[发明专利]破裂开关以及电动车辆用蓄电池的安全装置和保护方法

说明书

本申请是原案申请号为200880115302.6的发明专利申请（申请日：2008年9月23日，发明名称：使用开关的电动车辆用蓄电池的安全装置和保护方法）的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种蓄电池的安全装置，更具体地说，涉及这样一种蓄电池的安全装置：如果在由于非正常使用（例如，过量充电、短路、反向连接和热暴露）大容量锂聚合物电池而造成蓄电池膨胀的情况下蓄电池的膨胀度达到预定值，则能使用附接在蓄电池外部的开关或破裂开关来防止蓄电池爆炸或着火。

背景技术

通常来讲，蓄电池能被再充电并且是大规模的。可以将镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池作为代表性示例。在它们之中，因为锂离子电池具有例如寿命长和容量高的优良特征，所以它最有希望作为下一代电源。然而，如果锂离子电池暴露于非正常使用环境，例如过量充电、短路、反向连接或热暴露，则由于电化学反应会在电池内部产生气体，因而电池内部的压力增大。增大的内部压力会引起电池膨胀，尤其是，如果非正常使用（例如过量充电）时间持久，电解质或活性材料被部分分解，使电池的内部压力和温度迅速增加，这会导致爆炸和着火的危险后果。

为了验证蓄电池的安全性，执行了过量充电、过量放电、短路和反向连接的试验，以及高温贮存试验、热冲击试验和热暴露试验等各种热稳定性试验。在这些热稳定性试验的条件中绝没有包括电池的爆炸或着火。

已经非常广泛地进行了提高蓄电池稳定性的尝试，并已研制了通过电池壳的销毁单元(destruction unit)来排放在蓄电池内产生的气体的方法，或使用电池内部的销毁片(destruction disc)来直接中断电池电路的方法。在这种情况下，如果气体是在例如过量充电引起内部压力超过设计值的条件下产生的，则即使以销毁密封单元或中断电池电源这样的方式释放了内部压力并确保了稳定性，在销毁时产生的火焰也会充当引起爆炸和着火的点火源。

图1（a）是现有蓄电池稳定装置的截面图。如图1（a）所示，蓄电池包1中容纳有包括壳2和电极组件3的蓄电池4。针型突出部分5装备在蓄电池包1的内部。如果出现了例如过量充电、短路和反向电压的情况，则蓄电池4的温度升高，因此蓄电池4中的电解质或活性材料转化成气相，这导致蓄电池4膨胀。

如果蓄电池4膨胀超过预定值，则可以通过利用针型突出单元5破坏蓄电池的密封而防止蓄电池爆炸和着火。

由于使用突出部分5保护蓄电池4的现有技术需要附加的制造工艺，因此存在生产率降低和不确保销毁可靠性的问题。

此外，还存在堆叠部分必须同时具有密封性和销毁性的相对矛盾的问题。

还存在由于电池内部压力所引起的密封单元的爆炸而排放的有害气体损坏电子电路和对人体产生不利影响的问题。

由于袋型（pouch type）蓄电池的壳是由通过混合例如铝的金属材料和例如聚合物树脂的树脂材料而得到的柔性薄板形成的，因此难以构造根据现有技术的安全装置。

图1（b）是现有技术的破裂片型蓄电池的安全装置的截面图。如图1（b）所示，排气孔7设置在圆柱形蓄电池的顶部，并且帽盖6通过破裂片9与帽8分开。如果圆柱形蓄电池的内部压力增加，则通过排气孔7将内部压力传递到破裂片9。如果传递了高于预定值的内部压力，则破裂片9被破坏，造成气体被释放，从而中断了圆柱形蓄电池的电源，因而防止了蓄电池的爆炸和着火。

使用破裂片9的现有技术存在的问题是，当破裂片被破坏和被操作时释放了有害气体，并且破裂片9破坏时产生的火焰充当了所释放气体的火源，会导致着火和爆炸。此外，在用于车辆中的应用了高电压和大量电流的情况下，直接中断车辆使用的蓄电池的壳中的电池电路存在技术限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用开关的电动车辆用蓄电池的安全装置，该安全装置使得：如果在使用电动车辆用蓄电池时，在过量充电、短路和热暴露的情况下电动车辆用蓄电池的内部压力增加，则能够防止由于蓄电池的膨胀而造成破坏，以及防止由于有害气体的排放而引起爆炸和着火。

为了达到以上目的，根据本发明的具有堆叠的至少一个蓄电池的电动车辆用蓄电池包括：开关单元23，其设置在第一蓄电池21的一个表面上；和动作引发单元24，其设置在第二蓄电池22的与开关单元23相对的一个表面上，用来使开关单元23产生动作。

此外，开关单元23装备有相邻开关150-1，并且动作引发单元24与磁体一起使用，从而在相邻开关150-1由于第一蓄电池21和第二蓄电池22的膨胀而靠近磁体36的情况下，通过磁体36的磁力将相邻开关150-1变为断开状态（off-state）。