CN108428836A - 二次电池顶盖用防爆阀、顶盖组件、二次电池及汽车 - Google Patents

Abstract

本申请涉及二次电池顶盖用防爆阀、顶盖组件、二次电池及汽车。防爆阀包括平基部和相对于平基部向外突出的隆起部，隆起部设置有横直刻痕和连接于横直刻痕一端的分支刻痕，横直刻痕与分支刻痕呈非零角度。该防爆阀包括相对于平基部向顶盖组件的外部突出的隆起部，该隆起部上设置有横直刻痕和连接该横直刻痕的分支刻痕，当壳体内部的压力过度增高时，气体在隆起部处产生应力集中并从横直刻痕和分支刻痕处将防爆阀撕裂，使得壳体内的气体得以释放，由此减小了二次电池发生爆炸的风险，提高二次电池的安全性。

Description

二次电池顶盖用防爆阀、顶盖组件、二次电池及汽车

技术领域

本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种二次电池顶盖用防爆阀、顶盖组件、二次电池及汽车。

背景技术

二次电池是可以充电和放电的，如果二次电池处在如下情况，例如过度充电、被金属导体刺穿极片以及热箱测试时，则二次电池的内部会快速的积聚热量和气体，由此造成二次电池的内部压力增加，严重时导致二次电池的膨胀和爆炸。

二次电池通常设置有防爆阀，当二次电池的内部压力增加到防爆阀的开启压力时，内部气体从防爆阀释放，从而避免二次电池发生爆炸等危险事故。

发明内容

本申请提供了一种二次电池顶盖用防爆阀、顶盖组件、二次电池及汽车，旨在提高二次电池的安全性。

本申请提供了一种二次电池顶盖用防爆阀，所述防爆阀包括平基部和相对于所述平基部向外突出的隆起部，所述隆起部设置有横直刻痕和连接于所述横直刻痕一端的分支刻痕，所述横直刻痕与所述分支刻痕呈非零角度。

可选的，所述隆起部具有山脊状尖角，所述防爆阀的与所述隆起部相对的内表面具有与所述隆起部形状对应的凹陷部。

可选的，所述横直刻痕与所述分支刻痕均设置于所述山脊状尖角的顶部，和/或

所述横直刻痕与所述分支刻痕均设置于所述凹陷部的与所述山脊状尖角对应的底部。

可选的，所述分支刻痕为两个，所述横直刻痕和所述两个分支刻痕呈Y形。

可选的，所述两个分支刻痕相对于所述横直刻痕对称，所述横直刻痕的两端均连接有所述两个分支刻痕。

可选的，所述分支刻痕与所述横直刻痕之间的角度为120°～150°。

可选的，所述横直刻痕的长度为所述分支刻痕的长度的1.5倍～2.5倍。

可选的，所述防爆阀还包括过渡部，所述隆起部经由所述过渡部与所述平基部连接，所述过渡部相对所述平基部倾斜设置。

可选的，所述过渡部的倾斜角度为2°～15°。

本申请还提供了一种二次电池顶盖组件，包括顶盖片和连接于所述顶盖片的防爆阀，所述防爆阀为上述任一项所述的防爆阀。

本申请还提供了一种二次电池，包括：

电极组件；

壳体，具有开口；

以及上述所述的二次电池顶盖组件，

其中，所述二次电池顶盖组件连接于所述壳体的开口处并形成封装空间，所述电极组件封装在所述封装空间内，所述隆起部朝远离所述电极组件的方向突出。

本申请还提供了一种汽车，包括上述所述的二次电池。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请提供了一种二次电池顶盖组件用防爆阀，该防爆阀包括相对于平基部向外突出的隆起部，该隆起部上设置有横直刻痕和连接该横直刻痕的分支刻痕，当壳体内部的压力过度增高时，气体在隆起部处产生应力集中并从横直刻痕和分支刻痕处将防爆阀撕裂，使得壳体内的气体得以释放，由此减小了二次电池发生爆炸的风险，提高二次电池的安全性。

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为本申请实施例提供的二次电池的分解视图；

图2为本申请实施例提供的二次电池顶盖组件的俯视图；

图3为本申请实施例提供的二次电池顶盖组件的分解视图；

图4为本申请实施例提供的二次电池顶盖组件的防爆阀的示意图；

图5为本申请实施例提供的防爆阀的部分结构的剖视图；

图6为本申请另一实施例提供的防爆阀的部分结构的剖视图。

附图标记：

1000-二次电池；

100-壳体；

200-顶盖组件；

202-顶盖片；

202a-防爆口；

204-第一端子板；

206-第二端子板；

208-防爆阀；

2082-边缘连接部；

2084-中央排气部；

20842-平基部；

20844-隆起部；

20844a-横直刻痕；

20844b-分支刻痕；

20846-过渡部；

300-电极组件；

302-第一极耳；

304-第二极耳；

400-绝缘膜；

500-第一集电体；

502-第一极耳连接部；

600-第二集电体；

602-第二极耳连接部。

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。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下。

