CN209461546U - 一种二次电池的防爆结构及采用其的电池 - Google Patents
一种二次电池的防爆结构及采用其的电池 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种二次电池的防爆结构，其包括防爆片、转接片和极柱；其中，防爆片表面设有泄压痕；转接片为金属薄片，其表面设有通孔；极柱包括极柱底座、极柱柱体、以及贯穿极柱底座及极柱柱体的排气孔，该排气孔包括第一端和第二端；防爆片密封地结合在转接片的通孔处以封闭该通孔，极柱底座与转接片结合，并使排气孔与通孔对齐；排气孔的第一端靠近通孔，其第二端远离通孔；其中，在排气孔的第一端设有供防爆片开启的空间。本实用新型中，防爆片、转接片和极柱固定组合成所述防爆结构，适用于铝壳、塑料壳、钢壳等任意一种硬壳电池，均能有效保证密封性、有利于电池内部保持负压状态，并简化极柱的结构。
Description
技术领域
本实用新型属于二次电池技术领域，具体涉及一种二次电池的防爆结构及采用其的电池。
背景技术
目前主流的二次电池以外壳形式分类有硬壳电池、软包电池。其中硬壳又分为铝壳、塑料壳、钢壳等。针对硬壳电池，保证其安全性的必要方法一是保持电池内部空间为负压状态，以便释放压力防止电池鼓胀；二是设置防爆片，在电池内部压力超过某一限值时，防爆片爆破或开启，避免电池爆炸。
一般硬壳电池的防爆片设置在电池顶盖的盖板上，通常是圆形、方形或直槽口形。大部分防爆片与盖板材质相同，如果是塑料壳电池，通常采用螺纹锁紧和/或橡胶圈挤压的方式密封(即将防爆片与盖板密封结合)，该方式密封效果较差。如果是铝壳或钢壳电池，就能采用激光焊接方式，密封效果优良，耐久性好。故由于塑料盖板上设置防爆片存在密封性差的问题，因此若为了进一步确保密封性，则对盖板、甚至电池外壳材质的选择带来限制。
其次，将防爆阀设置在盖板上的形式存在占用盖板空间、以及开启空间受限的问题。在另一些相关技术中，是将防爆阀都复合到极柱上，虽然解决了空间占用的问题，但也存在缺点，比如极柱加工时较复杂，需预留结合防爆阀的焊接位置等。
转接片是设于电池内部，用于将极柱与芯包上的极耳相连接及导通的导电元件(为铝片或钢片)，其与极耳一般采用超声波焊接方式连接，与极柱一般采用激光焊接方式连接。目前，尚无将防爆阀集成于转接片的现有技术。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种二次电池的防爆结构及采用其的电池，将防爆片、转接片、极柱固定组合成所述防爆结构，适用于铝壳、塑料壳、钢壳等任意一种硬壳电池，均能有效保证密封性，并简化极柱的结构。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
一种二次电池的防爆结构，其包括：防爆片、转接片和极柱；
其中：
所述防爆片表面设有泄压痕；
所述转接片为金属薄片，其表面设有通孔；
所述极柱包括极柱底座、与所述极柱底座连接的极柱柱体、以及贯穿所述极柱底座及极柱柱体的排气孔，该排气孔包括第一端和第二端；
所述防爆片密封地结合在所述转接片的通孔处以封闭该通孔；
所述极柱底座与所述转接片结合，并使所述排气孔与所述通孔对齐；所述排气孔的第一端靠近所述通孔，所述排气孔的第二端远离所述通孔；
在所述排气孔的第一端设有供所述防爆片开启的空间。
作为本实用新型一个优选实施例，其中，所述转接片与所述极柱的极柱底座、所述防爆片与所述转接片之间均采用激光焊接方式结合。如为了进一步增加焊接密封性，可采用双重或多重激光焊接。
作为本实用新型一个优选实施例，其中，所述防爆片呈“凸”字形，其包括中间的凸台部和位于所述凸台部周围的边缘部，所述泄压痕设于所述凸台部顶面；所述防爆片的边缘部与所述转接片的通孔进行密封焊接，所述防爆片的凸台部从所述通孔处暴露于所述空间。
作为本实用新型一个优选实施例，其中，在所述转接片的通孔中，与所述防爆片的边缘部进行密封焊接处，设有凹陷边缘；所述防爆片的边缘部与所述凹陷边缘配合进行密封焊接。
作为本实用新型一个优选实施例，其中，所述泄压痕为刻痕或压痕，且所述防爆片的下端面与所述转接片下端面平齐。
