CN108134015A - 一种电池结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池结构，包括电池盖板、PIN钉、电芯及电池壳体，电池盖板上设有注液孔，注液孔位置与电芯匹配设置，注液孔内设有胶塞，PIN钉设在电池盖板远离电池壳体的上表面上，且PIN钉安装在注液孔的上方，PIN钉内表面、电池盖板上表面及胶塞之间形成气室。本发明的优点是由于将注液孔和安全阀合二为一，形成气室、注液孔和胶塞的结构，节约了生产成本，在电芯生产过程中，将PIN钉安装在电池盖板上，通过PIN钉代替安全阀；实际使用中，当电池内压过大时，电池内的气体冲开胶塞，并进入气室，由于设有气室，增大了喷出气体与PIN钉的接触面积，气体冲开PIN钉达到泄压效果，保证电芯的使用安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，特别是涉及一种电池结构。
背景技术
锂离子电池在日常生活中使用范围越来越广，特别在电动汽车领域得到了广泛的推广和发展，而锂离子电池的安全性和成本也受到更多人的关注。
安全阀是锂离子电池中用以保证电芯安全的重要结构，它的主要作用是在电池内部气体压力过大时，能及时冲开泄压，保证电池的安全。而现有安全阀的制作是将盖板加工出通气孔，在孔的下侧(电芯内侧)焊接一层铝箔，在上侧贴上一层保护膜，避免铝箔的腐蚀。不加安全阀会使电芯有爆炸的风险，而安全阀的比较复杂的生产工艺，也导致提高了电池盖的成本，进一步提高了电池与模组的成本，不利于新能源电池的推广。
发明内容
发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种电池结构，以解决电池盖成本较高的技术问题。
技术方案：
一种电池结构，包括电池盖板、PIN钉、电芯及电池壳体，所述电芯安装在所述电池壳体内，所述电池盖板密封连接在所述电池壳体上，所述电池盖板上设有注液孔，所述注液孔位置与所述电芯匹配设置，所述注液孔内设有胶塞，所述PIN钉设在所述电池盖板远离所述电池壳体的上表面上，且所述PIN钉安装在所述注液孔的上方，所述PIN钉内表面、所述电池盖板上表面及所述胶塞之间形成气室。由于将注液孔和安全阀合二为一，使PIN钉、电池盖板及胶塞之间形成气室，既作为注液孔向电芯内注入电解液使用，又将PIN钉代替安全阀的作用，节约了生产成本，在电芯生产过程中，将PIN钉安装在电池盖板上，通过PIN钉代替安全阀；实际使用中，当电池内压过大时，电池内的气体冲开胶塞，并进入气室，由于设有气室，可以增大喷出气体与PIN钉的接触面积，使气体压力较易达到爆破压力，气体冲开PIN钉达到泄压效果，保证电芯的使用安全性。
在其中一个实施例中，所述注液孔周围的所述电池盖板上表面上设有凹槽，所述PIN钉设置在所述凹槽内，所述注液孔与所述凹槽底部的中心位置连通，所述PIN钉内表面、所述凹槽及所述胶塞之间形成所述气室。由于设有凹槽，将PIN钉安装在凹槽内，对PIN钉的安装位置进行限定，安装过程更方便。
在其中一个实施例中，所述凹槽为阶梯状凹槽，所述凹槽包括下端凹槽和连通于所述下端凹槽的上端凹槽，所述下端凹槽底部的中心位置与所述注液孔连通，所述PIN钉为内凹形PIN钉，所述内凹形PIN钉的上部外围设有连接边一，所述连接边一与所述上端凹槽的底部边缘连接，所述PIN钉的高度小于所述下端凹槽的高度。由于设有上端凹槽，与内凹形PIN钉的连接边一匹配连接，使PIN钉的安装过程较方便，且PIN钉与上端凹槽的连接效果较好。
