用于锂电池的防护装置、锂电池和用电设备的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，具体地涉及用于锂电池的防护装置、锂电池和用电设备。

背景技术：

2.锂离子电池(俗称“锂电池”)是目前最常见的二次电池之一，它主要依靠锂离子在正负电极片上往返嵌入和脱嵌来实现重复充放电。锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、无记忆性等诸多优点，因此它在智能手机、便携式电脑、电动汽车、医疗器械、航空航天等诸多领域得到了广泛地应用。
3.现有技术中的锂电池主要由电芯和电池管理系统(即battery management system)组成。其中，电芯一般包括壳体、置于壳体内的正负电极、布置在正负电极之间的隔膜、和电解液等部件。在实际充放电过程中，锂电池容易出现过度发热、膨胀起鼓，甚至自燃爆炸等现象，极大地制约了锂电池的安全性能。究其原因，一方面，处于充电状态的锂电池的正极材料(例如钴酸锂、锰酸锂等)如果状态不稳定会发生分解并在高温下释放氧气，导致电解液中的有机溶剂会与氧气发生反应产生许多热量。另一方面，在一定的电压作用下，电解液本身也可能会发生反应，放出大量的热量。此外，隔膜起皱破损、金属屑连通正负极等原因还会导致正负电极短路，使得在短时间内产生大量的热量。电解液在热量的作用下沸腾挥发后，会产生大量易燃性气体，这些易燃性气体极易在热量的作用下被点燃，使得密封的壳体内压力急剧增加，导致锂电池起鼓，甚至爆炸。
4.为了提高锂电池的安全性能，现有技术中已经发展出一种具有泄压装置的锂电池。例如，中国发明专利cn110649207b公开了一种锂电池箱火灾防控防爆阀。该防控防爆阀包括防爆阀壳体、可活动安装在防爆阀壳体上的密封盖、用于驱动密封盖的气体作动器组件、监测模块组件等部件。当电芯热失控或电池箱内部电路起火时，会释放大量的co、h2、ch4等易燃气体，并伴随温度升高和压力增大。因此，当监测模块组件监测到锂电池箱温度、压力、可燃物浓度出现异常时，作动器组件配合将密封盖打开，从而将锂电池箱内部的气体排出。但是，该防控防爆阀无法对易燃性气体进行有效处理，使得这些高温的易燃性气体容易在泄压过程中与外部环境的氧气发生反应而被点燃或持续燃烧。
5.因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现要素：

6.为了改善或在一定程度上解决现有技术中用于锂电池的泄压装置无法对易燃性气体进行有效处理的技术问题，本发明提供一种用于锂电池的防护装置。所述防护装置包括：外壳，在所述外壳内形成有中空的内腔，并且所述外壳具有相对的进气端和出气端，所述进气端适于与所述锂电池的内部相连，所述出气端与外部环境相连通；泄压机构，所述泄压机构布置在所述进气端上，并配置成当所述内部的压力超过预定值时可将所述内部的气体输送进所述内腔；和堕化机构，所述堕化机构布置在所述外壳上并介于所述泄压机构和
所述出气端之间，并配置成可向所述内腔内输入用于阻燃的堕化剂，使得输送进所述内腔的所述气体与所述堕化剂混合后再从所述出气端排出。
7.在本发明用于锂电池的防护装置中，包括外壳、泄压机构和堕化机构。在外壳内形成有中空的内腔，以便为处理锂电池释放的气体提供足够的空间。外壳具有相对的进气端和出气端，其中，进气端适于与锂电池的内部相连，并且出气端与外部环境相连通，使得锂电池内部的气体能够通过外壳排至外部环境。泄压机构布置在进气端上，以便根据锂电池内部压力的变化更加精准地控制泄压时机。泄压机构配置成当锂电池内部的压力超过预定值时可将内部的气体输送进内腔内，以避免锂电池内部压力过大而出现起鼓、爆炸等现象，提高锂电池的安全性能。堕化机构布置在外壳上并定位在泄压机构和出气端之间。当锂电池内部的压力过大时，锂电池内部的气体被泄压机构输送进内腔。此时，堕化机构可向内腔内输入用于阻燃的堕化剂，以便对锂电池释放的气体进行及时、有效的堕化处理。该气体与堕化剂充分混合后再从出气端排出，而不会直接与外部环境的氧气接触，因此能够有效防止燃烧现象，进一步提高锂电池的安全性能。
