大容量鋰離子電池包的安全結構的製作方法
2023-10-30 19:35:27 3
大容量鋰離子電池包的安全結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種大容量鋰離子電池包的安全結構，其包括殼體、蓋體、電芯、電解液、電性連接片和極柱，所述殼體內設有若干電芯收容槽，蓋體蓋合於殼體之上，所述電性連接片包括上、下接觸片，其分別與蓋體、殼體一體成型，上、下接觸片結構一致，其包括一矩形片狀的基體，基體上表面向上凸出至少一個電性接觸部，在靠近電性接觸部處還設有防爆膜。與現有技術相比，本實用新型具有以下優勢：當電池因內在或外在原因導致其內部電解液衝破防暴膜後，其內部的電解液便會從安全閥開啟孔中進入導流槽，並經過流孔進入殼體的第一收容空間，由於第一收容空間上蓋設有蓋體，因此，可將流出的電解液與空氣隔離，從而保障了電池包的安全使用。
【專利說明】大容量鋰離子電池包的安全結構
【【技術領域】】
[0001]本實用新型涉及新能源【技術領域】，尤其涉及一種大容量鋰離子電池包的安全結構。
【【背景技術】】
[0002]鋰離子電池作為一種新型儲能電源，具有能量高、工作電壓高、工作溫度範圍寬、體積小、貯存壽命長等優點，已成為新一代綠色環保電池，迅速成為電源市場的新龐，特別是磷酸鐵鋰電池，其已經成為電動汽車的首選動力電源。
[0003]然而，由於單體磷酸鐵鋰電池工作電壓低和容量小的特點，因此，其很少被單獨使用。現有電動汽車上使用的動力電源都是由若干單體體磷酸鐵鋰電池進行串並聯後形成的電池組。其具體做法是:先制好若干單體磷酸鐵鋰電池，再根據電動車的動力需要，計算出需要多少個單體磷酸鐵鋰電池進行串並聯組合，再採用鎖螺絲或者點焊的方式並憑藉金屬連接片將多個單體磷酸鐵鋰電池串聯和並聯起來，形成一個符合規定的電池組。
[0004]在現有的鋰離子電池組中，如果電池因過充、過放或短路引起電池安全裝置開啟後，電解液就會洩漏出來並直接暴露在空氣中。眾所周知，鋰離子電解液中的溶劑都是易燃物，電解液中的六氟磷酸鋰會吸收空氣中的水份，而變成氟化氫，氟化氫有強腐蝕性，會對空氣及人員產生很大的危害，並且洩漏出來的電解液在高溫的情況下會有起火的危險。
[0005]鑑於以上弊端，實有必要提供一種大容量鋰離子電池包的安全結構以克服上述缺陷。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種結構簡單，製造工藝簡化，安全性能高，並適用大批量生產的大容量鋰離子電池包的安全結構。`
[0007]為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案:一種大容量鋰離子電池包的安全結構，其包括殼體、蓋體、電芯、電解液、電性連接片和極柱，所述殼體內設有若干電芯收容槽，蓋體蓋合於殼體之上，所述電性連接片包括上、下接觸片，其分別與蓋體、殼體一體成型，上、下接觸片結構一致，其包括一矩形片狀的基體，基體上表面向上凸出至少一個電性接觸部，在靠近電性接觸部處還設有防爆膜。
[0008]作為本實用新型大容量鋰離子電池包的安全結構的一種改進，所述電芯收容槽為若干獨立的上端開口的圓筒，收容槽的側壁之間或收容槽的側壁與殼體內側壁之間形成第一收容空間。
[0009]作為本實用新型大容量鋰離子電池包的安全結構的一種改進，所述蓋體的頂部和殼體的底部還開設有導流槽，所述導流槽內開設有焊接孔、安全閥開啟孔和回流孔，所述焊接孔的位置對應於上、下接觸片的電性連接部，安全閥開啟孔的位置對應於上、下接觸片上的防爆膜，回流孔的位置對應於第一收容空間。
[0010]作為本實用新型大容量鋰離子電池包的安全結構的一種改進，所述上、下接觸片部分裸露並與電芯的正、負極片電性接觸形成串並聯電芯，所述極柱設置於串並聯電芯的總正或總負極處。
[0011]作為本實用新型大容量鋰離子電池包的安全結構的一種改進，所述上、下接觸片與蓋體、殼體一體成型後的裸露部分分別為上、下接觸片的電性接觸部，電芯的正、負極片上還焊接有集流片，前述的電性接觸部與集流片電性接觸。
