端盖铝塑一体化电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了端盖铝塑一体化电池，包括壳体(1)、端盖，壳体(1)形成开口，壳体(1)的开口处安装端盖，壳体(1)由铝制成；端盖是由铝盖(21)与塑盖(22)构成，铝盖(21)的边沿与壳体(1)的开口处固定连接，铝盖(21)形成与电池极柱及电池安全阀相对应的通孔，塑盖(22)注塑于铝盖(21)的上下表面以及与电池极柱及安全阀相对应的通孔部位，塑盖(22)形成用于装配电池极柱及电池安全阀的安装孔。本实用新型端盖铝塑一体化电池具有高能量密度等优点。
【专利说明】
端盖铝塑一体化电池
技术领域
[0001]本实用新型属于电池制造技术领域，具体涉及一种端盖铝塑一体化电池。
【背景技术】
[0002]近年来，各国政府都非常重视锂离子电池的开发和运用，尤其是动力锂离子电池的开发。例如，美国把新能源和低碳经济提到了美国经济持续增长的新引擎高度，能源部投入高达24亿美金于电动汽车产业，其中重点支持了一些锂离子电池制造公司和电池材料企业。德国政府则资助5900万欧元用于新型锂离子电池的研发，推动组建了锂离子电池“创新联盟”。法国政府与法国电力公司、标致-雪铁龙公司和雷诺汽车公司签署协议，共同投资组建了电动车的电池公司。日本政府自上个世纪90年代开始便大力扶持电动汽车的研究，目前丰田和本田两大汽车巨头已将未来电动汽车的动力电池锁定在锂离子电池。我国政府也积极支持锂离子电池的研究开发，先后出台了《汽车产业调整和振兴规划》、《新兴能源产业发展规划》、《促进新能源汽车消费的支持政策》，而且为动力锂离子电池技术的发展投入了巨大的资金支持，“十五”期间，国家科技部组织实施了863电动汽车计划专项，资助额度近10亿元。“十一五”期间，国家更是投入了巨资研发和进行电动汽车产业化与商业化的推进。另外，财政部、科技部、工业和信息化部、国家发改委联合出台了对插电式混合动力乘用车和纯电动乘用车给予一次性的补贴的政策。随着新能源汽车技术的不断发展，产品日益成熟，但，现有的锂离子电池还存在能量密度低、功率密度低及循环寿命短等缺陷。
【实用新型内容】
[0003]为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型公开了一种端盖铝塑一体化电池。
[0004]本实用新型采取如下技术方案:端盖铝塑一体化电池，包括壳体(I)、端盖，壳体
(I)形成开口，壳体(I)的开口处安装端盖，壳体(I)由铝制成；端盖是由铝盖(21)与塑盖
(22)构成，铝盖(21)的边沿与壳体(I)的开口处固定连接，铝盖(21)形成与电池极柱及电池安全阀相对应的通孔，塑盖(22)注塑于铝盖(21)的上下表面以及与电池极柱及安全阀相对应的通孔部位，塑盖(22)形成用于装配电池极柱及电池安全阀的安装孔。
[0005]优选的，端盖之外连接一卡件(8)，卡件(8)由绝缘材料制成，卡件(8)形成走线槽(A)0
[0006]优选的，铝盖(21)的外表面四周边沿处向外凸形成凸边(21-1)，凸边(21-1)的外端部朝外折过90度，且折角处呈弧状;所述的卡件(8)四周边与铝壳(I)的四周边相适配，沿四周边形成朝内侧的插槽，插槽的一侧壁呈朝内侧的斜面状，斜面的外端形成朝外的台阶面;所述铝盖的凸边(21-1)插入卡件(8)的插槽，铝盖凸边(21-1)的外端折弯部与卡件插槽的台阶面钩合。
[0007]优选的，卡件(8)形成多个缺口，形成所述的走线槽(A)。
[0008]优选的，所述的壳体(I)呈长方体状，其开口处于上部;所述的铝盖四周边呈方形。
[0009]优选的，所述的卡件(8)呈方状的框架形，其两宽边各形成一个缺口，两侧的缺口相对称;两长边分别形成四个缺口，两侧的四个缺口也相对称。
[0010]优选的，所述卡件(8)的外侧面连接一防护罩。
[0011]优选的，所述卡件的两长边中部各形成一个扣孔(8-1);所述防护罩的两长边中部分别设有扣，此两扣与卡件(8)相对应的扣孔(8-1)相扣合。