8.在上述用于锂电池的防护装置的优选技术方案中，所述泄压机构包括：筒体，所述筒体固定在所述进气端上并可连通所述内部和所述内腔；泄压芯，所述泄压芯可活动地固定在所述筒体中；和预紧弹性件，所述预紧弹性件的两端分别固定在所述筒体和所述泄压芯上，并且当所述内部的压力未超过所述预定值时，所述预紧弹性件可向所述泄压芯施加预紧力使其保持在隔绝所述内部和所述内腔的密封位置，并且当所述内部的压力超过所述预定值时，所述泄压芯将克服所述预紧力并移动到连通所述内部和所述内腔的泄压位置。通过泄压芯和筒体的配合，能够方便地隔绝和连通锂电池的内部和外壳的内腔，以满足泄压要求。另外，预紧弹性件的设置还能够方便地控制泄压芯在密封位置和泄压位置之间转换。
9.在上述用于锂电池的防护装置的优选技术方案中，所述筒体包括相互连通的连接筒和容纳筒，所述连接筒具有适于与所述内部相连通的连接腔，并且所述容纳筒具有可与所述内腔相连通的容纳槽，其中，所述容纳槽的直径d1大于所述连接腔的直径d2。通过上述的设置，使得当泄压芯处于泄压位置时，容纳槽具有较大的空间以允许连接腔内的气体快速通过，从而提高泄压的效率。
10.在上述用于锂电池的防护装置的优选技术方案中，所述泄压芯包括彼此相接的活动杆和密封芯，所述活动杆可滑动地固定在所述连接筒中，所述密封芯配置成可抵靠在所述容纳槽上以封闭所述连接腔并可远离所述容纳槽以打开所述连接腔，其中，所述密封芯具有直径d3，并且d1＞d3＞d2。密封芯的直径d3设置成小于容纳槽的直径d1，不仅可以保证密封芯在容纳槽内自由滑动，而且当密封芯远离容纳槽时，连接腔中的气体能够沿密封芯和容纳槽之间的间隙方便地排至外部环境。另外，密封芯的直径d3设置成大于连接腔的直径d2，还能够确保密封芯隔绝连接腔的可靠性。
11.在上述用于锂电池的防护装置的优选技术方案中，在所述连接筒中设有靠近所述容纳筒的环形连接壁，所述环形连接壁具有允许所述活动杆穿过其中的中心通孔和沿周向彼此间隔的多个通气孔，并且每个所述通气孔配置成可连通所述连接腔和所述容纳槽。通气孔的设置，使得当密封芯抵靠在容纳槽上时能够有效地隔绝容纳槽和连接腔，同时当密封芯远离容纳槽时又能够保证容纳槽和连接腔之间形成畅通的空气连通。
12.在上述用于锂电池的防护装置的优选技术方案中，在所述活动杆的远离所述密封芯的一端形成有沿径向向外延伸的环形凸起，并且所述预紧弹性件具有固定在所述环形连接壁上的第一端和固定在所述环形凸起上的第二端。通过上述的设置，使得预紧弹性件能够稳定且可靠地固定在连接筒和活动杆之间，以便向密封芯施加可靠的约束作用。
13.在上述用于锂电池的防护装置的优选技术方案中，在所述泄压芯的中部设有沿其中心线方向延伸的中空的腔体，并且在所述密封芯上还设有允许所述外部环境和所述腔体之间形成空气互通的防水透气膜。通过上述的设置，使得当泄压芯处于密封位置时，锂电池内部能够通过防水透气膜与外部环境形成空气互通，以保证锂电池内部的压力维持在合理的范围内。另外，防水透气膜的设置，还能够防止外部环境的水分等杂质进入到锂电池的内部，保证结构的稳定性。
14.在上述用于锂电池的防护装置的优选技术方案中，所述防水透气膜为羊皮纸、玻璃纸或高分子生物膜。通过上述的设置，能够丰富防水透气膜的产品类型，满足不同用户的差异化需求。
15.在上述用于锂电池的防护装置的优选技术方案中，所述腔体包括沿所述中心线延伸的柱形段和从所述柱形段朝向所述防水透气膜的方向直径逐渐增大的锥形段。锥形段的设置，能够增加腔体在防水透气膜附近的空间，提高腔体内的气体通过防水透气膜的效率。
16.在上述用于锂电池的防护装置的优选技术方案中，所述堕化机构包括：储料器，所述储料器用于储存所述堕化剂；给料口，所述给料口布置在所述外壳上并与所述储料器相连通；和给料器，所述给料器配置成可将所述储料器内的所述堕化剂从所述给料口输送进所述内腔内。通过上述的设置，能够使堕化剂方便地输送进内腔中。
17.在上述用于锂电池的防护装置的优选技术方案中，所述堕化剂为卤系阻燃剂、有机磷系阻燃剂或有机硅系阻燃剂。通过上述的设置，能够丰富堕化剂的产品类型，满足不同用户的差异化需求。
18.在上述用于锂电池的防护装置的优选技术方案中，所述防护装置还包括布置在所述出气端上的阻燃机构，所述阻燃机构包括至少一个阻火芯。在出气端上设置阻燃机构，能够有效阻绝明火，进一步提高锂电池的安全性能。
19.在上述用于锂电池的防护装置的优选技术方案中，所述防护装置还包括检测机构，所述检测机构包括布置在所述内腔内的压力传感器、温度传感器和可燃气体浓度传感器中的一种或多种。检测机构的设置，能够精准地检测锂电池的内部压力、温度和释放的可燃气体的浓度，以便为验证防护装置的可靠性以及后续其它安全控制提供数据支撑。
