CN106450070A - 注液孔密封组件以及包含该组件的动力电池 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种注液孔密封组件以及包含该组件的动力电池。注液孔密封组件包括钉芯、钉体以及密封套，密封套包括套体以及密封外缘，套体的顶部设置有套体开口，密封外缘围绕套体开口固定设置，钉体由套体开口伸入套体内，钉体包括铆接部以及挤压外缘，铆接部的顶部设置有伸入口，挤压外缘围绕伸入口固定设置，并至少覆盖密封外缘的部分上表面，钉芯能够由伸入口伸入铆接部内。动力电池包括注液孔以及注液孔密封组件，套体由注液孔的顶部伸入注液孔内，铆接部以及挤压外缘与注液孔铆接配合固定，密封外缘密封注液孔。本申请实施例所提供的动力电池能够有效防止钉体产生的金属颗粒掉落进入电芯内部引起电芯短路。
Description
技术领域
本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种注液孔密封组件以及包含该组件的动力电池。
背景技术
现有硬壳电芯，通过在注液孔处进行激光焊接实现电芯的密封。对于EV铝壳电芯，选用与顶盖片相同材质制作成密封钉结构，密封钉与顶盖片注液孔装配后通过激光焊接达到密封效果。
由于零件的装配间隙，注液孔表面的电解液杂质，顶盖片以及密封钉的材质差异等，可能导致出现爆点，针孔，裂纹等焊接不良，影响密封性能。
对此，相关技术中存在一种通过拉钉配合密封圈对注液孔进行密封的结构，其通过将钉芯与钉体铆接，使钉体位于注液孔内部的部分膨胀，从而固定在注液孔上并挤压密封圈，达到密封注液孔的目的。
然而，由于钉体在膨胀过程中表面会出现脱皮、龟裂等问题产生金属颗粒，这些金属颗粒一旦掉落进入电芯内部便会增加电芯短路风险。
发明内容
本申请提供了一种注液孔密封组件以及包含该组件的动力电池，能够解决上述问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种注液孔密封组件，其特征在于，包括钉芯、钉体以及密封套，
所述密封套包括套体以及密封外缘，所述套体的顶部设置有套体开口，所述密封外缘围绕所述套体开口固定设置，
所述钉体由所述套体开口伸入所述套体内，所述钉体包括铆接部以及挤压外缘，所述铆接部的顶部设置有伸入口，所述挤压外缘围绕所述伸入口固定设置，并至少覆盖所述密封外缘的部分上表面，
所述钉芯能够由所述伸入口伸入所述铆接部内，并与所述铆接部铆接，使所述铆接部沿着所述钉芯的径向方向涨大。
优选地，所述套体包括由上至下依次设置的注液孔配合部以及铆接部配合部，所述铆接部配合部沿所述钉芯的径向方向与所述铆接部对应，所述铆接部配合部的壁厚为0.1～0.6mm。
优选地，所述铆接部配合部与所述注液孔配合部相连的一端的厚度大于另一端的厚度。
优选地，所述套体的厚度由所述注液孔配合部至所述铆接部配合部均匀减小。
优选地，所述密封外缘的上表面被所述挤压外缘所覆盖的部分，沿所述钉芯的径向方向的尺寸不小于1.2mm。
优选地，所述铆接部的底部为敞口结构。
优选地，所述钉芯以及所述钉体的材质均为铝。
本申请实施例的第二方面提供了一种动力电池，包括注液孔以及所述的注液孔密封组件，
所述套体由所述注液孔的顶部伸入所述注液孔内，所述铆接部以及所述挤压外缘与所述注液孔铆接配合固定，所述挤压外缘以及所述注液孔的边缘共同挤压所述密封外缘，并密封所述注液孔。
优选地，所述密封外缘的压缩比为10％～55％。
优选地，所述注液孔的底部边缘具有倒角。
本申请实施例提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本申请实施例所提供的动力电池通过具有套体的注液孔密封组件密封注液孔，能够有效防止钉体产生的金属颗粒掉落进入电芯内部引起电芯短路。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1为本申请实施例所提供的动力电池的外部结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的动力电池的剖视结构示意图；
图3为本申请实施例所提供的注液孔密封组件的爆炸结构示意图；
图4为本申请实施例所提供的注液孔密封组件在铆接之前与注液孔的配合结构剖视图；
图5为本申请实施例所提供的注液孔密封组件在铆接之后与注液孔的配合结构剖视图。
附图标记：
1-注液孔密封组件；
10-钉体；
100-铆接部；
102-挤压外缘；
104-伸入口；
12-钉芯；
120-铆接体；
122-钉芯棒体；
