专利名称：一种带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池的制作方法
技术领域：
本发明属于电动车电池制造技术领域，特别涉及一种带有气体释放和防爆弹出安 全阀的锂离子电池。
背景技术：
众所周知，电动车是一种既省力又快捷的交通工具，深受广大用户的喜爱。电动车 还是一种绿色环保的交通工具，随着社会各界环保意识的普遍增强，电动车使用越来越广 泛，同时电动车产业也受到包括政府部门在内地大力支持。电池是电动车的“心脏”，电池的性能将直接影响电动车的性能和质量，所以电池 对于电动车的重要性不言而喻。对电池而言，其安全性是一个非常重要的技术指标。
目前电池的结构中，其安全阀设于上盖中部，安全阀的基本部件包括铝基垫片、弹 簧及安全阀门，安全阀门上开有至少一个通气孔，安全阀门下方(即于电池壳体内)通过弹 簧与铝基垫片相连。在电池的制造过程中，通过上盖于安全阀所处的开口处注液，当注液完 成之后，在注液口按顺序安装铝基垫片、弹簧及安全阀门。其中，铝基垫片和弹簧起到了密 封作用，在正常状态下，壳体内部无气体，通过弹簧压紧铝基垫片，使外部气体、水分等无法 进入电池内部。当电池内部由于充放电而产生气体时，因弹簧具有一定的弹性模量，使其在 规定的气压下被压缩而向上顶起，从而带动铝基垫片向上移动，移动后的铝基垫片的周边 留有通气空隙，内部气体通过该空隙后，又经过安全阀门的通气孔向外排放气。上述安全阀存在的技术问题是首先，电池使用时间一长，弹簧及铝基垫片便会老 化，不仅外部气体、水汽等可以轻易地进入电池内部，而且在电池内部产生气体时，气体便 无法及时排出，从而内压增大，会造成电池壳体破裂，此时的电池存在爆炸的危险性；其次， 此类外装安全阀的结构复杂、制造工序烦杂、费时费力。
发明内容本发明公开了一种带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其解决了现有 电动车锂离子电池存在安全性差、结构复杂、使用寿命短的技术问题。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案一种带有气体释放和防爆弹出 安全阀的锂离子电池，包括壳体及装于壳体内的电芯，壳体至少形成一开口，开口处由热封 盖封住，热封盖上设一安全阀，所述的安全阀包括安全盖、压力滤块，安全盖内部贯通，安全 盖的内部固定所述的压力滤块，压力滤块开有通孔；所述的安全盖与所述的热封盖相勾合。优选的，根据热封盖的横截面，热封盖的中部先向壳体内延伸形成第一段，后向中 部水平延伸形成第二段，再朝壳体外延伸形成第三段，第三段与第一段间留有空隙；第三段 的外圈形成一勾面朝下的勾部，第三段的内圈中空；所述安全盖的内壁下端形成勾面朝上 的勾部，该勾部与热封盖的勾部相适配并勾合。优选的，所述安全盖的内壁中下部横向向内凸形成一个中部开有圆孔的凸环，凸 环向上形成上环、向下形成下环，上环、下环与安全盖的侧壁间都留有间隙；下环与侧壁间伸入热封盖的第三段，安全盖的勾部与热封盖的勾部相勾合，且第三段的端面与安全盖的 凸环间垫有第一密封垫；上环的上开口由第一压力帽封住，该压力帽对应于安全盖的上环 的开口部开有通孔。优选的，所述安全盖的内壁中上部形成一台阶，台阶上固定所述的压力滤块。优选的，所述安全盖的上端向外形成勾面向下的勾部；设一中部开有通孔的第二 压力帽，该压力帽的外边沿向下折弯，下折部内壁形成勾面向上的勾部，该压力帽的勾部与 安全盖的勾部相适配，该压力帽盖于安全盖的上口并与安全盖通过相对应的勾部相勾合； 安全盖内壁形成第二台阶，该台阶与第二压力帽间垫入第二密封垫。