20.在上述用于锂电池的防护装置的优选技术方案中，所述检测机构还包括与所述泄压机构相配的微动开关。微动开关的设置，可以方便地确定泄压机构是处于密封位置还是泄压位置，从而表征锂电池的内部压力的状态。
21.为了改善或在一定程度上解决现有技术中用于锂电池的泄压装置无法对易燃性气体进行有效处理的技术问题，本发明提供一种锂电池。该锂电池包括上面任一项所述的用于锂电池的防护装置。通过采用上面任一项所述的用于锂电池的防护装置，本发明锂电池能够对释放出的可燃性气体及时、有效地进行堕化处理，防止燃烧现象，提高了锂电池的安全性能。
22.为了改善或在一定程度上解决现有技术中用于锂电池的泄压装置无法对易燃性
气体进行有效处理的技术问题，本发明提供一种用电设备。该用电设备包括上面所述的锂电池。本发明用电设备能够对锂电池释放的可燃气体及时、有效地进行堕化处理，防止燃烧现象，确保了用电设备的安全性能。
23.方案1.一种用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述防护装置包括：外壳，在所述外壳内形成有中空的内腔，并且所述外壳具有相对的进气端和出气端，所述进气端适于与所述锂电池的内部相连，所述出气端与外部环境相连通；泄压机构，所述泄压机构布置在所述进气端上，并配置成当所述内部的压力超过预定值时可将所述内部的气体输送进所述内腔；和堕化机构，所述堕化机构布置在所述外壳上并介于所述泄压机构和所述出气端之间，并配置成可向所述内腔内输入用于阻燃的堕化剂，使得输送进所述内腔的所述气体与所述堕化剂混合后再从所述出气端排出。
24.方案2.根据方案1所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述泄压机构包括：筒体，所述筒体固定在所述进气端上并可连通所述内部和所述内腔；泄压芯，所述泄压芯可活动地固定在所述筒体中；和预紧弹性件，所述预紧弹性件的两端分别固定在所述筒体和所述泄压芯上，并且当所述内部的压力未超过所述预定值时，所述预紧弹性件可向所述泄压芯施加预紧力使其保持在隔绝所述内部和所述内腔的密封位置，并且当所述内部的压力超过所述预定值时，所述泄压芯将克服所述预紧力并移动到连通所述内部和所述内腔的泄压位置。
25.方案3.根据方案2所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述筒体包括相互连通的连接筒和容纳筒，所述连接筒具有适于与所述内部相连通的连接腔，并且所述容纳筒具有可与所述内腔相连通的容纳槽，其中，所述容纳槽的直径d1大于所述连接腔的直径d2。
26.方案4.根据方案3所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述泄压芯包括彼此相接的活动杆和密封芯，所述活动杆可滑动地固定在所述连接筒中，所述密封芯配置成可抵靠在所述容纳槽上以封闭所述连接腔并可远离所述容纳槽以打开所述连接腔，其中，所述密封芯具有直径d3，并且d1＞d3＞d2。
27.方案5.根据方案4所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，在所述连接筒中设有靠近所述容纳筒的环形连接壁，所述环形连接壁具有允许所述活动杆穿过其中的中心通孔和沿周向彼此间隔的多个通气孔，并且每个所述通气孔配置成可连通所述连接腔和所述容纳槽。
28.方案6.根据方案5所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，在所述活动杆的远离所述密封芯的一端形成有沿径向向外延伸的环形凸起，并且所述预紧弹性件具有固定在所述环形连接壁上的第一端和固定在所述环形凸起上的第二端。
29.方案7.根据方案4所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，在所述泄压芯的中部设有沿其中心线方向延伸的中空的腔体，并且在所述密封芯上还设有允许所述外部环境和所述腔体之间形成空气互通的防水透气膜。
30.方案8.根据方案7所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述防水透气膜为羊皮纸、玻璃纸或高分子生物膜。
31.方案9.根据方案7所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述腔体包括沿所述中心线延伸的柱形段和从所述柱形段朝向所述防水透气膜的方向直径逐渐增大的锥形
