專利名稱：鋰離子動力電池用安全閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋰離子動力電池用安全閥。
背景技術(shù)：
近年來，隨著能源危機(jī)和全球環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，新能源的開發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)成為全球的熱潮，采用磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子動力電池，被視為電動汽車、混合動力汽車等新能源汽車的最佳能源，發(fā)展勢頭迅猛。隨著鋰離子電池技術(shù)的進(jìn)步及新材料的出現(xiàn)，鋰離子電池在安全性比以往的鋰離子電池提高很多。因此，鋰離子電池越來越往大型化發(fā)展。尤其是電動汽車用的鋰離子電池，一般采用大型方形電池。但目前各類鋰離子電池的電解液基本上采用碳酸酯基電解液。 而采用碳酸酯基電解液的鋰離子電池在首次充電過程中，同時在電池正常的充放電過程中，由于伴隨著SEI膜的不斷破壞和生產(chǎn)，以上產(chǎn)生氣體的反應(yīng)在電池中是不可避免的，隨著充放電循環(huán)的進(jìn)行，電池內(nèi)累積的氣體數(shù)量越來越多，造成電池內(nèi)壓上升，給電池的安全性帶來隱患。目前，一般鋰離子動力電池會在端蓋上設(shè)置安全閥，通常采用沖壓減薄形成帶刻痕的薄金屬片，或采用預(yù)制刻痕的金屬薄片焊接于端蓋構(gòu)成安全閥。當(dāng)電池內(nèi)壓超過設(shè)定值后，金屬薄片在預(yù)制刻痕處破裂，電池內(nèi)部氣體通過破裂口排放，電池內(nèi)壓下降，從而防止電池爆炸。而當(dāng)該種類型的安全閥一旦打開，電池也隨之報廢，無法再使用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋰離子電池用安全閥，該安全閥能夠重復(fù)打開和閉合，精確控制電池內(nèi)壓，提高電池的安全性，同時防止電池內(nèi)部電解液的泄露。本實(shí)用新型是在塑料注塑成型的電池蓋板上開設(shè)圓柱形的安裝槽，安裝槽的頂部開放、底部開有排氣孔，安裝槽與鋰離子內(nèi)部通過排氣孔連通。閥蓋和彈簧設(shè)置在安裝槽內(nèi)，其中閥蓋上開有出氣孔，閥蓋的側(cè)壁與安裝槽的上部側(cè)壁螺紋連接。閥芯由上至下依次包括柱體的彈簧定位銷、扁平型的密封片、倒圓臺體的調(diào)節(jié)銷三部分，密封片部分的下表面面積大于調(diào)節(jié)銷部分的上表面面積。所述的閥芯一體成型，其材料為丁腈橡膠、丁苯橡膠、氟橡膠、乙丙橡膠或丁基橡膠。彈簧的上端與閥蓋的底面活動連接，彈簧的下端套在閥芯的彈簧定位銷外，并與密封片活動連接。排氣孔與安裝槽的底面通過圓錐面過渡，該圓錐面的錐度與閥芯的調(diào)節(jié)銷部分的外側(cè)面的錐度一致。本實(shí)用新型采用注塑成型的方法，直接在塑料蓋板上注出安裝槽，然后在安裝槽內(nèi)放置閥芯和彈簧，擰緊閥蓋，通過設(shè)定彈簧的預(yù)變形量，達(dá)到控制電池內(nèi)壓和密封的作用。當(dāng)電池內(nèi)壓力大于規(guī)定值時，該安全閥打開，排出多余的氣體后，安全閥重新關(guān)閉保持電池的密封，可準(zhǔn)確控制電池內(nèi)壓，保持電池安全性；同時安全閥能重復(fù)開閉，防止電池內(nèi)部電解液的泄露，保證電池可靠實(shí)用。本實(shí)用新型適用于鋰離子動力電池中，尤其適合應(yīng)用于大容量和高倍率放電的鋰離子動力電池中。本實(shí)用新型具有可恢復(fù)功能，可以將電池的內(nèi)壓控制在設(shè)定的范圍內(nèi)，當(dāng)電池內(nèi)壓增高時，可以及時將多余的氣體排出電池外，保證電池的安全性；當(dāng)電池的內(nèi)壓恢復(fù)到規(guī)定的值時，安全閥則又會及時閉合，防止電池漏液，保證電池的正常工作，不會使電池一次性報廢。因此，采用可重復(fù)開閉的安全閥，將能大大提高成為鋰離子電池的安全性，防止電池出現(xiàn)鼓殼現(xiàn)象，并能有效延長電池的工作壽命。對于鋰離子動力電池，尤其是作為車用動力電池的磷酸鐵鋰類動力電池，該安全閥能在使用過程中提供良好的安全保護(hù)作用。