请参考图1，图1示出了二次电池的分解视图。

二次电池1000包括壳体100、二次电池顶盖组件200(以下简称顶盖组件)、电极组件300以及绝缘膜400。其中，电极组件300和绝缘膜400被容纳在壳体100内，电极组件300被绝缘膜400包裹，壳体100的开口可以由顶盖组件200密封，顶盖组件200与壳体100的接触部分可以通过例如焊接彼此连接。

电极组件300通过卷绕或层叠的方式制成，其包括第一极片、第二极片以及用于隔开第一极片和第二极片的隔板，这里，第一极片可以用作负极片，第二极片可以用作正极片，反之亦然。

第一极片和第二极片均包括涂覆活性物质的涂覆部分和未涂覆活性物质的未涂覆部分，由于第一极片和第二极片所涂覆的活性物质的材料不同，使得第一极片和第二极片可以具有彼此不同的极性。

例如，第一极片为正极片，正极片所涂覆的活性物质可以为磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂等，第二极片为负极片，负极片所涂覆的活性物质可以为碳或硅。第一极片的未涂覆部分形成第一极耳302，第二极片的未涂覆部分形成第二极耳304。

二次电池还包括第一集电体500和第二集电体600，电极组件300的第一极片和第二极片可以分别被连接到第一集电体500和第二集电体600。第一集电体500为导电材料，其与位于电极组件300的一端的第一极耳302连接，以便与第一极片连接。

第一集电体500包括第一端子连接部和第一极片连接部502，第一极片连接部502与第一极耳302连接，第一端子连接部与顶盖组件200的第一电极端子(附图中未示出)连接。第一端子连接部上设置有连接孔，第一电极端子与连接孔匹配设置，以便将第一电极端子容纳在连接孔内，第一电极端子与第一端子连接部可以通过例如焊接彼此连接。

第二集电体600由导电材料制成，其与位于电极组件300的一端的第二极耳304连接，以便与第二极片连接。

第二集电体600包括第二端子连接部和第二极片连接部602，第二极片连接部602与第二极耳304连接，第二端子连接部与顶盖组件200的第二电极端子(附图中未示出)连接。第二端子连接部上设置有连接孔，第二电极端子与连接孔匹配设置，以便将第二电极端子容纳在连接孔内，第二电极端子与第二端子连接部可以通过例如焊接彼此连接。

需要说明的是，图1虽然示出了第一极耳302和第二极耳304从电极组件300的侧部伸出的情况，但是，电极组件300的结构不仅限于此。

请参考图2，图2示出了顶盖组件的俯视图。

顶盖组件200包括顶盖片202、第一电极端子以及第二电极端子(附图中未示出)。顶盖片202上开设有端子孔(附图中未示出)，以允许第一电极端子和第二电极端子向外伸出。示例性的，第一电极端子伸出顶盖片202的部分与第一端子板204连接，进而与外部导电端子连接。

相似的结构也可以应用于第二电极端子，即，第二电极端子伸出顶盖片202的部分与第二端子板206连接。

顶盖组件200还包括防爆阀208，防爆阀208与顶盖片202连接，且连接在顶盖片202的大约中央的部分。

请参考图3，图3示出了顶盖组件的分解视图。

顶盖片202开设有防爆口202a，防爆阀208密封该防爆口202a，示例性的，防爆口202a设置成为长圆形开口，防爆阀208的外形与防爆口202a的外形相匹配，防爆阀208包括边缘连接部2082和中央排气部2084，其中，该边缘连接部2082与顶盖片202密封连接，并连接至防爆口202a的周界，中央排气部2084则在撕裂后供壳体100内的气体排出。

一种示例性的实施例中，边缘连接部2082的厚度可以大于中央排气部2084的厚度，以便边缘连接部2082与顶盖片202之间形成更加可靠的连接，边缘连接部2082连接在顶盖片202的内侧表面，连接方式可以采用焊接，例如激光焊接。

请参考图4，图4示出了防爆阀的俯视图。

中央排气部2084包括平基部20842和相对于平基部20842向外突出的隆起部20844。其中，平基部20842具有平坦表面，隆起部20844则从平基部20842向远离电极组件300的一侧隆起(向顶盖组件200的外侧隆起)，以形成突出结构。

