一種安全耐蝕的鋁外殼的製作方法

2023-11-07 00:00:52 4

專利名稱：一種安全耐蝕的鋁外殼的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種用於鋰離子電池的安全耐蝕的鋁外殼。
背景技術：
現有技術中鋰離子電池外殼主要有三種形式，金屬外殼、塑料外殼和鋁塑複合膜外殼，塑料外殼雖然能夠耐電解液腐蝕，但容易發生變形，阻燃性差，且散熱效果較差；而鋁塑複合膜外殼對電池製造過程中的密封性要求高，且容易發生腐蝕及脹氣，金屬鋼殼材料成本和生產成本較高，密封性優良，目前廣泛用於鋰離子動力電池領域，但隨著電池組使用輕量化及低成本的需求，鋁外殼在質量及價格上的競爭優勢突顯出來，但由於鋁金屬是兩性金屬，它會與酸鹼反應，導致鋁外殼出現腐蝕等缺陷，這制約了其在鋰離子電池上的應用。因此，亟需開發一種能用於鋰離子電池的安全耐蝕的鋁外殼。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種能用於鋰離子電池的安全耐蝕的鋁外殼，該鋁外殼密封性好、安全性能優良並改善耐蝕性。為了達到上述目的，本實用新型提供了一種安全耐蝕的鋁外殼，包括鋁電池殼蓋及鋁電池殼身，通過雷射焊焊接形成整體，該鋁電池殼蓋包含蓋板，該蓋板上設置有若干圓通孔；設置在蓋板外側的兩個極柱，該兩個極柱通過鉚釘經所述的通孔與蓋板鉚壓固定；及設置在蓋板內側的一對極耳連接片，該極耳連接片與蓋板之間通過PTC鋁帶連接片或金屬片或導線連接。上述的安全耐蝕的鋁外殼，其中，該鋁電池殼蓋還包含設置在蓋板上的防爆閥。上述的安全耐蝕的鋁外殼，其中，所述的防爆閥的開啟壓力為0. 4至0. 8MPa，所述的防爆閥包含鋼膜、鋁膜或銅膜。 上述的安全耐蝕的鋁外殼，其中，所述的蓋板的四周設置有凸臺。上述的安全耐蝕的鋁外殼，其中，在所述的蓋板的內外側均設置有套置在通孔外邊緣的密封墊。上述的安全耐蝕的鋁外殼，其中，該密封墊的長度及寬度尺寸均大於極柱。上述的安全耐蝕的鋁外殼，其中，所述的極耳連接片採用單側引出或兩側引出的方式引出。上述的安全耐蝕的鋁外殼，其中，所述的極柱包括鋁或鋁合金正極極柱和銅或銅合金負極極柱；所述的鉚釘包括鋁正極鉚釘及銅負極鉚釘；所述的極耳連接片包括鋁正極極耳連接片和銅、銅鍍鎳或鎳負極極耳連接片。[0016]上述的安全耐蝕的鋁外殼，其中，所述的金屬片或導線的導電面積為4A/mm2—9A/ mm2之間，該金屬片的厚度為0. 05mm-0. 2mm,寬度為Imm-IOmm ；所述導線的直徑為0. 5mm至 2mm ο上述的安全耐蝕的鋁外殼，其中，所述的金屬片為鋁或鋁合金金屬片，其厚度為 0. Imm,寬度為 2mm-6mm0鋁及其合金為兩性金屬，在大氣中鋁的外表面覆蓋了一層氧化物，這有效的減緩了鋁金屬的腐蝕速率。但在PH值小於4及大於8的環境中，鋁及鋁合金容易發生點腐蝕及縫隙腐蝕，造成鋁金屬的失效。鋰離子電池的鋁殼殼蓋包括正極極耳連接片及銅、銅鍍鎳或鎳負極極耳連接片， 鋁的標準電極電位為-1. 66V，銅的標準電極電位為0. 337V，由於電極電位越負，金屬越容易失去電子轉化為離子狀態進入溶液中，金屬越不耐腐蝕，在電解液LiPF6存在條件下，游離態的鋰離子可嵌入鋁離子結合形成鋰鋁合金，從而引起鋁金屬的電化學腐蝕。為了同時滿足鋁外殼安全性及耐腐蝕性的需求，鋁殼電池殼蓋上的鋁極耳連接片與鋁殼蓋之間用 PTC連接片或金屬片或導線連接，這樣使鋁殼外殼帶正電，鋁外殼的電極電位提高，鋁金屬進入穩定的鈍化區，避免了鋁金屬的腐蝕，從而達到陽極保護的作用。當電池發生短路等安全隱患時，電池會發熱，從而使得PTC連接片受高溫影響直接斷開，及時的保證電池外殼處於絕緣狀態，有效的保證了電池的安全性，而當溫度降低時PTC連接片又再次啟動連接。