CN103887454A - 一种锂离子电池封口结构及其锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锂离子电池封口结构，包括盖板、设置在盖板上的注液孔以及用于密封所述注液孔的单向阀；所述单向阀包括带有腔体的密封罩以及设置在腔体内的密封柱和复位弹性件，密封罩罩在注液孔上，密封柱包括密封台和第一导向柱，密封台上设置有密封圈，所述密封圈密封密封罩上的第一开孔。密封罩的下端设置在盖板上，上述复位弹性件一端顶在密封台下部，另一端抵住盖板。另外，本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的封口结构为本发明提供的锂离子电池封口结构。本发明提供的锂离子电池封口结构，密封性能良好，操作简单。

Description

一种锂离子电池封口结构及其锂离子电池

技术领域

本发明属于动力电池领域，尤其涉及一种锂离子电池的封口结构。

背景技术

随着现代社会快速发展，石油等不可再生资源日益紧缺，在有限能源的巨大压力下，汽车行业开始将目光转向于电动汽车。而动力电池则是电动汽车发展的关键。锂离子电池因具有电压高、能量密度高、工作温度范围广、环境友好等优点在动力电池领域得到广泛使用。由于锂离子电池在生产过程中需要往电池内部注入电解液，然后经过化成过程排出电池内部气体。这对电池注液后的密封性能、化成过程中的顺利排气及化成完成后的密封性能提出了较高的要求。

目前应用于电池封口的是橡胶钉。当注液完成后将橡胶钉插入密封，到化成前将橡胶钉拔出排气，化成后再次将橡胶钉插入密封。这个操作过程存在许多缺点：容易出现密封失效、操作过程繁琐、成本高等。因此，急需设计一种锂离子电池封口结构，以实现在保证注液及排气的同时，还能有效阻止外界水分进入电池内部，并且操作简单。

发明内容

本发明为解决现有技术中使用橡胶钉密封注液孔时，化成时操作繁琐、反复插拔容易使得橡胶钉密封性能变差的技术问题，提供一种化成时操作简单、密封性能好的锂离子电池封口结构及其锂离子电池。

为了实现上述目的，本发明提供了一种锂离子电池封口结构，具体技术方案如下：

一种锂离子电池封口结构，包括盖板、设置在盖板上的注液孔以及用于密封所述注液孔的单向阀，其中， 

单向阀包括带有腔体的密封罩以及设置在腔体内的密封柱和复位弹性件。

密封罩罩在所述注液孔上，密封罩上端开有第一开孔、下端开有第二开孔，第一开孔与腔体连通，第二开孔与腔体连通，第二开孔与注液孔连通。

密封柱包括密封台和设置在密封台上部的第一导向柱，第一导向柱穿过第一开孔伸出至密封罩外，第一导向柱和第一开孔之间设置有排气空隙，密封台和腔体的侧壁之间设置有排气空隙。

密封台上设置有用于密封第一开孔的密封圈；密封圈上开有通孔，第一导向柱穿过所述通孔和第一开孔伸出至密封罩外，密封圈与所述腔体的侧壁之间设置有排气空隙。

上述密封台一端通过密封圈密封所述第一开孔，另一端通过所述复位弹性件抵住盖板。

优选地，上述密封圈上设置有用于密封所述第一开孔的凸台。

进一步，上述密封圈周围设置有用于定位的密封圈定位部。

进一步，上述密封圈周围设置有至少两个密封圈定位部，相邻两密封圈定位部之间留有排气间隙。

优选地，上述密封台下部设置有第二导向柱。

进一步，上述密封台周围设置有用于定位的密封台定位部。

进一步，上述密封台周围设置有至少两个密封台定位部，相邻两密封台定位部之间留有排气间隙。

进一步，上述第一导向柱周围设置有用于定位的第一导向柱定位部。

进一步，上述第一导向柱周围设置有至少两个第一导向柱定位部，相邻两密封台定位部之间留有排气间隙。

进一步，上述第二导向柱周围设置有用于定位的第二导向柱定位部。

进一步，上述第二导向柱周围设置有至少两个第二导向柱定位部，相邻两第二导向柱定位部之间留有排气间隙。

优选地，上述密封台、第一导向柱和第二导向柱为一体注塑成型。

优选地，上述复位弹性件为塔簧，所述塔簧包括顶部塔簧圈和底部塔簧圈，所述顶部塔簧圈的直径小于底部塔簧圈的直径；所述顶部塔簧圈设置在密封台下部，所述底部塔簧圈设置在盖板上。

