一種動力電池組合蓋帽及其所應用的動力電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種動力電池組合蓋帽，其包括頂蓋及與所述頂蓋連接的密封圈，所述頂蓋包括基體、上端部及連接在所述基體與所述上端部之間的中間臺階，所述中間臺階從所述基體的中間區域向上垂直延伸而成，所述上端部從所述中間臺階的中間區域向上凸出；所述中間臺階的外徑大于所述上端部的直徑且小于所述基體的外徑；所述密封圈包括基部及從所述基部的中間區域向上垂直延伸而出的凸出部；所述凸出部沿著所述密封圈軸向的高度等于所述中間臺階的高度；上述結構，當所述頂蓋與所述密封圈組裝時，所述凸出部與所述中間臺階的外側面緊密貼合，從而增加所述頂蓋與所述密封圈的絕緣接觸面積以錯開電池外殼與所述頂蓋的接觸距離，從而提高安全絕緣性能。
【專利說明】
一種動力電池組合蓋帽及其所應用的動力電池
技術領域
[0001]本實用新型屬于動力電池技術領域，尤其涉及一種用于動力電池上的動力電池組合蓋帽及其所應用的動力電池。
【背景技術】
[0002]隨著全球汽車的增多與傳統能源如石油的不斷消耗之間的矛盾不斷升級，人們迫切希望開發新的能源取代傳統能源，以滿足人們日常生活的需求。在這種需求的推動下，低碳經濟已經成為未來經濟發展的主流。混合動力汽車和電動汽車作為新能源汽車的代表，逐漸得到了廣大生產廠商和消費者的認可。在電動汽車普及的過程中對車載容量大的動力電池也不斷地提出更高的要求。車載容量大的動力電池的性能優劣直接影響著電動汽車的整體性能，需要具有更高的安全性，更優秀的電學性能和更輕的重量。
[0003 ]動力電池是新能源電池的重要組成部分，動力電池的可靠性和安全性是動力電池制作過程中的一個技術難點和重點，而電池的密封性是影響電池的安全性和可靠性的一個重要因素。如果電池的密封性不好，在使用過程中，電池容易吸入空氣中的水分，導致電池無法繼續使用。特別是對大容量電池，其對氣密性的要求就更加嚴格，因為電池容量高，內壓相對也較高，電池裝配后更加容易漏液或漏氣，會給電池造成極大的安全隱患，且電液揮發會造成電池性能和壽命的衰減等問題。
[0004]動力電池一般包括動力電芯、容納所述動力電芯的金屬外殼及焊接在所述金屬外殼上的頂蓋。目前，用于動力電池的頂蓋，一般包含設有通孔的電池蓋板、電池極柱、陶瓷、橡膠密封圈、螺母等零件。這些零件的連接方式如下:所述極柱穿設于所述電池蓋板的通孔內，所述極柱與所述通孔之間通過所述橡膠密封圈隔離密封，所述陶瓷設置于所述極柱與所述頂蓋之間用于兩者的絕緣以及高溫下固定其相對位置，所述螺母裝設在所述極柱的螺紋上，用于壓緊授權書橡膠密封圈；其耐高溫及密封是分別通過所述陶瓷材料和所述橡膠密封圈來實現的。
[0005]現有的動力電池的頂蓋存在以下缺點:I)蓋帽的絕緣面積有限，鋼殼和蓋帽絕緣的安全距離太小，封口時稍有不慎就會壓緊密封圈的邊緣而導通電芯，平時檢測所述電芯時，稍有不小心就會碰觸短路打火花，存在安全隱患。2)極柱與頂蓋之間的耐高溫、絕緣、密封的功能是通過使用多個零件或裝置配合來實現的，使這種頂蓋的重量大、體積大、裝配繁瑣，對動力電池的能量密度的提高以及成本的降低有負面影響。尤其當所述動力電池出現異常情況時，會產生500度以上的高溫，所述橡膠密封圈在如此高的溫度下容易融化而使所述極柱與所述通孔之間的密封失效，使所述動力電芯內的可燃性氣體從所述極柱與所述通孔之間的間隙泄露，而造成危險。