段。
32.方案10.根据方案1-9任一项所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述堕化机构包括：储料器，所述储料器用于储存所述堕化剂；给料口，所述给料口布置在所述外壳上并与所述储料器相连通；和给料器，所述给料器配置成可将所述储料器内的所述堕化剂从所述给料口输送进所述内腔内。
33.方案11.根据方案10所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述堕化剂为卤系阻燃剂、有机磷系阻燃剂或有机硅系阻燃剂。
34.方案12.根据方案1所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述防护装置还包括布置在所述出气端上的阻燃机构，所述阻燃机构包括至少一个阻火芯。
35.方案13.根据方案1所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述防护装置还包括检测机构，所述检测机构包括布置在所述内腔内的压力传感器、温度传感器和可燃气体浓度传感器中的一种或多种。
36.方案14.根据方案13所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述检测机构还包括与所述泄压机构相配的微动开关。
37.方案15.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包括根据方案1-14任一项所述的用于锂电池的防护装置。
38.方案16.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括根据方案15所述的锂电池。
附图说明
39.下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：
40.图1是本发明用于锂电池的防护装置的实施例的结构示意图；
41.图2是本发明用于锂电池的防护装置的实施例的剖面结构示意图；
42.图3是本发明用于锂电池的防护装置中泄压机构的实施例的结构示意图；
43.图4是本发明用于锂电池的防护装置中筒体的实施例的结构示意图；
44.图5是本发明用于锂电池的防护装置中筒体的实施例的剖面结构示意图；
45.图6是本发明用于锂电池的防护装置中密封芯的实施例的结构示意图；
46.图7是本发明用于锂电池的防护装置中密封芯的实施例的剖面结构示意图；
47.图8是本发明锂电池的实施例的结构示意图。
48.附图标记列表：
49.1、防护装置；10、外壳；11、外壳本体；111、进气端；112、堕化段；113、连接段；114、阻燃段；115、出气端；1151、出气口；12、内腔；20、泄压机构；21、筒体；211、连接筒；2111、连接筒本体；2112、连接腔；2113、环形连接壁；21131、中心通孔；21132、通气孔；212、容纳筒；2121、基板；2122、周向壁；2123、容纳槽；22、泄压芯；221、活动杆；2211、活动杆本体；2212、环形凸起；222、密封芯；2221、密封芯本体；2222、敞开口；2223、防水透气膜；223、腔体；2231、柱形段；2232、锥形段；224、遮挡板；2241、遮挡板本体；22411、透气口；2242、固定部；23、预紧弹性件；231、第一端；232、第二端；30、堕化机构；31、给料口；40、阻燃机构；41、阻火芯；50、检测机构；51、压力传感器；52、可燃气体浓度传感器；531、微动开关；532、固定支架；2、锂电池。
具体实施方式
50.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
51.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
52.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
53.为了改善或在一定程度上解决现有技术中用于锂电池的泄压装置无法对易燃性气体进行有效处理的技术问题，本发明提供一种用于锂电池2的防护装置1。该防护装置1包括：外壳10，在外壳10内形成有中空的内腔12，并且外壳10具有相对的进气端111和出气端115，进气端111适于与锂电池2的内部相连，出气端115与外部环境相连通；泄压机构20，泄压机构20布置在进气端111上，并配置成当内部的压力超过预定值时可将内部的气体输送进内腔12；和堕化机构30，堕化机构30布置在外壳10上并介于泄压机构20和出气端115之间，并配置成可向内腔12内输入用于阻燃的堕化剂，使得输送进内腔12的气体与堕化剂混合后再从出气端115排出。
