CN101834313B - 一种带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，包括壳体、电芯，壳体至少形成一开口，开口处由热封盖封住，热封盖上设一安全阀，安全阀包括安全盖、压力滤块，安全盖内部贯通，安全盖的内部固定压力滤块，压力滤块开有通孔；安全盖与热封盖相勾合。本发明具有如下优点：第一，既简化了结构，又不存在部件老化的问题，并提高了电池使用的安全可靠性；第二，增强了电池使用过程中的性能，如可以大幅度提高电池的循环寿命等；第三，电池在使用过程中，内部瞬间达到一定压力后，及时放出气体，不会发生电池壳体破裂现象。

Description

一种带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池
【技术领域】
本发明属于电动车电池制造技术领域，特别涉及一种带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池。
【背景技术】
众所周知，电动车是一种既省力又快捷的交通工具，深受广大用户的喜爱。电动车还是一种绿色环保的交通工具，随着社会各界环保意识的普遍增强，电动车使用越来越广泛，同时电动车产业也受到包括政府部门在内地大力支持。
电池是电动车的“心脏”，电池的性能将直接影响电动车的性能和质量，所以电池对于电动车的重要性不言而喻。对电池而言，其安全性是一个非常重要的技术指标。
目前电池的结构中，其安全阀设于上盖中部，安全阀的基本部件包括铝基垫片、弹簧及安全阀门，安全阀门上开有至少一个通气孔，安全阀门下方(即于电池壳体内)通过弹簧与铝基垫片相连。在电池的制造过程中，通过上盖于安全阀所处的开口处注液，当注液完成之后，在注液口按顺序安装铝基垫片、弹簧及安全阀门。其中，铝基垫片和弹簧起到了密封作用，在正常状态下，壳体内部无气体，通过弹簧压紧铝基垫片，使外部气体、水分等无法进入电池内部。当电池内部由于充放电而产生气体时，因弹簧具有一定的弹性模量，使其在规定的气压下被压缩而向上顶起，从而带动铝基垫片向上移动，移动后的铝基垫片的周边留有通气空隙，内部气体通过该空隙后，又经过安全阀门的通气孔向外排放气。
上述安全阀存在的技术问题是：首先，电池使用时间一长，弹簧及铝基垫片便会老化，不仅外部气体、水汽等可以轻易地进入电池内部，而且在电池内部产生气体时，气体便无法及时排出，从而内压增大，会造成电池壳体破裂，此时的电池存在爆炸的危险性；其次，此类外装安全阀的结构复杂、制造工序烦杂、费时费力。
【发明内容】
本发明公开了一种带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其解决了现有电动车锂离子电池存在安全性差、结构复杂、使用寿命短的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案：一种带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，包括壳体及装于壳体内的电芯，壳体至少形成一开口，开口处由热封盖封住，热封盖上设一安全阀，所述的安全阀包括安全盖、压力滤块，安全盖内部贯通，安全盖的内部固定所述的压力滤块，压力滤块开有通孔；所述的安全盖与所述的热封盖相勾合。
优选的，根据热封盖的横截面，热封盖的中部先向壳体内延伸形成第一段，后向中部水平延伸形成第二段，再朝壳体外延伸形成第三段，第三段与第一段间留有空隙；第三段的外圈形成一勾面朝下的勾部，第三段的内圈中空；所述安全盖的内壁下端形成勾面朝上的勾部，该勾部与热封盖的勾部相适配并勾合。
