專利名稱：一種鋁殼動力電池用頂蓋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于動力電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁殼動力電池用頂蓋。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展和人們環(huán)保意識的增強，越來越多的設(shè)備選擇以鋰電池作為電源，如手機、筆記本電腦、電動工具和電動汽車等等，這為鋰電池的應(yīng)用與發(fā)展提供了廣闊的空間。其中，電動工具和電動汽車等所使用的鋰電池一般稱之為動力電池。鋁材質(zhì)的殼體由于具有成本低、重量輕以及散熱性好等特點而被廣泛使用于動力電池中。但是由于鋁的電位和電池正極電位存在電位差，會造成鋁殼腐蝕問題。為了解決鋁殼腐蝕問題，必須要使鋁殼和正極極柱導(dǎo)通以消除電位差。如果用金屬直接導(dǎo)通，由于其電阻一般都是毫歐姆級別，當(dāng)電池發(fā)生短路時其回路電流很大，易出現(xiàn)打火進而引發(fā)著火等安全隱患。公開號為CN100592566C的中國發(fā)明專利申請公開了一種在正極極柱和頂蓋片之間連接導(dǎo)電塑料來增大電阻的方法，然而試驗測試表明，當(dāng)電芯在一些濫用(如擠壓，穿釘和過充等)測試環(huán)境下，電芯表面溫度會達到250°C以上，上述高溫足以熔化導(dǎo)電塑料中的聚乙烯材料，從而導(dǎo)致二次安全隱患的發(fā)生；而且，聚乙烯材料本身容易老化，在長期的使用過程中，經(jīng)過反反復(fù)復(fù)的升溫和降溫，極易出現(xiàn)開裂和脫落，從而影響整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；另外，用聚乙烯和填充物質(zhì)復(fù)合而成的導(dǎo)電塑料在較高溫環(huán)境下還會出現(xiàn)軟化甚至熔化，無法循環(huán)使用。有鑒于此，確有必要提供一種能夠消除鋁殼與正極極柱之間的電位差，從而防止鋁殼腐蝕，同時又能消除電芯在濫用環(huán)境下的安全隱患的鋁殼動力電池用頂蓋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種能夠消除鋁殼與正極極柱之間的電位差，從而防止鋁殼腐蝕，同時又能消除電芯在濫用環(huán)境下的安全隱患的鋁殼動力電池用頂蓋。為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種鋁殼動力電池用頂蓋，包括頂蓋片，所述頂蓋片設(shè)置有兩個電極引入孔，并且兩個所述電極引入孔分別連接有負(fù)極極柱結(jié)構(gòu)和正極極柱結(jié)構(gòu)，所述正極極柱結(jié)構(gòu)包括正極極柱和耐高溫電阻，所述正極極柱穿過電極引入孔并與所述頂蓋片絕緣連接，所述正極極柱和所述頂蓋片還通過所述耐高溫電阻電連接，所述耐高溫電阻的阻值為1(T1000歐姆。阻值在該范圍內(nèi)的耐高溫電阻既能起到實現(xiàn)正極極柱和鋁殼導(dǎo)通、保證鋁殼和正極電位一致的作用，而且即使在正極極柱與鋁殼發(fā)生短路時，也不致于產(chǎn)生大電流，從而不會出現(xiàn)打火現(xiàn)象，以保證動力電池的安全。作為本發(fā)明鋁殼動力電池用頂蓋的一種改進，所述耐高溫電阻的最高承受溫度大于600°C，以保證其耐溫性高于一般安全測試條件下的電芯表面溫度。作為本發(fā)明鋁殼動力電池用頂蓋的一種改進，所述耐高溫電阻的阻值為100-1000歐姆。通過選用阻值較大的電阻，一方面可以減小電阻體積；另一方面，在濫用環(huán)境下，電芯電壓相對穩(wěn)定，較大的電阻發(fā)熱量相對較低，電芯表面溫升也相對較低，電芯安全性能更好。但是，當(dāng)耐高溫電阻的電阻值超過1000歐姆時，又會因為阻值太大，而影響正極極柱和鋁殼的導(dǎo)通。而當(dāng)耐高溫電阻的阻值太小時，當(dāng)電池發(fā)生短路時其回路電流很大，易出現(xiàn)打火進而引發(fā)著火等安全隱患。作為本發(fā)明鋁殼動力電池用頂蓋的一種改進，所述耐高溫電阻的制作材料為導(dǎo)電陶瓷或碳化硅，優(yōu)選為碳化硅，因為碳化硅材料具有化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高和熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點，此外，碳化硅還是一種良好的導(dǎo)電材料。