CN115513579B - 动力电池盖板及动力电池 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种动力电池盖板及其制造方法、动力电池，属于动力电池技术领域。其中，动力电池盖板包括盖板本体，设置有通孔；极柱，包括对接部及与对接部连接的连接部，至少部分连接部穿过通孔以与盖板本体安装，以使对接部与盖板本体对接，于盖板本体的宽度方向上，连接部的两侧面与盖板本体之间存在间距；其中，盖板本体具有远离对接部设置的内表面，连接部靠近对接部设置的一侧和/或内表面上设置有绝缘密封结构，连接部上设置有密封组件，密封组件通过热熔焊接工艺与连接部连接，且填充以密封间距。通过上述方式，可充分保证动力电池盖板的密封性能，以防止电解液外泄。
Description
【技术领域】
本申请涉及一种动力电池盖板及动力电池，属于动力电池技术领域。
【背景技术】
目前，锂离子电池具有安全、效率高、无污染、比能量高、原材料丰富、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，因此对锂离子电池的安全要求越来越高。
但是，对于目前的锂离子动力电池，其主要应用于乘用车。针对锂离子动力电池，其有一个弱点：在整个使用周期内容易发生电解液流失。而造成电解液流失通常是由不完美的端子密封导致的。在动力电池使用过程中，会有少量水份渗透至密封中，随着时间的推移，会在电容器内部积聚气体，使得电解液流失而导致动力电池性能持续下降，电解液缓慢而持续的蒸发可导致高达10-30％的容量损失，对效率影响很大。
现有技术中的动力电池的密封件采用聚合物密封垫片常用于电池端子，是电解液蒸发损失的主要诱因之一。与所有有机材料一样，聚合物密封件会随着长时间的使用变得脆弱，无法保持气密性。这个老化的过程对大铝壳电池无益。湿气通过不完美的密封渗入，使电解液蒸发，最终导致电池量显著减小。
因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。
【发明内容】
本申请的目的在于提供一种动力电池盖板及动力电池，其能够提高密封性，以防止电解液外泄。
本申请的目的是通过以下技术方案实现：一种动力电池盖板，包括：
盖板本体，设置有通孔；
极柱，包括对接部及与所述对接部连接的连接部，至少部分所述连接部穿过所述通孔以与所述盖板本体安装，以使所述对接部与所述盖板本体对接，于盖板本体的宽度方向上，所述连接部的两侧面与所述盖板本体之间存在间距；
其中，所述盖板本体具有远离所述对接部设置的内表面，所述连接部靠近所述对接部设置的一侧和/或所述内表面上设置有绝缘密封结构，所述连接部上设置有密封组件，所述密封组件通过热熔焊接工艺与所述连接部连接，且填充以密封所述间距。
在其中一个实施例中，所述密封组件包括：
PP套管，套设于所述连接部上；
第一绝缘层，套设于所述PP套管远离所述对接部的一侧上；
第二绝缘层，套设于所述PP套管上且与所述第一绝缘层连接；
第三绝缘层，套设于所述PP套管上且与第二绝缘层连接；以及
第一固定板，设置于所述连接部上，且与所述连接部过盈配合；
其中，所述连接部、PP套管、第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、及第一固定板之间通过热熔焊接工艺进行连接。
在其中一个实施例中，所述极柱呈“T”型，所述绝缘密封结构设置在所述连接部远离所述对接部设置的一侧上；