隆起部20844上设置有一字形的横直刻痕20844a和与该横直刻痕20844a的端部连接的分支刻痕20844b，横直刻痕20844a沿长圆形防爆阀208的长度方向延伸，分支刻痕20844b与横直刻痕20844a所呈角度不为零。当壳体100内具有大于预设压力的内部压力时(例如由于过充而过度产气时)，此时，横直刻痕20844a和分支刻痕20844b处比壳体100的其它部位处能更快地被打开，以形成供气体喷出的撕裂口。该撕裂口可以快速释放壳体100内的气体，以缓解壳体100的内部压力，由此减小二次电池发生爆炸的风险。

请参考图5，图5示出了防爆阀的剖视图。

隆起部20844朝远离壳体100内部空间的一侧隆起，且呈山脊状。横直刻痕20844a和分支刻痕20844b均设置在山脊状尖角的顶部。由于隆起部20844隆起后在内侧表面相应的部位形成凹陷部，当壳体100中存在足够的内部压力时，壳体100的内部压力可以集中作用在凹陷部内，即，山脊状尖角的顶部，这时，设置在隆起部20844顶部的横直刻痕20844a和分支刻痕20844b可以在预设的压力作用下快速被撕裂，以瞬时响应壳体100内过度增高的气体压力。

可选择的，请参考图6，横直刻痕20844a和分支刻痕20844b还可以设置在隆起部20844朝向电极组件300的内侧表面，即，凹陷部的底部，同样的，在壳体100内部压力的作用下，气体在凹陷部内积聚，并在横直刻痕20844a和分支刻痕20844b处形成应力集中，气体在撕裂横直刻痕20844a和分支刻痕20844b后快速喷出。

已知地，隆起部20844相对平基部20842向外侧隆起，而不是朝向壳体100的内部空间弯曲，此设置就是为了避免中央排气部2084在内部压力的作用下反复膨胀出现疲劳断裂，并可以防止防爆阀280开启压力降低的缺陷。

请继续参考图4，为了增大形成在横直刻痕20844a和分支刻痕20844b处的撕裂口的面积，在横直刻痕20844a的同一端，分支刻痕20844b可以设置为两个，这样，两条分支刻痕20844b与一条横直刻痕20844a可以组成近似Y形的刻痕，Y形刻痕可以在撕裂后增大开口面积，进而增大气体排出时的流量。

进一步，为了使防爆阀208快速被打开，横直刻痕20844a的两端还可以分别设置成Y形刻痕，即，横直刻痕20844a的两端均连接有两条分支刻痕20844b，这样设置后，横直刻痕20844a的两端分别与两个分支刻痕20844b形成两个交点，中央排气部2084可以从两个交点处首先被撕开，并快速形成一个连通且贯穿平基部20842的撕裂口，此时，该撕裂口允许气体以更大的排气量释放壳体100内的压力。

设置在横直刻痕20844a同一端的两个分支刻痕20844b可以关于横直刻痕20844a所在的直线对称设置，这样一来，各分支刻痕20844b的长度相等，且与横直刻痕20844a之间的角度相等。在壳体100的内部压力的作用下，两个分支刻痕20844b与横直刻痕20844a的交点处为撕裂的起始点，从此撕裂的起始点处开始，中央排气部2084可以沿着两个分支刻痕20844b和一个横直刻痕20844a被同步撕裂，直至撕裂口完全被打开，从而缩短壳体100内气体释放的时间，提高二次电池的安全性。

根据一个示例性的实施例，各分支刻痕20844b与横直刻痕20844a之间的角度θ可以在120°～150°的范围内选取。经分析可知，在此范围内，当撕裂口从三者的交点处沿着三条路径延展时，三条刻痕形成间隔大致相等的角度时可以保持打开时的同步，这是由于，当气体快速喷出时，应力集中点为三条刻痕的相交点，该交点处最先开启，并以该点为圆心呈放射状将中央排气部2084撕开，如果三条刻痕间隔的角度大致相等，则每一条刻痕处所受到的气体的冲击力基本相等，三条刻痕在相同的气体冲击力下可以被同步撕裂。

一种可选的实施例中，各分支刻痕20844b与横直刻痕20844a之间的角度可以进一步在130°～140°的范围内选取。此时，三条刻痕的间隔角度更加趋于相等，中央排气部2084在刻痕处被撕裂时，分支刻痕20844b与横直刻痕20844a的撕裂过程会更加快速、顺畅，且撕裂口的面积更大。

