CN105449152B - 一种设有气动式防胀气自动补液装置的锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂离子电池安全技术领域，公开了一种设有气动式防胀气自动补液装置的锂离子电池，包括电池壳、电池顶盖板、正极柱、负极柱以及设于所述电池壳体内部的电芯，电池壳体内部分为电芯腔、备用电解液腔以及气体缓冲腔，所述备用电解液腔内装有备用电解液，其中分隔所述电芯腔与备用电解液腔的为固定隔板，分隔备用电解液腔与气体缓冲腔的为气动弹性薄膜，所述固定隔板上设有单向阀A，所述固定隔板和气动弹性薄膜上设有单向阀B；所述电池顶盖板上设有单向排气阀，位于固定隔板底部的单向阀A与单向排气阀进气口处均设有透气吸湿层。本发明能够有效解决因电池胀气引发的安全隐患以及能够及时自动补充电解液。

Description

一种设有气动式防胀气自动补液装置的锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池安全技术领域，尤其涉及一种设有气动式防胀气自动补液装置的锂离子电池。
背景技术
随着人们对环保意识的逐渐加强以及全球石油的不可再生性，新能源交通工具的开发越来越普及，尤其是电动交通工具得到了极大的发展。
锂离子电池作为动力电池，与传统的电池相比，具有循环性能优异、循环寿命长等突出的优点，但是锂离子电池在实际应用过程中，在高温环境下容易产生胀气，而且在胀气过程中会消耗大量的电解液，进而影响电池的倍率性能和循环性能，若作为动力电池，最起码的安全性能不能够得到保障，极大地制约了其实际应用。为了解决这一问题，相关领域人员采用了材料包覆、电解液配方改善、电池化成工艺改进等方法防止锂离子电池产生胀气，虽然在一定程度上取得了改进及优化，但是仍然不能完全使其不发生胀气情况。
既然在短时间内现有技术还不能实现锂离子电池完全不发生胀气情况，我们不妨从如何避免因电池胀气而引发安全事故的角度来解决这一问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种设有气动式防胀气自动补液装置的锂离子电池，该锂离子电池能够有效解决因电池胀气引发的安全隐患以及能够及时自动补充电解液。
本发明的具体技术方案为：一种设有气动式防胀气自动补液装置的锂离子电池，包括电池壳体、电池顶盖板、正极柱、负极柱以及设于所述电池壳体内部且由正极片、负极片、隔膜和电解液组成的电芯，电池壳体内部分为三个腔室，所述三个腔室自电池顶部由下往上分别为电芯腔、备用电解液腔以及气体缓冲腔，所述备用电解液腔内装有备用电解液，其中分隔所述电芯腔与备用电解液腔的为固定隔板，分隔备用电解液腔与气体缓冲腔的为气动弹性薄膜，所述固定隔板上设有连通电芯腔与备用电解液腔的单向阀A，所述固定隔板和气动弹性薄膜上设有连通电芯腔与气体缓冲腔的单向阀B，所述单向阀A的流通方向为由备用电解液腔流向电芯腔，所述单向阀B贯穿备用电解液腔且其流通方向为由电芯腔流向气体缓冲腔，单向阀B与固定隔板为固定连接，单向阀B与气动弹性薄膜为活动连接；所述电池顶盖板上设有连通电芯腔与电池外部的单向排气阀，位于固定隔板底部的单向阀A与单向排气阀进气口处均设有透气吸湿层。
当锂离子电池的电解液被消耗，内部产生胀气时，电芯腔的压强突然增大，胀气分别通过单向阀B和单向排气阀流向气体缓冲腔和电池外部。由此，气体缓冲腔内的压强逐渐增大，电芯腔的压强逐渐变小，当压强到达一定程度时，单向阀B两端的压强相等，电芯腔的胀气不再流向气体缓冲腔，只从单向排气阀排出电池外界，电芯腔的压强再次逐渐变小，此时，气体缓冲腔的气体克服气动弹性薄膜的阻力，使得气动弹性薄膜向下凹陷， 备用电解液腔受到挤压，备用电解液通过单向阀A流入电芯腔，最终实现自动对电芯腔的电解液进行补充，而同时电芯腔的胀气也被排除，内部压强变小，避免了电池的爆炸。
作为优选，所述备用电解液腔的侧壁设有手动开关式注液孔。当备用电解液室的电解液用尽时，可通过注液孔添加备用电解液。
