CN113782909A - 极柱及具有其的电芯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种极柱及具有其的电芯。其中，一种极柱，包括：第一柱体，包括底板和设置于底板上的环形凸台，环形凸台具有容纳腔，底板位于容纳腔的第一端；第二柱体，盖设于容纳腔的第二端处；滑动件，可移动地设置于容纳腔内，滑动件将容纳腔分隔成相互独立的第一腔体和第二腔体，第二腔体位于第一腔体和底板之间；其中，底板上设置有第一通孔，第一通孔与第二腔体连通，环形凸台上设置有第二通孔，第二通孔与容纳腔连通。本发明的技术方案能够有效地解决相关技术中的电芯的安全性差、使用寿命短的问题。

Description

极柱及具有其的电芯

技术领域

本发明涉及动力电池领域，具体而言，涉及一种极柱及具有其的电芯。

背景技术

在动力电池领域，如何保证电池使用过程中的安全可靠是电池制造企业关注的重中之重。在实际应用中，当电芯使用不当或处于恶劣条件下时(如高温环境或过充放电)，受自身化学体系影响，电芯内部会产生大量气体，造成气压急剧上升，进而使电芯爆炸。

目前常用的解决方法是在电芯顶盖中加入防爆阀结构，使电芯内部气压达到一定值时将防爆阀冲开，达到泄压的目的。但该方法为破坏性保护，防爆阀一旦被冲开后无法再次使用，导致也需要重新更换。另一方面，防爆阀爆破值受众多因素影响，难以管控，导致电芯的使用寿命短。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种极柱及具有其的电芯，以解决相关技术中电芯的安全性差、使用寿命短的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种极柱，包括：第一柱体，包括底板和设置于底板上的环形凸台，环形凸台具有容纳腔，底板位于容纳腔的第一端；第二柱体，盖设于容纳腔的第二端处；滑动件，可移动地设置于容纳腔内，滑动件将容纳腔分隔成相互独立的第一腔体和第二腔体，第二腔体位于第一腔体和底板之间；其中，底板上设置有第一通孔，第一通孔与第二腔体连通，环形凸台上设置有第二通孔，第二通孔与容纳腔连通。

进一步地，滑动件包括滑块以及设置于第二柱体和滑块之间的弹性件，第二通孔贯穿环形凸台的侧壁，当弹性件压缩至预设状态时，第二通孔位于滑块和底板之间。

进一步地，滑动件为导电材质，环形凸台包括与底板连接的导电段和位于导电段上方的绝缘段，至少部分第二通孔设置于绝缘段上。

进一步地，第二柱体包括盖板和设置于盖板下方的导向柱，滑动件包括套设于导向柱外的滑块以及设置于滑块与盖板之间的弹性件，滑块将容纳腔分隔成相互独立的第一腔体和第二腔体。

进一步地，第二通孔贯穿绝缘段的侧壁，当弹性件压缩至预设状态时，第二通孔的底部高于滑块的上表面。

进一步地，极柱还包括：限位结构，设置于导电段的内侧壁上，限位结构的内侧壁与导向柱的外壁之间具有间隙。

进一步地，限位结构为限位环或者多个沿绝缘段的内壁间隔设置的限位凸起。

进一步地，极柱还包括：密封件，设置于滑块的下表面上，密封件的内侧壁与导向柱抵接，密封件的外侧壁与环形凸台抵接。

进一步地，导电段和绝缘段分体设置，导电段与绝缘段之间设置有第一密封结构，绝缘段与盖板之间设置有第二密封结构。

进一步地，第一密封结构包括相互压合的第一凸筋和第一凹槽，第一凸筋和第一凹槽中的一个设置于导电段的上表面上，第一凸筋和第一凹槽中的另一个设置于绝缘段的下表面上；和/或第二密封结构包括相互压合的第二凸筋和第二凹槽，第二凸筋和第二凹槽中的一个设置于绝缘段的上表面上，第二凸筋和第二凹槽中的一个设置于盖板的下表面上。

