CN112635887A

CN112635887A - 一种带泄气通道的防延烧电池

Info

Publication number: CN112635887A
Application number: CN202011622992.3A
Authority: CN
Inventors: 陈阿文; 夏建平
Original assignee: Fujian Scud Power Technology Co Ltd
Current assignee: Fujian Scud Power Technology Co Ltd
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-04-09

Abstract

本发明公开了一种带泄气通道的防延烧电池，包括设置在电芯组件上下两端的通道盖板组件，及电芯组件最外层设置的上盖组件、下盖组件，所述上盖组件、下盖组件内均设有与电芯组件内电芯正极相对设置的泄气通道；所述通道盖板组件包括依次设置的耐高温隔热垫、钣金、耐温易脆膜；所述耐高温隔热垫与电芯端面相对设置，耐高温隔热垫上设有若干与电芯正极相对的开口；所述开口所对位置的钣金上设有透气孔；所述下盖组件上设有防爆透气阀。本发明单独为每颗电芯设置了泄气通道并通过泄气口统一流向防爆泄气阀，有效的保证了电池内部气体压力的平衡，提高了安全系数。网状筋条既充当了泄气通道同时又可以增加上盖与下盖的结构强度，提高电池的强度。

Description

一种带泄气通道的防延烧电池

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及到一种带泄气通道的防延烧电池。

背景技术

动力电池是新能源的心脏，应用也是越来越多元化。它可以为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车、共享助力车、共享滑板车、共享电摩、吸尘器、无人机等等提供动力。这些应用场景和人息息相关，甚至关系人们的生命安全。动力电池在组装、存储、运输和使用过程中，也有可能受到雨水侵蚀、外部撞击或者其他外界因素干扰。当这些干扰到内部时，电芯因内部短路可能造成热失控进而发生燃烧，同时电芯会产生大量的高温气体，并可能引爆周围的电芯，造成更加严重的危险。因此，防延烧设计必将成为未来技术发展的趋势。现有技术的电池一部分没有防延烧设计；少部分使用灌胶技术，增加电池的成本和重量，严重到动力电池的续航。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种结构可靠、安全系数高的一种带泄气通道的防延烧电池。

本发明是通过如下方式实现的：

一种带泄气通道的防延烧电池，包括设置在电芯组件300上下两端的通道盖板组件200，及电芯组件300最外层设置的上盖组件100、下盖组件400，其特征在于：所述上盖组件100、下盖组件400内均设有与电芯组件300内电芯304正极相对设置的泄气通道；所述通道盖板组件200包括依次设置的耐高温隔热垫201、钣金202、耐温易脆膜203；所述耐高温隔热垫201与电芯端面相对设置，耐高温隔热垫201上设有若干与电芯304正极相对的开口204；所述开口204所对位置的钣金202上设有透气孔205；所述上盖组件100与下盖组件400之间设有互通的泄气通道；所述下盖组件400上设有防爆透气阀405；所述电芯组件300内的熔断汇流排305上与电芯304负极对应处均设有用于隔断电芯之间的热传递的熔点弯形臂306。

进一步的，所述上盖组件100与下盖组件400的连接处设有密封圈401；所述上盖组件100包括上盖101；所述上盖101上设有铭牌104；所述上盖101通过设置在密封圈401外部的螺钉105与下盖组件400固定；所述上盖101中部与电芯组件300固定连接的螺钉105外设有螺钉密封圈102；所述螺钉密封圈102外的上盖101上设有衬垫103。

进一步的，所述通道盖板组件200上设有定位孔206；所述定位孔206与上盖组件100或下盖组件400上设置的支撑柱412相配合；所述开口204为十字形、一字型、工字型、C字形、环形中的一种。

进一步的，所述电芯组件300包括电芯304、扣合在电芯304两端的防爆支架A302、防爆支架B303、熔断汇流排305、BMS主板301；所述BMS主板301通过螺钉105固定设置在防爆支架A302外表面。

进一步的，所述熔点弯形臂306具有保险熔断功能。

进一步的，所述泄气通道包括与电芯相对设置的网状筋条411；所述网状筋条411与电芯304正极相对设置形成泄气通道；所述网状筋条411的若干节点交叉处设有凸起的十字形支撑筋条409；所述支撑筋条409的高度大于等于5mm；所述网状筋条411的外围设有支撑筋条409高度相同的固定围墙410。