採用一定厚度的金屬帶或導線替代PTC連接片，也可達到防腐蝕及提高安全性的目的。在一些實施方式中，所述PTC材質為鋁或鋁合金，這是為了避免在電解液存在的條件下出現異種金屬的接觸腐蝕。在一些實施方式中，所述金屬帶的厚度為0.05mm-0. 2mm，寬度為Imm-lOmm，其中優選厚度為0. Imm,寬度為2mm-6mm，所述導線的直徑為0. 5mm至2mm，在實際應用過程中根據短路電流的大小來決定金屬帶的厚度、寬度或導線的直徑。在一些實施方式中，所述殼蓋和殼身的材質為純鋁、鋁鎂合金、鋁錳合金或鋁鈦合巫寸。本實用新型將鋁殼殼蓋上的鋁極耳連接片與鋁殼蓋之間用PTC連接片或金屬片或導線連接，避免了現有的鋁殼電池存在的腐蝕及氣脹的隱患，從而提高了電池殼體的耐蝕性，同時由於PTC連接片或金屬片或導線起到保險絲作用，使得鋁殼在發生外部短路等安全隱患時，鋁外殼與正極之間及時斷開連接，從而有效的提高了鋰離子鋁殼電池的安全性能。本實用新型特別適用於安全性及質量比能量要求高的領域，如貯能電源\汽車用動力電池\電動自行車\摩託車等。

圖1是本實用新型的一種安全耐蝕的鋁外殼外形示意圖。圖2是本實用新型的一種安全耐蝕的鋁外殼電池殼蓋分解示意圖。圖3是本實用新型的一種安全耐蝕的鋁外殼電池殼蓋仰視圖。
具體實施方式
以下結合實施例對本實用新型的技術方案做進一步的說明。[0028]如圖1所示，為一種鋰離子電池的安全耐蝕的鋁外殼示意圖，該鋰離子電池外殼包括殼蓋10及殼身20，該殼身20具有用於容納殼蓋10的預定空間，該殼蓋10及殼身20 採用雷射焊焊接形成整體，所述殼蓋10和殼身20的材質為純鋁、鋁合金(包括鋁鎂合金、鋁錳合金、鋁鈦合金等)。圖2為鋁殼電池殼蓋10的分解圖，該電池殼蓋10包含蓋板11，該蓋板11上設置有若干圓通孔111，在該蓋板的內外兩側的通孔外邊緣均設置有密封墊112 ；該蓋板11的四周還設置有凸臺，這樣有利於增強焊接強度，增加鋁殼外殼焊接時的熔深，增強安全可靠性；設置在蓋板11的外側的兩個極柱12，該兩個極柱12通過鉚釘121經所述的通孔 111鉚壓固定，極柱12與蓋板11之間通過所述的密封墊112隔開絕緣，該密封墊112的長度及寬度尺寸均大於極柱12，這樣有利於極柱12與蓋板11絕緣，密封墊112的材質，可以為聚四氟乙烯、過氟烷基化物及乙烯和四氟乙稀的共聚物；設置在蓋板11內側(即位於鋰離子電池外殼內)的一對極耳連接片13，該極耳連接片13可採用單側引出或兩側引出的方式，其與蓋板11之間通過PTC鋁帶連接片131連接，如圖3所示，連接方式為雷射焊或點焊；設置在蓋板11上的防爆閥14，該防爆閥14的開啟壓力為0. 4至0. 8MPa，防爆閥 14的材質為鋼膜、鋁膜或銅膜。其中，所述的極柱12分別為正極極柱和負極極柱，正極極柱由鋁或鋁合金組成， 負極極柱由銅或銅合金組成；所述的鉚釘121分別為正極鉚釘及負極鉚釘，正極鉚釘材質為鋁金屬，負極鉚釘材質為銅金屬；所述的極耳連接片13分別為正極極耳連接片和負極極耳連接片，正極極耳連接片材質採用鋁金屬，負極極耳連接片材質採用銅金屬、銅鍍鎳金屬或鎳金屬。本實用新型的另一些實施例中，所述的極耳連接片13與蓋板11之間也可以通過金屬片或導線連接，所述金屬片或導線的導電面積為4A/mm2— 9A/mm2之間；該金屬片優選鋁或鋁合金；該金屬片的厚度為0. 05mm-0. 2mm，寬度為Imm-lOmm，更優選的實施例中，金屬片的厚度為0. Imm,寬度為2mm-6mm ；所述導線的直徑為0. 5mm至2mm。本實用新型提供的安全耐蝕的鋁外殼，包括殼蓋和殼身，殼蓋與殼身之間採用雷射焊進行焊接，所述殼蓋上的鋁極耳連接片與鋁殼蓋之間用PTC連接片或金屬片或導線連接，避免了現有的鋁殼電池存在的腐蝕及氣脹的隱患，從而提高了電池殼體的耐蝕性，同時由於PTC連接片或金屬片或導線起到保險絲作用，使得鋁殼在發生外部短路等安全隱患時，鋁外殼與正極之間及時斷開連接，從而有效的提高了鋰離子鋁殼電池的安全性能。