鋰離子電池隔離注液恒壓兩功能閥的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鋰離子電池隔離注液恒壓兩功能閥，由閥體、密封圈、密封壓板、波形彈簧、壓彈簧墊圈、密封墊、螺紋壓座等組成，閥體安裝于電池殼頂端，閥體與電池殼密封形成密封容器，注液時(shí)通過(guò)注液針穿過(guò)密封墊，密封墊與注液針外徑保持密封，起到隔離環(huán)境氣體作用，電芯產(chǎn)氣形成內(nèi)壓增高時(shí)，壓在密封圈的密封壓板與密封圈之間的密封失效，形成泄壓，電池殼內(nèi)的電芯產(chǎn)氣排出后，電池殼內(nèi)壓力消失，波型彈簧受電池內(nèi)增高的壓強(qiáng)作用消失，即復(fù)位處于密封狀態(tài)，電池殼的內(nèi)壓始終保持恒壓狀態(tài)，鋰離子電池隔離注液恒壓兩功能閥對(duì)于鋰離子電池注液工藝減少水分滲入能起到顯著改善，恒壓閥功能可以避免電池內(nèi)壓力超過(guò)密封焊縫的臨界密封壓力，可以有效避免電池密封結(jié)構(gòu)因產(chǎn)氣過(guò)多引起內(nèi)壓增高受破壞造成漏液的危險(xiǎn)。
【專利說(shuō)明】鋰離子電池隔離注液恒壓兩功能閥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鋰離子電池制造與結(jié)構(gòu)，特別是鋰離子電池隔離注液恒壓兩功能閥。
技術(shù)背景
[0002]鋰離子電池已經(jīng)廣泛用于數(shù)碼電子產(chǎn)品，電動(dòng)工具、電動(dòng)助力車，電動(dòng)汽車，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電峰谷電的儲(chǔ)能，近些年隨著鋰離子電池的使用越來(lái)越廣泛，鋰離子電池存在的一些缺陷開(kāi)始暴露出來(lái)，有的漏液，有的起火，有的還發(fā)生爆炸，產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因有多方面，其中最主要原因之一是源于這類電池屬于液體電池，電池內(nèi)有電解液物質(zhì)，這些液體物質(zhì)受過(guò)熱后汽化膨脹，膨脹至一定內(nèi)壓時(shí)就有可能將電池殼的焊接接縫處脹裂，脹裂的裂縫發(fā)生泄漏，這些泄漏的電解液及其容易被引燃，現(xiàn)有電池壓力控制也存在一定問(wèn)題，大多數(shù)采用了爆破片結(jié)構(gòu)，這些爆破片需要到達(dá)電池殼內(nèi)壓力高至爆破片的臨界點(diǎn)才會(huì)爆破，當(dāng)密封焊縫的壓力強(qiáng)度臨界點(diǎn)低于爆破片的臨界點(diǎn)時(shí)，就容易被內(nèi)壓脹裂。改進(jìn)這種結(jié)構(gòu)，是鋰離子電池十分重要的安全技術(shù)措施。
[0003]研究證實(shí)，鋰離子電池產(chǎn)氣問(wèn)題與制造工藝有十分的密切關(guān)系，現(xiàn)有鋰離子電池采用了開(kāi)放式注液，在干燥房?jī)?nèi)電池注液口處于開(kāi)放狀態(tài)，環(huán)境中的空氣與電解液直接接觸，在化成工藝中仍然處于電解液注液口開(kāi)放狀態(tài)，電解液長(zhǎng)時(shí)間與環(huán)境空氣接觸，環(huán)境中的水汽直接滲入電解液中，研究還證實(shí)，電解液中水分越多電池產(chǎn)氣越嚴(yán)重，改進(jìn)這種開(kāi)放式注液、化成工藝，對(duì)提高鋰離子電池安全有著十分重要的意義。