一种单体电池及动力电池的制作方法

专利2022-05-09  34


本实用新型涉及单体电池的技术领域,尤其涉及一种单体电池及动力电池。



背景技术:

动力电池的外壳、顶盖及配套的密封件一起形成一个密闭空间,密闭空间内装有卷芯、电解液、活性物质、绝缘膜等部件和电化学能转化所需的各种物质。电芯在正常使用过程中会缓慢产气,在一些滥用工况(比如内短路)下会剧烈产气,导致电芯密闭空间内气压不断上升,而壳体与顶盖连接处耐压极限有限,若内部压力持续上升,超过壳体与顶盖的耐压极限时,会引起动力电池爆炸,带来安全风险。因此需要设计一个安全可靠的防爆阀,在设定条件下被内部气压打开,将内部气体释放出来,避免动力电池爆炸。

当前常用的防爆阀结构是将一块平板基材中间区域加工变薄,这种方式的主要问题是防爆阀耐机械拉力、压力性能较差,防爆阀防爆压力不稳定,影响动力电池寿命和安全可靠性。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种单体电池及动力电池以解决单体电池防爆能力差的技术问题。

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,该单体电池包括:

壳体;

电芯,装配于壳体中;

顶盖,开设有防爆孔,顶盖封盖壳体;

防爆阀,包括加强凸台和防爆片,加强凸台环绕防爆片设置,加强凸台的厚度大于防爆片,加强凸台与顶盖的朝向电芯的一侧连接,防爆片盖封防爆孔。

可选地,顶盖的朝向电芯的一侧开设有环绕防爆孔的限位槽,加强凸台限位装配于限位槽中。

可选地,顶盖开设有与限位槽嵌套的避让槽。

可选地,限位槽的宽度包括0.2毫米至10毫米,限位槽的厚度包括0.1毫米至5毫米。

可选地,避让槽的宽度包括0.1毫米至10毫米。

可选地,加强凸台包括第一凸部和第二凸部,第一凸部环绕防爆片设置,第一凸部限位装配于限位槽中,第二凸部层叠设置在第一凸部上,且第二凸部高出顶盖。

可选地,加强凸台还包括第三凸部,第三凸部环绕第一凸部设置且与防爆片连接,第三凸部相对第二凸部下沉,以形成台阶结构。

可选地,单体电池还包括保护片,保护片贴设于加强凸台上,以封盖防爆片。

可选地,顶盖于限位槽的边沿设置有倒角。

为实现上述目的本实用新型采用以下技术方案实现的:提供了一种动力电池,该动力电池包括多个如上述任一项的单体电池。

本实用新型实施例的有益效果为:本申请的防爆阀包括加强凸台和防爆片。加强凸台环绕防爆片设置,加强凸台呈环状,加强凸台与顶盖的朝向电芯的一侧连接,壳体的内部压力对加强凸台施加一个朝向顶盖的压力,从而提高加强凸台与顶盖之间的连接强度。防爆片盖封防爆孔,当壳体中的压力达到极限时,壳体中的气体冲破防爆片排出,以防止单体电池爆炸。加强凸台的厚度大于防爆片,其中加强凸台用于提升防爆片抗外部机械力拉扯和挤压的性能,进而保护防爆片不受外力影响,防爆片保持爆破压力的稳定性,确保不会引起防爆片提前打开缩短单体电池寿命的现象,也可避免防爆片爆破压力异常带来的安全隐患。

附图说明

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。

图1是本申请提供的单体电池的结构示意图;

图2是本申请提供的单体电池的截面示意图;

图3是本申请提供的顶盖组件的分解截面示意图;

图4是本申请提供的防爆阀的俯视结构示意图;

图5是本申请提供的图4中iii-iii方向上的一实施例的截面示意图;

图6是本申请提供的图4中iii-iii方向上的另一实施例的截面示意图;

图7是本申请提供的动力电池的一实施例的结构示意图。

图示标记如下:

单体电池100电芯壳体20电池顶盖组件10顶盖12

防爆孔121限位槽123避让槽124防爆阀14

加强凸台141防爆片142第一凸部143第二凸部144

第三凸部145保护片16电芯30

具体实施方式

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。

请参阅图1至图3,图1是本申请提供的单体电池100的结构示意图,图2是本申请提供的单体电池100的截面示意图,图3是本申请提供的顶盖组件10的分解截面示意图。

本申请的单体电池100包括:电芯30、壳体20和顶盖组件10,电芯30为储能件,电芯30装配于壳体20中,顶盖组件10封盖壳体20,电池顶盖12与电芯30电性连接,以辅助电能导入至电芯30中和将电芯30中的能量导出。