54.图1是本发明用于锂电池的防护装置的实施例的结构示意图；图2是本发明用于锂电池的防护装置的实施例的剖面结构示意图；图3是本发明用于锂电池的防护装置中泄压机构的实施例的结构示意图；图4是本发明用于锂电池的防护装置中筒体的实施例的结构示意图；图5是本发明用于锂电池的防护装置中筒体的实施例的剖面结构示意图；图6是本发明用于锂电池的防护装置中密封芯的实施例的结构示意图；图7是本发明用于锂电池的防护装置中密封芯的实施例的剖面结构示意图。
55.如图1-图7所示，在一种或多种实施例中，本发明用于锂电池2的防护装置1包括外壳10、泄压机构20和堕化机构30等部件。替代地，该防护装置1还包括阻燃机构40和/或检测机构50。
56.如图1和图2所示，外壳10具有外壳本体11。外壳本体11可采用不锈钢等合适的金属材质加工而成，使其具有良好的机械性能。外壳本体11围成中空的内腔12，以便为处理锂电池2释放出的气体提供足够的空间。外壳10具有相对的进气端111和出气端115。基于图1和图2所示的方位，进气端111位于外壳本体11的右侧，而出气端115位于外壳本体11的左侧且位于外壳本体11的上部。进气端111适于与锂电池2的内部相连，以便锂电池2内部与外壳10的内腔12相连通。在出气端115上设有大致圆形的出气口1151，以便外壳10的内腔12与外部环境形成空气连通。在一种或多种实施例中，沿着从进气端111到出气端115的方向，外壳本体11依次包括堕化段112、连接段113和阻燃段114。其中，堕化段112围成大致圆柱形的内部空间，以接纳堕化机构30输送进内腔12的堕化剂。连接段113围成大致u形的内部空间，以连接堕化段112和阻燃段114。阻燃段114围成大致圆柱形的内部空间，以接纳阻燃机构40。
需要指出的是，当防护装置1中未设置阻燃机构40时，上述外壳本体11依然适用。此时，堕化段112、连接段113和阻燃段114的内部空间均可以用于对锂电池2内部释放的气体进行堕化处理。
57.如图1和图2所示，泄压机构20布置在进气端111，并配置成当锂电池2内部的压力超过预定值时可将锂电池2内部的气体输送进内腔12。参见图3-图7，在一种或多种实施例中，泄压机构20包括相互配合的筒体21、泄压芯22和预紧弹性件23。筒体21固定在进气端111上。泄压芯22可活动地固定在筒体21中。预紧弹性件23的两端分别固定在筒体21和泄压芯22上。在组装状态下，当锂电池2内部的压力未超过预定值时，预紧弹性件23可向泄压芯22施加预紧力使其保持在隔绝锂电池2的内部和外壳10的内腔12的“密封位置”，并且当锂电池2的内部的压力超过预定值时，泄压芯22将克服预紧弹性件23的预紧力并移动到连通锂电池2的内部和外壳10的内腔12的“泄压位置”。预定值的具体数值可以根据实际需要进行调整。
58.继续参见图3-图5，筒体21包括相互连通的连接筒211和容纳筒212。连接筒211和容纳筒212可采用合适的材质(例如不锈钢等)一体成型，以简化加工工艺。连接筒211具有大致圆柱形的连接筒本体2111。替代地，连接筒本体2111也可设置成其它合适的形状，例如方柱形等。连接筒211具有中空的连接腔2112，使得连接筒211能够方便地与锂电池2的内部相连通。在一种或多种实施例中，连接腔2112具有大致圆柱形的形状。连接腔2112的直径为d2。d2的具体数值可以根据实际需要进行调整。替代地，连接腔2112也可设置成方柱形或者其它合适的形状。
59.继续参见图5，在一种或多种实施例中，在连接腔2112中还设有环形连接壁2113。具体地，环形连接壁2113定位在靠近容纳筒212的位置。环形连接壁2113配置成从连接筒211的内壁沿径向向内延伸。环形连接壁2113具有大致圆环形的形状。替代地，环形连接壁2113也可设置成方环形或者其它合适的形状。在环形连接壁2113的中部设有中心通孔21131，以便允许泄压芯22的活动杆221穿过其中。在环形连接壁2113上还设有沿其周向彼此均匀间隔的8个通气孔21132。每个通气孔21132具有大致圆形的形状。替代地，通气孔21132也可设置成正方形、正六边形或者其它合适的形状。替代地，通气孔21132的数量也可设置成比8个多或少的其它合适的数量，例如7个、9个等。通气孔21132的设置，不仅便于连接筒211的连接腔2112和容纳筒212的容纳槽2123之间形成畅通的空气连通，而且也便于泄压芯22的密封芯222对连接腔2112进行密封。替代地，在连接腔2112中也可不设置环形连接壁2113，即连接腔2112与容纳槽2123直接连通。
