CN106450064A - 动力电池盖板及其动力电池 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种动力电池盖板，包括盖板本体、覆盖于所述盖板本体内层的绝缘保护层、及焊接于所述盖板本体上的极柱组件，所述极柱组件的正极与所述盖板本体导通，所述极柱组件的负极与所述盖板本体之间设置有热敏弹片，所述热敏弹片一端焊接于所述负极极柱或所述盖板本体上，当电池温度升高至一定值时，所述热敏弹片受热形变使热敏弹片的另一端翘曲接触盖板本体或负极极柱以使正负极导通释放电池能量；本申请动力电池盖板可在极端情况下提前释放电池能量。
Description
技术领域
本申请涉及动力电池组件领域，尤指一种动力电池盖板及其动力电池。
背景技术
锂电池被广泛应用于各种行业，3C电子领域、新能源汽车领域等，而锂电池因其自有特性，存在着较大的安全问题，如起火、爆炸等。特别是在电动汽车领域，电池作为动力输出的关键组件，关系着车辆的安全与人员的生命安全。动力电池盖板作为电池组件的核心部件，其可靠性对汽车的正常使用影响巨大。
一般锂离子动力电池的盖板由盖板本体、绝缘片、导电柱等组成，多采用铆接或卡簧结构密封，将橡胶作为盖板本体和导电柱间的密封绝缘材料，由于电池内部含有电解液等强腐蚀性液体，橡胶极易出现腐蚀、老化、变形等问题，导致电池漏液引起安全问题。现有动力电池的盖板组件多采用钎焊工艺，存在焊接残余应力过大问题，从而导致动力电池在可靠性等方面出现问题。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种可在温度过高情况下释放电池能量的动力电池盖板及其电池。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种动力电池盖板，包括盖板本体、覆盖于所述盖板本体内层的绝缘保护层、及焊接于所述盖板本体上的极柱组件，所述极柱组件的正极与所述盖板本体导通，所述极柱组件的负极与所述盖板本体之间设置有热敏弹片，所述热敏弹片一端焊接于所述负极极柱或所述盖板本体上，当电池温度升高至一定值时，所述热敏弹片受热形变使热敏弹片的另一端翘曲接触盖板本体或负极极柱以使正负极导通释放电池能量。
本申请在盖板本体所述负极导电柱上设置在一定温度时可连接盖板本体与负极导电柱的热敏弹片，使电池在极端情况下，温度过高时，导通正负极，提前释放电池能量，有效提高电池的安全性。
优选地，所述极柱组件包括导电柱、套设于所述导电柱外周的过渡环、设于所述过渡环下的金属环，所述极柱组件通过所述金属环焊接于所述盖板本体上，所述导电柱包括接入电池内部的第一端、露出于电池外的第二端、及形成于所述导电柱外周的翼部，所述过渡环设于所述翼部下方，所述过渡环的上表面与所述翼部钎焊为一体，所述过渡环与所述金属环接触部分钎焊为一体。
优选地，正极极柱组件的过渡环为导体以使所述正极极柱组件与所述盖板本体导通，负极极柱组件的过渡环为陶瓷材料，所述正极极柱组件的过渡环采用NTC热敏电阻、PTC热敏电阻、可伐合金、半导体材料、钢或铝中的任一种或多种材料。
优选地，所述负极极柱组件的翼部继续延伸形成位于所述盖板本体上方的延伸部，在所述盖板本体与所述延伸部之间形成供所述热敏弹片形变的形变空间，所述热敏弹片一端焊接于所述延伸部或盖板本体上。
优选地，所述热敏弹片为镍-钛系、铜系、铁系记忆合金中的一种或多种。
优选地，所述热敏弹片包括层叠设置的主动层与被动层，所述主动层的热膨胀系数高于所述被动层。
优选地，所述主动层为锰镍铜合金、镍铬铁合金、镍锰铁合金和镍中的一种或多种；所述被动层为镍铁合金。
优选地，所述过渡环与所述金属环和/或所述导电柱的翼部之间设有钎焊层，所述钎焊层包括位于所述金属环和/或过渡环焊接面上的钎料层及夹持于两钎料层之间用以消除焊接残余应力的中间层，所述过渡环的底部设有套槽，所述金属环套设于所述套槽内并与所述套槽的底面钎焊为一体。
优选地，所述中间层的厚度为0.1-0.4mm。
