CN111668401A - 一种顶盖组件及单体电池 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种顶盖组件及单体电池，该顶盖组件包括依次层叠设置的顶盖、保护罩和防爆阀，防爆阀与顶盖的一侧连接，且压设固定保护罩，顶盖开设有防爆孔，保护罩穿设防爆孔至顶盖的另一侧，防爆阀封盖防爆孔。本申请的保护罩通过防爆阀与顶盖卡住固定，固定方式牢固，不会移位。

Description

一种顶盖组件及单体电池

技术领域

本申请涉及顶盖组件的技术领域，尤其涉及一种顶盖组件及单体电池。

背景技术

动力电芯壳体、顶盖及配套的密封件一起形成一个密闭空间，密闭空间内装有卷芯、电解液、活性物质、绝缘膜等部件和电化学能转化所需的各种物质。电芯在正常使用过程中会缓慢产气，在一些滥用工况(比如内短路)下会剧烈产气，导致电芯密闭空间内气压不断上升，而电芯壳体、顶盖耐压极限有限，若内部压力持续上升，超过耐压极限时，会引起电芯爆炸，带来安全风险。

因此需要设计一个安全可靠的防爆阀，在设定条件下被内部气压打开，将内部气体释放出来，避免电芯爆炸。防爆阀安装在顶盖上，覆盖住顶盖的排气通孔，防爆阀需要维持稳定的爆破压力，防爆阀刻痕对外部机械力比较敏感，因此必须在防爆阀外侧设置保护设计，当前常用的保护方式在顶盖排气通孔外侧用双面胶粘住一片塑料片，这种方式的主要问题是双面胶粘结面积有限，塑料贴片易移位，双面胶易老化造成贴片脱落，对防爆阀的保护效果不好。

申请内容

本申请的目的是提供一种顶盖组件及单体电池以解决防爆阀被对外部机械力冲击的技术问题。

为实现上述目的本申请采用以下技术方案实现的：提供了一种顶盖组件，该顶盖组件包括：顶盖组件包括：依次层叠设置的顶盖、保护罩和防爆阀，防爆阀与顶盖的一侧连接，且压设固定保护罩，顶盖开设有防爆孔，保护罩穿设防爆孔至顶盖的另一侧，防爆阀封盖防爆孔。

可选地，顶盖环设防爆孔开设有第一凹槽，保护罩的边沿容置于第一凹槽中，防爆阀压设保护罩的边沿。

可选地，顶盖环设防爆孔开设有与第一凹槽嵌套的第二凹槽，防爆阀的边沿容置于第二凹槽中。

可选地，保护罩包括罩体部和固定部，罩体部穿设防爆孔，固定部环设罩体部的边沿，固定部容置于第一凹槽中，防爆阀压设固定部。

可选地，罩体部的侧壁开设有透气孔，透气孔超出顶盖。

可选地，防爆阀包括：连接部和爆破部，连接部环设爆破部的边沿，连接部与顶盖的一侧连接且压设固定保护罩，爆破部的朝向防爆阀的一侧设置有刻痕；刻痕包括第一爆破痕和第二爆破痕，第一爆破痕和第二爆破痕均呈弧形，第一爆破痕和第二爆破痕关于爆破部的中心对称且相互间隔，第一爆破痕和第二爆破痕用于在超过预设压力下断裂。

可选地，刻痕还包括第三爆破痕，第三爆破痕分别与第一爆破痕和第二爆破痕连接，第三爆破痕关于爆破部的中心对称。

可选地，刻痕还包括第一连接痕和第二连接痕，第一连接痕的相对两端分别与第一爆破痕和第二爆破痕的一端连接，第二连接痕的相对两端分别与第一爆破痕和第二爆破痕的另一端连接，第一连接痕和第二连接痕关于爆破部的中心对称。

可选地，第一爆破痕和第二爆破痕的深度相同，第一连接痕和第二连接痕的深度相同。

为实现上述目的本申请采用以下技术方案实现的：提供了一种单体电池，该单体电池包括：电芯、壳体和上述任一项的顶盖组件，电芯装配于壳体中，顶盖组件封盖壳体。

本申请实施例的有益效果为：顶盖组件包括：依次层叠设置的顶盖、保护罩和防爆阀，顶盖封盖壳体，防爆阀与顶盖的朝向壳体的一侧连接，且压设固定保护罩，顶盖开设有防爆孔，防爆阀封盖防爆孔，保护罩穿设防爆孔至顶盖的远离壳体的一侧。防爆阀用于在壳体内部压力持续上升，超过耐压极限时打开，释放压力避免引起电芯爆炸。防爆阀对外部机械力比较敏感，保护罩起到保护防爆阀免受外部机械力的作用。另外，防爆阀在与顶盖连接后压设固定保护罩，从而避免保护罩因为粘接于顶盖上而不牢靠。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或前期研发中的技术方案，下面将对实施例或前期研发描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本申请提供的单体电池的分解结构示意图；

