專(zhuān)利名稱(chēng)：一種安全的鋰離子電池頂蓋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于動(dòng)力電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種安全的鋰離子電池頂蓋。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，越來(lái)越多的設(shè)備選擇以可充電的二次電池作為電源，如手機(jī)、筆記本電腦等。其中，鋰離子二次電池由于其高容量及高功率的特性，已用于電動(dòng)汽車(chē)。電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子電池的安全為重中之重，應(yīng)該滿(mǎn)足在苛刻條件下的安全性及可靠性，而電池的安全及可靠在于其自身的熱穩(wěn)定性(即溫度)，因此我們可以在其達(dá)到失控溫度前采用機(jī)械裝置避免其繼續(xù)升溫。目前針對(duì)電芯的熱箱安全(150°以上)尚無(wú)可靠的方法去保證電芯的安全。過(guò)充安全主要利用電芯內(nèi)部自身產(chǎn)氣去啟動(dòng)機(jī)械短路裝置，氣壓要達(dá)到很高的要求才能啟動(dòng)，需要在電芯中加入產(chǎn)氣添加劑，此舉會(huì)影響電芯的電性能，并且由于產(chǎn)氣的局限，影響機(jī)械短路裝置，限制短路處的過(guò)流能力。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有鋰離子電池安全裝置存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型利用電芯的環(huán)境溫度或自身溫度啟動(dòng)機(jī)械裝置外短，避免電芯熱失控，保證鋰電的熱安全。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案。一種安全的鋰離子電池頂蓋，包括正極極柱、負(fù)極極柱、頂蓋片、第一接線片和第二接線片，所述頂 蓋片與所述正極極柱電連接，所述第二接線片與所述負(fù)極極柱電連接，所述第一接線片設(shè)置于所述第二接線片下方，所述第一接線片的下方設(shè)置有盛放有產(chǎn)氣物質(zhì)的儲(chǔ)物腔體，所述第一接線片與所述儲(chǔ)物腔體上端的開(kāi)口密封連接，所述儲(chǔ)物腔體與所述頂蓋片電連接，當(dāng)所述儲(chǔ)物腔體內(nèi)的壓力增大時(shí)，所述第一接線片發(fā)生變形，使得所述第一接線片與所述第二接線片接觸。所述儲(chǔ)物腔體通過(guò)頂蓋片沖壓拉伸而成。所述儲(chǔ)物腔體通過(guò)焊接、鉚接、螺接或粘接與所述頂蓋片電連接。所述儲(chǔ)物腔體設(shè)置為圓筒體、長(zhǎng)方體或正方體。所述儲(chǔ)物腔體的體積為5ml 20ml,高度為2mm 5mm,容器壁厚為Imm 3mm。[0011 ] 所述儲(chǔ)物腔體內(nèi)的產(chǎn)氣物質(zhì)的體積占所述儲(chǔ)物腔體內(nèi)部體積的50% 95%。所述第一接線片通過(guò)激光離子束焊接、填料釬焊與所述儲(chǔ)物腔體電連接。所述第一接線片的厚度為0.5 0.8mm，所述第一接線片向所述儲(chǔ)物腔體內(nèi)凹陷，凹陷深度為I謹(jǐn) 2謹(jǐn)。所述第二接線片的厚度為Imm 5mm,距離所述頂蓋片的高度為3mm 8mm。所述第二接線片上方設(shè)置有用于固定所述第二接線片的襯墊。所述儲(chǔ)物腔體中盛放的產(chǎn)氣物質(zhì)為水、乙醇、四氯化碳、甲苯、碳酸氫銨、硝酸銨中的一種或幾種的混合物。所述儲(chǔ)物腔體、第一接線片和第二接線片的材質(zhì)為鋁、銅和不銹鋼中的一種，三者材質(zhì)可以相同或者不同。所述第一接線片、第二接線片的表面設(shè)置有表面處理層，處理層的材質(zhì)為黃銅、青銅、鎳、銀和金中的一種或幾種。有益效果:當(dāng)本實(shí)用新型的電芯自身溫度或所處環(huán)境溫度達(dá)到危險(xiǎn)溫度時(shí)，儲(chǔ)物腔體內(nèi)的產(chǎn)氣物質(zhì)產(chǎn)生大量的氣體，使儲(chǔ)物腔體內(nèi)的氣壓快速增大，第一接線片發(fā)生變形，使得第一接線片與第二接線片接觸，進(jìn)而使電池的正極極柱和負(fù)極極柱導(dǎo)通，電池短路，避免電池由于溫度過(guò)高而發(fā)生爆炸。本實(shí)用新型利用電芯自身溫度或所處環(huán)境溫度啟動(dòng)機(jī)械裝置短路，安全可靠，簡(jiǎn)單易行，能同時(shí)提高電池的熱箱安全性及電池過(guò)充的安全性。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的A-A剖視圖。圖3是圖2中的B處放大示意圖。