[0012]优选的，正极铝极柱(31)、负极铝极柱(32)以及安全阀(4)以嵌件形式装于所述的铝盖(21)相对应通孔处，而后通过注塑形成所述的塑盖(22)。
[0013]优选的，壳体(I)内装正极片、负极片，正极片、负极片涂布前进行预涂布，在正极片、负极片表面各涂覆一层碳纳米管材料。
[0014]优选的，正极铝极极柱和/或负极铝极柱的上段采用圆柱形。
[0015]优选的，铝盖(21)与铝壳(I)采用磁爆焊焊接。
[0016]优选的，所述的壳体与铝盖磁暴焊焊接后，所述的壳体形成一圈凹口，所述卡件的下边沿卡于焊接后的凹口处。
[0017]优选的，所述的正极铝极柱、负极铝极柱对称安装于端盖的两侧，所述的安全阀装配于端盖的中部。
[0018]优选的，所述铝盖(21)的三个通孔处分别向上凸形成凸环即第一凸环(21-2)、第二凸环(21-3)、第三凸环(21-4)，铝盖上表面与三凸环过渡处分别形成环形凹槽。
[0019]优选的，所述的第一凸环(21-2)、第二凸环(21-3)、第三凸环(21-4)的外壁与塑盖(22)间各装配有密封圈(75、71、72)。
[0020]优选的，铝盖的外圈套装有密封圈。
[0021]优选的，所述铝盖(21)的上表面形成两条沿宽度方向延伸的凹槽(21-5、21_6)，两凹槽(21-5、21-6)分别处于两侧凸边(21-1)与两侧的通孔之间。
[0022]优选的，所述铝盖的下表面形成六条沿宽度方向延伸的凸条即第一凸条(21-7)、第二凸条(21-8)、第三凸条(21-9)、第四凸条(21-10)、第五凸条(21-11)、第六凸条(21-12)，数凸条相平行布设，第一凸条(21-7)、第二凸条(21-8)处于铝盖一侧边沿与正极铝极柱装配孔之间，第二凸条(21-8)的高度大于第一凸条(21-7)的高度;第五凸条(21-11)、第六凸条(21-12)处于铝盖另一侧边沿与负极铝极柱装配孔之间，第五凸条(21-11)的高度大于第六凸条(21-12)的高度;第三凸条(21-9)、第四凸条(21-10)分别处于正极铝极柱的通孔与安全阀的通孔、负极铝极柱的通孔与安全阀的通孔之间。
[0023]优选的，所述的塑盖(22)于正极铝极柱(31)、负极铝极柱(32)的安装孔处下部都形成卡环(22-1);所述的正极铝极柱(31)、负极铝极柱(32)下段的上部外壁形成环形卡槽，与相对应的卡环(22-1)卡接。
[0024]优选的，所述正极铝极柱(31)、负极铝极柱(32)的上段根部与所述塑盖相对应的安装孔相触，且两者间各装配有密封圈(73)。
[0025]优选的，所述塑盖(22)于正极铝极柱、负极铝极柱的安装孔处之上分别装配有正极区分盖(51)、负极区分盖(52)。
[0026]优选的，所述正极铝极柱(31)的上段穿过正极区分盖后伸出塑盖(22);所述负极铝极柱(32)的上段穿过负极区分盖后伸出塑盖(22)。
[0027]优选的，塑盖(22)于安全阀的安装孔处下部形成竖向的环形卡槽(22-2)，卡槽
(22)的内侧壁上部向外凸呈弧形;所述安全阀(4)的下部形成卡环，该卡环的内壁呈弧形凸部，从上而下插入塑盖(22)的卡槽(22-2)而卡接。
[0028]优选的，所述安全阀(4)的上部突出于塑盖(22)的上表面，且其上部由装饰盖(6)封盖。
[0029]优选的，壳体内装电芯极耳(10);正极铝极柱(31)和/或负极铝极柱(32)的下段与电芯极耳(10)通过磁爆焊焊接，并采用挡圈(11)将电芯极耳(10)与正极铝极柱(31)或负极铝极柱(32)的下段压紧。
[0030]本实用新型端盖铝塑一体化电池具有以下技术效果:
[0031]一、提高能量密度
[0032]目前的电池存在体积能量密度无法满足部分新能源汽车的问题，而本实用新型电池采用铝合金外壳和铝塑端盖，减小了电池外壳的壁厚，从而大幅度的缩小了相同规格电池的体积和一定程度减轻了相同规格电池的重量，达到提高体积能量密度和重量能量密度的目的。按10Ah计算，电池体积能量密度提高20%，电池重量能量密度提高5%。
[0033]二、提高功率密度和循环寿命