所述绝缘密封结构包括套设在所述PP套管上的第四绝缘层、套设在所述PP套管上且与所述第四绝缘层连接的第五绝缘层、及套设在所述PP套管且与所述第五绝缘层连接的第六绝缘层；
所述PP套管、第四绝缘层、第五绝缘层及第六绝缘层之间通过热熔焊接工艺进行连接。
在其中一个实施例中，所述第一绝缘层和所述第三绝缘层的材料为聚丙烯，所述第二绝缘层的材料为绝缘陶瓷；
和/或
所述第四绝缘层和所述第六绝缘层的材料为聚丙烯，所述第五绝缘层的材料为绝缘陶瓷；
其中，所述绝缘陶瓷包括本体部及涂覆于所述本体部的外表面上的铜箔层或铝箔层。
在其中一个实施例中，所述极柱呈“T”型，所述绝缘密封结构设置在所述内表面上；
所述绝缘密封结构包括沿所述通孔的外周设置的金属层、及沿所述金属层的外周烧结设置的玻璃层。
在其中一个实施例中，所述极柱呈十字型，所述绝缘密封结构同时设置在所述连接部远离所述对接部设置的一侧上和所述内表面上；
所述绝缘密封结构包括套设在所述PP套管上的第四绝缘层、套设在所述PP套管上且与所述第四绝缘层连接的第五绝缘层、及套设在所述PP套管上且与所述第五绝缘层连接的第六绝缘层；
所述PP套管、第四绝缘层、第五绝缘层及第六绝缘层之间通过热熔焊接工艺进行连接；
以及
沿所述通孔的外周设置的金属层、及沿所述金属层的外周烧结设置的玻璃层。
在其中一个实施例中，所述绝缘密封结构还包括第二固定板，所述第二固定板与所述第一固定板相对设置以设置在所述极柱的另一端；
所述第二固定板与所述极柱激光焊接固定，且与所述第六绝缘层之间通过热熔工艺进行连接。
在其中一个实施例中，所述绝缘密封结构为涂覆在所述通孔外周的绝缘玻璃层。
本申请还提供一种动力电池盖板的制造方法，适于生产制造如上所述的动力电池盖板，包括如下步骤：
将极柱插接于盖板主体的通孔内，以使所述极柱与所述盖板主体安装；于所述盖板主体的宽度方向上，与所述盖板主体安装后的极柱的连接部的两侧面与所述盖板主体之间存在间距；
在所述盖板主体远离所述极柱的对接部的内表面上和/或所述连接部靠近所述对接部设置的一侧上，设置有第一绝缘密封层；
在所述连接部上通过热熔焊接工艺设置第二绝缘密封层，以使所述第二绝缘密封层填充以密封所述间距。
本申请还提供一种动力电池，包括：
壳体；
电芯，设置在所述壳体内；以及
动力电池盖板，与所述壳体密封连接以将所述电芯密封；
其中，所述动力电池盖板为如上所述的动力电池盖板。
与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：本申请通过在连接部靠近对接部的一侧和/或盖板本体的内表面上设置有绝缘密封结构，在连接部远离对接部设置的一侧上设置有密封组件，密封组件通过热熔焊接工艺与连接部连接，且填充以密封连接部与盖板本体之间的间距，从而保证密封组件的密封性能，保护动力电池内部避免湿气渗入，同时消除电解液流失问题，提高动力电池的使用寿命和性能。
【附图说明】
图1是本申请的一实施例中的动力电池盖板的爆炸示意图。
图2是本申请的一实施例中的盖板本体的结构示意图。
图3是本申请的一实施例中的盖板本体的内表面设置有金属层和玻璃层的结构示意。
图4是本申请的一实施例中的极柱与密封组件及绝缘密封结构的剖面示意图。
图5是本申请的另一实施例中的极柱的剖面示意图。
图6是图5中的极柱与密封组件及绝缘密封结构的剖面示意图。
图7是本申请中的动力电池盖板的第二绝缘层或第五绝缘层的剖面示意图。
【具体实施方式】
