CN101304079B - 锂电池盖帽组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可大幅减小锂电池内阻并提高其一致性的锂电池盖帽组件，其包括：依次上下设置的盖板、膜片、密封圈和孔板；盖板与膜片之间、孔板与膜片之间通过超声波焊接连接，从而消除了盖帽的各零件间的接触电阻，大幅降低了盖帽的电阻、提高了盖帽电阻的一致性，使锂电池的内阻一致性得到了大幅度提升，进而使锂离子电池组的性能、寿命和品质得到了大幅的提升。其中，超声波焊接具有控制较方便、不会焊穿、成品率高、电阻变化小、稳定性好等优势，且其焊点面积比现有的激光焊接等焊接方式明显增大，提高了电池大电流通过能力，满足了对盖帽大电流通过能力日益提高的技术要求。

Description

锂电池盖帽组件
技术领域
本发明涉及一种锂电池盖帽组件。
背景技术
现今的电动自行车、便携式电动工具和混合式电动车辆等采用铅蓄电池，其蓄电量少，使用寿命短且可能造成环境污染。
而锂电池具有蓄电量较多、使用寿命较长等优点，但供车辆使用的动力锂电池必须具有如下特征：可瞬间大电流充放电、在高温时性能依然稳定且不影响使用。实际使用中，动力锂电池由多个锂电池串联而成，各锂电池内阻不一，故而在使用中内阻较大的锂电池往往发热较大，导致其使用寿命比其他串联的锂电池短得多，且其充放电电流越大，其使用寿命就越短，这影响了整个串联锂电池组的使用寿命，大大增加了使用成本，进而影响了动力锂电池的推广应用。如何减小串联锂电池组中的各锂电池内阻并确保各锂电池内阻的一致性，是本领域技术人员急需解决的技术难题。
中国专利文献公告号CN1450680A公开了一种为可再充电的锂电池而设，并装有铆接断路装置的顶盖。顶盖对为高功率应用而设的可再充电的锂电池尤其有用。断路装置包括一个在安全膜与环形焊接薄片之间的铆接接触面；当内部压力超过预设值时，铆接接触面的电路被切断。顶盖包括一个在排气孔上有可撕破小带的帽盖、一块安全膜、一块绝缘片，一块与聚丙烯垫圈卡配的环形焊接薄片，其中，环形焊接薄片与安全膜铆接。
上述现有技术的不足之处在于：采用上述顶盖的锂电池存在1-3欧姆的内阻，其中主要是顶盖的阻值。因此，只要有效减小锂电池顶盖的电阻并使各锂电池顶盖的阻值具有较好的一致性，便可有效减小串联锂电池组中的各锂电池的内阻并确保各锂电池内阻的一致性。同时，上述现有顶盖的焊接一般为激光焊接，焊接控制难度较大，易发生焊穿的现象，因此常常需要采用专用的检测设备检测其气密性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可有效减小锂电池内阻并确保各锂电池内阻的一致性的锂电池盖帽组件。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种锂电池盖帽组件，包括：依次上下设置的盖板、膜片、密封圈和孔板；密封圈的周边包扣于膜片的周边上；其特点是：盖板与膜片超声波焊接相连；孔板与膜片通过超声波焊接相连。
上述技术方案中，在密封圈的内侧还包括设于膜片和孔板之间的绝缘圈，所述膜片的周边包扣于盖板的周边的上端面上。
上述技术方案中，所述膜片的周边与盖板的上端面超声波焊接相连。
上述技术方案中，所述孔板上具有2～4个通气孔；孔板的中央部通过均匀分布的2-6个连接梁与孔板的主体相连。各连接梁上具有压痕。
上述技术方案中，所述密封圈与绝缘圈分离设置，或通过2～6个均匀分布的连接块相连。