图2是本申请提供的图1中A区域的局部截面示意图；

图3是本申请提供的保护罩的截面结构示意图；

图4是本申请提供的防爆阀的结构示意图；

图5是本申请提供的图4中B区域的截面结构示意图；

图6是本申请提供的防爆阀的俯视结构示意图。

图示标记如下：

单体电池100 电芯20 壳体30 顶盖组件10

顶盖12 防爆孔121 第一凹槽123 第二凹槽125

保护罩14 罩体部142 透气孔146 固定部144

防爆阀16 连接部162 爆破部164 刻痕166

第一爆破痕161 第二爆破痕163 第三爆破痕165

第一连接痕167 第二连接痕169

具体实施方式

在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

请参阅图1，图1是本申请提供的单体电池100的分解结构示意图。

本申请的单体电池100包括：电芯20、壳体30和顶盖组件10，电芯20为储能件，电芯20装配于壳体30中，顶盖组件10封盖壳体30，顶盖组件10与电芯20电性连接，以辅助电能导入至电芯20中和将电芯20中的能量导出。

请参阅图1和图2，图2是本申请提供的图1中A区域的局部截面示意图。

顶盖组件10包括：依次层叠设置的顶盖12、保护罩14和防爆阀16，顶盖12封盖壳体30，防爆阀16与顶盖12的朝向壳体30的一侧连接，且压设固定保护罩14，顶盖12开设有防爆孔121，防爆阀16封盖防爆孔121，保护罩14穿设防爆孔121至顶盖12的远离壳体30的一侧。防爆阀16用于在壳体30内部压力持续上升，超过耐压极限时打开，释放压力避免引起电芯20爆炸。防爆阀16对外部机械力比较敏感，保护罩14起到保护防爆阀16免受外部机械力的作用。另外，防爆阀16在与顶盖12连接后压设固定保护罩14，从而避免保护罩14因为粘接于顶盖12上而不牢靠。

值得注意的是，保护罩14可以保护防爆阀16免受外部机械力，但是当壳体30内部压力冲破防爆阀16时，保护罩14也会被直接冲破。

保护罩14的材质为塑料材质，例如PP、PE、PET、PPS等塑料。保护罩14的顶部平面厚度范围取0.1mm至0.7mm，例如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm。该厚度范围既可保证保护罩14的顶部平面具备一定机械强度，对防爆阀16形成保护，又可在防爆阀16爆破泄压时促使保护罩14的顶部平面被壳体30内部喷出的热气流冲开，不堵塞防爆孔121。

在一实施例中，顶盖12环设防爆孔121开设有第一凹槽123，保护罩14的边沿容置于第一凹槽123中，防爆阀16压设保护罩14的边沿。一方面，第一凹槽123起到对保护罩14限位的作用；另一方面，第一凹槽123使保护罩14下沉，从而避让防爆阀16，使防爆阀16可以完全与顶盖12接触，以增大接触面积。

顶盖12环设防爆孔121开设有与第一凹槽123嵌套的第二凹槽125，防爆阀16的边沿容置于第二凹槽125中，以对防爆阀16起到限位的作用。

请参阅图1至图3，图3是本申请提供的保护罩14的截面结构示意图。

保护罩14包括罩体部142和固定部144，罩体部142穿设防爆孔121，罩体从防爆孔121的一侧贯穿至另一侧，固定部144环设罩体部142的边沿，固定部144容置于第一凹槽123中，防爆阀16压设固定部144。

罩体部142的侧壁开设有透气孔146，透气孔146超出顶盖12，从而确保空气流通。在完成对防爆阀16的固定后需要对防爆阀16的密封性进行检测，通过抽吸壳体30内的气体来实现，此时必须保持罩体部142是通气状态，以确保检测的顺利进行。另外，通气孔设置在罩体部142的侧壁可以有效防止在向单体电池100注入电解液时外溢的电解液污染防爆阀16。