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参阅图1至图7所示，本申请的一较佳实施例中的一种动力电池盖板，包括盖板本体1及与盖板本体1连接的极柱2。在本实施例中，该极柱2为正极极柱。即，在该实施例中，该盖板本体1和正极极柱与动力电池的正极片连接。相应的，动力电池还包括另一组盖板本体1及与盖板本体1连接的极柱2，此时，该极柱2为负极极柱。相应的，该盖板本体1和负极极柱与动力电池的负极片连接。
即，在本实施例中，盖板本体1及与盖板本体1连接的极柱2设置有两组，两组分别为正极和负极，以分别与动力电池的正极片和负极片进行连接。在本实施例中，两组结构相同，因此以其中一组做主要说明。
具体的，盖板本体1上设置有通孔11，极柱2包括对接部22及与对接部22连接的连接部21，至少部分连接部21穿过通孔11以与盖板本体1安装，以使对接部22与盖板本体1对接，于盖板本体1的宽度方向上，连接部21的两侧面与盖板本体1之间存在间距。盖板本体1上还设置有注液孔13和泄压孔12，注液孔13和泄压孔12分别位于通孔11的两侧，泄压孔12适于将动力电池内部的压力外泄，以防止动力电池鼓包爆炸。而注液孔13则用于向动力电池内部注入电解液，形成一个完成的动力电池。
其中，盖板本体1具有远离对接部22设置的内表面，连接部21靠近对接部22设置的一侧和/或内表面上设置有绝缘密封结构，连接部21上设置有密封组件3，密封组件3通过热熔焊接工艺与连接部21连接，且填充以密封间距。
密封组件3包括PP套管5、第一绝缘层31、第二绝缘层32、第三绝缘层33及第一固定板34，PP套管5套设于连接部21上，第一绝缘层31套设于PP套管5远离对接部22的一侧上，第二绝缘层32套设于PP套管5上且与第一绝缘层31连接，以在第一绝缘层31部分熔融的状态下与第二绝缘层32之间连接，从而在第一绝缘层31完全固化后使得第一绝缘层31和第二绝缘层32之间固定连接。第三绝缘层33套设于PP套管5上且与第二绝缘层32连接，同样的，以在第三绝缘层33部分熔融的状态下与第二绝缘层32之间连接，从而在第三绝缘层33完全固化后使得第三绝缘层33和第二绝缘层32之间固定连接。第一固定板34则设置于连接部21与盖板本体1的缝隙之间，第一固定板34与连接部21之间过盈配合以填充缝隙，同时通过激光焊接工艺将第一固定板34和连接部21进行激光焊接固定，使得第一固定板34和第三绝缘层33连接更牢固，并且第一固定板34与第三绝缘层33之间热熔连接。在本实施例中，PP套管5的材料为聚丙烯(改性PP)，第一绝缘层31和第三绝缘层33的材料同为聚丙烯(改性PP)，第二绝缘层32的材料为绝缘陶瓷。聚丙烯是一种半结晶性材料，其比PE(聚乙烯)更加坚硬且有更高的熔点，改性PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。
而绝缘陶瓷包括本体部及涂覆于本体部的外表面上的铜箔层321或铝箔层321，即绝缘陶瓷双面可以覆铜箔或铝箔。这样设置的目的在于：可将绝缘陶瓷与聚丙烯之间通过热熔焊接工艺实现固定连接，同时保证绝缘陶瓷和聚丙烯之间不会出现缝隙，从而保证动力电池盖板的密封性能。
在本实施例中，第一绝缘层31通过热熔焊接的工艺与连接部21连接。同时，第二绝缘层32能够在第一绝缘层31的部分熔融状态下与第一绝缘层31连接。同样的，依据于上述方法，将第三绝缘层33通过热熔焊接的工艺与第二绝缘层32连接，同时，第一固定板34能够在第三绝缘层33的部分熔融状态下胶联一体化固定后，第一固定板34通过与连接部21过盈配合并进行激光焊接达到整体连接固定。
