專利名稱：鋰離子電池用低壓防爆組合蓋的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池蓋子。
背景技術：
隨著世界能源緊缺與環(huán)境保護呼聲的日益提高，采用能量密度高、循環(huán)壽命長、綠色環(huán)保的鋰離子電池作為動力源的新能源汽車得到蓬勃發(fā)展。但由于鋰離子電池在安全性方面存在先天缺陷，成為實際應用的重要障礙。目前，一般方型或圓柱形鋰離子動力電池的安全閥通常采用預制刻痕的金屬膜焊接于端蓋構成安全閥。當電池內壓超過一定范圍，預制刻痕處破裂，電池內部氣體通過破裂口排放，防止電池爆炸，同時電池也隨之報廢，無法再使用。鋰離子電池在化成開始，內部就會產生一定量的氣體，隨著電池循環(huán)次數的增加， 內部壓力逐漸增加。在電池進行高倍率放電和快速充電時，由于充放電電流大，電池會迅速升溫，內部溫度甚至超過100°c，不但原有的內部氣體受熱膨脹，同時有機溶劑在升溫汽化， 導致電池內部的壓力進一步增高，給電池的安全性帶來隱患，如果金屬薄片安全膜的制造精度差，可能就會提前破裂造成電池失效。如果采用可恢復的安全閥，能將電池的內壓控制在設定的范圍內，當電池內壓增高時，及時將多余的氣體排出電池外，保證電池的內壓穩(wěn)定和安全性；當電池的內壓恢復到規(guī)定值時，安全閥則又會及時閉合，防止電池漏液，保證電池的可靠工作，不會使電池一次性報廢。

發(fā)明內容
為了克服已有現有的鋰離子電池安全閥的不能重復使用、可靠性較差、安全性較差的不足，本發(fā)明提供一種能重復開啟和關閉、可靠性良好、提升安全性能的鋰離子電池用低壓防爆組合蓋。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種鋰離子電池用低壓防爆組合蓋，包括導電極柱和蓋板，所述蓋板上安裝防爆片，所述導電極柱密封安裝在蓋板上，所述導電極柱上部設有內螺紋孔，所述導電極柱下部設有通氣孔道，所述通氣孔道與所述內螺紋孔連通，靠近內螺紋孔側的通氣孔道內安裝橡膠球，所述內螺紋孔內安裝壓蓋，所述壓蓋頂緊在所述橡膠球上。進一步，所述蓋板與導線極柱的連接處安裝絕緣片和墊片。再進一步，所述組合蓋還包括用以連接相鄰電池的固定螺柱，所述固定螺柱與所述內螺紋孔匹配。本發(fā)明的有益效果主要表現在當電池內部產生的壓力超過設定壓力，該安全閥能夠重復打開和閉合，準確控制電池內壓，保持電池安全性；而電池內壓力低于設定壓力時，由于預變形的橡膠球彈力，橡膠球緊密壓合在導氣孔上，防止電池內部電解液的泄露。 在電池出現短路等故障情況下，蓋板上另行設置的防爆片及時破裂，對防止電池爆炸提供額外的保障。對于鋰離子電池，尤其是動力電池，該組合蓋不但能簡化生產工藝，在電池使用和維護過程中提供良好的安全保護作用。


圖1是鋰離子電池用低壓防爆組合蓋的結構示意圖。圖2是圓柱鋰離子電池用低壓防爆組合蓋的制造工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。參照圖1 圖2，一種鋰離子電池用低壓防爆組合蓋，包括導電極柱1和蓋板5，所述蓋板5上安裝防爆片7，所述導電極柱1密封安裝在蓋板5上，所述導電極柱1上部設有內螺紋孔，所述導電極柱1下部設有通氣孔道，所述通氣孔道與所述內螺紋孔連通，靠近內螺紋孔側的通氣孔道內安裝橡膠球3，所述內螺紋孔內安裝壓蓋6，所述壓蓋6頂緊在所述橡膠球3上。