CN217214907U - 锂离子电池盖板和包含该盖板的锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池盖板和包含该盖板的锂离子电池，包括：铆钉、环形密封圈、环形外圈、上密封层和下密封层；铆钉包括端盖，端盖下表面中心位置向下形成有柱形凸块，柱形凸块的外周形成有楔形凸圈；环形密封圈下表面内圈向下延伸有环形定位圈，环形定位圈的下表面向下延伸有楔形定位环；环形定位圈和楔形定位环均套设在铆钉的柱形凸块的外周，楔形定位环的斜面与楔形凸圈的斜面紧密贴合；铆钉端盖的下表面与环形密封圈上表面之间形成上密封层，环形密封圈的下表面与环形外圈之间形成下密封层。本实用新型设置有双重密封结构，增加了密封的可靠性，且结构简单，确保微小型电池的有效空间，安全性能高。

Description

锂离子电池盖板和包含该盖板的锂离子电池
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及锂离子电池盖板和包含该盖板的锂离子电池。
背景技术
锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。
目前，微小型纽扣式锂离子电池的封装结构主要有三种方式：上下壳铆接式、盖板壳体铆接式及盖板壳体焊接式。其中，最常用的是盖板壳体焊接的方式，这种方式中的锂离子电池盖板一般采用金属铆接压紧弹密封件的方式密封连接，或者采用胶接的方式密封连接。金属铆接的连接方式中金属需要保证形变后保持对弹性密封件的压紧，因此需要保证足够的金属强度，所以该类锂离子电池盖板厚度厚。胶接的连接方式中，虽然锂离子电池盖板厚度薄，但对胶体强度、粘接性能、热膨胀性能、隔水汽性能等要求非常高，目前仍未有一种适合大批量产的胶体材质可以同时满足以上要求。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：为了解决锂离子电池盖板厚，传统铆接结构密封性能较差，胶接连接要求高的问题，本实用新型提供的一种锂离子电池盖板设置有双重密封结构，增加了密封的可靠性，且结构简单，盖板厚度薄，占用空间小，确保了微小型电池的有效空间。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锂离子电池盖板，包括：铆钉、环形密封圈、环形外圈、上密封层和下密封层；所述铆钉包括端盖，所述端盖下表面中心位置向下形成有柱形凸块，所述柱形凸块的外周形成有楔形凸圈；所述环形密封圈下表面内圈向下延伸有环形定位圈，所述环形定位圈的中心轴线与所述环形密封圈的中心轴线同轴设置，所述环形定位圈的下表面向下延伸有楔形定位环；所述楔形凸圈的底部为平面，所述楔形凸圈的上表面为斜面，且从上至下宽度逐渐变宽，所述楔形定位环内圈为斜面，所述环形定位圈和所述楔形定位环均套设在所述铆钉的柱形凸块的外周，所述环形定位圈的内壁与所述柱形凸块外壁紧密贴合，所述楔形定位环的斜面与所述楔形凸圈的斜面相配合，所述楔形定位环的斜面与所述楔形凸圈的斜面紧密贴合；所述端盖的下表面与所述环形密封圈上表面之间粘接固定，所述铆钉端盖的下表面与所述环形密封圈上表面之间形成所述上密封层；所述环形外圈本体的内壁套设在所述环形定位圈的外壁，所述环形外圈本体的内壁与所述环形定位圈的外壁紧密贴合，所述环形密封圈的下表面与所述环形外圈之间粘接固定，所述环形密封圈的下表面与所述环形外圈之间形成所述下密封层。本实用新型的锂离子电池盖板针对性的设置有双重密封结构，增加了密封的可靠性，且结构简单，盖板厚度薄，占用空间小，确保了微小型电池的有效空间。
进一步，具体地，所述端盖、所述柱形凸块和所述楔形凸圈一体成型。
进一步，具体地，所述环形密封圈、所述环形定位圈和所述楔形定位环一体成型。
进一步，具体地，为了使得环形密封圈与铆钉密封连接，所述环形密封圈的内径为D1，所述楔形凸圈12的外径为d1,所述环形定位圈的内径为D2，所述环形定位圈的外径为d2，所述楔形定位环外径为d3，所述环形定位圈的内径为D2＝D1，所述楔形定位环外径d3略小于d2。
进一步，具体地，为了便于电池盖板与锂离子电池的金属壳体连接，所述端盖外径为D4，所述环形密封圈外径为D5，所述环形外圈外径为D6，所述端盖外径为D4≤D5≤D6。
进一步，具体地，为了进一步将环形外圈本体的内壁与环形密封圈紧密连接，所述环形外圈本体的内壁向下延伸有弧形凸起。
