[发明专利]动力锂电池顶盖电极柱密封连接和防爆装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于动力锂电池领域，涉及动力锂电池顶盖电极柱密封连接和防爆装置及其制造方法。

背景技术

低碳经济是全球经济的发展趋势，中国亦是低碳经济的积极倡导者，电动汽车产业作为低碳经济的重要支柱，其潜力不可估量。全球知名增长咨询公司Frost & Sullivan认为，未来十年是中国汽车产业由石化燃料驱动向电力驱动动力总成转变的关键时期，是本土电力驱动动力总成供应商面临的重大机遇期。动力锂电池是电力驱动动力总成的核心部件，其成本占动力总成成本的50％-70％，动力锂电池行业在中国汽车产业转型的过程中面临重大发展机遇。

虽然动力锂电池面临千载难逢的机遇，但是目前动力锂电池的研发，生产制造还存在很多的困难和缺陷，制造工艺复杂，良率较低。目前动力锂电池存在电极柱密封不良率高，气密性较差，密封材料耐电解液腐蚀能力较差，耐低温有限(-20℃)，冬季不能在北方等低温地区使用，地域适用性差等缺陷。

动力锂电池在异常的情况下(如高温，短路，过充电，过放电，振动，挤压和撞击等)，电池会出现冒烟，着火，甚至爆炸。因此，提高电池安全性能尤其重要。电池在异常情况下，电池急剧放热，电池是密封在密闭的电池壳内，电池壳内压力急剧增加，超过电池壳的强度，就会爆炸，导致人身，财物受到极大的损失，因此需要设计安全可靠的密封及泄压防爆装置。泄压防爆装置在电池正常工作状态时要保持电池壳内外的密封性，在电池异常，电池壳压力升高到危险值时能够及时的爆破泄压，减少发生电池壳爆炸的可能性。目前使用的防爆装置如1)铜箔焊接在顶盖板防爆孔上，铜箔易受电解液腐蚀，焊接工艺复杂，对其焊接工艺要求非常高，品质难以得到保证，易出现漏气，漏电解液等情况，铜箔意外损坏就会导致整个电池报废。2)用3层铝圈过盈压紧3层组合膜，然后铆接的防爆装置，零件数量太多(12件)，过盈压紧方式可靠性较低，密封性较差，生产工艺复杂，良率较低，且只要有一层膜损坏，整个电池就要报废。3)钢球加弹簧的泄压阀，气密封性不好，钢球易受电解液腐蚀，与阀体粘连，导致爆破失效。

本发明实质性综合解决了电池顶盖(薄的金属冲压件，一般在1MM左右)电极柱密封气密性较差，密封材料耐电解液腐蚀能力较弱，耐老化能力不强，耐高低温冲击范围窄，防爆装置气密性较差，安全性能不高，制造装配工艺复杂，品质不良率高等问题。本发明具有气密性好(耐高气压)，耐腐蚀，耐低温(-40℃)，耐高温，耐老化，可靠性及安全性高，地域适用性广，结构简单可靠，制造装配工艺简单，规模生产容易，产品品质良率高等优点。防爆膜意外损坏可更换，电池可以再次使用，低碳环保。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供了动力锂电池顶盖电极柱密封连接和防爆装置及其制造方法。其目的是解决电极柱密封气密性差，密封材料耐电解液腐蚀能力弱，耐老化能力不强，耐高低温冲击范围窄，防爆装置气密性差，可靠性及安全性低，制造装配工艺复杂，品质不良率高等问题。

为了实现上述目的，本发明采取的动力锂电池顶盖电极柱密封连接和防爆装置的技术结构方案为：

本发明所提供的动力锂电池顶盖电极柱密封连接和防爆装置，包括顶盖冲压件1，锁紧螺母2，塑料垫圈3，带锥面的特氟龙(Teflon)密封垫圈4，带锥面的特氟龙(Teflon)密封圈5，带锥面的电极柱6，注塑件7，防爆锁紧螺丝8，特氟龙(Teflon)密封垫圈9，特氟龙(Teflon)密封垫圈10，特氟龙(Teflon)防爆膜11，防爆阀体12，圆周激光焊接13。由于动力锂电池的电解液腐蚀性很强，同时满足耐腐蚀及耐高低温(-40℃～+125℃)性能的橡胶类密封材料很困难。本发明采用了特氟龙(Teflon)作为密封材料，其具有优异的耐腐蚀性，密封性，电绝缘性，耐高低温(-190℃～+260℃)，耐老化能力强等优点。顶盖冲压件因为是冲压工艺，平面度难以达到较高的标准，又受制于动力锂电池的结构，能够密封的平面是有限的，为了提高密封可靠性，因此孔洞也需要可靠密封。本发明设计了带锥面的电极柱6，在螺母2锁紧时，带锥面的特氟龙(Teflon)密封垫圈4被紧密的压在顶盖冲压件1的平面上及带锥面的电极柱6的锥面上，同时带锥面的电极柱6的锥面对带锥面的特氟龙(Teflon)密封圈5产生径向挤压，带锥面的特氟龙(Teflon)密封圈5发生弹性形变，两者共同达到平面及孔洞的可靠密封的效果。