本發(fā)明屬于動力電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種動力電池頂蓋用復(fù)合電阻。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展和人們環(huán)保意識的增強，越來越多的設(shè)備選擇以鋰電池作為電源，如手機、筆記本電腦、電動工具和電動汽車等等，這為鋰電池的應(yīng)用與發(fā)展提供了廣闊的空間。其中，電動工具和電動汽車等所使用的鋰電池一般稱之為動力電池。

目前動力電池大部分電池殼體都是鋁材，為防止殼體長期腐蝕，通常都使殼體與正極電位相同，在正極與頂蓋片之間加一個電阻。如果用金屬直接導(dǎo)通，由于其電阻一般都是毫歐姆級別，當(dāng)電池發(fā)生短路時其回路電流很大，易出現(xiàn)打火進(jìn)而引發(fā)著火等安全隱患。所以為了確保電芯在過充、穿釘濫用時的安全性能，正極與頂蓋之間的電阻不能過小，否則穿釘或過充時極柱與殼體之間的回路電流會達(dá)到幾千安培，而導(dǎo)致局部溫度過高起火。

現(xiàn)有技術(shù)中有采用在正極極柱和頂蓋片之間連接導(dǎo)電塑料來增大電阻的方法，然而試驗測試表明，當(dāng)電芯在一些濫用測試環(huán)境下，電芯表面溫度會達(dá)到150℃以上，上述高溫足以熔化導(dǎo)電塑料，從而導(dǎo)致二次安全隱患的發(fā)生；而且，塑料本身容易老化，在長期的使用過程中，經(jīng)過反反復(fù)復(fù)的升溫和降溫，極易出現(xiàn)開裂和脫落，從而影響整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；另外，導(dǎo)電塑料在較高溫環(huán)境下還會出現(xiàn)軟化甚至熔化，無法循環(huán)使用。

此外，為提高電阻的耐高溫性能，現(xiàn)有技術(shù)中還有采用其它電阻材料，比如導(dǎo)電陶瓷，碳化硅，鈦酸鍶等耐高溫材料。雖然此類材料不會被融化，但是其電阻變化很大，一致性很難控制；而且此類材料可塑性和抗彎曲能力差，而現(xiàn)有的電阻結(jié)構(gòu)如圖1中的42’所示，基本都是環(huán)形，容易變形，如果做得太薄，則容易破裂，無法解決安全問題，因而為確保強度，通常都做得比較厚重，且平面需要磨平。這樣一方面會導(dǎo)致制造成本過高，不利于動力電池的批量生產(chǎn)；另一方面會使極柱高度太高，致電芯高度增加，大大降低模組的利用空間。

有鑒于此，確有必要提供一種重量輕、可塑性強、一致性高、阻值范圍寬的動力電池頂蓋用電阻，使其既能夠消除電芯在濫用環(huán)境下的安全隱患，同時還能夠有效降低頂蓋高度和重量，提高模組利用空間，降低生產(chǎn)成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有動力電池頂蓋用電阻生產(chǎn)成本高、濫用測試安全性能低的不足，而提供一種重量輕、可塑性強、一致性高、阻值范圍寬的動力電池頂蓋用電阻，使其既能夠消除電芯在濫用環(huán)境下的安全隱患，同時還能夠有效降低頂蓋高度和重量，提高電池的體積和質(zhì)量能量密度，降低生產(chǎn)成本。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下解決方案：

一種動力電池頂蓋用復(fù)合電阻，包括導(dǎo)電組分A和絕緣可塑組分B，所述復(fù)合電阻的阻值為0.01～100000Ω，耐熱溫度為大于或等于150℃。