优选地，所述中间层采用金属泡沫材料，所述金属泡沫材料为多孔泡沫金属。
优选地，所述中间层采用金属网材料，金属网的网孔面积为0.2-2mm2。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种包括上述动力电池盖板的动力电池。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请动力电池盖板的剖面图；
图2为本申请动力电池盖板的负极极柱组件的剖面图；
图3为本申请动力电池盖板焊接结构的剖面图；
图4为本申请动力电池盖板热敏弹片实施例一的状态图；
图5为本申请动力电池盖板热敏弹片实施例二的状态图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1所示，本申请的动力电池盖板包括盖板本体10、覆盖于所述盖板本体10内层的绝缘保护层20、设于所述盖板本体10上的注液孔40与防爆装置50、焊接于所述盖板本体10上的极柱组件30、及一端焊接于所述盖板本体10或极柱组件30上的热敏弹片60。
请参阅图1-3所示，所述极柱组件30包括有正极极柱组件A与负极极柱组件B，所述极柱组件30包括导电柱31、套设于所述导电柱31外周的过渡环32、设于所述过渡环32下的金属环33。所述导电柱31包括接入电池内部的第一端311、露出于电池外的第二端313、及形成于所述导电柱31外周的翼部312。所述过渡环32设于所述翼部312下方，所述过渡环32的上表面与所述翼部312钎焊为一体。所述过渡环32的底部设有套槽321，所述金属环33套设于所述套槽321内并与所述套槽321的底面钎焊为一体。所述极柱组件30通过所述金属环33焊接于所述盖板本体10内侧，焊接方式采用钎焊、激光焊、电磁脉冲焊等。所述金属环33的材质与所述盖板本体10的材质一致，为铝或钢合金材料。
所述绝缘保护层20为PP、PVC、PS、ABS、PC等绝缘耐腐蚀的高分子材料。所述注液孔用于电池封装后将注入电解液。所述防爆装置用于在极端情况下气压升高到一定值后，排出内部气体以释放压力。
所述正极极柱组件A的过渡环32为导体，采用NTC热敏电阻、PTC热敏电阻、可伐合金、半导体材料或钢、铝等金属材料，使所述正极极柱组件A与所述盖板本体10导通。所述负极极柱组件B的过渡环32为绝缘体，采用氧化铝、氧化锆等氧化物陶瓷，或碳化硅、氮化硅等非氧化物陶瓷，具备耐高温、寿命长、耐腐蚀的优点，在钎焊前，对所述陶瓷过渡环32的钎焊表面进行金属化处理，如采用表面镀金属等方式。
重点参阅图3所示，所述过渡环32与金属(导电柱31或金属环32)之间设有钎焊层34，所述钎焊层34包括分别位于所述金属与过渡环32表面的钎料层341、及夹持于两个钎料层341之间用以消除焊接残余应力的中间层342，所述中间层342的厚度为0.1-0.4mm。所述中间层342可选择金属网或泡沫金属材料，中间层342选用金属泡沫材料时，所述金属泡沫材料为多孔泡沫金属，根据焊接材质不同选用材料，一般为铜、铝、镍、钼等金属及其合金材质；中间层342选用金属网时，所述金属网根据焊接材质不同而选用材料，一般为铜、铝、镍、钼等金属及其合金材质，金属网的网孔面积为0.2-2mm2。
所述钎料层341的钎料根据材料不同可选择银基、镍基、锌基、铝-硅系钎料，内含铜、镍、钛、锆等金属元素。所述导电柱31选用铜、铝或铜铝复合材料，用于正负极引出。
请参阅图3-5所示，所述负极极柱组件B的导电柱31一侧的翼部312继续延伸形成有位于所述盖板本体10上方的延伸部315，所述热敏弹片60的一端焊接于所述延伸部315或盖板本体10上。当所述电池温度升高至危险值时，所述热敏弹片60受热产生热敏形变，热敏弹片60没有焊接的另一端翘曲并连接盖板本体10或所述负极导电柱31以使正极与负极导通释放电池能量。所述延伸部315下方的空间通过绝缘保护套71进行保护并形成供所述热敏弹片60形变的形变空间72。
