CN201069794Y - 一种带安全阀的二次锂离子电池组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带安全阀的二次锂离子电池组件，包括壳体、壳盖、正负极柱和一块金属箔，在壳体、或正极和负极之一的极柱中心上开一个泄压孔，金属箔固定在泄压孔上，泄压孔的直径小于金属箔的直径；壳体的上沿口有一翻边，该翻边通过与壳盖的周边一起再翻一次边，形成壳体和壳盖两层固定在一起的挤压层。本实用新型的壳体与壳盖的密封，采用成熟的易拉罐的壳与盖的密封结构，经过壳体的1次翻边，加与壳盖一起翻边，壳盖将壳体的翻边包住，达到两者紧压在一起，密封性好，还大大地提高工作效率。本实用新型用金属箔做为安全阀，金属箔一致性好，可靠性强，其制作方法灵活简单。

Description

一种带安全阀的二次锂离子电池组件

技术领域

本实用新型涉及一种二次锂离子电池组件，特别是涉及一种带安全阀的二次锂离子电池组件。

背景技术

一般锂离子电池壳采用金属制成的圆形或方形的外壳，采用激光焊接将电池壳盖与电池壳密封制成一体。另外，二次锂电池采用包括含锂的过渡金属氧化物阴极，有机电解质溶液或固体电解质，阴极、隔膜与阳极之间隔开，并浸泡在电解质中，一起封入电池壳内，从正极和负极各引一条导线与相互绝缘的电极极柱两端相连组成。当该电池过充电时，金属锂会在电池负极上析出，电池发热，电池安全阀开启，一旦接触空气，将起火引燃有机溶剂发生大火或爆炸。所以人们一直致力于改善二次锂电池的安全阀，例如文献1(申请号：021042446，发明名称：“电极上具有安全阀结构的无水电解质电池”)所介绍的，该二次锂电池的安全阀由“一扁型极柱防爆凸垫、扁型极柱密封绝缘垫圈、固定垫片和固定用一螺母；其中所述的电极为一根上部外壁车有螺纹的极柱，极柱尾部固定在一扁型极座上，扁型极座的边缘有一帽檐，其帽檐下面固定极耳；一扁型极柱防爆凸垫镶嵌在电池壳开的扁型孔内，极柱带螺纹部分穿过一极柱防爆凸垫露在电池壳开孔外，其帽檐卡在扁型极柱防爆凸垫下面，并在极柱上部按顺序套一极柱密封绝缘垫圈、一固定垫圈和用一固定螺母固定”。虽然该文献1所公开的带安全阀的电池，在充电过程中，当电池内压升高到一定程度时，极柱防爆扁型凸垫从所处电池壳孔中滑出，电池内压释放，同时极耳断裂，中断电流，即使在空气中也不爆炸，不起火；但是，该带安全阀的电池结构复杂、制作工艺麻烦，而且对于工业化生产耗费工时。

又如：发明名称：“改良结构的方型二次锂离子电池的安全阀”；专利号：ZL00265238.2中所记载的，该改良结构是在上盖的释气口位置，在冲压成型时在底缘面设一凹陷定位面，相对该凹陷定位面，以金属薄片冲压成型设有一可套入结合的安全阀，该安全阀相对于释气口设有一略小直径的突起开阀面，且在该开阀面的周缘保留有料厚为0.005mm-0.03mm的连接面。由于结构对部件的精密度要求高，目前的制造工艺根本不能保证其要求，在锂电池实践中很少推行。

发明内容

本实用新型的目的在于：为了提高电池的密封性和安全性，从而提供一种结构简单、改进的制作工艺生产的具有保险功能的带安全阀的二次锂离子电池组件，该二次锂离子电池组件易于批量，省工省料。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型提供的带安全阀的二次锂离子电池组件，包括壳体1、壳盖6、正负极耳上分别固定正负极柱；其特征在于，还包括一块金属箔14，和在所述的壳体1、壳盖6或正极和负极之一的极柱中心上开一个泄压孔7，所述的泄压孔7也是电池的注入电解液的口；所述的金属箔14固定在所述的泄压孔上，所述的泄压孔7的直径小于金属箔14的直径；通过用金属箔将泄压口密封，一方面使密封后的电池不会漏电解液；另一方面当电池因为短路过充等问题导致内部气压升高时，该气压达到金属箔的破裂时金属箔破裂，电池即可泄压，达到安全的目的；所述的壳体1的上沿口有一翻边，该翻边通过与壳盖6的周边的翻边18一起再翻一次边，形成壳体1和壳盖6两层固定在一起的挤压层4。