即，在本实施例中，第一绝缘层31、第二绝缘层32、第三绝缘层33及第一固定板34在170-230℃的环境中进行热压热熔一体化激光焊接。热熔激光焊接工艺具体为：盖板本体1在170-230℃的环境中进行热压，使得第一绝缘层31、第三绝缘层33、第四绝缘层43、第六绝缘层45、及PP套管5热熔变形(变形量为10-15％)后，第二绝缘层32能够与第一绝缘层31和第三绝缘层33、盖板本体1、第四绝缘层43、第五绝缘层44、第六绝缘层45、第一固定板34形成一个胶连化整体结构，再将第一固定板34与连接部21进行激光焊接固定以形成完整的整体。
将连接部21、第一绝缘层31、第二绝缘层32、第三绝缘层33、第四绝缘层43、第五绝缘层44、第六绝缘层45及第一固定板34之间热熔焊接的目的在于：现有技术中通过挤压或螺丝连接的方式，其在长期使用中会存在松动或会产生缝隙，从而导致电解液外泄。而本申请通过将连接部21、第一绝缘层31、第二绝缘层32、第三绝缘层33、第四绝缘层43、第五绝缘层44、第六绝缘层45及第一固定板34之间通过热熔焊接成一体，热熔焊接后的第一绝缘层31增加了第二绝缘层32和连接部21之间的密封性，且因为第一绝缘层31和第三绝缘层33的熔点较高，其不会在高温作用下使得第二绝缘层32和连接部21之间产生缝隙，从而不会造成电解液的外泄。相应的，第三绝缘层33则增加了第二绝缘层32和第一固定板34之间的连接密封性，盖板本体1、第四绝缘层43、第五绝缘层44、第六绝缘层45、第22连接部之间的连接密封性。
值得注意的是，上述的第一绝缘层31在连接第二绝缘层32和连接部21的时候，同时将第二绝缘层32和连接部21与盖板本体1之间热熔焊接。同样的，第三绝缘层33在连接第二绝缘层32和第一固定板34时，同时将第三绝缘层33和第一固定板34热熔焊接，盖板本体1第四绝缘层43、第五绝缘层44第六绝缘层45第22连接部之间的热压热熔焊接，进一步防止电解液的外泄。
当第一固定板34设置于第三绝缘层33与盖板本体1的缝隙之间时，第一固定板34与该缝隙过盈配合。
在其中一个实施例中，极柱2呈“T”型。此时，绝缘密封结构设置在连接部21远离对接部22设置的一侧上。该绝缘密封结构包括套设在PP套管5上的第四绝缘层43、套设在PP套管5上且与第四绝缘层43连接的第五绝缘层44、及套设在PP套管5上且与第五绝缘层44连接的第六绝缘层45。同样的，为了进一步增加动力电池盖板整体的密封性，该连接部21、PP套管、第四绝缘层43、第五绝缘层44及第六绝缘层45之间通过热熔焊接工艺进行连接。
在本实施例中，第四绝缘层43和第六绝缘层45的材料为聚丙烯，第五绝缘层44的材料为绝缘陶瓷。即，在本实施例中，第四绝缘层43和第六绝缘层45同上述的第一绝缘层31和第三绝缘层33的结构相同，而第五绝缘层44与上述的第三绝缘层33的结构相同，在此不做赘述。并且、第四绝缘层43、第五绝缘层44、及第六绝缘层45之间的连接方式同第一绝缘层31、第二绝缘层32及第三绝缘层33之间的连接方式，在此不做赘述。
并且，因为极柱2呈“T”型，此时，对接部22可作为与第一固定板34相对设置的第二固定板46。
在另一个实施例中，该极柱2同样呈“T”型。与上述实施例不同的是，该绝缘密封结构设置在内表面上。此时，该绝缘密封结构包括沿通孔11的外周设置的金属层41、及沿金属层41的外周烧结设置的玻璃层42。即，在本实施例中，该绝缘密封结构实际是设置在盖板本体1上。其中，金属层41为铝层，其与玻璃层42共同构成玻璃-铝结构，其能够保护电池电芯不受湿气渗入或防止电解液的泄漏。
