CN102324468A - 锂离子电池用低压防爆组合盖 - Google Patents

Abstract

一种锂离子电池用低压防爆组合盖，包括导电极柱和盖板，所述盖板上安装防爆片，所述导电极柱密封安装在盖板上，所述导电极柱上部设有内螺纹孔，所述导电极柱下部设有通气孔道，所述通气孔道与所述内螺纹孔连通，靠近内螺纹孔侧的通气孔道内安装橡胶球，所述内螺纹孔内安装压盖，所述压盖顶紧在所述橡胶球上。本发明提供一种能重复开启和关闭、可靠性良好、提升安全性能的锂离子电池用低压防爆组合盖。

Description

锂离子电池用低压防爆组合盖

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池盖子。

背景技术

随着世界能源紧缺与环境保护呼声的日益提高，采用能量密度高、循环寿命长、绿色环保的锂离子电池作为动力源的新能源汽车得到蓬勃发展。但由于锂离子电池在安全性方面存在先天缺陷，成为实际应用的重要障碍。

目前，一般方型或圆柱形锂离子动力电池的安全阀通常采用预制刻痕的金属膜焊接于端盖构成安全阀。当电池内压超过一定范围，预制刻痕处破裂，电池内部气体通过破裂口排放，防止电池爆炸，同时电池也随之报废，无法再使用。

锂离子电池在化成开始，内部就会产生一定量的气体，随着电池循环次数的增加，内部压力逐渐增加。在电池进行高倍率放电和快速充电时，由于充放电电流大，电池会迅速升温，内部温度甚至超过100℃，不但原有的内部气体受热膨胀，同时有机溶剂在升温汽化，导致电池内部的压力进一步增高，给电池的安全性带来隐患，如果金属薄片安全膜的制造精度差，可能就会提前破裂造成电池失效。如果采用可恢复的安全阀，能将电池的内压控制在设定的范围内，当电池内压增高时，及时将多余的气体排出电池外，保证电池的内压稳定和安全性；当电池的内压恢复到规定值时，安全阀则又会及时闭合，防止电池漏液，保证电池的可靠工作，不会使电池一次性报废。

发明内容

为了克服已有现有的锂离子电池安全阀的不能重复使用、可靠性较差、安全性较差的不足，本发明提供一种能重复开启和关闭、可靠性良好、提升安全性能的锂离子电池用低压防爆组合盖。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种锂离子电池用低压防爆组合盖，包括导电极柱和盖板，所述盖板上安装防爆片，所述导电极柱密封安装在盖板上，所述导电极柱上部设有内螺纹孔，所述导电极柱下部设有通气孔道，所述通气孔道与所述内螺纹孔连通，靠近内螺纹孔侧的通气孔道内安装橡胶球，所述内螺纹孔内安装压盖，所述压盖顶紧在所述橡胶球上。

进一步，所述盖板与导线极柱的连接处安装绝缘片和垫片。

再进一步，所述组合盖还包括用以连接相邻电池的固定螺柱，所述固定螺柱与所述内螺纹孔匹配。

本发明的有益效果主要表现在：当电池内部产生的压力超过设定压力，该安全阀能够重复打开和闭合，准确控制电池内压，保持电池安全性；而电池内压力低于设定压力时，由于预变形的橡胶球弹力，橡胶球紧密压合在导气孔上，防止电池内部电解液的泄露。在电池出现短路等故障情况下，盖板上另行设置的防爆片及时破裂，对防止电池爆炸提供额外的保障。对于锂离子电池，尤其是动力电池，该组合盖不但能简化生产工艺，在电池使用和维护过程中提供良好的安全保护作用。

附图说明

图1是锂离子电池用低压防爆组合盖的结构示意图。

图2是圆柱锂离子电池用低压防爆组合盖的制造工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图2，一种锂离子电池用低压防爆组合盖，包括导电极柱1和盖板5，所述盖板5上安装防爆片7，所述导电极柱1密封安装在盖板5上，所述导电极柱1上部设有内螺纹孔，所述导电极柱1下部设有通气孔道，所述通气孔道与所述内螺纹孔连通，靠近内螺纹孔侧的通气孔道内安装橡胶球3，所述内螺纹孔内安装压盖6，所述压盖6顶紧在所述橡胶球3上。

所述盖板5与导线极柱1的连接处安装绝缘片4和垫片2。所述组合盖还包括用以连接相邻电池的固定螺柱，所述固定螺柱与所述内螺纹孔匹配。

本实施例以圆柱锂离子电池用低压防爆组合盖为例进行说明，由圆柱形电池导电极柱1、垫片2、橡胶球3、绝缘片4、盖板5、橡胶球压盖6和防爆片7等部分组成，圆柱形电池极柱1内加工成内螺纹，并设置有通气孔道，通过与盖板5通过冷冲压的方法结合在一起，形成组合电池盖。在电池生产过程中，组合电池盖与电池壳采用激光焊接方式进行连接，通过盖帽的通气孔道进行注液，此时通气孔道充当注液孔的作用，电池盖板上无需另外设置注液孔，减少了生产工序。注液结束后，在安全阀体中放入橡胶球3，并采用专用的扭力扳手将橡胶球压盖6拧紧，使橡胶球3变形，密闭管状气体通道，当电池内部气压超过设定值时，可通过橡胶球变形排出多余的气体，准确的预变形量根据设定的电池内压确定。由于压盖6可拆卸，能实现对电池进行维护时补充电解液，可实现对锂离子电池进行维护，延长电池的工作寿命。同时，电池之间相互组合时，极柱1内的螺纹充当螺母，将固定螺柱和连接片拧紧固定于导电极柱1上，由于导电极柱较粗，既能保证导电效果，同时在螺丝拧紧连接过程中不易滑牙或承受大扭力而不断裂，连接可靠。盖板上另行设置的防爆片，则在电池出现短路等故障情况下能及时破裂，对防止电池爆炸提供额外的保障。