作为优选，所述气体缓冲腔的顶部设有手动开关式排气孔。当气体缓冲腔的压强过大时，通过开启手动开关式排气孔，可防止电池因严重胀气而爆炸。
作为优选，位于所述备用电解液腔和气体缓冲腔之间的正极柱外壁和负极柱外壁上均设有绝缘套。绝缘套的设置能够防止正极柱和负极柱与备用电解液和胀气接触。
作为优选，所述的正极柱、负极柱、单向阀B、单向排气阀与气动弹性薄膜的连接处设有O型密封圈。
作为优选，所述备用电解液腔的备用电解液中含有气体消除剂。气体消除剂可以减小电芯后续胀气的产生。
作为优选，所述单向阀A、单向阀B与单向排气阀均设有最小开启压力值。对单向阀A、单向阀B与单向排气阀设置合理的最小开启压力值，能够更加有效地排除电池的胀气和对电芯腔进行补液。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：通过在电池壳体内设置气动式防胀气自动补液装置，能够有效地防止锂离子电池因胀气而引发的安全事故，提高了电池的安全性能；此外，备用电解液的设置可以自动及时地向电芯腔内补充电解液，保障了锂离子电池的循环性能和倍率性能。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是本发明的一种结构示意图；
图3是本发明的一种结构示意图。
附图标记为：电池壳体1、电池顶盖板2、正极柱3、负极柱4、电芯腔11、备用电解液腔12、气体缓冲腔13、固定隔板14、气动弹性薄膜15、单向阀A 16、单向阀B 17、单向排气阀18、透气保湿膜19、手动开关式注液孔20、手动开关式排气孔21、绝缘套22、O型密封圈23。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
如图1所示：一种设有气动式防胀气自动补液装置的锂离子电池，包括电池壳体1、电池顶盖板2、正极柱3、负极柱4以及设于所述电池壳体内部且由正极片、负极片、隔膜和电解液组成的电芯，电池壳体内部分为三个腔室，所述三个腔室自电池顶部由下往上分别为电芯腔11、备用电解液腔12以及气体缓冲腔13，所述备用电解液腔内装有备用电解液，备用电解液腔的备用电解液中含有气体消除剂。位于所述备用电解液腔和气体缓冲腔之间的正极柱外壁和负极柱外壁上均设有绝缘套22。分隔所述电芯腔与备用电解液腔的为固定隔板14，分隔备用电解液腔与气体缓冲腔的为气动弹性薄膜15，所述固定隔板上设有连通电芯腔与备用电解液腔的单向阀A16，所述固定隔板和气动弹性薄膜上设有连通电芯腔与气体缓冲腔的单向阀B17，所述单向阀A的流通方向为由备用电解液腔流向电芯腔，所述单向阀B贯穿备用电解液腔且其流通方向为由电芯腔流向气体缓冲腔，单向阀B与固定隔板为固定连接，单向阀B与气动弹性薄膜为活动连接；所述电池顶盖板上设有连通电芯腔与电池外部的单向排气阀18，位于固定隔板底部的单向阀A与单向排气阀进气口处均设有透气吸湿层19。所述的正极柱、负极柱、单向阀B、单向排气阀与气动弹性薄膜的连接处设有O型密封圈23。
实施例2
如图2所示：一种设有气动式防胀气自动补液装置的锂离子电池，包括电池壳体、电池顶盖板、正极柱、负极柱以及设于所述电池壳体内部且由正极片、负极片、隔膜和电解液组成的电芯，电池壳体内部分为三个腔室，所述三个腔室自电池顶部由下往上分别为电芯腔、备用电解液腔以及气体缓冲腔，所述备用电解液腔内装有备用电解液，备用电解液腔的备用电解液中含有气体消除剂。位于所述备用电解液腔和气体缓冲腔之间的正极柱外壁和负极柱外壁上均设有绝缘套。分隔所述电芯腔与备用电解液腔的为固定隔板，分隔备用电解液腔与气体缓冲腔的为气动弹性薄膜，所述固定隔板上设有连通电芯腔与备用电解液腔的单向阀A，所述固定隔板和气动弹性薄膜上设有连通电芯腔与气体缓冲腔的单向阀B，所述单向阀A的流通方向为由备用电解液腔流向电芯腔，所述单向阀B贯穿备用电解液腔且其流通方向为由电芯腔流向气体缓冲腔，单向阀B与固定隔板为固定连接，单向阀B与气动弹性薄膜为活动连接；所述电池顶盖板上设有连通电芯腔与电池外部的单向排气阀，位于固定隔板底部的单向阀A与单向排气阀进气口处均设有透气吸湿层。所述的正极柱、负极柱、单向阀B、单向排气阀与气动弹性薄膜的连接处设有O型密封圈。所述单向阀A、单向阀B与单向排气阀均设有最小开启压力值。