优选的，设一中部开有通孔的压力帽，其下表面形成横截面呈三角状的环形凸圈， 而与此相对应的，所述安全盖内壁形成的第二台阶，该台阶上形成横截面为三角状的环形 凹圈，压力帽的环形凸圈与安全盖的第二台阶上的环形凹圈相嵌合。优选的，所述的壳体呈长方体形，壳体的四周外壁形成数条相平行的横向加强筋。优选的，所述的壳体两头都开口，壳体开口处还固定一塑盖；所述的热封盖是铝 盖，铝盖紧贴于塑盖外表面。优选的，所述的壳体开口外罩透明罩。本发明锂离子电池对安全阀的结构进行了改进与创新，该安全阀带有气体释放和 防爆弹出的功能，与现有技术相比，其具有如下优点第一，省去原有的安全阀门、弹簧及铝基垫片等部件，既简化了结构，又不存在部 件老化的问题，延长了使用寿命，并提高了电池使用的安全可靠性；第二，该安全阀放气的压力值可以根据压力滤块和/或压力帽的厚度进行调节， 故该安全阀可以根据电池在不同使用场合下进行控制，当电池产生气体后，其可以及时排 出，大大增强了电池使用过程中的性能，如可以大幅度提高电池的循环寿命等等；第三，电池在使用过程中，内部瞬间达到一定压力后，及时放出气体，不会发生电 池壳体破裂现象，从而增强了电池的安全性，保证电池使用过程中的安全可靠性，既做到环 保，又安全可靠。
图1为本发明实施例一的结构示意图。图2为本发明实施例一的极片、隔膜排列图。图3为图1的A部放大图。图4是压力帽的结构图。图5是安全盖的结构图。图6是可调式压力帽的结构图。图7是热封盖局部结构示意图。图8为本发明实施例二的结构示意图。图9为本发明实施例二的极片、隔膜排列图。图10为图8的B部放大图。图11是压力帽的结构图。图12是安全盖的结构图。
图13是可调式压力帽的结构图。图14是铝盖与塑盖的局部结构示意图。图15是图8的C部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作详细说明。实施例一如图1-7中1_压力帽、2-压力滤块、3-密封垫、4-可调式压力帽、5-安 全盖、6-密封垫、7-透明罩、8-热封盖、9-壳体、10-铝极柱、11-极片、12-隔膜、13-胶带。本实施例是单头引出极柱的锂离子电池，该电池包括壳体9及装于壳体9内的电 芯，壳体9呈长方体形，壳体9的四周外壁形成数条相平行的横向加强筋，壳体9的开口由 热封盖8封住，热封盖8靠近两侧边处各设一铝极柱10，两铝极柱10呈对称布置。壳体9内装电芯，参见图2，电芯包括极片11、隔膜12，极片11包括正、负极片，正 负极片间隔排列，正、负极片之间由隔膜12隔开，正、负极片的引出头处于同侧。极片11、隔 膜12按序排列整齐后由上、下两根胶带13扎紧而置入壳体9内。参见图7，根据热封盖8的横截面，热封盖8的中部先向下延伸形成第一段8-1，后 向中部水平延伸形成第二段8-2，再向上延伸形成第三段8-3，第三段8-3与第一段8-1间 留有空隙；第三段8-3的外圈形成一勾部8-31，其勾面朝下；第三段8-3的内圈中空，形成 注液孔8-4。如图5所示，安全盖5的外壁形状大致呈柱形，其中部贯通，安全盖5的内壁下端 形成勾面朝上的勾部5-1，该勾部5-1与热封盖8的勾部8-31相适配并勾合。安全盖5的内壁中下部横向向内凸形成一个中部开有圆孔5-5的凸环5-2，凸环 5-2向上形成上环5-3、向下形成下环5-4，上环5-3、下环5_4与安全盖5的侧壁间留有间 隙。下环5-4与侧壁间伸入热封盖8的第三段8-3，安全盖5的勾部5-1与热封盖8的勾部 8-31相勾合，且第三段8-3的端面与凸环5-2间垫有密封垫6。上环5-3的上开口由可调式压力帽4封住，参见图6，该压力帽4的横截面呈开口 朝下的凹形，外套并固定于安全盖5的上环5-3，其对应于上环5-3的开口部开有数个小孔 (因小孔孔径较小，图中未显示)。