[000?]有鑒于此，確有必要提供一種具有耐尚溫、尚絕緣性、尚密封性及良好的安全性能的電動電池組合蓋帽及其所應用的動力電池。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種動力電池組合蓋帽及其所應用的動力電池，旨在其不僅結構簡單合理、操作方便、節省材料成本，而且絕緣性、密封性及安全性高，有效降低動力電池的正、負極之間出現短路風險。
[0008]本實用新型是這樣實現的，一種動力電池組合蓋帽，其包括頂蓋及與所述頂蓋連接的密封圈，所述頂蓋包括基體、上端部及連接在所述基體與所述上端部之間的中間臺階，所述中間臺階從所述基體的中間區域向上垂直延伸而成，所述上端部從所述中間臺階的中間區域向上凸出；所述中間臺階的外徑大于所述上端部的直徑且小于所述基體的外徑;所述密封圈包括基部及從所述基部的中間區域向上垂直延伸而出的凸出部;所述基部對應所述基體，所述凸出部對應所述中間臺階，且所述凸出部沿著所述密封圈軸向的高度等于所述中間臺階的高度；當所述頂蓋與所述密封圈組裝時，所述凸出部緊密貼合在所述中間臺階的外側面上。
[0009]進一步地，前述的上端部靠近所述中間臺階的位置均勻設置有多個排氣孔以排出動力電池內產生的大量氣體。
[0010]進一步地，前述的頂蓋通過沖壓方式形成圓盤結構，其材質為銅鍍鎳。
[0011]進一步地，前述的基部的直徑大于所述凸出部的直徑，所述凸出部上開設有中空開口以使所述頂蓋從所述開口中穿過而與所述密封圈連接;所述密封圈的材質為防腐蝕硅橡膠材料，通過其自身的彈性形變配合所述頂蓋進行密封，所述密封圈還包括從所述基部的下側向下延伸的環形臺階。
[0012]進一步地，前述的動力電池組合蓋帽還包括防爆片、鋼環、絕緣墊圈及連接片；所述密封圈包覆在所述防爆片的外側，所述鋼環設置在所述頂蓋與所述防爆片之間，所述絕緣墊圈設置在所述防爆片的下端，所述連接片固定在所述絕緣墊圈內且其上表面的中間位置與所述防爆片連接或斷開;所述絕緣墊圈的外徑小于所述環形臺階的內徑，所述環形臺階上設有環形開孔以收容所述絕緣墊圈于其中。
[0013]進一步地，前述的防爆片將所述動力電池的電芯電性連接至所述頂蓋上，所述防爆片的材質為鋁材，其包括可變形本體及沿所述可變形本體的邊緣設置的凸沿;所述凸沿包覆在所述基體外側，所述可變形本體的中部與所述電芯連接;當所述可變形本體變形時，所述防爆片與所述電芯斷開。
[0014]進一步地，前述的鋼環電性連接所述頂蓋與所述防爆片，所述鋼環為正溫度系數熱敏電阻(PTC)以對所述動力電池起過熱保護作用。
[0015]進一步地，前述的連接片的中部與所述可變形本體連接;所述連接片大致為圓形結構，其直徑小于所述絕緣墊圈的外徑;所述連接片底面的中心部位設置有凹陷或凹坑以使所述連接片中心的厚度較其他部位薄，所述連接片上靠近其中心的位置開設有多個通孔;當所述動力電池的內壓增大時，所述內壓通過所述通孔施加至所述防爆片上。
