CN215600446U - 一种锂离子电池盖板及其电池 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种锂离子电池盖板及其电池，本申请的锂离子电池盖板包括：第一端板、第一胶层、基板、第二胶层、第二端板和导通体；其中，第一胶层设于第一端板的下表面；基板设于第一胶层的下表面；第二胶层设于基板的下表面；第二端板设于第二胶层的下表面；第一胶层与基板和第二胶层均为环形结构，形成缓存腔，导通体设于缓存腔内。本申请的锂离子电池盖板的第一端板和第二端板之间采用双面胶接的密封方式，比传统单面胶结的密封方式所需的密封空间更小，具有更可靠的密封性能，其结构比单面胶接结构具有更高的强度和稳定性。

Description

一种锂离子电池盖板及其电池

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种锂离子电池盖板及其电池。

背景技术

锂离子电池特别是纽扣式结构采用的是类似一次纽扣/钮扣电池的上下半壳组合铆接结构，目前，国内很多厂商转向开发“盖板+壳子”组合式焊接结构，该类结构包括传统的铆接结构、层叠胶接结构等。传统铆接密封结构处于结构强度和密封可靠性考虑，必须设置较大的厚度；传统铆接盖板中的密封圈压缩比在使用过程中因为温度老化等原因，密封效果逐渐下降，可靠性降低；层叠胶接结构中，胶层既作为密封胶也作为结构胶，为了降低结构的厚度，胶层一般设置的比较薄，但很难保证足够的胶接强度。

此外，传统的大电池铆接盖板为了设置PTC(电流温控装置)、CID(电流阻断装置)以及VENT(泄压防爆装置)，必须牺牲足够的高度空间，在微小型电池结构中，由于空间限制难以设置其中的一个或多个，难以充分保证电池的安全性能。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种锂离子电池盖板及其电池，锂离子电池盖板密封性能和结构强度均得以提高。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请提供一种锂离子电池盖板，包括：第一端板、第一胶层、基板、第二胶层、第二端板和导通体；其中，第一胶层设于第一端板的下表面；基板设于第一胶层的下表面；第二胶层设于基板的下表面；第二端板设于第二胶层的下表面；第一胶层与基板和第二胶层均为环形结构，形成缓存腔，导通体设于缓存腔内。

于一实施例中，锂离子电池盖板还包括：泄压防爆槽，设于第二端板的上表面。

于一实施例中，泄压防爆槽为环形结构，且泄压防爆槽的外径大于导通体的外径，泄压防爆槽的内径小于第二胶层的内径。

于一实施例中，第一胶层、基板和第二胶层的内径均相等，且第二胶层的内径大于导通体的外径。

于一实施例中，第一胶层和第二胶层的外径相等，且第二胶层的外径小于基板的外径。

于一实施例中，第一胶层的轴线、基板的轴线和第二胶层的轴线重合。

于一实施例中，第一端板和第二端板的形状结构一致。

于一实施例中，第一端板的轴线和第二端板的轴线重合。

于一实施例中，第一胶层和第二胶层的材质为环氧树脂、聚丙烯、聚乙烯或丙烯酸中的一种。

第二方面，本申请提供一种电池，包括壳体、电极组、极耳和上述任一项实施例所述的锂离子电池盖板；锂离子电池盖板设于壳体上；电极组设于壳体内；极耳设于电极组上。

于一实施例中，电池还包括：极耳，极耳设于电极组上。

本申请与现有技术相比的有益效果是：本申请的锂离子电池盖板的第一端板和第二端板之间采用双面胶接的密封方式，比传统单面胶结的密封方式所需的密封空间更小，空间利用率更高，具有更可靠的密封性能，其结构比单面胶接结构具有更高的强度和稳定性，安全性能得以提高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例示出的电池结构示意图。

图2为本申请一实施例示出的锂离子电池盖板的结构示意图。

图标：

1-电池；11-锂离子电池盖板；12-壳体；13-电极组；14-极耳；100-第一端板；200-第一胶层；300-基板；400-第二胶层；500-第二端板；510-泄压防爆槽；600-导通体；700-缓存腔。

具体实施方式

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参照图1，其为本申请一实施例示出的电池1结构示意图。一种电池1，包括锂离子电池盖板11、壳体12、电极组13和极耳14。其中，锂离子电池盖板11设于壳体12上，可通过激光焊接、电阻焊接或超声波焊接等方式将锂离子电池盖板11于壳体开口部焊接，形成电池1的外部支撑和密封结构。电极组13设于壳体12内，极耳14设于电极组13上。