优选的，所述安全盖的内壁中下部横向向内凸形成一个中部开有圆孔的凸环，凸环向上形成上环、向下形成下环，上环、下环与安全盖的侧壁间都留有间隙；下环与侧壁间伸入热封盖的第三段，安全盖的勾部与热封盖的勾部相勾合，且第三段的端面与安全盖的凸环间垫有第一密封垫；上环的上开口由第一压力帽封住，该压力帽对应于安全盖的上环的开口部开有通孔。
优选的，所述安全盖的内壁中上部形成一台阶，台阶上固定所述的压力滤块。
优选的，所述安全盖的上端向外形成勾面向下的勾部；设一中部开有通孔的第二压力帽，该压力帽的外边沿向下折弯，下折部内壁形成勾面向上的勾部，该压力帽的勾部与安全盖的勾部相适配，该压力帽盖于安全盖的上口并与安全盖通过相对应的勾部相勾合；安全盖内壁形成第二台阶，该台阶与第二压力帽间垫入第二密封垫。
优选的，设一中部开有通孔的压力帽，其下表面形成横截面呈三角状的环形凸圈，而与此相对应的，所述安全盖内壁形成的第二台阶，该台阶上形成横截面为三角状的环形凹圈，压力帽的环形凸圈与安全盖的第二台阶上的环形凹圈相嵌合。
优选的，所述的壳体呈长方体形，壳体的四周外壁形成数条相平行的横向加强筋。
优选的，所述的壳体两头都开口，壳体开口处还固定一塑盖；所述的热封盖是铝盖，铝盖紧贴于塑盖外表面。
优选的，所述的壳体开口外罩透明罩。
本发明锂离子电池对安全阀的结构进行了改进与创新，该安全阀带有气体释放和防爆弹出的功能，与现有技术相比，其具有如下优点：
第一，省去原有的安全阀门、弹簧及铝基垫片等部件，既简化了结构，又不存在部件老化的问题，延长了使用寿命，并提高了电池使用的安全可靠性；
第二，该安全阀放气的压力值可以根据压力滤块和/或压力帽的厚度进行调节，故该安全阀可以根据电池在不同使用场合下进行控制，当电池产生气体后，其可以及时排出，大大增强了电池使用过程中的性能，如可以大幅度提高电池的循环寿命等等；
第三，电池在使用过程中，内部瞬间达到一定压力后，及时放出气体，不会发生电池壳体破裂现象，从而增强了电池的安全性，保证电池使用过程中的安全可靠性，既做到环保，又安全可靠。
【附图说明】
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为本发明实施例一的极片、隔膜排列图。
图3为图1的A部放大图。
图4是压力帽的结构图。
图5是安全盖的结构图。
图6是可调式压力帽的结构图。
图7是热封盖局部结构示意图。
图8为本发明实施例二的结构示意图。
图9为本发明实施例二的极片、隔膜排列图。
图10为图8的B部放大图。
图11是压力帽的结构图。
图12是安全盖的结构图。
图13是可调式压力帽的结构图。
图14是铝盖与塑盖的局部结构示意图。
图15是图8的C部放大图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
实施例一：如图1-7中：1-压力帽、2-压力滤块、3-密封垫、4-可调式压力帽、5-安全盖、6-密封垫、7-透明罩、8-热封盖、9-壳体、10-铝极柱、11-极片、12-隔膜、13-胶带。
本实施例是单头引出极柱的锂离子电池，该电池包括壳体9及装于壳体9内的电芯，壳体9呈长方体形，壳体9的四周外壁形成数条相平行的横向加强筋，壳体9的开口由热封盖8封住，热封盖8靠近两侧边处各设一铝极柱10，两铝极柱10呈对称布置。
壳体9内装电芯，参见图2，电芯包括极片11、隔膜12，极片11包括正、负极片，正负极片间隔排列，正、负极片之间由隔膜12隔开，正、负极片的引出头处于同侧。极片11、隔膜12按序排列整齐后由上、下两根胶带13扎紧而置入壳体9内。