进一步的，所述泄气通道包括上盖组件100一端设置的上泄气口207和下盖组件400一端设置的下泄气口408；所述上泄气口207与下泄气口408相对设置并与防爆透气阀405相联通。

进一步的，所述下盖组件400包含下盖402；所述下盖402的侧方设有防爆透气阀405；所述防爆透气阀405通过防爆阀密封圈406与下盖402密封连接；所述防爆透气阀405一侧设有输出连接器404及连接器密封圈403；所述输出连接器404通过螺钉105与下盖402相连。

本发明的有益效果在于：单独为每颗电芯设置了泄气通道并通过泄气口统一流向防爆泄气阀，有效的保证了电池内部气体压力的平衡，提高了安全系数。并在电芯负极设有熔点弯形臂，当电芯通过的电流超过35Ah，可以在10秒内迅速熔断，隔断电芯之间的热传递。进一步的保证电芯的安全系数，有效的防止了电池的延烧发生；并通过防水密封圈的设置提高了电池的防水性能，免于灌胶，降低了电池质量。网状筋条即充当了泄气通道同时又可以增加上盖与下盖的结构强度，提高电池的强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1本发明电池结构爆炸图；

图2本发明通道盖板组件结构示意图；

图3本发明电芯组件结构示意图；

图4本发明电池截面图；

图5本发明A部放大图；

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

如图1-5所示，一种带泄气通道的防延烧电池，包括设置在电芯组件300上下两端的通道盖板组件200，及电芯组件300最外层设置的上盖组件100、下盖组件400，其特征在于：所述上盖组件100、下盖组件400内均设有与电芯组件300内电芯304正极相对设置的泄气通道；所述通道盖板组件200包括依次设置的耐高温隔热垫201、钣金202、耐温易脆膜203；所述耐高温隔热垫201与电芯端面相对设置，耐高温隔热垫201上设有若干与电芯304正极相对的开口204；所述开口204所对位置的钣金202上设有透气孔205；钣金202保证整个组件的剪切强度和抗拉强度。耐高温隔热垫201的材料可为云母片、云母陶瓷、高温阻尼复合布等特殊材料，主要作用是抵挡电芯喷射高温气体的熔射。该隔热垫在每个电芯正极对应处设有十字形开口。耐温易脆膜203可以耐高温，当受到外部变形冲击或电芯产生高压气体后容易脆裂，形成一个破孔或者破口。所述上盖组件100与下盖组件400之间设有互通的泄气通道；所述下盖组件400上设有防爆透气阀405；所述电芯组件300内的熔断汇流排305上与电芯304负极对应处均设有用于隔断电芯之间的热传递的熔点弯形臂306。

本发明的一实施例中，所述上盖组件100与下盖组件400的连接处设有密封圈401；所述上盖组件100包括上盖101；所述上盖101上设有铭牌104；所述上盖101通过设置在密封圈401外部的螺钉105与下盖组件400固定；所述上盖101中部与电芯组件300固定连接的螺钉105外设有螺钉密封圈102；所述螺钉密封圈102外的上盖101上设有衬垫103。

本发明的一实施例中，所述通道盖板组件200上设有定位孔206；所述定位孔206与上盖组件100或下盖组件400上设置的支撑柱412相配合；所述开口204为十字形、一字型、工字型、C字形、环形中的一种。

本发明的一实施例中，所述电芯组件300包括电芯304、扣合在电芯304两端的防爆支架A302、防爆支架B303、熔断汇流排305、BMS主板301；所述BMS主板301通过螺钉105固定设置在防爆支架A302外表面。BMS主板301使用环氧板材料FR-4基材，根据各项目不同规格设计布置不同的电路元器件，组成动力电池BMS管理系统。所述的防爆支架A302和防爆支架B303使用塑胶材料PC、PA66+GF、PBT、PC+ABS等，形成完整的锁附固定结构，将每个电芯固定并且两两隔离。所述的电芯304为三元材料圆柱形电芯，不限于18650、21700、26650等类型电芯。所述的熔断汇流排305的基材为镍、铜、铝等导电材料，使用阻抗低高导通的材料。本发明中的熔断汇流排305在每个电芯的负极处均设有熔点弯形臂306，当电芯通过的电流超过35Ah，可以在10秒内迅速熔断，隔断电芯之间的热传递。