[0012]作為本實用新型大容量鋰離子電池包的安全結構的一種改進，所述收容並聯電芯的收容槽的底部通過一散熱管聯通在一起。
[0013]作為本實用新型大容量鋰離子電池包的安全結構的一種改進，所述的上接觸片或下接觸片之間還連接有電性連接臂。
[0014]作為本實用新型大容量鋰離子電池包的安全結構的一種改進，所述電芯收容槽的直徑與所收容的電芯的直徑一致。
[0015]與現有技術相比，本實用新型大容量鋰離子電池包的安全結構具有以下優勢:當電池因內在或外在原因導致其內部電解液衝破防暴膜後，其內部的電解液便會從安全閥開啟孔中進入導流槽，並經過流孔進入殼體的第一收容空間，由於第一收容空間上蓋設有蓋體，因此，可將流出的電解液與空氣隔離，從而保障了電池包的安全使用。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0016]圖1為本實用新型大容量鋰離子電池包立體圖；
[0017]圖2為本實用 新型大容量鋰離子電池包去掉蓋體塑料部分的立體圖；
[0018]圖3為本實用新型大容量鋰離子電池包的電芯與電性連接片連接的立體圖；
[0019]圖4為圖3所示立體圖的另一視角的立體圖；
[0020]圖5為本實用新型大容量鋰離子電池包所涉及的兩接觸片通過電性臂連接的立體圖；
[0021]圖6為本實用新型大容量鋰離子電池包俯視圖；
[0022]圖7為圖6所述大容量鋰離子電池包沿A—A方向的剖視圖；
[0023]圖8為圖6所述大容量鋰離子電池包沿B— B方向的剖視圖；
[0024]圖9為圖6所述大容量鋰離子電池包沿C一C方向的剖視圖；
[0025]圖10為本實用新型大容量鋰離子電池包俯視圖所涉及的散熱管的立體圖。
【【具體實施方式】】
[0026]為了使本實用新型的目的、技術方案和有益技術效果更加清晰明白，以下結合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的【具體實施方式】僅僅是為了解釋本實用新型，並不是為了限定本實用新型。
[0027]請參考圖1至圖10所示，本實用新型一種大容量鋰離子電池包100，其包括殼體
10、蓋體20、電芯30、電解液、電性連接片40和極柱50，所述殼體10內設有若干電芯收容槽13，蓋體20蓋合於殼體10之上，所述電性連接片40與蓋體20和/或殼體10 —體成型，所述電性連接片40至少有部分從蓋體20和/或殼體10中裸露出來並與電芯的正和/或負極片電性接觸形成串並聯電芯，所述極柱50設置於串並聯電芯的總正或總負極處。
[0028]下面以電性連接片40與蓋體20和殼體10 —體成型為例進行詳細說明如下:[0029]殼體10呈矩形框體結構，其包括底面11以及自底面四周向上延伸形成的側壁12。殼體10內設有若干電芯收容槽13，電芯收容槽13為上端開口的圓筒，收容槽13的側壁之間或收容槽的側壁與殼體內側壁之間形成第一收容空間14，各電芯收容槽13之間還加設有加強筋15，電芯收容槽13的直徑與其所收容的電芯直徑基本一致。前述收容槽13裡放置的電芯主要有兩種連接方式，其一為串聯，其二為並聯，對於收容並聯電芯的收容槽的底部還設有散熱管60，這些散熱管60可將這些收容有並聯電芯的收容槽聯通形成一個整體，散熱管60可採用多種結構，在本實用新型中，其選用彎折的銅管制作而成。
[0030]蓋體20呈矩形塊狀結構，用於蓋合在殼體10上，其包括上端面21以及蓋合於殼體的下端面。蓋體20的頂部和殼體的底部還開設有導流槽70，所述導流槽70內開設有焊接孔71、安全閥開啟孔72和回流孔73。所述焊接孔71的位置對應於上、下接觸片的電性連接部，安全閥開啟孔72的位置對應於上、下接觸片上的防爆膜，回流孔的位置對應於第一收容空間。