在其中一个实施例中，所述内凹形PIN钉还包括水平板一及所述水平板一外围周向向上设置的竖直板一，所述竖直板一的上端周向外侧连接有所述连接边一，所述水平板一的尺寸与所述下端凹槽的底面尺寸匹配，所述竖直板的高度小于所述下端凹槽的高度，所述内凹形PIN钉内表面与所述下端凹槽及所述胶塞之间形成所述气室。
在其中一个实施例中，所述水平板一上表面上设有临时保护膜或永久保护膜。由于设有临时保护膜或永久保护膜，可以防止外力或腐蚀导致PIN钉破裂。
在其中一个实施例中，所述PIN钉为内凸形PIN钉，所述内凸形PIN钉包括水平板二、竖直板二及连接边二，所述水平板二外围周向向下设置有所述竖直板二，所述竖直板二下部周向外侧连接有所述连接边二，所述连接边二与所述凹槽的底部边缘连接，所述内凸形PIN钉、所述凹槽及所述胶塞之间形成所述气室。
在其中一个实施例中，所述水平板二上表面上设有临时保护膜或永久保护膜。由于设有临时保护膜或永久保护膜，可以防止外力或腐蚀导致PIN钉破裂。
在其中一个实施例中，所述注液孔为冲压成型方式形成的注液孔，所述凹槽为冲压成型方式形成的凹槽。由于采用冲压成型方式获得凹槽及注液孔，使电池盖板的生产过程较迅速，生产效率较高。
在其中一个实施例中，所述PIN钉的上表面上设有起爆线。由于设有起爆线，可以使PIN钉更易爆破，整个电池结构的使用安全性更高。
在其中一个实施例中，所述气室的面积为1～6cm2。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是由于将注液孔和安全阀合二为一，使PIN钉、电池盖板及胶塞之间形成气室，既作为注液孔向电芯内注入电解液使用，又将PIN钉代替安全阀的作用，节约了生产成本，在电芯生产过程中，将PIN钉安装在电池盖板上，通过PIN钉代替安全阀；实际使用中，当电池内压过大时，电池内的气体冲开胶塞，并进入气室，由于设有气室，可以增大喷出气体与PIN钉的接触面积，使气体压力较易达到爆破压力，气体冲开PIN钉达到泄压效果，保证电芯的使用安全性。
附图说明
图1为实施例1的安装有PIN钉的电池盖板的结构示意图；
图2为图1的A-A截面图；
图3为实施例1的电池盖板的结构示意图；
图4为图2的A-A截面图；
图5为图4的局部放大图；
图6为实施例1的PIN钉的主视图；
图7为图6的A-A截面图；
图8为实施例2的安装有PIN钉的电池盖板的结构示意图；
图9为图8的A-A截面图；
图10为实施例2的电池盖板的结构示意图；
图11为图10的A-A截面图；
图12为实施例2的PIN钉的主视图；
图13为图12的A-A截面图；
图14为实施例3的电池盖板的结构示意图；
图15为图14的A-A截面图；
图16为对比例1的按照有PIN钉及安全阀的电池盖板一的结构示意图；
图17为图16的A-A截面图。
具体实施方式
实施例1
请参阅图1～4，一种电池结构，包括电池盖板1、PIN钉2、电芯及电池壳体，电芯安装在电池壳体内，电池盖板1密封连接在电池壳体上，电池盖板1上设有注液孔11，注液孔11位置与电芯及注液设备匹配设置，本实施例中，注液孔11的位置为电池盖板1的中部，在其他实施例中，注液孔11的位置可以不在电池盖板1中部，根据需要设置。注液孔11内设有胶塞4，PIN钉2设在电池盖板1远离电池壳体的上表面上，且PIN钉2安装在注液孔11的上方，PIN钉2内表面、电池盖板1上表面及胶塞4之间形成气室3。PIN钉2可以采用焊接的方式安装在电池盖板1上，优选的，PIN钉2采用激光焊方式安装在电池盖板1上。气室3的面积为1～6cm2。本实施例中，气室3的面积为2cm2。胶塞4采用常用的注液孔用胶塞。当电池内压过大时，电池内的气体能够冲开胶塞，使气体进入气室3中，从而冲破PIN钉，达到泄压效果。
