CN209344146U - 一种锂离子电池用密封件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池用密封件，包括依次设置的顶盖、防爆片、孔板垫圈、孔板、小铝片、密封圈；顶盖凸缘与防爆片周边线焊后再包边成为一个整体；孔板扣在孔板垫圈上成为一个整体；将孔板与孔板垫圈的整体装在防爆与顶盖的组件；将小铝片放在孔板中间同时与有中心通孔的孔板及防爆片凸点贴附连接，再将孔板与小铝片通过3点或多点激光焊接连接，小铝片与防爆片中间凸点焊接连接，最后将前面工序组合件小铝片向下装入内外涂胶的改性的密封圈，顶盖、孔板组合件采用与常用不同的特制硬度铁料及铝材，实现高标准的密封性能；采用聚对苯酯改性密封胶，具高强度、耐老化、耐腐蚀、耐高温的性能。

Description

一种锂离子电池用密封件

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术，具体涉及一种锂离子电池用密封件。

背景技术

锂离子电池是一种功率密度大、可快速充放电、使用寿命长，已经成为电池能源市场的主流，并被广泛应用于汽车动力装置、储能装置、电动工具、电子电器、紧急设备和军事领域等。随着社会的发展，人们对锂离子电池的性能，尤其是对锂离子电池的可靠性和安全性提出了更高的要求。电池密封性、CID断电力、Vent开启力作为影响电池可靠性和安全性的重要环节，是电池生产过程中的技术难点和重点。目前，锂离子电池公开的密封组件曾披露孔板中间局部通过压薄后与防爆片之间采用激光焊接相连。实用新型人通过长期研究发现，这种焊接方式在实际的运用过程中会出现以下不足：在孔板中间局部压薄后，被压薄区域材料硬度、密度、抗拉强度相对原材料变得不稳地，起伏波动较大，与防爆片焊接后，CID切断力不稳定，起伏波动大，一致性差，也易引起拉丝，导致电池内压升高后断电压力不精准、甚至电池断电后温度继续升高，将会造成电池的起火或爆炸，影响电池使用的可靠性和安全性。

现有公开披露的防爆片是整面向内凸出，刻线方向与凸出方向一致，在电池装配完成后与电解液接触。这种结构方式在实际运用过程中会出现以下不足：防爆片整面凸出，材料硬度、厚度、制作精度等的微小差异，都会引起Vent开启力的明显变化。这种结构对生产设备精度、原材料硬度、纯度、抗拉强度等的一致性要求极高，设备资金投入大；另外，防爆片向内刻线(与电解液接触)，会出现以下不足：防爆片刻线生产过程是通过局部强行挤压而成，模具生产过程中会有“粉尘”侵入，粉尘经过刻线冲头挤压，会镶嵌入材料(防爆片)表面，这种被镶嵌的粉尘是清洗不掉的，组装后与电解液接触，这种“粉尘”会对电池内部物质造成污染，影响电池化学性能。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种电池密封性、CID断电力、Vent开启力高稳定性、可靠性、安全性的锂离子电池盖帽；本实用新型要解决的另一技术问题是提供一种应用于半密封电池从而可始终维持电池内部构件彼此紧密接触从而降低电池内阻、提高充电与放电的过电流、电池内压升高CID精准断电和 Vent精准开启的盖帽结构和工艺。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种锂离子电池用密封件，包括依次设置的顶盖、防爆片、孔板垫圈、孔板、小铝片、密封圈；还包括顶盖凸缘与防爆片周边线焊后再包边成为一个整体；孔板扣在孔板垫圈上成为一个整体；将孔板与孔板垫圈的整体装在防爆与顶盖的组件上，再在孔板外面中间放上小铝片贴附连接，再将孔板与小铝片通过4点激光焊接连接，小铝片与防爆片中间凸点焊接连接，最后将前面工序组合件小铝片向下装入内外涂胶的密封圈。

本实用新型最主要的创新点之一是：首先，孔板中间没有通过局部将材料挤压变薄的通常方法，而是通过没有受过任何外力挤压等变形小铝片与有中间通孔的孔板及防爆片中间凸起点同时贴附激光焊接后的组件，通过以上技术方案，利用了小铝片的原材硬度、厚度、抗拉强度的均匀稳定一致性，实现了CID断电力的精准和一致性并提高了锂离子电池的安全性。

本实用新型另一个创新点是：顶盖与防爆片组合后，在顶盖周边激光线焊，再利用防爆片将顶盖包边，而没有采用通常的防爆片与顶盖包边后的弧焊，通过以上技术方案，实现了顶盖与防爆片的紧密贴合为一个整体，有效降低的了盖帽的内阻。

进一步地，为了提高电池的安全性，孔板设计9孔结构，在确保孔板的支撑强度的同时，尽可能增大孔板的开孔面积，实现电池内部压力升高时的内压快速泄放，提高了电池的安全性。