所述蓋板5與導線極柱1的連接處安裝絕緣片4和墊片2。所述組合蓋還包括用以連接相鄰電池的固定螺柱，所述固定螺柱與所述內螺紋孔匹配。本實施例以圓柱鋰離子電池用低壓防爆組合蓋為例進行說明，由圓柱形電池導電極柱1、墊片2、橡膠球3、絕緣片4、蓋板5、橡膠球壓蓋6和防爆片7等部分組成，圓柱形電池極柱1內加工成內螺紋，并設置有通氣孔道，通過與蓋板5通過冷沖壓的方法結合在一起，形成組合電池蓋。在電池生產過程中，組合電池蓋與電池殼采用激光焊接方式進行連接，通過蓋帽的通氣孔道進行注液，此時通氣孔道充當注液孔的作用，電池蓋板上無需另外設置注液孔，減少了生產工序。注液結束后，在安全閥體中放入橡膠球3，并采用專用的扭力扳手將橡膠球壓蓋6擰緊，使橡膠球3變形，密閉管狀氣體通道，當電池內部氣壓超過設定值時，可通過橡膠球變形排出多余的氣體，準確的預變形量根據設定的電池內壓確定。由于壓蓋6可拆卸，能實現對電池進行維護時補充電解液，可實現對鋰離子電池進行維護，延長電池的工作壽命。同時，電池之間相互組合時，極柱1內的螺紋充當螺母，將固定螺柱和連接片擰緊固定于導電極柱1上，由于導電極柱較粗，既能保證導電效果，同時在螺絲擰緊連接過程中不易滑牙或承受大扭力而不斷裂，連接可靠。蓋板上另行設置的防爆片，則在電池出現短路等故障情況下能及時破裂，對防止電池爆炸提供額外的保障。圓柱鋰離子電池用低壓防爆組合蓋的制造工藝包括以下步驟(1)圓柱形電池導電極柱1采用鋁合金或紫銅材料，導電極柱上加工有內螺紋和導氣小孔，內螺紋作為電池組合時固定螺柱和連接片，導氣孔可兼做電解液注液孔和安全排氣孔；(2)鋁合金或不銹鋼蓋板5采用冷沖壓方式加工出圓孔和臺階，采用注塑方式在圓孔附近注出塑料絕緣墊片；(3)導電極柱1與蓋板5之間，采用冷沖壓的方式，使導電極柱上材料變形與蓋板形成絕緣的密封連接；(4)導電極柱上加工通氣孔道和內螺紋，通氣孔道在放入橡膠球前充當鋰離子電池注液孔，內螺紋則在電池組合時作為連接的螺母。由于采用大極柱，可承受較大的扭力， 保證電池組連接的可靠性。
(5)在蓋板上采用激光焊接的方式，焊接上鋁合金防爆片(6)放入橡膠球，固定蓋6擰緊，使橡膠球3變形，準確的預變形量根據設定的電池內壓確定；(7)如電池維護時需要補充電解液，在手套箱中取出橡膠球，通過通氣孔重新補充電解液或溶劑，然后重新放入橡膠球密封即可完成對電池的補充注液。(8)組合電池時，導電極柱上的內螺紋充當螺母，可有效緊固連接條，保證連接的
可靠性。本實施例的電池低壓防爆組合蓋是一種多功能組合蓋，能實現電池注液、重復開啟和閉合，精確控制電池內壓、電池維護時的補充注液和防爆等功能，同時在電池組合時， 導電極柱充當連接螺母，有效實現電池之間的相互組合。組合蓋在電池制造過程中，可采用激光焊接方式任意與圓柱電池殼體連接，當電池內部產生的壓力超過設定壓力，該安全閥能夠重復打開和閉合，準確控制電池內壓，保持電池安全性；而電池內壓力低于設定壓力時，由于預變形的橡膠球彈力，橡膠球緊密壓合在導氣孔上，防止電池內部電解液的泄露。 在電池出現短路等故障情況下，蓋板上另行設置的防爆片及時破裂，對防止電池爆炸提供額外的保障。對于鋰離子電池，尤其是動力電池，該組合蓋不但能簡化生產工藝，提高安全性能，同時適宜電池維護和電池組合。本實施例的低壓防爆組合蓋，可節(jié)省常規(guī)電池蓋板上的注液孔，簡化注液工序。