的能量密度，目前市場主要的電芯材料為三元和磷酸鐵鋰兩個陣營，前者的能量密度高，但是安全性能差，尤其是過充會導致起火爆炸，這對于安全性能要求嚴格的汽車行業是個很大的挑戰。
[0148]但是電池容量的增大會帶來更高的續航里程，這就使得大家對三元材料的安全性能需要采取一定的改進方案來保證其安全性，但由于材料的性能很難再做進一步的改進，只能從結構上邊去想辦法。
[0149]如【背景技術】所述，現有的電池包設計基本是通過BMS(電池管理系統)來對模組內的電芯進行電壓和電流溫度管控，但實際使用過程中，電芯的一致性及管理軟件的可靠性還是有一定偶發的風險。具體地，參考人們對于移動設備的使用習慣，對于電動汽車，大眾一般也會存在將車體插上電源一直充電的情況，雖然有BMS軟件進行控制，單這種電池長時間充電，若軟件檢測失效或其他異常就會出現包體回路中電芯過充的風險。因此，本實用新型的實用新型人想到可以為電池設計一種機械性的保護設計，以避免軟件失效后導致的電池安全性風險。
[0150]對于機械性的保護措施，本實用新型的實用新型人創造性地發現，電池在過充等危險狀態下的電流中斷時機其實是有規律可循的，即，可以利用在過充等危險狀態發生時內部氣壓上升的原理，設計出可以中斷電極端子的電流的電流中斷裝置或防爆閥，從而能夠控制電極端子的輸入或輸出，以保證安全。
[0151]另外，由于汽車上使用的動力電池容量一般為3C電池類的十幾倍，而且通過電流更是小電池類的幾十甚至上百倍，所以還要求這個片必須要能通過很大的電流，而且由于使用環境的原因，其耐候性和密封性要求更加嚴格，這些問題匯集起來之后才形成了本實用新型上述的各個實施方式中技術方案。并且通過試驗驗證，本實用新型各個實施方式中的電流中斷裝置或防爆閥均能夠及時斷開電池的電流，從而有效提升安全性。
【主權項】
1.一種單體電池，該單體電池(10)包括外殼、容納在外殼內的電芯、與該電芯電連接的電極端子(101)以及封裝所述外殼的蓋板(102)，所述電極端子(101)設置在所述蓋板(102)上，其特征在于，所述電極端子包括穿過所述蓋板(102)并與所述電芯電連接的極柱(104)，所述單體電池還包括安裝在所述極柱(104)上的電流中斷裝置(200)，該電流中斷裝置(200)與所述外殼的內部氣體連通，其中所述電流中斷裝置(200)具有導電件(201)和與該導電件(201)相連以相互電連接的翻轉件(202)，并且所述翻轉件(202)與所述導電件(201)能夠在氣壓作用下斷開電連接，其中所述導電件(201)連接在所述極柱(104)上以相互電連接。2.根據權利要求1所述的單體電池，其特征在于，所述翻轉件(202)與所述導電件(201)通過凸臺焊接結構相連，該凸臺焊接結構包括凸臺(203)、容納該凸臺(203)的連接孔(204)以及位于該凸臺(203)和連接孔(204)之間的環形焊點(217)。3.根據權利要求2所述的單體電池，其特征在于，所述翻轉件(202)形成為第一片狀結構，該第一片狀結構形成有所述連接孔(204)，所述導電件(201)形成為第二片狀結構，該第二片狀結構上形成有所述凸臺(203)。4.根據權利要求1所述的單體電池，其特征在于，所述導電件(203)上形成有刻痕(205),該刻痕(205)圍繞用于連接所述翻轉件(202)的連接點設置。5.根據權利要求4所述的單體電池，其特征在于，所述刻痕(205)為橢圓形，所述連接點為圓形連接點，并且所述刻痕(205)的圓心與所述連接點的圓心沿所述橢圓形的長軸方向錯開。6.根據權利要求4所述的單體電池，其特征在于，所述翻轉件(202)與所述電極端子(101)同軸設置，所述導電件(203)相對于所述電極端子(101)的軸線傾斜設置。7.根據權利要求1所述的單體電池，其特征在于，所述導電件(201)連接在所述極柱(104)的外端端面上，所述翻轉件(202)的外周緣相對于所述蓋板(102)固定。8.根據權利要求7所述的單體電池，其特征在于，所述極柱(104)的外端端面上形成有容納孔(218)，所述導電件(201)的外周緣固定在該容納孔的內壁上。9.根據權利要求1所述的單體電池，其特征在于，所述極柱(104)安裝在密封連接于所述蓋板(102)上的陶瓷環(207)上。10.根據權利要求9所述的單體電池，其特征在于，所述陶瓷環(207)的內端面上密封連接有過渡環(209)，該過渡環(209)密封連接在所述蓋板(102)上以使得所述陶瓷環(207)與所述蓋板(102)間隔設置。11.一種電池模組，其特征在于，該電池模組內設置有根據權利要求1-10中任意一項所述的單體電池。12.—種動力電池，包括包體和設置在該包體內的電池模組，其特征在于，所述電池模組為根據權利要求11所述的電池模組。13.一種電動汽車，其特征在于，該電動汽車設置有根據權利要求12所述的動力電池。
【文檔編號】H01M2/34GK205564868SQ201620142798
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月25日
【發明人】公緒斌, 周燕飛, 許杏
【申請人】比亞迪股份有限公司