[0034]为了进一步提高电池的功率密度和循环寿命以满足不断发展的新能源汽车的要求，本实用新型端盖铝塑一体化电池的正负极片涂布前进行预涂布，在表面涂覆一层碳纳米管材料，不但增加正极材料的粘结力，而且提尚了正极材料的导电能力，从而达到提尚电池的功率密度和循环寿命的目的。按10Ah计算电池，电池功率密度提高5%，循环寿命提高30%。
【附图说明】
[0035]图1是实施例1磁爆焊前的电池结构图。
[0036]图2是图1的俯视图。
[0037]图3是图1的左视图。
[0038]图4是实施例1磁爆焊前的电池局部结构图。
[0039]图5是实施例1磁爆焊后的电池结构图。
[0040]图6是图5的俯视图。
[0041 ]图7是图5的左视图。
[0042]图8是实施例1磁爆焊后的电池局部结构图。
[0043]图9是实施例1磁爆焊后且安装卡件的电池结构图。
[0044]图10是图9的俯视图。
[0045]图11是图9的左视图。
[0046]图12是实施例1磁爆焊后且安装卡件的电池局部结构图。
[0047]图13是实施例2电芯极耳磁爆焊前的电池结构图。
[0048]图14是图13的左视图。
[0049]图15是实施例2电芯极耳磁爆焊前的电池局部结构图。
[0050]图16是实施例2电芯极耳磁爆焊后的电池结构图。
[0051 ]图17是图16的左视图。
[0052]图18是实施例2电芯极耳磁爆焊后的电池局部结构图。
【具体实施方式】
[0053]下面结合附图对本实用新型优选实施例作详细说明。
[0054]实施例1
[0055]参见图1-12，本实施例端盖铝塑一体化电池包括壳体1、端盖、正极铝极柱31、负极铝极柱32、安全阀4、正极区分盖51、负极区分盖52、装饰盖6、卡件8、防护罩等。
[0056]壳体内装正负极片，正负极片涂布前进行预涂布，在表面涂覆一层碳纳米管材料。
[0057]本实施例中，壳体I由铝材料制成，呈长方体状，其上端呈开口状。端盖安装于壳体I的开口处，其为铝塑一体化端盖，由铝盖21与塑盖22构成，铝盖21的四周边沿与铝壳I的开口处内壁采用EMPT磁爆焊焊接。目前国内铝合金外壳多采用激光焊接技术，采用激光焊接技术首先要保证外壳和端盖所采用的铝合金型号是相同的，这对材料的选择具有较高的要求;其次，在实际生产过程中，激光焊接的可靠性不高，特别是在大规模生产中，存在一定比例的漏焊现象。若要保证将两种不同型号的铝材质焊接在一起，且高效又可靠，采用现有的激光焊接技术是无法达到要求的。本实施例铝塑端盖一体化电池采用压铸工艺，其外壳采用拉伸工艺，可以达到经济高效率且可轻松自动化，且壳体、端盖两种不同的工艺需不同型号的铝合金，因而本实施例将电池外壳和端盖采用目前的EMPT磁暴焊技术，EMPT过程中壳体的壁将受到盖的作用，这种作用力来自电磁相互作用，可以通过增大电流，壳体将受到一个非常高的速度冲击，速度大于400m/s，所需的能量是32千焦，且外壳的壁与端盖有一定的角度，冲击后会产生一个焊缝，通过瞬间的大能量将端盖和壳体焊接在一起，对焊接的样品进行剥离试验和气密性试验均符合要求。
[0058]铝盖21沿长度方向形成三个孔，两侧的孔为对称的孔，分别用于装配正极铝极柱21、负极铝极柱32，中间孔用于装配安全阀4。
[0059]铝盖21的上表面靠近四周边沿处向上凸形成四周的凸边21-1，凸边21-1的上端部朝外折过90度，且折角处呈弧状。
[0060]铝盖21的三个开孔处分别向上凸形成凸环21-2、21-3、21-4，铝盖上表面与三凸环过渡处分别形成环形凹槽。
[0061]铝盖21的上表面形成两条沿宽度方向延伸的凹槽21-5、21-6，两凹槽21-5、21-6分别处于两侧凸边21-1与两侧的开孔之间。
[0062]铝盖的下表面形成六条沿宽度方向延伸的凸条21-7、21-8、21-9、21-10、21-11、21-12，数凸条相平行布设，凸条21-7、21-8处于铝盖一侧边沿与正极铝极柱装配孔之间，凸条21-8的高度大于凸条21-7的高度；凸条21-11、21-12处于铝盖另一侧边沿与负极铝极柱装配孔之间，凸条21-11的高度大于凸条21-12的高度；凸条21-9、21-10分别处于正极铝极柱装配孔与安全阀装配孔、负极铝极柱装配孔与安全阀装配孔之间。