專利公報(bào)公開(kāi) 申請(qǐng)人:提出的ZL201120404132.2采用穿刺注液閥的鋰電池技術(shù)方案，雖然所采用了穿刺注液閥技術(shù)方案，可以起到隔離注液工藝環(huán)節(jié)水分滲入的目的，但是，該專利未考慮到注液后鋰離子電池產(chǎn)氣引起內(nèi)壓升高存在焊縫結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題，其局限性制約該技術(shù)的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]實(shí)現(xiàn)發(fā)明的技術(shù)方案
[0005]鋰離子電池隔離注液恒壓閥兩功能閥，由閥體、密封圈、密封壓板、組合碟型彈簧、壓彈簧墊圈、壓蓋、密封墊、螺紋壓座組成，閥體安裝于電池殼頂端，含電解液電芯置電池殼內(nèi)，電池殼與電芯、閥體安裝完畢之后形成密封容器結(jié)構(gòu)，與環(huán)境處于隔離狀態(tài)，具體結(jié)構(gòu)是，閥體腔內(nèi)設(shè)有密封圈槽位，密封圈槽位安裝密封圈，密封圈上方安裝密封壓板、密封壓板的上方安裝波型彈簧，波型彈簧的上方安裝壓彈簧墊圈，壓彈簧墊圈由壓蓋與閥體鎖緊固定，閥體安裝密封圈的下方設(shè)有密封墊位，密封墊位安裝密封墊，密封墊由閥體的密封墊擋凸沿限位，密封墊由螺紋壓座與閥體下方的內(nèi)螺紋鎖緊密封。
[0006]鋰離子電池隔離注液恒壓兩功能閥配置的鋰離子電池注液化成步驟是:
[0007]第一步:閥體與電池殼密封裝配；
[0008]第二步:裝配密封墊；
[0009]第三步:裝配螺紋壓座；[0010]第四步:裝配注液針；
[0011]第五步:注液；
[0012]第六步:撤出注液針；
[0013]第七步:裝配密封圈；
[0014]第八步:裝配密封壓板；
[0015]第九步:裝配波型彈簧；
[0016]第十步:裝配壓彈簧墊圈；
[0017]第十一步:裝配壓蓋；
[0018]注液時(shí),注液針穿刺密封墊注液,密封墊與注液針的徑向外壁仍然保持密封,注液結(jié)束后拔出注液針，密封墊材質(zhì)的彈性膨脹作用，針孔已被材料膨脹作用關(guān)閉，在常壓下能維持與環(huán)境空氣隔離。
[0019]當(dāng)電池殼內(nèi)的電芯產(chǎn)氣形成壓力時(shí)，內(nèi)壓首先從密封墊已經(jīng)形成的針孔壓出，從針孔壓出氣體繼續(xù)增高時(shí)，壓在密封圈的密封壓板受壓強(qiáng)作用推動(dòng)壓在密封壓板的波型彈簧，波型彈簧受壓強(qiáng)作用被壓縮，波型彈簧被壓縮，壓在密封圈的密封壓板與密封圈之間的密封產(chǎn)生泄漏，泄漏的氣體從壓蓋的排氣孔排出，電池殼內(nèi)的電芯產(chǎn)氣排出后，電池殼內(nèi)壓力消失，波型彈簧受電池內(nèi)增高的壓強(qiáng)作用消失，即復(fù)位處于密封狀態(tài)。
[0020]電池殼的電芯再次產(chǎn)氣形成內(nèi)壓增高時(shí)，壓在密封圈的密封壓板受壓強(qiáng)作用推動(dòng)壓在密封壓板的波型彈簧，波型彈簧受壓強(qiáng)作用被壓縮，波型彈簧被壓縮，壓在密封圈的密封壓板與密封圈之間的密封產(chǎn)生泄漏，泄漏的氣體從壓蓋的排氣孔排出，電池殼內(nèi)的電芯產(chǎn)氣排出后，電池殼內(nèi)壓力消失，波型彈簧受電池內(nèi)增高的壓強(qiáng)作用消失，即復(fù)位處于密封狀態(tài)，電池殼的內(nèi)壓始終保持恒壓狀態(tài)。
