一种高安全性能的方形铝壳动力电池的制作方法

1.本发明涉及锂离子电池设备领域，尤其涉及一种高安全性能的方形铝壳动力电池。


背景技术：

2.新能源电动汽车发展迅速，锂离子动力电池作为电动汽车的主要动力部件，它的性能影响了电动汽车的主要使用性能。电动汽车的续航里程和安全性是当前最受到消费者关注的两个性能，续航里程由锂离子电池的能量密度影响决定，而安全性能也受锂离子电池的安全性能影响。
3.锂离子电池出现安全问题时一般会出现爆炸，漏液，冒烟或者过流引起的燃烧等现象，造成这些问题的原因总结起来主要就是内外部短路，尤其内部短路，难以预知，难以防控。一般由于内部颗粒或者外部撞击造成的隔膜破坏引起的内部短路会使电池内部产生大量气体和热量，当电池气体压力过大就会造成电池爆炸，燃烧冒烟或者漏液现象，另外电池内部有杂质时导致的副反应也会产生气体出现电池膨胀等问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种具有多重防护的高安全性能的方形铝壳动力电池。
5.本发明的技术方案：一种高安全性能的方形铝壳动力电池，包括锂电池盖板，所述锂电池盖板上嵌设有正极柱和负极柱，所述正极柱和负极柱与锂电池盖板的缝隙处设置有绝缘体；
6.电极片，所述电极片设置有两个且分别设置于正极柱及负极柱下侧；
7.绝缘体pp密封，所述绝缘体pp密封设置有两组且分别正极柱和负极柱下侧的电极片包覆；
8.所述电极片与正极柱之间设置有在过大电流输入时断开电极片与正极柱之间连接的ptc热敏电阻；
9.所述电极片与负极柱之间设置有电池内压过大时断开电极片与负极柱之间连接的cid爆破片。
10.优选的，所述ptc热敏电阻的两个面柱与电极片直接接触，当正极柱输入的电流超出电极片的预设范围时，ptc热敏电阻断开正极柱与电极片之间的连接。
11.优选的，所述cid爆破片为向下的凹陷状，当cid爆破片处于凹陷状时，负极柱与电极片处于连通状态。
12.优选的，所述cid爆破片的凹陷部可在压力作用下向上翻折，当cid爆破片的凹陷部向上翻折后，负极柱与电极片断开连接。
13.优选的，所述压力来自于电池内部电流过高或者电池内部短路。
14.优选的，所述锂电池盖板上设置有向电池内加入电解液的注液口。
15.优选的，所述锂电池盖板上设置有用于卸去电池内部压力的防爆阀。
16.优选的，所述防爆阀的抗压能力大于cid爆破片的抗压能力值。
17.根据上述的动力电池的防护方法，包括如下步骤：
18.第一道安全措施，当正极柱输入过大电流时，正极柱的温度会随之升高，进而使ptc热敏电阻的温度升高，逐渐增加电池导通的电阻值，当ptc热敏电阻的温度超过某一设定值的时候，达到或接近断路的效果；
19.第二道安全措施，当超出cid爆破片的承压范围时，cid爆破片的凹陷部在电池内压作用下向上翻折，从而使负极柱与电极片处于断开状态，进而一次性切断电池内部的导通功能；
20.第三道安全措施，通过防爆阀，一次性泄掉内部产生的压力，使电池内部的压力泄出，保证电池不会爆炸。
21.与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
22.(1)：本发明通过ptc热敏电阻的温度升高，逐渐增加电池导通的电阻值，当ptc热敏电阻的温度超过某一设定值的时候，达到或接近断路的效果，用以增加导电难度，从而降低电流；
23.(2)：本发明在电池内压超出cid爆破片的承压范围时，cid爆破片的凹陷部在电池内压作用下向上翻折，从而使负极柱与电极片处于断开状态，进而一次性切断电池内部的导通功能，用以降低继续滥用的风险，增加电池安全系数；
24.(3)：本发明通过防爆阀，一次性泄掉内部产生的压力，使电池内部的压力泄出，从而防止内部压力继续增加，阻止产生爆炸的可能性，用于在电池损坏已经不可阻止的情况下，保证电池不会爆炸。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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获得其他的附图。
26.图1给出了本发明一种实施例的结构示意图；
27.图2为本发明的正极柱输入电流过大ptc热敏电阻的断开的示意图；
28.图3为本发明中cid爆破片连接负极柱与电极片的结构示意图；
29.附图标记：100锂电池盖板；110注液口；120防爆阀；
30.200氟橡胶密封圈；300cid爆破片；400绝缘体；500正极柱；600负极柱；700绝缘体pp密封；800电极片；900ptc热敏电阻。
具体实施方式
31.下文结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
32.实施例一
33.如图1-3所示，本发明提出的一种高安全性能的方形铝壳动力电池，包括：
34.锂电池盖板100，锂电池盖板100上嵌设有正极柱500和负极柱600，正极柱500和负
极柱600用于连接外部的导线；正极柱500和负极柱600与锂电池盖板100的缝隙处设置有绝缘体400；绝缘体400采用pps材料制成，pps具有低的热膨胀,吸收少量的水,作为阻燃的材料；