进一步地，为了提高电池Vent开启力稳定性、可靠性、安全性，防爆片设置成平面、双压线，包括圆状、腰形状、扇形状或复合压线，并且在中间设置带凸台结构。

进一步地，为提高工作效率及同时减少设备投入资金，采用将小铝片与孔板及防爆片中间凸点同时贴合后一次完成点焊或电阻焊制作工艺，孔板与防爆片之间用绝缘的孔板垫片支撑连接。

进一步地，实用新型人长期研究发现，通常顶盖HV80～130°镀镍铁料、孔板H14～H24铝材组成的盖帽，盖帽在电池封口过程中受外力挤压，因硬度及强度较低，会造成电池有漏液风险，为提高电池密封性能，顶盖采用特殊硬度铁材料、孔板采用特制硬镀铝材料制作工艺，有效确保盖帽在电池封口过程中的支撑强度、电池跌落过程的耐冲击强度，实现高标准的密封性能。

鉴于可溶性聚对苯酯高强度、耐老化、耐腐蚀、耐高温的性能，密封胶优选为聚对苯酯改性材料，同时绝缘垫片也优选为聚对苯酯材料。

本实用新型具有如下有益效果：本实用新型是采用没有受过任何外力挤压等变形原材料小铝片与有中间通孔的孔板及防爆片中间凸点同时贴附激光焊接或电阻焊接后的组件，实现了CID断电力精准和一致性并提高了锂离子电池的安全性，同时提高了充电或放电的过电流；本实用新型采用顶盖与防爆片组合后，在顶盖周边激光线焊，再利用防爆片将顶盖包边工艺，实现了盖帽极低的内阻；本实用新型孔板采用9孔或多孔大面积结构，实现电池内压快速泄放，提高了电池的安全性；防爆片设置成平面、双压线与复合压线、中间带凸台结构，实现电池Vent开启力稳定性、一致性；采用将小铝片与孔板及防爆片中间凸点同时贴合后一次点焊制作工艺，为提高工作效率，同时减少设备投入资金；顶盖、孔板组合件采用与常用不同的特制硬度铁料及铝材，实现高标准的密封性能；采用聚对苯酯改性密封胶，具高强度、耐老化、耐腐蚀、耐高温的性能,同时密圈内侧和内底部区域增加两条凸出筋线圈，提高了电池的密封性能。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型对称扇状实施例的平面示意图。

图3是本实用新型对称圆状实施例的平面示意图。

图4是本实用新型对称腰形状实施例的平面示意图。

图5是本实用新型非对称扇状实施例的平面示意图。

图6是本实用新型对称复合状实施例的平面示意图。

图7是本实用新型第一实施例的测试结果图。

图8是本实用新型第二实施例的测试结果图。

图9是本实用新型第二实施例的测试结果图。

图10是本实用新型第三实施例的测试结果图。

图11是本实用新型第三实施例的测试结果图。

1-顶盖，2-防爆片，3-孔板垫圈，4-孔板，5-小铝片，6-密封圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型的结构示意图，如图1所示一种锂离子电池用密封件，包括依次设置的顶盖1、防爆片2、垫圈3、孔板4、小铝片5、密封圈6，顶盖1凸缘与所述防爆片2周边线焊后再包边成为一个整体；所述孔板4扣在所述孔板垫圈3上成为一个整体；将所述孔板4与所述孔板垫圈3的整体装在防爆与所述顶盖1的组件；将小铝片5放在所述孔板4中间同时与有中心通孔的所述孔板4及所述防爆片2凸点贴附连接，再将所述孔板4与所述小铝片5通过3点或多点激光焊接连接，所述小铝片5与所述防爆片2中间凸点焊接连接，最后将前面工序组合件所述小铝片5向下装入内外涂胶的改性的所述密封圈6。

小铝片5是没有受过任何外力挤压等变形的硬度、厚度、抗拉强度均匀一致的纯铝原材料与有中心通孔的，所述孔板4及所述防爆片 2中间凸点同时贴附激光焊接后的组件。

小铝片5贴附在中心通孔的所述孔板4顶面中间区域，在所述小铝片5区域内采用激光圆周等置3点以上至圆周焊接连接，小铝片5 置于有中心孔，所述孔板4顶面中心区域，与所述孔板4顶面及所述防爆片2凸点顶面同时贴附、一次工序焊接、激光焊或电阻焊完成。

顶盖1与所述防爆片2组合后，在所述顶盖1周边圆周等分激光多点点焊或弧焊或线焊，再利用所述防爆片2周边将所述顶盖1包边压实复合工艺连接。

顶盖1采用特制硬度铁料，所述孔板4采用特制硬度铝材选材工艺。

密封圈6是绝缘优良、强度高、耐老化、尺寸稳定、蠕变小、耐腐蚀、耐高温的聚对苯酯改性料，同时密圈内侧和内底部区域增加两条凸出筋线圈，所述孔板垫圈3也采用聚对苯酯绝缘优良材料。

