CN113871788A - 一种激光一体式动力电池防爆阀及其制造方法 - Google Patents

一种激光一体式动力电池防爆阀及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种激光一体式动力电池防爆阀，包括壳体，所述壳体表面上设置有一浅槽，所述浅槽内设置有外延刻痕，所述外延刻痕内设置有过渡刻痕，所述过渡刻痕从所述外延刻痕边缘处出发并延伸迂回至所述外延刻痕的中部以形成一体式的防爆阀。本发明通过一体式防爆阀结构的设计，可免去焊接工序，无需进行组装，缩短了成型周期，进而降低了生产成本；此外，为应对市场壳体材料厚度及公差尺寸均过大的情况，在刻痕前增加冲压减薄的工序流程，在防爆阀开设位置减薄形成一浅槽，因此一体式防爆阀结构不会对整体的工装尺寸进行限制，仅需保证浅槽位置处的工装尺寸在实际加工过程中小于一定尺寸即可，扩大了使用的范围，提高了通用性。

Description

一种激光一体式动力电池防爆阀及其制造方法
技术领域
本发明属于防爆阀技术领域，具体地说，涉及一种激光一体式动力电池防爆阀及其制造方法。
背景技术
动力电池指为纯电动汽车、插电混合动力汽车和电动自行车等设备提供动力来源的电池。目前动力电池大多采用铝壳封装的锂电池。锂离子电池因具有高功率、使用寿命长、质量轻巧等特点而被广泛应用于各行业中。锂离子电池在充放电的过程中会发生一系列的化学反应，其内部的电解液由于分解等原因会产生大量的混合气体，从而导致电芯内部压力逐渐增大。防爆阀是电池封口板上的薄壁阀体，当电池内部压力超过规定值时，防爆阀阀体破裂，避免电池爆裂，大大提高了电池的安全性能。
现在市场上的防爆阀的主体分为两部分，由上盖及下盖组成，稳定性不好，装配后容易脱落且成本高，且现有技术中的防爆阀通常在电池顶盖上开设防爆孔，然后将一层薄片通过焊接的方式进行焊接，薄片上开设有刻痕，以保证气压超过一定值时电池内部的气体可以冲破刻痕处进行排气泄压。然而由于薄片在激光焊接的过程中会产生虚寒、焊接不均匀等情况的发生，进而会导致防爆阀结构不稳定，若发生上述情况将会影响电池的使用安全性能，另外，采用焊接的方式也会增加相应的工装时间，提高了生产的成本。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种激光一体式动力电池防爆阀及其制造方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种激光一体式动力电池防爆阀，包括壳体，所述壳体表面上设置有一浅槽，所述浅槽内设置有外延刻痕，所述外延刻痕内设置有过渡刻痕，所述过渡刻痕从所述外延刻痕边缘处出发并延伸迂回至所述外延刻痕的中部以形成一体式的防爆阀。
进一步的，所述壳体包括顶板及侧板，所述浅槽设置在所述顶板的表面上。
进一步的，所述浅槽设置在所述侧板的表面上。
进一步的，所述浅槽的平面投影形状呈几何对称形。
进一步的，所述浅槽的壁厚小于或等于0.4mm。
进一步的，所述外延刻痕的截面形状为”U”形、”V”形、梯形、齿形或其它轴对称形状。
进一步的，所述外延刻痕的平面投影形状为圆形、跑道型或其它形状。
本发明还提供了一种激光一体式动力电池防爆阀的制造方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一，将所述壳体设置所述浅槽的板体进行减薄；
步骤二，在浅槽内采用激光工艺做出刻痕。
进一步的，其特征在于，所述步骤一中减薄的方式为冲压、电火花或超声波技术。
