CN206003849U - 一种动力电池顶盖 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池顶盖，包括顶盖片、负极极柱、正极极柱、绝缘组件和电阻组件，顶盖片上设置有第一安装孔和第二安装孔，负极极柱通过绝缘组件安装在第一安装孔内，正极极柱通过电阻组件安装在第二安装孔内，绝缘组件包括绝缘树脂环和绝缘密封圈，绝缘密封圈套设在负极极柱上并与顶盖片绝缘连接，负极极柱还通过绝缘树脂环与顶盖片绝缘连接，绝缘树脂环的内壁上设置有若干第一缺口。相比于陶瓷、云母等材料绝缘密封效果差、装配易破裂等问题，本实用新型选用的绝缘树脂环具有高韧性，因而可碾成很薄的薄片，从而降低极柱的高度。故本实用新型不仅了改善动力电池的安全性能，还提高了模组的利用空间，降低了生产成本。
Description
技术领域
本实用新型属于动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池顶盖。
背景技术
随着现代社会的发展和人们环保意识的增强，越来越多的设备选择以锂电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车等等，这为锂电池的应用与发展提供了广阔的空间。其中，电动工具和电动汽车等所使用的锂电池一般称之为动力电池。
目前动力电池结构件设计都比较复杂，尤其是顶盖结构。考虑到电芯安全，目前很多顶盖在负极极柱位置增加了绝缘材料以将顶盖与负极极柱之间进行绝缘，如采用聚乙烯、聚丙烯等绝缘塑料，然而试验测试表明，当电芯在一些滥用测试环境下，电芯表面温度会达到250℃以上，上述高温足以熔化绝缘塑料，从而导致二次安全隐患的发生；而且，此类塑料本身容易老化，在长期的使用过程中，经过反反复复的升温和降温，极易出现开裂和脱落，从而影响整个结构的稳定性；另外，上述绝缘塑料在较高温环境下还会出现软化甚至熔化，无法循环使用。
此外，现有技术中还有在负极极柱增加陶瓷、云母或者玻璃材料来保证高温绝缘，虽然此类材料不会被融化，但是其绝缘和密封效果差，一致性较难控制；而且此类材料韧性和抗弯曲能力差，而目前的绝缘块基本都是如图1中42’所示的圆环形结构，套设于极柱上。众所周知，陶瓷材料、玻璃材料都很脆，容易压裂。所以基本上都要很高的厚度才能确保强度。而且，对于环形陶瓷绝缘块，上下表面需要足够平才能很好的抗压，这往往需要后加工磨平。因此，这样一方面会导致成本过高，不利于动力电池的批量生产；另一方面会导致极柱高度太高，致电芯高度增加，大大降低模组的利用空间。
有鉴于此，确有必要提供一种具有低成本、耐高温、高绝缘性、高密封性和良好安全性能的动力电池顶盖。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对现有动力电池顶盖生产成本高、滥用测试安全性能低的不足，而提供一种具有低成本、耐高温、高绝缘性、高密封性和良好安全性能的动力电池顶盖。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下解决方案：
一种动力电池顶盖，包括顶盖片、负极极柱、正极极柱、绝缘组件和电阻组件，所述顶盖片上设置有第一安装孔和第二安装孔，所述负极极柱通过所述绝缘组件安装在所述第一安装孔内，所述正极极柱通过所述电阻组件安装在所述第二安装孔内，所述绝缘组件包括绝缘树脂环和绝缘密封圈，所述绝缘密封圈套设在所述负极极柱上并与所述顶盖片绝缘连接，所述负极极柱还通过所述绝缘树脂环与所述顶盖片绝缘连接，所述绝缘树脂环的内壁上设置有若干第一缺口，所述第一缺口均匀分布在所述内壁上。
本实用新型通过在负极极柱上套设绝缘树脂环实现负极极柱与顶盖片的绝缘连接，该绝缘树脂环不仅满足了耐高温、高绝缘性、高密封性和良好安全性能要求；而且通过在绝缘树脂环的内壁设置若干缺口，使绝缘树脂环与负极极柱表面间隙配合，可有效加强绝缘树脂环的固紧效果，防止绝缘树脂环发生松动，保持负极极柱结构的稳定性。
