CN108054306A - 动力电池盖板、使用该盖板的动力电池及生产盖板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动力电池盖板，包括设置有安装孔的盖板基体、以及设置在所述安装孔中的连接片，所述连接片与所述盖板基体均采用金属材料制成，所述连接片与所述盖板基体通过树脂注塑绝缘密封连接，所述连接片包括正极连接片和负极连接片。本发明的动力电池盖板，连接片与盖板基体之间通过树脂注塑进行密封，密封性能良好，安全性能高，延长了电池的使用寿命；另外，连接片作为电池极柱，使盖板的整体重量明显减小。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池领域，更具体地说，涉及一种动力电池盖板、使用该盖板的动力电池及生产该动力电池盖板的方法。
背景技术
随着新能源的快速发展，锂离子电池被广泛应用于电动工具、新能源汽车、电网储能等相关领域，然而对于动力电池而言，人们对其能量密度的提升、电池系统的轻量化以及更高的安全性能三方面的要求愈发的强烈，然而在实际应用中的动力电池性能往往存在该方面的不足，主要表现在三个方面：单体电芯能量密度较小、电池系统设计复杂、单体电芯密封性能带来的安全隐患。
目前，动力电池的盖板结构普遍采用盖板基体、铜铝极柱、上下塑胶注塑成型的工艺进行加工成型，该盖板结构单体的质量较大；另外，动力电池的密封结构，目前普遍采用密封圈的方式进行挤压密封(譬如PFA、氟橡胶密封圈、聚乙烯等)，该类密封圈在电池长时间使用过程中，有可能在高温或者较大应力的情况下失效，给动力电池密封带来安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种轻量化、密封性能良好的动力电池盖板及使用该盖板的动力电池。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种动力电池盖板，包括设置有安装孔的盖板基体、以及设置在所述安装孔中的连接片，所述连接片与所述盖板基体均采用金属材料制成，所述连接片与所述盖板基体通过树脂注塑绝缘密封连接，所述连接片包括正极连接片和负极连接片。
在一些实施例中，所述动力电池盖板上还设置有防爆保护孔和注液孔。
在一些实施例中，所述树脂为热塑性树脂，所述热塑性树脂为耐高温、耐老化、耐电解液腐蚀的聚苯硫醚材料。
在一些实施例中，所述盖板基体材料为铝或铝合金，所述正极连接片材料为铝或铝合金，所述负极连接片材料为铜与铝或铝合金的复合。
在一些实施例中，所述负极连接片的铜端朝内，铝端朝外。
在一些实施例中，所述盖板基体和所述连接片的金属材料为经过前处理和表面处理后的金属材料。
在一些实施例中，所述的表面处理依次包括阳极氧化和磷酸处理。
本发明还提供一种使用该动力电池盖板的动力电池，包括电池壳体、设置在所述电池壳体内的卷芯以及设置在所述电池壳体上的动力电池盖板。
本发明还提供一种生产该动力电池盖板的方法，按以下步骤生产所述的动力电池盖板：
S1、冲压盖板基体，在盖板基体上设置安装孔；
S2、将盖板基体和连接片分别进行前处理和表面处理；
S3、将盖板基体与连接片在注塑机中定位，进行树脂注塑工艺将盖板基体以及连接片相互绝缘接合在一起。
在一些实施例中，所述的表面处理依次包括阳极氧化和磷酸处理。
实施本发明的动力电池盖板，具有以下有益效果：本发明的动力电池盖板，由于连接片与盖板基体之间通过树脂注塑进行密封，该方式能够让连接片与盖板基体通过树脂注塑紧密连接，因而具有良好的密封性能，安全性能高，延长了密封的有效寿命，同时也延长了电池的使用寿命；另外，采用这种连接方式的动力电池盖板，连接片作为电池极柱，用于后期单体电池的串并联成组PACK，省去了目前大部分盖板结构设计中含有的极柱这种大块金属的存在，使盖板的整体重量明显减小，进而使电芯的质量大幅度减小，很好的提高了单体电池的能量密度，为后续电芯串并联形成PACK包的质量也大大减小，符合目前动力电池轻量化、提高能量密度的发展方向。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一些实施例中动力电池的结构示意图；
图2是本发明一些实施例中动力电池盖板的爆炸结构示意图；
图3是本发明一些实施例中动力电池盖板的俯视图；
图4是本发明一些实施例中动力电池盖板的剖视图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。其中，附图仅仅是示意图，对发明起到示意说明作用，并非发明的实物图，不能理解为对本专利的限制；并且在本发明的实施例中，有些实物为实际必要的部件，且对于本领域的技术人员来说是公知的，但因为对发明影响不大，会将其省略，有些产品尺寸可能会因为需要而放大或者缩小，并不代表实际产品的尺寸。