进一步地，底板包括与容纳腔相对的沉槽，第一通孔的第一端位于沉槽的槽壁上，第一通孔的另一端位于底板的外侧壁上。

根据本发明的另一方面，提供了一种电芯，包括：电芯本体，具有反应腔；极柱，设置于电芯本体上，极柱的第一通孔与反应腔连通，极柱为上述的极柱。

应用本发明的技术方案，极柱的内部设置有容纳腔，第一通孔能够连通电芯的反应腔和第二腔体，第二通孔能够连通容纳腔和外界。当电芯正常使用时，滑动件在自身重力的作用下位于第二通孔的下方，起到密封的作用。当电芯处于高温及过充放电等条件下时，电芯反应腔内产气速率增大，压强增大，由于反应腔与极柱的第二腔体连通，气体会进入到第二腔体内推顶滑动件。随着反应腔内的压强持续增加，第二腔体的体积不断增加，直至增加到露出第二通孔的位置，此时电芯反应腔内的气体能够经过第二腔体直接排出到外界，达到泄压的目的。当泄压完成后，滑动件回落至第二通孔的下方，重新起到密封电芯的作用。上述结构使得极柱能够起到为电芯泄压的作用，且可以多次重复使用，提升了电芯的安全性，同时提升了电芯的使用寿命。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的极柱的实施例一的立体结构示意图；

图2示出了图1的极柱的实施例一的剖视图；

图3示出了本发明的极柱的实施例二的立体结构示意图；

图4示出了图3的极柱的实施例二的分体结构示意图；

图5示出了图3的极柱的实施例二的剖视图；

图6示出了本发明的极柱的实施例三的剖视图；

图7示出了图6的极柱的A处的放大结构示意图；

图8示出了本发明的极柱的实施例四的分体结构示意图；

图9示出了图8的极柱的剖视图；

图10示出了本发明的极柱的实施例五的剖视图；

图11示出了图10的极柱的B处的放大结构示意图；

图12示出了本发明的极柱的实施例六的剖视图；以及

图13示出了本发明的电芯的立体结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、容纳腔；2、第一腔体；3、第二腔体；4、反应腔；10、第一柱体；11、底板；111、沉槽；12、环形凸台；121、导电段；122、绝缘段；13、第一通孔；14、第二通孔；20、第二柱体；21、盖板；22、导向柱；30、滑动件；31、滑块；32、弹性件；40、限位结构；50、密封件；60、第一密封结构；70、第二密封结构；61、第一凸筋；62、第一凹槽；70、第二密封结构；71、第二凸筋；72、第二凹槽；80、电芯本体；90、极柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1和图2所示，实施例一的极柱包括：第一柱体10、第二柱体20以及滑动件30。其中，第一柱体10包括底板11和设置于底板11上的环形凸台12，环形凸台12具有容纳腔1，底板11位于容纳腔1的第一端；第二柱体20盖设于容纳腔1的第二端处；滑动件30可移动地设置于容纳腔1内，滑动件30将容纳腔1分隔成相互独立的第一腔体2和第二腔体3，第二腔体3位于第一腔体2和底板11之间；其中，底板11上设置有第一通孔13，第一通孔13与第二腔体3连通，环形凸台12上设置有第二通孔14，第二通孔14与容纳腔1连通。

应用实施例一的技术方案，极柱的内部设置有容纳腔1，第一通孔13能够连通电芯的反应腔和第二腔体3，第二通孔14能够连通容纳腔1和外界。当电芯正常使用时，滑动件30在自身重力的作用下位于第二通孔14的下方，起到密封的作用。当电芯处于高温及过充放电等条件下时，电芯反应腔内产气速率增大，压强增大，由于反应腔与极柱的第二腔体3连通，气体会进入到第二腔体3内推顶滑动件30。随着反应腔内的压强持续增加，第二腔体3的体积不断增加，直至增加到露出第二通孔14的位置，此时电芯反应腔内的气体能够经过第二腔体3直接排出到外界，达到泄压的目的。当泄压完成后，滑动件30回落至第二通孔14的下方，重新起到密封电芯的作用。上述结构使得极柱能够起到为电芯泄压的作用，且可以多次重复使用，提升了电芯的安全性，同时提升了电芯的使用寿命。

