CN107658394A - 一种动力电池、动力电池盖板及其制造方法 - Google Patents

一种动力电池、动力电池盖板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种动力电池、动力电池盖板及其制造方法，动力电池盖板包括盖板本体、覆盖于盖板本体内层的绝缘保护层、以及贯穿盖板本体设置的极柱，极柱与盖板本体之间形成有用于实现两者密封连接的注塑层，注塑层与极柱之间通过注塑方式成型、并形成化学键连接。本申请通过在极柱表面利用注塑方式成型而形成化学键连接的注塑层，使得极柱与盖板本体之间利用注塑层实现两者的密封连接，从而可以有效地避免现有技术中由于采用铆接或卡簧结构密封，所导致的工艺复杂、成本较高、而且结构强度低、动力电池的可靠性也偏低等问题。本申请通过注塑的方式可以降低制造工艺的复杂度而且成本低，本申请能够保证结构强度、保证设备的可靠性。

Description

一种动力电池、动力电池盖板及其制造方法
技术领域
本发明涉及动力电池组件技术领域，尤其是涉及一种动力电池、动力电池盖板及其制造方法。
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，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。
锂离子动力电池是新能源的能量输出关键零部件，在新能源汽车整体成本中占比较高，这也导致新能源汽车相比于传统汽车竞争力不足，因此降低动力电池成本，开发低成本高考可靠性的动力电池结构件，是动力电池发展的一大方向。
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、变形等情况，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铆接或卡簧结构密封，工艺复杂，成本较高，而且结构强度不高，容易导致动力电池在可靠性等方面出现问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种动力电池、动力电池盖板及其制造方法，可以降低制造工艺的复杂度而且成本低，本申请能够保证结构强度、保证设备的可靠性。
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、以及贯穿所述盖板本体设置的极柱，所述极柱与所述盖板本体之间形成有用于实现两者密封连接的注塑层，所述注塑层与所述极柱之间通过注塑方式成型、并形成化学键连接。
一种动力电池，包括上述的动力电池盖板。
一种动力电池盖板的制造方法，所述制造方法用于制得上述的动力电池盖板，所述制造方法包括步骤：
对所述极柱的外周部分进行表面清洗和干燥处理；
表面清洗和干燥处理后，将所述极柱置于包括硅烷偶联剂和乙醇的溶液浸泡处理，浸泡处理后进行晾干烘烤；
采用模内注塑方式在所述极柱与所述盖板本体之间形成有用于实现两者密封连接的所述注塑层。
上述动力电池、动力电池盖板及其制造方法，通过在极柱表面利用注塑方式成型而形成化学键连接的注塑层，使得极柱与盖板本体之间利用注塑层实现两者的密封连接，从而可以有效地避免现有技术中由于采用铆接或卡簧结构密封，所导致的工艺复杂、成本较高、而且结构强度低、动力电池的可靠性也偏低等问题。本申请通过注塑的方式可以降低制造工艺的复杂度而且成本低，本申请能够保证结构强度、保证设备的可靠性。
附图说明
图1为一实施例中动力电池盖板的部分结构示意图；
图2为图1所示动力电池盖板的其中一部分结构示意图。
具体实施方式
在一个实施例中，如图1和图2所示，本实施例的动力电池盖板包括盖板本体11、覆盖于所述盖板本体11内层的绝缘保护层12、贯穿所述盖板本体11设置的极柱13、所述极柱13与所述盖板本体11之间形成有用于实现两者密封连接的注塑层14、设有贯穿所述盖板本体11设置并用于注入电解液的注液孔15、以及设于所述盖板本体11上用于在动力电池内部高压时排出电池内部气体释放压力的防爆装置16。
