一种保护片、顶盖组件及单体电池的制作方法

[0001]
本实用新型涉及保护片的技术领域，尤其涉及一种保护片、顶盖组件及单体电池。


背景技术：

[0002]
随着新能源行业的蓬勃发展以及新能源电动汽车的进一步普及，电动汽车需求量越来越多，动力电芯厂商对于动力电芯的安全性能要求越来越严格，尤其体现在电芯是否在短路时提前失效，即防爆阀爆破，但目前传统电芯设计总防爆阀存在暴露大气环境下的风险。
[0003]
目前锂离子动力电池结构中，顶盖片下端焊接用于防止电芯短路发生爆炸的防爆阀，为了解决电芯制造过程中电解液不小心落入防爆阀，短期或者长期腐蚀防爆阀，存在提前爆破降低电池使用寿命的风险。传统顶盖设计在防爆阀位置顶盖片上直接粘贴带双面胶的pet贴片，以实现保护防爆阀，但在电芯制造过实际生产过程中，注液漏液或者失败过程中，电解液很容易溶解双面胶使保护pet贴片失效进入防爆阀内腐蚀防爆阀，从而降低电芯的使用寿命。另外在制程过程中有气密性检测过程，可能导致带胶的pet贴片错位，从而失去对防爆阀的保护作用，随着时间的推移，防爆阀被腐蚀，电芯的耐压失效能力降低，进而电芯提前失效，降低电芯的使用寿命，此外电芯气密性检的过程中，很可能气密性合格，但防爆阀气密性不良的结果。
[0004]
为此，迫切需要开发一种保护片用于防电解液，一方面防止注液漏液或者失败后电解液进入防爆阀，另一方面形成的容器有一定的泄压能力，防止气密性检查过程中带胶的pet贴片错位导致防爆阀失去其原有爆破值能力，提升电芯的使用寿命。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的是提供一种顶盖组件及单体电池以解决保护片漏液的技术问题。
[0006]
为实现上述目的本实用新型采用以下技术方案实现的：提供了一种保护片，保护片用于粘接在单体电池的顶盖上覆盖防爆孔，保护片包括：保护部、连接部和疏水涂层，连接部环设保护部，连接部用于粘接在顶盖上，保护部用于覆盖防爆孔，保护部开设有用于透气的通槽，通槽不允许电解液透过，疏水涂层涂覆于保护部上且包围通槽。
[0007]
可选地，保护部包括第一子部和第二子部，第一子部与连接部连接，第二子部与第一子部连接且向外凸起，通槽开设在第二子部上。
[0008]
可选地，通槽的数量为多个，第二子部的数量为多个，每个第二子部上至少设置有一个通槽。
[0009]
可选地，通槽的数量为多个，第二子部的数量为一个，多个通槽设置在第二子部上。
[0010]
可选地，通槽的数量为多个且相互平行，通槽的长度方向与保护部的长度方向垂直。
[0011]
可选地，通槽的长度为0.5毫米至2毫米，通槽的宽度为0.02毫米至0.1毫米。
[0012]
为实现上述目的本实用新型采用以下技术方案实现的：提供了一种顶盖组件，该顶盖组件包括：顶盖、防爆阀和上述任一项的保护片，顶盖开设有防爆孔，防爆阀与顶盖的一侧连接且覆盖防爆孔，保护片与顶盖的相对一侧连接且覆盖防爆孔。
[0013]
可选地，顶盖环设防爆孔凸设有台阶部，保护片粘接于台阶部上。
[0014]
可选地，台阶部包括层叠的第一台阶部和第二台阶部，保护片粘接于第二台阶部上。
[0015]
为实现上述目的本实用新型采用以下技术方案实现的：提供了一种单体电池，单体电池包括：电芯、壳体和上述任一项的顶盖组件，电芯装配于壳体中，顶盖组件封盖壳体。
[0016]
本实用新型实施例的有益效果为：保护片包括保护部和环设保护部的连接部，连接部用于粘接在顶盖上，保护部用于覆盖防爆孔，保护部开设有用于透气的通槽，通槽不允许电解液透过。保护片包括：保护部、连接部和疏水涂层，连接部环设保护部，连接部用于粘接在顶盖上，保护部用于覆盖防爆孔，保护部开设有用于透气的通槽，通槽不允许电解液透过。疏水涂层涂覆于保护部上且包围通槽。疏水涂层的材质可选为凡士林或油脂类物质，当电解液流至保护片表面时疏水涂层可快速导流走电解液，避免电解液停留在保护片表面过长，进而透过通槽进入防爆阀内腐蚀防爆阀。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或前期研发中的技术方案，下面将对实施例或前期研发描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0018]
图1是本实用新型提供的单体电池的分解结构示意图；
[0019]
图2是本实用新型提供的图1中a区域的立体截面示意图；
[0020]
图3是本实用新型提供的保护片的第一实施例的结构示意图；
[0021]
图4是本实用新型提供的保护片的第二实施例的结构示意图；
[0022]
图5是本实用新型提供的保护片的第一实施例的模拟仿真图；
[0023]
图6是本实用新型提供的保护片的第二实施例的模拟仿真图；
[0024]
图7是本实用新型提供的保护片的第三实施例的模拟仿真图；
[0025]
图8是本实用新型提供的图1中a区域的平面截面示意图。
[0026]
图示标记如下：
[0027]
单体电池100