请参照图2，其为本申请一实施例示出的锂离子电池盖板11的结构示意图。一种锂离子电池盖板11，包括：第一端板100、第一胶层200、基板300、第二胶层400、第二端板500和导通体600。第一胶层200设于第一端板100的下表面；基板300设于第一胶层200的下表面；第二胶层400设于基板300的下表面；第二端板500设于第二胶层400的下表面；第一胶层200与基板300和第二胶层400均为环形结构，形成缓存腔700，导通体600设于缓存腔700内。

于一实施例中，在第二端板500上表面还设有泄压防爆槽510，泄压防爆槽510位于缓存腔700底部，泄压防爆槽510为环形结构，且泄压防爆槽510的外径大于导通体600的外径，泄压防爆槽510的内径小于第二胶层400的内径。

其中，第一端板100材质可以为铝、铁、镍等金属及其合金，加工方式可以为冲压、机械加工、粉末冶金等。于一实施例中，第一端板100的材质优选强度及刚度较大的不锈钢铁基合金材质，通过冲压、机械加工成型，确保锂离子电池盖板11的整体结构强度以及稳定性。可根据电池1的大小尺寸、用途以及采用的胶接剂材质等，对第一端板100的表面进行处理以增加胶接结合性能。

第一胶层200的材质可以为环氧树脂、聚丙烯(Polypropylene，简称PP)、聚乙烯(polyethylene，简称PE)、丙烯酸等非金属胶接材质，加工方式可以为压合、丝印等。第一胶层200用于连接第一端板100和基板300，提供足够的连接强度以及密封性能、绝缘性。于一实施例中，第一胶层200的材质优选单组份材质的聚丙烯(Polypropylene，简称PP)半固态胶膜，通过模切成型。

基板300的材质可以为铝、铁、镍等金属及其合金，加工方式可以为冲压、机加工、粉末冶金等。于一实施例中，基板300的材质优选强度及刚度较大的不锈钢铁基合金材质，通过冲压、机械加工成型，确保锂离子电池盖板11的整体结构强度以及稳定性。可根据电池1的大小尺寸、用途以及采用的胶接剂材质等，对基板300的表面进行处理以增加胶接结合性能。

第二胶层400的材质可以为环氧树脂、PP、PE、丙烯酸等非金属胶接材质，加工方式可以为压合、丝印等。第二胶层400用于连接基板300和第二端板500，提供足够的连接强度以及密封性能、绝缘性。于一实施例中，第二胶层400的材质优选环氧树脂半固态胶膜，通过模切成型。

第二端板500的材质可以为材质铝、铁、镍等金属及其合金，加工方式可以为冲压、机加工、粉末冶金等。于一实施例中，第二端板500的材质优选强度及刚度适中的铝或铝合金，以便于第二端板500上的泄压防爆槽510的制造加工和泄压动作，第二端板500通过冲压、机械加工成型。可根据电池1的大小尺寸、用途以及采用的胶接剂材质等，对第二端板500的表面进行处理以增加胶接结合性能。

导通体600选择PTC功能材料(Positive Temperature Coefficient，简称PTC，即正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件)，其材质可以为铝、铁、铜、镍等金属及其合金，也可以选择非PCT功能的导电金属材料，如铝、铁、铜、镍等金属。其形状可以为弹片结构形式，靠自身弹性与第一端板100和第二端板500弹性接触。导通体600的加工方式可以为冲压、机械加工成型等。导通体600的主要作用是电性连通第一端板100与第二端板500，这是电池1电流的必经路径。导通体600在电池1短路等大电流放电温度上升时可以迅速增加内阻，防止电池1持续的大电流放电。于一实施例中，导通体600的材质优选PTC功能材料，通过冲压、机械加工成型。

于一实施例中，电池1工作原理：电池1正常充放电条件下，电流依次经过极耳14、第二端板500下表面边缘、第二端板500中心部、导通体600以及第一端板100。

于一实施例中，电解液阻断原理：通过在第一端板100、基板300和第二端板500胶接密封区域之间设置可以缓存少量电解液的缓存腔700。缓存腔700可以为空腔或者填充可以吸附少量电解液的发泡材质或石棉材质。当电池1长期使用后失效时，少量电解液沿着锂离子电池盖板11内部胶接密封路径发生渗漏，少量的电解液可以被缓存在缓存腔700内，防止电解液进一步继续渗漏，使锂离子电池盖板11的密封结构更具耐久性和可靠性。