另一方面，在提高撕裂的同步性方面，本申请还设置横直刻痕20844a的长度为分支刻痕20844b的长度的1.5倍～2.5倍。横直刻痕20844a的长度指的是横直刻痕20844a沿其延伸方向的长度(如图2所示，横直刻痕20844a的延伸方向平行于顶盖片的长度方向)，分支刻痕20844b的长度指的是分支刻痕20844b沿其延伸方向的长度(如图2所示，分支刻痕20844b的延伸方向与横直刻痕20844a的延伸方向呈非零角度)。对于横直刻痕20844a的两端分别设置分支刻痕20844b的方案而言，存在从两个撕裂初始点同时开启的情况，在每个撕裂初始点处，如果分别沿三条长度大致相等的刻痕撕开，则三条撕裂路径基本相等，则两个Y形刻痕撕裂时所需的时间大致相等，几乎同步被撕开，从而可以确保防爆阀208完全开启时耗时更短。

一种可选的实施例中，横直刻痕20844a的长度可以进一步设置为分支刻痕20844b的长度的1.8～2.2倍。这样一来，相交于同一撕裂初始点处的三条刻痕的长度更加接近，则两条Y形刻痕开启时的同步性更高。

请再次参考图4，中央排气部2084还包括过渡部20846，隆起部20844经由过渡部20846与平基部20842连接，且过渡部20846相对于平基部20842倾斜设置。过渡部20846可以使得隆起部20844相对平基部20842逐渐突出并形成逐渐增高的山脊状突起，同时，过渡部20846还可以起到引导壳体100内气体向凹陷部积聚的作用，并最终在凹陷部内形成撕裂横直刻痕20844a和分支刻痕20844b的应力集中现象。

一种示例性的实施例中，过渡部20846的倾斜角度α可以设置为2°～15°(参见图6)，防爆阀208采用冲压工艺加工而成，过渡部20846可以为隆起部20844相对于平基部20842突出预设高度提供辅助作用，同时，过渡部20846的设置可以改善隆起部20844的加工工艺性，避免隆起部20844隆起过高导致中央排气部2084破裂。

可选择，过渡部20846的倾斜角度α可以进一步设置为3°～6°。

本申请还提供了一种汽车，该汽车包括上述任一实施例中的二次电池。

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。凡在本申请的精神和原则之内，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 (12)

1.一种二次电池顶盖用防爆阀，其特征在于，

所述防爆阀包括平基部和相对于所述平基部向外突出的隆起部，所述隆起部设置有横直刻痕和连接于所述横直刻痕一端的分支刻痕，所述横直刻痕与所述分支刻痕呈非零角度。

2.根据权利要求1所述的防爆阀，其特征在于，所述隆起部具有山脊状尖角，所述防爆阀的与所述隆起部相对的内表面具有与所述隆起部形状对应的凹陷部。

3.根据权利要求2所述的防爆阀，其特征在于，所述横直刻痕与所述分支刻痕均设置于所述山脊状尖角的顶部，和/或

所述横直刻痕与所述分支刻痕均设置于所述凹陷部的与所述山脊状尖角对应的底部。

4.根据权利要求1所述的防爆阀，其特征在于，所述分支刻痕为两个，所述横直刻痕和所述两个分支刻痕呈Y形。

5.根据权利要求4所述的防爆阀，其特征在于，所述两个分支刻痕相对于所述横直刻痕对称，所述横直刻痕的两端均连接有所述两个分支刻痕。

6.根据权利要求1所述的防爆阀，其特征在于，所述分支刻痕与所述横直刻痕之间的角度为120°～150°。

7.根据权利要求1所述的防爆阀，其特征在于，所述横直刻痕的长度为所述分支刻痕的长度的1.5倍～2.5倍。

8.根据权利要求1-7任一项所述的防爆阀，其特征在于，所述防爆阀还包括过渡部，所述隆起部经由所述过渡部与所述平基部连接，所述过渡部相对所述平基部倾斜设置。

9.根据权利要求8所述的防爆阀，其特征在于，所述过渡部的倾斜角度为2°～15°。

10.一种二次电池顶盖组件，包括顶盖片和连接于所述顶盖片的防爆阀，其特征在于，所述防爆阀为权利要求1～9任一项所述的防爆阀。

11.一种二次电池，其特征在于，包括：

电极组件；

壳体，具有开口；

以及如权利要求10所述的二次电池顶盖组件，

其中，所述二次电池顶盖组件连接于所述壳体的开口处并形成封装空间，所述电极组件封装在所述封装空间内，所述隆起部朝远离所述电极组件的方向突出。

12.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求11所述的二次电池。