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中閥芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。如圖1所示，一種鋰離子動力電池用安全閥是在塑料注塑成型的電池蓋板1上開設(shè)圓柱形的安裝槽2，安裝槽2的頂部開放、底部開有排氣孔7，安裝槽2與鋰離子內(nèi)部通過排氣孔7連通。閥蓋3和彈簧5設(shè)置在安裝槽2內(nèi)，其中閥蓋3上開有出氣孔4，閥蓋3的側(cè)壁與安裝槽2的上部側(cè)壁螺紋連接。閥芯6為一體成型結(jié)構(gòu)，其材料采用丁腈橡膠、丁苯橡膠、氟橡膠、乙丙橡膠或丁基橡膠。如圖2，閥芯6由上至下依次包括圓柱體的彈簧定位銷6-1、圓片形的密封片6-2、 倒圓臺體的調(diào)節(jié)銷6-3三部分，密封片6-2的下表面面積大于調(diào)節(jié)銷6-3的上表面面積。彈簧5的上端與閥蓋3的底面活動連接，彈簧5的下端套在閥芯6的彈簧定位銷 6-1外，并與密封片6-2活動連接，彈簧5的兩端分別抵住閥蓋3的底面和密封片6-2的上表面。彈簧5采用不銹鋼材料，其預(yù)變形量Z根據(jù)胡克定律計(jì)算
XTTXr02 k其中k為彈簧的彈性變形系數(shù)，P.眾為設(shè)定的鋰離子電池內(nèi)壓，r0為排氣孔的最小半徑。排氣孔7與安裝槽2的底面通過圓錐面過渡，該圓錐面的錐度與閥芯的調(diào)節(jié)銷6-3 的外側(cè)面的錐度一致。鋰離子動力電池的塑料蓋板和殼體焊接成型后，通過安全閥的排氣孔7注入電解液，然后放入閥芯6和彈簧5，擰緊閥蓋3，閥芯6的調(diào)節(jié)銷6-3設(shè)置在排氣孔7的圓錐面部分，通過閥芯6密閉排氣孔7，預(yù)變形量根據(jù)設(shè)定的電池內(nèi)壓確定。 組裝好的電池安全閥，當(dāng)電池內(nèi)部產(chǎn)生的壓力超過設(shè)定壓力值，閥芯6被上頂，電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體通過排氣孔7以及出氣孔4排放。而當(dāng)壓力恢復(fù)到設(shè)定壓力值以下時， 閥芯6在彈簧5的作用下，重新將排氣孔7封閉。該安全閥通過重復(fù)打開和閉合，來降低電池內(nèi)壓，保證電池安全性。在電池內(nèi)壓力低于設(shè)定壓力時，由于已變形的彈簧產(chǎn)生的彈力， 彈簧將閥芯的倒圓臺體的調(diào)節(jié)銷緊密壓合在排氣孔內(nèi)，防止電池內(nèi)部電解液的泄露。
權(quán)利要求1.鋰離子動力電池用安全閥，其特征在于該安全閥是在塑料注塑成型的電池蓋板上開設(shè)圓柱形的安裝槽，安裝槽的頂部開放、底部開有排氣孔，安裝槽與鋰離子內(nèi)部通過排氣孔連通；閥蓋和彈簧設(shè)置在安裝槽內(nèi)，其中閥蓋上開有出氣孔，閥蓋的側(cè)壁與安裝槽的上部側(cè)壁螺紋連接；閥芯由上至下依次包括柱體的彈簧定位銷、扁平型的密封片、倒圓臺體的調(diào)節(jié)銷三部分，密封片部分的下表面面積大于調(diào)節(jié)銷部分的上表面面積；彈簧的上端與閥蓋的底面活動連接，彈簧的下端套在閥芯的彈簧定位銷外，并與密封片活動連接；排氣孔與安裝槽的底面通過圓錐面過渡，該圓錐面的錐度與閥芯的調(diào)節(jié)銷部分的外側(cè)面的錐度一致。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種鋰離子動力電池用安全閥。目前所采用的安全閥通常是設(shè)置在端蓋上的薄金屬片，一旦打開電池也隨之報廢。本實(shí)用新型是在注塑成型的電池蓋板上開設(shè)安裝槽，安裝槽底部開有排氣孔。閥蓋和彈簧設(shè)置在安裝槽內(nèi)，其中閥蓋上開有出氣孔，閥蓋的側(cè)壁與安裝槽的上部側(cè)壁螺紋連接。閥芯由上至下依次包括彈簧定位銷、密封片、倒圓臺體的調(diào)節(jié)銷三部分。彈簧的上端與閥蓋的底面活動連接，彈簧的下端與密封片部分活動連接。本實(shí)用新型具有可恢復(fù)功能，能大大提高鋰離子電池的安全性，防止電池出現(xiàn)鼓殼現(xiàn)象，并能有效延長電池的工作壽命。
文檔編號H01M2/12GK202019011SQ20112013066
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者倪九江, 周曉政, 孫建平, 繆東棟, 胡益蘭, 鄭劼, 黃輝 申請人:浙江谷神能源科技股份有限公司