需要说明的是，所述注塑层14与所述极柱13之间通过注塑方式成型、并形成化学键连接，进一步而言，所述盖板本体11与所述注塑层14之间通过注塑方式成型、并形成化学键连接。
在本实施例中，所述盖板本体11的材料为铝合金、不锈钢、PP(聚丙烯)、PPS(聚苯硫醚)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PA6(己内酰胺开环聚合物)、PA66(己二胺与己二酸缩聚物)、或PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)。所述极柱13的材料包括铜、铝、铝镍合金、银、金和铜铝复合等。
其中，所述极柱13的形状为圆柱型、多棱柱型或片状，所述注塑层14套设于所述极柱13的外周，所述注塑层14的外周形成有环形槽，所述盖板本体11嵌设于所述环形槽内。通过这种方式，可以进一步提高结构的密封性能。
其中，所述注塑层14的材料包括PP、极性单体接枝到聚丙烯大分子上的改性PP、或所述PP与所述改性PP的混合。即，所述注塑层14的材料可以单独采用PP，也可以单独采用改性PP，也可以采用所述PP与所述改性PP的混合。
值得注意的是，若所述注塑层14的材料包括所述PP与所述改性PP的混合，所述改性PP占混合材料中的质量分数为3％-25％，优选地，质量分数为5％-20％，具体可以为18％。
在优选的实施例中，所述注塑层14的材料还包括添加到所述PP、所述改性PP、或所述PP与所述改性PP的混合中的玻璃纤维、碳纤维、滑石粉、云母、硅灰石和碳酸钙中的至少一种，通过这种方式，可以增加动力电池盖板的所述注塑层14的强度、调整膨胀系数或调整导电性。
值得一提的是，所述极性单体为MAH(马来酸酐)、GMA(甲基丙烯酸缩水甘油酯)、MAA(甲基丙烯酸)、AA(丙烯酸)、DBM(马来酸二丁酯)、丙烯酸酯、丙烯睛或丙烯酰胺，接枝的枝接率为0.8％-2.5％。优选地，枝接率为1％-2％，具体可以为1.5％，以获得更好的材料性能。
举例而言，本实施例注塑成型并形成化学键的其中一种实施方式，可以为：用硅烷偶联剂对铝金属材料制得的所述极柱13进行表面处理，使所述极柱13的铝金属表面氧化物及其水合物形成AI-O-Si键进行结合，同时铝金属表面形成-NH2键；在PP中添加MAH的极性单体时，PP和MAH的改性PP混合物处于熔体状态，并在一定的温度下，运动状态的MAH中的酸酐基团及其水解形成的羟基基团与铝金属表面处于一定距离时，将与铝金属表面的-NH2键反应，进而形成配位键方式的化学键连接，其中，AI为铝，O为氧，Si为硅。
在本实施例中，所述防爆装置16位于所述盖板本体11的几何中心位置，以此来保证电池内部各空间的压力都能及时地均衡排放。
本实施例的动力电池盖板通过在极柱13表面利用注塑方式成型而形成化学键连接的注塑层14，使得极柱13与盖板本体11之间利用注塑层14实现两者的密封连接，从而可以有效地避免现有技术中由于采用铆接或卡簧结构密封，所导致的工艺复杂、成本较高、而且结构强度低、动力电池的可靠性也偏低等问题。本申请通过注塑的方式可以降低制造工艺的复杂度而且成本低，本申请能够保证结构强度、保证设备的可靠性。
本申请还提供一种动力电池，其可以包括任一上述实施例的动力电池盖板。
如前所述，所述动力电池盖板设有贯穿所述盖板本体11设置并用于注入电解液的注液孔15，以及设于所述盖板本体11上用于在电池内部高压时排出电池内部气体释放压力的防爆装置16。优选地，注液孔15为一个，以保证结构强度，并且与防爆装置16间隔预定距离设置，避免两者之间太近时造成两者之间部分的结构强度不高的问题。