作为优选，为了进一步将电池盖板与锂离子电池的金属壳体连接，且便于安装，所述环形外圈下表面外周设有环形凸缘，所述环形凸缘的上表面与环形外圈上表面相平齐，所述环形凸缘的下表面的高度大于环形外圈的下表面高度后形成台阶面。
进一步，具体地，锂离子电池盖板的外径d为5-20mm，锂离子电池盖板的厚度h小于2mm。
进一步，具体地，为了保证所述铆钉和所述环形外圈之间的密封性，所述环形密封圈的材质为绝缘弹性材料。
进一步，具体地，为了保证锂离子电池盖板足够的金属强度，所述铆钉和所述环形外圈的材质均为金属材料。
一种锂离子电池，包括如上所述的锂离子电池盖板和金属壳体。本实用新型的锂离子电池密封性能好，安全性能高，且制造工艺简单，便于自动化生产，制造成本较低。
进一步，具体的，所述金属壳体呈一端开口的中空筒状结构，所述金属壳体的内腔设置有卷芯，所述锂离子电池盖板设于所述金属壳体的开口处；
所述卷芯包括第一集流体和第二集流体，所述第一集流体与所述金属壳体固定连接，所述第二集流体与所述铆钉的底部固定连接。
进一步，具体地，为了所述锂离子电池盖板与金属壳体连接的牢固性，所述环形凸缘与所述金属壳体的开口处固定连接。
进一步，具体地，所述卷芯卷绕式设置在所述金属壳体的内腔。
进一步，具体地，为了有利于锂离子电池所述卷芯内部热量的快速扩散以及气体的排出，所述卷芯的中心具有通孔结构，所述通孔结构为柱形孔。
作为优选，为了便于锂离子电池装配，所述柱形孔的直径为D7，所述柱形孔的直径D7≥d1，所述楔形凸圈位于所述通孔结构。
作为优选，为了提高所述卷芯在金属壳体内部的空间利用率，所述通孔结构的上端设置有扩口部，且所述扩口部从下往上逐渐扩张，所述楔形凸圈位于所述扩口部内。
进一步，具体地，所述卷芯叠片式设置在所述金属壳体的内腔。
进一步，具体地，基于所述锂离子电池盖板的结构，锂离子电池在高压或高温时还具有防爆泄压功能，提高了锂离子电池安全性，所述锂离子电池正常工作时，所述金属壳体内部气压为气压P，所述锂离子电池温度为温度T，当所述金属壳体内部气压大于所述气压P和/或温度大于所述温度T时，所述铆钉和所述环形密封圈形成间隙，或者所述铆钉和所述环形密封圈从所述环形外圈上脱落。
进一步，具体地，为了避免锂离子电池高压情况下，锂离子电池突然***，当所述金属壳体内部气压增加到第一气压阈值，所述第一气压阈值大于所述气压P时，所述环形密封圈与所述环形外圈之间被配置为响应于所述环形外圈的变形而产生第一缝隙，所述弧形凸起与所述楔形凸圈之间被配置为响应于所述环形外圈的变形而产生第二缝隙。
进一步，具体地，为了便于金属壳体内部气压的排出，当所述金属壳体内部气压从第一气压阈值增加到第二气压阈值时，所述第二气压阈值大于所述第一气压阈值，所述铆钉和所述环形密封圈被配置为响应于所述环形外圈的变形而形成间隙，或者所述铆钉和所述环形密封圈被配置为响应于所述环形外圈的变形而从所述环形外圈上脱落。
进一步，具体地，为了避免锂离子电池高稳情况下，锂离子电池突然***，当所述锂离子电池温度上升到第一温度阈值时，所述第一温度阈值大于所述温度T，所述环形密封圈产生变形。
进一步，具体地，为了便于金属壳体内部气压的排出，当所述锂离子电池温度上升到第二温度阈值时，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值，所述铆钉和所述环形密封圈被配置为响应于所述环形密封圈的变形而形成间隙，或者所述铆钉和所述环形密封圈被配置为响应于所述环形密封圈的变形而从所述环形外圈上脱落。
进一步，具体地，所述环形外圈由外向内弯曲变形形成中间鼓起的钹状结构。
进一步，具体地，所述环形外圈由内向外弯曲变形形成锥型盖状结构。
本实用新型的有益效果如下：
1、本实用新型铆钉端盖的下表面与环形密封圈上表面之间形成上密封层，环形密封圈的下表面与环形外圈之间形成下密封层，盖板上针对性的设置的两道不同的密封结构，阻挡了外部水汽，在保证密封结构较简单及厚度较小的条件下，确保了密封的可靠性。
2、本实用新型通过楔形定位环的斜面与楔形凸圈的斜面相配合，使得楔形定位环的斜面与楔形凸圈的斜面紧密贴合，能够防止电池内部的电解液的泄露，兼具轴向(垂直方向上)和径向(水平方向上)双向压缩，提高了密封效果，可以提高电池的使用寿命，且结构简单、体积小，能够提高微小型电池结构的空间利用率。
3、本实用新型将锂离子电池盖板安装到锂离子电池的金属壳体上，锂离子电池具有防爆泄压功能，提高了电池的使用安全性。