作为本实用新型一个优选实施例，其中，还包括保护膜；所述排气孔的第二端内壁面设有台阶部，所述保护膜粘结在所述台阶部。
作为本实用新型一个优选实施例，其中，所述排气孔为圆形通孔，所述排气孔从第一端到第二端按顺序包括第一孔段、第二孔段和第三孔段；其中第一孔段的直径大于第二孔段，第三孔段的直径大于第二孔段；第一孔段提供所述防爆片开启的空间；所述第三孔段与第二孔段交界处形成所述台阶部。
作为本实用新型一个优选实施例，其中，所述防爆片的凸台部为圆柱状，所述第一孔段的横截面积不小于所述防爆片的凸台部的横截面积；所述第一孔段的长度不小于所述防爆片的凸台部的横截面积的半径，且不小于所述防爆片的凸台部的高度。
作为本实用新型一个优选实施例，其中，所述防爆片为直径在5～20mm的圆形片或面积在25～450mm2的矩形片，厚度为0.1～2mm；
所述保护膜为直径在5～20mm的圆形片或面积在25～450mm2的矩形片，厚度为0.1～2mm，其中央设有直径为0.1～5mm的透孔；所述保护膜的材质为PP、PVC、PET、PC或PE。
作为本实用新型一个优选实施例，其中，所述极柱、转接片、防爆片三者材质相同，为铝、铝合金或不锈钢；所述极柱为正极极柱或负极极柱；所述极柱的极柱底座与所述转接片焊接结合。
本实用新型还涉及一种电池，所述电池包含上述任一优选实施例的二次电池防爆结构，其中所述电池为硬壳电池，所述电池的外壳为铝壳、塑料壳或不锈钢壳。
(三)有益效果
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型是将防爆片、转接片、极柱固定组合成所述防爆结构，由于防爆片、转接片和极柱均为金属部件，因而适于采用超声波、激光等金属焊接工艺进行密封焊接，有效保证防爆阀部位的密封性，有助于保持电池内部空间为负压状态。本实用新型的防爆结构，可适用于铝壳、塑料壳、钢壳等任意一种硬壳电池，实用性更广，并简化电池装配。本实用新型将防爆片与转接片结合，因此可简化极柱的结构，降低加工的复杂度。
(2)由于防爆片与转接片在顶盖装配前已完成焊接、测试和筛选，因此可提高电池成品率；在极柱的排气孔的第一端专门设置有供所述防爆片开启的空间，保证防爆片有充分的开启空间，提高防爆可靠性；在进一步的实施例中，转接片的通孔下端设有凹陷边缘，与防爆片的边缘部焊接，使防爆片的下端面与转接片下端面平齐，故可节省空间。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例的防爆结构的转接片的立体示意图。
图2为本实用新型较佳实施例的防爆结构的转接片与防爆片的分解示意图。
图3为本实用新型较佳实施例的防爆结构的分解示意图。
图4为本实用新型较佳实施例的防爆结构的极柱的底面立体示意图。
图5为设有本实用新型较佳实施例的防爆结构的顶盖立体示意图。
图6为设有本实用新型较佳实施例的防爆结构的顶盖底面平面图。
图7为设有本实用新型较佳实施例的防爆结构的顶盖的分解示意图。
【附图标记说明】
1-正极转接片，111正极转接片的两端区域，100-通孔，101-凹陷边缘，2-防爆片，21-凸起部，211-泄压痕，201-边缘部，3-极柱，31-极柱底座，32-极柱柱体，300-排气孔，A-第一端，B-第二端，302-第一孔段，303-第二孔段，304第三孔段，301-台阶部，4-保护膜，401-透孔，5-铜铝复合负极极柱底座5，6-铜铝复合负极极柱柱体，7-密封橡胶圈，8-下塑件，9-注液孔，10-铝钉，11-正极上塑件，12-负极上塑件，13-盖板，14-负极转接片，141-负极转接片的两端区域，15-激光焊线，16-双重激光焊线，17-橡胶塞。
具体实施方式
为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。
结合图3所示为本实用新型较佳实施例的二次电池防爆结构，其包括：正极转接片1、防爆片2和极柱3。
再结合图1-4所示，正极转接片1其整体为单层矩形薄片，厚度在0.5～3mm，中央有圆形的通孔100，通孔100的下端设有凹陷边缘101。