[0031]電性連接片40包括上、下接觸片(41、42)，所述的上、下接觸片(41、42)結構一致，其均包括一矩形片狀的基體411，基體411上表面向上凸出至少一個電性接觸部412，所述的電性接觸部412其實質是基體的表面向上突起形成的帶有圓頂的小突起。上接觸片41或下接觸片42之間還連接有電性連接臂413，所述的電性接觸臂413在通過較大電流時便會熔斷。前述部分電性接觸部412旁邊還設有防薄膜414，該防爆膜414是由上、下接觸片(41,42)的基體上厚度較薄的部分形成的。
[0032]在加工製造裝配的過程中，首先加工的是五金件，其包括電性連接片40，正負極柱(51、52)和集流片等，再將部分五金件按圖紙要求放入注塑用的模具中，接著注塑成型內設有五金件的塑料殼體10和蓋體20。在成型的過程中，蓋體20的頂部和殼體的底部成型出導流槽70，所述導流槽內開設有焊接孔71、安全閥開啟孔72和回流孔73。所述焊接孔71的位置對應於上、下接觸片(41、42)的電性接觸部412，所述安全閥開啟孔72的位置對應於上、下接觸片上的防爆膜414，所述回流孔73的位置對應於收容槽的側壁之間或收容槽的側壁與殼體內側壁之間形成的第一收容空間14。
[0033]電性連接片40包括上、下接觸片(41、42)，所述上接觸片41在蓋體20中的具體設置的位置是這樣的:矩形片狀的基體411埋設於蓋體的塑料材料之中，基體411上表面向上凸出的電性接觸部412從蓋體中裸露出來並處於蓋體20的下端面，其與電芯30的正或負極片相互對應。所述的下接觸片42在殼體10中的具體結構是這樣的:矩形片狀的基體411埋設於殼體10的塑料材料之中，基體上表面向上凸出的電性接觸部412從殼體中裸露出來並處於收容槽13的底部，其與電芯的正或負極片相互對應；為了便於組裝成串並聯的電芯，通常將部分兩個相鄰的上、下接觸片之間先互相電性接觸後再成型在一起。
[0034]隨後，開始製作電芯30，所述電芯30在製造過程中，一般採用縱向留白的塗布方式，卷繞時使留白部分錯開，這樣正極的一端，鋁泊露出隔膜，負極的一端，銅泊露出隔膜；再將外露部分壓緊拍平，又在電芯的正極用超聲波(或者雷射焊的方式)焊接上正極集流片，負極用電阻焊的方式(或者雷射焊的方式)焊接上負極集流片，焊完後裝入殼體的電芯收容槽中，所述電芯收容槽13材質為PP或PE，能耐鋰離子電解液的腐蝕，所有電芯30全部裝入電芯收容槽13後，再壓緊，這樣，電芯一端的正極集流片或負極集流片便會抵接至下接觸片的電性接觸部412上。[0035]再將整個殼體10 (包含內裝的電芯)翻過來，使殼體10底部朝上，用雷射點焊的方式通過底部導流槽70上設置的焊接孔71將正或負極集流片和預埋在殼體10內的下接觸片42的電性接觸部412焊接在一起，再用密封條對導流槽70進行密封，又將整個殼體10(包含內裝的電芯)正放，在殼體10上蓋上蓋體20，並用相同的方式，將正負極集流片與預埋在蓋體裡面的上接觸片的電性接觸部焊接在一起。
[0036]最後，將蓋體和殼體用超聲焊的方式焊在一起，再從蓋體上開設的注液孔對裝有電芯的各個電芯收容槽進行注液，再用密封條對蓋體上表面的導流槽進行密封，裝上保護板，至此一個完整的電池包組裝完成。
[0037]以本實用新型的大容量電池包內的串並聯電芯的連接方式為例具體說明如下:
[0038]該串並聯電芯包含8個單體電池，其編號分別記為1-VIII。先用兩個各具有一個電性接觸部的第一上接觸片分別連接在編號為1、III兩個單體電池的正極並引出總正極柱，前述的兩個第一上接觸片之間還設有連接臂，隨後將編號為1、III的兩個單體電池的負極分別與編號為I1、IV的兩個單體電池的正極通過兩個第一下接觸片電性連接，該兩個第一下接觸片均包括兩個電性接觸部且兩個第一下接觸片之間連接有連接臂，又將編號為
I1、IV的兩個單體電池的負極分別與編號為V、VII的兩個單體電池的正極通過兩個第二上接觸片電性連接，該兩個第二上接觸片均包括兩個電性接觸部且兩個第二上接觸片之間連接有連接臂，然後，將編號為V、VII的兩個單體電池的負極分別通過兩個第二下接觸片電性連接於編號為V1、VIII的兩個單體電池的正極，該兩個第二下接觸片均包括兩個電性接觸部且兩個第二下接觸片之間連接有連接臂，最終從編號為V1、VIII的兩個單體電池的負極處引出總負極柱。