具體實(shí)施方式
見(jiàn)圖1、圖2和圖3，一種安全的鋰離子電池頂蓋，包括正極極柱10、負(fù)極極柱7、頂蓋片6、第一接線片I和第二接線片2，頂蓋片6與正極極柱10電連接，頂蓋片6注塑有絕緣材料5，絕緣材料5的材質(zhì)為聚丙烯，頂蓋片6中間還設(shè)置有防爆閥8，第二接線片2與負(fù)極極柱7電連接，第一接線片I設(shè)置于第二接線片2下方，第一接線片I的下方設(shè)置有盛放有產(chǎn)氣物質(zhì)的儲(chǔ)物腔體4，第一接線片I與儲(chǔ)物腔體4上端的開(kāi)口密封連接，儲(chǔ)物腔體4與頂蓋片6電連接，當(dāng)電芯自身溫度或所處環(huán)境溫度達(dá)到危險(xiǎn)溫度時(shí)，儲(chǔ)物腔體4內(nèi)的產(chǎn)氣物質(zhì)產(chǎn)生大量的氣體，使儲(chǔ)物腔體4內(nèi)`的氣壓快速增大，第一接線片I發(fā)生變形，使得第一接線片I與第二接線片2接觸，進(jìn)而使電池的正極極柱10和負(fù)極極柱7導(dǎo)通，電池短路，避免電池由于溫度過(guò)高而發(fā)生爆炸。儲(chǔ)物腔體4中盛放的產(chǎn)氣物質(zhì)為水、乙醇、四氯化碳、甲苯、碳酸氫銨、硝酸銨中的一種或幾種的混合物。第一接線片1、第二接線片2的表面設(shè)置有表面處理層，處理層的材質(zhì)為黃銅、青銅、鎳、銀和金中的一種或幾種。優(yōu)選的，儲(chǔ)物腔體4通過(guò)頂蓋片6沖壓拉伸而成。當(dāng)然，儲(chǔ)物腔體4也可以通過(guò)焊接、鉚接、螺接或粘接與頂蓋片6電連接。優(yōu)選的，儲(chǔ)物腔體4設(shè)置為圓筒體、長(zhǎng)方體或正方體。更優(yōu)的，儲(chǔ)物腔體4由頂蓋片6沖壓拉伸而成，形狀為圓筒體，圓筒直徑為8_，容器壁厚為1.5_，避免儲(chǔ)物腔體4形變，高度為4_，低于絕緣材料5的厚度，避免與裸電芯極耳接觸短路，同時(shí)保證其容易受電芯內(nèi)部加溫；儲(chǔ)物腔體4與絕緣材料5保持5mm距離，使得電芯內(nèi)部高溫氣體能充分與儲(chǔ)物腔體4接觸，快速加熱儲(chǔ)物腔體4 ;容器中盛有3/4容積的水，無(wú)毒無(wú)害、不易燃，容易使第一接線片I翻轉(zhuǎn)，并且方便第一接線片I的激光離子束焊接。[0030]優(yōu)選的，儲(chǔ)物腔體4的體積為5ml 20ml,高度為2mm 5mm,容器壁厚為Imm 3mm n優(yōu)選的，儲(chǔ)物腔體4內(nèi)的產(chǎn)氣物質(zhì)的體積占儲(chǔ)物腔體4內(nèi)部體積的50% 95%。優(yōu)選的，第一接線片I通過(guò)激光離子束焊接、填料釬焊與儲(chǔ)物腔體4電連接。優(yōu)選的，第一接線片I的厚度為0.5 0.8mm，第一接線片I向儲(chǔ)物腔體4內(nèi)凹陷，凹陷深度為I謹(jǐn) 2謹(jǐn)。更優(yōu)的，第一接線片I采用鋁材制成，直徑為8mm，與儲(chǔ)物腔體4圓筒直徑一致，厚度為0.6mm,此厚度可以保證它的翻轉(zhuǎn)氣壓為0.3MPa,凹陷Imm深度。優(yōu)選的，第二接線片2的厚度為Imm 5mm,距離頂蓋片6的高度為3mm 8mm。更優(yōu)的，第二接線片2采用鋁材制成，第二接線片2距頂蓋片6的高度為5mm，自身厚度為2mm。優(yōu)選的，第二接線片2上方設(shè)置有用于固定第二接線片2的襯墊3，襯墊3用于固定第二接線片2。熱箱測(cè)試(200° )，當(dāng)鋰電環(huán)境溫度上升時(shí)，加熱儲(chǔ)物腔體4中的液體，等達(dá)到135°時(shí)，水蒸氣使腔體內(nèi)產(chǎn)生很大的氣壓，超過(guò)0.3MPa，第一接線片I翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)高度達(dá)到IOmm,第二接線片2與第一接線片I的充分接觸，接觸面積大于4mm2,由于第一接線片I厚度為0.6mm,有很好的過(guò)流能力，不容易熔穿，并且儲(chǔ)物腔體4中的液體可以冷卻過(guò)流處的溫度。即使短路處熔穿，儲(chǔ)物腔體4中的液體不易燃，也不會(huì)存在起火燃燒風(fēng)險(xiǎn)。過(guò)充測(cè)試，電芯滿(mǎn)充至4.1V后，繼續(xù)采用IC電流過(guò)充，直至200%S0C.經(jīng)試驗(yàn)得至IJ，電芯過(guò)充至191%S0C左右，其內(nèi)部溫度達(dá)到150 160°，然后熱失控，起火爆炸。