CN106601937B - 一种锂离子动力电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锂离子动力电池，其包括外壳、环形正极片和环形负极片，外壳包括圆形壳体、圆形盖板和多层同心设置的环形隔板，多层环形隔板垂直固定在圆形壳体底端，并与圆形壳体同心设置，圆形盖板与圆形壳体密封连接，多层环形隔板的每相邻两层环形隔板之间依次间隔设置环形正极片和环形负极片，圆形盖板上设有防爆组件，圆形盖板上设有通孔，防爆组件包括金属膜片、橡胶气囊和固定套，金属膜片覆盖通孔，橡胶气囊设于金属膜片上方并覆盖金属膜片，固定套套设于橡胶气囊外，并将橡胶气囊和金属膜片固定在圆形盖板上。该电池能够泄放气体，并确保电解液不大量泄漏。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，特别是涉及一种锂离子动力电池。
背景技术
锂离子电池是继MH-Ni电池后发展起来的新一代充电电池，因具有工作电压高、能量密度大、安全性好、重量轻、自放电小、循环寿命长、无记忆效应、无污染等优点成为新能源汽车开发的重点研究领域。
通常锂电池就其外形可主要分为方形锂电池和圆柱形锂电池。方形锂电池卷绕时电芯内部由隔膜隔开的正、负极片接触不紧密，导致电解液对极片、隔膜润湿较困难。且在卷绕过程中隔膜张力不均匀及张力过大易发生卷绕形变导致电芯S形的出现，极片在充放过程中发生过度膨胀，增大内阻，降低容量，从而影响电池的性能发挥，更严重的是缩短循环寿命。
而圆柱形锂电池壳体空间较为狭窄，电解液量偏少，闭口化成时，内压较大，容量偏低，安全性能和循环性能不佳。在过充充电过程中，恒流充电时电压过高，电解液分解产生气体，消耗殆尽，造成电池气胀。现有的解决气胀的方式是采用专门的安全阀泄放气体，但是，这种安全阀在泄放气体的同时，电解液也随之流出，大量的高温电解液及其混合物遇到外部空气极易发生燃烧，从而带来极大的安全隐患。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种锂离子动力电池，能够泄放气体，并确保电解液不大量泄漏。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种锂离子动力电池，包括外壳、环形正极片和环形负极片，所述外壳包括圆形壳体、圆形盖板和多层同心设置的环形隔板，所述多层环形隔板垂直固定在所述圆形壳体底端，并与所述圆形壳体同心设置，所述圆形盖板与所述圆形壳体密封连接，所述多层环形隔板的每相邻两层环形隔板之间依次间隔设置所述环形正极片和环形负极片，所述多个环形正极片形成有正极极耳，所述多个环形负极片形成有负极极耳，所述圆形盖板上设有正极导电端子和负极导电端子，所述正极导电端子与所述正极极耳电连接，所述负极导电端子与所述负极极耳电连接，所述圆形盖板上设有防爆组件，所述圆形盖板上设有通孔，所述防爆组件包括金属膜片、橡胶气囊和固定套，所述金属膜片覆盖所述通孔，所述橡胶气囊设于所述金属膜片上方并覆盖所述金属膜片，所述固定套套设于所述橡胶气囊外，并将所述橡胶气囊和金属膜片固定在所述圆形盖板上。
其中，所述圆形盖板还设有自所述圆形盖板的上表面向下表面凹陷且不贯穿下表面的固定槽，所述固定槽的尺寸大于所述通孔的尺寸，所述通孔自所述固定槽的槽底贯穿所述圆形盖板的下表面。
其中，所述金属膜片包括位于边缘的固定段、位于中间的保护膜以及连接所述固定段和保护膜的刻痕段，所述固定套插设于所述固定槽中，并将所述橡胶气囊的边缘和所述固定段固定在所述固定槽的槽底。
其中，所述保护膜向所述橡胶气囊的方向凸起。
其中，所述固定段与固定槽的槽底之间采用激光焊接工艺焊接。
其中，所述圆形壳体的外侧壁设有多片第一散热鳍片，所述多片第一散热鳍片呈放射状地自所述圆形壳体向外延伸。
其中，所述圆形壳体为空心圆柱体结构，所述圆形盖板的形状与所述圆形壳体的端面形状相匹配。
其中，所述圆形壳体的内侧壁设有多片第二散热鳍片，所述多片第二散热鳍片呈放射状地自所述圆形壳体向所述圆形壳体的中心延伸。
其中，所述环形正极片和环形负极片与所述相邻两层环形隔板之间为间隙配合。