4、本实用新型锂离子电池把密封功能、防爆功能集成一体，设计巧妙合体，结构紧凑，实用性好，空间利用率高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型实施例锂离子电池盖板的剖视图。
图2是本实用新型实施例锂离子电池盖板A的局部放大图。
图3是本实用新型实施例锂离子电池盖板的结构示意图。
图4是本实用新型实施例锂离子电池的剖视图。
图5是本实用新型一实施例锂离子电池的剖视图。
图6是本实用新型另一个实施例的锂离子电池的剖视图。
图7是本实用新型另一个实施例的锂离子电池的剖视图。
图8是本实用新型实施例锂离子电池结构示意图。
图9是本实用新型实施例锂离子电池盖板形变示意图。
图10是本实用新型实施例锂离子电池***后示意图。
图中100、锂离子电池盖板，1、铆钉，10、端盖，11、柱形凸块，12、楔形凸圈，2、环形密封圈，20、环形定位圈，21、楔形定位环，3、环形外圈，30、弧形凸起，31、环形凸缘，4、上密封层，5、下密封层，6、金属壳体，61、第一缝隙，7、卷芯，71、第一集流体，72、第二集流体，8、通孔结构，81、扩口部。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1-3所示，是本实用新型最优实施例，如图1所示，是本实用新型最优实施例，一种锂离子电池盖板，包括：铆钉1、环形密封圈2、环形外圈3、上密封层4和下密封层5。
铆钉1包括端盖10，端盖10下表面中心位置向下形成有柱形凸块11，柱形凸块11的外周形成有楔形凸圈12；铆钉1材质为金属材料，包括但不限于不锈钢、碳钢或铝合金，通过冲压、挤压、机械加工、粉末冶金等加工成型方式制造，其中，端盖10、柱形凸块11和楔形凸圈12一体成型。
环形密封圈2下表面内圈向下延伸有环形定位圈20，环形定位圈20的中心轴线与环形密封圈2的中心轴线同轴设置，环形定位圈20的下表面向下延伸有楔形定位环21；环形密封圈2的材质为绝缘弹性材料，包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、PFA塑料，通过注塑、挤压等加工方式成型，其中，环形密封圈2、环形定位圈20和楔形定位环21一体成型。为了保证环形密封圈2密度性能，环形密封圈2压缩率范围在40％-80％，锂离子电池盖板密封效果好。
环形外圈3材质为金属材料，包括但不限于不锈钢、碳钢或铝合金，通过冲压、挤压、机械加工、粉末冶金等加工成型方式制造。
具体的，楔形凸圈12的底部为平面，楔形凸圈12的上表面为斜面，且从上至下宽度逐渐变宽，楔形定位环21内圈为斜面，环形定位圈20和楔形定位环21均套设在铆钉1的柱形凸块11的外周，环形定位圈20的内壁与柱形凸块11外壁紧密贴合，楔形定位环21的斜面与楔形凸圈12的斜面相配合，楔形定位环21的斜面与楔形凸圈12的斜面紧密贴合；端盖10的下表面与环形密封圈2上表面之间粘接固定，铆钉1端盖10的下表面与环形密封圈2上表面之间形成上密封层4；上密封层4的上表面与端盖10的下表面平齐，使得铆钉1的端盖10与环形密封圈2之间密封性能更好；环形外圈3本体的内壁套设在环形定位圈20的外壁，环形外圈3本体的内壁与环形定位圈20的外壁紧密贴合，环形密封圈2的下表面与环形外圈3之间粘接固定，环形密封圈2的下表面与环形外圈3之间形成下密封层5。电池外部的水汽特别是在高温条件下，会沿着密封路径向电池壳体内腔渗透，电池外部水汽会与内部电解液混合后产生氢氟酸，电池密封性及其电性能会受到严重破坏失效，盖板上针对性的设置有两道不同的密封结构上密封层4和下密封层5，用于对外部水汽的密封，阻挡了外部水汽进入电池壳体内腔，在保证密封结构较简单及厚度较小的条件下，确保了密封的可靠性。另外，电池内部的电解液在高温条件下，会沿着密封路径向电池外部渗透，内部电解液与外部水汽混合后产生氢氟酸，电池密封性及其电性能也会受到严重破坏失效，通过柱形凸块11对环形密封圈2挤压形变形成弹性压缩，实现对电解液的压缩密封。
在本实用新型的一些实施例中，楔形定位环21也可以通过铆钉1的楔形凸圈12对环形定位圈20挤压，挤压后环形定位圈20部分形变形成楔形定位环21。
在实施例中，端盖10的下表面与环形密封圈2上表面之间通过密封胶粘接固定形成上密封层4，环形密封圈2的下表面与环形外圈3之间通过密封胶粘接固定形成下密封层5，密封胶的材质可以为橡胶、环氧树脂、丙烯酸酯类等，优选疏水性能好、与塑料和金属结合能力好、且适度形变等的材料，保证电池盖板对外部水汽的隔绝。