透气孔146的数量可以是1个、2个、3个等等。透气孔146可以分布在保护罩14远离注液孔的部位。

透气孔146直径范围0.03mm至1mm，例如0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.08mm、0.09mm、1mm等。在此范围内透气孔146允许空气通过但是隔绝电解液。

通孔形状不限于圆形，也可为椭圆形、方形、三角形等等。

请参阅图4和图5，图4是本申请提供的防爆阀16的结构示意图，图5是本申请提供的图4中B区域的截面结构示意图。

本申请的防爆阀16包括：连接部162和爆破部164，连接部162环设爆破部164的边沿，连接部162与顶盖12连接且压设保护罩14，连接方式可以是焊接，连接部162用于固定防爆阀16，爆破部164的一侧设置有刻痕166，刻痕166设置在爆破部164的远离壳体30内部的一侧，防止壳体30内电解液对刻痕166产生腐蚀。

刻痕166包括第一爆破痕161和第二爆破痕163，第一爆破痕161和第二爆破痕163均呈弧形，第一爆破痕161和第二爆破痕163关于爆破部164的中心对称且相互间隔，第一爆破痕161和第二爆破痕163用于在超过预设压力下断裂。在壳体30内超过预设压力时，爆破部164会在第一爆破痕161和第二爆破痕163处与连接部162分离，从而形成开口释放压力。一方面，第一爆破痕161和第二爆破痕163是相互间隔的，所以当爆破部164在第一爆破痕161和第二爆破痕163断裂时，爆破部164不会整体飞出而造成二次事故；另一方面，第一爆破痕161和第二爆破痕163是关于爆破部164的中心对称的，在单体电池100的生命周期内第一爆破痕161和第二爆破痕163一直承受均衡的内压力，这样防爆阀16在长周期的受力情况下也不会导致防爆阀16性能衰减。

连接部162的厚度包括0.1毫米至1.5毫米，例如0.1毫米、0.2毫米、0.5毫米、0.8毫米、1.0毫米、1.2毫米、1.5毫米等。

刻痕166还包括第三爆破痕165，第三爆破痕165分别与第一爆破痕161和第二爆破痕163连接，第三爆破痕165关于爆破部164的中心对称。在壳体30内超过预设压力时，爆破部164会在第一爆破痕161和第二爆破痕163处与连接部162分离，并且同时第三爆破痕165会断裂，从而将爆破部164分成两个独立的部分，以进一步加大释放压力的开口。

刻痕166还包括第一连接痕167和第二连接痕169，第一连接痕167的相对两端分别与第一爆破痕161和第二爆破痕163的一端连接，第二连接痕169的相对两端分别与第一爆破痕161和第二爆破痕163的另一端连接。首先第一连接痕167和第二连接痕169在壳体30内超过预设压力时是不会出现断裂的，第一连接痕167和第二连接痕169是用于在爆破部164在第一爆破痕161和第二爆破痕163处断裂后起到导引的作用，便于爆破部164可以顺利张开。第一连接痕167和第二连接痕169关于爆破部164的中心对称。

第一连接痕167和第二连接痕169是关于爆破部164的中心对称的，在单体电池100的生命周期内第一连接痕167和第二连接痕169一直承受均衡的内压力，这样防爆阀16在长周期的受力情况下也不会导致防爆阀16性能衰减。

可选地，第一连接痕167和第二连接痕169的深度均小于第一爆破痕161和第二爆破痕163的深度，从而确保在第一爆破痕161和第二爆破痕163断裂时第一连接痕167和第二连接痕169不出现断裂。当然，也可以对第一连接痕167和第二连接痕169进行局部结构加强，例如提高局部应力的硬度、局部用更硬的材料。

在一可选的实施例中，第一爆破痕161和第二爆破痕163的深度相同，从而确保第一爆破痕161和第二爆破痕163可以同时断裂；第一连接痕167和第二连接痕169的深度相同。

第一爆破痕161的深度包括0.06毫米至0.2毫米，例如0.06毫米、0.08毫米、0.10毫米、0.12毫米、0.15毫米、0.18毫米、0.2毫米等。

第二爆破痕163的深度包括0.06毫米至0.2毫米，例如0.06毫米、0.08毫米、0.10毫米、0.12毫米、0.15毫米、0.18毫米、0.2毫米等。

第一爆破痕161的深度要比第一连接痕167的深度大，第一爆破痕161的深度与第一连接痕167的深度比值包括1.2至3，例如，1.2、1.5、2、2.5、3等。在这一数值范围内，第一连接痕167的强度可以满足在防爆阀16启动时不断裂，而且可以确保第一爆破痕161和第二爆破痕163断裂后起到导引的作用，便于爆破部164可以顺利张开至最大状态。