作为本实用新型动力电池顶盖的进一步改进，所述绝缘组件还包括卡簧；所述负极极柱设有环形槽，所述卡簧卡设于所述环形槽并抵接于所述绝缘树脂环。卡簧的作用是用于固定绝缘树脂环，防止其由于振动等而发生松动。因为卡簧可以做得很薄，电池极柱柱体部裸漏在外面的尺寸相对较小，对于同样外形尺寸的电池，可利用的电池内部空间更大，而且卡簧比螺母重量更轻，所以能量密度更高；此外，卡簧价格更低廉，可以降低生产成本。
作为本实用新型动力电池顶盖的进一步改进，所述第一缺口与所述负极极柱之间设置有绝缘胶层。所述绝缘胶层为耐高温耐腐蚀材料，且其制作材质可与绝缘树脂环的制作材质相同，如聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚醚醚酮等，这样可保证更好的相容性和更佳的固紧效果。
作为本实用新型动力电池顶盖的进一步改进，所述绝缘树脂环的外壁上设置有若干第二缺口，所述第二缺口均匀分布在所述外壁上。设置第二缺口使绝缘树脂环与顶盖片间隙配合，进一步加强绝缘树脂环的固紧效果。
作为本实用新型动力电池顶盖的进一步改进，若干第一缺口之间形成有若干第一凸起部，若干第二缺口之间形成有若干第二凸起部，所述第一缺口和所述第二凸起部对应设置，所述第一凸起部和所述第二缺口对应设置。这样设置可使整个绝缘树脂环受力均匀，避免其由于受力不均而发生损坏，而且这样可实现最佳的固紧效果。
作为本实用新型动力电池顶盖的进一步改进，所述绝缘树脂为聚苯并咪唑、聚酰胺-酰亚胺、聚酰亚胺和聚醚醚酮中的至少一种。这些绝缘树脂材料均为耐高温耐腐蚀材料，完全满足高温下的使用要求。
作为本实用新型动力电池顶盖的进一步改进，所述绝缘树脂环的熔融温度为500～1000℃。绝缘树脂环的熔融温度远远大于一般安全测试条件下的电芯表面温度，完全满足安全要求。
作为本实用新型动力电池顶盖的进一步改进，所述绝缘树脂环的绝缘电阻大于或等于1Mohm，耐击穿电压大于或等于1kV。更为优选地，绝缘电阻大于或等于100Mohm，耐击穿电压大于或等于2kV。由于绝缘树脂环采用高绝缘性能的树脂材料制成，使其完全能够满足绝缘要求。
作为本实用新型动力电池顶盖的进一步改进，所述绝缘树脂环的厚度为0.01～30mm。由于绝缘树脂环的高韧性和高抗弯曲能力，因而可碾成很薄的薄片，从而降低极柱的高度，提高利用空间。
作为本实用新型动力电池顶盖的进一步改进，所述绝缘树脂环的厚度为0.10～10mm。
作为本实用新型动力电池顶盖的进一步改进，所述绝缘密封圈的制作材质为氟橡胶或陶瓷材料。而氟橡胶或陶瓷材料均为耐高温性能较好的绝缘材料，完全满足耐高温和绝缘的使用要求。
本实用新型的有益效果在于：相对于现有技术，本实用新型通过在负极极柱和顶盖片之间设置绝缘树脂环，实现了负极极柱和壳体绝缘。当动力电池在使用过程中出现高温时，由耐高温耐腐蚀材料制作的绝缘树脂环不会发生熔化，因此可以避免极柱受高温后与电池顶盖直接接触，预防因正、负极极柱都与电池顶盖接触引发的短路，改善动力电池的安全性能。此外，相比于陶瓷、云母或者玻璃等材料绝缘密封效果差、装配易破裂等问题，本实用新型选用的绝缘树脂环具有高韧性，因而可碾成很薄的薄片，从而降低极柱的高度。因此本实用新型不仅保证了动力电池的安全性能，还提高了模组的利用空间，降低了生产成本。
附图说明
图1为现有技术中绝缘块的结构示意图。
图2为本实用新型的结构示意图。
图3为图2中A的局部放大图。
图4为本实用新型中绝缘树脂环的结构示意图之一。
图5为本实用新型中绝缘树脂环的结构示意图之二。
图中：1-顶盖片；2-负极极柱；3-正极极柱；4-绝缘组件；41-卡簧；42-绝缘树脂环；42’-绝缘块；421-第一缺口；422-第二缺口；43-绝缘密封圈；5-电阻组件。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式和说明书附图对本实用新型及其有益效果作进一步详细说明，但是，本实用新型的具体实施方式并不局限于此。
具体实施方式1