在实施例中，环形密封圈2的内径为D1，所述楔形凸圈12的外径为d1，环形定位圈20的内径为D2，环形定位圈20的外径为d2，楔形定位环21外径为d3，环形定位圈20的内径为D2＝D1，楔形定位环21外径d3略小于d2，当环形定位圈20外壁与环形外圈3紧密贴合时，楔形定位环21能给环形外圈3提供支撑力。
在实施例中，端盖10外径为D4，环形密封圈2外径为D5，环形外圈3外径为D6，端盖10外径为D4≤D5≤D6。端盖10外径大，端盖10的面积也大，且结构强度高，端盖的顶部受外力向下挤压时，端盖10与环形密封圈2之间以及环形密封圈2与环形外圈3之间的密封效果好，端盖给锂离子电池盖板较强的支撑结构，端盖10顶部不会受外力影响形成分离；相反，楔形凸圈12的外径小，楔形凸圈底部的面积小，结构强度弱，锂离子电池盖板100安装在金属壳体6上，楔形凸圈12朝向金属壳体安装，当锂离子电池内部气压大或温度高时，由于结构强度弱，不需要外加防爆结构就能形成防爆泄压功能，锂离子电池安全性好。
在实施例中，环形外圈3本体的内壁向下延伸有弧形凸起30，弧形凸起30与楔形定位环21外壁相抵，且弧形凸起30与楔形定位环21外壁贴合，能够防止环形外圈3本体脱落，楔形定位环21的斜面向外扩充，且向上对环形外圈3的弧形凸起30提供向上的支撑力，保证环形外圈3本体的内壁与环形密封圈2紧密连接。
在实施例中，环形外圈3下表面外周设有环形凸缘31，环形凸缘31的上表面与环形外圈3上表面相平齐，环形凸缘31的下表面的高度大于环形外圈3的下表面高度后形成台阶面，用于与金属壳体6连接。
在实施例中，锂离子电池盖板的外径d为5-20mm，锂离子电池盖板的厚度h小于2mm,环形密封圈2的厚度范围为0.1mm～0.5mm,优选锂离子电池盖板的厚度h小于1mm，解决低于1mm尺寸盖板密封效果差的问题。
在实施例中，锂离子电池盖板组装方法：按照环形外圈3、环形密封圈2以及铆钉1的先后顺序装配，在环形外圈3、环形密封圈2和铆钉1三层结构***被压紧后，通过铆接方式加工，环形密封圈2通过楔形凸圈12产生局部变形，对环形密封圈2的内圈产生弹性形变形成弹性压缩密封，铆接方式可以为垂直压铆、径向旋铆及其它挤压或旋压成型，与传统铆接结构相比，本实用新型兼具轴向(垂直方向上)和径向(水平方向上)双向压缩密封，且锂离子电池盖板组件少，密封效果好，盖板厚度薄。。
在实施例中，锂离子电池盖板端盖10的下表面与环形密封圈2上表面之间形成上密封层4，环形密封圈2的下表面与环形外圈3之间形成下密封层5，锂离子电池盖板100上针对性的设置有两道不同的密封结构，阻挡了外部水汽，在保证密封结构较简单及厚度较小的条件下，确保了密封的可靠性。在本实用新型中铆钉1形成了锂离子电池盖板100的支撑结构，提供足够的结构强度。相对现有技术中，压缩密封主要靠轴向对弹性密封圈的形变挤压实现的，在保证足够密封性能的前提下必须占据较大的厚度尺寸，使锂离子电池盖板结构、实现微型尺度下的可靠密封，而本实用新型通过楔形定位环21的斜面与楔形凸圈12的斜面相配合，使得楔形定位环21的斜面与楔形凸圈12的斜面紧密贴合，能够防止电池内部的电解液的泄露，通过兼具轴向和径向双向压缩，使压缩密封的效果较大提高，增加了密封的可靠性，可以提高电池的使用寿命，且体积小，能够提高微小型电池结构的空间利用率。
在实施例中，如图4所示，本实用新型还提供了一种锂离子电池，包括如上所述的锂离子电池盖板和金属壳体6，金属壳体6呈一端开口的中空筒状结构，金属壳体6的内腔设置有卷芯7和电解液，锂离子电池盖板100设于金属壳体6的开口处，进一步地，环形凸缘31与金属壳体6的开口处固定连接。
卷芯7包括第一集流体71和第二集流体72，第一集流体71与金属壳体6固定连接，第二集流体72与铆钉1的底部固定连接；卷芯7卷绕式设置在金属壳体6的内腔，或卷芯7叠片式设置在金属壳体6的内腔。
在实施例中，如图5所示，卷绕式式的卷芯7的中心具有通孔结构8，锂离子电池盖板100盖设在金属壳体6上，通孔结构8有利于锂离子电池卷芯内部热量的快速扩散以及气体排出，且当锂离子电池使用异常时，由于卷芯7中心的通孔结构，电池***时，卷芯7不会飞溅出去。
在本实用新型的一个实施例中，如图6所示，所述通孔结构8可以为柱形孔，柱形孔的直径为D7，柱形孔的直径_D7≥d1,锂离子电池盖板100的底部的楔形凸圈12设置在通孔结构8内，装配工艺简单，便于制作，但空间利用率低。