本发明的一实施例中，所述熔点弯形臂306具有保险熔断功能。

本发明的一实施例中，所述泄气通道包括与电芯相对设置的网状筋条411；所述网状筋条411与电芯304正极相对设置形成泄气通道；所述网状筋条411的若干节点交叉处设有凸起的十字形支撑筋条409；所述支撑筋条409的高度大于等于5mm；所述网状筋条411的外围设有支撑筋条409高度相同的固定围墙410。

本发明的一实施例中，所述泄气通道包括上盖组件100一端设置的上泄气口207和下盖组件400一端设置的下泄气口408；所述上泄气口207与下泄气口408相对设置并与防爆透气阀405相联通。

本发明的一实施例中，所述下盖组件400包含下盖402；所述下盖402的侧方设有防爆透气阀405；所述防爆透气阀405通过防爆阀密封圈406与下盖402密封连接；所述防爆透气阀405一侧设有输出连接器404及连接器密封圈403；所述输出连接器404通过螺钉105与下盖402相连。密封圈401、连接器密封圈403、防爆阀密封圈406使用三元乙丙橡胶、丁晴橡胶等弹性材料。形状各异，根据配合部件的形状改变。当安装完成后，通过弹性变形填充部品之间的间隙，确保水汽无法渗入。下盖402的基材为铝合金或者塑胶材料，主要作用是保证动力电池的可靠性强度，抵挡电芯喷射的冲击。输出连接器404的基材为尼龙、铜等材料混合。通过与BMS主板301的连接实现动力的输出和充电功能。螺钉的作用的将输出连接器404和连接器密封圈403固定在下盖402上。所述的防爆透气阀406内含金属、透气膜、塑料件等。防爆透气阀的工作原理是无法从外部进入任何空气或者水分，但是内部的水汽、高温气体等可以通过透气阀排出到外部环境，进而实现内外压力的平衡，防止压差过大引起壳体爆裂。当内部水汽、压力过大时，防爆透气阀会打开排出。并且空气无法从外部进入内部，隔绝氧气的进入。在安装及过程中，螺钉孔需要设置在密封圈401外部，防止水汽从螺钉孔渗入。部分电池因尺寸及空间限制，需要在壳体中间增加螺钉锁附结构。这时，就需要在螺钉中间增加螺钉密封圈102，满足防水要求。

本发明的防水设计的实现方式，上盖组件100和下盖组件400设有密封圈401配合设计；输出连接器404与下盖402之间设有密封圈压紧设计；防爆透气阀405和下盖402之间设有卡紧密封圈设计。在所有与外部连接的位置均设有密封圈或者密封垫或者胶水密封，以实现IP67以上级别防水。

本发明每颗电芯设置单独的泄气通道，互不影响。上盖101和通道盖板组件200之间留有5mm左右的泄气舱体，下盖402和通道盖板组件200之间也留有5mm左右的泄气舱体。当某颗电芯发生异常时，高温气体会从电芯正极喷射而出。高温气体会先喷射到耐高温隔热垫201，十字形结构受到向外的冲击后会突出开叉变形。钣金202对每颗电芯位置都设有透气孔205，预留变形空间。当十字开叉变形触碰到外部的耐温易脆膜203，会冲破该位置且不影响到其他位置结构。这时，只有异常电芯喷射处位置有破口。高温气体会按照设置通道流向防爆透气阀405处。本发明独特为每颗电芯单独开辟泄气通道，且互不影响交叉。

本发明增加防爆透气阀405。当舱体出现异常造成内部压力急剧升高并超出设置的爆破值后，会变为快速泄压状态，内置活塞会迅速顶开并排除气体。内部燃烧后氧气量会急剧减少，并且无法从外部进入空气。燃烧需要同时具备可燃物、助燃物和着火源这三要素。舱体内部的氧气消耗完毕后且无法补充，就会引起助燃物缺乏，燃烧条件无法完全具备，进一步阻止延烧。电池组内部也就无法形成一连串的起火、燃烧、爆炸现象，从而达到防延烧效果。