其中，本發(fā)明選擇的導(dǎo)電組分A是一種優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕的導(dǎo)電材料；絕緣可塑組分B具有極強的可塑性和耐熱性。因此，由導(dǎo)電組分A和絕緣可塑組分B形成的復(fù)合電阻，不僅擴大了電阻阻值選擇范圍，克服了導(dǎo)電塑料材料易老化、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而且長期循環(huán)性能差的問題，滿足了頂蓋用電阻耐高溫耐腐蝕的要求，同時還克服了碳化硅、玻璃等材料一致性差、易破碎等缺陷；而且由于其極強的可塑性和抗彎曲性，因而可碾成很薄的薄片，從而能夠降低極柱的高度，提高模組的利用空間，降低生產(chǎn)成本。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電組分A的含量為40～99wt％，所述絕緣可塑組分B的含量為1～60wt％。若組分A的含量過低，會導(dǎo)致復(fù)合電阻的導(dǎo)電性過小，起不到電流導(dǎo)通的功能；若組分A的含量過高，可能會導(dǎo)致復(fù)合電阻的導(dǎo)電性過大，而失去阻礙電流的功能。此外，若組分B的含量過低，復(fù)合電阻的可塑性將會大大降低；若組分B的含量過高，復(fù)合電阻的導(dǎo)電性將會下降。因此，將導(dǎo)電組分A和絕緣可塑組分B設(shè)置在上述范圍時，能夠同時保證復(fù)合電阻的導(dǎo)電性能和可塑性能，從而使復(fù)合電阻能夠滿足實際的使用需求。

優(yōu)選地，所述復(fù)合電阻的阻值為100～10000Ω，耐熱溫度為大于或等于350℃。其中，阻值在該范圍內(nèi)的復(fù)合電阻既能起到實現(xiàn)正極極柱和殼體導(dǎo)通、保證殼體和正極電位一致的作用，而且即使在正極極柱與殼體發(fā)生短路時，也不至于產(chǎn)生大電流，從而不會出現(xiàn)打火現(xiàn)象，以保證動力電池的安全。需要說明的是，復(fù)合電阻的阻值大小可根據(jù)實際需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以滿足使用需求。此外，復(fù)合電阻的耐熱溫度優(yōu)選為大于或等于350℃，由于其遠(yuǎn)大于一般安全測試條件下的電芯表面溫度，所以完全能夠滿足安全使用要求。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電組分A為石墨、導(dǎo)電炭黑、碳纖維、石墨烯、碳納米管、半導(dǎo)體陶瓷、聚吡咯、聚對苯撐、聚苯硫醚、聚酞菁、聚苯胺、硅、鍺、錫、鉛、硒、鎵、鎘、錳、鎳、鈷、鐵、銅、鋁、鋅和銀中的至少一種。上述導(dǎo)電材料為導(dǎo)體或者半導(dǎo)體材料，均有較好的耐高溫和導(dǎo)電性能，完全能夠滿足復(fù)合電阻的導(dǎo)電需求。

優(yōu)選地，所述絕緣可塑組分B為聚醚醚酮、聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺、聚苯并咪唑、聚全氟烷氧基、聚鄰苯二甲酰胺、聚甲醛樹脂、聚砜、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚對苯二甲酸丁二酯和氟橡膠中的至少一種。上述絕緣材料均為可塑性強、耐熱性能優(yōu)的材料，完全能夠滿足復(fù)合電阻高溫下的使用需求。

優(yōu)選地，所述復(fù)合電阻的延伸率≥20％；更優(yōu)選為≥40％。其中，延伸率(δ)是描述材料塑性性能的指標(biāo)，其表示試樣拉伸斷裂后標(biāo)距段的總變形ΔL與原標(biāo)距長度L之比的百分?jǐn)?shù)，即δ＝ΔL/L×100％。工程上常將δ≥5％的材料稱為塑性材料，將δ＜5％的材料成為脆性材料。而本發(fā)明復(fù)合電阻的延伸率δ≥20％，遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)值，表明了本發(fā)明復(fù)合電阻具有極強的可塑性。

優(yōu)選地，所述復(fù)合電阻的厚度為0.01～25mm；更優(yōu)選為0.01～5mm。由于復(fù)合電阻具有極高的可塑性和抗彎曲性，因而其可碾成很薄的薄片，從而降低極柱的高度和重量，從而提高電池的體積和質(zhì)量能量密度。

優(yōu)選地，所述復(fù)合電阻的形狀為圓環(huán)形、橢圓環(huán)形和方環(huán)形中的一種。其中，由于本發(fā)明復(fù)合電阻極強的可塑性，因此復(fù)合電阻還可以根據(jù)實際需求設(shè)置為其它形狀。