在本实用新型的另一个实施例中，为了提高空间利用率，如图7所示，柱形孔的上端设置有扩口部81，且扩口部81从下往上逐渐扩张，楔形凸圈12位于扩口部81较大一端的直径为D8，扩口部81较小一端的直径为D9，扩口部81较大一端的直径为D8>D3,扩口部81较小一端的直径为D9<d1，使得楔形凸圈12安装在扩口部81内，空间利用率高。
在实际应用中，铆钉1为锂离子电池的第一金属盖体，环形外圈3为锂离子电池的第二金属盖体，一般情况下，第一金属盖体为锂离子电池的正极，第二金属盖体为锂离子电池的负极，第一金属盖体和第二金属盖体上分别设置正极标识和负极标识，以供焊接人员分辨，进一步降低焊接难度。
锂离子电池的制作方法包括：将组装好的锂离子电池的铆钉1的底部与第二集流体72焊接固定，卷芯7放置于金属壳体6的内腔，将金属壳体6底部与第一集流体71焊接连接，环形外圈3的环形凸缘31与金属壳体6的开口处通过激光焊接连接，制作完成的锂离子电池如图8所示。
在相关技术中，为避免内部制造缺陷或用户滥用的情况下内部热失控造成内压升高发生***，一般均设置有防爆泄压结构以确保锂离子电池在长期使用过程中或者热失控过程中内部气压超额上升时可以及时地进行泄压，从而保护人身及财产安全。现有技术中，常用的防爆泄压结构可以分为以下两类：一种为式防爆泄压结构，一般应用于圆柱形锂离子电池盖板的设计，一般同时具有断流、泄压功能，但该类结构缺点是结构复杂，零件较多装配复杂，占用空间较大难以在微小型电池中设置；另一种为刻印式防爆泄压结构，该类结构对刻槽的加工精度要求非常高，且仅适合在硬度较低且延展性很好的金属进行刻槽加工，例如是铝合金等，而对于硬度较高的碳钢、不锈钢或其它合金则难以在确保较低***压力的前提下进行可靠的刻槽加工，且由于使用环境的限制，无法提供充裕的变形空间来实现防爆泄压功能。本实用新型还能解决目前微小型电池空间限制难以设置有效的泄压防爆结构的问题
在实施例中，如图9-10所示，锂离子电池正常工作时，金属壳体(6)内部气压为气压P，锂离子电池温度为温度T，锂离子电池内部制造缺陷或用户滥用的情况下内部热失控或造成内压升高，使得锂离子电池异常工作，当金属壳体6内部气压大于气压P和/或温度大于温度T时，本实用新型的锂离子电池盖板100的铆钉1和环形密封圈2形成间隙，或者铆钉1和环形密封圈2从环形外圈3上脱落。由于环形外圈3不会与金属壳体6分离，且环形外圈3不会飞出，避免了金属壳体6内腔的卷芯7和电解液***飞溅，无需增加额外的结构空间和制造工序，使得锂离子电池具有防爆泄压功能。
在实施例中，当金属壳体内部气压增大到第一气压阈值，第一气压阈值大于气压P时，环形密封圈2与环形外圈3之间被配置为响应于环形外圈3的变形而产生第一缝隙61，弧形凸起30与楔形凸圈12之间被配置为响应于环形外圈3的变形而产生第二缝隙；进一步的当金属壳体内部气压从第一气压阈值增大到第二气压阈值，第二气压阈值大于第一气压阈值时，铆钉1和环形密封圈2被配置为响应于环形外圈3的变形而形成间隙，或者铆钉1和环形密封圈2被配置为响应于环形外圈3的变形而从环形外圈3上脱落。进一步的，环形外圈3由外向内弯曲变形形成中间鼓起的钹状结构或者环形外圈3有内向外弯曲变形形成锥型盖状结构。
当锂离子电池温度上升到第一温度阈值时，第一温度阈值大于温度T，环形密封圈2产生变形；进一步的，当锂离子电池温度上升到第二温度阈值时，第二温度阈值大于第一温度阈值，铆钉1和环形密封圈2被配置为响应于环形密封圈2的变形而形成间隙，或者铆钉1和环形密封圈2被配置为响应于环形密封圈2的变形而从环形外圈3上脱落。
在实施例中，本实用新型还提供了一种锂离子电池防爆方法，锂离子电池采用如上所述的锂离子电池，所述锂离子电池防爆方法包括当金属壳体6内部气压大于气压P和/或温度大于温度T时，铆钉1和环形密封圈2形成间隙，或者铆钉1和环形密封圈2从环形外圈3上脱落，其中锂离子电池防爆方法包括：高压防爆方法和高温防爆方法。
在本实用新型实施例中，高压防爆方法包括以下步骤：
步骤S1：当金属壳体6内部气压大于气压P，金属壳体6内部气压会逐渐变大，金属壳体6内部气压向锂离子电池盖板方向扩散；
步骤S2：当步骤S1中金属壳体6内部气压继续增大到第一气压阈值，第一气压阈值大于金属壳体6内部气压时，环形外圈3由于受压面积大且环形外圈3厚度薄，且环形外圈靠近金属壳体6内部，环形外圈3产生向上的弯曲变形，环形外圈3和环形密封圈2之间连接的下密封层5部分脱离，导致环形密封圈2与环形外圈3之间连接部分脱离，环形密封圈2与环形外圈3之间形成第一缝隙61，弧形凸起30与楔形凸圈12之间形成第二缝隙，随着所述金属壳体6内部气压增大，第二缝隙变大，环形密封圈2弹性压缩率变小，环形密封圈2密封性变小(密封性随气压变大而变差)，金属壳体6内部气体小量排出；