其中，所述防爆装置16位于所述盖板本体11的几何中心位置。
此外，本申请实施例还提供一种动力电池盖板的制造方法，所述制造方法用于制得任一上述实施例所述的动力电池盖板，所述制造方法包括但不限于如下几个步骤。
步骤一、对所述极柱13的外周部分进行表面清洗和干燥处理。
需要说明的是，本实施例所述表面清洗和干燥处理，依序的工艺流程具体包括：沸水煮、水冲冼、晾干、丙酮清洗、晾干、砂纸打磨、丙酮清洗和晾干等步骤。
或在其他实施例中，所述表面清洗和干燥处理，依序的工艺流程具体包括：碱洗、酸洗、水清洗和干燥等步骤。
步骤二、表面清洗和干燥处理后，将所述极柱13置于包括硅烷偶联剂和乙醇的溶液浸泡处理，浸泡处理后进行晾干烘烤。
其中，在所述溶液浸泡5～8分钟，所述溶液浓度可以为1％～5％，优选地为3％。
在本实施例中，所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷、氨基硅烷、改性氨基硅烷、氯基硅烷、环氧基硅烷、甲基丙烯酞氧基硅烷、甲基硅烷、苯基硅烷以及α一官能团硅烷的其中之一或几种混合。
步骤三、采用模内注塑方式在所述极柱13与所述盖板本体11之间形成有用于实现两者密封连接的所述注塑层14。
需要说明的是，所述盖板本体11的材料为PP、PPS、ABS、己内酰胺开环聚合物PA6、PA66、或PBT等高分子材料时，对所述盖板本体11进行表面清洗和干燥处理，表面清洗和干燥处理后，将所述盖板本体11置于包括硅烷偶联剂和乙醇的溶液浸泡处理，浸泡处理后进行晾干烘烤。而当所述盖板本体11的材料为金属材料时，则可以不作清洗等流程。
其中，所述注塑层14的材料包括PP、极性单体接枝到聚丙烯大分子上的改性PP、或所述PP与所述改性PP的混合。
值得注意的是，若所述注塑层14的材料包括所述PP与所述改性PP的混合，所述改性PP占混合材料中的质量分数为3％-25％，优选地，质量分数为5％-20％，具体可以为18％。
在优选的实施例中，所述注塑层14的材料还包括添加到所述PP、所述改性PP、或所述PP与所述改性PP的混合中的玻璃纤维、碳纤维、滑石粉、云母、硅灰石和碳酸钙中的至少一种，通过这种方式，可以增加动力电池盖板的所述注塑层14的强度、调整膨胀系数或调整导电性。
值得一提的是，所述极性单体为MAH、GMA、MAA、AA、DBM、丙烯酸酯、丙烯睛或丙烯酰胺，接枝的枝接率为0.8％-2.5％。优选地，枝接率为1％-2％，具体可以为1.5％，以获得更好的材料性能。
如前所述，其具体化学反应处理过程包括：用硅烷偶联剂对铝金属材料制得的所述极柱13进行表面处理，使所述极柱13的铝金属表面氧化物及其水合物形成AI-O-Si键进行结合，同时铝金属表面形成-NH2键；在PP中添加MAH的极性单体时，PP和MAH的改性PP混合物处于熔体状态，并在一定的温度下，运动状态的MAH中的酸酐基团及其水解形成的羟基基团与铝金属表面处于一定距离时，将与铝金属表面的-NH2键反应，进而形成配位键方式的化学键连接。其中，本实施例以铝材料制得的极柱13、并采用改性PP材料和MAH极性单体制作形成注塑层14为例进行具体说明，而采用其他材料时制造方式相类似，在本技术领域人员容易结合理解的范围内，不一一赘述。
本申请通过注塑的方式可以降低制造工艺的复杂度而且成本低，本申请能够保证结构强度、保证设备的可靠性。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (14)

1.一种动力电池盖板，其特征在于，包括盖板本体、覆盖于所述盖板本体内层的绝缘保护层、以及贯穿所述盖板本体设置的极柱，所述极柱与所述盖板本体之间形成有用于实现两者密封连接的注塑层，所述注塑层与所述极柱之间通过注塑方式成型、并形成化学键连接。
2.如权利要求1所述的动力电池盖板，其特征在于，所述盖板本体与所述注塑层之间通过注塑方式成型、并形成化学键连接。