優(yōu)選地，所述復(fù)合電阻的制作方法為：步驟一，將導(dǎo)電組分A和絕緣可塑組分B按比例混合均勻，在模子內(nèi)壓制成型；步驟二，將壓制成型的復(fù)合電阻進(jìn)行通風(fēng)處理，處理溫度為20～30℃，處理時間為6～12h；步驟三，接著進(jìn)入干燥爐中干燥，干燥溫度為80～100℃，干燥時間為6～10h。

優(yōu)選地，所述復(fù)合電阻的制作方法為：步驟一，將導(dǎo)電組分A和絕緣可塑組分B按比例混合制備成混合粉末；步驟二，將粉末混合均勻后放在球磨罐中，用瑪瑙球和去離子水作為球磨介質(zhì)球磨；步驟三，將球磨好后的粉體放在80～100℃烘箱中烘干，然后將烘干的粉體放在模子內(nèi)壓制成型，接著在100～120℃下恒溫?zé)Y(jié)1～2h。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明一種動力電池頂蓋用復(fù)合電阻，包括導(dǎo)電組分A和絕緣可塑組分B，所述復(fù)合電阻的阻值為0.01～100000Ω，耐熱溫度為大于或等于150℃。本發(fā)明由導(dǎo)電組分A和絕緣可塑組分B形成的復(fù)合電阻，一方面由于其耐熱溫度高、阻值范圍寬，使得動力電池在熱箱、穿釘和過充等濫用條件下依然具有良好的安全性能。另一方面，相比于碳化硅等陶瓷材料一致性差、成本高昂、裝配易破裂等問題，本發(fā)明的復(fù)合電阻具有極高的可塑性和抗彎曲性能，因而其可碾成很薄的薄片，從而降低極柱的高度和重量。因此，本發(fā)明復(fù)合電阻不僅能夠保證動力電池的安全性能，還能夠提高電池的體積和質(zhì)量能量密度。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中動力電池頂蓋用電阻的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為動力電池頂蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-頂蓋片；2-正極極柱；3-負(fù)極極柱；4-電阻組件；41-卡簧；42-復(fù)合電阻；42’-電阻；43-絕緣密封圈；5-絕緣組件。

具體實施方式

下面將結(jié)合具體實施方式和說明書附圖對本發(fā)明及其有益效果作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但是，本發(fā)明的具體實施方式并不局限于此。

具體實施方式1

如圖1所示，本發(fā)明復(fù)合電阻42的形狀設(shè)為圓環(huán)形，其包括導(dǎo)電組分A和絕緣可塑組分B，其中，導(dǎo)電組分A為石墨，其含量為40wt％；絕緣可塑組分B為聚醚醚酮，其含量為60wt％。

復(fù)合電阻42的制作方法為：步驟一，將導(dǎo)電組分A和絕緣可塑組分B混合均勻，在模子內(nèi)壓制成型；步驟二，將壓制成型的復(fù)合電阻進(jìn)行通風(fēng)處理，處理溫度為30℃，處理時間為6h；步驟三，接著進(jìn)入干燥爐中干燥，干燥溫度為80℃，干燥時間為10h；即得到阻值為200Ω，耐熱溫度為350℃，厚度為0.1mm的復(fù)合電阻42。

如圖2所示，一種動力電池頂蓋，包括頂蓋片1、正極極柱2、負(fù)極極柱3、電阻組件4和絕緣組件5，頂蓋片1上設(shè)置有第一安裝孔和第二安裝孔，正極極柱2通過電阻組件4安裝在第一安裝孔內(nèi)，負(fù)極極柱3通過絕緣組件5安裝在第二安裝孔內(nèi)，電阻組件4包括復(fù)合電阻42和絕緣密封圈43，絕緣密封圈43套設(shè)在正極極柱2上并與頂蓋片1絕緣連接，正極極柱2通過復(fù)合電阻42與頂蓋片1電連接。