Vent开启力稳定性、可靠性、安全性，所述防爆片2设置成平面、双压线、圆状、腰形状、扇形状或复合压线，中间带凸台结构。

其中，所述盖帽为圆形或方形。

实施例1，品检测验证：密封性测试—高低温循环测试。

测试条件：将满电电芯进行-40℃～85℃高低温循环，共10个循环测试。

测试结果：如图7所示。

结论：本实用新型的锂离子电池盖帽密封件在低温以及温差幅度大环境下,密封性明显优于传统方式的盖帽密封件。

实施例二，测试条件：将四种不同密封件(盖帽)电池底部打孔加压测试，在标准压力1.1±0.2MPa下进行CID响应速度对比。

测试结果：如图8和图9所示，样图1、样图2，样图3，为传统密封件盖帽，样图4为本实用新型密封件盖帽。

结论：本实用新型锂离子电池密封件盖帽在标准压力下(样图4) 所示的电池密封件的CID响应速度最快、开启压力最准，安全性优于样图1、样图2和样图3所示的传统的密封件盖帽。

实施例3，测试条件：将四种不同电池密封件在电池底部打孔加压测试，在标准压力2.15±0.2MPa下进行Vent响应速度对比。

测试结果：如图10和图11所示，样图1、样图2，样图3为传统密封件盖帽，样图4为本实用新型密封件盖帽。

结论：本实用新型锂离子电池密封件盖帽在标准压力下(样图4) Vent响应速度最快、开启压力最准，安全性优于样图1、样图2和样图3所示的传统密封件盖帽。

结合实施例得出，本实用新型提供的锂离子电池用密封件盖帽实现了可靠密封，并提高了安全性，而且能满足汽车动力装置、储能装置、电动工具、电子电器等领域对密封性的要求。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种锂离子电池用密封件，包括依次设置的顶盖(1)、防爆片(2)、孔板垫圈(3)、孔板(4)、小铝片(5)、密封圈(6)；其特征在于，所述顶盖(1)凸缘与所述防爆片(2)周边线焊后再包边成为一个整体；所述孔板(4)扣在所述孔板垫圈(3)上成为一个整体；将所述孔板(4)与所述孔板垫圈(3)的整体装在防爆与所述顶盖(1)的组件；将小铝片(5)放在所述孔板(4)中间同时与有中心通孔的所述孔板(4)及所述防爆片(2)凸点贴附连接，再将所述孔板(4)与所述小铝片(5)通过3点或多点激光焊接连接，所述小铝片(5)与所述防爆片(2)中间凸点焊接连接，最后将前面工序组合件所述小铝片(5)向下装入内外涂胶的改性的所述密封圈(6)。

2.在根据权利要求1所述的一种锂离子电池用密封件，其特征在于：所述小铝片(5)是没有受过任何外力挤压等变形的硬度、厚度、抗拉强度均匀一致的纯铝原材料与有中心通孔的，所述孔板(4)及所述防爆片(2)中间凸点同时贴附激光焊接或电阻焊接后的组件。

3.根据权利要求1或2所述的一种锂离子电池用密封件，其特征在于：所述小铝片(5)贴附在中心通孔的所述孔板(4)顶面中间区域，在所述小铝片(5)区域内采用激光圆周等置3点以上至圆周焊接连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种锂离子电池用密封件，其特征在于：所述小铝片(5)置于有中心孔，所述孔板(4)顶面中心区域，与所述孔板(4)顶面及所述防爆片(2)凸点顶面同时贴附、一次工序焊接完成。

5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用密封件，其特征在于：所述顶盖(1)与所述防爆片(2)组合后，在所述顶盖(1)周边圆周等分激光多点点焊或弧焊或线焊，再利用所述防爆片(2)周边将所述顶盖(1)包边压实复合工艺连接。

6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用密封件，其特征在于：所述顶盖(1)采用特制硬度铁料，所述孔板(4)采用特制硬度铝材选材工艺。

7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用密封件，其特征在于：所述密封圈(6)是绝缘优良、强度高、耐老化、尺寸稳定、蠕变小、耐腐蚀、耐高温的聚对苯酯改性料，同时密圈内侧和内底部区域增加两条凸出筋线圈，所述孔板垫圈(3)也采用聚对苯酯绝缘优良材料。

8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用密封件，其特征在于：Vent开启力稳定性、可靠性、安全性，所述防爆片(2)设置成平面、双压线、圆状、腰形状、扇形状或复合压线，中间带凸台结构。

9.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用密封件，其特征在于：所述顶盖(1)上设置有盖帽，所述盖帽为圆形或方形。