于一实施例中，泄压防爆及电流阻断原理：当电池1内部气压升高时，气压推动第二端板500上的泄压防爆槽510中心部向外变形，当内部气压上升至泄压防爆槽510的强度阈值时，第二端板500在泄压防爆槽510处发生断裂，此时，泄压防爆槽510中心部分、导通体600以及第一端板100整体向外脱落，形成电池1由内向外的排气通道。当电池1发生泄压防爆动作时，第二端板500的中心部在泄压防爆槽510处发生断裂分离，阻断了电池1由内向外的电流通道，防止电池1异常使用时继续充放电发生的燃烧、***等危险。

于一实施例中，当导通体600选择PTC功能材料时，电流温控工作原理：当电池1超正常使用范围发生大电流充放电时，电池1整体温度会发生异常上升。导通体600在其温度上升至阈值时，导通体600电阻会迅速增加从而有效抑制电池1温度的继续急剧上升，使电池1回路电流迅速减少，从而有效抑制电池1因为温度过高产生的燃烧、***等危险。

于一实施例中，第一胶层200、基板300和第二胶层400的内径均相等，且第二胶层400的内径大于导通体600的外径。本实施例中的锂离子电池盖板11以基板300作为支撑主结构，设置内径相等的第一胶层200和第二胶层400将第一端板100和第二端板500胶接连接，在保证可靠的密封性能的同时，该结构可以提供比单面胶接结构更高的结构强度及稳定性。

于一实施例中，第一胶层200和第二胶层400的外径相等，且第二胶层400的外径小于基板300的外径。本实施例中的锂离子电池盖板11采用外径相等的第一胶层200和第二胶层400，将第一端板100和第二端板500进行双面胶接密封，比传统的单面胶接密封方式具有更可靠的密封性能。

于一实施例中，第一胶层200的轴线、基板300的轴线和第二胶层400的轴线重合。

于一实施例中，第一端板100和第二端板500的形状结构一致，且第一端板100和第二端板500的轴线重合，通过这样的结构，可以保证锂离子电池盖板11整体结构的强度和稳定性。

一种制造如图1所示的锂离子电池盖板11的方法，包括以下步骤：

步骤一：将第一胶层200设于第一端板100上。

将不锈钢铁基合金材质的第一端板100进行冲压、机械加工，形成圆形结构的第一端板100。在第一端板100的表面均匀涂覆聚丙烯胶接材质制成的第一胶层200，涂覆时使第一胶层200中部环空。

步骤二：将基板300覆盖在第一胶层200上，其中，基板300和第一胶层200均为环形结构。

预先将不锈钢铁基合金材质的基板300冲压、加工成中部为环形结构的环状基板300，且基板300的内径与第一胶层200的内径相等，将环状基板300覆盖在第一胶层200上，可轻轻敲击以使基板300表面与第一胶层200充分接触。

步骤三：对第一端板100、第一胶层200和基板300进行热胶合处理以及冷却处理，使第一端板100、第一胶层200和基板300固定。

在一定的温度和压力条件下，对第一端板100、第一胶层200和基板300进行热胶合处理，温度和压力以及热胶合处理时间可根据具体工艺需求以及第一胶层200的材质而定。热胶合处理完成后，进行冷却，使第一端板100、第一胶层200和基板300充分固定胶接。冷却时间和温度根据具体工艺需求而定。

步骤四：将第二胶层400设于第二端板500上，第二胶层400为环形结构。

采用和第一端板100设置第一胶层200相同的方式，在第二端板500的表面均匀涂覆环氧树脂材料制成的第二胶层400，涂覆时使第二胶层400中部环空。制造时，保证第一胶层200的轴线、基板300的轴线和第二胶层400的轴线重合。

步骤五：将导通体600放入基板300和第一胶层200的中空部位。

将陶瓷复合材料制成的导通体600放入到基板300和第一胶层200的中空部位形成的缓存腔700内。

步骤六：将设有第二胶层400的第二端板500覆盖在导通体600上。

预先将铝合金材质的第二端板500冲压、机械加工成与第一端板100形状结构一致的圆形结构，第一胶层200和第二胶层400中部均为环形结构，可以容纳导通体600。将设有第二胶层400的第二端板500覆盖在导通体600上，使第二端板500与第一端板100的轴线重合，上下对齐，保证整体结构的稳定性。