如图1所示为本发明一些实施例中动力电池的结构示意图，其包括电池壳体1、设置在电池壳体1内的电池卷芯2以及设置在电池壳体1上的动力电池盖板3。
如图2-4所示，该动力电池盖板3包括设有安装孔311的盖板基体31、设置在安装孔311中的连接片32以及包覆在连接片32周缘的树脂绝缘件33，盖板基体31与连接片32通过树脂绝缘件33相互绝缘密封连接。盖板基体31与连接片32均采用金属材料制成，树脂绝缘件33由树脂注塑形成。其中，连接片32包括正极连接片321以及负极连接片322，正、负极连接片与盖板基体31通过树脂注塑接合，采用金属-树脂接合成型的技术进行密封。
在一些实施例中，安装孔311的个数为2个，分别用于放置正极连接片321以及负极连接片322。在一些实施例中，树脂绝缘件33包括正极树脂绝缘件331和负极树脂绝缘件332，正、负极连接片与盖板基体31分别通过正、负极树脂绝缘件绝缘密封连接。
盖板基体31的树脂注塑位置预先设置有供连接片32穿过的安装孔311，注塑时通过连接片32穿过安装孔311进行定位，然后进行树脂注塑。在一些实施例中，盖板基体31上设置有注液孔312，用于动力电池组装后的注液工序。在一些实施例中，盖板基体31上还可设置防爆保护孔313，在动力电池内部发生异常，内部气压急剧升高时，防爆保护孔313的阀门及时开启，起到泄压作用，防止动力电池发生爆炸，燃烧等危险。
在一些实施例中，盖板基体31的材料为铝或铝合金；正极连接片321的材料为铝或铝合金，牌号可为1系、3系、5系；负极连接片322为铜与铝或铝合金的复合(铜铝经过摩擦焊接合在一起)，其可设置成如图2所示的铜端3221朝内、铝端3222朝外，铜端3221朝内是为了能与电池卷芯极耳进行激光焊接，铝端3222朝外是为了后期电池串并联成组时与外部铝汇流排进行焊接，且铝长期暴露在空气中不易被氧化，较铜的抗氧化能力强。
树脂在一些实施例中为热塑性树脂材料，尤其是耐高温、耐老化、耐电解液腐蚀的聚苯硫醚(PPS)材料。
该动力电池盖板3在制作时可采用如下步骤：
S1、冲压盖板基体31，在盖板基体31上设置安装孔311、注液孔312、以及防爆保护孔313；
S2、将盖板基体31和连接片32进行表面处理；
S3、将带有安装孔311的盖板基体31与连接片32在注塑机中定位好，使用树脂注塑工艺将盖板基体31、树脂绝缘件33、以及连接片32接合在一起，注塑完成后，得到强结合力、强稳定性、强密封性能的动力电池盖板3。
具体地，可采用领域内技术人员公知的注塑机进行注塑，使用合理的注塑模具使树脂在盖板基体31的安装孔311中良好成型，注塑机采用热胶道进行注塑有助于控制树脂的注塑温度，且可以减少废料进而节省材料。
树脂可采用经过特殊处理的PPS材料(具有耐高温、耐老化、耐电解液腐蚀等良好性能)，该种材料需在氧化氛围中保持一定的稳定性，且需具备较高的机械强度，以及在金属-树脂结合过程中需要具有较大的结合强度。
金属与树脂之间的结合需要达到一定的结合强度，才能使该动力电池盖板3在性能上达到要求。为了使金属与树脂进行良好的接合，需要对金属基体进行表面处理，并且需要合理的选择树脂材料。该表面处理可包含以下步骤：
S21、阳极氧化：将盖板基体31以及连接片32分别进行前处理和阳极氧化处理，在盖板基体31及连接片金属表面生成一层氧化膜层；
具体地，所述的盖板基体31以及连接片32进行前处理，是指对金属表面进行打磨，然后依次进行除油、水洗、碱蚀、中和等基本操作。所述的阳极氧化是指领域内技术人员公知的阳极氧化技术，且使用领域内公知的阳极氧化设备，譬如阳极氧化槽。本发明优选的阳极氧化方案是将经过前处理的盖板基体31以及连接片32放入浓度为20wt％的硫酸溶液中，温度控制在10-20℃，在20-25V电压下电解10-15min得到10-20um厚的阳极氧化膜层。
S22、磷酸处理：将S21中经过阳极氧化处理的盖板基体31及连接片32浸入磷酸溶液当中，得到表面处理完全的盖板基体31及连接片32。
具体地，本发明优选的磷酸处理方案是采用一定质量分数且具有含卤无机物添加剂的磷酸溶液对氧化处理后的盖板基体31及连接片32进行磷酸处理，添加剂为可溶性盐酸盐，譬如氯化钠、氯化钾或者氯化铝的一种或几种。磷酸处理的温度为20℃-30℃，时间为60min，分六次处理，每次10min。磷酸处理可以在阳极氧化膜层下边形成腐蚀孔，腐蚀孔有助于后续热塑性树脂在注塑过程中更好地与金属进行结合，达到更高的结合强度。