60.继续参见图3-图5，容纳筒212具有大致圆形的基板2121和从基板2121的周向边缘垂直地朝向远离连接筒211的方向(基于图3和图4所示的方位，即向左)延伸的周向壁2122。周向壁2122固定在进气端111上，以实现筒体21与外壳10之间的固定连接。固定方式包括但不限于螺接、卡接、粘接等。基板2121和周向壁2122一起围成开口朝向远离连接筒211的方向的容纳槽2123。即，容纳槽2123可与外壳10的内腔12相连通。容纳槽2123配置成可接纳泄压芯22的密封芯222，并允许密封芯222在容纳槽2123内移动。容纳槽2123具有大致圆柱形的形状。容纳槽2123的直径为d1。其中，容纳槽2123的直径为d1大于连接腔2112的直径d2，使得当泄压芯22处于泄压位置时容纳槽2123具有较大的空间，以允许连接腔2112内的气体快速通过，从而提高泄压效率。替代地，基板2121也可设置成方形或者其它合适的形状。
61.继续参见图6和图7，在一种或多种实施例中，泄压芯22包括彼此相接的活动杆221和密封芯222。活动杆221和密封芯222可采用合适的材质(例如不锈钢等)一体成型，以简化制造工艺。活动杆221可滑动地固定在连接腔2112中。活动杆221具有大致圆柱形的活动杆本体2211。在一种或多种实施例中，该活动杆本体2211插入到环形连接壁2113的中心通孔21131中，并可沿中心通孔21131的中心线的方向滑动。替代地，活动杆221也可设置成方柱形或者其它合适的形状。在一种或多种实施例中，在活动杆221的远离密封芯222的一端(基于图6所示的方位，即右端)设有沿径向向外延伸的环形凸起2212，以便可靠地固定预紧弹性件23的第二端232。
62.继续参见图6和图7，在一种或多种实施例中，密封芯222具有大致圆柱形的密封芯本体2221。密封芯222的直径为d3(即，密封芯本体2221的直径也为d3)。其中，d1＞d3＞d2。即，密封芯222的直径d3小于容纳槽2123的直径d1，并且大于连接腔2112的直径d2。密封芯222的直径d3设置成小于容纳槽2123的直径d1，不仅可以保证密封芯222在容纳槽2123内自由滑动，而且当密封芯222远离容纳槽2123时，连接腔2112中的气体能够沿密封芯222和容纳槽2123之间的间隙方便地排至外部环境。另外，密封芯222的直径d3设置成大于连接腔2112的直径d2，还能够使密封芯222方便地密封连接腔2112，确保密封的可靠性。
63.继续参见图6和图7，在一种或多种实施例中，在泄压芯22的中部设有沿其中心线方向延伸的腔体223，并且在密封芯本体2221的远离活动杆221的一侧(基于图7所示的方位，即右侧)设有允许外部环境与腔体223形成空气互通的防水透气膜2223。具体而言，在密封芯本体2221的右侧设有大致圆形的敞开口2222，并且防水透气膜2223固定在敞开口2222中。防水透气膜2223具有适中的孔隙率，使得小颗粒的气体分子能够穿过其中，并且使大颗粒的水分子等杂质被隔绝在外。防水透气膜2223可以是但不限于羊皮纸、玻璃纸和高分子生物膜等。固定方式包括但不限于粘接、卡接等。在一种或多种实施例中，腔体223包括彼此相通的柱形段2231和锥形段2232。基于图7所示的方位，柱形段2231配置成从活动杆221的左端沿泄压芯22的中心线向右延伸。锥形段2232从柱形段2231的右侧朝向靠近防水透气膜2223的方向(即向右)直径逐渐增大。通过上述的设置，使得腔体223在防水透气膜2223附近具有较大的空间，以提高腔体223内的气体通过防水透气膜2223的效率。
64.继续参见图6和图7，在一种或多种实施例中，在密封芯222上还设有遮挡板224。遮挡板224具有大致圆形的遮挡板本体2241。遮挡板本体2241具有与容纳槽2123大致相同的直径，以起到保护密封芯222的作用。替代地，遮挡板本体2241也可设置成正方形或者其它合适的形状，只要能够与容纳槽2123相配即可。遮挡板本体2241可采用不锈钢等合适的材料加工而成。在遮挡板本体2241上开设有多个彼此间隔的透气口22411。透气口22411的数量、形状和排布方式可以根据实际需要进行调整。在遮挡板本体2241的中心处还设有大致圆柱形的固定部2242。固定部2242配置成可固定在密封芯本体2221上。固定方式包括但不限于螺接、卡接等。