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电芯20
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壳体30
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顶盖组件10
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顶盖12
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防爆孔121
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台阶部123
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第一台阶部124
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第二台阶部125
[0030]
防爆阀13
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保护片11
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保护部112
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通槽115
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连接部114
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疏水涂层116
[0032]
第一子部111
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第二子部113
具体实施方式
[0033]
在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
[0034]
请参阅图1和图2，图1是本实用新型提供的单体电池100的分解结构示意图，图2是本实用新型提供的图1中a区域的立体截面示意图。
[0035]
本实用新型的单体电池100包括：电芯20、壳体30和顶盖组件10，电芯20为储能件，电芯20装配于壳体30中，顶盖组件10封盖壳体30，顶盖组件10与电芯20电性连接，以辅助电能导入至电芯20中和将电芯20中的能量导出。
[0036]
顶盖组件10包括：顶盖12、防爆阀13和保护片11，顶盖组件10封盖壳体30，顶盖12开设有防爆孔121，防爆阀13与顶盖12的朝向电芯20的一侧连接且覆盖防爆孔121，防爆阀13在壳体30内部压力大于预设值(例如4千克)时被冲开，以释放压力，防止单体电池100爆炸。保护片11与顶盖12的相对一侧连接且覆盖防爆孔121，保护片11用于在向壳体30注射电解液时防止外溢的电解液通过顶盖12的外表面流至防爆阀13，而对防爆阀13造成污染形成化学腐蚀，从而影响防爆阀13的防爆性能。
[0037]
防爆孔121的形状可以是方形、椭圆形、跑道形等形状。对应地，保护片11的形状和防爆孔121的形状相似，保护片11的形状可以是方形、椭圆形、跑道形等形状。
[0038]
保护片11包括：保护部112、连接部114和疏水涂层116，连接部114环设保护部112，连接部114用于粘接在顶盖12上，保护部112用于覆盖防爆孔121，保护部112开设有用于透气的通槽115，通槽115不允许电解液透过。疏水涂层116涂覆于保护部112上且包围通槽115。疏水涂层116的材质可选为凡士林或油脂类物质，当电解液流至保护片11表面时疏水涂层116可快速导流走电解液，避免电解液停留在保护片11表面过长，进而透过通槽115进入防爆阀13内腐蚀防爆阀13。疏水涂层116可以全部覆盖保护部112，也可以部分覆盖保护部112。
[0039]
通槽115的形状可以为槽状，而非孔状，在氦检需要的透气速率相同的情况下通槽115的宽度可以做的更小，因此可以确保电解液不透过通槽115流至防爆阀13。通槽115的形状可以是方形、跑道形等。
[0040]
请参阅图1至图4，图3是本实用新型提供的保护片11的第一实施例的结构示意图，图4是本实用新型提供的保护片11的第二实施例的结构示意图。
[0041]
保护部112包括第一子部111和第二子部113，第一子部111与连接部连接，第二子部113与第一子部111连接且向外凸起，通槽115开设在第二子部113上，第二子部113相对于第一子部111形成一个台阶，从而阻挡电解液流向通槽115。另外，第二子部113相对于第一子部111凸起形成筋条的作用，从而增强保护部112的结构强度，不易变形。
[0042]