作为改进，所述备用电解液腔的侧壁设有手动开关式注液孔20。
实施例3
如图3所示：一种设有气动式防胀气自动补液装置的锂离子电池，包括电池壳体、电池顶盖板、正极柱、负极柱以及设于所述电池壳体内部且由正极片、负极片、隔膜和电解液组成的电芯，电池壳体内部分为三个腔室，所述三个腔室自电池顶部由下往上分别为电芯腔、备用电解液腔以及气体缓冲腔，所述备用电解液腔内装有备用电解液，备用电解液腔的备用电解液中含有气体消除剂。位于所述备用电解液腔和气体缓冲腔之间的正极柱外壁和负极柱外壁上均设有绝缘套。分隔所述电芯腔与备用电解液腔的为固定隔板，分隔备用电解液腔与气体缓冲腔的为气动弹性薄膜，所述固定隔板上设有连通电芯腔与备用电解液腔的单向阀A，所述固定隔板和气动弹性薄膜上设有连通电芯腔与气体缓冲腔的单向阀B，所述单向阀A的流通方向为由备用电解液腔流向电芯腔，所述单向阀B贯穿备用电解液腔且其流通方向为由电芯腔流向气体缓冲腔，单向阀B与固定隔板为固定连接，单向阀B与气动弹性薄膜为活动连接；所述电池顶盖板上设有连通电芯腔与电池外部的单向排气阀，位于固定隔板底部的单向阀A与单向排气阀进气口处均设有透气吸湿层。所述的正极柱、负极柱、单向阀B、单向排气阀与气动弹性薄膜的连接处设有O型密封圈。所述单向阀A、单向阀B与单向排气阀均设有最小开启压力值。
此外，所述备用电解液腔的侧壁设有手动开关式注液孔；所述气体缓冲腔的顶部设有手动开关式排气孔21。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种设有气动式防胀气自动补液装置的锂离子电池，包括电池壳体(1)、电池顶盖板(2)、正极柱(3)、负极柱(4)以及设于所述电池壳体内部且由正极片、负极片、隔膜和电解液组成的电芯，其特征在于：电池壳体内部分为三个腔室，所述三个腔室自电池顶部由下往上分别为电芯腔(11)、备用电解液腔(12)以及气体缓冲腔(13)，所述备用电解液腔内装有备用电解液，其中分隔所述电芯腔与备用电解液腔的为固定隔板(14)，分隔备用电解液腔与气体缓冲腔的为气动弹性薄膜(15)，所述固定隔板上设有连通电芯腔与备用电解液腔的单向阀A(16)，所述固定隔板和气动弹性薄膜上设有连通电芯腔与气体缓冲腔的单向阀B(17)，所述单向阀A的流通方向为由备用电解液腔流向电芯腔，所述单向阀B贯穿备用电解液腔且其流通方向为由电芯腔流向气体缓冲腔，单向阀B与固定隔板为固定连接，单向阀B与气动弹性薄膜为活动连接；所述电池顶盖板上设有连通电芯腔与电池外部的单向排气阀(18)，位于固定隔板底部的单向阀A与单向排气阀进气口处均设有透气吸湿层(19)；
所述备用电解液腔的侧壁设有手动开关式注液孔(20)；
所述单向阀A、单向阀B与单向排气阀均设有最小开启压力值。
2.如权利要求1所述的设有气动式防胀气自动补液装置的锂离子电池，其特征在于，所述气体缓冲腔的顶部设有手动开关式排气孔(21)。
3.如权利要求1所述的设有气动式防胀气自动补液装置的锂离子电池，其特征在于，位于所述备用电解液腔和气体缓冲腔之间的正极柱外壁和负极柱外壁上均设有绝缘套(22)。
4.如权利要求1所述的设有气动式防胀气自动补液装置的锂离子电池，其特征在于，所述的正极柱、负极柱、单向阀B、单向排气阀与气动弹性薄膜的连接处设有O型密封圈(23)。
5.如权利要求1所述的设有气动式防胀气自动补液装置的锂离子电池，其特征在于，所述备用电解液腔的备用电解液中含有气体消除剂。
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