CN111312939A - 一种具有安全保护功能的电池端盖 - Google Patents

一种具有安全保护功能的电池端盖 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有安全保护功能的电池端盖，包括上盖、孔板架、防爆膜片和断电膜片，所述孔板架上固定安装有孔板，所述孔板的上端面设有第一安装孔；所述孔板的下端面设有第二安装孔，所述孔板上端面设有向上凸起的第一凸台，所述防爆膜片的边缘固定安装在所述上盖上，所述防爆膜片的下端面与所述第一凸台通过焊接贴合设置，所述防爆膜片下端中部设有向下凸起的定位凸台，所述定位凸台安装在所述第一安装孔中；所述断电膜片安装在所述第二安装孔中，所述断电膜片的上端面与所述定位凸台的下端面通过焊接贴合设置。通过这种端盖结构保证了端盖的通电面积，减少了电路阻值产生的焦耳热，降低了热失控风险。

Description

一种具有安全保护功能的电池端盖
技术领域
本发明涉及电池制造领域，尤其涉及一种具有安全保护功能的电池端盖。
背景技术
电池端盖是电池重要的部件，它需有如下的功能：
（1）连接极组与外部电路，使电流能够输入输出。这个电流应是电池允许的最大电流。
（2）端盖通过焊接或卷边压缩与壳体组装在一块形成密封，保证极组的正常工作。
（3）要有对电池的安全保护功能，包括：
a. 断路功能（CID）：此功能是在电芯内压因故障上升到一定数值时断开电路。使电芯停止工作。
b. 膜片开启功能（Vent）：此功能是在电池断路后如果电池内压继续上升到一定数值，膜片应当开启泄气，防止电池爆炸。
（4）在20-25℃的环境中，端盖通过300A电流5分钟，端盖温升不得超过80℃。
（5）在电芯全寿命周期内，端盖阻值应≦1mΩ
端盖通过300A电流温度不超过80℃，实质就是要求电池内部电路上的每个节点的通电面积大于40mm2，具体到端盖上，就是孔板和膜片的通电面积要≧40mm2，传统的电池的断路功能端盖的拉力仅允许拉断总计为2.8mm2的焊接面积，距44mm2的通电面积相差很多，较小的焊接面积会造成通电过程中快速升温，进而损坏电池。同时传统的膜片通过卷边包住上盖会有接触电阻产生且受冷热冲击、氧化等使阻值大且不稳定。
发明内容
本发明要解决的技术问题是传统的电池的断路功能端盖的拉力仅允许拉断总计为2.8mm2的焊接面积，距44mm2的通电面积相差很多，较小的焊接面积会造成通电过程中快速升温，进而损坏电池。同时传统的膜片通过卷边包住上盖会有接触电阻产生且受冷热冲击、氧化等使阻值大且不稳定，本发明提供了一种具有安全保护功能的电池端盖来解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有安全保护功能的电池端盖，包括上盖和设置在所述上盖下方的孔板架，还包括防爆膜片和断电膜片，所述孔板架上固定安装有孔板，所述孔板的上端面设有第一安装孔；所述孔板的下端面设有第二安装孔，所述第一安装孔与所述第二安装孔相连通，所述孔板上端面，位于所述第一安装孔的外侧设有向上凸起的第一凸台，所述防爆膜片安装在所述上盖和所述孔板架之间，所述防爆膜片的边缘固定安装在所述上盖上，所述防爆膜片由外往内逐渐下凸，所述防爆膜片的下端面与所述第一凸台通过焊接贴合设置，所述防爆膜片下端中部设有向下凸起的定位凸台，所述定位凸台安装在所述第一安装孔中；所述断电膜片安装在所述第二安装孔中，所述断电膜片的上端面与所述定位凸台的下端面通过焊接贴合设置。
进一步地：所述防爆膜片与所述第一凸台的贴合面上均匀焊有16个焊点，所述焊点的直径为0.4mm。
进一步地：所述16个焊点包括8个第一焊点和8个第二焊点，所述第一焊点与所述第二焊点间隔设置，所述第一焊点以φ7为圆周均布；所述第二焊点以φ7.5为圆周均布。
进一步地：所述断电膜片与定位凸台的贴合面上均匀焊接有4个第三焊点，所述第三焊点的直径为0.4mm。
进一步地：所述防爆膜片的边缘包裹在所述上盖的上端面，所述防爆膜片与所述上盖的上端面通过激光焊接形成三段圆弧形焊缝，所述三段圆弧形焊缝沿周向均布。
进一步地：所述圆弧形焊缝的宽度为1mm；所述圆弧形焊缝11的长度为20mm。
本发明的有益效果是，本发明一种具有安全保护功能的电池端盖保证了端盖的通电面积，减少了电路阻值产生的焦耳热，使电池的熵增减少，提高了活性材料的分解温度，降低了热失控风险。同时能确保电池故障初期内压升到一定数值，电池内温还未达到材料分解温度时即断开电路，使极组内电子和离子停止运动，电池内温不再上升。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一种具有安全保护功能的电池端盖的结构示意图；
图2是孔板的结构示意图；
图3是防爆膜片与孔板的结构示意图；
图4是第一焊点和第二焊点的示意图；
图5是第三焊点的示意图；
图6是圆弧形焊缝的示意图。