本实施例的可调式压力帽4采用PE材料制成，因其具有 一定的孔隙率，不同的空隙率可以对应不同的出气压力，而其孔径可以进行调节，故其所承 受的压力也是可调的。该PE材质能保证电池只出气而不进气；此外，该PE材质可以根据材 料的面积来调节其的使用寿命，因而可以根据不同客户要求的使用年限来进行调节，满足 不同客户的要求。通过调整压力帽的厚度可对安全阀的压力值进行调节，从而该安全阀可 以根据电池在不同使用场合下进行控制，当电池产生气体后可以及时排出，增强电池使用 过程中的性能，如提高电池的使用寿命、使用安全性。安全盖5的内壁中上部形成两个台阶5-6、5_7，台阶5_6上固定压力滤块2，压力 滤块2呈圆饼状，其上表面与台阶5-7持平。该压力滤块2也开有数个小孔(因小孔孔径较 小，图中未显示)。本实施例的压力滤块2采用PE材料制成，因其具有一定的孔隙率，不同 的空隙率可以对应不同的出气压力，而其孔径可以进行调节，故其所承受的压力也是可调 的。该PE材质能保证电池只出气而不进气；此外，该PE材质可以根据材料的面积来调节其 的使用寿命，因而可以根据不同客户要求的使用年限来进行调节，满足不同客户的要求。通过调整压力滤块的厚度可对安全阀放气的压力值进行调节，从而该安全阀可以根据电池在 不同使用场合下进行控制，当电池产生气体后可以及时排出，增强电池使用过程中的性能， 如提高电池的使用寿命、使用安全性。安全盖5的上端向外形成勾面向下的勾部5-5，安全盖5的上部勾合压力帽1，压 力帽1的结构参见图1，压力帽1的外边沿向下折弯90度，下折部内壁形成勾面向上的勾 部1-1，其与安全盖5的勾部5-5相适配并勾合，压力帽1盖于安全盖5的上口并与安全盖 5相勾合，安全盖5的内侧壁台阶5-7与压力帽1间还垫入密封垫3。压力帽1的中部开有 通孔1-2。铝极柱、安全阀外罩透明罩7，透明罩7与壳体9扣接，其保护该头的安全阀 、铝极 柱等部件免受外力损坏。电池在使用过程中，当其内部瞬间达到一定压力后，安全阀弹开，及时放出气体， 从而避免发生电池壳体破裂现象。其增强了电池使用的安全性，保证了电池在使用过程中 的安全可靠性，既环保，又安全可靠。实施例二 图8-15中1_0型密封圈、2-安全盖、3-压力帽、4-可调式压力帽、5-压 力滤块、6-密封垫、7-透明罩、8-正负区别罩、9-六角螺母、10-铝盖、11-塑盖、12-极柱密 封盖、13-铝极柱、14-壳体、15-胶带、16-极片、17-隔膜。本实施例是双头引出极柱的锂离子电池，其包括壳体14及装于壳体14内的电芯， 壳体14呈长方体形，壳体14的四周外壁形成数条相平行的横向加强筋。壳体14的两头都 开口，电池两头的结构相同，下面以一头的结构予以详细说明。参见图8、15，壳体14的开口 处由塑盖11、铝盖10封口，铝盖10紧贴于塑盖11外表面。两盖靠近壳体14的内壁处设一 铝极柱13，铝极柱13与两盖的接触处还垫入极柱密封盖12。铝极柱13伸出铝盖10的部 分依次旋入六角螺母9、正负区分罩8。两头的铝极柱13呈对称布置。壳体9内装电芯，参见图9，电芯包括极片16、隔膜17，极片16包括正、负极片，正 负极片间隔排列，正、负极片之间由隔膜17隔开，正、负极片的引出头分别朝向壳体9的两 头。极片16、隔膜17按序排列整齐后由三根胶带15扎紧而装入壳体14内。参见图8、10、14，塑盖11的中部开孔，根据铝盖10的横截面，铝盖10的中部沿塑 盖11的开孔先向下延伸形成第一段10-1，后向中部水平延伸形成第二段10-2，再向上延伸 形成第三段10-3，第三段10-3与第一段10-1间留有空隙；第三段10-3的外圈形成一勾部 10-31，其勾面朝下；第三段10-3的内圈中空，形成注液孔10-4。塑盖11的开孔边沿被夹 于铝盖10的上边10-5与凸圈10-6之间，且与凸圈10-6之间垫入0型密封圈1。