在步骤S2中，当环形外圈弯曲变形时，由于弧形凸起30与环形定位圈20相抵，受金属壳体内部气压向上作用，弧形凸起30与环形定位圈20连接更加紧密，楔形定位环21给弧形凸起30提供支撑力，环形密封圈2还能与环形外圈3部分连接，铆钉1固定在环形密封圈2上，铆钉1和环形密封圈2暂时不会与环形外圈3分离，但是随着所述金属壳体6内部气压增大，第二缝隙变大，环形密封圈2弹性压缩率变小，环形密封圈2密封性变小，金属壳体6内部气体小量排出，锂离子电池由于内部气体的小量排出，能够避免内压持续增大，降低了电池***的风险，进一步提高了锂离子电池的安全性和稳定性。
步骤S3：当步骤S2中第一气压阈值继续增加到第二气压阈值，第二气压阈值大于第一气压阈值，环形外圈3继续产生向上的弯曲变形，环形密封圈2弹性压缩率持续变小，当环形密封圈2密封失效时，下密封层5全部脱离，环形密封圈2与环形外圈3之间连接失效，铆钉1和环形密封圈2与环形外圈3之间形成间隙，或者将铆钉1和环形密封圈2从环形外圈3中顶出；
步骤S4：步骤S3中铆钉1和环形密封圈2形成间隙，或者铆钉1和环形密封圈2被顶出后，铆钉1和环形密封圈2从环形外圈3上部分脱离或全部脱离，金属壳体6内部气体从间隙或者环形外圈3的内圈排出，防止锂离子电池金属壳体6内部因为气压过高发生***，快速对锂离子电池进行泄压。
本实用新型的锂离子电池当外部对铆钉1施加压力时，铆钉1被环形密封圈2、环形外圈3承载，保证了更大的结合力，锂离子电池盖板100密封结构变化较小，密封性不会受外力挤压力影响，相反，当锂离子电池的金属壳体6内部气压变大时，环形外圈3会内部压力挤压而变形，铆钉1和环形密封圈2被配置为响应于环形外圈3的变形形成间隙或者从环形外圈3上脱落，气体从间隙或环形外圈3的内圈排出，由于环形外圈3不会与金属壳体6分离，且环形外圈3不会飞出，避免了金属壳体6内腔的卷芯7和电解液***飞溅，无需增加额外的结构空间和制造工序，使得锂离子电池具有防爆泄压功能。
在本实用新型的又一实施例中，高温防爆方法包括以下步骤：
步骤S11：当锂离子电池温度大于温度T，锂离子电池的温度上升，锂离子电池的温度向锂离子电池盖板方向扩散；
在步骤S11中，锂离子电池因为内部或外部短路，异常充放电、使用的环境(如：异常高温下使用)或储放环境等都会使得锂离子电池温度上升，锂离子电池的外部或内部出现高温现象。
步骤S12：随着锂离子电池的温度逐渐上升，环形密封圈2弹性形变,环形密封圈2先发生软化，当锂离子电池上升到第一温度阈值时，第一温度阈值大于温度T时，环形密封圈2由弹性形变转换为塑性形变，环形密封圈2逐渐密封失效，金属壳体(6)内部气体小量排出；
在步骤S12中，第一温度阈值为环形密封圈2的软化值，由于环形密封圈2被压缩后产生弹性形变形成压缩密封，环形密封圈2达到软化值就会从被压缩的弹性形变会逐渐转化为塑性形变，环形密封圈2逐渐密封失效，铆钉1和环形外圈均与环形密封圈2之间连接形成部分分离，铆钉1与环形密封圈2之间会形成小的间隙，或者环形密封圈2与环形外圈3之间会形成小的间隙，金属壳体内部的气体从小的间隙中小量排出，锂离子电池由于内部气体的小量排出，能够避免内压持续增大，降低了电池***的风险，进一步提高了锂离子电池的安全性和稳定性。
步骤S13：当锂离子电池温度上升到第二温度阈值时，第二温度阈值大于第一温度阈值时，环形密封圈2与铆钉1和环形外圈3之间的连接失效，环形密封圈2与铆钉1和环形外圈3之间形成分离，铆钉1和环形密封圈2与环形外圈3之间形成间隙，或者将铆钉1和环形密封圈2从环形外圈3中顶出；
在步骤S13中，第二温度阈值大于第一温度阈值，第二温度阈值为环形密封圈2的熔点值，熔点值小于200℃，环形密封圈2由于达到熔点值，会完成被融化，环形密封圈2与铆钉1和环形外圈3之间的连接失效，环形密封圈2会出现融化，将环形密封圈2部分粘接在环形外圈3上，铆钉1和环形密封圈2与环形外圈3之间形成间隙，或者铆钉1和环形密封圈2由于金属壳体6内部气压过大直接从环形外圈3上顶出。
步骤S14：步骤S13中铆钉1和环形密封圈2形成间隙，或者铆钉1和环形密封圈2被顶出后，铆钉1和环形密封圈2从环形外圈3上部分脱离或全部脱离，金属壳体6内部气体从间隙或者环形外圈3的内圈排出；