本发明单独为每颗电芯设置了泄气通道并通过泄气口统一流向防爆泄气阀，有效的保证了电池内部气体压力的平衡，提高了安全系数。并在电芯负极设有熔点弯形臂，当电芯通过的电流超过35Ah，可以在10秒内迅速熔断，隔断电芯之间的热传递。进一步的保证电芯的安全系数，有效的防止了电池的延烧发生；并通过防水密封圈的设置提高了电池的防水性能，免于灌胶，降低了电池质量。网状筋条即充当了泄气通道同时又可以增加上盖与下盖的结构强度，提高电池的强度。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种带泄气通道的防延烧电池，包括设置在电芯组件(300)上下两端的通道盖板组件(200)，及电芯组件(300)最外层设置的上盖组件(100)、下盖组件(400)，其特征在于：所述上盖组件(100)、下盖组件(400)内均设有与电芯组件(300)内电芯(304)正极相对设置的泄气通道；所述通道盖板组件(200)包括依次设置的耐高温隔热垫(201)、钣金(202)、耐温易脆膜(203)；所述耐高温隔热垫(201)与电芯端面相对设置，耐高温隔热垫(201)上设有若干与电芯(304)正极相对的开口(204)；所述开口(204)所对位置的钣金(202)上设有透气孔(205)；所述上盖组件(100)与下盖组件(400)之间设有互通的泄气通道；所述下盖组件(400)上设有防爆透气阀(405)；所述电芯组件(300)内的熔断汇流排(305)上与电芯(304)负极对应处均设有用于隔断电芯之间的热传递的熔点弯形臂(306)。

2.根据权利要求1所述的一种带泄气通道的防延烧电池，其特征在于：所述上盖组件(100)与下盖组件(400)的连接处设有密封圈(401)；所述上盖组件(100)包括上盖(101)；所述上盖(101)上设有铭牌(104)；所述上盖(101)通过设置在密封圈(401)外部的螺钉(105)与下盖组件(400)固定；所述上盖(101)中部与电芯组件(300)固定连接的螺钉(105)外设有螺钉密封圈(102)；所述螺钉密封圈(102)外的上盖(101)上设有衬垫(103)。

3.根据权利要求1所述的一种带泄气通道的防延烧电池，其特征在于：所述通道盖板组件(200)上设有定位孔(206)；所述定位孔(206)与上盖组件(100)或下盖组件(400)上设置的支撑柱(412)相配合；所述开口(204)为十字形、一字型、工字型、C字形、环形中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种带泄气通道的防延烧电池，其特征在于：所述电芯组件(300)包括电芯(304)、扣合在电芯(304)两端的防爆支架A(302)、防爆支架B(303)、熔断汇流排(305)、BMS主板(301)；所述BMS主板(301)通过螺钉(105)固定设置在防爆支架A(302)外表面。

5.根据权利要求1所述的一种带泄气通道的防延烧电池，其特征在于：所述熔点弯形臂(306)具有保险熔断功能。

6.根据权利要求1所述的一种带泄气通道的防延烧电池，其特征在于：所述泄气通道包括与电芯相对设置的网状筋条(411)；所述网状筋条(411)与电芯(304)正极相对设置形成泄气通道；所述网状筋条(411)的若干节点交叉处设有凸起的十字形支撑筋条(409)；所述支撑筋条(409)的高度大于等于5mm；所述网状筋条(411)的外围设有支撑筋条(409)高度相同的固定围墙(410)。

7.根据权利要求6所述的一种带泄气通道的防延烧电池，其特征在于：所述泄气通道包括上盖组件(100)一端设置的上泄气口(207)和下盖组件(400)一端设置的下泄气口(408)；所述上泄气口(207)与下泄气口(408)相对设置并与防爆透气阀(405)相联通。

8.根据权利要求1所述的一种带泄气通道的防延烧电池，其特征在于：所述下盖组件(400)包含下盖(402)；所述下盖(402)的侧方设有防爆透气阀(405)；所述防爆透气阀(405)通过防爆阀密封圈(406)与下盖(402)密封连接；所述防爆透气阀(405)一侧设有输出连接器(404)及连接器密封圈(403)；所述输出连接器(404)通过螺钉(105)与下盖(402)相连。