安裝上密封橡膠球后，構成可重復開啟的鋰離子電池安全閥，提高了電池的安全性。同時，由于采用可拆卸的方式，還可能實現在對電池進行維護時補充電解液，延長電池的工作壽命， 這是當前結構的鋰離子電池無法做到。蓋板上另行設置的防爆片，則在電池出現短路等故障情況下能及時破裂，防止電池爆炸提供額外的保障。本實施例的圓柱鋰離子電池用低壓防爆組合蓋，極柱材料為3003鋁合金、純銅及其它適用于鋰離子電池中的鋁合金和不銹鋼材料，導電極柱上加工通氣孔道和內螺紋，通氣孔道在放入橡膠球前充當鋰離子電池注液孔，內螺紋則在電池組合時作為連接的螺母。 由于采用大極柱，可承受較大的扭力，保證電池組連接的可靠性。蓋板材料為3003鋁合金及其它適用于鋰離子電池中的鋁合金和不銹鋼材料。其蓋板與導電極柱之間采用可塑性塑料進行絕緣，塑料類型包括聚乙烯、聚丙烯、 四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物PFA等，采用注塑的方法成型。圓柱鋰離子電池用低壓防爆組合蓋的極柱與蓋板采用冷沖壓方式進行密封連接。組合蓋中導電極柱上加工有內螺紋和導氣小孔，內螺紋作為電池組合時固定螺柱和連接片，導氣孔可兼做電解液注液孔和安全排氣孔。橡膠球固定蓋采用3003鋁合金材料，固定蓋底部有橡膠球定位用凹坑。橡膠球為圓球形，或圓柱形，或梯形，或橢圓型，或扁平型等易變形的形狀，所用材料為丁腈橡膠、丁苯橡膠、氟橡膠、三元乙丙橡膠、丁基橡膠等，采用模具注射方法成型。橡膠球，根據電池規(guī)定的內壓要求設置橡膠密封球的預變形量，預變形量大小可根據彈性模量公式計算，由設定的內壓值和橡膠的彈性模量來確定。采用彈性模量公式計算橡膠球的預變形量S = ^(1)
其中，ε為橡膠球預變形量；σ為電池設定內壓值(單位N/mm2) ；E為橡膠球的彈性模量。
權利要求
1.一種鋰離子電池用低壓防爆組合蓋，包括導電極柱和蓋板，所述蓋板上安裝防爆片， 所述導電極柱密封安裝在蓋板上，其特征在于所述導電極柱上部設有內螺紋孔，所述導電極柱下部設有通氣孔道，所述通氣孔道與所述內螺紋孔連通，靠近內螺紋孔側的通氣孔道內安裝橡膠球，所述內螺紋孔內安裝壓蓋，所述壓蓋頂緊在所述橡膠球上。
2.如權利要求1所述的鋰離子電池用低壓防爆組合蓋，其特征在于所述蓋板與導線極柱的連接處安裝絕緣片和墊片。
3.如權利要求1所述的鋰離子電池用低壓防爆組合蓋，其特征在于所述組合蓋還包括用以連接相鄰電池的固定螺柱，所述固定螺柱與所述內螺紋孔匹配。
全文摘要
一種鋰離子電池用低壓防爆組合蓋，包括導電極柱和蓋板，所述蓋板上安裝防爆片，所述導電極柱密封安裝在蓋板上，所述導電極柱上部設有內螺紋孔，所述導電極柱下部設有通氣孔道，所述通氣孔道與所述內螺紋孔連通，靠近內螺紋孔側的通氣孔道內安裝橡膠球，所述內螺紋孔內安裝壓蓋，所述壓蓋頂緊在所述橡膠球上。本發(fā)明提供一種能重復開啟和關閉、可靠性良好、提升安全性能的鋰離子電池用低壓防爆組合蓋。
文檔編號H01M2/30GK102324468SQ201110254199
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權日2011年8月31日
發(fā)明者倪九江, 周曉政, 孫建平, 胡益蘭, 鄭劼, 黃輝 申請人:浙江谷神能源科技股份有限公司