3.如权利要求1或2所述的动力电池盖板，其特征在于，所述注塑层的材料包括聚丙烯PP、极性单体接枝到聚丙烯大分子上的改性PP、或所述PP与所述改性PP的混合。
4.如权利要求3所述的动力电池盖板，其特征在于，若所述注塑层的材料包括所述PP与所述改性PP的混合，所述改性PP占混合材料中的质量分数为3％-25％。
5.如权利要求3所述的动力电池盖板，其特征在于，所述注塑层的材料还包括添加到所述PP、所述改性PP、或所述PP与所述改性PP的混合中的玻璃纤维、碳纤维、滑石粉、云母、硅灰石和碳酸钙中的至少一种。
6.如权利要求3所述的动力电池盖板，其特征在于，所述极性单体为马来酸酐MAH、甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA、甲基丙烯酸MAA、丙烯酸AA、马来酸二丁酯DBM、丙烯酸酯、丙烯睛或丙烯酰胺，接枝的枝接率为0.8％-2.5％。
7.如权利要求3所述的动力电池盖板，其特征在于，所述极柱的材料为铜、铝、铝镍合金、银、金或铜铝复合，所述盖板本体的材料为铝合金、不锈钢、聚丙烯PP、聚苯硫醚PPS、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、己内酰胺开环聚合物PA6、己二胺与己二酸缩聚物PA66、或聚对苯二甲酸丁二酯PBT。
8.如权利要求3所述的动力电池盖板，其特征在于，所述极柱的形状为圆柱型或多棱柱型，所述注塑层套设于所述极柱的外周，所述注塑层的外周形成有环形槽，所述盖板本体嵌设于所述环形槽内。
9.一种动力电池，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的动力电池盖板。
10.如权利要求9所述的动力电池，其特征在于，所述动力电池盖板还设有贯穿所述盖板本体设置并用于注入电解液的注液孔，以及设于所述盖板本体上用于在电池内部高压时排出电池内部气体释放压力的防爆装置。
11.一种动力电池盖板的制造方法，其特征在于，所述制造方法用于制得如权利要求1-8任一项所述的动力电池盖板，所述制造方法包括步骤：
对所述极柱的外周部分进行表面清洗和干燥处理；
表面清洗和干燥处理后，将所述极柱置于包括硅烷偶联剂和乙醇的溶液浸泡处理，浸泡处理后进行晾干烘烤；
采用模内注塑方式在所述极柱与所述盖板本体之间形成有用于实现两者密封连接的所述注塑层。
12.如权利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述盖板本体的材料为聚丙烯PP、聚苯硫醚PPS、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、己内酰胺开环聚合物PA6、己二胺与己二酸缩聚物PA66、或聚对苯二甲酸丁二酯PBT时，对所述盖板本体进行表面清洗和干燥处理，表面清洗和干燥处理后，将所述盖板本体置于包括硅烷偶联剂和乙醇的溶液浸泡处理，浸泡处理后进行晾干烘烤。
13.如权利要求11或12所述的制造方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷、改性氨基硅烷、氯基硅烷、环氧基硅烷、甲基丙烯酞氧基硅烷、甲基硅烷、苯基硅烷以及α一官能团硅烷的其中之一或几种混合。
14.如权利要求13所述的制造方法，其特征在于，在所述溶液浸泡5～8分钟，所述溶液浓度为1％～5％；
所述表面清洗和干燥处理，依序的工艺流程具体包括：
沸水煮、水冲冼、晾干、丙酮清洗、晾干、砂纸打磨、丙酮清洗和晾干；
或，所述表面清洗和干燥处理，依序的工艺流程具体包括：
碱洗、酸洗、水清洗和干燥。
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