在其他实施例中，该极柱2呈十字型。此时，绝缘密封结构同时设置在连接部21远离对接部22设置的一侧上和内表面上。即，在本实施例中，连接部21远离对接部22的一侧上和盖板本体1的内表面上皆设置有绝缘密封结构，以进一步增强动力电池盖板整体的密封性。
同样的，绝缘密封结构包括套设在PP套管5上的第四绝缘层43、套设在PP套管5上且与第四绝缘层43连接的第五绝缘层44、及套设在PP套管5上且与第五绝缘层44连接的第六绝缘层45；连接部21、第四绝缘层43、第五绝缘层44及第六绝缘层45之间通过热熔焊接工艺进行连接；以及沿通孔11的外周设置的金属层41、及沿金属层41的外周烧结设置的玻璃层42。在本实施例中，该金属层41为铝层，其与玻璃层42形成玻璃-铝的密封结构。
同时，绝缘密封结构还包括第二固定板46，第二固定板46与第一固定板34相对设置以设置在极柱2的另一端。第二固定板46与极柱2之间激光焊接固定，且第二固定板46与第六绝缘层45之间通过热熔焊接工艺进行连接。在本实施例中，该第六绝缘层45同样为聚丙烯，第二固定板46在第六绝缘层45的部分熔融状态下与第六绝缘层45连接，在第六绝缘层45凝结固定后，第二固定板46与第六绝缘层45形成一体，其在长期使用过程中不会产生裂缝，从而保证动力电池盖板整体的密封性。在本实施例中，第二固定板46和第六绝缘层45及盖板本体1之间的连接方式同第一固定板34与盖板本体1及第三绝缘层33之间的连接方式，在此不做赘述。
或者，为了进一步增强动力电池盖板整体的密封性，绝缘密封结构为涂覆在通孔11外周的绝缘玻璃层42，该绝缘玻璃层42为常规的绝缘玻璃材料，在此不做具体限定。
综上所述：本申请通过在连接部21靠近对接部22的一侧和/或盖板本体1的内表面上设置有绝缘密封结构，在连接部21远离对接部22设置的一侧上设置有密封组件3，密封组件3通过热熔焊接工艺与连接部21连接，且填充以密封连接部21与盖板本体1之间的间距，从而保证密封组件3的密封性能，保护动力电池内部避免湿气渗入，同时消除电解液流失问题，提高动力电池的使用寿命和性能。
本申请还提供一种动力电池盖板的制造方法，适于生产制造如上的动力电池盖板，包括如下步骤：
步骤S1：将极柱2插接于盖板本体1的通孔11内，以使极柱2与盖板本体1安装；于盖板本体1的宽度方向上，与盖板本体1安装后的极柱2的连接部21的两侧面与盖板本体1之间存在间距；
步骤S2：在盖板本体1远离极柱2的对接部22的内表面上和/或连接部21靠近对接部22设置的一侧上，设置有第一绝缘密封层；
步骤S3：在连接部21上通过热熔焊接工艺设置第二绝缘密封层，以使第二绝缘密封层填充以密封间距。
同时，本申请还提供一种动力电池，包括壳体、设置在壳体呢诶的电芯、及与壳体密封连接以将电芯密封的动力电池盖板，其中，该动力电池盖板为上述的动力电池盖板。
本申请中的动力电池体积较大，其长度为800mm，宽度为40mm。
上述仅为本申请的一个具体实施方式，其它基于本申请构思的前提下做出的任何改进都视为本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种动力电池盖板，其特征在于，包括：
盖板本体，设置有通孔；
极柱，包括对接部及与所述对接部连接的连接部，至少部分所述连接部穿过所述通孔以与所述盖板本体安装，以使所述对接部与所述盖板本体对接，于盖板本体的宽度方向上，所述连接部的两侧面与所述盖板本体之间存在间距；
其中，所述盖板本体具有远离所述对接部设置的内表面，所述连接部靠近所述对接部设置的一侧和/或所述内表面上设置有绝缘密封结构，所述连接部上设置有密封组件，所述密封组件通过热熔焊接工艺与所述连接部连接，且填充以密封所述间距，所述密封组件包括：