本申请的顶盖组件10包括顶盖12和防爆阀14,防爆阀14作为独立部件与顶盖12连接。

顶盖12封盖壳体20,顶盖12开设有防爆孔121,防爆孔121允许壳体20内的气体流出。

防爆阀14包括加强凸台141和防爆片142。加强凸台141环绕防爆片142设置,加强凸台141呈环状,加强凸台141与顶盖12的朝向电芯30的一侧连接,壳体20的内部压力对加强凸台141施加一个朝向顶盖12的压力,从而提高加强凸台141与顶盖12之间的连接强度。防爆片142盖封防爆孔121,当壳体20中的压力达到极限时,壳体20中的气体冲破防爆片142排出,以防止单体电池100爆炸。加强凸台141的厚度大于防爆片142,其中加强凸台141用于提升防爆片142抗外部机械力拉扯和挤压的性能,进而保护防爆片142不受外力影响,防爆片142保持爆破压力的稳定性,确保不会引起防爆片142提前打开缩短单体电池100寿命的现象,也可避免防爆片142爆破压力异常带来的安全隐患。

防爆片142的厚度为0.4毫米至1毫米,例如0.4毫米、0.5毫米、0.6毫米、0.7毫米、0.8毫米、0.9毫米、1毫米等,防爆片142的厚度影响自身所能承受的最大压力,防爆片142的厚度越大自身所能承受的最大压力越大,因此防爆片142的厚度由单体电池100所预警的最大压强决定。防爆片142设置有刻痕,刻痕利于防爆片142爆破,刻痕在设定的气压规格下打开以使防爆孔121形成泄压通道。刻痕的形状可以是波浪形、三角形、圆形、圆弧形等。刻痕可以刻至在防爆片142的任一侧上。

加强凸台141与顶盖12焊接,优选激光焊接,当然也不排除二氧化碳保护焊等方式的焊接。本方案中加强凸台141结构在防爆阀14与顶盖12焊接时,以及顶盖12与壳体20焊接时可以吸收一部分焊接传导的热量,进而减小这种不确定的热量对防爆片142的影响,以提升防爆片142爆破压力的稳定性。当然,加强凸台141与顶盖12也可以通过螺钉连接。

顶盖12的朝向电芯30的一侧开设有环绕防爆孔121开设有限位槽123,加强凸台141限位装配于限位槽123中,以防止防爆阀14在焊接时出现挪动的现象。

限位槽123的宽度包括0.2毫米至10毫米,例如0.2毫米、0.4毫米、0.8毫米、1毫米、1.5毫米、5毫米、10毫米等,优选值范围0.4毫米至1.5毫米;限位槽123的厚度包括0.1毫米至5毫米,例如0.1毫米、0.2毫米、0.5毫米、0.8毫米、1毫米、1.5毫米、5毫米等,优选值范围0.5毫米至1.5毫米。

顶盖12开设有与限位槽123嵌套的避让槽124,避让槽124用于腾出空间给机械手将加强凸台141限位装配于限位槽123中,以免与顶盖12出现干涉。

避让槽124的宽度包括0.1毫米至10毫米,例如0.1毫米、0.2毫米、0.5毫米、0.8毫米、1毫米、8毫米、10毫米等。优选0.2毫米至1毫米。

顶盖12于限位槽123的边沿设置有倒角,倒角可以是倒直角,也可以是倒圆角。倒角用于导向防爆阀14进入限位槽123中。

请参阅图1至图5,图4是本申请提供的防爆阀14的俯视结构示意图,图5是本申请提供的图4中iii-iii方向上的一实施例的截面示意图。

加强凸台141包括第一凸部143和第二凸部144,第一凸部143环绕防爆片142设置,第一凸部143限位装配于限位槽123中,第二凸部144层叠设置在第一凸部143上,第二凸部144穿设防爆孔121,且高出顶盖12,第二凸部144起到止挡电解液流动的目的。防爆阀14设计成单独的一个零件,第一凸部143是一个环形平面,第一凸部143装配于顶盖12片的限位槽123中且与顶盖12形成对缝焊区域。第一凸部143的环形平面上是环形的第二凸部144,第二凸部144大幅提升防爆阀14的抗机械力能力,第二凸部144内侧是防爆片142区域。

