CN214625191U - 一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板，包括一号极耳、二号极耳、盖板、液冷管；一号极耳安装至盖板的一号凸台，二号极耳安装至盖板的二号凸台，盖板中心设有液冷通孔，盖板上表面一侧设有环形防爆区，环形防爆区中部设有注液孔，环形防爆区设有与注液孔相互配合的堵头；盖板下表面设有一号连接片、二号连接片，一号铆钉依次穿过一号连接片、盖板、一号凸台和一号极耳，二号铆钉依次穿过二号连接片、盖板、二号凸台和二号极耳，液冷管端部穿过液冷通孔。本实用新型通过优化电池盖板组件结构，减少组装零件数量；提高绝缘耐压等级；增加极耳过流面积；电芯内部增加液冷管，改善热管理；提升热失控时防爆阀开启的安全性。

Description

一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板

技术领域

本实用新型属于动力电池领域，尤其是涉及一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板。

背景技术

伴随新能源汽车技术的发展与进步，对锂离子电池的能量密度、循环寿命、安全性、可靠性提出了更高的要求。而圆柱电池在工艺成熟度、抑制负极膨胀方面的优势越来越明显，所以圆柱电池的尺寸需求也更加多样化和巨大化。圆柱形电池的正负极盖板组件则是圆柱电池的重要组成部分，在电池的密封性、安全性、正负极输出等方面起到了重要作用。现阶段的圆柱形电池正负极盖板组件通常用纯金属材料作为支撑，尤以铝合金居多，并辅以相应的塑料件进行绝缘保护，使正负极极耳能够正常输出。同时，大圆柱锂离子电池面临着热阻大，高温散热慢和低温加热时间长等问题。为解决温度问题，大圆柱锂离子电池通常采用液冷的方式对系统温度进行热管理。

如专利CN 209389070 U所述，目前常用的圆柱形锂离子电池正负极盖板通常为纯金属材料，在盖板的两侧安装相应的绝缘材料对盖板和正负极极耳绝缘，并在固定铆钉处安装密封垫圈，保证整个电池壳体的密封性。

现有的正负极盖板组件结构复杂、零件种类繁多、装配难度大。

极耳与盖板之间仅有一个尺寸较小的绝缘片，绝缘防护区域较小，组成电池系统后，整体的绝缘耐压等级较低，短路风险相对较高。

现有结构的防爆阀都设置在了金属盖板上，通过冲压工艺，使盖板局部强度变弱，一旦电池发生热失控，需要靠电池内部产生气体，气压达到一定程度时才能冲破盖板上的爆破区域。并且金属盖板上的防爆区域较小，泄压口单一，且处于盖板边缘，排气路径唯一，容易堵塞。随着热失控反应程度的加剧，泄压口较小，导致喷射出来的气体压力、温度都相对较高，对相邻的电池影响同样较大，极易引发热扩散，造成更大的损失。

现有结构对电芯的冷却方式通常在电芯和电芯之间安装液冷板，电芯和液冷板之间填充导热材料，电芯热量需要经过外壳、导热材料，最后传递到液冷板上，被液冷板内的冷却液带走。这种方式的导热路径长、接触面积小、热阻大，不能完全解决大尺寸圆柱电池的热管理问题，仍然存在电池系统温差大的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板，通过优化电池盖板组件结构，减少组装零件数量；提高绝缘耐压等级；增加极耳过流面积；电芯内部增加液冷管，改善热管理；提升热失控时防爆阀开启的安全性。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板，包括一号极耳、二号极耳、盖板、堵头、连接片、铆钉和液冷管；

一号极耳安装至盖板的一号凸台，二号极耳安装至盖板的二号凸台，盖板中心设有液冷通孔，盖板上表面一侧设有环形防爆区，环形防爆区中部设有注液孔，环形防爆区设有与注液孔相互配合的堵头；盖板下表面设有一号连接片、二号连接片，一号铆钉依次穿过一号连接片、盖板、一号凸台和一号极耳，使一号连接片、盖板、一号凸台和一号极耳形成一体结构；二号铆钉依次穿过二号连接片、盖板、二号凸台和二号极耳，使二号连接片、盖板、二号凸台和二号极耳形成一体结构，液冷管端部穿过液冷通孔，实现液冷管与盖板的连接。

进一步的，一号极耳和二号极耳均设有两个极耳通孔，一号凸台和二号凸台均设有两个凸台通孔，一号连接片和二号连接片均设有两个连接片通孔；一号铆钉和二号铆钉的数量分别为两个，两个一号铆钉分别穿过一号连接片的两个连接片通孔、盖板、一号凸台的两个凸台通孔和一号极耳的两个极耳通孔；两个二号铆钉分别穿过二号连接片的两个连接片通孔、盖板、二号凸台的两个凸台通孔和二号极耳的两个极耳通孔。