在步骤S14中，金属壳体6内部气体可以从间隙中排出，或者从环形外圈3的内圈排出，且排出速度快，避免电池***，且金属壳体6内腔的卷芯7和电解液***飞溅。
在实施例中，本实用新型的锂离子电池在温和条件下产生的慢性高压以及剧烈条件下产出的急性高压都具有防爆泄压功能，只是慢性高压时使用高压防爆方法来实现防爆泄压，在剧烈条件下产生的急性高压使用高温防爆实现防爆泄压，但在实际使用时，在剧烈条件下，高温和高压是同时存在的，当锂离子电池温度过高时，金属壳体6的内部气压必然会上升，因此也会出现高压防爆和高温防爆两种方法作用的情况，实现更加有效且快速的泄压排气效果，由于环形外圈3不会与金属壳体6分离，且环形外圈3不会飞出，避免了金属壳体6内腔的卷芯7和电解液***飞溅，无需增加额外的结构空间和制造工序，使得锂离子电池具有防爆泄压功能，提高了锂离子电池的安全性。
本实用新型的锂离子电池盖板100安装在金属壳体6上，把密封功能、高压防爆功能和高温防爆功能集成一体，设计巧妙合体，结构紧凑，实用性好，空间利用率高，安全性高，制作工艺简单，便于自动化生产，制造成本较低。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (25)

1.一种锂离子电池盖板，其特征在于，包括：铆钉（1）、环形密封圈（2）、环形外圈（3）、上密封层（4）和下密封层（5）；
所述铆钉（1）包括端盖（10），所述端盖（10）下表面中心位置向下形成有柱形凸块（11），所述柱形凸块（11）的外周形成有楔形凸圈（12）；
所述环形密封圈（2）下表面内圈向下延伸有环形定位圈（20），所述环形定位圈（20）的中心轴线与所述环形密封圈（2）的中心轴线同轴设置，所述环形定位圈（20）的下表面向下延伸有楔形定位环（21）；
所述楔形凸圈（12）的底部为平面，所述楔形凸圈（12）的上表面为斜面，且从上至下宽度逐渐变宽，所述楔形定位环（21）内圈为斜面，所述环形定位圈（20）和所述楔形定位环（21）均套设在所述铆钉（1）的柱形凸块（11）的外周，所述环形定位圈（20）的内壁与所述柱形凸块（11）外壁紧密贴合，所述楔形定位环（21）的斜面与所述楔形凸圈（12）的斜面相配合，所述楔形定位环（21）的斜面与所述楔形凸圈（12）的斜面紧密贴合；所述端盖（10）的下表面与所述环形密封圈（2）上表面之间粘接固定，所述铆钉（1）端盖（10）的下表面与所述环形密封圈（2）上表面之间形成所述上密封层（4）；
所述环形外圈（3）本体的内壁套设在所述环形定位圈（20）的外壁，所述环形外圈（3）本体的内壁与所述环形定位圈（20）的外壁紧密贴合，所述环形密封圈（2）的下表面与所述环形外圈（3）之间粘接固定，所述环形密封圈（2）的下表面与所述环形外圈（3）之间形成所述下密封层（5）。
2.如权利要求1所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述端盖（10）、所述柱形凸块（11）和所述楔形凸圈（12）一体成型。
3.如权利要求1所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述环形密封圈（2）、所述环形定位圈（20）和所述楔形定位环（21）一体成型。
4.如权利要求3所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述环形密封圈（2）的内径为D1，所述楔形凸圈（12）的外径为d1,所述环形定位圈（20）的内径为D2，所述环形定位圈（20）的外径为d2，所述楔形定位环（21）外径为d3，所述环形定位圈（20）的内径为D2=D1，所述楔形定位环（21）外径d3略小于d2。
5.如权利要求3所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述端盖（10）外径为D4，所述环形密封圈（2）外径为D5，所述环形外圈（3）外径为D6，所述端盖（10）外径为D4≤D5≤D6。
6.如权利要求1所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述环形外圈（3）本体的内壁向下延伸有弧形凸起（30）。
7.如权利要求6所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述环形外圈（3）下表面外周设有环形凸缘（31），所述环形凸缘（31）的上表面与环形外圈（3）上表面相平齐，所述环形凸缘（31）的下表面的高度大于环形外圈（3）的下表面高度后形成台阶面。