上述技术方案中，所述孔板的边缘与绝缘圈注塑成一体；或所述绝缘圈的下端面上设有环形槽，所述孔板的边缘设于该环形槽内。
上述技术方案中，所述盖板和膜片之间设有环片。
所述密封圈上与膜片下端面的接触面上具有环形凸起。
本发明具有积极的效果：(1)本发明的锂电池盖帽组件中，盖板和膜片之间、膜片与孔板之间都通过超声波焊接相连，消除了盖帽的各零件间的接触电阻，大幅度降低了盖帽的电阻、提高了盖帽电阻的一致性，使锂电池的内阻一致性得到了大幅度提升，进而使锂离子电池组的性能、寿命和品质得到了大幅提升。其中，超声波焊接具有焊接控制较方便、不会焊穿、成品率高、电阻变化小、稳定性好等优势，且其焊点面积比现有的激光焊接等焊接方式明显增大，提高了电池大电流通过能力，最大瞬时通过电流达120A(采用现有的激光焊接方式，电池的最大瞬时通过电流仅为40A)，从而满足了对盖帽大电流通过能力日益提高的技术要求，使电池和电池组的性能和品质得到提高。由于超声波焊接不会出现焊穿的情况，因此无需采用专用检测仪对锂电池盖帽组件的气密性进行检测，能大大节省生产成本。(2)本发明中，膜片的周边与盖板的上端面超声波焊接相连，该结构大幅度降低了盖帽的电阻、提高了盖帽电阻的一致性，且利于使膜片与盖板连接牢固。(3)本发明中，孔板的中央部通过均匀分布的2-6个连接梁与孔板的主体相连，在锂电池过量发热后，电池内产生高压气体且该高压气体作用于膜片上，从而在膜片与孔板的焊点之间产生拉力，在该拉力的作用下所述连接梁依次断裂并使锂电池迅速断路，起到防爆的作用。(4)本发明中，所述各连接梁上具有压痕，使各连接梁在所述拉力的作用下按预设拉力值断裂，可确保各连接梁断裂的准确性。(5)本发明中，密封圈与绝缘圈分离。在锂电池的安装过程中，密封圈易受外部挤压而变形，若密封圈与绝缘圈一体设置，则在锂电池的安装过程中绝缘圈易向中间挤压并使孔板与膜片的焊点断裂，从而导致该锂电池报废。而当密封圈与绝缘圈分离设置时，即便密封圈受外部挤压而变形，也不会使绝缘圈向中间挤压，因此提高了锂电池安装的成品合格率。密封圈与绝缘圈也可通过2～6个连接块相连，密封圈受外部挤压而变形时，绝缘圈向中间挤压的幅度较小，故也可提高锂电池安装的成品合格率。(6)本发明中，孔板的边缘与绝缘圈注塑成一体，方便了盖帽的组装。(7)本发明中，盖板和膜片之间设有环片。在锂电池过量发热后，电池内的高压气体作用于膜片上，使所述膜片迅速变形，由于盖板和膜片之间设有环片，在高压气体的作用下，使膜片沿着环片的内圈而发生破裂，使锂电池内的高压气体经破裂的膜片和盖板上的排气口排出，最终起到防爆的作用。(8)本发明中，所述盖板中央具有凸起部，该凸起部下方的空间利于膜片在电池过量发热后破裂。(9)本发明中，孔板上具有2～4个通气孔，以便于将电池内的气压和热量传导至膜片上，既利于防爆，又利于散热。(10)本发明中，密封圈上于膜片下方的端面上具有环形凸起，以增强密封圈与膜片之间的密封性，防止可能存在的电池内液体的泄漏。
附图说明
图1为本发明的锂电池盖帽组件的主视图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图1中锂电池盖帽组件的后视图。
图4为本发明的锂电池盖帽组件的分解结构示意图。
图5为密封圈与绝缘圈通过连接块相连的结构示意图。
图6为图5的B-B剖视图。
具体实施方式
(实施例1)
见图4，本实施例的锂电池顶盖组件包括：依次上下设置的盖板1、环片2、膜片3、密封圈5和孔板4。