参阅图4所示，所述热敏弹片60采用多层金属片复合而成，包括叠加的主动层61和被动层62，所述主动层61的热膨胀系数高于被动层62，当温度升高时，主动层61与被动层62由于热膨胀系数不同，并使其产生形变。所述主动层61为锰镍铜合金、镍铬铁合金、镍锰铁合金和镍等；所述被动层62为镍铁合金等。正常状态如图4(a)所示，形变后如图4(b)所示。
参阅图5所示，在另一实施例中，所述热敏弹片60采用记忆合金，如镍-钛系、铜系、铁系记忆合金。所述热敏弹片60常温下为平面，如图5(a)所示，当温度升高至一定值时，产生翘曲，如图5(b)所示。
相较于现有技术，本申请在过渡环32在与金属(导电柱31或金属环33)的钎焊过程中，在二者之间增加可以有效的消除残余应力的中间层342，提高了电池的可靠性和耐久性。同时，本申请在盖板本体10所述负极导电柱31上设置在一定温度时可连接盖板本体10与负极导电柱31的热敏弹片，使电池在极端情况下，温度过高时，导通正负极，提前释放电池能量，有效提高电池的安全性。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (12)
1.一种动力电池盖板，包括盖板本体、覆盖于所述盖板本体内层的绝缘保护层、及焊接于所述盖板本体上的极柱组件，其特征在于，所述极柱组件的正极与所述盖板本体导通，所述极柱组件的负极与所述盖板本体之间设置有热敏弹片，所述热敏弹片一端焊接于所述负极极柱或所述盖板本体上，当电池温度升高至一定值时，所述热敏弹片受热形变使热敏弹片的另一端翘曲接触盖板本体或负极极柱以使正负极导通释放电池能量。
2.如权利要求1所述的动力电池盖板，其特征在于，所述极柱组件包括导电柱、套设于所述导电柱外周的过渡环、设于所述过渡环下的金属环，所述极柱组件通过所述金属环焊接于所述盖板本体上，所述导电柱包括接入电池内部的第一端、露出于电池外的第二端、及形成于所述导电柱外周的翼部，所述过渡环设于所述翼部下方，所述过渡环的上表面与所述翼部钎焊为一体，所述过渡环与所述金属环接触部分钎焊为一体。
3.如权利要求2所述的动力电池盖板，其特征在于，正极极柱组件的过渡环为导体以使所述正极极柱组件与所述盖板本体导通，负极极柱组件的过渡环为陶瓷材料，所述正极极柱组件的过渡环采用NTC热敏电阻、PTC热敏电阻、可伐合金、半导体材料、钢或铝中的任一种或多种材料。
4.如权利要求3所述的动力电池盖板，其特征在于，所述负极极柱组件的翼部继续延伸形成位于所述盖板本体上方的延伸部，在所述盖板本体与所述延伸部之间形成供所述热敏弹片形变的形变空间，所述热敏弹片一端焊接于所述延伸部或盖板本体上。
5.如权利要求1-4任一项所述的动力电池盖板，其特征在于，所述热敏弹片为镍-钛系、铜系、铁系记忆合金中的一种或多种。
6.如权利要求1-4任一项所述的动力电池盖板，其特征在于，所述热敏弹片包括层叠设置的主动层与被动层，所述主动层的热膨胀系数高于所述被动层。
7.如权利要求6所述的动力电池盖板，其特征在于，所述主动层为锰镍铜合金、镍铬铁合金、镍锰铁合金和镍中的一种或多种；所述被动层为镍铁合金。
8.如权利要求1所述的动力电池盖板，其特征在于，所述过渡环与所述金属环和/或所述导电柱的翼部之间设有钎焊层，所述钎焊层包括位于所述金属环和/或过渡环焊接面上的钎料层及夹持于两钎料层之间用以消除焊接残余应力的中间层，所述过渡环的底部设有套槽，所述金属环套设于所述套槽内并与所述套槽的底面钎焊为一体。
9.如权利要求8所述的动力电池盖板，其特征在于，所述中间层的厚度为0.1-0.4mm。
10.如权利要求8所述的动力电池盖板，其特征在于，所述中间层采用金属泡沫材料，所述金属泡沫材料为多孔泡沫金属。
11.如权利要求8所述的动力电池盖板，其特征在于，所述中间层采用金属网材料，金属网的网孔面积为0.2-2mm2。
12.一种动力电池，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的动力电池盖板。
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