参见图7，根据热封盖8的横截面，热封盖8的中部先向下延伸形成第一段8-1，后向中部水平延伸形成第二段8-2，再向上延伸形成第三段8-3，第三段8-3与第一段8-1间留有空隙；第三段8-3的外圈形成一勾部8-31，其勾面朝下；第三段8-3的内圈中空，形成注液孔8-4。
如图5所示，安全盖5的外壁形状大致呈柱形，其中部贯通，安全盖5的内壁下端形成勾面朝上的勾部5-1，该勾部5-1与热封盖8的勾部8-31相适配并勾合。
安全盖5的内壁中下部横向向内凸形成一个中部开有圆孔5-5的凸环5-2，凸环5-2向上形成上环5-3、向下形成下环5-4，上环5-3、下环5-4与安全盖5的侧壁间留有间隙。下环5-4与侧壁间伸入热封盖8的第三段8-3，安全盖5的勾部5-1与热封盖8的勾部8-31相勾合，且第三段8-3的端面与凸环5-2间垫有密封垫6。
上环5-3的上开口由可调式压力帽4封住，参见图6，该压力帽4的横截面呈开口朝下的凹形，外套并固定于安全盖5的上环5-3，其对应于上环5-3的开口部开有数个小孔(因小孔孔径较小，图中未显示)。本实施例的可调式压力帽4采用PE材料制成，因其具有一定的孔隙率，不同的空隙率可以对应不同的出气压力，而其孔径可以进行调节，故其所承受的压力也是可调的。该PE材质能保证电池只出气而不进气；此外，该PE材质可以根据材料的面积来调节其的使用寿命，因而可以根据不同客户要求的使用年限来进行调节，满足不同客户的要求。通过调整压力帽的厚度可对安全阀的压力值进行调节，从而该安全阀可以根据电池在不同使用场合下进行控制，当电池产生气体后可以及时排出，增强电池使用过程中的性能，如提高电池的使用寿命、使用安全性。
安全盖5的内壁中上部形成两个台阶5-6、5-7，台阶5-6上固定压力滤块2，压力滤块2呈圆饼状，其上表面与台阶5-7持平。该压力滤块2也开有数个小孔(因小孔孔径较小，图中未显示)。本实施例的压力滤块2采用PE材料制成，因其具有一定的孔隙率，不同的空隙率可以对应不同的出气压力，而其孔径可以进行调节，故其所承受的压力也是可调的。该PE材质能保证电池只出气而不进气；此外，该PE材质可以根据材料的面积来调节其的使用寿命，因而可以根据不同客户要求的使用年限来进行调节，满足不同客户的要求。通过调整压力滤块的厚度可对安全阀放气的压力值进行调节，从而该安全阀可以根据电池在不同使用场合下进行控制，当电池产生气体后可以及时排出，增强电池使用过程中的性能，如提高电池的使用寿命、使用安全性。
安全盖5的上端向外形成勾面向下的勾部5-5，安全盖5的上部勾合压力帽1，压力帽1的结构参见图1，压力帽1的外边沿向下折弯90度，下折部内壁形成勾面向上的勾部1-1，其与安全盖5的勾部5-5相适配并勾合，压力帽1盖于安全盖5的上口并与安全盖5相勾合，安全盖5的内侧壁台阶5-7与压力帽1间还垫入密封垫3。压力帽1的中部开有通孔1-2。
铝极柱、安全阀外罩透明罩7，透明罩7与壳体9扣接，其保护该头的安全阀、铝极柱等部件免受外力损坏。
电池在使用过程中，当其内部瞬间达到一定压力后，安全阀弹开，及时放出气体，从而避免发生电池壳体破裂现象。其增强了电池使用的安全性，保证了电池在使用过程中的安全可靠性，既环保，又安全可靠。
实施例二：图8-15中：1-O型密封圈、2-安全盖、3-压力帽、4-可调式压力帽、5-压力滤块、6-密封垫、7-透明罩、8-正负区别罩、9-六角螺母、10-铝盖、11-塑盖、12-极柱密封盖、13-铝极柱、14-壳体、15-胶带、16-极片、17-隔膜。
本实施例是双头引出极柱的锂离子电池，其包括壳体14及装于壳体14内的电芯，壳体14呈长方体形，壳体14的四周外壁形成数条相平行的横向加强筋。壳体14的两头都开口，电池两头的结构相同，下面以一头的结构予以详细说明。参见图8、15，壳体14的开口处由塑盖11、铝盖10封口，铝盖10紧贴于塑盖11外表面。两盖靠近壳体14的内壁处设一铝极柱13，铝极柱13与两盖的接触处还垫入极柱密封盖12。铝极柱13伸出铝盖10的部分依次旋入六角螺母9、正负区分罩8。两头的铝极柱13呈对称布置。