见图1、2和5，膜片3的周边3-1包扣于盖板1的周边1-1的上端面上，并使盖板1、环片2和膜片3的周边紧密接触，且盖板1与膜片3通过超声波焊接的方式相连；密封圈5的周边5-1包扣于膜片3的周边3-1上，起到密封和绝缘的作用。
见图3-6，在密封圈5内侧具有设于膜片3和孔板4之间的绝缘圈6；密封圈5与绝缘圈6分离设置，或通过6个均匀分布的连接块6-2相连。膜片3中央具有向下的凸起部3-2，所述孔板4的周边通过该绝缘圈6与膜片3绝缘，孔板4的中央部4-1与膜片3的凸起部3-2通过超声波焊接相电连接。所述连接块6-2可倾斜设置于密封圈5与绝缘圈6之间，以分散其受力；当密封圈受外部挤压而变形时，绝缘圈6向中间的挤压力远小于孔板与膜片的焊接力，使焊点不易受破坏，进一步确保了电池安装的成品合格率。
见图1、2和4，所述盖板1中央具有凸起部1-3，该凸起部1-3的侧壁上具有3-6个排气口1-2。
见图3和4，孔板4的中央部4-1通过均匀分布的3个连接梁4-3与孔板4的主体4-4相连。各连接梁4-3上具有压痕。孔板4上还均匀分布有3个通气孔4-2，以便于将电池内的气压和热量传导至膜片上，既利于防爆，又利于散热。
见图3-6，在绝缘圈6注塑成型时，将孔板4的边缘与绝缘圈6注塑成一体；或所述绝缘圈6的下端面上设有环形槽6-1，所述孔板4的边缘设于该环形槽6-1内，环形槽6-1起到支撑孔板4的边缘的作用。
见图6，所述密封圈5上与膜片3下端面的接触面上具有环形凸起5-2，以增强密封圈与膜片之间的密封性，并防止可能存在的电池内液体的泄漏。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种锂电池盖帽组件，包括：依次上下设置的盖板(1)、膜片(3)、密封圈(5)和孔板(4)；密封圈(5)的周边(5-1)包扣于膜片(3)的周边(3-1)上；
其特征在于：盖板(1)与膜片(3)超声波焊接相连；孔板(4)与膜片(3)通过超声波焊接相连；
在密封圈(5)的内侧还包括设于膜片(3)和孔板(4)之间的绝缘圈(6)，所述膜片(3)的周边(3-1)包扣于盖板(1)的周边(1-1)的上端面上；
密封圈(5)与绝缘圈(6)分离设置，或通过2～6个连接块(6-2)相连，连接块(6-2)倾斜设置于密封圈(5)与绝缘圈(6)之间；
所述孔板(4)的中央部(4-1)通过2-6个连接梁(4-3)与孔板(4)的主体(4-4)相连，所述孔板(4)的各连接梁(4-3)上具有压痕。
2.根据权利要求1所述的锂电池盖帽组件，其特征在于：所述膜片(3)的周边(3-1)与盖板(1)的上端面超声波焊接相连。
3.根据权利要求1所述的锂电池盖帽组件，其特征在于：所述盖板(1)中央具有凸起部(1-3)，该凸起部(1-3)的侧壁上具有3～6个排气口(1-2)。
4.根据权利要求1所述的锂电池盖帽组件，其特征在于：所述孔板(4)的边缘与绝缘圈(6)注塑成一体；或所述绝缘圈(6)的下端面上设有环形槽(6-1)，所述孔板(4)的边缘设于该环形槽(6-1)内。
5.根据权利要求1所述的锂电池盖帽组件，其特征在于：所述盖板(1)和膜片(3)之间设有环片(2)。
6.根据权利要求1所述的锂电池盖帽组件，其特征在于：所述密封圈(5)上与膜片(3)下端面的接触面上具有环形凸起(5-2)。
7.根据权利要求1所述的锂电池盖帽组件，其特征在于：所述孔板(4)上均匀分布有3个通气孔(4-2)。
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