具體實施方式2

與具體實施方式1不同的是，導(dǎo)電組分A為導(dǎo)電炭黑，其含量為50wt％；絕緣可塑組分B為聚酰亞胺，其含量為50wt％；制作得到阻值為300Ω，耐熱溫度為350℃，厚度為10mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式1，這里不再贅述。

具體實施方式3

與具體實施方式1不同的是，導(dǎo)電組分A為石墨烯，其含量為45wt％；絕緣可塑組分B為聚苯并咪唑，其含量為55wt％；制作得到阻值為1000Ω，耐熱溫度為1000℃，厚度為0.01mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式1，這里不再贅述。

具體實施方式4

與具體實施方式1不同的是，導(dǎo)電組分A為碳纖維，其含量為60wt％；絕緣可塑組分B為聚苯并咪唑，其含量為40wt％；制作得到阻值為500Ω，耐熱溫度為500℃，厚度為5mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式1，這里不再贅述。

具體實施方式5

與具體實施方式1不同的是，導(dǎo)電組分A為碳納米管，其含量為70wt％；絕緣可塑組分B為聚酰胺-酰亞胺，其含量為30wt％；制作得到阻值為450Ω，耐熱溫度為400℃，厚度為8mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式1，這里不再贅述。

具體實施方式6

與具體實施方式1不同的是，導(dǎo)電組分A為半導(dǎo)體陶瓷NiO，其含量為90wt％；絕緣可塑組分B為聚鄰苯二甲酰胺，其含量為10wt％；制作得到阻值為0.01Ω，耐熱溫度為200℃，厚度為12mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式1，這里不再贅述。

具體實施方式7

與具體實施方式1不同的是，導(dǎo)電組分A為聚吡咯，其含量為99wt％；絕緣可塑組分B為聚甲醛樹脂，其含量為1wt％；制作得到阻值為1Ω，耐熱溫度為250℃，厚度為15mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式1，這里不再贅述。

具體實施方式8

與具體實施方式1不同的是，導(dǎo)電組分A為聚苯胺，其含量為80wt％；絕緣可塑組分B為聚砜，其含量為20wt％；制作得到阻值為10Ω，耐熱溫度為150℃，厚度為25mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式1，這里不再贅述。

具體實施方式9

與具體實施方式1不同的是，導(dǎo)電組分A為聚對苯撐，其含量為75wt％；絕緣可塑組分B為聚對苯二甲酸丁二酯，其含量為25wt％；制作得到阻值為100Ω，耐熱溫度為250℃，厚度為20mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式1，這里不再贅述。

具體實施方式10

與具體實施方式1不同的是，導(dǎo)電組分A為30wt％硅+30wt％鍺；絕緣可塑組分B為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂，其含量為40wt％；制作得到阻值為600Ω，耐熱溫度為800℃，厚度為3mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式1，這里不再贅述。

具體實施方式11

與具體實施方式1不同的是，復(fù)合電阻42的制作方法為：步驟一，將導(dǎo)電組分A和絕緣可塑組分B按比例混合制備成混合粉末；步驟二，將粉末混合均勻后放在球磨罐中，用瑪瑙球和去離子水作為球磨介質(zhì)球磨；步驟三，將球磨好后的粉體放在90℃烘箱中烘干，然后將烘干的粉體放在模子內(nèi)壓制成型，接著在100℃下恒溫?zé)Y(jié)1h；即得到阻值為250Ω，耐熱溫度為400℃，厚度為0.1mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式1，這里不再贅述。

具體實施方式12

與具體實施方式11不同的是，導(dǎo)電組分A為35wt％錳+35wt％鈷；絕緣可塑組分B為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，其含量為30wt％；制作得到阻值為550Ω，耐熱溫度為600℃，厚度為4mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式11，這里不再贅述。

具體實施方式13

與具體實施方式11不同的是，導(dǎo)電組分A為40wt％鉛+40wt％硒；絕緣可塑組分B為乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，其含量為20wt％；制作得到阻值為450Ω，耐熱溫度為550℃，厚度為5mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式11，這里不再贅述。