进一步的，两个一号铆钉与一号连接片的两个连接片通孔之间均设有一个连接片密封圈；两个二号铆钉与二号连接片的两个连接片通孔之间也均设有一个连接片密封圈。

进一步的，液冷管上设有液冷凸台，液冷凸台通过液冷密封圈与液冷通孔进行配合。

进一步的，液冷凸台至液冷管端部的长度大于盖板的厚度。

进一步的，盖板是由金属圈和塑料件组成的一体结构，金属圈的外圈设有与电池的圆柱壳体相配合的一号台阶，且一号台阶和圆柱壳体之间通过激光焊接，金属圈的内圈设有二号台阶，塑料件顶部边缘设有环形凹槽，二号台阶与环形凹槽相互配合，金属圈的材质为铝合金，塑料件的材质为改性塑料，改性塑料为聚苯醚、聚丙乙烯、玻纤共混改性。

进一步的，一号凸台、二号凸台的最高点高于金属圈的最高点。

进一步的，堵头的材质也为改性塑料，堵头通过速干环氧胶与注液孔配合。

进一步的，一号连接片作为正极连接片，材质为铝；二号连接片作为负极连接片，材质为铜；与正极连接片相配合的两个一号铆钉作为正极铆钉，材质为铝；与负极连接片相配合的两个二号铆钉为负极铆钉，材质为铜；两个一号铆钉通过超声波焊接至一号连接片，两个二号铆钉也通过超声波焊接至二号连接片。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板具有以下优势：

(1)本实用新型所述的一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板，盖板上装配零部件的种类和数量更少，组装更简化，减轻盖板重量，降低生产成本。

(2)本实用新型所述的一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板，使电池整体的绝缘耐压等级更高。

(3)本实用新型所述的一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板，电池热失控后，防爆阀可以更早打开，防爆阀均匀分布在盖板上，泄压口面积更大，喷射出的气体压力更低，电池系统整体安全性得到提升。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板示意图。

附图标记说明：

1、一号极耳；11、极耳通孔；2、二号极耳；3、盖板；31、一号凸台；311、凸台通孔；32、二号凸台；33、液冷通孔；34、环形防爆区；35、注液孔；37、金属圈；371、一号台阶；372、二号台阶；38、塑料件；381、环形凹槽；4、堵头；5、一号连接片；51、连接片通孔；6、二号连接片；7、一号铆钉；8、二号铆钉；9、液冷管；91、液冷凸台。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板3，如图1所示，包括一号极耳1、二号极耳2、盖板3、堵头4、一号连接片5、二号连接片6、铆钉和液冷管9；

一号极耳1安装至盖板3的一号凸台31，二号极耳2安装至盖板3的二号凸台32，盖板3中心设有液冷通孔33，盖板3上表面一侧设有环形防爆区34，环形防爆区34中部设有注液孔35，环形防爆区34设有与注液孔35相互配合的堵头4；盖板3下表面设有一号连接片5、二号连接片6，一号铆钉7依次穿过一号连接片5、盖板3、一号凸台31和一号极耳1，使一号连接片5、盖板3、一号凸台31和一号极耳1形成一体结构；二号铆钉8依次穿过二号连接片6、盖板3、二号凸台32和二号极耳2，使二号连接片6、盖板3、二号凸台32和二号极耳2形成一体结构，液冷管9端部穿过液冷通孔33，实现液冷管9与盖板3的连接。

一号极耳1和二号极耳2均设有两个极耳通孔11，一号凸台31和二号凸台32均设有两个凸台通孔311，一号连接片5和二号连接片6均设有两个连接片通孔51；一号铆钉7和二号铆钉8的数量分别为两个，两个一号铆钉7分别穿过一号连接片5的两个连接片通孔51、盖板3、一号凸台31的两个凸台通孔311和一号极耳1的两个极耳通孔11；两个二号铆钉8分别穿过二号连接片6的两个连接片通孔51、盖板3、二号凸台32的两个凸台通孔311和二号极耳2的两个极耳通孔11。

一号极耳1和二号极耳2的材质均为铝，铝材质可以降低材料成本及组件重量。

两个一号铆钉7与一号连接片5的两个连接片通孔51之间均设有一个连接片密封圈；两个二号铆钉8与二号连接片6的两个连接片通孔51之间也均设有一个连接片密封圈，连接片密封圈材质为氟橡胶，保证壳体密封性，电解液不外漏。

液冷管9上设有液冷凸台91，液冷凸台91通过液冷密封圈与液冷通孔33进行配合。

液冷凸台91至液冷管9端部的长度大于盖板3的厚度。

盖板3是由金属圈37和塑料件38组成的一体结构，金属圈37的外圈设有与电池的圆柱壳体相配合的一号台阶371，且一号台阶371和圆柱壳体之间通过激光焊接，一号台阶371设置在金属圈37的外圈顶端；金属圈37的内圈设有二号台阶372，塑料件38顶部边缘设有环形凹槽381，二号台阶372与环形凹槽381相互配合，二号台阶372设置在金属圈37的内圈底部；金属圈37的材质为铝合金，塑料件38的材质为改性塑料，改性塑料为聚苯醚、聚丙乙烯、玻纤共混改性；改性塑料具有较低的收缩率，约0.2％-0.7％,保证零部件结构形状；其抗拉强度大于80MPa，保证零件具有较好的耐冲击性能；同时本改性塑料耐电解液等有机溶剂，长时间使用保证材质性能不衰退，保证了电池的长寿命；还具有优异的电气绝缘性能，其表面电阻率＞1017Ω·cm，保证了电气安全；本改性材料的热变形温度120℃-140℃，同时满足UL90-V0的阻燃等级，可以在热失控早期打开防爆阀，随着热失控加剧，产气量增加时，整个塑料件38融化，增加排气通道。