PP套管，套设于所述连接部上；
第一绝缘层，套设于所述PP套管远离所述对接部的一侧上；
第二绝缘层，套设于所述PP套管上且与所述第一绝缘层连接；
第三绝缘层，套设于所述PP套管上且与第二绝缘层连接；以及
第一固定板，设置于所述连接部上，且与所述连接部过盈配合；
其中，所述连接部、PP套管、第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、及第一固定板之间通过热熔焊接工艺进行连接。
2.如权利要求1所述的动力电池盖板，其特征在于，所述极柱呈“T”型，所述绝缘密封结构设置在所述连接部远离所述对接部设置的一侧上；
所述绝缘密封结构包括套设在所述PP套管上的第四绝缘层、套设在所述PP套管上且与所述第四绝缘层连接的第五绝缘层、及套设在所述PP套管且与所述第五绝缘层连接的第六绝缘层；
所述PP套管、第四绝缘层、第五绝缘层及第六绝缘层之间通过热熔焊接工艺进行连接。
3.如权利要求2所述的动力电池盖板，其特征在于，所述第一绝缘层和所述第三绝缘层的材料为聚丙烯，所述第二绝缘层的材料为绝缘陶瓷；
和/或
所述第四绝缘层和所述第六绝缘层的材料为聚丙烯，所述第五绝缘层的材料为绝缘陶瓷；
其中，所述绝缘陶瓷包括本体部及涂覆于所述本体部的外表面上的铜箔层或铝箔层。
4.如权利要求1所述的动力电池盖板，其特征在于，所述极柱呈“T”型，所述绝缘密封结构设置在所述内表面上；
所述绝缘密封结构包括沿所述通孔的外周设置的金属层、及沿所述金属层的外周烧结设置的玻璃层。
5.如权利要求1所述的动力电池盖板，其特征在于，所述极柱呈十字型，所述绝缘密封结构同时设置在所述连接部远离所述对接部设置的一侧上和所述内表面上；
所述绝缘密封结构包括套设在所述PP套管上的第四绝缘层、套设在所述PP套管上且与所述第四绝缘层连接的第五绝缘层、及套设在所述PP套管上且与所述第五绝缘层连接的第六绝缘层；
所述PP套管、第四绝缘层、第五绝缘层及第六绝缘层之间通过热熔焊接工艺进行连接；
以及
沿所述通孔的外周设置的金属层、及沿所述金属层的外周烧结设置的玻璃层。
6.如权利要求5所述的动力电池盖板，其特征在于，所述绝缘密封结构还包括第二固定板，所述第二固定板与所述第一固定板相对设置以设置在所述极柱的另一端；
所述第二固定板与所述极柱激光焊接固定，且与所述第六绝缘层之间通过热熔工艺进行连接。
7.如权利要求1所述的动力电池盖板，其特征在于，所述绝缘密封结构为涂覆在所述通孔外周的绝缘玻璃层。
8.一种动力电池盖板的制造方法，其特征在于，适于生产制造如权利要求1至7中任一项所述的动力电池盖板，包括如下步骤：
将极柱插接于盖板主体的通孔内，以使所述极柱与所述盖板主体安装；于所述盖板主体的宽度方向上，与所述盖板主体安装后的极柱的连接部的两侧面与所述盖板主体之间存在间距；
在所述盖板主体远离所述极柱的对接部的内表面上和/或所述连接部靠近所述对接部设置的一侧上，设置有第一绝缘密封层；
在所述连接部上通过热熔焊接工艺设置第二绝缘密封层，以使所述第二绝缘密封层填充以密封所述间距。
9.一种动力电池，其特征在于，包括：
壳体；
电芯，设置在所述壳体内；以及
动力电池盖板，与所述壳体密封连接以将所述电芯密封；
其中，所述动力电池盖板为如权利要求1至7中任一项所述的动力电池盖板。
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