本本实用新型采用泄压孔7也是电池的注入电解液的口，达到不用专为电池注液开孔的目的。本本实用新型采用的壳盖6与壳体1的上沿口固定的方式，即为目前易拉罐的壳与盖进行密封的结构是一样的。

在上述的技术方案中，所述的金属箔14固定在所述的泄压孔上有两种固定方式，其一：在正极柱或负极柱之一的极柱底面中心上开一个泄压孔7，该泄压孔7的深度为极柱高度的1/5-1/3，再在该极柱顶面中心上开一个螺孔8，所述的螺孔8的孔径比泄压孔7大，其深度达到泄压孔7，在泄压孔7形成一台阶，组装电池时可以先对电池注液，然后再把两片密封垫圈夹住一片金属箔14放在所述的台阶上，一根空心螺栓11与极柱顶面中心开的螺孔螺丝固定，将金属箔14通过密封垫圈固定在泄压孔7上。当电池因为短路过充等问题导致内部气压升高时达到金属箔的破裂气压时，金属箔破裂，电池泄压达到安全的目的。

其二：所述的金属箔14固定在所述的泄压孔上的方式为黏结，用一张比泄压口尺寸大的金属箔，通过黏合剂直接黏结在所述的壳体1或壳盖6的泄压孔上。

在上述的技术方案中，所述的金属箔14为铝箔、铜箔、金箔、锡箔、银箔、钢箔或镍箔；所述的金属箔14的厚度0.001-0.2mm。用金属箔将泄压口密封.当电池因为短路过充等问题导致内部气压升高时达到金属箔的破裂气压时，金属箔破裂，电池泄压达到安全的目的。

在上述的技术方案中，所述的壳体1为圆形或方形电池的壳体1，所述的方形壳体1的四个角作成圆R角7-200mm；因为要保证壳体及壳盖之间的充分密封，因此极片组28，29，31分别要做成宽度为不同尺寸，根据牛顿的微分原理，圆R角可以微分成很短的线段，通过这种微分的圆R角30的方法，使得电池壳体内的空间得到充分利用，提高了电池的体能量蜜度。

在上述的技术方案中，所述的泄压孔7的直径为1-100mm。

在上述的技术方案中，还包括在所述的金属箔的外面装一防护网，以免外物刺破金属箔而使金属箔失去对电池泄压口的密封功能；所述的防护网是有一定强度的钢丝网、铜丝网、碳纤维网或者是铝丝网，将其固定在金属箔的外面，挡住外物，达到保护金属箔的效果。

本实用新型与现有技术水平相比具有以下优点：

本实用新型提供的带安全阀的二次锂离子电池壳的壳体与壳盖的密封，采用成熟的易拉罐的壳与盖的密封结构，经过壳体的1次翻边，加上与壳盖再一起翻边，经过两次翻边，壳盖将壳体的翻边包住，达到两者紧压在一起，充分受力，实现上盖与外壳紧贴在一起，以达到密封。所以使用本实用新型结构的封装工艺相对于已有的焊接封口工艺，一方面可以大大地提高工作效率。现有锂电池所采用焊接封口结构，效率太低，一天24小时一台机能焊接1000只；而对制造同样的电池产品，在同样时间内，使用一台罐封机，利用本实用新型的罐封结构可以封口11000只，其生产效率是目前结构的11倍以上。另一方面，2次翻边结构使盖与外壳充分受力，紧贴在一起，密封性好，可靠性高，目未发现有易拉罐漏液的情况发生。

目前锂电池安全阀是用PE料做的，电温度升高时熔化，其反应速度慢，不能即时泄压；也有用金属拉伸成凸形的，利用热变形电路断开达安全的，但由于加工难度大，而不能起到安全阀的作用；本实用新型用金属箔做为安全阀，金属箔一致性好，可靠性强，可根据每一种电池泄压的要求选择不同厚度的金属箔来实现，其金属箔泄压的压力完全可以用不同厚度的金属箔给予控制，金属箔与壳体或者壳盖的密封完全可以通过粘接，焊接及通过压片、铆钉、螺钉机械压力密封，其方法灵活简单。