65.继续参见图6和图7，在一种或多种实施例中，预紧弹性件23为螺旋状的弹簧。替代地，预紧弹性件23也可设置成其它合适的弹性件，例如蛇形的拱簧等。预紧弹性件23具有相对的第一端231和第二端232。在一种或多种实施例中，第一端231固定在环形连接壁2113上，第二端232固定在活动杆221的环形凸起2212上。替代地，第一端231和第二端232也可固定在其它合适的位置上。预紧弹性件23具有合适的预紧力作用(即，预紧弹性件23发生适度
收缩)，使得环形凸起2212具有远离环形连接壁2113的运动趋势，从而驱动泄压芯22的密封芯222保持在抵靠容纳槽2123的密封位置处。另外，预紧弹性件23还具有适中的弹性系数，使得当锂电池2内部压力超过预定值时，锂电池2内部的气体能够克服预紧弹性件23的约束作用，继而推动密封芯222移动到远离容纳槽2123的泄压位置。
66.如图1和图2所示，在一种或多种实施例中，堕化机构30包括给料口31、储料器和给料器(图中未示出)等部件。其中，储料器配置成用于储存堕化剂。堕化剂包括但不限于卤系阻燃剂、有机磷系阻燃剂、有机硅系阻燃剂等。在一种或多种实施例中，堕化剂为七氟丙烷。给料口31形成在外壳10的堕化段112，并与储料器相连通。给料器配置成可将储料器内的堕化剂从给料口31输送进内腔12内。给料器可以是电磁阀、螺杆式给料器或者其它合适的给料装置。当锂电池2内部的压力超过预定值时，泄压机构20的泄压芯22被锂电池2内部的气体推动到泄压位置，使得锂电池2内部的气体进入到内腔12中。此时，堕化机构30控制向内腔12内输入用于阻燃的堕化剂，使得易燃的气体与堕化剂充分混合，降低了易燃气体燃烧的几率，进一步提高了锂电池2的安全性能。
67.如图1和图2所示，在一种或多种实施例中，阻燃机构40包括2个彼此相连的阻火芯41。这2个阻火芯41放置在靠近出气端115的阻燃段114中，使得经堕化剂处理后的气体在经过阻火芯41时能够被再次阻燃。具体而言，当经堕化后的气体在靠近出气端115处与外部环境的氧气接触而燃烧时，明火会因阻火芯41的阻挡作用快速熄灭，从而将明火阻隔在内腔12内，避免火势外延。阻火芯41的材质可以不锈钢或者其它合适的材质。替代地，阻火芯41的数量也可设置成比2个多或少的其它合适的数量，例如1个、3个等。
68.如图2所示，在一种或多种实施例中，检测机构50包括布置在内腔12内的压力传感器51和可燃气体浓度传感器52。具体地，压力传感器51布置在与锂电池2的内部相连通的腔体223中。更具体地，压力传感器51布置在锥形段2232中，以实时检测锂电池2的内部的压力。可燃气体浓度传感器52布置在外壳10的堕化段112上，并与内腔12相连，以便实时检测锂电池2释放到内腔12中的可燃气体的浓度。可燃气体包括但不限于co、h2、ch4等。替代地，检测机构50还可包括布置在内腔12内的温度传感器，以实时检测内腔12内的温度。当然，检测机构50也可根据实际需要设置压力传感器51、可燃气体浓度传感器52和温度传感器中的一种或多种。
69.继续参见图2，在一种或多种实施例中，检测机构50还包括与泄压机构20相配的微动开关531。微动开关531固定在固定支架532上，固定支架532固定在内腔12中。当锂电池2的内部的压力超过预定值时，泄压机构20的泄压芯22被推动并移动到泄压位置，同时泄压芯22与微动开关531相抵靠，使得微动开关531被开启(或者关闭)。当锂电池2的内部的压力逐渐下降到预定值以下时，泄压芯22在预紧弹性件23的作用下复位到密封位置，泄压芯22与微动开关531相脱离，使得微动开关531被关闭(或开启)。由于在组装状态下泄压机构20被外壳10遮盖，无法直接观察到泄压机构20的工作状态。通过上述的设置，只需获取微动开关531的开闭信号即可方便地得知泄压机构20的工作状态，从而表征锂电池2的内部压力的状态。
70.图8是本发明锂电池的实施例的结构示意图。如图8所示，在一种或多种实施例中，本发明还提供一种锂电池2。该锂电池2包括上面任一项实施例所述的防护装置1和锂电池本体(图中未标识)。锂电池本体可以是方形电池、圆柱电池或软包电池。防护装置1的连接
筒211插入到锂电池本体上，以便与锂电池本体的内部相连通。