[0016]進一步地，前述的動力電池，其包括外殼、電芯、動力電池組合蓋帽；其中，所述動力電池組合蓋帽與所述外殼密封絕緣連接，所述電芯收容于所述外殼內并與所述動力電池組合蓋帽及所述外殼均電性連接;所述動力電池組合蓋帽頂蓋及與所述頂蓋連接的密封圈，所述頂蓋包括基體、上端部及連接在所述基體與所述上端部之間的中間臺階，所述中間臺階從所述基體的中間區域向上垂直延伸而成，所述上端部從所述中間臺階的中間區域向上凸出；所述中間臺階的外徑大于所述上端部的直徑且小于所述基體的外徑;所述密封圈包括基部及從所述基部的中間區域向上垂直延伸而出的凸出部;所述基部對應所述基體，所述凸出部對應所述中間臺階，且所述凸出部沿著所述密封圈軸向的高度等于所述中間臺階的高度；當所述頂蓋與所述密封圈組裝時，所述凸出部緊密貼合在所述中間臺階的外側面上。
[0017]本實用新型與現有技術相比，有益效果在于:本實用新型實施例提供的動力電池組合蓋帽及其所述應用的動力電池，通過在所述頂蓋及所述密封圈上分別設置中間臺階及凸出部結構，當所述頂蓋與所述密封圈組裝時，所述凸出部緊密貼合在所述中間臺階的外側面上，從而增加所述頂蓋與所述密封圈的絕緣接觸面積以錯開電池外殼與所述頂蓋的接觸距離，從而提高安全絕緣性能。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型實施例提供的動力電池組合蓋帽的剖面結構示意圖。
[0019]圖2是圖1中的動力電池組合蓋帽的頂蓋的結構示意圖。
[0020]圖3是圖1中的動力電池組合蓋帽的密封圈的結構示意圖。
[0021]圖4是裝有圖1中的動力電池組合蓋帽的動力電池的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023]請參閱圖1至圖4所示，本實用新型提供的動力電池組合蓋帽用于給電動汽車提供動力源的動力電池上。所述動力電池組合蓋帽適用于各種圓柱電池，特別是金屬制外殼的鋼殼圓柱電池，例如鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰離子電子等。其中，鋰離子電池可以為鋰電池或鋰離子聚合物電池。所述動力電池組合蓋帽設置在所述動力電池的外殼100(圖4所示)上，并與所述外殼100絕緣密封連接。所述動力電池組合蓋帽包括至上而下依次組裝在密封圈2內的、由金屬導電材料制成的頂蓋1、防爆片3、鋼環4、絕緣墊圈5及連接片6。所述密封圈I為絕緣材料。所述密封圈2包覆在所述防爆片3的外側，所述鋼環4設置在所述頂蓋I與所述防爆片3之間，所述絕緣墊圈5設置于所述防爆片3的下端，所述連接片6固定在所述絕緣墊圈5內且其上表面的中間位置與所述防爆片3連接或斷開。在本實施例中，所述絕緣墊圈5的外徑小于所述密封圈2下端的內徑，所述動力電池組合蓋帽可作為動力電池的正極或負極。
[0024]請接合參閱圖2及圖3所示，所述頂蓋I的材質可以為鋼、銅、銅鍍鎳、鋼鍍鎳、不銹鋼、銅鍍銀、銅鍍金或銅銀合金。在本實施例中，所述頂蓋I的材質優選為銅鍍鎳，因為銅鍍鎳具有較好的抗氧化性能，導通電阻低，性價比高。所述頂蓋I通過沖壓方式形成圓盤結構，其包括基體10、上端部11及連接在所述基體10與所述上端部11之間的中間臺階12。所述中間臺階12從所述基體10的中間區域向上垂直延伸而成，所述上端部11從所述中間臺階2的中間區域向上凸出；所述中間臺階12的外徑大于所述上端部11的直徑且小于所述基體10的外徑。所述上端部11靠近所述中間臺階12的位置均勻設置有多個排氣孔110以使所述動力電池內產生的大量氣體能從所述排氣孔110中排出而避免出現爆炸。所述頂蓋I通過設置所述中間臺階12結構，從而可錯開所述外殼100與所述頂蓋I的接觸，不僅提高安全性能，而且還能加強所述頂蓋I的強度。在本實施例中，所述上端部11為凸臺結構。