进一步，上述顶部塔簧圈套在第二导向柱上。

优选地，上述注液孔周围设置有注液孔台阶，所述单向阀设置在注液孔台阶上。

优选地，上述密封圈的通孔与第一导向柱通过过盈配合结合在一起。

另外，本发明还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池的封口结构为上述锂离子电池封口结构。

本发明提供的锂离子电池封口结构，在电池的注液到化成过程中，无需多次的进行插拔动作，只需通过按下第一导向柱即可完成电池的排气和密封，操作方便、简单，在重复的排气放气过程中，能保证密封结构良好的密封性能。

附图说明

图1是本发明提供的锂离子电池封口结构示意图。

图2是密封罩结构示意图。

图3是盖板和注液孔结构示意图。

图4是密封柱结构示意图。

图5是密封圈结构示意图。

图6是复位弹性件结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种锂离子电池封口结构，如图1所示，包括盖板1、设置在盖板1上的注液孔2以及用于密封注液孔2的单向阀。盖板1、注液孔2均为行业内常见的锂离子电池的组成部分，盖板1用于密封整个锂离子电池，注液孔2用于对已经被盖板1做好密封的锂离子电池中进行注液操作。

如图1和图2所示，单向阀包括带有腔体33的密封罩3以及设置在腔体33内的密封柱4和复位弹性件5。单向阀安装在注液孔2上，用于对注液孔2进行密封，并且在需要排气时，打开单向阀，实现锂离子电池的排气。密封罩3作为单向阀的壳体，内部含有一个腔体33，密封柱4和复位弹性件5均设置在腔体33内。

密封罩3罩在注液孔2上，密封罩3上端开有第一开孔31、下端开有第二开孔32。第一开孔31与腔体33连通，第二开孔32也与腔体33连通，第二开孔32同时又与注液孔2连通，第一开孔31、第二开孔32和腔体33共同组成了电池的排气通道，从注液孔2排出的气体，依次经过第二开孔32和腔体33，并从第一开孔31排出至电池外。

第一开孔31优选圆形通孔，这种结构的通孔比较便于工艺上的设计和制作；当然，其他的形状如半圆形、方形、三角形或梯形等形状也是可取的，根据具体的需要做相应调整，在此不作具体限制。上述密封罩3可以通过焊接设置在注液孔2上，也可以通过其他的方式固定设置在注液孔2上，如螺钉密封固定等，优选通过激光焊焊接的方式将密封罩3固定在注液孔2上。

如图4所示，密封柱4包括密封台41和设置在密封台41上部的第一导向柱42，第一导向柱42穿过第一开孔31伸出至密封罩3外，第一导向柱42和第一开孔31之间设置有排气空隙，密封台41和腔体33的侧壁34之间设置有排气空隙。注液孔2中排出的气体，经过第二开孔32、腔体33、密封台41和腔体33的侧壁34之间的排气空隙以及第一导向柱42和第一开孔31之间的排气空隙排出电池外。

如图1和图5所示，密封台41上设置有用于密封第一开孔31的密封圈43，密封圈43上开有通孔431，第一导向柱42穿过该通孔431和第一开孔31伸出至密封罩3外，密封圈43与腔体33的侧壁34之间设置有排气空隙。第一导向柱42穿插在密封圈43的通孔431内，便于对密封圈43进行定位，以免在实际实用中因为密封圈43错位而造成密封失效。同时，密封圈43与腔体33的侧壁34之间也设置有排气空隙，用于更好的排气。

上述密封圈43优选使用橡胶材料制作，能够更好的起到密封作用。

密封台41一端通过密封圈43密封第一开孔31，另一端通过复位弹性件5抵住盖板1。上述复位弹性件5在密封罩3内处于压缩状态，在正常状态下，因为复位弹性件5的弹力作用，将处在密封台41一端的密封圈43压在第一开孔31的周围，实现密封圈43对第一开孔31的密封。该复位弹性件5一端抵在密封台41的下端，将其压向第一开孔31，即密封罩3的上端。同时，复位弹性件5的另一端抵在盖板1上，两端相抵的作用下，使得复位弹性件5处于压缩状态。