请参阅图1～4，注液孔11周围的电池盖板1上表面上设有凹槽12，PIN钉2设置在凹槽12内，注液孔11与凹槽12底部的中心位置连通，PIN钉2内表面、凹槽12及胶塞4之间形成气室3。
请参阅图1～7，本实施例中，凹槽12为阶梯状凹槽，凹槽12包括下端凹槽121和连通于下端凹槽121的上端凹槽122，下端凹槽121底部的中心位置与注液孔11连通，PIN钉2为内凹形PIN钉，内凹形PIN钉包括连接边一21、水平板一22及竖直板一23，水平板一22外围周向向上设置的竖直板一23，竖直板一23的上端周向外侧连接有连接边一21，水平板一22的尺寸与下端凹槽121的底面尺寸匹配，连接边一21与上端凹槽122的底部边缘连接，竖直板23的高度小于下端凹槽121的高度，内凹形PIN钉内表面与下端凹槽121及胶塞4之间形成气室3。PIN钉的水平板一22形状可以为椭圆形、方形或圆形，可以根据需要设定水平板一22的尺寸及形状，凹槽12的尺寸与PIN钉2匹配设置，且下端凹槽121的高度大于竖直板一23的高度。
优选的，水平板一22上表面上设有临时保护膜或永久保护膜。临时保护膜或永久保护膜可以根据使用场合的需要进行选择，也可以不设置临时保护膜或永久保护膜。本实施例中，水平板一22上表面上设有起爆线27。起爆线27上表面上设有临时保护膜。其中，PIN钉2的水平板一22的厚度为0.4～0.8mm，本实施例中，水平板一22的厚度为0.6mm，起爆线27的刻痕深度为0.2～0.4mm，本实施例中，起爆线27的刻痕深度为0.2mm。
上述电池结构的安装过程为：将正极极柱100、负极极柱200分别通过相应的铆钉铆接在电池盖板1上，将电芯安装在电池壳体内，将电池盖板1安装在安装有电芯的电池壳体上，后从注液孔11向电芯内注入电解液，后将胶塞4塞入注液孔11中，通过激光焊将PIN钉2焊接在凹槽12内，连接边一21焊接在上端凹槽122的底部边缘，使PIN钉内表面、下端凹槽121及胶塞4之间形成气室3。
实施例2
请参阅图8～13，本实施例中，电池结构中，PIN钉2为内凸形PIN钉，内凸形PIN钉包括水平板二24、竖直板二25及连接边二26，水平板二24外围周向向下设置有竖直板二25，竖直板二25下部周向外侧连接有连接边二26，连接边二26与凹槽12的底部边缘连接，内凸形PIN钉内表面、凹槽12及胶塞4之间形成气室3。本实施例中，气室3的面积为3cm2。水平板二24的厚度为0.4mm。
其中，水平板二24上表面上设有临时保护膜或永久保护膜。本实施例中，水平板二24上表面上设有永久保护膜。
实施例3
请参阅图14～图15，本实施例与实施例1的区别点在于：电池盖板1采用冲压成型方式得到，通过冲压成型从而得到凹槽12及注液孔11。PIN钉2的水平板一22厚度为0.8mm。气室3的面积为5cm2。起爆线27的刻痕深度为0.4mm。
实施例4
本实施例与实施例1的区别点在于：本实施例中，PIN钉2的水平板一22厚度为。气室3的面积为1cm2。起爆线27的刻痕深度为0.2mm。
对比例1
请参阅图16及图17，本对比例为常用的电池结构，电池盖板一300也为常用的电池盖板，电池盖板一300上分别设有注液孔一400及安全阀500，当电池盖板一300安装在装有电芯的电池壳体上后，电芯内注入电解液后，用PIN钉一600焊接在注液孔上表面上，安全阀500对应位置的电池盖板一300上设有通气孔，通过通气孔和安全阀500的配合，实现电池结构的安全防爆工作。本对比例中，安全阀500的尺寸为2.0cm*1.2cm，安全阀500的厚度为0.4mm。
实验测试
实施例1～3及对比例1中采用的电芯、电池壳体都分别为同一型号原材料，电解液的加入量也保持一致。将实施例1～3及对比例1得到的电池结构，进行性能测试及生产成本分析。结果如表1所示。