[0063]铝盖21的上下表面以及开孔处内壁由塑盖22覆盖，铝盖21与塑盖22通过注塑一体成型。凸环21-2、21-3、21-4的外壁与塑盖22间装配有密封圈75、71、72。
[0064]铝盖21的外圈套装有密封圈74。
[0065]塑盖22形成与正极铝极柱31、负极铝极柱32、安全阀4相对应的安装孔，塑盖22于正极铝极柱31、负极铝极柱32孔处的下部都形成卡环22-1。正极铝极柱31、负极铝极柱32下段的上部外壁形成环形卡槽，与相对应的卡环22-1卡接。正极铝极柱31、负极铝极柱32的上段根部与塑盖相对应的安装孔相触，且两者间装配有密封圈73。
[0066]随着新能源汽车的不断发展，传统汽车逐步被取代，但要想实现真正的商业化，电动汽车就需要快装快换模式，即提高生产效率和维护维修效率，因此从电池的角度出发，要求电池之间及电池箱之间需要快速连接。针对这个问题，本实施例电池在设计上采用接插件的形式，即电池极柱上段采用圆柱形状，导电条采用插件式，内部采用螺旋式弹性体使导电条与极柱充分接触，顶端用卡簧卡住，此结构再结合电池端盖，其BMS走线整齐、有序，电池组以及电池箱的安装和更换方便、快捷、可靠。
[0067]塑盖22于正极铝极柱、负极铝极柱的安装孔处之上分别装配有正极区分盖51、负极区分盖52。
[0068]正极铝极柱31、负极铝极柱32的上段穿过相对应的区分盖后伸出塑盖22。
[0069]塑盖22于安全阀的安装孔处下部形成竖向的环形卡槽22-2，卡槽22的内侧壁上部稍向外凸呈弧形。安全阀4的下部形成卡环，该卡环的内壁呈弧形凸部，从上而下插入塑盖22的卡槽22-2，而将两者卡接。安全阀4的上部突出于塑盖22的上表面，且其上部由装饰盖6封盖。
[0070]卡件8采用塑料制成，其呈方状的框架形，其四周边与铝壳I的四周边相适配，沿四周边形成朝下的插槽，插槽的靠外侧壁呈朝下的斜面状，斜面部的上端形成朝上的台阶面。铝盖的凸边21-1从下而上插入卡件8的插槽，凸边21-1的上端折弯部与卡件8的插槽台阶面钩合。
[0071]塑料卡件8的上部形成多个缺口即两宽边各形成一个缺口，两侧的缺口相对称;两长边分别形成四个缺口，两侧的四个缺口也相对称。两长边的中部各形成一个扣孔8-1。防护罩封盖于塑料卡件8的上口，其两长边分别设有扣，此两扣与塑料卡件8相对应的扣孔8-1相扣合。塑料卡件采用倒扣设计，焊接后再安装卡件，卡件与防护罩扣合后，卡件8的多个缺口形成BMS走线槽A，其用于BMS走线，使BMS走线整齐、有序，其次，塑料卡件8可以使壳盖与导电片之间绝缘。
[0072]目前的铝合金电池由于端盖的设计存在绝缘走线和安全的问题，尤其是安全问题，目前普遍采用薄弱环节的处理，而在实际使用过程中，当电池内部压力达到一定值时，无法起到安全阀的作用将内部的压力释放，从而使电池产生安全问题。针对这个问题，本实施例电池在设计上将电池端盖在焊接前以嵌件的方式将极柱和安全阀底座通过注塑的形式将塑料注入，从而使铝合金端盖和极柱及安全阀底座一体化，这在目前锂电行业属于首仓|J，同时端盖和壳体采用EMPT(磁暴焊)焊接后，再利用一个塑料卡件卡在焊接后的凹口处。本实施例的安全阀，在电池实际使用过程中，产生的气体能够及时地通过安全阀阀排出，同时当内部压力瞬间达到一定值时安全阀弹开释放电池内部的压力和热量，此设计不但解决了普通铝合金外壳绝缘和走线连接的问题，使电池整体整洁、有序，而且解决了铝合金外壳电池的安全问题。