进一步的，所述激光工艺为激光溶蚀。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过一体式防爆阀结构的设计，可免去焊接工序，无需进行组装，缩短了成型周期，进而降低了生产成本，确保成品品质稳定性；此外，为应对市场壳体材料厚度及公差尺寸均过大的情况，在刻痕前增加冲压减薄的工序流程，在防爆阀开设位置减薄形成一浅槽，因此一体式防爆阀结构不会对整体的工装尺寸进行限制，仅需保证浅槽位置处的工装尺寸在实际加工安装过程中小于一定尺寸即可，扩大了使用的范围，提高了通用性，其次，应用于一体式防爆阀的成型设备也相对较为简单，易于生产前期的调整，便于生产过程中的操作及后期的维护，新式结构在生产中，尺寸调整速度快，不需要后续花费大量时间和投资，方便进行批量化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明图1的俯视图；
图3为本发明图2中A-A的剖视图；
图4为本发明图3中B的局部放大图；
图5为本发明中另一实施例的结构视图；
图6为本发明图5的俯视图；
图7为本发明图6中C-C的剖视图；
图8为本发明图7中D的局部放大图；
图9为本发明中一种激光一体式动力电池防爆阀的制造方法的流程图。
附图中涉及的附图标记和组成部分说明：
1-壳体；11-侧板；12-顶板；2-浅槽；3-防爆阀；31-外延刻痕；32-过渡刻痕。
具体实施方式
下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本量子膜发明一部分实施例，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作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。
参考图1至图4，一种激光一体式动力电池防爆阀，包括壳体1，壳体1表面上设置有一浅槽2，浅槽2内设置有外延刻痕31，外延刻痕31内设置有过渡刻痕32，过渡刻痕32从外延刻痕31边缘处出发并延伸迂回至外延刻痕31的中部以形成一体式的防爆阀3。优选的是，外延刻痕31为封闭式结构，过渡刻痕32设置有多条，过渡刻痕32交汇至外延刻痕31的几何中心处，当壳体1内的压力达到一定程度时，防爆阀3可从外延刻痕31的几何中心处迅速开启，以实现对动力电池的保护。本实施例中的防爆阀3结构是一体式的形成于壳体1之上的，相较于设置有顶盖外壳的结构在组装时容易造成防爆阀3位置偏斜，组装过程中需进行焊接，且焊缝会有填充不均匀、易虚焊、焊穿、焊偏等不良影响，本案中的防爆阀3结构无需进行组装，不需要进行焊接工序，缩短了成型周期，进而降低了生产成本，确保品质稳定。其次，相较于顶盖外壳的结构在组装后其工装尺寸会大于0.8mm以上对的情况，本实施例中的一体式防爆阀3结构不会对工装的尺寸进行限制，其工装尺寸在实际加工安装过程中可小于0.4mm，扩大了使用的范围，提高了通用性。
此外，一体式防爆阀3结构可利用既有的壳体1直接进行外延刻痕31及过渡刻痕32的设置，无需按照常规分体式的加工方式进行单独加工过及组装，简化了生产工艺，仅需进行极少的工装，降低了生产成本，易进行成品的品质管控。进一步的，应用于一体式防爆阀3的成型设备也相对较为简单，易于生产前期的调整，便于生产过程中的操作及后期的维护，新式结构在生产中，尺寸调整速度快，不需要后续花费大量时间和投资，方便进行批量化生产。
壳体1包括顶板12及侧板11，浅槽2设置在顶板12的表面上，其表面包括壳体1的内表面及外表面，根据实际工艺需要及外观的完整度及美观性来选择设置表面的方向。具体的是，浅槽2的平面投影形状呈几何对称形，方便加工以及进一步保证整体的美观程度，浅槽2的壁厚小于或等于0.4mm，以缩短激光工艺的加工时间，提高生产效率。
进一步的，外延刻痕31的截面形状为”U”形、”V”形、梯形、齿形或其它轴对称形状，外延刻痕31的平面投影形状为圆形、跑道型或其它形状，上述形状的设置进一步保证了结构的美观性，且结构简单，方便加工。
参考图5至图8，可选的是，还提供了另外一实施例，浅槽2设置在侧板11的表面上。一体式防爆阀3可设置在壳体1的任意板体上，不受壳体1的位置的限制，在壳体1的顶板12及侧板11上均可制造成型，相较于设置有顶盖外壳的结构只能在顶板12上进行装配，一体式的防爆阀3结构可以在任意板体位置形成外延刻痕31及过渡刻痕32，进一步扩大了使用的范围。