由于目前常用的电池盖板上的安全阀冲开压强为0.6～1.5MPa，本发明的实施例1～4中，PIN钉的冲开压强也在0.6～1.5MPa范围内，且实施例1～4中的电池盖板+PIN钉的总成本明显低于对比例1中的电池盖板一+安全阀的总成本，且本发明的电池结构简化了电池生产过程的生产工艺，将注液孔和安全阀合二为一设计，生产成本较低，适于大规模推广。
Claims (10)
1.一种电池结构，其特征在于，包括电池盖板(1)、PIN钉(2)、电芯及电池壳体，所述电芯安装在所述电池壳体内，所述电池盖板(1)密封连接在所述电池壳体上，所述电池盖板(1)上设有注液孔(11)，所述注液孔(11)位置与所述电芯匹配设置，所述注液孔(11)内设有胶塞(4)，所述PIN钉(2)设在所述电池盖板(1)远离所述电池壳体的上表面上，且所述PIN钉(2)安装在所述注液孔(11)的上方，所述PIN钉(2)内表面、所述电池盖板(1)上表面及所述胶塞(4)之间形成气室(3)。
2.根据权利要求1所述的一种电池结构，其特征在于，所述注液孔(11)周围的所述电池盖板(1)上表面上设有凹槽(12)，所述PIN钉(2)设置在所述凹槽(12)内，所述注液孔(11)与所述凹槽(12)底部的中心位置连通，所述PIN钉(2)内表面、所述凹槽(12)及所述胶塞(4)之间形成所述气室(3)。
3.根据权利要求2所述的一种电池结构，其特征在于，所述凹槽(12)为阶梯状凹槽，所述凹槽(12)包括下端凹槽(121)和连通于所述下端凹槽(121)的上端凹槽(122)，所述下端凹槽(121)底部的中心位置与所述注液孔(11)连通，所述PIN钉(2)为内凹形PIN钉，所述内凹形PIN钉的上部外围设有连接边一(21)，所述连接边一(21)与所述上端凹槽(122)的底部边缘连接，所述PIN钉(2)的高度小于所述下端凹槽(121)的高度。
4.根据权利要求3所述的一种电池结构，其特征在于，所述内凹形PIN钉还包括水平板一(22)及所述水平板一(22)外围周向向上设置的竖直板一(23)，所述竖直板一(23)的上端周向外侧连接有所述连接边一(21)，所述水平板一(22)的尺寸与所述下端凹槽(121)的底面尺寸匹配，所述竖直板(23)的高度小于所述下端凹槽(121)的高度，所述内凹形PIN钉内表面与所述下端凹槽(121)及所述胶塞(4)之间形成所述气室(3)。
5.根据权利要求4所述的一种电池结构，其特征在于，所述水平板一(22)上表面上设有临时保护膜或永久保护膜。
6.根据权利要求2所述的一种电池结构，其特征在于，所述PIN钉(2)为内凸形PIN钉，所述内凸形PIN钉包括水平板二(24)、竖直板二(25)及连接边二(26)，所述水平板二(24)外围周向向下设置有所述竖直板二(25)，所述竖直板二(25)下部周向外侧连接有所述连接边二(26)，所述连接边二(26)与所述凹槽(12)的底部边缘连接，所述内凸形PIN钉、所述凹槽(12)及所述胶塞(4)之间形成所述气室(3)。
7.根据权利要求6所述的一种电池结构，其特征在于，所述水平板二(24)上表面上设有临时保护膜或永久保护膜。
8.根据权利要求2～7中任意一项所述的一种电池结构，其特征在于，所述注液孔(11)为冲压成型方式形成的注液孔，所述凹槽(12)为冲压成型方式形成的凹槽。
9.根据权利要求1～7中任意一项所述的一种电池结构，其特征在于，所述PIN钉(2)的上表面上设有起爆线(27)。
10.根据权利要求1～7中任意一项所述的一种电池结构，其特征在于，所述气室(3)的面积为1～6cm2。
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