上述连接片32与盖板基体31之间通过注塑树脂形成树脂绝缘件33进行密封，在连接片32与树脂绝缘件33之间以及盖板基体31与树脂绝缘件33之间预先经过阳极氧化处理形成了一层阳极氧化膜，且经过磷酸处理之后在阳极氧化膜层下形成了腐蚀孔，热塑性树脂进行注塑时能通过腐蚀孔很好地与盖板基体31进行结合。在一些实施例中，树脂绝缘件33的注塑长度为36mm、宽度为15mm，处于盖板基体31外表面的厚度为6mm，处于盖板基体31内表面的厚度为3mm。
本发明的动力电池盖板3，由于连接片32与盖板基体31之间通过热塑性树脂采用金属-树脂接合进行密封，具有高强度、高硬度以及较好的耐高温性能，且该方式能够让连接片32与树脂绝缘件33、树脂绝缘件33与盖板基体31紧密连接，因而具有良好的密封性能，密封安全性能高，延长了密封的有效寿命，同时也延长了电池的使用寿命。
另外，采用这种连接方式的动力电池盖板3，连接片32作为电池极柱，用于后期单体电池的串并联成组PACK，省去了目前大部分盖板结构设计中含有的极柱这种大块金属的存在，使盖板的整体重量明显减小，进而使电芯的质量大幅度减小，很好的提高了单体电池的能量密度，为后续电芯串并联形成PACK包的质量也大大减小，符合目前动力电池轻量化、提高能量密度的发展方向。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种动力电池盖板，其特征在于，包括设置有安装孔(311)的盖板基体(31)、以及设置在所述安装孔(311)中的连接片(32)，所述连接片(32)与所述盖板基体(31)均采用金属材料制成，所述连接片(32)与所述盖板基体(31)通过树脂注塑绝缘密封连接，所述连接片(32)包括正极连接片(321)和负极连接片(322)。
2.根据权利要求1所述的动力电池盖板，其特征在于，所述动力电池盖板上还设置有防爆保护孔(313)和注液孔(312)。
3.根据权利要求1所述的动力电池盖板，其特征在于，所述树脂为热塑性树脂，所述热塑性树脂为耐高温、耐老化、耐电解液腐蚀的聚苯硫醚材料。
4.根据权利要求1所述的动力电池盖板，其特征在于，所述盖板基体(31)材料为铝或铝合金，所述正极连接片(321)材料为铝或铝合金，所述负极连接片(322)材料为铜与铝或铝合金的复合。
5.根据权利要求4所述的动力电池盖板，其特征在于，所述负极连接片(322)的铜端(3221)朝内，铝端(3222)朝外。
6.根据权利要求1所述的动力电池盖板，其特征在于，所述盖板基体(31)和所述连接片(32)的金属材料为经过前处理和表面处理后的金属材料。
7.根据权利要求6所述的动力电池盖板，其特征在于，所述的表面处理依次包括阳极氧化和磷酸处理。
8.一种动力电池，包括电池壳体、设置在所述电池壳体内的卷芯以及设置在所述电池壳体上的盖板，其特征在于，所述盖板为权利要求1-7中任一项所述的动力电池盖板。
9.一种动力电池盖板的生产方法，其特征在于，按以下步骤生产权利要求1-7中任一项所述的动力电池盖板：
S1、冲压盖板基体(31)，在盖板基体(31)上设置安装孔(311)；
S2、将盖板基体(31)和连接片(32)分别进行前处理和表面处理；
S3、将盖板基体(31)与连接片(32)在注塑机中定位，进行树脂注塑工艺将盖板基体(31)以及连接片(32)相互绝缘接合在一起。
10.根据权利要求9所述的动力电池盖板的生产方法，其特征在于，所述的表面处理依次包括阳极氧化和磷酸处理。
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| CN201711076563.9A CN108054306A (zh) | 2017-11-06 | 2017-11-06 | 动力电池盖板、使用该盖板的动力电池及生产盖板的方法 |
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2017
- 2017-11-06 CN CN201711076563.9A patent/CN108054306A/zh not_active Withdrawn
Cited By (4)
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| CN109888132A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-06-14 | 苏州美阅新能源有限公司 | 一种汽车动力电池盖板 |
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| CN115347287B (zh) * | 2022-09-02 | 2023-11-10 | 宁夏宝丰昱能科技有限公司 | 电池顶盖、电池及电池制造方法 |
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