第一凸部143的厚度可以大于防爆片142的厚度,从而进一步增强提升防爆阀14的抗机械力能力。当然,在另一实施例中,第一凸部143的厚度也可以与防爆片142的厚度相同,此时第一凸部143主要用于固定防爆阀14于顶盖12上。

请参阅图6,图6是本申请提供的图4中iii-iii方向上的另一实施例的截面示意图。

加强凸台141还包括第三凸部145,第三凸部145环绕第一凸部143设置且与防爆片142连接,第三凸部145相对第二凸部144下沉,第二凸部144、第三凸部145、防爆片142依次下沉以形成连续的台阶结构。第三凸部145的特征可以减小第二凸部144与防爆片142的厚度差异,从而提升该结构类型的防爆阀14的可制造性。另外,这种结构可以确保第二凸部144有足够的厚度,以确保加强凸部有足够的强度。

防爆阀14的材质可以是铝、不锈钢、铜等。

请继续参阅图1至图3,电池盖组件还包括保护片16,保护片16贴设于加强凸台141上,以封盖防爆片142。保护片16可以是透明材质制成,以便于直接观察到防爆片142的使用状态。

请参阅图7,图7是本申请提供的动力电池1000的一实施例的结构示意图。

本申请的动力电池1000包括多个上述任一实施例的单体电池100,多个单体电池100电性连接在一起,电性连接的方式可以是串联、并联、串并联混合。

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。


技术特征:

1.一种单体电池,其特征在于,所述单体电池包括:

壳体;

电芯,装配于所述壳体中;

顶盖,开设有防爆孔,所述顶盖封盖所述壳体;

防爆阀,包括加强凸台和防爆片,所述加强凸台环绕所述防爆片设置,所述加强凸台的厚度大于所述防爆片,所述加强凸台与所述顶盖的朝向所述电芯的一侧连接,所述防爆片盖封所述防爆孔。

2.根据权利要求1所述的单体电池,其特征在于,所述顶盖的朝向所述电芯的一侧开设有环绕所述防爆孔的限位槽,所述加强凸台限位装配于所述限位槽中。

3.根据权利要求2所述的单体电池,其特征在于,所述顶盖开设有与所述限位槽嵌套的避让槽。

4.根据权利要求2所述的单体电池,其特征在于,所述限位槽的宽度包括0.2毫米至10毫米,所述限位槽的厚度包括0.1毫米至5毫米。

5.根据权利要求3所述的单体电池,其特征在于,所述避让槽的宽度包括0.1毫米至10毫米。

6.根据权利要求2所述的单体电池,其特征在于,所述加强凸台包括第一凸部和第二凸部,所述第一凸部环绕所述防爆片设置,所述第一凸部限位装配于所述限位槽中,所述第二凸部层叠设置在所述第一凸部上,且所述第二凸部高出所述顶盖。

7.根据权利要求6所述的单体电池,其特征在于,所述加强凸台还包括第三凸部,所述第三凸部环绕所述第一凸部设置且与所述防爆片连接,所述第三凸部相对所述第二凸部下沉,以形成台阶结构。

8.根据权利要求1所述的单体电池,其特征在于,所述单体电池还包括保护片,所述保护片贴设于所述加强凸台上,以封盖所述防爆片。

9.根据权利要求2所述的单体电池,其特征在于,所述顶盖于所述限位槽的边沿设置有倒角。

10.一种动力电池,其特征在于,所述动力电池包括多个如权利要求1至9任一项所述的单体电池。

技术总结
本实用新型公开了一种单体电池及动力电池,该单体电池包括壳体、电芯、顶盖和防爆阀,顶盖开设有防爆孔,顶盖用于封盖壳体;防爆阀包括加强凸台和防爆片,电芯装配于壳体中;顶盖开设有防爆孔,顶盖封盖壳体;防爆阀包括加强凸台和防爆片,加强凸台环绕防爆片设置,加强凸台的厚度大于防爆片,加强凸台与顶盖的朝向电芯的一侧连接,防爆片盖封防爆孔。本实用新型单体电池增加防爆阀的抗变形能力,而且提高了防爆阀与顶盖的连接强度。

技术研发人员:杨伟;张耀
受保护的技术使用者:欣旺达电动汽车电池有限公司
技术研发日:2020.09.27
技术公布日:2021.08.03

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