[发明专利]电池防爆结构及圆柱电池

说明书

本公开提供了一种电池防爆结构及圆柱电池，电池防爆结构包括软性防爆层、硬性防爆层、针刺件以及监测单元，软性防爆层包括中间金属层和位于中间金属层两侧的绝缘层，硬性防爆层与软性防爆层之间形成有空腔，针刺件设置在硬性防爆层上，且具有位于空腔内的刺针，监测单元分别与中间金属层及硬性防爆层电连接，监测单元用于在软性防爆层受力朝硬性防爆层方向凸起至刺针刺破绝缘层与中间金属层短接时，发出报警信号。本公开能对电池安全失效起到提前预警的作用，当发生自动报警时，可对电池进行检测和更换，避免安全隐患；再有，具有双重安全保护作用，当预警被忽视，风险达到一定等级后可直接进行泄压，避免危险的产生。

技术领域

本公开涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池防爆结构及圆柱电池。

背景技术

电池内部或外部发生短路、过充、碰撞等情况导致电池热失控时，会产生高温可燃性气体，造成电池包膨胀、爆炸甚至剧烈燃烧。为保证电池的安全性，需要在电池壳体上设置防爆机构。现有电池的防爆机构大多只有泄压防爆功能，即电池内产生气体快要冲破电池壳体时，通过防爆层进行泄压以起到安全防护，而对于电池即将发生失效无法预判。

发明内容

有鉴于此，本公开首先提供一种电池防爆结构，以至少部分地解决上述技术问题。

根据本公开的电池防爆结构，包括：

软性防爆层，所述软性防爆层包括中间金属层和位于所述中间金属层两侧的绝缘层；

硬性防爆层，所述硬性防爆层与所述软性防爆层之间形成有空腔；

针刺件，所述针刺件设置在所述硬性防爆层上，且具有位于所述空腔内的刺针；以及

监测单元，分别与所述中间金属层及所述硬性防爆层电连接；

其中，所述监测单元用于在所述软性防爆层受力朝所述硬性防爆层方向凸起至所述刺针刺破所述绝缘层与所述中间金属层短接时，发出报警信号。

在一可实施方式中，所述针刺件位于所述硬性防爆层的中心位置上。

在一可实施方式中，所述软性防爆层具有第一导线引出部，所述硬性防爆层具有第二导线引出部，所述第一导线引出部通过第一导线与所述监测单元相连接，所述第二导线引出部通过第二导线与所述监测单元相连接，所述监测单元基于所述硬性防爆层与所述软性防爆层之间的电阻值变化发出报警信号。

在一可实施方式中，所述硬性防爆层具有防爆刻痕；或，所述硬性防爆层包括有第一区域和第二区域，所述第一区域与所述第二区域具有不同的抗冲击力特性。

根据本公开的另一方面，还提供一种圆柱电池，包括电池壳体、电芯和防爆结构，所述电芯设于所述电池壳体内，所述防爆结构安装在所述电池壳体上，所述防爆结构包括：

软性防爆层，所述软性防爆层包括中间金属层和位于所述中间金属层两侧的绝缘层；

硬性防爆层，所述硬性防爆层与所述软性防爆层之间形成有空腔；

针刺件，所述针刺件设置在所述硬性防爆层上，且具有位于所述空腔内的刺针；以及

监测单元，分别与所述中间金属层及所述硬性防爆层电连接；

其中，所述监测单元用于在所述软性防爆层受力朝所述硬性防爆层方向凸起至所述刺针刺破所述绝缘层与所述中间金属层短接时，发出报警信号；所述软性防爆层相比所述硬性防爆层更靠近所述电芯设置。

在一可实施方式中，所述软性防爆层未受力情况下与所述针刺件之间具有距离h，h＝3*nRT*r1²/(F2*r2²)，其中，r1为所述针刺件的刺针半径，r2为所述电池壳体的内径，F2为所述软性防爆层的抗拉强度，n为电芯产生的气体物质的量，R为常数，T为电芯产生的气体温度。