8.如权利要求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（100）的外径d为5-20mm，所述锂离子电池盖板（100）的厚度h小于2mm。
9.如权利要求1所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述环形密封圈（2）的材质为绝缘弹性材料。
10.如权利要求1所述的锂离子电池盖板，其特征在于，所述铆钉（1）和所述环形外圈（3）的材质均为金属材料。
11.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求7所述的锂离子电池盖板和金属壳体（6）。
12.如权利要求11所述的锂离子电池，其特征在于，所述金属壳体（6）呈一端开口的中空筒状结构，所述金属壳体（6）的内腔设置有卷芯（7），所述锂离子电池盖板设于所述金属壳体（6）的开口处；
所述卷芯（7）包括第一集流体（71）和第二集流体（72），所述第一集流体（71）与所述金属壳体（6）的底部固定连接，所述第二集流体（72）与所述铆钉（1）的底部固定连接。
13.如权利要求12所述的锂离子电池，其特征在于，所述环形凸缘（31）与所述金属壳体（6）的开口处固定连接。
14.如权利要求12所述的锂离子电池，其特征在于，所述卷芯（7）卷绕式设置在所述金属壳体（6）的内腔。
15.如权利要求14所述的锂离子电池，其特征在于，所述卷芯（7）的中心具有通孔结构（8），所述通孔结构为柱形孔。
16.如权利要求15所述的锂离子电池，其特征在于，所述柱形孔的直径为D7，所述柱形孔的直径D7≥d1，所述楔形凸圈（12）位于所述通孔结构（8）。
17.如权利要求15所述的锂离子电池，其特征在于，所述通孔结构（8）的上端设置有扩口部（81），且所述扩口部（81）从下往上逐渐扩张，所述楔形凸圈（12）位于所述扩口部（81）内。
18.如权利要求12所述的锂离子电池，其特征在于，所述卷芯（7）叠片式设置在所述金属壳体（6）的内腔。
19.如权利要求12所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池正常工作时，所述金属壳体（6）内部气压为气压P，所述锂离子电池温度为温度T，当所述金属壳体（6）内部气压大于所述气压P和/或温度大于所述温度T时，所述铆钉（1）和所述环形密封圈（2）形成间隙，或者所述铆钉（1）和所述环形密封圈从所述环形外圈（3）上脱落。
20.如权利要求19所述的锂离子电池，其特征在于，当所述金属壳体内部气压增大到第一气压阈值，所述第一气压阈值大于所述气压P时，所述环形密封圈（2）与所述环形外圈（3）之间被配置为响应于所述环形外圈（3）的变形而产生第一缝隙（61），所述弧形凸起（30）与所述楔形凸圈（12）之间被配置为响应于所述环形外圈（3）的变形而产生第二缝隙。
21.如权利要求20所述的锂离子电池，其特征在于，当所述金属壳体内部气压从第一气压阈值增大到第二气压阈值，所述第二气压阈值大于所述第一气压阈值时，所述铆钉（1）和所述环形密封圈（2）被配置为响应于所述环形外圈（3）的变形而形成间隙，或者所述铆钉（1）和所述环形密封圈（2）被配置为响应于所述环形外圈（3）的变形而从所述环形外圈（3）上脱落。
22.如权利要求19所述的锂离子电池，其特征在于，当所述锂离子电池温度上升到第一温度阈值时，所述第一温度阈值大于所述温度T，所述环形密封圈（2）产生变形。
23.如权利要求22所述的锂离子电池，其特征在于，当所述锂离子电池温度上升到第二温度阈值时，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值，所述铆钉（1）和所述环形密封圈（2）被配置为响应于所述环形密封圈（2）的变形而形成间隙，或者所述铆钉（1）和所述环形密封圈（2）被配置为响应于所述环形密封圈（2）的变形而从所述环形外圈（3）上脱落。
24.如权利要求21所述的锂离子电池，其特征在于，所述环形外圈（3）由外向内弯曲变形形成中间鼓起的钹状结构。
25.如权利要求21所述的锂离子电池，其特征在于，所述环形外圈（3）由内向外弯曲变形形成锥型盖状结构。
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