[0025]所述密封圈2的材質為防腐蝕硅橡膠材料，通過其自身的彈性形變配合所述頂蓋I進行密封，從而可有效地防止電池漏液和外部水分的侵入。所述密封圈2的結構與所述頂蓋I的結構類似，為中空圓盤結構。所述密封圈2包括基部20、從所述基部20的中間區域向上垂直延伸而出的凸出部21，及從所述基部20的下側向下延伸的環形臺階22。所述基部20的直徑大于所述凸出部21的直徑。所述凸出部21上開設有中空開口 210以使所述頂蓋I從所述開口 210中穿過而與所述密封圈2連接。所述環形臺階22也設有環形開孔(未標號)以將所述絕緣墊圈5收容于所述環形開孔中。所述基部20對應所述基體10，所述凸出部21對應所述中間臺階12，且所述環形臺階22沿著所述密封圈2軸向的高度等于所述中間臺階12的高度。當所述頂蓋I與所述密封圈2組裝時，所述凸出部21緊密貼合在所述中間臺階12的外側面上，從而增加了所述頂蓋I與所述密封圈2的絕緣接觸面積以錯開所述外殼100與所述頂蓋I的接觸距離，從而提高安全絕緣性能。
[0026]所述防爆片3層疊于所述頂蓋I朝向所述外殼100的底部的一面上，所述防爆片3與所述外殼100密封絕緣連接。所述防爆片3電性連接電芯與所述頂蓋I，所述防爆片3的中部變形以使所述防爆片3與所述電芯斷開。在本實施例中，所述防爆片3的材質為鋁材質。所述防爆片3包括可變形本體30及沿所述可變形本體30的邊緣設置的凸沿31。所述凸沿31包覆在所述基體10外側，所述可變形本體30的中部與所述電芯連接。當所述可變形本體30變形時，所述防爆片3與所述電芯斷開。
[0027]所述鋼環4設置于所述頂蓋I與所述防爆片3之間，以隔離所述頂蓋I與所述防爆片3，且所述鋼環4電性連接所述頂蓋I與所述防爆片3。在本實施例中，所述鋼環4為正溫度系數熱敏電阻(PTC)，PTC具有電阻率隨溫度升高而增大的特性，從而對所述動力電池起過熱保護作用。
[0028]所述連接片6與所述電芯電性連接，且所述連接片6的中部與所述可變形本體30連接。所述連接片6大致為圓形結構，所述絕緣墊圈5的外徑大于所述連接片6的直徑，當所述連接片6與所述防爆片3之間的連接斷開后，可以更好地使所述連接片6與所述防爆片3絕緣。所述連接片6底面的中心部位設置有凹陷或凹坑(未標號)，從而使所述連接片6中心的厚度較其他部位薄。所述連接片6上靠近其中心的位置開設有多個通孔(未標號)。當所述動力電池的內壓增大時，所述內壓通過所述通孔施加至所述防爆片3上。當所述連接片6與所述防爆片3之間的連接斷開后，可維修或更換所述連接片6，從而使所述動力電池組合蓋帽除所述連接片6之外的部分重復利用，避免浪費。在本實施例中，所述連接片6的材質為鋁。所述絕緣墊圈5從背面看具有一臺階狀結構(未標號)，所述連接片6可與所述臺階狀結構過盈配合，從而在所述絕緣墊圈5內。
[0029]本實用新型實施例提供的動力電池組合蓋帽，通過在所述頂蓋及所述密封圈上分別設置中間臺階及凸出部結構，當所述頂蓋與所述密封圈組裝時，所述凸出部緊密貼合在所述中間臺階的外側面上，從而增加所述頂蓋與所述密封圈的絕緣接觸面積以錯開電池外殼與所述頂蓋的接觸距離，從而提高安全絕緣性能。