上述锂离子电池封口结构的工作原理如下：

正常情况下，复位弹性件5在密封罩3中因为两端分别抵在密封台41和盖板1上，因此处于压缩状态。这时，密封台41上的密封圈43能够将第一开孔31密封，实现封口结构对注液孔2的密封。当需要排气时，按下位于密封台41上端的第一导向柱42，复位弹性件5进一步压缩，从而使得密封圈43离开第一开孔31。这时，注液孔2、第二开孔32、密封圈43与腔体33的侧壁34之间的排气空隙、密封台41与腔体33的侧壁34之间的排气空隙以及第一导向柱42与第一开孔31之间的排气空隙共同构成了一个排气通道，将电池内部的气体排出。排气完成后，撤除对第一导向柱42的外加压力，复位弹性件5复位，密封圈43重新密封第一开孔31，实现注液孔2的再次密封。

上述封口结构，与传统的橡胶钉封口相比，具有以下优点：

1、密封台41上设置有密封圈43，该密封圈43能对第一开孔31进行很好的密封，有效的防止正常状态下外界环境对电池内部的影响。

2、密封台41在复位弹性件5的作用下，能将密封圈43严实的压在第一开孔31周围，实现对第一开孔31的有效密封，而且第一导向柱42穿插在密封圈43内，能很好的对密封圈43进行定位。

3、复位弹性件5使得密封柱4与密封圈43的组合能够在密封罩3内上下移动，实现电池的排气和复位密封功能。

4、第一导向柱42能够有效的控制整个封口结构的密封和导通，实现排气和密封效果；操作简单，而且不会因为频繁操作造成密封圈的失效。

综上所述，本发明提供的锂离子电池封口结构，不仅实现了单向阀和注液孔的良好配合，而且在多次的进行排气和密封的操作中，不会对密封圈的密封效果造成影响，操作简单而且密封性能好。

如图5所示，密封圈43上设置有密封第一开孔31的凸台432。该凸台432为圆环形，使用中凸台432受压密封第一开孔31。凸台432还可以是半圆形凸台、方形凸台或梯形凸台等形状。常用的密封结构中，技术人员可能仅仅使用密封圈43直接对第一开孔31进行密封，而本发明提出了在密封圈43上再加上一个凸台432结构，该结构对于仅仅是密封圈43的结构而言，凸台432能提供更多的弹性空间，对于第一开孔31的密封能更加稳固并且密封性能更好。

密封圈43周围设置有用于定位的密封圈定位部433，密封圈定位部433为密封圈43提供在密封罩3里的定位，使用时，密封圈定位部433能够更加接近密封罩3的侧壁34，使得密封圈43在密封罩3内左右晃动的幅度大幅减小，有效的减少了因密封圈43在密封罩3内晃动而导致密封不牢固问题的出现。在实际应用中，密封圈43周围设置有至少两个密封圈定位部433，多个密封圈定位部433能更好的完成定位功能。本发明提供的密封圈43可以是比较大的密封圈43，靠密封圈43的四周定位，即密封圈43的四周顶在密封罩3的侧壁34上；这时，就需要在密封圈43上开有若干个上下通孔，该上下通孔用于排气。或者，如上面提到的设置密封圈定位部433的方式，设置至少两个密封圈定位部433，在相邻两个密封圈定位部433之间留有排气空隙。密封圈定位部433横向定位，排气空隙为单向阀的排气提供足够的空间，本实施例采用的是3个密封圈定位部433，如图5所示，并且，相邻两个密封圈定位部433之间留有凹下去的一部分排气空隙。

如图4所示，密封台41下部设置有第二导向柱44，该第二导向柱44用于密封台41的纵向定位和复位弹性件5的安装。

密封台41周围设置有用于定位的密封台定位部411，密封台定位部411为密封台41提供在密封罩3里的定位，使用时，密封台定位部411能够更加接近密封罩3的侧壁34，使得密封台41在密封罩3内左右晃动的幅度大幅减小，有效的减少了因密封台41在密封罩3内晃动而导致密封不牢固问题的出现。在实际应用中，密封台41周围一般设置有至少两个密封台定位部411，多个密封台定位部411能更好的完成定位功能。本发明提供的密封台41可以是比较大的密封台41，靠密封台41的四周定位，即密封台41的四周顶在密封罩3的侧壁34上；这时，就需要在密封台41上开有若干个上下通孔，该上下通孔用于排气。或者，如上面提到的设置密封台定位部411的方式，设置至少两个密封台定位部411，在相邻两个密封台定位部411之间留有排气空隙。密封台定位部411横向定位，排气空隙为单向阀的排气提供足够的空间，本实施例采用的是3个密封台定位部411，如图4所示，并且，相邻两个密封台定位部411之间留有凹下去的一部分排气空隙。