防爆片2为直径在5～20mm的圆形片，厚度为0.1～2mm。防爆片2中央具有隆起的凸台部21，凸台部21表面设有刻痕或压痕，作为泄压痕211，其中凸台部的厚度大于边缘部的厚度，但其厚度范围在0.1～2mm之间。凸台部21四周为边缘部201，边缘部201与正极转接片1的凹陷边缘101对接接触，并通过激光焊接密封固定。其中，通孔100的直径不小于凸台部21的直径，使凸台部21可以从正极转接片1通孔100处暴露于防爆片的开启空间中。
如图6所示，防爆片2的边缘部201下表面设有封闭的环形焊线15，该焊线15为激光焊线，将防爆片2密封焊接在正极转接片1上。优选地，由于凹陷边缘101凹陷的深度与防爆片2边缘部201的厚度一致，使焊接后的防爆片2下端面与正极转接片1的下端面呈平齐，借此可节省防爆片2的占用空间。
正极极柱3由上部直径在10～30mm的圆柱形极柱柱体32和下部方形极柱底座31一体构成，在极柱柱体32与极柱底座31的轴向中央设有排气孔300。排气孔300贯穿极柱3，且包含第一端A和第二端B。
结合有防爆片2的正极转接片1与极柱底座31采用激光焊接结合，其使排气孔300与通孔100对齐。其中排气孔300的第一端A靠近正极转接片1，而第二端B远离正极转接片1。如图6所示，为保证密封性和过流能力，正极转接片1与正极极柱3进行双重激光焊接，其焊线16为两个独立的封闭圆圈，外径为17mm和20mm。
为了给防爆片2因电池压力大爆开时有足够的开启空间。如图4及图3所示的，正极极柱3的排气孔300从第一端A到第二端B可包括至少个三个相接续的区段，即第一孔段302、第二孔段303和第三孔段304。第一孔段302、第三孔段304的直径均大于第二孔段303。由此，在第三孔304与第二孔段303之间构成台阶部301，该台阶部301用于粘结一张保护膜4。第一孔段302则提供防爆片2的开启空间。优选地，第一孔段302的横截面积不小于防爆片2的凸台部21的面积，且其深度不小于防爆片2的凸台部21的半径。保护膜4为直径在5～20mm的圆形片，厚度为0.1～2mm，中央有直径为0.1～5mm的圆形透孔401。保护膜4的材质可为PP、PVC、PET、PC或PE。
在上述实施例中正极极柱3、正极转接片1、防爆片2三者的材质相同，为铝、铝合金或不锈钢材质。当三者为同种材质时，有利于进一步保证焊接的密封性和牢固性。
在上述实施例中的防爆片2为圆形片；而在其他实施例中，防爆片2还可以设为面积在25～450mm2的矩形片，厚度为0.1～2mm，中央的凸台部可设为圆形截面的凸台部。
在上述实施例中的保护膜4为圆形片；而在其他实施例中，保护膜4还可以设为面积在25～450mm2的矩形片，厚度为0.1～2mm，中央设有小透孔。
在上述实施例中，是由正极极柱3与正极转接片1、防爆片2(或还包含保护膜4)组合成本实用新型的二次电池防爆结构；而在其他实施例中，负极极柱(铜铝复合负极极柱5、6)也可以设置为类似正极极柱3的结构，并结合负极转接片、防爆片组合成二次电池防爆结构。换句话说，该实用新型的结构不限于使用在电池的正极侧。
包含上述实施例的防爆结构的电池，其装配顺序如下：
首先，通过注塑工艺装配顶盖(由盖板13、正极极柱3、负极极柱、下塑件8、密封橡胶圈7、上塑件11、12等装配而成的整体)。将正极极柱3、保护膜4、通过摩擦焊成型于一体的铜铝复合负极极柱(负极极柱底座5和负极极柱柱体6摩擦焊结合成一体)、两个密封橡胶圈7、两个下塑件8和盖板13装配于一体(注塑形成正极上塑件11、负极上塑件12)，正极极柱3的台阶部301用于放置保护膜4。
其次，装配防爆片2、正极转接片1和两个芯包(图中未示)。如图2所示，将防爆片2对准正极转接片1中间的通孔100，以防爆片2的边缘部201与通孔100四周的凹陷边缘101通过激光焊接形成密封良好的结合体，焊线15位于防爆片2的下端面。优选地，通孔100的直径为12mm，防爆片2凸台部21的直径为11.5mm。
两芯包的正极耳分别与正极转接片1的两端区域111进行超声波焊接(两芯包的负极耳分别与铜材质的负极转接片14的两端区域141焊接)，从而形成了中间为“正极转接片1(焊有防爆片2)和负极转接片14”、两侧分别焊有两个芯包的整体。