本實用新型特別適用於安全性及質量比能量要求高的領域，如貯能電源\汽車用動力電池\電動自行車\摩託車等。儘管本實用新型的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本實用新型的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護範圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求1.一種安全耐蝕的鋁外殼，包括鋁電池殼蓋(10)及鋁電池殼身(20)，通過雷射焊焊接形成整體，其特徵在於，該鋁電池殼蓋(10)包含蓋板(11)，該蓋板(11)上設置有若干圓通孔(111);設置在蓋板(11)的外側的兩個極柱(12)，該兩個極柱(12)通過鉚釘(121)經所述的通孔(111)與蓋板(11)鉚壓固定；及設置在蓋板(11)內側的一對極耳連接片(13)，該極耳連接片(13)與蓋板(11)之間通過PTC鋁帶連接片(131)或金屬片或導線連接。
2.如權利要求1所述的安全耐蝕的鋁外殼，其特徵在於，該鋁電池殼蓋(10)還包含設置在蓋板(11)上的防爆閥(14)。
3.如權利要求2所述的安全耐蝕的鋁外殼，其特徵在於，所述的防爆閥(14)的開啟壓力為0. 4至0. 8MPa，所述的防爆閥(14)包含鋼膜、鋁膜或銅膜。
4.如權利要求1所述的安全耐蝕的鋁外殼，其特徵在於，所述的蓋板(11)的四周設置有凸臺。
5.如權利要求1所述的安全耐蝕的鋁外殼，其特徵在於，在所述的蓋板(11)的內外側均設置有套置在通孔(111)外邊緣的密封墊(112)。
6.如權利要求5所述的安全耐蝕的鋁外殼，其特徵在於，該密封墊(112)的長度及寬度尺寸均大於極柱(12)。
7.如權利要求1所述的安全耐蝕的鋁外殼，其特徵在於，所述的極耳連接片(13)採用單側引出或兩側引出的方式引出。
8.如權利要求1所述的安全耐蝕的鋁外殼，其特徵在於，所述的極柱(12)包括鋁或鋁合金正極極柱和銅或銅合金負極極柱；所述的鉚釘(121)包括鋁正極鉚釘及銅負極鉚釘； 所述的極耳連接片(13)包括鋁正極極耳連接片和銅、銅鍍鎳或鎳負極極耳連接片。
9.如權利要求1所述的安全耐蝕的鋁外殼，其特徵在於，所述的金屬片或導線的導電面積為4A/mm2 — 9A/mm2之間，該金屬片的厚度為0. 05mm-0. 2mm,寬度為Imm-IOmm ；所述導線的直徑為0. 5mm至2mm。
10.如權利要求1所述的安全耐蝕的鋁外殼，其特徵在於，所述的金屬片為鋁或鋁合金金屬片，其厚度為0. 1mm，寬度為2mm-6mm。
專利摘要本實用新型涉及一種安全耐蝕的鋁外殼，包括鋁電池殼蓋及鋁電池殼身，通過雷射焊焊接形成整體，該殼蓋包含蓋板，該蓋板上設置有若干圓通孔；設置在蓋板外側的兩個極柱，該兩個極柱通過鉚釘經所述的通孔與蓋板鉚壓固定；及，設置在蓋板內側的一對極耳連接片，該極耳連接片與蓋板之間通過PTC鋁帶連接片或金屬片或導線連接。本實用新型將鋁殼殼蓋上的鋁極耳連接片與鋁殼蓋之間用PTC連接片或金屬片或導線連接，避免了現有的鋁殼電池存在的腐蝕及氣脹的隱患，從而提高了電池殼體的耐蝕性，且由於PTC連接片或金屬片或導線起到保險絲作用，使得鋁殼在發生外部短路等安全隱患時，鋁外殼與正極之間及時斷開連接，從而有效地提高了鋰離子鋁殼電池的安全性能。
文檔編號H01M2/02GK202120990SQ20112022429
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月29日 優先權日2011年6月29日
發明者侯敏, 曹輝, 王東, 趙文鵬, 陳曉宇 申請人:上海航天電源技術有限責任公司