鋰離子電池用安全閥的製作方法

2023-09-09 16:23:15

專利名稱：鋰離子電池用安全閥的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於機械技術領域，涉及一種鋰離子電池用安全閥。
背景技術：
近年來，隨著能源危機和全球環境問題的日益嚴重，新能源的開發和應用已經成為全球的熱潮，採用磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子動力電池，被視為電動汽車、混合動力汽車等新能源汽車的最佳能源，發展勢頭迅猛。隨著鋰離子電池技術的進步及新材料的出現，鋰離子電池在安全性比以往的鋰離子電池提高很多。因此，鋰離子電池越來越往大型化發展。尤其是電動汽車用的鋰離子電池，一般採用大型方形電池。但目前各類鋰離子電池的電解液基本上採用碳酸酯基電解液。 而採用碳酸酯基電解液的鋰離子電池在首次充電過程中，同時在電池正常的充放電過程中，由於伴隨著SEI膜的不斷破壞和生產，以上產生氣體的反應在電池中是不可避免的，隨著充放電循環的進行，電池內累積的氣體數量越來越多，造成電池內壓上升，給電池的安全性帶來隱患。目前，一般鋰離子動力電池會在端蓋上設置安全閥，通常採用衝壓減薄形成帶刻痕的薄金屬片，或採用預製刻痕的金屬薄片焊接於端蓋構成安全閥。當電池內壓超過設定值後，金屬薄片在預製刻痕處破裂，電池內部氣體通過破裂口排放，電池內壓下降，從而防止電池爆炸。而當該種類型的安全閥一旦打開，電池也隨之報廢，無法再使用。
發明內容本實用新型的目的在於針對現有技術的不足，提供一種鋰離子電池用安全閥，該安全閥能夠重複打開和閉合，精確控制電池內壓，提高電池的安全性，同時防止電池內部電解液的洩露。本實用新型是在塑料注塑成型的電池蓋板上開設圓柱形的安裝槽，安裝槽的頂部開放、底部開有排氣孔，安裝槽與鋰離子電池內部通過排氣孔連通，排氣孔與安裝槽的底面通過圓錐面過渡。閥蓋和閥芯設置在安裝槽內，其中閥蓋包括一體成形的同軸設置的上圓柱部分和下圓柱部分，上圓柱部分的端面直徑大於下圓柱部分的端面直徑，閥蓋整體的截面為T形； 閥蓋的上圓柱部分與安裝槽的上部側壁螺紋連接，上圓柱部分沿軸向開有出氣孔；下圓柱部分底面開有凹槽，凹槽的表面為球面。閥芯為橡膠球，設置在閥蓋下圓柱部分底面的凹槽與排氣孔的圓錐面之間，且閥芯的直徑大於排氣孔的圓錐面的最小直徑。閥蓋下圓柱部分底面的凹槽球面與閥芯等徑，且凹槽的最大直徑小於閥芯的直徑。本實用新型的安全閥採用注塑成型的方法，直接在塑料蓋板上注出安裝槽，然後在安裝槽內放置閥芯，擰緊閥蓋，通過設定閥芯橡膠球的預變形量，達到控制電池內壓和密封的作用。當電池內壓力大於規定值時，該安全閥打開，排出多餘的氣體後，安全閥重新關閉保持電池的密封，可準確控制電池內壓，保持電池安全性；同時安全閥能重複開閉，防止電池內部電解液的洩露，保證電池可靠實用。本實用新型適用於鋰離子動力電池中，尤其適合應用於大容量和高倍率放電的鋰離子動力電池中。本實用新型的安全閥具有可恢復功能，可以將電池的內壓控制在設定的範圍內， 當電池內壓增高時，可以及時將多餘的氣體排出電池外，保證電池的安全性；當電池的內壓恢復到規定的值時，安全閥則又會及時閉合，防止電池漏液，保證電池的正常工作，不會使電池一次性報廢。因此，採用可重複開閉的安全閥，將能大大提高成為鋰離子電池的安全性，防止電池出現鼓殼現象，並能有效延長電池的工作壽命。對於鋰離子動力電池，尤其是作為車用動力電池的磷酸鐵鋰類動力電池，該安全閥能在使用過程中提供良好的安全保護作用。

圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。如圖1所示，一種鋰離子電池用安全閥是在塑料注塑成型的電池蓋板1上開設圓柱形的安裝槽2，安裝槽2的頂部開放、底部開有排氣孔6，安裝槽2與鋰離子電池內部通過排氣孔6連通，排氣孔6與安裝槽2的底面通過圓錐面過渡。閥蓋3和閥芯5設置在安裝槽2內，其中閥蓋3包括一體成形的同軸設置的上圓柱部分和下圓柱部分，上圓柱部分的端面直徑大於下圓柱部分的端面直徑，閥蓋3整體的截面為T形，閥蓋3的上圓柱部分與安裝槽2的上部側壁螺紋連接，閥蓋3的下圓柱部分底面開有凹槽，凹槽的表面為球面，閥蓋3的上圓柱部分沿軸向開有出氣孔4。閥芯5為橡膠球，材料為丁腈橡膠、丁苯橡膠、氟橡膠、乙丙橡膠或丁基橡膠；閥芯 5設置在閥蓋3下圓柱部分底面的凹槽與排氣孔6的圓錐面之間，且閥芯5的直徑大於排氣孔6的圓錐面的最小直徑。閥蓋3下圓柱部分底面的凹槽球面與閥芯5等徑，且凹槽的最大直徑小於閥芯5 的直徑。橡膠球的預變形量根據胡克定律計算
2
2 X ^ζ X Trx￡ = ^_(1)
k其中i為橡膠球的彈性變形係數為設定的鋰離子電池內壓-』r0為排氣孔的最
小半徑。鋰離子電池的塑料蓋板和殼體焊接成型後，通過安全閥的排氣孔6注入電解液， 然後放入閥芯5，擰緊閥蓋3，閥芯5設置在排氣孔6的圓錐面部分，通過閥芯5密閉排氣孔 6，預變形量根據設定的電池內壓確定。
4[0022] 組裝好的電池安全閥，當電池內壓力大於規定值時，氣體將橡膠球上頂，橡膠球發生變形。電池內部產生的氣體通過排氣孔以及出氣孔排放，及時將多餘的氣體排出，保證電池的安全性。而電池內壓力低於設定壓力時，由於已變形的橡膠球恢復到原變形量，將排氣孔密封，防止電池內部電解液的洩露。
權利要求1.鋰離子電池用安全閥，其特徵在於該安全閥是在塑料注塑成型的電池蓋板上開設圓柱形的安裝槽，安裝槽的頂部開放、底部開有排氣孔，安裝槽與鋰離子電池內部通過排氣孔連通，排氣孔與安裝槽的底面通過圓錐面過渡；閥蓋和閥芯設置在安裝槽內，其中閥蓋包括一體成形的同軸設置的上圓柱部分和下圓柱部分，上圓柱部分的端面直徑大於下圓柱部分的端面直徑，閥蓋整體的截面為T形；閥蓋的上圓柱部分與安裝槽的上部側壁螺紋連接，上圓柱部分沿軸向開有出氣孔；下圓柱部分底面開有凹槽，凹槽的表面為球面；所述的閥芯為橡膠球，設置在閥蓋下圓柱部分底面的凹槽與排氣孔的圓錐面之間，且閥芯的直徑大於排氣孔的圓錐面的最小直徑；閥蓋下圓柱部分底面的凹槽球面與閥芯等徑，且凹槽的最大直徑小於閥芯的直徑。
專利摘要本實用新型涉及鋰離子電池用安全閥。目前所採用的安全閥通常是設置在端蓋上的薄金屬片，一旦打開電池也隨之報廢。本實用新型是在注塑成型的電池蓋板上開設安裝槽，安裝槽底部開有排氣孔。截面為T形的閥蓋和閥芯設置在安裝槽內，閥蓋與安裝槽螺紋連接，閥蓋沿軸向開有出氣孔，閥蓋的底面開有凹槽。閥芯為橡膠球，設置在閥蓋底面的凹槽與排氣孔的圓錐面之間。本實用新型具有可恢復功能，能大大提高鋰離子電池的安全性，防止電池出現鼓殼現象，並能有效延長電池的工作壽命。
文檔編號H01M2/12GK202034428SQ201120130669
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月28日 優先權日2011年4月28日
發明者倪九江, 周曉政, 孫建平, 繆東棟, 胡益蘭, 鄭劼, 黃輝 申請人:浙江穀神能源科技股份有限公司