采用碳化硅作為耐高溫電阻，能較好地滿足導(dǎo)電性和耐高溫性的要求，其良好的導(dǎo)熱性能能夠及時將多余熱量散發(fā)出去，防止熱量聚集引發(fā)的安全隱患，其較小的熱膨脹系數(shù)和穩(wěn)定的化學(xué)性能，能保證碳化硅即使在濫用環(huán)境下也能長期循環(huán)使用。通過選用碳化硅(SIC)等陶瓷材料，可擴大耐高溫電阻阻值選擇范圍，同時克服了導(dǎo)電塑料材料易老化、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定同時長期循環(huán)性能差的問題。作為本發(fā)明鋁殼動力電池用頂蓋的一種改進，所述耐高溫電阻為環(huán)狀結(jié)構(gòu)并且嵌套在所述正極極柱上。環(huán)狀結(jié)構(gòu)的耐高溫電阻可對正極極柱起到定位作用，同時也可增大與正極極柱的接觸面積，減小接觸電阻。作為本發(fā)明鋁殼動力電池用頂蓋的一種改進，所述耐高溫電阻通過鉚接、焊接、螺接或者鍵連接固定于所述正極極柱。多種可選的連接方式能夠用于匹配不同尺寸的電芯，實用性強?？ɑ傻淖饔迷谟诠潭透邷仉娮?。作為本發(fā)明鋁殼動力電池用頂蓋的一種改進，在所述正極極柱的底部與所述頂蓋片的下表面之間設(shè)置有耐高溫絕緣密封圈。耐高溫絕緣密封圈可防止正極極柱與頂蓋片接觸，同時也可保證電芯的密封性能。耐高溫絕緣密封圈可采用耐高溫性能較好的絕緣陶瓷材料。作為本發(fā)明鋁殼動力電池用頂蓋的一種改進，所述正極極柱上焊接有導(dǎo)電片。因為采用焊接方式，正極極柱與外接導(dǎo)電片之間的接觸電阻更小，同時在電芯升溫和降溫過程中不會出現(xiàn)太大的間隙變化，接觸電阻更加穩(wěn)定。作為本發(fā)明鋁殼動力電池用頂蓋的一種改進，所述頂蓋片的材質(zhì)為鋁，因為鋁具有成本低、重量輕以及散熱性好等特點。作為本發(fā)明鋁殼動力電池用頂蓋的一種改進，所述耐高溫電阻設(shè)置于所述正極極柱的底部與所述頂蓋片的下表面之間，所述正極極柱的中部與所述頂蓋片之間還設(shè)置有耐高溫絕緣密封圈。也就是說，耐高溫電阻和耐高溫絕緣密封圈的位置是可以互換的。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過在正極極柱和頂蓋片之間電連接耐高溫電阻，一方面實現(xiàn)了正極極柱和鋁殼導(dǎo)通，保證鋁殼和正極電位一致，可以有效防止鋁殼腐蝕；另一方面解決了現(xiàn)有技術(shù)在高溫條件下的安全隱患，使得鋁殼電池即使在擠壓、穿釘和過充等濫用條件下使用也具有良好的安全性能。此外，由于本發(fā)明的耐高溫電阻具有合適的電阻值，在正極極柱與鋁殼發(fā)生短路時，不致于產(chǎn)生大電流，從而不會出現(xiàn)打火現(xiàn)象，進一步保證了動力電池的安全性能。


圖1是本發(fā)明鋁殼動力電池用頂蓋的剖視圖。
圖2是實施例1中正極極柱結(jié)構(gòu)部分的放大圖。圖3是實施例2中正極極柱結(jié)構(gòu)部分的放大圖。圖4是實施例3中正極極柱結(jié)構(gòu)部分的放大圖。圖5是實施例4中正極極柱結(jié)構(gòu)部分的放大圖。圖6是實施例5中正極極柱結(jié)構(gòu)部分的放大圖。圖7是實施例6中正極極柱結(jié)構(gòu)部分的放大圖。圖8是實施例7中鋁殼動力電池用頂蓋的俯視圖。其中，1-負(fù)極極柱結(jié)構(gòu)；2_頂蓋片；3-正極極柱結(jié)構(gòu)；4_導(dǎo)電片；31_正極極柱；32-耐高溫電阻；33_耐高溫絕緣密封圈；34_卡簧；35_焊接點。
具體實施例方式實施例1，如圖1所示，本實施例提供的一種鋁殼動力電池用頂蓋，包括頂蓋片2，其材質(zhì)為鋁，頂蓋片2設(shè)置有兩個電極引入孔，并且兩個電極引入孔分別連接有負(fù)極極柱結(jié)構(gòu)I和正極極柱結(jié)構(gòu)3，其中，如圖2所示，正極極柱結(jié)構(gòu)3包括正極極柱31和耐高溫電阻32，正極極柱31穿過電極引入孔并與頂蓋片2絕緣連接，正極極柱31和頂蓋片2還通過耐高溫電阻32電連接，耐高溫電阻32的材質(zhì)為碳化硅，其阻值為10歐姆，其最高承受溫度大于600°C。耐高溫電阻32為環(huán)狀結(jié)構(gòu)并嵌套在正極極柱31上。實施例2，與實施例1不同的是，耐高溫電阻32的阻值為50歐姆，并且，如圖3所示，在正極極柱31的底部與頂蓋片2的下表面之間還設(shè)置有耐高溫絕緣密封圈33。其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同，這里不再贅述。