如图3，在第一实施例中，在通槽115的数量为多个，第二子部113的数量为多个，每个第二子部113上至少设置有一个通槽115。每个第二子部113互相不受干扰，在其中一个第二子部113受到挤压变形时，其余第二子部113不会出现变形。
[0043]
当然，如图4，在第二实施例中，通槽115的数量可以为多个，第二子部113的数量可以为一个，多个通槽115设置在第二子部113上。
[0044]
请参阅图5和图6，图5是本实用新型提供的保护片11的第一实施例的模拟仿真图，图6是本实用新型提供的保护片11的第二实施例的模拟仿真图。
[0045]
在该实施例中，本实施例与上述实施例的区别在于，通槽115的数量为多个且相互平行，例如两个(如图6)、三个、四个等等。多个通槽115可以利于排气，在氦检需要的透气速率相同的情况下，通槽115的宽度可以进一步做的更小，因此可以进一步确保电解液不透过通槽115流至防爆阀13。
[0046]
图5展示的信息为：单体电池在0.25mpa条件下做氦检时，只开设有一个通槽115的保护片11的变形量的仿真情况，由内环到外环的变形量依次为1.941毫米、1.725毫米、1.510毫米、1.294毫米、1.078毫米、0.8626毫米、0.647毫米、0.4313毫米、0.2157毫米。通槽115的最大变形量为0.121毫米。
[0047]
图6展示的信息为：单体电池在0.25mpa条件下做氦检时，只开设有两个通槽115的保护片11的变形量的仿真情况，由内环到外环的变形量依次为1.936毫米、1.721毫米、1.506毫米、1.291毫米、1.076毫米、0.8605毫米、0.6454毫米、0.4302毫米、0.2151毫米。通槽115的最大变形量为0.119毫米。
[0048]
请参阅图5和图7，图7是本实用新型提供的保护片11的第三实施例的模拟仿真图。
[0049]
在该实施例中，本实施例与上述实施例的区别在于，图5中通槽115的长度方向与保护部112的长度方向垂直，图7中通槽115的长度方向与保护部112的长度方向平行。通过图5和图7对比可以知道，当通槽115的长度方向与保护部112的长度方向垂直时，通槽115的宽度可以做的更小。值得注意的是，在本实施例中，保护部112存相互垂直的长度方向和宽度方向，在本技术领域中，通常认为长度方向长于宽度方向，即本实施例默认保护部112为扁长形状。保护部112的形状可以是方形、椭圆形、跑道形等形状。
[0050]
图7展示的信息为：单体电池在0.25mpa条件下做氦检时，只开设有一个通槽115的保护片11的变形量的仿真情况，由内环到外环的变形量依次为1.968毫米、1.749毫米、1.530毫米、1.312毫米、1.093毫米、0.8745毫米、0.6559毫米、0.4372毫米、0.2186毫米。通槽115的最大变形量为0.137毫米。
[0051]
可选地，通槽115的长度为0.5毫米至2毫米，例如，0.5毫米、0.8毫米、1毫米、0.5毫米、2毫米、0.5毫米等。该长度范围的通槽115可以在不破坏保护片11整体强度的前提下，确保通槽115的宽度更小。
[0052]
可选地，通槽115的宽度为0.02毫米至0.1毫米，例如，0.02毫米、0.04毫米、0.05毫米、0.06毫米、0.08毫米、0.1毫米等。
[0053]
进一步地，连接部114的法向粘结强度为360kpa至650kpa，例如，360kpa、400kpa、450kpa、500kpa、550kpa、650kpa等，连接部114的切向粘结强度为280kpa至520kpa，例如，280kpa、300kpa、350kpa、400kpa、450kpa、520kpa等。当连接部114的法向粘接强度和切向粘接强度满足上述要求时，防爆阀13在做氦检时保护片11会与顶盖12粘接牢靠，而不与顶盖12分离。
[0054]
请参阅图1和图8，图8是本实用新型提供的图1中a区域的平面截面示意图。
[0055]
顶盖12环设防爆孔121凸设有台阶部123，台阶部123高于顶盖12的表面，台阶部123可以通过冲压形成，保护片11粘接于台阶部123上。台阶部123可以起到缓冲电解液的作用，从而避免过多的电解液接触到保护片11。
[0056]
具体地，台阶部123包括层叠的第一台阶部124和第二台阶部125，第二台阶部125在第一台阶部124的远离电芯20的一侧，保护片11粘接于第二台阶部125上。第一台阶部124
和第二台阶部125依次起到缓冲电解液的作用，从而更进一步避免过多的电解液接触到保护片11。当然，在一些实施例中，还可以包括第三台阶部123、第四台阶部123、第五台阶部123等。
[0057]
更进一步地，第一台阶部124的高度包括0.1毫米至3毫米，例如0.1毫米、0.5毫米、1毫米、1.5毫米、2毫米、3毫米等。第二台阶部125的高度包括0.1毫米至5毫米，例如0.1毫米、1毫米、2毫米、3毫米、4毫米、5毫米等。
[0058]
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。