接着，采用激光焊接正极转接片1与正极极柱3，形成整体电芯。如图7所示，电池盖板13平放，将正、负极转接片1、14分别放置于正、负极极柱底座中央的对应位置(图中两个芯包、两对超声波焊接垫片省略未画出)，进行激光焊接。为保证电池的密封性和过流能力，正极转接片1与正极极柱3进行双重激光焊接，如焊线16为两个独立的封闭圆圈，外径分别为17mm和20mm(如图6所示)。
最后，将整体的电芯装入铝合金的方形电池外壳(在其他实施例中的电池外壳可为塑料壳或不锈钢壳；形状可为方形或圆形或其他几何形体)中，激光封口焊接、烘烤、注液等工序完成后，负压下用橡胶塞17密封注液孔9，再放入铝钉10进行激光封孔。至此，具有防爆结构的二次电池装配完成。
Claims (10)
1.一种二次电池的防爆结构，其特征在于：包括防爆片、转接片和极柱；
所述防爆片表面设有泄压痕；
所述转接片为金属薄片，其表面设有通孔；
所述极柱包括极柱底座、与所述极柱底座连接的极柱柱体、以及贯穿所述极柱底座和极柱柱体的排气孔，该排气孔包括第一端和第二端；
所述防爆片密封地结合在所述转接片的通孔处以封闭该通孔；
所述极柱底座与所述转接片结合，并使所述排气孔与所述通孔对齐；所述排气孔的第一端靠近所述通孔，所述排气孔的第二端远离所述通孔；
其中，在所述排气孔的第一端设有供所述防爆片开启的空间。
2.如权利要求1所述的防爆结构，其特征在于：所述防爆片呈“凸”字形，其包括中间的凸台部和位于所述凸台部周围的边缘部，所述泄压痕设于所述凸台部顶面；所述防爆片的边缘部与所述转接片的通孔进行密封焊接，所述防爆片的凸台部从所述通孔处暴露于所述防爆片开启的空间。
3.如权利要求2所述的防爆结构，其特征在于：在所述转接片的通孔中，与所述防爆片的边缘部进行密封焊接处，设有凹陷边缘；所述防爆片的边缘部与所述凹陷边缘配合，进行密封焊接。
4.如权利要求3所述的防爆结构，其特征在于：所述泄压痕为刻痕或压痕，且所述防爆片的下端面与所述转接片下端面平齐。
5.如权利要求1-4任一项所述的防爆结构，其特征在于：还包括保护膜；所述排气孔的第二端内壁面设有台阶部，所述保护膜粘结在所述台阶部。
6.如权利要求5所述的防爆结构，其特征在于：所述排气孔为圆形通孔，所述排气孔从第一端到第二端按顺序包括第一孔段、第二孔段和第三孔段；其中第一孔段的直径大于第二孔段，第三孔段的直径大于第二孔段；第一孔段为供所述防爆片开启的空间；所述第三孔段与第二孔段交界处形成所述台阶部。
7.如权利要求6所述的防爆结构，其特征在于：所述防爆片的凸台部为圆柱状，所述第一孔段的横截面积不小于所述防爆片的凸台部的横截面积；所述第一孔段的长度不小于所述防爆片的凸台部的横截面的半径，且不小于所述防爆片的凸台部的高度。
8.如权利要求5所述的防爆结构，其特征在于：所述防爆片为直径在5～20mm的圆形片或面积在25～450mm2的矩形片，厚度为0.1～2mm；
所述保护膜为直径在5～20mm的圆形片或面积在25～450mm2的矩形片，厚度为0.1～2mm，其中央设有直径为0.1～5mm的透孔；所述保护膜的材质为PP、PVC、PET、PC或PE。
9.如权利要求1所述的防爆结构，其特征在于：所述极柱、转接片、防爆片三者材质相同，为铝、铝合金或不锈钢；所述极柱为正极极柱或负极极柱；所述极柱的极柱底座与所述转接片焊接结合。
10.一种电池，其包含权利要求1-9任一项所述二次电池的防爆结构，所述电池为硬壳电池，所述电池的外壳为铝壳、塑料壳或不锈钢壳。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113967790A (zh) * | 2020-07-22 | 2022-01-25 | 江苏联赢激光有限公司 | 一种电池转接片的焊接方法 |
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2019
- 2019-04-24 CN CN201920568855.2U patent/CN209461546U/zh active Active
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