實施例3，與實施例1不同的是，耐高溫電阻32的阻值為100歐姆，并且，如圖4所示，在正極極柱31的底部與頂蓋片2的下表面之間還設(shè)置有耐高溫絕緣密封圈33，而且正極極柱31與耐高溫電阻32之間設(shè)置有卡簧34，通過卡簧34的鍵連接實現(xiàn)二者的牢固連接。其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同，這里不再贅述。實施例4，與實施例1不同的是，耐高溫電阻32的阻值為500歐姆，并且，如圖5所示，在正極極柱31的底部與頂蓋片2的下表面之間還設(shè)置有耐高溫絕緣密封圈33，而且正極極柱31與耐高溫電阻32通過鉚接連接。其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同，這里不再贅述。實施例5，與實施例1不同的是，耐高溫電阻32的阻值為1000歐姆，并且，如圖6所示，在正極極柱31的底部與頂蓋片2的下表面之間還設(shè)置有耐高溫絕緣密封圈33，而且正極極柱31與耐高溫電阻32通過螺接連接。其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同，這里不再贅述。實施例6，與實施例1不同的是，耐高溫電阻32的阻值為500歐姆，并且，如圖7所示，在正極極柱31的底部與頂蓋片2的下表面之間還設(shè)置有耐高溫絕緣密封圈33，而且正極極柱31與耐高溫電阻32通過焊接連接，焊接后形成有焊接點35。其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同，這里不再贅述。實施例7，與實施例1不同的是，耐高溫電阻32的材質(zhì)為導(dǎo)電陶瓷，其阻值為500歐姆，在正極極柱31的底部與頂蓋片2的下表面之間還設(shè)置有耐高溫絕緣密封圈33，并且，如圖8所示，正極極柱31上焊接有導(dǎo)電片4。其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同，這里不再贅述。實施例8，與實施例1不同的是，耐高溫電阻32的材質(zhì)為導(dǎo)電陶瓷，其阻值為500歐姆，并且，耐高溫電阻32設(shè)置于正極極柱31的底部與頂蓋片2的下表面之間，正極極柱31的中部與頂蓋片2之間還設(shè)置有耐高溫絕緣密封圈33。其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同，這里不再贅述。對比例1，與實施例1不同的是，耐高溫電阻的阻值為I歐姆，其余同實施例1，這里不再贅述。對比例2，與實施例1不同的是，電阻的材質(zhì)為導(dǎo)電塑料，并且其阻值為10歐姆，其余同實施例1，這里不再贅述。對比例3，與實施例1不同的是，電阻的材質(zhì)為導(dǎo)電塑料，并且其阻值為100歐姆，其余同實施例1，這里不再贅述。對比例4，與實施例1不同的是，電阻的材質(zhì)為導(dǎo)電塑料，并且其阻值為500歐姆，其余同實施例1，這里不再贅述。對比例5，與實施例1不同的是，電阻的材質(zhì)為導(dǎo)電塑料，并且其阻值為1000歐姆，其余同實施例1，這里不再贅述。從實施例1至8和對比例I至5的動力電池中各取出3個，并對個電池按美國先進電池聯(lián)盟(USABC)標(biāo)準(zhǔn)進行穿釘測試，監(jiān)測各實施例的電池表面溫度并觀察電池狀態(tài)，所得結(jié)果如表I所示。在表I中，對比實施例1至8和對比例I可以看出:當(dāng)耐高溫電阻32的阻值小于10歐姆，動力電池有著火的風(fēng)險，因此，本發(fā)明的耐高溫電阻32的阻值選擇在10-1000歐姆。在表I中，對比實施例1和對比例2可以看出，采用導(dǎo)電塑料作為電阻的動力電池在低于100歐姆時有很大幾率發(fā)生著火現(xiàn)象，而采用本發(fā)明的耐高溫電阻(例如碳化硅)作為電阻的動力電池則全部通過測試。而從對比例3至5可以看出采用導(dǎo)電塑料作為電阻的動力電池在大于等于100歐姆時還是有一定幾率發(fā)生著火現(xiàn)象；與此相反，從實施例1至8可以看出采用本發(fā)明的耐高溫電阻時電池表面溫度較低且變化不大。由此可見，本發(fā)明通過在正極極柱31和頂蓋片2之間電連接耐高溫電阻32，一方面實現(xiàn)了正極極柱31和鋁殼導(dǎo)通，保證鋁殼和正極電位一致，可以有效防止鋁殼腐蝕；另一方面解決了現(xiàn)有技術(shù)在高溫條件下的安全隱患，使得鋁殼電池即使在擠壓、穿釘和過充等濫用條件下使用也具有良好的安全性能。