参考图9，本发明还提供了一种激光一体式动力电池防爆阀3的制造方法，方法包括如下步骤：
步骤一，将壳体1设置浅槽2的板体进行减薄；
步骤二，在浅槽2内采用激光工艺做出刻痕，该刻痕包括外延刻痕31及过渡刻痕32。
进一步的，步骤一中减薄的方式为冲压、电火花或超声波技术，本案中采用冲压方式进行壳体1的减薄，具体的是，壳体1的厚度大于0.4mm时，需对壳体1开设浅槽2的位置进行减薄的步骤，当减薄的位置为壳体1的外表面时，将壳体1内部装入与壳体1内部形状及尺寸相同的衬件，其后将壳体1放入拉深工位上，并将需要进行冲压的壳体1板体面摆放至顶部(即与拉深模相对的位置)，根据实际需求及材料的回弹系数调节拉深模的拉深高度，拉深次数为一次或多次，启动拉深模对板体进行拉深以形成外表面的浅槽2。当减薄的位置为壳体1的内表面时，壳体1内表面相应开设浅槽2的位置上设置有与浅槽2形状相同的嵌块，随后其后将壳体1放入拉深工位上，并将需要进行冲压的壳体1板体面摆放至顶部(即与拉深模相对的位置)，根据实际需求及材料的回弹系数调节拉深模的拉深高度，拉深次数为一次或多次，启动拉深模对板体进行拉深以形成壳体1内表面的浅槽2，为可以理解的是，壳体1自身的厚度虽大于0.4mm，但在拉深过程中，浅槽2四周产生的形变量任在许可范围之内，其并不会影响该防爆阀3的正常使用。
进一步的，激光工艺为激光溶蚀，具体的是，首先确定外延刻痕31及过渡刻痕32形状、尺寸(其尺寸包括长度、宽度及深度)，根据上述确定的深度及防爆阀3实际开启的压力来设置溶蚀轨迹、激光输出的脉冲功率、激光束的其余参数，将壳体1定位至激光器的工作区间上，启动激光器，使得激光器在浅槽2内可按预定溶蚀轨迹及运行时间溶蚀形成外延刻痕31及过渡刻痕32，因工艺要求的不同，激光溶蚀的步骤可进行一次或者数次。
目前市场客体的材料厚度普遍大于0.4mm，故直接进行激光刻痕所消耗的时间将会很长，且材料公差较大，这样激光刻痕后的残余厚度是不稳定的，影响防爆阀3的稳定性。在本案中，针对壳体1材料厚度大于0.4mm以上的壳体1，采用冲压方式先将材料减薄其后进行激光刻痕的生产方式，提高生产效率和稳定性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种激光一体式动力电池防爆阀，其特征在于，包括壳体，所述壳体表面上设置有一浅槽，所述浅槽内设置有外延刻痕，所述外延刻痕内设置有过渡刻痕，所述过渡刻痕从所述外延刻痕边缘处出发并延伸迂回至所述外延刻痕的中部以形成一体式的防爆阀。
2.如权利要求1所述的一种激光一体式动力电池防爆阀，其特征在于，所述壳体包括顶板及侧板，所述浅槽设置在所述顶板的表面上。
3.如权利要求1所述的一种激光一体式动力电池防爆阀，其特征在于，所述浅槽设置在所述侧板的表面上。
4.如权利要求1所述的一种激光一体式动力电池防爆阀，其特征在于，所述浅槽的平面投影形状呈几何对称形。
5.如权利要求1所述的一种激光一体式动力电池防爆阀，其特征在于，所述浅槽的壁厚小于或等于0.4mm。
6.如权利要求1所述的一种激光一体式动力电池防爆阀，其特征在于，所述外延刻痕的截面形状为”U”形、”V”形、梯形、齿形或其它轴对称形状。
7.如权利要求1所述的一种激光一体式动力电池防爆阀，其特征在于，所述外延刻痕的平面投影形状为圆形、跑道型或其它形状。
8.一种激光一体式动力电池防爆阀的制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一，将所述壳体设置所述浅槽的板体进行减薄；
步骤二，在浅槽内采用激光工艺做出刻痕。
9.如权利要求8所述的一种激光一体式动力电池防爆阀的制造方法，其特征在于，所述步骤一中减薄的方式为冲压、电火花或超声波技术。
10.如权利要求8所述的一种激光一体式动力电池防爆阀的制造方法，其特征在于，所述激光工艺为激光溶蚀。
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