区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：通过在圆形盖板上设置通孔，通孔内由内向外依次设置金属膜片和橡胶气囊，当电池气胀后，气体冲破金属膜片，但是橡胶气囊具有弹性，会迅速膨胀以收容电解液及其混合物，即使橡胶气囊超过膨胀极限，也只会产生微小破裂而不会发生爆裂，只有少量的电解液及其混合物从微小裂缝流出，从而能够泄放气体，并确保电解液不大量泄漏。
附图说明
图1是本发明实施例锂离子动力电池的外壳的立体结构示意图。
图2是本发明实施例锂离子动力电池的俯视结构示意图。
图3是图2所示的锂离子动力电池的纵剖结构示意图。
图4是本发明实施例锂离子动力电池的圆形盖体的结构示意图。
图5是图4所示的圆形盖体的部分放大结构示意图。
图6是本发明实施例锂离子动力电池另一个实施例的俯视示意图。
图7是本发明实施例锂离子动力电池又一个实施例的俯视示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示，本发明实施例的锂离子动力电池包括外壳1、环形正极片2和环形负极片3。
外壳1包括圆形壳体11、圆形盖板12和多层同心设置的环形隔板13，多层环形隔板13垂直固定在圆形壳体11底端，并与圆形壳体11同心设置，圆形盖板12与圆形壳体11密封连接，多层环形隔板13的每相邻两层环形隔板13之间依次间隔设置环形正极片2和环形负极片3。环形隔板13可以作为环形正极片2和环形负极片3的绝缘隔膜，使得环形正极片2、环形负极片3和环形隔板13形成一个圆柱形电芯。在本实施例中，环形正极片2和环形负极片3与相邻两层环形隔板13之间为间隙配合，以使得电解液可以充分浸润环形正极片2和环形负极片3的下端部分。
由于环形隔板13形成在圆形壳体11上，使得环形隔板13作为电芯的绝缘隔膜使用，从而不再需要制造电芯，只需要在多层环形隔板13之间插入极片即可，减少了电池的制作工艺，制作成本低，生产效率高。不仅如此，环形隔板13由于直接固定在圆形壳体11的底端，因此增加了导热路径，可以极大程度地进行散热。在本实施例中，环形隔板13可以是与圆形壳体11一体成型，也可以是单独固定在圆形壳体11的底端。
如图4所示，多个环形正极片2形成有正极极耳(图未示)，多个环形负极片3形成有负极极耳(图未示)，圆形盖板12上设有正极导电端子101和负极导电端子102，正极导电端子101与正极极耳电连接，负极导电端子102与负极极耳电连接。
圆形盖板12上设有防爆组件，圆形盖板12上设有通孔103，防爆组件包括金属膜片41、橡胶气囊42和固定套43，金属膜片41覆盖通孔103，橡胶气囊42设于金属膜片41上方并覆盖金属膜片41，固定套43套设于橡胶气囊42外，并将橡胶气囊42和金属膜片41固定在圆形盖板12上。金属膜片41为圆形片状，优选为铝材料制作。由于金属铝材质比较柔软，故当电池气胀时，其内部产生气体的气压达到一定数值时，气体会冲破金属膜片41。橡胶气囊42通常采用高弹性、耐高温、抗老化、耐腐蚀的合成橡胶材料制成。
具体而言，参阅图5，圆形盖板12还设有自圆形盖板12的上表面向下表面凹陷且不贯穿下表面的固定槽104，固定槽104的尺寸大于通孔103的尺寸，通孔103自固定槽104的槽底贯穿圆形盖板12的下表面。
金属膜片41包括位于边缘的固定段411、位于中间的保护膜412以及连接固定段411和保护膜412的刻痕段413，固定套43插设于固定槽104中，并将橡胶气囊42的边缘和固定段411固定在固定槽104的槽底。由于设置了刻痕段413，使得电池气胀时，由于固定套43压住金属膜片41，金属膜片41因而不能发生形变，因此金属膜片41先从刻痕段413断裂，电池内部的气体从而能从断裂处快速排除。
在本实施例中，保护膜412向橡胶气囊42的方向凸起。为了保证连接可靠性，固定段411与固定槽104的槽底之间可以采用激光焊接工艺焊接。
在实际使用中，锂离子动力电池在工作过程中或者受到外力猛烈撞击时，有可能发生电热失控的现象，此时，电池内的温度急剧上升造成电解液汽化，导致电池内压急速升高，汽化的电解液及其混合物冲破保护膜412后便会冲击橡胶气囊4，由于橡胶气囊4不会破裂，只会沿着中空的固定套43迅速膨胀形成收容汽化状电解液及其混合物的气囊。待电池内部温度降低后，橡胶气囊4在弹性力的作用下，又恢复成原状，此时，橡胶气囊4中的电解液及其混合物便会回到外壳1内。