[0021]本實(shí)用新型的積極意義
[0022]鋰離子電池隔離注液恒壓兩功能閥對(duì)于鋰離子電池注液工藝減少水分滲入能起到顯著改善，降低水分進(jìn)入鋰離子電池電芯內(nèi)，可以降低鋰離子電池化學(xué)過(guò)程的副反應(yīng)，對(duì)于提高電池性能的穩(wěn)定有顯著意義，同時(shí)通過(guò)恒壓閥功能可以避免電池內(nèi)壓力超過(guò)密封焊縫的臨界密封壓力，這樣可以有效避免電池密封結(jié)構(gòu)因產(chǎn)氣過(guò)多引起內(nèi)壓增高受破壞造成漏液的危險(xiǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型配置組合碟型彈簧4a的鋰離子電池隔離注液恒壓兩功能閥示意圖；
[0024]圖2是本實(shí)用新型配置波型彈簧4b的鋰離子電池隔離注液恒壓兩功能閥示意圖；
[0025]圖3是本實(shí)用新型配置焊接波紋管4c的鋰離子電池隔離注液恒壓兩功能閥示意圖；
[0026]圖4是應(yīng)用實(shí)例示意圖；
[0027]圖5是閥體I剖視圖；
[0028]圖6是本實(shí)用新型配置柱式彈簧4d的鋰離子電池隔離注液恒壓兩功能閥示意圖；[0029]圖1中，閥體1、密封圈2、密封壓板3、組合碟型彈簧4a、壓彈簧墊圈5、壓蓋6、排氣孔6k、密封墊7、螺紋壓座8 ；
[0030]圖2中，閥體1、密封圈2、密封壓板3、波型彈簧4b、壓彈簧墊圈5、壓蓋6、排氣孔6k、密封墊7、螺紋壓座8 ;
[0031]圖3中，排氣孔6k、閥體1、密封圈2、密封壓板3、焊接波紋管4c、壓彈簧墊圈5、壓蓋6、密封墊7、螺紋壓座8 ;
[0032]圖4中，閥體1、密封墊7、螺紋壓座8、注液針9、電池殼10 ；
[0033]圖5中，閥體1、密封圈槽位la、密封墊位lb、密封墊擋凸沿Ic ；
[0034]圖6中，閥體1、密封圈2、密封壓板3、柱式彈簧4d、壓彈簧墊圈5、壓蓋6、排氣孔6k、密封墊7、螺紋壓座8 ;
[0035]參照?qǐng)D2，圖5，閥體I腔內(nèi)密封圈槽位Ia安裝密封圈2，密封圈2上方安裝密封壓板3、密封壓板3上方安裝波型彈簧4b，波型彈簧4b上方安裝壓彈簧墊圈5，壓彈簧墊圈5由壓蓋6的內(nèi)螺紋與閥體I鎖緊固定，閥體I安裝密封圈2的下方密封墊位Ib安裝密封墊7，密封墊7由密封墊擋凸沿Ic限位，密封墊7由螺紋壓座8的外螺紋與閥體I下方的內(nèi)螺紋鎖緊密封。
[0036]參照?qǐng)D1、圖5，密封壓板3上方安裝組合碟型彈簧4a ；
[0037]參照?qǐng)D3、圖5，密封壓板3上方安裝焊接波紋管4c ；
具體實(shí)施例
[0038]參照?qǐng)D4，閥體I安裝于電池殼10頂端，構(gòu)成了電池芯和電解液的密封容器；密封墊7由螺紋壓座8壓緊密封、電池殼10構(gòu)成的容器已經(jīng)與環(huán)境隔離密封，注液針9穿刺密封墊7注液，注液結(jié)束后拔出注液針，密封墊7材料的彈性膨脹作用，針孔受密封墊7材料的彈性膨脹作用形成閉孔效應(yīng)，維持與環(huán)境隔離作用，拔出注液針后的裝配工藝按如下工藝步驟:
[0039]參照?qǐng)D1 ;
[0040]第一步:安裝密封圈2 ；
[0041]第二部:安裝密封壓板3 ；
[0042]第三步:安裝組合碟型彈簧4a ；
[0043]第四步:安裝壓彈簧墊圈5 ；
[0044]第五步:安裝壓蓋6;