步骤七：对第二端板500、第二胶层400和基板300进行热胶合处理以及冷却处理，使第二端板500、第二胶层400和基板300固定。

采用与步骤S230相同的方法，在一定的温度和压力条件下，对第二端板500、第二胶层400和基板300进行热胶合处理，温度和压力以及热胶合处理时间可根据具体工艺需求以及第二胶层400的材质而定。热胶合处理完成后，进行冷却，使第二端板500、第二胶层400和基板300充分固定胶接。冷却时间和温度根据具体工艺需求而定。

对冷却后的锂离子电池盖板11整体结构进行精细打磨加工，使第一胶层200、基板300和第二胶层400的内径均相等，同时，加工打磨第一胶层200与第二胶层400，使第一胶层200与第二胶层400的外径相等，且使第二胶层400的外径小于基板300的外径，第二胶层400的内径大于导通体600的外径。

步骤八：将导通体600两端分别与第一端板100和第二端板500焊接。

热胶合处理后，导通体600被包覆在第一端板100和第二端板500内，通过激光焊接、电阻焊接或超声波焊接的方式，将导通体600一端与第一端板100表面焊接，导通体600另一端与第二端板500表面焊接，使导通体600电性连通第一端板100与第二端板500，由此形成电池1电流的必经路径。焊接时，要保证第一端板100和第二端板500上下对齐，尽可能不发生错位偏移。

锂离子电池盖板11中的每个结构的不同厚度、材质的选择与锂离子电池盖板11整体的强度、刚度、密封性、泄压防爆压力等特性均相关。于一实施例中，根据锂离子电池盖板11的实际制造工艺要求，确定锂离子电池盖板11中的各个结构的厚度范围可以如下：

第一端板100厚度＜0.2mm；

第一胶层200厚度＜0.2mm；

基板300厚度＜0.5mm；

第二胶层400厚度＜0.2mm；

第二端板500厚度＜0.2mm；

导通体600厚度＜1mm；

锂离子电池盖板11整体厚度＜1mm。

按照上述步骤对锂离子电池盖板11中的各个结构进行层叠装配，层叠装配关系跟热压合工艺有关，也与加工锂离子电池盖板11的工艺要求有关。可以选择单件热压合工艺，便于自动化生产，减少热压合时间，从而提高制造效率；也可以选择多件热压合工艺，增加热压合时间，提高胶接强度和锂离子电池盖板11的密封耐久性，同时保证制造效率。

采用上述方法制造的锂离子电池盖板11，与壳体12组合构成的电池1可提供电流温控功能、电流阻断功能以及泄压防爆功能，使电池1在使用过程中具有更高的安全性能。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池盖板，其特征在于，包括：

第一端板；

第一胶层，设于所述第一端板的下表面；

基板，设于所述第一胶层的下表面；

第二胶层，设于所述基板的下表面；

第二端板，设于所述第二胶层的下表面；以及

导通体，所述第一胶层与所述基板和所述第二胶层均为环形结构，形成缓存腔，所述导通体设于所述缓存腔内。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述锂离子电池盖板还包括：

泄压防爆槽，设于所述第二端板的上表面。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述泄压防爆槽为环形结构，且所述泄压防爆槽的外径大于所述导通体的外径，所述泄压防爆槽的内径小于所述第二胶层的内径。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述第一胶层、所述基板和所述第二胶层的内径均相等，且所述第二胶层的内径大于所述导通体的外径。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述第一胶层和所述第二胶层的外径相等，且所述第二胶层的外径小于所述基板的外径。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述第一胶层的轴线、所述基板的轴线和所述第二胶层的轴线重合。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述第一端板和所述第二端板的形状结构一致。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述第一端板的轴线和所述第二端板的轴线重合。

9.根据权利要求1所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述第一胶层和所述第二胶层的材质为环氧树脂、聚丙烯、聚乙烯或丙烯酸中的一种。

10.一种电池，其特征在于，包括壳体、电极组、极耳和权利要求1至9任一项所述的锂离子电池盖板；

所述锂离子电池盖板设于所述壳体上；

所述电极组设于所述壳体内；

所述极耳设于所述电极组上。

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