图中1、上盖，2、孔板架，20、孔板，21第一凸台，3、防爆膜片，4、断电膜片，5、第一安装孔，6、第二安装孔，7、定位凸台，8、第一焊点，9、第二焊点，10、第三焊点，11、圆弧形焊缝。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种具有安全保护功能的电池端盖，包括上盖1和设置在所述上盖1下方的孔板架2，还包括防爆膜片3和断电膜片4，所述孔板架2上固定安装有孔板20，所述孔板20的上端面设有第一安装孔5；所述孔板20的下端面设有第二安装孔6，所述第一安装孔5与所述第二安装孔6相连通，所述孔板20上端面，位于所述第一安装孔5的外侧设有向上凸起的第一凸台21，所述防爆膜片3安装在所述上盖1和所述孔板架2之间，所述防爆膜片3的边缘固定安装在所述上盖1上，所述防爆膜片3由外往内逐渐下凸，所述防爆膜片3的下端面与所述第一凸台21通过焊接贴合设置，所述防爆膜片3下端中部设有向下凸起的定位凸台7，所述定位凸台7安装在所述第一安装孔5中；所述断电膜片4安装在所述第二安装孔6中，所述断电膜片4的上端面与所述定位凸台7的下端面通过焊接贴合设置。
端盖的安全保护功能是通过防爆膜片3的下凸部分受到电池内压的推动后，失稳翻转拉开与孔板20的接触形成断路来实现的。能确保电池故障初期内压升到一定数值，电池内温还未达到材料分解温度时即断开电路，使极组内电子和离子停止运动，电池内温不再上升，就制止了热失控的发生。这种端盖结构可以降低电池的产热，减少热失控的风险，是提高电池安全性的有效途径。
结合图4和图5所示，所述防爆膜片3与所述第一凸台21的贴合面上均匀焊有16个焊点，所述焊点的直径为0.4mm。所述16个焊点包括8个第一焊点8和8个第二焊点9，所述第一焊点8与所述第二焊点9间隔设置，所述第一焊点8以φ7为圆周均布；所述第二焊点9以φ7.5为圆周均布。所述断电膜片4与定位凸台7的贴合面上均匀焊接有4个第三焊点10，所述第三焊点10的直径为0.4mm。
端盖通过300A电流温度不超过80℃，实质就是要求电池内部电路上的每个节点的通电面积大于40mm2，具体到端盖上，就是孔板20和膜片的通电面积要≧40mm2，通过16个焊点的工艺，可使膜片和孔板20的通电面积达到40mm2，同时在电池内压1MPa时，断电翻转拉断20个焊点以形成断路要求。通过保证端盖的通电面积，减少了电路阻值产生的焦耳热，使电池的熵增减少，提高了活性材料的分解温度，降低了热失控风险。
结合图6所示，所述防爆膜片3的边缘包裹在所述上盖1的上端面，所述防爆膜片3与所述上盖1的上端面通过激光焊接形成三段圆弧形焊缝11，所述三段圆弧形焊缝11沿周向均布。所述圆弧形焊缝11的宽度为1mm；所述圆弧形焊缝11的长度为20mm。通过将包裹在上盖1边缘的断电膜片4与上盖1激光焊接的方法，可以保证电池全寿命内端盖阻值≦1mΩ。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种具有安全保护功能的电池端盖，包括上盖（1）和设置在所述上盖（1）下方的孔板架（2），其特征在于：还包括防爆膜片（3）和断电膜片（4），
所述孔板架（2）上固定安装有孔板（20），所述孔板（20）的上端面设有第一安装孔（5）；所述孔板（20）的下端面设有第二安装孔（6），所述第一安装孔（5）与所述第二安装孔（6）相连通，所述孔板（20）上端面，位于所述第一安装孔（5）的外侧设有向上凸起的第一凸台（21）；
所述防爆膜片（3）安装在所述上盖（1）和所述孔板架（2）之间，所述防爆膜片（3）的边缘固定安装在所述上盖（1）上，所述防爆膜片（3）由外往内逐渐下凸，所述防爆膜片（3）的下端面与所述第一凸台（21）通过焊接贴合设置，所述防爆膜片（3）下端中部设有向下凸起的定位凸台（7），所述定位凸台（7）安装在所述第一安装孔（5）中；
所述断电膜片（4）安装在所述第二安装孔（6）中，所述断电膜片（4）的上端面与所述定位凸台（7）的下端面通过焊接贴合设置。
2.如权利要求1所述的一种具有安全保护功能的电池端盖，其特征在于：所述防爆膜片（3）与所述第一凸台（21）的贴合面上均匀焊有16个焊点，所述焊点的直径为0.4mm。
3.如权利要求2所述的一种具有安全保护功能的电池端盖，其特征在于：所述16个焊点包括8个第一焊点（8）和8个第二焊点（9），所述第一焊点（8）与所述第二焊点（9）间隔设置，所述第一焊点（8）以φ7为圆周均布；所述第二焊点（9）以φ7.5为圆周均布。
4.如权利要求1所述的一种具有安全保护功能的电池端盖，其特征在于：所述断电膜片（4）与定位凸台（7）的贴合面上均匀焊接有4个第三焊点（10），所述第三焊点（10）的直径为0.4mm。
5.如权利要求1所述的一种具有安全保护功能的电池端盖，其特征在于：所述防爆膜片（3）的边缘包裹在所述上盖（1）的上端面，所述防爆膜片（3）与所述上盖（1）的上端面通过激光焊接形成三段圆弧形焊缝（11），所述三段圆弧形焊缝（11）沿周向均布。
6.如权利要求5所述的一种具有安全保护功能的电池端盖，其特征在于：所述圆弧形焊缝（11）的宽度为1mm；所述圆弧形焊缝（11）的长度为20mm。
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