第二爆破痕163的深度要比第二连接痕169的深度大，第二爆破痕163的深度与第二连接痕169的深度比值包括1.2至3，例如，1.2、1.5、2、2.5、3等。在这一数值范围内，第二连接痕169的强度可以满足在防爆阀16启动时不断裂，而且可以确保第一爆破痕161和第二爆破痕163断裂后起到导引的作用，便于爆破部164可以顺利张开至最大状态。

请参阅图6，图6是本申请提供的防爆阀16的俯视结构示意图。

爆破部164呈跑道形，跑道形由两个半圆形分布在矩形的相对两端构成。当第一爆破痕161和第二爆破痕163分别在爆破部164的宽度方向时，第一连接痕167和第二连接痕169分别在爆破部164的长度方向(如图6所示)；当第一爆破痕161和第二爆破痕163分别在爆破部164的长度方向时，第一连接痕167和第二连接痕169分别在爆破部164的宽度方向。

第一连接痕167的长度L1比爆破部164的直边长度L2短，具体地第一连接痕167的长度L1与爆破部164的直边长度L2的比值包括0.2至0.4，例如0.2、0.3、0.4。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的申请构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种顶盖组件，其特征在于，所述顶盖组件包括：依次层叠设置的顶盖、保护罩和防爆阀，所述防爆阀与所述顶盖的一侧连接，且压设固定所述保护罩，所述顶盖开设有防爆孔，所述保护罩穿设所述防爆孔至所述顶盖的另一侧，所述防爆阀封盖所述防爆孔。

2.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述顶盖环设所述防爆孔开设有第一凹槽，所述保护罩的边沿容置于所述第一凹槽中，所述防爆阀压设所述保护罩的边沿。

3.根据权利要求2所述的顶盖组件，其特征在于，所述顶盖环设所述防爆孔开设有与所述第一凹槽嵌套的第二凹槽，所述防爆阀的边沿容置于所述第二凹槽中。

4.根据权利要求2所述的顶盖组件，其特征在于，所述保护罩包括罩体部和固定部，所述罩体部穿设所述防爆孔，所述固定部环设所述罩体部的边沿，所述固定部容置于所述第一凹槽中，所述防爆阀压设所述固定部。

5.根据权利要求4所述的顶盖组件，其特征在于，所述罩体部的侧壁开设有透气孔，所述透气孔超出所述顶盖。

6.根据权利要求1述的顶盖组件，其特征在于，所述防爆阀包括：连接部和爆破部，所述连接部环设所述爆破部的边沿，所述连接部与所述顶盖的一侧连接且压设固定所述保护罩，所述爆破部的朝向所述防爆阀的一侧设置有刻痕；

所述刻痕包括第一爆破痕和第二爆破痕，所述第一爆破痕和所述第二爆破痕均呈弧形，所述第一爆破痕和所述第二爆破痕关于所述爆破部的中心对称且相互间隔，所述第一爆破痕和所述第二爆破痕用于在超过预设压力下断裂。

7.根据权利要求6所述的顶盖组件，其特征在于，所述刻痕还包括第三爆破痕，所述第三爆破痕分别与所述第一爆破痕和所述第二爆破痕连接，所述第三爆破痕关于所述爆破部的中心对称。

8.根据权利要求6所述的顶盖组件，其特征在于，所述刻痕还包括第一连接痕和第二连接痕，所述第一连接痕的相对两端分别与所述第一爆破痕和所述第二爆破痕的一端连接，所述第二连接痕的相对两端分别与所述第一爆破痕和所述第二爆破痕的另一端连接，所述第一连接痕和所述第二连接痕关于所述爆破部的中心对称。

9.根据权利要求8所述的顶盖组件，其特征在于，所述第一爆破痕和所述第二爆破痕的深度相同，所述第一连接痕和所述第二连接痕的深度相同。

10.一种单体电池，其特征在于，所述单体电池包括：电芯、壳体和权利要求1至9任一项所述的顶盖组件，所述电芯装配于所述壳体中，所述顶盖组件封盖所述壳体。

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