124-钉芯薄弱部；
14-密封套；
140-套体；
140a-注液孔配合部；
140b-铆接部配合部；
142-密封外缘；
144-套体开口；
2-顶盖片；
20-注液孔；
3-壳体；
4-裸电芯；
5-第一电极组件；
6-第二电极组件。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。文中所述“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中的注液孔密封组件为参照。
如图1和图2所示，本申请实施例提供了一种动力电池，包括注液孔密封组件1、顶盖片2、壳体3、裸电芯4、第一电极组件5以及第二电极组件6，其中，顶盖片2以及壳体3共同组成容纳裸电芯4的腔室，第一电极组件5以及第二电极组件6均附接到顶盖片2上，分别用于将裸电芯的正极以及负极引出。
如图2所示，在顶盖片2上设置有注液孔20，当然，也可以在壳体3上设置注液孔，设置注液孔20的目的是向顶盖片2以及壳体3所围成的腔室内灌注电解液。液孔密封组件1密封注液孔20。
如图3至5所示，注液孔密封组件1包括钉体10、钉芯12、以及密封套14。其中，钉体10包括铆接部100以及挤压外缘102，铆接部100的顶部设置有伸入口104，挤压外缘102围绕伸入口104固定设置。钉芯12能够由伸入口104伸入铆接部100内，并与铆接部100铆接，使铆接部100沿着钉芯12的径向方向涨大。
实现钉芯12与铆接体100铆接的方式有很多，例如图3所示，钉芯12可以下列结构：钉芯12的头部为铆接体120，后部为钉芯棒体122，铆接体120在钉芯12的径向尺寸大于钉芯棒体122，在铆接体120与钉芯棒体122之间是钉芯薄弱部124，钉芯薄弱部124在钉芯12的径向尺寸小于铆接体120以及钉芯棒体122。
如图4所示，钉芯12的铆接体120以及钉芯薄弱部124能够由伸入口104伸入铆接部100内，铆接部100的内部空间与铆接体120以及钉芯薄弱部124随形，当向外拉动钉芯棒体122时，铆接体120会向上移动，同时沿径向方向挤压铆接部100，使其发生沿径向方向的扩张并增大尺寸。当拉动到一定程度时，钉芯12能够由钉芯薄弱部124处断裂，使钉芯棒体122取出(参见图5)。
密封套14包括套体140以及密封外缘142，套体140的顶部设置有套体开口144，密封外缘142围绕套体开口144固定设置。当需要密封注液孔时，首先将钉芯12的铆接体120以及钉芯薄弱部124由伸入口104伸入钉体10，并将钉体10由套体开口144伸入套体140内，使挤压外缘102覆盖在密封外缘142的上表面之上，最后将套体140由注液孔20的顶部伸入注液孔20内，同时将密封外缘142的下表面与顶盖片2在注液孔20周围的区域相抵。由于密封套14的套体140需要由注液孔20伸入到腔室内部，考虑到耐电解液腐蚀，密封套14的材质可以选择PFA或氟橡胶等。
之后按上述方式使铆接部100涨大，从而通过铆接部100以及挤压外缘102与注液孔20铆接配合固定，无法脱离。在铆接的同时，挤压外缘102以及注液孔20的边缘还能够共同挤压密封外缘142，因而使密封外缘142密封注液孔20。
由于铆接部100是位于套体140内部的，因此铆接部100铆接过程所产生的金属颗粒全部都会被限制在套体140的内部，而不会掉落进入电芯内部引起电芯短路。
套体140包括由上至下依次设置的注液孔配合部140a以及铆接部配合部140b，注液孔配合部140a用于与注液孔20进行配合，铆接部配合部140a沿钉芯12的径向方向与铆接部100对应，当铆接部涨大时，会作用到铆接部配合部140b上，使铆接部配合部140b涨大，并卡在注液孔20的底部。在实际的铆接结构中，由于铆接部100处于套体140的内部，因此与注液孔20发生接触的部件实际上是套体140，也就是说，如果想要通过铆接的方式将注液孔密封组件1固定在注液孔20上，则需要铆接部配合部140b随铆接部100一起在钉芯12的径向涨大，使其尺寸大于注液孔20的尺寸。
而在一般情况下，密封套14的材质均为弹性材料，而弹性材料的形变能力较强，如果铆接部配合部140b的厚度过大，则会具备较大的最大弹性压缩比，利用这种能力，铆接部配合部140b就有可能通过提高压缩量的方式降低自身厚度，并脱离与注液孔20底部的卡接关系，而导致密封外缘142受到的挤压力减小，减弱密封性能，甚至还可能导致注液孔密封组件1完全脱离注液孔20。因此，铆接部配合部140b的壁厚不能太大，一般保持在0.1～0.6mm范围内为宜。