[0039]本實用新型一種大容量鋰離子電池包相對於傳統電池組具有明顯的優勢，其主要表現在:I)內含有五金件的電池包的殼體和蓋體採用一次性注塑成型的技術，節省工藝，提高了生產的效率，同時也增強了電性接觸的穩定性；2)所有並聯電芯均可共用電解液，提高了單體電池的一致性；3)由於五金件均為預埋在殼體或蓋體中，因此，整個電池包結構緊湊，同等容量下，其體積較小。4)當某個單體電芯容量較低時，在放電一段時間後，此電芯的電壓會比正常電芯要低一點，此時和這個電芯並聯的其它電芯就會對這個電池充電，在這種時候上、下接觸片之間的連接臂就會起到均衡電芯的容量的作用，在這種時候上、下接觸片之間的連接臂之間的電流是比較低的。當某個單體電芯發生故障時，其他與之並聯的電芯便會通過上、下接觸片之間的連接臂對故障電池進行充電，當充電電流過大時，前述的連接臂便會熔斷，從而將故障電池與電池包的其他電芯隔離開來，從而保證了電池包的安全。5)當電芯發生故障時，電池包內部會產生大量的熱量，在熱量的積累過程中，電解液也會產生大量的氣體，從而衝破電性連接片上的防爆膜，並從安全閥開啟孔中流入蓋體或殼體的導流槽中，並最終部分會從導流槽中的回流孔流進收容槽的側壁之間或收容槽的側壁與殼體內側壁之間形成的第一收容空間。
[0040]本實用新型一種大容量鋰離子電池包的安全結構，並不僅僅限於說明書和實施方式中所描述，因此對於熟悉領域的人員而言可容易地實現另外的優點和修改，故在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念的精神和範圍的情況下，本實用新型並不限於特定的細節、代表性的設備和這裡示出與描述的圖示示例。
【權利要求】
1.一種大容量鋰離子電池包的安全結構，其包括殼體、蓋體、電芯、電解液、電性連接片和極柱，所述殼體內設有若干電芯收容槽，蓋體蓋合於殼體之上，其特徵在於:所述電性連接片包括上、下接觸片，其分別與蓋體、殼體一體成型，上、下接觸片結構一致，其包括一矩形片狀的基體，基體上表面向上凸出至少一個電性接觸部，在靠近電性接觸部處還設有防爆膜。
2.根據權利要求1所述的大容量鋰離子電池包的安全結構，其特徵在於:所述電芯收容槽為若干獨立的上端開口的圓筒，收容槽的側壁之間或收容槽的側壁與殼體內側壁之間形成第一收容空間。
3.根據權利要求2所述的大容量鋰離子電池包的安全結構，其特徵在於:所述蓋體的頂部和殼體的底部還開設有導流槽，所述導流槽內開設有焊接孔、安全閥開啟孔和回流孔，所述焊接孔的位置對應於上、下接觸片的電性連接部，安全閥開啟孔的位置對應於上、下接觸片上的防爆膜，回流孔的位置對應於第一收容空間。
4.根據權利要求1所述的大容量鋰離子電池包的安全結構，其特徵在於:所述上、下接觸片部分裸露並與電芯的正、負極片電性接觸形成串並聯電芯，所述極柱設置於串並聯電芯的總正或總負極處。
5.根據權利要求1所述的大容量鋰離子電池包的安全結構，其特徵在於:所述上、下接觸片與蓋體、殼體一體成型後的裸露部分分別為上、下接觸片的電性接觸部，電芯的正、負極片上還焊接有集流片，前述的電性接觸部與集流片電性接觸。
6.根據權利要求4所述的大容量鋰離子電池包的安全結構，其特徵在於:所述收容並聯電芯的收容槽的底部通過一散熱管聯通在一起。
7.根據權利要求1所述的大容量鋰離子電池包的安全結構，其特徵在於:所述的上接觸片或下接觸片之間還連接有電性連接臂。
8.根據權利要求1-7所述的任一大容量鋰離子電池包的安全結構，其特徵在於:所述電芯收容槽的直徑與所收容的電芯的直徑一致。
【文檔編號】H01M2/20GK203553223SQ201320491489
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年8月12日 優先權日:2013年8月12日
【發明者】李瑤 申請人:深圳市沃特瑪電池有限公司