如图4所示，第一导向柱42周围设置有用于定位的第一导向柱定位部421，第一导向柱定位部421为第一导向柱42提供在密封罩3里的定位，使用时，第一导向柱定位部421能够更加接近密封罩3的侧壁34，使得第一导向柱42在密封罩3内左右晃动的幅度大幅减小，有效的减少了因第一导向柱42在密封罩3内晃动而导致密封不牢固问题的出现。在实际应用中，第一导向柱42周围一般设置有至少两个第一导向柱定位部421，多个第一导向柱定位部421能更好的完成定位功能。第一导向柱定位部421横向定位，排气空隙为单向阀的排气提供足够的空间，本实施例采用的是3个第一导向柱定位部421，如图4所示，并且，相邻两个第一导向柱定位部421之间留有凹下去的一部分排气空隙。

如图4所示，第二导向柱44周围设置有用于定位的第二导向柱定位部441，第二导向柱定位部441为第二导向柱44提供在密封罩3里的定位，使用时，第二导向柱定位部441能够更加接近密封罩3的侧壁34，使得第二导向柱44在密封罩3内左右晃动的幅度大幅减小，有效的减少了因第二导向柱44在密封罩3内晃动而导致密封不牢固问题的出现。在实际应用中，第二导向柱44周围一般设置有至少两个第二导向柱定位部441，多个第二导向柱定位部441能更好的完成定位功能。第二导向柱定位部441横向定位，排气空隙为单向阀的排气提供足够的空间，本实施例采用的是3个第二导向柱定位部441，如图4所示，并且，相邻两个第二导向柱定位部441之间留有凹下去的一部分排气空隙。

密封台41、第一导向柱42和第二导向柱43为一体注塑成型，更有利于封口结构的组装和使用。

如图6所示，复位弹性件5为塔簧，所述塔簧包括顶部塔簧圈51和底部塔簧圈52，顶部塔簧圈51的直径小于底部塔簧圈52的直径；顶部塔簧圈51设置在密封台41下部，底部塔簧圈52设置在盖板1上。该塔簧用来支撑密封柱4，顶部圆圈较小，套在密封柱4第二导向柱42上，用于密封柱4的定位；底部圆圈较大，设置在盖板1上，优选卡在密封罩3和注液孔2之间，使塔簧不出现偏移错位等现象。

进一步，如图3所示，注液孔2的周围设置有注液孔台阶21，单向阀设置在注液孔台阶21上。即，密封罩3的底部设置在注液孔台阶21上。密封罩3设置在注液孔台阶21上，能够更好的对密封罩3进行定位，以免出现移位现象。上述注液孔台阶21，可以是单级台阶，也可以是双级、多级台阶，如图3所示，本实施例中采用的是注液孔台阶21为双级台阶，包括安装台阶211和固定台阶212。密封罩3安装在安装台阶211上，可以焊接、粘贴在安装台阶211上；同时，在固定台阶212上，使用压块或者另外焊接一固定块将密封罩3固定在安装台阶211上。

第一导向柱定位部421的直径小于第二导向柱定位部441的直径，第二导向柱定位部441的直径小于密封台定位部411的直径。这样设置能保证整个密封柱的稳定，不至于左右摇晃或者侧翻。

密封圈43的通孔431与第一导向柱42通过过盈配合结合在一起。这种配合能使密封圈43和第一导向柱42之间位置更加固定，有利于密封效果的提升。

除此之外，本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池的封口结构为本发明提供的锂离子电池封口结构。该锂离子电池包括外壳、包裹在外壳内的电芯以及密封所述外壳的盖板组件，盖板组件就包含一个封口结构，为了密封注液孔以及对电池进行排气；该封口结构即为本发明提供的锂离子电池封口结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种锂离子电池封口结构，包括盖板（1）、设置在盖板（1）上的注液孔（2）以及用于密封所述注液孔（2）的单向阀，其特征在于：