35.电极片800，电极片800设置有两个且分别设置于正极柱500及负极柱600下侧；当正极柱500与电极片800或负极柱600与电极片800处于连通状态时，正极柱500与负极柱600与电池内部导通；
36.绝缘体pp密封700，绝缘体pp密封700设置有两组且分别正极柱500和负极柱600下侧的电极片800包覆；利用绝缘体pp密封700将正极柱500和负极柱600分别与电极片800固定在一起，保持密封的同时限制电极片800的位置；锂电池盖板100与正极柱500及负极柱600的连接缝隙处设置有氟橡胶密封圈200保证了电池内部的有机电解液不会溢出；提高其密封性。
37.电极片800与正极柱500之间设置有在过大电流输入时断开电极片800与正极柱500之间连接的ptc热敏电阻900；
38.ptc热敏电阻900的两个面与正极柱500与电极片800直接接触，当正极柱500输入的电流超出电极片800的预设范围时，ptc热敏电阻900断开正极柱500与电极片800之间的连接。
39.ptc热敏电阻900作为第一道安全防护措施，其具有如下特性：当超过一定的温度(居里温度)时，其电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高；
40.即正极柱500输入过大电流时，正极柱500的温度会随之升高，进而使ptc热敏电阻900的温度升高，逐渐增加电池导通的电阻值，当ptc热敏电阻900的温度超过某一设定值的时候，达到或接近断路的效果，用以增加导电难度，从而降低电流；
41.当电流降低，正极柱500及ptc热敏电阻900的温度降低，即可使正极柱500与电极片800再次导通，此过程可重复进行；
42.电极片800与负极柱600之间设置有电池内压过大时断开电极片800与负极柱600之间连接的cid爆破片300。
43.压力来自于电池内部电流过高或者电池内部短路。电池内部电流过高或者电池内部短路时，会导致电池内压升高，本实施例中，该电池内压临界值设置为3～10kg，此动作作用于ptc热敏电阻900无法阻止的安全状况，且不可恢复；
44.结合图3所示，cid爆破片300的凹陷部可在压力作用下向上翻折，当cid爆破片300的凹陷部向上翻折后，负极柱600与电极片800断开连接。此为第二道安全防护措施，当ptc热敏电阻900无法控制电池的安全状况时，电池内压增加，当超出cid爆破片300的承压范围时，cid爆破片300的凹陷部在电池内压作用下向上翻折，从而使负极柱600与电极片800处于断开状态，进而一次性切断电池内部的导通功能，用以降低继续滥用的风险，增加电池安全系数。
45.锂电池盖板100上设置有向电池内加入电解液的注液口110。
46.锂电池盖板100上设置有用于卸去电池内部压力的防爆阀120。防爆阀120为第三道安全防护措施，是一次性动作，并且不可恢复，在电池内部压力过大通常为6-15公斤时，可以通过防爆阀120，一次性泄掉内部产生的压力，使电池内部的压力泄出，从而防止内部压力继续增加，阻止产生爆炸的可能性，用于在电池损坏已经不可阻止的情况下，保证电池
不会爆炸。
47.防爆阀120的抗压能力大于cid爆破片300的抗压能力值。通过将防爆阀120的抗压能力设置为高于cid爆破片300的状态，避免在cid爆破片300未产生动作时，提前使电池内部压力全部卸出。
48.基于实施例一的一种高安全性能的方形铝壳动力电池工作原理是：利用ptc热敏电阻900的温度升高，逐渐增加电池导通的电阻值，当ptc热敏电阻900的温度超过某一设定值的时候，达到或接近断路的效果，用以增加导电难度，从而降低电流；当电池内压超出cid爆破片300的承压范围时，cid爆破片300的凹陷部在电池内压作用下向上翻折，从而使负极柱600与电极片800处于断开状态，进而一次性切断电池内部的导通功能，用以降低继续滥用的风险，增加电池安全系数；通过防爆阀120，一次性泄掉内部产生的压力，使电池内部的压力泄出，从而防止内部压力继续增加，阻止产生爆炸的可能性，用于在电池损坏已经不可阻止的情况下，保证电池不会爆炸。
49.实施例二
50.基于实施例一，本发明还提出一种动力电池的防护方法，包括如下步骤，
51.第一道安全措施，当正极柱500输入过大电流时，正极柱500的温度会随之升高，进而使ptc热敏电阻900的温度升高，逐渐增加电池导通的电阻值，当ptc热敏电阻900的温度超过某一设定值的时候，达到或接近断路的效果，用以增加导电难度，从而降低电流；
52.第二道安全措施，当超出cid爆破片300的承压范围时，cid爆破片300的凹陷部在电池内压作用下向上翻折，从而使负极柱600与电极片800处于断开状态，进而一次性切断电池内部的导通功能；用以降低继续滥用的风险，增加电池安全系数；
53.第三道安全措施，通过防爆阀120，一次性泄掉内部产生的压力，使电池内部的压力泄出，从而防止内部压力继续增加，阻止产生爆炸的可能性，用于在电池损坏已经不可阻止的情况下，保证电池不会爆炸。
54.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
55.上述具体实施例仅仅是本发明的一种或几种优选的实施例，基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。