本实用新型还采用在其中一个极柱上开一通孔，使之用做注液孔，达到简化电池结构的目的。

对于方形的电池壳本实用新型将四个角通过微分圆R角的尺寸，装入不同尺寸的极片组，充分利用了电池空间，提高了电池的体能量密度。

附图说明

图1是本实用新型的带安全阀电池壳组件结构示意图

图2是本实用新型的焊接或黏结结构的安全阀结构示意图

图面说明：

1-壳体           2-电芯                   3-正极耳

4-壳体与壳盖翻边折叠的挤压层  5-负极柱    6-壳盖

7-泄压孔         8-螺孔                   9-防护网

10-正极柱        11-空心螺栓              12-第一密封环

13-第二密封环    14-金属箔                15-负极耳

18-壳盖的翻边    19-壳盖第二次的翻边

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细地说明

实施例1

参考图1，制作一个带有安全阀电池壳组件；电池外壳1、壳盖6、正极耳3和负极耳15分别固定在正负极柱上，上述的部件均是市场上购买的常规二次锂离子电池用的标准件。选用一块市场上购买的金属箔14，例如铜箔、金箔、锡箔、银箔、钢箔或镍箔，其厚度可以为0.01、0.1或0.2mm，直径为1.2mm。

本实施例的安全阀采用金属箔(14)固定在正极柱或负极柱中开的泄压孔上的，其金属箔(14)固定在泄压孔上，是将极柱10的底面中心开一直径为1.5mm的泄压孔7，同时此孔也是电池的泄压孔，通过此孔对电池注液，再在正极柱10的顶面中心开一个螺孔8，螺孔8直径为3.0mm，其深度刚好达到泄压孔7上，在泄压孔7外形成一个台阶，在台阶上放入第一和第二密封圆垫环12、13中夹住一块金属箔14，本实施例金属箔14用铜箔、金箔、锡箔、银箔、钢箔或镍箔，其厚度为0.03mm外径为3.0mm；密封圆垫环是塑料圆垫环，其内径为1.5mm外径为2.9mm；一根空心螺栓11，其尺寸为M3内径为1.5mm，该空心螺栓11与正极柱10的中心螺孔8螺合固定，将第一和第二密封圆垫环12、13与金属箔14锁紧在泄压孔7上，达到密封的效果。密封圆垫环、空心螺丝11的内孔径尺寸与泄压孔7的尺寸一致，为1.5mm，当电池正常时，金属箔14对电池起密封作用，当电池内压超出安全要求7个大气压时，金属箔14破裂，通过极柱上所开的泄压孔7进行泄压，在注液时，通过泄压孔7对电池注液，因此极柱内的泄压孔7即是泄压孔也是注液孔。为了避免外物刺破金属箔，还可以在空心螺丝11上口加上一片钢丝网9，起到阻止外物进入孔内的效果。

在将壳体1与壳盖6密封组装时，先将壳体1的上沿口做一翻边，该翻边再与壳盖6的周边的翻边18夹在一起，两次翻边19共同固定在一起，组成壳体与壳盖翻边折叠的挤压层4，其壳盖6与壳体1的上沿口固定的方式与目前易拉罐的壳与盖进行密封的结构一致。

实施例2

参考图1和图2，制作一个带有安全阀电池壳组件；电池的壳体1、壳盖6、正极耳3和负极耳15分别固定在正负极柱上，上述的部件均是市场上购买的常规二次锂离子电池用的标准件。选用一块市场上购买的金属箔14，例如使用铜箔、金箔、锡箔、银箔、钢箔或镍箔，其厚度可以为0.01、0.1或0.2mm，直径为1.2mm。

在电池的壳体1的底面开一个直径为1.2mm泄压孔7，然后用直径为1.6mm厚度为0.09mm的铜箔，通过黏结剂将该铝箔黏结在底面的泄压孔7上，当电池正常时，金属箔对电池起密封作用，当电池内压超出安全要求7个大气压时，金属箔破裂，电池通过极柱上所开的泄压孔进行泄压，达到安全的在电池的效果.