71.在一种或多种实施例中，本发明还提供一种用电设备(图中未示出)。该用电设备包括上面任一实施例所述的锂电池2。该用电设备可以是但不限于电动汽车、电力储能设备、便携式电脑、灯具等。
72.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述防护装置包括：外壳，在所述外壳内形成有中空的内腔，并且所述外壳具有相对的进气端和出气端，所述进气端适于与所述锂电池的内部相连，所述出气端与外部环境相连通；泄压机构，所述泄压机构布置在所述进气端上，并配置成当所述内部的压力超过预定值时可将所述内部的气体输送进所述内腔；和堕化机构，所述堕化机构布置在所述外壳上并介于所述泄压机构和所述出气端之间，并配置成可向所述内腔内输入用于阻燃的堕化剂，使得输送进所述内腔的所述气体与所述堕化剂混合后再从所述出气端排出。2.根据权利要求1所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述泄压机构包括：筒体，所述筒体固定在所述进气端上并可连通所述内部和所述内腔；泄压芯，所述泄压芯可活动地固定在所述筒体中；和预紧弹性件，所述预紧弹性件的两端分别固定在所述筒体和所述泄压芯上，并且当所述内部的压力未超过所述预定值时，所述预紧弹性件可向所述泄压芯施加预紧力使其保持在隔绝所述内部和所述内腔的密封位置，并且当所述内部的压力超过所述预定值时，所述泄压芯将克服所述预紧力并移动到连通所述内部和所述内腔的泄压位置。3.根据权利要求2所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述筒体包括相互连通的连接筒和容纳筒，所述连接筒具有适于与所述内部相连通的连接腔，并且所述容纳筒具有可与所述内腔相连通的容纳槽，其中，所述容纳槽的直径d1大于所述连接腔的直径d2。4.根据权利要求3所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述泄压芯包括彼此相接的活动杆和密封芯，所述活动杆可滑动地固定在所述连接筒中，所述密封芯配置成可抵靠在所述容纳槽上以封闭所述连接腔并可远离所述容纳槽以打开所述连接腔，其中，所述密封芯具有直径d3，并且d1＞d3＞d2。5.根据权利要求4所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，在所述连接筒中设有靠近所述容纳筒的环形连接壁，所述环形连接壁具有允许所述活动杆穿过其中的中心通孔和沿周向彼此间隔的多个通气孔，并且每个所述通气孔配置成可连通所述连接腔和所述容纳槽。6.根据权利要求5所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，在所述活动杆的远离所述密封芯的一端形成有沿径向向外延伸的环形凸起，并且所述预紧弹性件具有固定在所述环形连接壁上的第一端和固定在所述环形凸起上的第二端。7.根据权利要求4所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，在所述泄压芯的中部设有沿其中心线方向延伸的中空的腔体，并且在所述密封芯上还设有允许所述外部环境和所述腔体之间形成空气互通的防水透气膜。8.根据权利要求7所述的用于锂电池的防护装置，其特征在于，所述防水透气膜为羊皮纸、玻璃纸或高分子生物膜。9.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包括根据权利要求1-8任一项所述的用于锂电池的防护装置。10.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括根据权利要求9所述的锂电池。

技术总结

本发明涉及用于锂电池的防护装置、锂电池和用电设备。该防护装置包括：外壳，在外壳内形成有中空的内腔，并且外壳具有相对的进气端和出气端，进气端适于与锂电池的内部相连，出气端与外部环境相连通；泄压机构，泄压机构布置在进气端上，并配置成当内部的压力超过预定值时可将内部的气体输送进内腔；和堕化机构，堕化机构布置在外壳上并介于泄压机构和出气端之间，并配置成可向内腔内输入用于阻燃的堕化剂，使得输送进内腔的气体与堕化剂混合后再从出气端排出。该防护装置能够对锂电池释放出的可燃气体进行及时、有效的堕化处理，防止其燃烧，提高了安全性能。提高了安全性能。提高了安全性能。