圆柱锂离子电池用低压防爆组合盖的制造工艺包括以下步骤：

(1)圆柱形电池导电极柱1采用铝合金或紫铜材料，导电极柱上加工有内螺纹和导气小孔，内螺纹作为电池组合时固定螺柱和连接片，导气孔可兼做电解液注液孔和安全排气孔；

(2)铝合金或不锈钢盖板5采用冷冲压方式加工出圆孔和台阶，采用注塑方式在圆孔附近注出塑料绝缘垫片；

(3)导电极柱1与盖板5之间，采用冷冲压的方式，使导电极柱上材料变形与盖板形成绝缘的密封连接；

(4)导电极柱上加工通气孔道和内螺纹，通气孔道在放入橡胶球前充当锂离子电池注液孔，内螺纹则在电池组合时作为连接的螺母。由于采用大极柱，可承受较大的扭力，保证电池组连接的可靠性。

(5)在盖板上采用激光焊接的方式，焊接上铝合金防爆片

(6)放入橡胶球，固定盖6拧紧，使橡胶球3变形，准确的预变形量根据设定的电池内压确定；

(7)如电池维护时需要补充电解液，在手套箱中取出橡胶球，通过通气孔重新补充电解液或溶剂，然后重新放入橡胶球密封即可完成对电池的补充注液。

(8)组合电池时，导电极柱上的内螺纹充当螺母，可有效紧固连接条，保证连接的可靠性。

本实施例的电池低压防爆组合盖是一种多功能组合盖，能实现电池注液、重复开启和闭合，精确控制电池内压、电池维护时的补充注液和防爆等功能，同时在电池组合时，导电极柱充当连接螺母，有效实现电池之间的相互组合。组合盖在电池制造过程中，可采用激光焊接方式任意与圆柱电池壳体连接，当电池内部产生的压力超过设定压力，该安全阀能够重复打开和闭合，准确控制电池内压，保持电池安全性；而电池内压力低于设定压力时，由于预变形的橡胶球弹力，橡胶球紧密压合在导气孔上，防止电池内部电解液的泄露。在电池出现短路等故障情况下，盖板上另行设置的防爆片及时破裂，对防止电池爆炸提供额外的保障。对于锂离子电池，尤其是动力电池，该组合盖不但能简化生产工艺，提高安全性能，同时适宜电池维护和电池组合。

本实施例的低压防爆组合盖，可节省常规电池盖板上的注液孔，简化注液工序。安装上密封橡胶球后，构成可重复开启的锂离子电池安全阀，提高了电池的安全性。同时，由于采用可拆卸的方式，还可能实现在对电池进行维护时补充电解液，延长电池的工作寿命，这是当前结构的锂离子电池无法做到。盖板上另行设置的防爆片，则在电池出现短路等故障情况下能及时破裂，防止电池爆炸提供额外的保障。

本实施例的圆柱锂离子电池用低压防爆组合盖，极柱材料为3003铝合金、纯铜及其它适用于锂离子电池中的铝合金和不锈钢材料，导电极柱上加工通气孔道和内螺纹，通气孔道在放入橡胶球前充当锂离子电池注液孔，内螺纹则在电池组合时作为连接的螺母。由于采用大极柱，可承受较大的扭力，保证电池组连接的可靠性。盖板材料为3003铝合金及其它适用于锂离子电池中的铝合金和不锈钢材料。

其盖板与导电极柱之间采用可塑性塑料进行绝缘，塑料类型包括聚乙烯、聚丙烯、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物PFA等，采用注塑的方法成型。圆柱锂离子电池用低压防爆组合盖的极柱与盖板采用冷冲压方式进行密封连接。

组合盖中导电极柱上加工有内螺纹和导气小孔，内螺纹作为电池组合时固定螺柱和连接片，导气孔可兼做电解液注液孔和安全排气孔。橡胶球固定盖采用3003铝合金材料，固定盖底部有橡胶球定位用凹坑。

橡胶球为圆球形，或圆柱形，或梯形，或椭圆型，或扁平型等易变形的形状，所用材料为丁腈橡胶、丁苯橡胶、氟橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶等，采用模具注射方法成型。橡胶球，根据电池规定的内压要求设置橡胶密封球的预变形量，预变形量大小可根据弹性模量公式计算，由设定的内压值和橡胶的弹性模量来确定。采用弹性模量公式计算橡胶球的预变形量：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{\mathrm{\σ}}{E}---\left(1\right)$

其中，ε为橡胶球预变形量；σ为电池设定内压值(单位N/mm²)；E为橡胶球的弹性模量。

Claims (3)

1.一种锂离子电池用低压防爆组合盖，包括导电极柱和盖板，所述盖板上安装防爆片，所述导电极柱密封安装在盖板上，其特征在于：所述导电极柱上部设有内螺纹孔，所述导电极柱下部设有通气孔道，所述通气孔道与所述内螺纹孔连通，靠近内螺纹孔侧的通气孔道内安装橡胶球，所述内螺纹孔内安装压盖，所述压盖顶紧在所述橡胶球上。

2.如权利要求1所述的锂离子电池用低压防爆组合盖，其特征在于：所述盖板与导线极柱的连接处安装绝缘片和垫片。

3.如权利要求1所述的锂离子电池用低压防爆组合盖，其特征在于：所述组合盖还包括用以连接相邻电池的固定螺柱，所述固定螺柱与所述内螺纹孔匹配。

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