[0073]本实施例电池还可快速回收，梯度利用。新能源汽车的不断普及，其对汽车用动力锂电池的需求也越来越大，随着时间的推移，数年后会有一大批锂电池因为电池的一致性或循环的终结而达到使用寿命，一般使用到额定容量的80%即判定为使用寿命的终结而无法满足电动车大电流充放及里程数的要求，从而需要更换新的动力锂电池。本实施例电池采用接插件形式，其快拆快换非常适合快速整体电池组的回收和替换。若此批电池整体性能还没达到锂电池报废的标准即无法充放电，可以将回收后的电池箱通过测试，快速方便的将一部分已损坏的电池挑出，并根据不同行业的不同要求，如通信、储能、电力、航道等要求小电流充放，放电时间足够且实际使用次数有限的行业，可将其余电池重新分容后快速成组，不同行业分梯度以该行业的价格销售使用，从而提高了锂电池的整体利用率。在相关行业再次使用，数年后可将报废电池快速的再次集中回收，将电池销售给专业的回收机构，由回收机构将报废的电池可以方便的对电池组进行拆解后熔融，将正极的锂盐，铝箔和负极的石墨铜箔及隔膜电池外壳(PP塑料)分离回收后，将回收后的材料循环利用于所需的行业，而本实施例的设计在整个锂动力电池的循环使用过程中，能够通过独特的设计大大地方便了各个锂电池的使用行业及对锂电池的处理，将锂动力电池的效益达到最大化。
[0074]实施例2
[0075]如图13-18所示，电芯极耳10安装于壳体I内，正极铝极柱31、负极铝极柱32的下段与电芯极耳10通过磁爆焊焊接后，采用挡圈11将电芯极耳与铝极柱的下段压紧。
[0076]本实施例其它内容可参考实施例1。
[0077]本领域的技术人员应认识到，以上实施例仅是用来说明本实用新型，而并非作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的范围内，对以上实施例的变化、变形都将落在本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.端盖招塑一体化电池，包括壳体(I)、端盖，壳体(I)形成开口，壳体(I)的开口处安装端盖，其特征在于:壳体(I)由铝制成;端盖是由铝盖(21)与塑盖(22)构成，铝盖(21)的边沿与壳体(I)的开口处固定连接，铝盖(21)形成与电池极柱及电池安全阀相对应的通孔，塑盖(22)注塑于铝盖(21)的上下表面以及与电池极柱及安全阀相对应的通孔部位，塑盖(22)形成用于装配电池极柱及电池安全阀的安装孔。2.如权利要求1所述的端盖铝塑一体化电池，其特征在于:所述的端盖之外连接一卡件(8)，卡件(8)由绝缘材料制成，卡件(8)形成走线槽(A)。3.如权利要求2所述的端盖铝塑一体化电池，其特征在于:所述铝盖(21)的外表面四周边沿处向外凸形成凸边(21-1)，凸边(21-1)的外端部朝外折过90度，且折角处呈弧状;所述的卡件(8)四周边与壳体(I)的四周边相适配，沿四周边形成朝内侧的插槽，插槽的一侧壁呈朝内侧的斜面状，斜面的外端形成朝外的台阶面;所述铝盖的凸边(21-1)插入卡件(8)的插槽，铝盖凸边(21-1)的外端折弯部与卡件插槽的台阶面钩合。4.如权利要求2或3所述的端盖铝塑一体化电池，其特征在于:所述的壳体(I)呈长方体状，开口处于上部;相对应的，所述的铝盖四周边呈方形。5.如权利要求4所述的端盖铝塑一体化电池，其特征在于:所述的卡件(8)呈方状的框架形，两宽边各形成一个缺口，两侧的缺口相对称;两长边分别形成四个缺口，两侧的四个缺口也相对称。6.如权利要求5所述的端盖铝塑一体化电池，其特征在于:所述卡件(8)的外侧面连接一防护罩。7.如权利要求6所述的端盖铝塑一体化电池，其特征在于:所述卡件的两长边中部各形成一个扣孔(8-1);所述防护罩的两长边中部分别设有扣，此两扣与卡件(8)相对应的扣孔(8-1)相扣合。8.如权利要求1-3任一项所述的端盖铝塑一体化电池，其特征在于:所述的铝盖(21)与壳体(I)采用磁爆焊焊接。9.如权利要求1所述的端盖铝塑一体化电池，其特征在于:所述铝盖的外圈套装有密封圈。10.如权利要求1或3或9所述的端盖铝塑一体化电池，其特征在于:所述铝盖的上表面形成数条沿宽度方向延伸的凹槽;和/或，所述铝盖的下表面形成数条沿宽度方向延伸的凸条。
【文档编号】H01M10/0525GK205564827SQ201620181870
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月10日
【发明人】闻人红雁, 毛松科, 闻人红权, 孔建锋, 鲍迪良
【申请人】闻人红雁