还可以在壳盖6上开一个直径为2.2mm泄压孔7，然后用直径为3.6mm厚度为0.03mm的铝箔作为金属箔14，将该铝箔焊在壳盖6的泄压孔7上(如图2所示)，当电池正常时，金属箔对电池起密封作用，当电池内压超出安全要求7个大气压时，金属箔破裂，电池通过极柱上所开的泄压孔24进行泄压，达到安全的目的效果。

在将壳体1与壳盖6密封组装时，先将壳体1的上沿口做一翻边其尺寸为3.0mm，该翻边再与壳盖6的边一起再翻一次边，形成壳体1和壳盖6两层固定在一起的挤压层4；其每次翻边的长度为3.5mm，翻边R为2.0mm夹在一起，两次翻边19组成罐封壳与盖的翻边折叠挤压层4。其壳盖6与壳体1的上沿口固定的方式与目前易拉罐的壳与盖进行密封的结构完全一致。

实施例3：

壳体1为方形电池的壳体1，所述的方形壳体1的四个角作成30圆R角半径为13.0mm；因为要保证壳体及壳盖之间的充分密封，因此极片组28，29，31分别要做成宽度为74、72、68mm，根据牛顿的微分原理，圆R角可以微分成很短的线段，通过这种微分的圆R角30的方法，使得电池壳体内的空间得到充分利用，提高了电池的体能量蜜度。其它部分同实施例1。

Claims (7)

1.一种带安全阀的二次锂离子电池组件，包括壳体(1)、壳盖(6)、正负极耳上分别固定正负极柱；其特征在于，还包括一块金属箔(14)，和在所述的壳体(1)、壳盖(6)或正极和负极之一的极柱中心上开一个泄压孔(7)，所述的金属箔(14)固定在所述的泄压孔上，所述的泄压孔7的直径小于金属箔(14)的直径；所述的壳体(1)的上沿口有一翻边，该翻边通过与壳盖(6)的周边的翻边(18)一起再翻一次边，形成壳体(1)和壳盖(6)两层固定在一起的挤压层(4)。

2.按权利要求1所述的带安全阀的二次锂离子电池组件，其特征在于，所述的金属箔(14)固定在正极柱或负极柱中开的泄压孔上的固定方式，是在正极柱或负极柱的底面中心上开一个泄压孔(7)，该泄压孔(7)的深度为极柱高度的1/5-1/3，再在该极柱顶面中心上开一个螺孔(8)，所述的螺孔(8)的孔径比泄压孔(7)大，其深度达到泄压孔(7)，在泄压孔(7)形成一台阶，组装电池时可以先对电池注液，然后再把两片密封垫圈夹住一片金属箔(14)放在所述的台阶上，一根空心螺栓(11)与极柱顶面中心开的螺孔螺丝固定，将金属箔(14)通过密封垫圈固定在泄压孔(7)上。

3.按权利要求1所述的带安全阀的二次锂离子电池组件，其特征在于，所述的金属箔(14)与开在壳体(1)或壳盖(6)上的泄压孔上的固定方式，是用一张比泄压口尺寸大的金属箔，通过黏合剂直接黏结在所述的壳体(1)或壳盖(6)的泄压孔上。

4.按权利要求1所述的带安全阀的二次锂离子电池组件，其特征在于，所所述的金属箔(14)为铝箔、铜箔、金箔、锡箔、银箔、钢箔或镍箔；所述的金属箔(14)的厚度0.001-0.2mm。

5.按权利要求1所述的带安全阀的二次锂离子电池组件，其特征在于，所所述的壳体(1)为圆形或方形电池的壳体(1)，所述的方形壳体(1)的四个角作成圆R角7-200mm。

6.按权利要求1所述的带安全阀的二次锂离子电池组件，其特征在于，所所述的泄压孔(7)也是注液孔，该泄压孔(7)的直径为1-100mm。

7.按权利要求1所述的带安全阀的二次锂离子电池组件，其特征在于，它还包括在所述的金属箔的外面装一防护网，所述的防护网是有一定强度的钢丝网、铜丝网、碳纤维网或者是铝丝网，将其固定在金属箔的外面。

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