壳体9内装电芯，参见图9，电芯包括极片16、隔膜17，极片16包括正、负极片，正负极片间隔排列，正、负极片之间由隔膜17隔开，正、负极片的引出头分别朝向壳体9的两头。极片16、隔膜17按序排列整齐后由三根胶带15扎紧而装入壳体14内。
参见图8、10、14，塑盖11的中部开孔，根据铝盖10的横截面，铝盖10的中部沿塑盖11的开孔先向下延伸形成第一段10-1，后向中部水平延伸形成第二段10-2，再向上延伸形成第三段10-3，第三段10-3与第一段10-1间留有空隙；第三段10-3的外圈形成一勾部10-31，其勾面朝下；第三段10-3的内圈中空，形成注液孔10-4。塑盖11的开孔边沿被夹于铝盖10的上边10-5与凸圈10-6之间，且与凸圈10-6之间垫入O型密封圈1。
参见图12，安全盖2的外壁形状大致呈柱形，其中部贯通，安全盖2的内壁下端形成勾面朝上的勾部2-1，该勾部2-1与铝盖10的勾部10-31相适配并勾合。
安全盖2的内壁中下部横向向内凸形成一个中部开有圆孔2-5的凸环2-2，凸环2-2向上形成上环2-3、向下形成下环2-4，上环2-3、下环2-4与安全盖2的侧壁间都留有间隙。下环2-4与侧壁间伸入铝盖10的第三段10-3，其勾部2-1与铝盖10的勾部10-31相勾合，且第三段10-3的端面与凸环2-2间垫有密封垫6。
上环2-3的上开口由可调式压力帽4封住，如图13所示，该压力帽4的横截面呈开口朝下的凹形，外套并固定于安全盖2的上环2-3，其对应于上环2-3的开口部开有数个小孔(因小孔孔径较小，图中未显示)。本实施例的可调式压力帽4采用PE材料制成，因其具有一定的孔隙率，不同的空隙率可以对应不同的出气压力，而其孔径可以进行调节，故其所承受的压力也是可调的。该PE材质能保证电池只出气而不进气；此外，该PE材质可以根据材料的面积来调节其的使用寿命，因而可以根据不同客户要求的使用年限来进行调节，满足不同客户的要求。通过调整压力帽的厚度可对安全阀的压力值进行调节，从而该安全阀可以根据电池在不同使用场合下进行控制，当电池产生气体后可以及时排出，增强电池使用过程中的性能，如提高电池的使用寿命、使用安全性。
安全盖2的内壁中上部形成两个台阶2-6、2-7，台阶2-6上固定压力滤块5，压力滤块5呈圆饼状，其上表面与台阶2-7持平。该压力滤块5也开有数个小孔(因小孔孔径较小，图中未显示)。本实施例的压力滤块5采用PE材料制成，因其具有一定的孔隙率，不同的空隙率可以对应不同的出气压力，而其孔径可以进行调节，故其所承受的压力也是可调的。该PE材质能保证电池只出气而不进气；此外，该PE材质可以根据材料的面积来调节其的使用寿命，因而可以根据不同客户要求的使用年限来进行调节，满足不同客户的要求。通过调整压力滤块的厚度可对安全阀放气的压力值进行调节，从而该安全阀可以根据电池在不同使用场合下进行控制，当电池产生气体后可以及时排出，增强电池使用过程中的性能，如提高电池的使用寿命、使用安全性。
压力帽3的结构如图11所示，压力帽3的中部开有通孔3-2，其下表面形成横截面呈三角状的环形凸圈，而与此相对应的，安全盖2的台阶2-7上形成横截面为三角状的环形凹圈，压力帽3装入台阶2-7上，其环形凸圈与台阶2-7的环形凹圈相嵌。
铝极柱、安全阀外罩透明罩7，透明罩7与壳体14扣接，以保护安全阀、铝极柱等免受外力损坏。
电池在使用过程中，当其内部瞬间达到一定压力后，安全阀弹开，及时放出气体，从而避免发生电池壳体破裂现象。其增强了电池使用的安全性，保证了电池在使用过程中的安全可靠性，既环保，又安全可靠。