[0045]當(dāng)電池殼10內(nèi)的電芯產(chǎn)氣形成壓力時(shí)，由于密封墊7已經(jīng)被注液針穿刺形成了有空缺陷，壓力氣體首先從密封墊7已經(jīng)形成的針孔缺陷壓出，從針孔壓出氣體繼續(xù)增高時(shí)，壓在密封圈2的密封壓板3受到壓強(qiáng)作用，壓在密封圈2的密封壓板3受到壓強(qiáng)作用即推動(dòng)壓在密封壓板3的組合碟型彈簧4a，組合碟型彈簧4a受壓強(qiáng)作用被壓縮，組合碟型彈簧4a被壓縮，壓在密封圈2的密封壓板3的密封處密封失效產(chǎn)生泄漏，泄漏的氣體從壓蓋6的排氣孔6k排出，電池殼10內(nèi)的電芯產(chǎn)氣排出后，電池殼10內(nèi)壓力消失,組合碟型彈簧4a受壓強(qiáng)作用消失及復(fù)位處于密封狀態(tài)。
[0046]電池殼10內(nèi)的電芯再次產(chǎn)氣形成內(nèi)壓增高時(shí)，內(nèi)壓再次首先從密封墊7已經(jīng)形成的針孔壓出，從針孔壓出氣體繼續(xù)增高時(shí)，壓在密封圈2的密封壓板3受壓強(qiáng)作用推動(dòng)壓在密封壓板3的組合碟型彈簧4a，組合碟型彈簧4a受壓強(qiáng)作用被壓縮，組合碟型彈簧4a被壓縮，壓在密封圈2的密封壓板3產(chǎn)生泄漏，泄漏的氣體從壓蓋6的排氣孔6k排出，電池殼10內(nèi)的電芯產(chǎn)氣排出后，電池殼10內(nèi)壓力消失，組合碟型彈簧4a受壓強(qiáng)作用消失及復(fù)位處于密封狀態(tài)，電池殼10的內(nèi)壓始終保持恒壓狀態(tài)。
[0047]所述的組合碟型彈簧4a還可以選用波型彈簧4b、焊接波紋管4c、柱式彈簧4d其中一種，優(yōu)選波型彈簧4b。
[0048]所述的組合碟型彈簧4a是由多片碟型彈簧組成。
[0049]所述的密封圈(2)，密封墊(7)是有機(jī)高分子材料，為了耐受鋰離子電池內(nèi)的電解液的腐蝕性，選用三元乙丙橡膠、全氟醚橡膠、聚四氟乙烯材料的其中一種，優(yōu)選全氟醚橡膠。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池隔離注液恒壓兩功能閥，由閥體(I)、密封圈(2)、密封壓板(3)、波型彈簧(4b)、壓彈簧墊圈(5)、壓蓋(6)、密封墊(7)、螺紋壓座(8)組成，其特征是:閥體(I)腔內(nèi)密封圈槽位(Ia)安裝密封圈(2)，密封圈(2)上方安裝密封壓板(3)、密封壓板(3)上方安裝波型彈簧(4b)，波型彈簧(4b)上方安裝壓彈簧墊圈(5)，壓彈簧墊圈(5)由壓蓋(6)的內(nèi)螺紋與閥體⑴鎖緊，閥體⑴安裝密封圈⑵的下方密封墊位(Ib)安裝密封墊(7)，密封墊(7)由密封墊擋凸沿(Ic)限位，密封墊(7)由螺紋壓座(8)的外螺紋與閥體(I)下方的內(nèi)螺紋鎖緊密封。
2.按權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔離注液恒壓兩功能閥其特征是:波型彈簧(4b)、還可以選取焊接波紋管(4c)、柱式彈簧(4d)、組合碟型彈簧(4a)中的一種。
3.按權(quán)利要求1所述的鋰離子電池隔離注液恒壓兩功能閥其特征是:密封圈(2)，密封墊(7)是有機(jī)高分子材料三元乙丙橡膠、全氟醚橡膠、聚四氟乙烯的其中一種。
【文檔編號(hào)】H01M2/36GK203377293SQ201320349881
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月9日
【發(fā)明者】鄧梁 申請(qǐng)人:趙寬, 鄧梁