参见图12，安全盖2的外壁形状大致呈柱形，其中部贯通，安全盖2的内壁下端形 成勾面朝上的勾部2-1，该勾部2-1与铝盖10的勾部10-31相适配并勾合。安全盖2的内壁中下部横向向内凸形成一个中部开有圆孔2-5的凸环2-2，凸环 2-2向上形成上环2-3、向下形成下环2-4，上环2-3、下环2_4与安全盖2的侧壁间都留有 间隙。下环2-4与侧壁间伸入铝盖10的第三段10-3，其勾部2-1与铝盖10的勾部10-31 相勾合，且第三段10-3的端面与凸环2-2间垫有密封垫6。上环2-3的上开口由可调式压力帽4封住，如图13所示，该压力帽4的横截面呈 开口朝下的凹形，外套并固定于安全盖2的上环2-3，其对应于上环2-3的开口部开有数个 小孔(因小孔孔径较小，图中未显示)。本实施例的可调式压力帽4采用PE材料制成，因其具有一定的孔隙率，不同的空隙率可以对应不同的出气压力，而其孔径可以进行调节，故 其所承受的压力也是可调的。该PE材质能保证电池只出气而不进气；此外，该PE材质可 以根据材料的面积来调节其的使用寿命，因而可以根据不同客户要求的使用年限来进行调 节，满足不同客户的要求。通过调整压力帽的厚度可对安全阀的压力值进行调节，从而该安 全阀可以根据电池在不同使用场合下进行控制，当电池产生气体后可以及时排出，增强电 池使用过程中的性能，如提高电池的使用寿命、使用安全性。安全盖2的内壁中上部形成两个台阶2-6、2_7，台阶2_6上固定压力滤块5，压力 滤块5呈圆饼状，其上表面与台阶2-7持平。该压力滤块5也开有数个小孔(因小孔孔径较 小，图中未显示)。本实施例的压力滤块5采用PE材料制成，因其具有一定的孔隙率，不同 的空隙率可以对应不同的出气压力，而其孔径可以进行调节，故其所承受的压力也是可调 的。该PE材质能保证电池只出气而不进气；此外，该PE材质可以根据材料的面积来调节其 的使用寿命，因而可以根据不同客户要求的使用年限来进行调节，满足不同客户的要求。通 过调整压力滤块的厚度可对安全阀放气的压力值进行调节，从而该安全阀可以根据电池在 不同使用场合下进行控制，当电池产生气体后可以及时排出，增强电池使用过程中的性能， 如提高电池的使用寿命、使用安全性。压力帽3的结构如图11所示，压力帽3的中部开有通孔3-2，其下表面形成横截面 呈三角状的环形凸圈，而与此相对应的，安全盖2的台阶2-7上形成横截面为三角状的环形 凹圈，压力帽3装入台阶2-7上，其环形凸圈与台阶2-7的环形凹圈相嵌。铝极柱、安全阀外罩透明罩7，透明罩7与壳体14扣接，以保护安全阀、铝极柱等免 受外力损坏。
电池在使用过程中，当其内部瞬间达到一定压力后，安全阀弹开，及时放出气体， 从而避免发生电池壳体破裂现象。其增强了电池使用的安全性，保证了电池在使用过程中 的安全可靠性，既环保，又安全可靠。以上对本发明的优选实施方式进行了详细说明，对应本领域的普通技术人员，依 据本发明提供的思想，在本发明具体的实施方式和应用范围上均会有改变之处，这些改变 也应视为本发明的保护范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明保护范围的限 制。
权利要求
一种带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，包括壳体及装于壳体内的电芯，壳体至少形成一开口，开口处由热封盖封住，热封盖上设一安全阀，其特征在于所述的安全阀包括安全盖、压力滤块，安全盖内部贯通，安全盖的内部固定所述的压力滤块，压力滤块开有通孔；所述的安全盖与所述的热封盖相勾合。
