[发明专利]一种带双重内短路极带熔断保护的圆柱锂离子电池

权利要求书

1.一种带双重内短路极带熔断保护的圆柱锂离子电池,包括电池壳体，所述电池壳体的上下两端各安装有一个盖板，其中一个盖板通过一体式结构连接方式与电池壳体相连，另一个盖板采用分体式结构连接方式与电池壳体相连，其特征在于：与电池壳体采用分体式结构连接方式的盖板包括盖板主体、不锈钢垫片、焊接平台、第一短接元件、第二短接元件、PFA绝缘片、刻痕、导流引带、限流元件与极柱，所述极柱上端外壁通过铆接方式安装有不锈钢垫片，极柱下端安装有焊接平台，焊接平台的外壁上安装有第一短接元件，极柱与焊接平台的连接部外壁上安装有外侧中部向内凹陷的PFA绝缘片，PFA绝缘片的凹陷处安装有盖板主体，且盖板主体通过PFA绝缘片与极柱之间通过铆接方式相连，PFA绝缘片上端紧贴在不锈钢垫片上，PFA绝缘片下端紧贴在焊接平台上，第一短接元件紧贴PFA绝缘片下端与焊接平台相连；所述盖板主体的上端安装有第二短接元件，第二短接元件靠近盖板主体的一端位于不锈钢垫片的正上方；所述盖板主体上设置有一圈刻痕；所述焊接平台的下端安装有导流引带，导流引带上安装有限流元件；

所述圆柱锂离子电池内压增加超过设定值状态下可推动焊接平台、第一短接元件、PFA绝缘片、刻痕与PFA绝缘片之间部位的盖板主体、不锈钢垫片、极柱进行整体向上变形移动，盖板主体与第一短接元件接触，盖板主体通过第一短接元件与焊接平台、极柱接触导通，圆柱锂离子电池上构成第一短路保护回路状态；

所述圆柱锂离子电池温度增加超过承受值状态下第二短接元件受热向下弯曲，第二短接元件与不锈钢垫片接触，盖板主体通过第二短接元件与不锈钢垫片连接的极柱、焊接平台接触导通，圆柱锂离子电池上构成第二短路保护回路状态；

第一短路保护回路状态、第二短路保护回路状态中形成的短路电流I均可以用下列公式计算：

········· ···公式（1）

其中U为圆柱锂离子电池的端电压，R为第一短路保护回路电阻，R由圆柱锂离子电池连接电阻、电化学阻抗、盖板主体电阻、圆管电阻、第一短接元件电阻及第一短接元件与盖板主体之间的接触电阻组成，电池连接电阻、电化学阻抗、盖板主体电阻、圆管电阻相比较而言非常小，可以忽略不计；短路电流I可通过第一短接元件电阻及第一短接元件与盖板主体之间的接触电阻进行调节；

所述第一短路保护回路状态、第二短路保护回路状态中任意一个短路保护回路状态下限流元件温度超过熔点时均会触发限流元件进行熔断保护；

由于第一短路保护回路状态、第二短路保护回路状态会产生短路电流，限流元件通过电流时会产生大量热量，当温度超过熔点时熔断限流元件，圆柱锂离子电池电池正负极之间断路，限流元件熔断前经过一段时间放电，可降低电池的荷电状态，确保电池不发生爆炸、起火现象，放电时间以根据下列公式计算：

···············公式（2）

·············公式（3）

其中：Q为热量，I为短路时限流元件上通过的短路电流，R为回路中的电阻，t为熔断时间，Cp为限流元件的比热容，Tc为限流元件的熔点，m为限流元件的质量，短路电流I可通过第一短接元件电阻及第一短接元件与盖板主体之间的接触电阻进行调节，第一短接元件的材质、尺寸等基本决定短路时最大电流，通过公式（1）可计算得知，第一短接元件与盖板主体之间的接触形式决定电流的变化，刚接触时电阻大，容易产生电弧，电弧将接触点熔化后焊接在一起，电阻下降，电流随之增大，放电时间可以通过上述公式（2）和公式（3）进行调节。

2.根据权利要求1所述的一种带双重内短路极带熔断保护的圆柱锂离子电池，其特征在于：所述盖板主体与极柱分别为不同的电极极性，所述盖板主体、电池壳体及电池壳体下端一体连接的盖板为相同的电极极性，所述极柱和焊接平台为相同的电极极性。

3.根据权利要求1所述的一种带双重内短路极带熔断保护的圆柱锂离子电池，其特征在于：所述刻痕为盖板主体中厚度最薄弱区域，刻痕的厚度为盖板主体厚度的1/4~3/4。

4.根据权利要求1所述的一种带双重内短路极带熔断保护的圆柱锂离子电池，其特征在于：所述第一短接元件的材质为铜、铝、镍、镍基合金、不锈钢、铝合金中一种或者几种组合。