所述单向阀包括带有腔体（33）的密封罩（3）以及设置在腔体（33）内的密封柱（4）和复位弹性件（5）；

所述密封罩（3）罩在所述注液孔（2）上，所述密封罩（3）上端开有第一开孔（31）、下端开有第二开孔（32），所述第一开孔（31）与腔体（33）连通，所述第二开孔（32）与腔体（33）连通，所述第二开孔（32）与注液孔（2）连通；

所述密封柱（4）包括密封台（41）和设置在密封台（41）上部的第一导向柱（42），所述第一导向柱（42）穿过第一开孔（31）伸出至密封罩（3）外，所述第一导向柱（42）和第一开孔（31）之间设置有排气空隙，所述密封台（41）和腔体（33）的侧壁（34）之间设置有排气空隙；

所述密封台（41）上设置有用于密封第一开孔（31）的密封圈（43）；所述密封圈（43）上开有通孔（431），所述第一导向柱（42）穿过所述通孔（431）和第一开孔（31）伸出至密封罩（3）外，所述密封圈（43）与所述腔体（33）的侧壁（34）之间设置有排气空隙；

所述密封台（41）一端通过密封圈（43）密封所述第一开孔（31），另一端通过所述复位弹性件（5）抵住所述盖板（1）。

2.如权利要求1所述的锂离子电池封口结构，其特征在于：所述密封圈（43）上设置有用于密封所述第一开孔（31）的凸台（432）。

3.如权利要求1所述的锂离子电池封口结构，其特征在于：所述密封圈（43）周围设置有用于定位的密封圈定位部（433）。

4.如权利要求3所述的锂离子电池封口结构，其特征在于：所述密封圈（43）周围设置有至少两个密封圈定位部（433），相邻两密封圈定位部（433）之间留有排气间隙。

5.如权利要求1所述的锂离子电池封口结构，其特征在于：所述密封台（41）下部设置有第二导向柱（44）。

6.如权利要求1所述的锂离子电池封口结构，其特征在于：所述密封台（41）周围设置有用于定位的密封台定位部（411）。

7.如权利要求6所述的锂离子电池封口结构，其特征在于：所述密封台（41）周围设置有至少两个密封台定位部（411），相邻两密封台定位部（411）之间留有排气间隙。

8.如权利要求1所述的锂离子电池封口结构，其特征在于：所述第一导向柱（42）周围设置有用于定位的第一导向柱定位部（421）。

9.如权利要求8所述的锂离子电池封口结构，其特征在于：所述第一导向柱（42）周围设置有至少两个第一导向柱定位部（421），相邻两密封台定位部（421）之间留有排气间隙。

10.如权利要求5所述的锂离子电池封口结构，其特征在于：所述第二导向柱（44）周围设置有用于定位的第二导向柱定位部（441）。

11.如权利要求10所述的锂离子电池封口结构，其特征在于：所述第二导向柱（44）周围设置有至少两个第二导向柱定位部（441），相邻两第二导向柱定位部（441）之间留有排气间隙。

12.如权利要求5所述的锂离子电池封口结构，其特征在于：所述密封台（41）、第一导向柱（42）和第二导向柱（44）为一体注塑成型。

13.如权利要求1所述的锂离子电池封口结构，其特征在于：所述复位弹性件（5）为塔簧，所述塔簧包括顶部塔簧圈（51）和底部塔簧圈（52），所述顶部塔簧圈（51）的直径小于底部塔簧圈（52）的直径；所述顶部塔簧圈（51）设置在密封台（41）下部，所述底部塔簧圈（52）设置在盖板（1）上。

14.如权利要求13所述的锂离子电池封口结构，其特征在于：所述顶部塔簧圈（51）套在第二导向柱（44）上。

15.如权利要求1所述的锂离子电池封口结构，其特征在于：所述注液孔（2）周围设置有注液孔台阶（21），所述单向阀设置在注液孔台阶（21）上。

16.如权利要求1所述的锂离子电池封口结构，其特征在于：所述密封圈（43）的通孔（431）与第一导向柱（42）通过过盈配合结合在一起。

17.一种锂离子电池，其特征在于：所述锂离子电池的封口结构为权利要求1至16任意一项所述的锂离子电池封口结构。

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