如图2～4所示，一种动力电池顶盖，包括顶盖片1、负极极柱2、正极极柱3、绝缘组件4和电阻组件5，顶盖片1上设置有第一安装孔和第二安装孔，负极极柱2通过绝缘组件4安装在第一安装孔内，正极极柱3通过电阻组件5安装在第二安装孔内，绝缘组件4包括绝缘树脂环42和绝缘密封圈43，绝缘密封圈43套设在负极极柱2上并与顶盖片1绝缘连接，负极极柱2还通过绝缘树脂环42与顶盖片1绝缘连接，绝缘树脂环42的内壁上设置有若干第一缺口421，第一缺口421均匀分布在内壁上。其中，绝缘树脂环42的制作材质为聚酰亚胺；绝缘树脂环42的厚度为3mm，熔融温度为500℃，绝缘电阻为100Mohm；绝缘密封圈43由氟橡胶或者陶瓷材料制成。
具体实施方式2
与具体实施方式1不同的是，绝缘树脂环42的制作材质为聚苯并咪唑和聚醚醚酮的混合物；绝缘树脂环42的厚度为1mm，熔融温度为750℃，绝缘电阻为50Mohm。
其它结构同具体实施方式1，这里不再赘述。
具体实施方式3
与具体实施方式1不同的是，绝缘树脂环42的制作材质为聚苯并咪唑和聚醚醚酮的混合物；绝缘树脂环42的厚度为8mm，熔融温度为800℃，绝缘电阻为180Mohm。
其它结构同具体实施方式1，这里不再赘述。
具体实施方式4
与具体实施方式1不同的是，绝缘组件4还包括卡簧41；负极极柱2设有环形槽，卡簧41卡设于环形槽并抵接于绝缘树脂环42。
其它结构同具体实施方式1，这里不再赘述。
具体实施方式5
与具体实施方式1不同的是，绝缘树脂环42的内壁设置有若干第一缺口421和外壁上设置有若干第二缺口422，第一缺口421均匀分布在内壁上，第二缺口422均匀分布在外壁上，且内壁的第一缺口421和外壁的凸起部对应设置，其结构如图5所示。
其它结构同具体实施方式1，这里不再赘述。
具体实施方式6
与具体实施方式1不同的是，绝缘树脂环42内壁的第一缺口421和负极极柱2之间设置有绝缘胶层，绝缘胶层的材质为聚酰亚胺；绝缘树脂环42的厚度为5mm，熔融温度为600℃，绝缘电阻为160Mohm。
其它结构同具体实施方式1，这里不再赘述。
具体实施方式7
与具体实施方式6不同的是，绝缘胶层的材质为聚酰亚胺和聚酰胺-酰亚胺的混合物；绝缘树脂环42的厚度为0.1mm，熔融温度为700℃，绝缘电阻为250Mohm。
其它结构同具体实施方式6，这里不再赘述。
具体实施方式8
与具体实施方式6不同的是，绝缘胶层的材质为聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺和聚醚醚酮的混合物；绝缘树脂环42的厚度为10mm，熔融温度为900℃，绝缘电阻为100Mohm。
其它结构同具体实施方式6，这里不再赘述。
具体实施方式9
与具体实施方式1不同的是，绝缘树脂环42的厚度为0.01mm，熔融温度为550℃，绝缘电阻为1Mohm。
其它结构同具体实施方式1，这里不再赘述。
具体实施方式10
与具体实施方式1不同的是，绝缘树脂环42的厚度为30mm，熔融温度为1000℃，绝缘电阻为200Mohm。
其它结构同具体实施方式1，这里不再赘述。
对比实施方式1
与具体实施方式1不同的是，负极极柱2和顶盖片1通过绝缘块绝缘连接，绝缘块结构如图1所示，绝缘块的材质为聚丙烯，其最高承受温度为190℃，绝缘电阻为0.5Mohm。
其它结构同具体实施方式1，这里不再赘述。
对比实施方式2
与具体实施方式1不同的是，负极极柱2和顶盖片1通过绝缘块绝缘连接，绝缘块结构如图1所示，绝缘块的材质为聚硫醚，其最高承受温度为250℃，绝缘电阻为1Mohm。
其它结构同具体实施方式1，这里不再赘述。
对比实施方式3
与具体实施方式1不同的是，负极极柱2和顶盖片1通过绝缘块绝缘连接，绝缘块结构如图1所示，绝缘块的材质为陶瓷材料，其最高承受温度为500℃，绝缘电阻为0.2Mohm。
其它结构同具体实施方式1，这里不再赘述。
对比实施方式4
与具体实施方式1不同的是，负极极柱2和顶盖片1通过绝缘块绝缘连接，绝缘块结构如图4所示，绝缘块的材质为陶瓷材料，其最高承受温度为500℃，绝缘电阻为0.1Mohm。