一号凸台31、二号凸台32的最高点高于金属圈37的最高点。

堵头4的材质也为改性塑料，堵头4通过速干环氧胶与注液孔35配合，保证壳体密封性。

一号连接片5作为正极连接片，材质为铝；二号连接片6作为负极连接片，材质为铜；与正极连接片相配合的两个一号铆钉7作为正极铆钉，材质为铝；与负极连接片相配合的两个二号铆钉8为负极铆钉，材质为铜；两个一号铆钉7通过超声波焊接至一号连接片5，两个二号铆钉8也通过超声波焊接至二号连接片6。

相对于现有结构，本实用新型将原来的绝缘片、金属盖板、绝缘盖结构功能集成到一个零件上，减少了零件种类和数量，降低了装配难度，减少盖板组件重量，降低成本，提升了电池的能量密度。

同时，由于材质的变更，绝缘防护区域变大，同时防爆阀区域的环形凹槽增加了爬电距离，电池的整体绝缘耐压等级得到提升。

盖板上防爆阀区域由金属材质更高为塑料材质，其融化温度和爆破压力都有显著下降，可以在热失控的更早阶段打开。优化后的防爆阀呈环形结构，在盖板上均匀分布，排气路径和排气口面积更大，减少了高热、高压气体对相邻电池的影响，抑制甚至阻值热扩散发生。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板，其特征在于：包括一号极耳、二号极耳、盖板、堵头、一号连接片、二号连接片、铆钉和液冷管；

一号极耳安装至盖板的一号凸台，二号极耳安装至盖板的二号凸台，盖板中心设有液冷通孔，盖板上表面一侧设有环形防爆区，环形防爆区中部设有注液孔，环形防爆区设有与注液孔相互配合的堵头；盖板下表面设有一号连接片、二号连接片，一号铆钉依次穿过一号连接片、盖板、一号凸台和一号极耳，使一号连接片、盖板、一号凸台和一号极耳形成一体结构；二号铆钉依次穿过二号连接片、盖板、二号凸台和二号极耳，使二号连接片、盖板、二号凸台和二号极耳形成一体结构，液冷管端部穿过液冷通孔，实现液冷管与盖板的连接。

2.根据权利要求1所述的一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板，其特征在于：一号极耳和二号极耳均设有两个极耳通孔，一号凸台和二号凸台均设有两个凸台通孔，一号连接片和二号连接片均设有两个连接片通孔；一号铆钉和二号铆钉的数量分别为两个，两个一号铆钉分别穿过一号连接片的两个连接片通孔、盖板、一号凸台的两个凸台通孔和一号极耳的两个极耳通孔；两个二号铆钉分别穿过二号连接片的两个连接片通孔、盖板、二号凸台的两个凸台通孔和二号极耳的两个极耳通孔。

3.根据权利要求2所述的一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板，其特征在于：两个一号铆钉与一号连接片的两个连接片通孔之间均设有一个连接片密封圈；两个二号铆钉与二号连接片的两个连接片通孔之间也均设有一个连接片密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板，其特征在于：液冷管上设有液冷凸台，液冷凸台通过液冷密封圈与液冷通孔进行配合。

5.根据权利要求4所述的一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板，其特征在于：液冷凸台至液冷管端部的长度大于盖板的厚度。

6.根据权利要求1所述的一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板，其特征在于：盖板是由金属圈和塑料件组成的一体结构，金属圈的外圈设有与电池的圆柱壳体相配合的一号台阶，且一号台阶和圆柱壳体之间通过激光焊接，金属圈的内圈设有二号台阶，塑料件顶部边缘设有环形凹槽，二号台阶与环形凹槽相互配合，金属圈的材质为铝合金。

7.根据权利要求6所述的一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板，其特征在于：一号凸台、二号凸台的最高点高于金属圈的最高点。

8.根据权利要求1所述的一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板，其特征在于：堵头的材质也为改性塑料，堵头通过速干环氧胶与注液孔配合。

9.根据权利要求1所述的一种带液冷的大圆柱锂离子电池盖板，其特征在于：一号连接片作为正极连接片，材质为铝；二号连接片作为负极连接片，材质为铜；与正极连接片相配合的两个一号铆钉作为正极铆钉，材质为铝；与负极连接片相配合的两个二号铆钉为负极铆钉，材质为铜；两个一号铆钉通过超声波焊接至一号连接片，两个二号铆钉也通过超声波焊接至二号连接片。

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