虽然橡胶气囊4也有膨胀极限，但是即使橡胶气囊4达到膨胀极限，由于橡胶气囊4的自身特性，也不会发生爆裂，只会产生微小裂痕，气体会从微小裂痕流出，此过程中伴随着少量的电解液及其混合物流出，但是由于量少，不会发生电解液燃烧的现象。
为了提高电池的散热性能，尽量避免电池产生气胀现象，可以考虑在圆形壳体11设置散热结构。如图6所示，圆形壳体11的外侧壁设有多片第一散热鳍片5，多片第一散热鳍片5呈放射状地自圆形壳体11向外延伸。
进一步的，在图6基础上，可以进一步增加散热面积，如图7所示，圆形壳体11为空心圆柱体结构，圆形盖板12的形状与圆形壳体11的端面形状相匹配。圆形壳体11的内侧壁还可以设有多片第二散热鳍片6，多片第二散热鳍片6呈放射状地自圆形壳体11向圆形壳体11的中心延伸。以更好地经
通过设置第一散热鳍片5和第二散热鳍片6，可以更好地经由圆形壳体11的侧壁表面散热。
通过上述方式，本发明实施例的锂离子动力电池通过在圆形盖板上设置通孔，通孔内由内向外依次设置金属膜片和橡胶气囊，当电池气胀后，气体冲破金属膜片，但是橡胶气囊具有弹性，会迅速膨胀以收容电解液及其混合物，即使橡胶气囊超过膨胀极限，也只会产生微小破裂而不会发生爆裂，只有少量的电解液及其混合物从微小裂缝流出，从而能够泄放气体，并确保电解液不大量泄漏。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种锂离子动力电池，其特征在于，包括外壳、环形正极片和环形负极片，所述外壳包括圆形壳体、圆形盖板和多层同心设置的环形隔板，所述多层环形隔板垂直固定在所述圆形壳体底端，并与所述圆形壳体同心设置，所述圆形盖板与所述圆形壳体密封连接，所述多层环形隔板的每相邻两层环形隔板之间依次间隔设置所述环形正极片和环形负极片，多个所述环形正极片形成有正极极耳，多个所述环形负极片形成有负极极耳，所述圆形盖板上设有正极导电端子和负极导电端子，所述正极导电端子与所述正极极耳电连接，所述负极导电端子与所述负极极耳电连接，所述圆形盖板上设有防爆组件，所述圆形盖板上设有通孔，所述防爆组件包括金属膜片、橡胶气囊和固定套，所述金属膜片覆盖所述通孔，所述橡胶气囊设于所述金属膜片上方并覆盖所述金属膜片，所述固定套套设于所述橡胶气囊外，并将所述橡胶气囊和金属膜片固定在所述圆形盖板上。
2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述圆形盖板还设有自所述圆形盖板的上表面向下表面凹陷且不贯穿下表面的固定槽，所述固定槽的尺寸大于所述通孔的尺寸，所述通孔自所述固定槽的槽底贯穿所述圆形盖板的下表面。
3.根据权利要求2所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述金属膜片包括位于边缘的固定段、位于中间的保护膜以及连接所述固定段和保护膜的刻痕段，所述固定套插设于所述固定槽中，并将所述橡胶气囊的边缘和所述固定段固定在所述固定槽的槽底。
4.根据权利要求3所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述保护膜向所述橡胶气囊的方向凸起。
5.根据权利要求3所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述固定段与固定槽的槽底之间采用激光焊接工艺焊接。
6.根据权利要求1至5任一项所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述圆形壳体的外侧壁设有多片第一散热鳍片，所述多片第一散热鳍片呈放射状地自所述圆形壳体向外延伸。
7.根据权利要求6所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述圆形壳体为空心圆柱体结构，所述圆形盖板的形状与所述圆形壳体的端面形状相匹配。
8.根据权利要求7所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述圆形壳体的内侧壁设有多片第二散热鳍片，所述多片第二散热鳍片呈放射状地自所述圆形壳体向所述圆形壳体的中心延伸。
9.根据权利要求1所述的锂离子动力电池，其特征在于，所述环形正极片和环形负极片与所述相邻两层环形隔板之间为间隙配合。
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