2.根据权利要求1所述的带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其特征在 于根据热封盖的横截面，热封盖的中部先向壳体内延伸形成第一段，后向中部水平延伸形 成第二段，再朝壳体外延伸形成第三段，第三段与第一段间留有空隙；第三段的外圈形成一 勾面朝下的勾部，第三段的内圈中空；所述安全盖的内壁下端形成勾面朝上的勾部，该勾部 与热封盖的勾部相适配并勾合。
3.根据权利要求2所述的带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其特征在 于所述安全盖的内壁中下部横向向内凸形成一个中部开有圆孔的凸环，凸环向上形成上 环、向下形成下环，上环、下环与安全盖的侧壁间都留有间隙；下环与侧壁间伸入热封盖的 第三段，安全盖的勾部与热封盖的勾部相勾合，且第三段的端面与安全盖的凸环间垫有第 一密封垫；上环的上开口由第一压力帽封住，该压力帽对应于安全盖的上环的开口部开有 通孑L。
4.根据权利要求1-3任一项所述的带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其 特征在于所述安全盖的内壁中上部形成一台阶，台阶上固定所述的压力滤块。
5.根据权利要求4所述的带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其特征在 于所述安全盖的上端向外形成勾面向下的勾部；设一中部开有通孔的第二压力帽，该压 力帽的外边沿向下折弯，下折部内壁形成勾面向上的勾部，该压力帽的勾部与安全盖的勾 部相适配，该压力帽盖于安全盖的上口并与安全盖通过相对应的勾部相勾合；安全盖内壁 形成第二台阶，该台阶与第二压力帽间垫入第二密封垫。
6.根据权利要求4所述的带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其特征在 于设一中部开有通孔的压力帽，其下表面形成横截面呈三角状的环形凸圈，而与此相对应 的，所述安全盖内壁形成的第二台阶，该台阶上形成横截面为三角状的环形凹圈，压力帽的 环形凸圈与安全盖的第二台阶上的环形凹圈相嵌合。
7.根据权利要求1所述的带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其特征在 于所述的壳体呈长方体形，壳体的四周外壁形成数条相平行的横向加强筋。
8.根据权利要求1或7所述的带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其特征 在于所述的壳体两头都开口，壳体开口处还固定一塑盖；所述的热封盖是铝盖，铝盖紧贴 于塑盖外表面。
9.根据权利要求1或7所述的带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其特征 在于所述的壳体开口外罩透明罩。
全文摘要
本发明公开了带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，包括壳体、电芯，壳体至少形成一开口，开口处由热封盖封住，热封盖上设一安全阀，安全阀包括安全盖、压力滤块，安全盖内部贯通，安全盖的内部固定压力滤块，压力滤块开有通孔；安全盖与热封盖相勾合。本发明具有如下优点第一，既简化了结构，又不存在部件老化的问题，并提高了电池使用的安全可靠性；第二，增强了电池使用过程中的性能，如可以大幅度提高电池的循环寿命等；第三，电池在使用过程中，内部瞬间达到一定压力后，及时放出气体，不会发生电池壳体破裂现象。
文档编号H01M2/12GK101834313SQ20101017108
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月12日 优先权日2010年5月12日
发明者郭治 申请人:郭治