注液孔20的底部边缘与顶盖片2的下表面会形成一圈交角，当铆接部配合部140b在与注液孔20进行卡接时，交角便会挤压铆接部配合部140b，尤其是当交角为直角时，这种挤压情况更加明显。如果力量过大，交角便有可能割破铆接部配合部140b。因此，可以考虑将铆接部配合部140b与注液孔配合部140a相连的一端的厚度做的大一些，以使其具备更高的强度，而另一端的厚度做的小一些，减弱其壁厚的最大弹性压缩比。考虑到应力分散，套体140的壁厚最好不要出现突变，而最好是由注液孔配合部140a至铆接部配合部140b均匀减小。
此外，也可通过将注液孔20的底部边缘倒角的方式降低交角的尖锐程度，并进而降低挤压压强，防止铆接部配合部140b被割破。
在本实施例中，注液孔20的密封主要是依靠密封外缘142被挤压外缘102以及顶盖片2的上表面共同挤压来实现的，因此，密封外缘142的被挤压程度以及尺寸对于密封效果有很大影响。如果密封外缘142的压缩比过低，则会导致密封外缘142与顶盖片2之间的接触不紧密，而如果密封外缘142被挤压部分的尺寸，这里主要说的是径向尺寸过小，则密封外缘142与顶盖片2之间的紧密接触区域过小，同样会降低密封效果。经过试验分析，发现密封外缘142的压缩比在10％～55％范围内时能够较好的满足密封要求，而密封外缘142被挤压部分的尺寸，也就是密封外缘142的上表面被挤压外缘102所覆盖的部分，沿钉芯12的径向方向的尺寸一般不能低于1.2mm。
如图4和图5所示，铆接体120涨大铆接部100的过程中，铆接部100自身的结构强度越低，则铆接部100的涨大过程越容易，因此，本实施例采用强度较低的铝作为钉体10的材料。并且，还可以将铆接部100的底部设计为敞口结构，进一步减小铆接部100的结构强度。
对于钉芯12以及铆接体120，其结构强度最好要比铆接部100大一些，例如采用不锈钢。但是，在某些情况下，动力电池有可能处在潮湿环境中，此时如果钉芯12采用与铆接部100不同的金属材质，则一旦水汽由伸入口104进入便可能使钉体10与钉芯12发生电化学反应而被腐蚀。为了避免这种情况，钉体10的材质最好也采用铝，当然，为了提高硬度，钉体10与钉芯12可以采用不同标号硬度的铝材。
本申请实施例所提供的动力电池能够有效防止钉体产生的金属颗粒掉落进入电芯内部引起电芯短路。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化，基于本申请所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种注液孔密封组件，其特征在于，包括钉芯、钉体以及密封套，
所述密封套包括套体以及密封外缘，所述套体的顶部设置有套体开口，所述密封外缘围绕所述套体开口固定设置，
所述钉体由所述套体开口伸入所述套体内，所述钉体包括铆接部以及挤压外缘，所述铆接部的顶部设置有伸入口，所述挤压外缘围绕所述伸入口固定设置，并至少覆盖所述密封外缘的部分上表面，
所述钉芯能够由所述伸入口伸入所述铆接部内，并与所述铆接部铆接，使所述铆接部沿着所述钉芯的径向方向涨大。
2.如权利要求1所述的注液孔密封组件，其特征在于，所述套体包括由上至下依次设置的注液孔配合部以及铆接部配合部，所述铆接部配合部沿所述钉芯的径向方向与所述铆接部对应，所述铆接部配合部的壁厚为0.1～0.6mm。
3.如权利要求2所述的注液孔密封组件，其特征在于，所述铆接部配合部与所述注液孔配合部相连的一端的厚度大于另一端的厚度。
4.如权利要求3所述的注液孔密封组件，其特征在于，所述套体的厚度由所述注液孔配合部至所述铆接部配合部均匀减小。
5.如权利要求1至4任一项所述的注液孔密封组件，其特征在于，所述密封外缘的上表面被所述挤压外缘所覆盖的部分，沿所述钉芯的径向方向的尺寸不小于1.2mm。
6.如权利要求1至4任一项所述的注液孔密封组件，其特征在于，所述铆接部的底部为敞口结构。
7.如权利要求1至4任一项所述的注液孔密封组件，其特征在于，所述钉芯以及所述钉体的材质均为铝。
8.一种动力电池，其特征在于，包括注液孔以及权利要求1至8任一项所述的注液孔密封组件，
所述套体由所述注液孔的顶部伸入所述注液孔内，所述铆接部以及所述挤压外缘与所述注液孔铆接配合固定，所述挤压外缘以及所述注液孔的边缘共同挤压所述密封外缘，并密封所述注液孔。
9.如权利要求8所述的动力电池，其特征在于，所述密封外缘的压缩比为10％～55％。
10.如权利要求8所述的动力电池，其特征在于，所述注液孔的底部边缘具有倒角。
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