此外，由于本發(fā)明的耐高溫電阻32具有合適的電阻值，在正極極柱31與鋁殼發(fā)生短路時，不至于產(chǎn)生大電流，從而不會出現(xiàn)打火現(xiàn)象，進一步保證了動力電池的安全性能。表1:實施例1至8和對比例I至5的動力電池的穿釘測試結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種鋁殼動力電池用頂蓋，包括頂蓋片(2)，所述頂蓋片(2)設(shè)置有兩個電極引入孔，并且兩個所述電極引入孔分別連接有負(fù)極極柱結(jié)構(gòu)(I)和正極極柱結(jié)構(gòu)(3)，其特征在于:所述正極極柱結(jié)構(gòu)(3)包括正極極柱(31)和耐高溫電阻(32)，所述正極極柱(31)穿過電極引入孔并且與所述頂蓋片(2)絕緣連接，所述正極極柱(31)和所述頂蓋片(2)還通過所述耐高溫電阻(32)電連接，所述耐高溫電阻(32)的阻值為1(Γ1000歐姆。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁殼動力電池用頂蓋，其特征在于:所述耐高溫電阻(32)的最高承受溫度大于600°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁殼動力電池用頂蓋，其特征在于:所述耐高溫電阻(32)的阻值為100-1000歐姆。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁殼動力電池用頂蓋，其特征在于:所述耐高溫電阻(32)的制作材料為導(dǎo)電陶瓷或碳化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁殼動力電池用頂蓋，其特征在于:所述耐高溫電阻(32)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)并且嵌套在所述正極極柱(31)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁殼動力電池用頂蓋，其特征在于:所述耐高溫電阻(32)通過鉚接、焊接、螺接或者鍵連接固定于所述正極極柱(31)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁殼動力電池用頂蓋，其特征在于:在所述正極極柱(31)的底部與所述頂蓋片(2)的下表面之間設(shè)置有耐高溫絕緣密封圈(33)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁殼動力電池用頂蓋，其特征在于:所述正極極柱(31)上焊接有導(dǎo)電片(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的 鋁殼動力電池用頂蓋，其特征在于:所述頂蓋片(2)的材質(zhì)為招。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁殼動力電池用頂蓋，其特征在于:所述耐高溫電阻(32)設(shè)置于所述正極極柱(31)的底部與所述頂蓋片(2)的下表面之間，所述正極極柱(31)的中部與所述頂蓋片(2)之間還設(shè)置有耐高溫絕緣密封圈(33)。
全文摘要
本發(fā)明屬于動力電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁殼動力電池用頂蓋，包括頂蓋片，頂蓋片設(shè)置有兩個電極引入孔，并且兩個電極引入孔分別連接有負(fù)極極柱結(jié)構(gòu)和正極極柱結(jié)構(gòu)，正極極柱結(jié)構(gòu)包括正極極柱和耐高溫電阻，正極極柱穿過電極引入孔并與頂蓋片絕緣連接，正極極柱和頂蓋片還通過耐高溫電阻電連接，耐高溫電阻的阻值為10~1000歐姆。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過在正極極柱和頂蓋片之間電連接耐高溫電阻，一方面實現(xiàn)了正極極柱和鋁殼導(dǎo)通，保證鋁殼和正極電位一致，可以有效防止鋁殼腐蝕；另一方面解決了現(xiàn)有技術(shù)在高溫條件下的安全隱患，使得鋁殼電池即使在擠壓、穿釘和過充等濫用條件下使用也具有良好的安全性能。
文檔編號H01M2/02GK103208595SQ201310094920
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者郭志君, 王鵬, 鄧平華, 吳凱 申請人:東莞新能源科技有限公司