具體實施方式14

與具體實施方式11不同的是，導(dǎo)電組分A為聚酞菁，其含量為85wt％；絕緣可塑組分B為氟橡膠，其含量為15wt％；制作得到阻值為400Ω，耐熱溫度為400℃，厚度為10mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式11，這里不再贅述。

具體實施方式15

與具體實施方式11不同的是，導(dǎo)電組分A為25wt％鎵+25wt％鎳+25wt％鎘；絕緣可塑組分B為12.5wt％聚丙烯+12.5wt％聚苯乙烯；制作得到阻值為750Ω，耐熱溫度為700℃，厚度為2mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式11，這里不再贅述。

具體實施方式16

與具體實施方式11不同的是，導(dǎo)電組分A為20wt％銅+20wt％鋁+20wt％鋅；絕緣可塑組分B為20wt％聚全氟烷氧基+20wt％聚醚醚酮；制作得到阻值為800Ω，耐熱溫度為680℃，厚度為4mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式11，這里不再贅述。

具體實施方式17

與具體實施方式11不同的是，導(dǎo)電組分A為20wt％碳纖維+40wt％聚苯硫醚；絕緣可塑組分B為20wt％聚酰亞胺+20wt％聚酰胺-酰亞胺；制作得到阻值為850Ω，耐熱溫度為800℃，厚度為5mm的復(fù)合電阻42。

其它同具體實施方式11，這里不再贅述。

對比實施方式1

與具體實施方式1不同的是，電阻42’的材質(zhì)為導(dǎo)電塑料，其阻值為50Ω，其最高承受溫度為180℃，其厚度為20mm。

其它同具體實施方式1，這里不再贅述。

對比實施方式2

與具體實施方式1不同的是，電阻42’的材質(zhì)為碳化硅，其阻值為10Ω，其最高承受溫度為600℃，其厚度為25mm。

其它同具體實施方式1，這里不再贅述。

對比實施方式3

與具體實施方式1不同的是，電阻42’的材質(zhì)為玻璃，其阻值為100Ω，其最高承受溫度為550℃，其厚度為30mm。

其它同具體實施方式1，這里不再贅述。

分別對具體實施方式1～17和對比實施方式1～3所制得的電阻進(jìn)行延伸率測試，測試結(jié)果如表1。

表1具體實施方式和對比實施方式所制得的電阻的延伸率測試結(jié)果

由表1的測試結(jié)果可知，相比于傳統(tǒng)采用導(dǎo)電塑料、碳化硅、玻璃等材料作為導(dǎo)電電阻，本發(fā)明選用由導(dǎo)電組分A和絕緣可塑組分B形成的復(fù)合電阻42具有更強的可塑性能，因此，本發(fā)明可碾成很薄的薄片，降低極柱的高度和重量，從而提高電池的體積和質(zhì)量能量密度，降低生產(chǎn)成本。

分別對具體實施方式1～17和對比實施方式1～3所制得的動力電池進(jìn)行穿釘、熱箱和過充安全性能測試，測試結(jié)果見表2。

其中，穿釘測試的條件為：鋼釘直徑2.5mm，刺穿速度0.02mm/s。實驗時鋼釘從電芯的中心穿過，并在電芯中保持15min，觀察電芯的變化。如果電芯冒出大量的煙或著火，則認(rèn)為電芯不能通過穿釘測試。

表2具體實施方式和對比實施方式所制得的電池的安全性能測試結(jié)果

由表2的測試結(jié)果可知，相比于傳統(tǒng)采用導(dǎo)電塑料、碳化硅、玻璃等材料作為導(dǎo)電電阻，本發(fā)明選用由導(dǎo)電組分A和絕緣可塑組分B形成的復(fù)合電阻42，其不僅擴大了電阻阻值的選擇范圍，克服了導(dǎo)電塑料易老化、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而且長期循環(huán)性能差的問題，滿足了頂蓋用電阻耐高溫耐腐蝕的使用要求；同時還克服了碳化硅、玻璃等材料一致性差，易破碎等缺陷，從而使動力電池在穿釘、熱箱和過充測試下具備更加優(yōu)異的安全性能。

根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還能夠?qū)ι鲜鰧嵤┓绞竭M(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所作出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。