[0030]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種動力電池組合蓋帽，其特征在于:所述動力電池組合蓋帽包括頂蓋及與所述頂蓋連接的密封圈，所述頂蓋包括基體、上端部及連接在所述基體與所述上端部之間的中間臺階，所述中間臺階從所述基體的中間區域向上垂直延伸而成，所述上端部從所述中間臺階的中間區域向上凸出；所述中間臺階的外徑大于所述上端部的直徑且小于所述基體的外徑;所述密封圈包括基部及從所述基部的中間區域向上垂直延伸而出的凸出部;所述基部對應所述基體，所述凸出部對應所述中間臺階，且所述凸出部沿著所述密封圈軸向的高度等于所述中間臺階的高度；當所述頂蓋與所述密封圈組裝時，所述凸出部緊密貼合在所述中間臺階的外側面上。2.如權利要求1所述的動力電池組合蓋帽，其特征在于，所述上端部靠近所述中間臺階的位置均勻設置有多個排氣孔以排出動力電池內產生的大量氣體。3.如權利要求2所述的動力電池組合蓋帽，其特征在于，所述頂蓋通過沖壓方式形成圓盤結構，其材質為銅鍍鎳。4.如權利要求3所述的動力電池組合蓋帽，其特征在于，所述基部的直徑大于所述凸出部的直徑，所述凸出部上開設有中空開口以使所述頂蓋從所述開口中穿過而與所述密封圈連接;所述密封圈的材質為防腐蝕硅橡膠材料，通過其自身的彈性形變配合所述頂蓋進行密封，所述密封圈還包括從所述基部的下側向下延伸的環形臺階。5.如權利要求4所述的動力電池組合蓋帽，其特征在于，所述動力電池組合蓋帽還包括防爆片、鋼環、絕緣墊圈及連接片;所述密封圈包覆在所述防爆片的外側，所述鋼環設置在所述頂蓋與所述防爆片之間，所述絕緣墊圈設置在所述防爆片的下端，所述連接片固定在所述絕緣墊圈內且其上表面的中間位置與所述防爆片連接或斷開;所述絕緣墊圈的外徑小于所述環形臺階的內徑，所述環形臺階上設有環形開孔以收容所述絕緣墊圈于其中。6.如權利要求5所述的動力電池組合蓋帽，其特征在于，所述防爆片將所述動力電池的電芯電性連接至所述頂蓋上，所述防爆片的材質為鋁材，其包括可變形本體及沿所述可變形本體的邊緣設置的凸沿;所述凸沿包覆在所述基體外側，所述可變形本體的中部與所述電芯連接;當所述可變形本體變形時，所述防爆片與所述電芯斷開。7.如權利要求6所述的動力電池組合蓋帽，其特征在于，所述鋼環電性連接所述頂蓋與所述防爆片，所述鋼環為正溫度系數熱敏電阻(PTC)以對所述動力電池起過熱保護作用。8.如權利要求7所述的動力電池組合蓋帽，其特征在于，所述連接片的中部與所述可變形本體連接;所述連接片大致為圓形結構，其直徑小于所述絕緣墊圈的外徑;所述連接片底面的中心部位設置有凹陷或凹坑以使所述連接片中心的厚度較其他部位薄，所述連接片上靠近其中心的位置開設有多個通孔；當所述動力電池的內壓增大時，所述內壓通過所述通孔施加至所述防爆片上。9.一種動力電池，其包括外殼、電芯、如權利要求1-8項中的任一項所述的動力電池組合蓋帽；其中，所述動力電池組合蓋帽與所述外殼密封絕緣連接，所述電芯收容于所述外殼內并與所述動力電池組合蓋帽及所述外殼均電性連接。
【文檔編號】H01M2/04GK205508893SQ201620272023
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月5日
【發明人】林金藝
【申請人】深圳市沃特瑪電池有限公司