其它结构同具体实施方式1，这里不再赘述。
对比实施方式5
与具体实施方式1不同的是，负极极柱2和顶盖片1通过绝缘块绝缘连接，绝缘块结构如图1所示，绝缘块的材质为云母，其最高承受温度为550℃，绝缘电阻为0.9Mohm。
其它结构同具体实施方式1，这里不再赘述。
对比实施方式6
与具体实施方式1不同的是，负极极柱2和顶盖片1通过绝缘块绝缘连接，绝缘块结构如图5所示，绝缘块的材质为云母，其最高承受温度为550℃，绝缘电阻为0.7Mohm。
其它结构同具体实施方式1，这里不再赘述。
分别对具体实施方式1～10和对比实施方式1～6所制得的动力电池进行穿钉、热箱和过充安全性能测试，测试结果见表1。
其中，穿钉测试的条件为：钢钉直径2.5mm，刺穿速度0.02mm/s。实验时钢钉从电芯的中心穿过，并在电芯中保持15min，观察电芯的变化。如果电芯冒出大量的烟或着火，则认为电芯不能通过穿钉测试。
表1 具体实施方式和对比实施方式所制得的电池的安全性能测试结果
由表1的测试结果可知，相比于采用传统绝缘塑料或者陶瓷、云母等作为绝缘材料，本实用新型选用耐高温的绝缘树脂环42作为绝缘块，其不仅克服了传统绝缘塑料易老化、结构不稳定而且长期循环性能差的问题，同时还克服了陶瓷、云母等材料绝缘密封效果差，易破碎等缺陷，从而使电池在穿钉、热箱和过充测试下具备更加优异的安全性能。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
Claims (8)
1.一种动力电池顶盖，包括顶盖片、负极极柱、正极极柱、绝缘组件和电阻组件，所述顶盖片上设置有第一安装孔和第二安装孔，所述负极极柱通过所述绝缘组件安装在所述第一安装孔内，所述正极极柱通过所述电阻组件安装在所述第二安装孔内，其特征在于：所述绝缘组件包括绝缘树脂环和绝缘密封圈，所述绝缘密封圈套设在所述负极极柱上并与所述顶盖片绝缘连接，所述负极极柱还通过所述绝缘树脂环与所述顶盖片绝缘连接，所述绝缘树脂环的内壁上设置有若干第一缺口，所述第一缺口均匀分布在所述内壁上。
2.根据权利要求1所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述绝缘组件还包括卡簧；所述负极极柱设有环形槽，所述卡簧卡设于所述环形槽并抵接于所述绝缘树脂环。
3.根据权利要求1所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述第一缺口与所述负极极柱之间设置有绝缘胶层。
4.根据权利要求1所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述绝缘树脂环的外壁上设置有若干第二缺口，所述第二缺口均匀分布在所述外壁上。
5.根据权利要求4所述的动力电池顶盖，其特征在于：若干第一缺口之间形成有若干第一凸起部，若干第二缺口之间形成有若干第二凸起部，所述第一缺口和所述第二凸起部对应设置，所述第一凸起部和所述第二缺口对应设置。
6.根据权利要求1所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述绝缘树脂环的绝缘电阻为大于或等于1Mohm。
7.根据权利要求1所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述绝缘树脂环的厚度为0.01~30mm。
8.根据权利要求6所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述绝缘树脂环的厚度为0.10~10mm。
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2016
- 2016-08-10 CN CN201620862188.5U patent/CN206003849U/zh active Active
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