因此在熱失控前，180%S0C時(shí)電芯內(nèi)部溫度達(dá)到135°，儲(chǔ)物腔體4達(dá)到0.3MPa，第一接線片I翻轉(zhuǎn)短路，過(guò)充安全通過(guò)。根據(jù)上述說(shuō)明書(shū)的揭示和教導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本?shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書(shū) 中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求1.一種安全的鋰離子電池頂蓋，包括正極極柱、負(fù)極極柱、頂蓋片、第一接線片和第二接線片，所述頂蓋片與所述正極極柱電連接，所述第二接線片與所述負(fù)極極柱電連接，所述第一接線片設(shè)置于所述第二接線片下方，其特征在于:所述第一接線片的下方設(shè)置有盛放有產(chǎn)氣物質(zhì)的儲(chǔ)物腔體，所述第一接線片與所述儲(chǔ)物腔體上端的開(kāi)口密封連接，所述儲(chǔ)物腔體與所述頂蓋片電連接，當(dāng)所述儲(chǔ)物腔體內(nèi)的壓力增大時(shí)，所述第一接線片發(fā)生變形，使得所述第一接線片與所述第二接線片接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全的鋰離子電池頂蓋，其特征在于:所述儲(chǔ)物腔體通過(guò)頂蓋片沖壓拉伸而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全的鋰離子電池頂蓋，其特征在于:所述儲(chǔ)物腔體通過(guò)焊接、鉚接、螺接或粘接與所述頂蓋片電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全的鋰離子電池頂蓋，其特征在于:所述儲(chǔ)物腔體設(shè)置為圓筒體、長(zhǎng)方體或正方體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全的鋰離子電池頂蓋，其特征在于:所述儲(chǔ)物腔體的體積為5ml 20ml,高度為2mm 5mm,容器壁厚為1.0mm 3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的安全的鋰離子電池頂蓋，其特征在于:所述儲(chǔ)物腔體內(nèi)的產(chǎn)氣物質(zhì)的體積占所述儲(chǔ)物腔體內(nèi)部體積的50% 95%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全的鋰離子電池頂蓋，其特征在于:所述第一接線片通過(guò)激光離子束焊接、填料釬焊與所述儲(chǔ)物腔體電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全的鋰離子電池頂蓋，其特征在于:所述第一接線片的厚度為0.5 0.8mm,所述第一接線片向所述儲(chǔ)物腔體內(nèi)凹陷，凹陷深度為Imm 2mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全的鋰離子電池頂蓋，其特征在于:所述第二接線片的厚度為Imm 5mm,距離所述·頂蓋片的高度為3mm 8mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全的鋰離子電池頂蓋，其特征在于:所述第二接線片上方設(shè)置有用于固定所述第二接線片的襯墊。
專(zhuān)利摘要一種安全的鋰離子電池頂蓋，包括正極極柱、負(fù)極極柱、頂蓋片、第一接線片和第二接線片，所述頂蓋片與所述正極極柱電連接，所述第二接線片與所述負(fù)極極柱電連接，所述第一接線片設(shè)置于所述第二接線片下方，所述第一接線片的下方設(shè)置有盛放有產(chǎn)氣物質(zhì)的儲(chǔ)物腔體，所述第一接線片與所述儲(chǔ)物腔體上端的開(kāi)口密封連接，所述儲(chǔ)物腔體與所述頂蓋片電連接，當(dāng)所述儲(chǔ)物腔體內(nèi)的壓力增大時(shí)，所述第一接線片發(fā)生變形，使得所述第一接線片與所述第二接線片接觸。本實(shí)用新型利用電芯自身溫度或所處環(huán)境溫度啟動(dòng)機(jī)械裝置短路，安全可靠，簡(jiǎn)單易行，能同時(shí)提高電池的熱箱安全性及電池過(guò)充的安全性。
文檔編號(hào)H01M2/34GK203150628SQ20132003809
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者胡俊中 申請(qǐng)人:寧德新能源科技有限公司