以上对本发明的优选实施方式进行了详细说明，对应本领域的普通技术人员，依据本发明提供的思想，在本发明具体的实施方式和应用范围上均会有改变之处，这些改变也应视为本发明的保护范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明保护范围的限制。

Claims (8)

1.一种带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，包括壳体及装于壳体内的电芯，壳体至少形成一开口，开口处由热封盖封住，热封盖上设一安全阀，其特征在于：所述的安全阀包括安全盖、压力滤块，安全盖内部贯通，安全盖的内部固定所述的压力滤块，压力滤块开有通孔；所述的安全盖与所述的热封盖相勾合；根据热封盖的横截面，热封盖的中部先向壳体内延伸形成第一段，后向中部水平延伸形成第二段，再朝壳体外延伸形成第三段，第三段与第一段间留有空隙；第三段的外圈形成一勾面朝下的勾部，第三段的内圈中空；所述安全盖的内壁下端形成勾面朝上的勾部，该勾部与热封盖的勾部相适配并勾合。
2.根据权利要求1所述的带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其特征在于：所述安全盖的内壁中下部横向向内凸形成一个中部开有圆孔的凸环，凸环向上形成上环、向下形成下环，上环、下环与安全盖的侧壁间都留有间隙；下环与侧壁间伸入热封盖的第三段，安全盖的勾部与热封盖的勾部相勾合，且第三段的端面与安全盖的凸环间垫有第一密封垫；上环的上开口由第一压力帽封住，该压力帽对应于安全盖的上环的开口部开有通孔。
3.根据权利要求1-2任一项所述的带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其特征在于：所述安全盖的内壁中上部形成一台阶，台阶上固定所述的压力滤块。
4.根据权利要求3所述的带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其特征在于：所述安全盖的上端向外形成勾面向下的勾部；设一中部开有通孔的第二压力帽，该压力帽的外边沿向下折弯，下折部内壁形成勾面向上的勾部，该压力帽的勾部与安全盖的勾部相适配，该压力帽盖于安全盖的上口并与安全盖通过相对应的勾部相勾合；安全盖内壁形成第二台阶，该台阶与第二压力帽间垫入第二密封垫。
5.根据权利要求3所述的带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其特征在于：设一中部开有通孔的压力帽，其下表面形成横截面呈三角状的环形凸圈，而与此相对应的，所述安全盖内壁形成的第二台阶，该台阶上形成横截面为三角状的环形凹圈，压力帽的环形凸圈与安全盖的第二台阶上的环形凹圈相嵌合。
6.根据权利要求1所述的带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其特征在于：所述的壳体呈长方体形，壳体的四周外壁形成数条相平行的横向加强筋。
7.根据权利要求1或6所述的带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其特征在于：所述的壳体两头都开口，壳体开口处还固定一塑盖；所述的热封盖是铝盖，铝盖紧贴于塑盖外表面。
8.根据权利要求1或6所述的带有气体释放和防爆弹出安全阀的锂离子电池，其特征在于：所述的壳体开口外罩透明罩。
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