如图1和图2所示，在实施例一中，滑动件30包括滑块31以及设置于第二柱体20和滑块31之间的弹性件32，第二通孔14贯穿环形凸台12的侧壁，当弹性件32压缩至预设状态时，第二通孔14位于滑块31和底板11之间。上述结构中，电芯正常使用时，滑块31在自身重力的作用下位于第二通孔14的下方，起到密封的电芯作用。当电芯处于高温及过充放电等条件下时，电芯内部产气速率增大，内部压强增大，当气压增大到一定值时，作用在滑块31上的力大于弹性件的弹力和滑块31的重力时，滑块31能够被推顶直至露出第二通孔14，将气体排出至外界，实现泄压的作用。泄压后，滑块31在弹性件的弹性回复力的作用下回落到第二通孔14以下的位置，继续起到密封电芯的作用。

需要说明的是，上述的“预设状态时”指的是弹性件32被压缩至极限状态。

本申请还包括实施例二，实施例二的极柱与实施例一的极柱区别在于：当电芯内的气体压力增大到预定值时，实施例二的极柱能够形成断路来保护电芯。具体地，如图4和图5所示，在实施例二中，滑动件30为导电材质，环形凸台12包括与底板11连接的导电段121和位于导电段121上方的绝缘段122，至少部分第二通孔14设置于绝缘段122上。上述结构中，当电芯正常使用时，极柱内的滑动件30与导电段121接触，将电芯的电流可以正常流向极柱。当电芯处于高温及过充放电等条件下时，电芯反应腔内产气速率增大，压强增大，由于反应腔与极柱的容纳腔1连通，气体会进入到容纳腔1内推顶滑动件30，直至将滑动件30推顶至与绝缘段122接触，从而使得极柱实现断路，从而提升了电芯的安全性。

需要说明的是，上述的“至少部分”指的是部分第二通孔14设置于绝缘段122上或者全部的第二通孔14设置于绝缘段122上。

还需要说明的是，实施例二中的第二通孔14与实施例一中的第二通孔14的作用不同，实施例一中第二通孔14的作用是为了排气，而实施例二中，第二通孔14的作用在于连通第一腔体2和外界，使得滑动件30能够被推动。

如图4和图5所示，在实施例二中，第二柱体20包括盖板21和设置于盖板21下方的导向柱22，滑动件30包括套设于导向柱22外的滑块31以及设置于滑块31与盖板21之间的弹性件32，滑块31将容纳腔1分隔成相互独立的第一腔体2和第二腔体3。上述结构中，导向柱22能够为滑块31的移动导向作用，使滑块31只能沿着导向柱22的延伸方向移动，避免因电芯震动而导致滑块31的无规则震动，影响弹性件32的使用寿命。

需要说明的是，如图4和图5所示，在本实施例二中，第二通孔14贯穿绝缘段122的侧壁，当弹性件32压缩至预设状态时，第二通孔14的底部高于滑块31的上表面。上述结构能够保证第二通孔14始终与第一腔体2连通，起到平衡滑块31上方的压力的作用。

本申请还包括实施例三，实施例三的极柱与实施例二的极柱区别在于：实施例三的极柱内设置有限位结构40。如图6和图7所示，在实施例三的极柱还包括限位结构40，限位结构40，设置于导电段121的内侧壁上，限位结构40的内侧壁与导向柱22的外壁之间具有间隙。上述结构中，限位结构40能够对滑块31向下移动的最大距离进行限制，具体地，限位结构40能够对滑块31进行支撑，降低了弹性件的振幅，从而限制电芯振动时由于惯性作用导致弹性件32拉伸或者压缩的最大幅度，有效改善了弹性件32的疲劳问题，进而提升了极柱的使用可靠性。

具体地，如图6和图7所示，在本实施例三中，限位结构40为限位环。

当然，在图中未示出的其他实施例中，限位结构40也可以为多个沿绝缘段122的内壁间隔设置的限位凸起。

本申请还包括实施例四，实施例四的极柱与实施例二的极柱区别在于：实施例四的极柱还包括密封件。具体地，如图8和图9所示，在实施例四中，极柱还包括密封件50，密封件50设置于滑块31的下表面上，密封件50的内侧壁与导向柱22抵接，密封件50的外侧壁与环形凸台12抵接。上述结构中，在滑块31下方设置密封件能够保证极柱的密封性，能有效防止电解液及电芯内部气体从滑块31与导向柱之间的间隙或者滑块31与环形凸台之间的间隙内泄露。

本申请还包括实施例五，实施例五的极柱与实施例二的极柱区别在于：实施例五的极柱还包括密封结构以提升极柱的密封性同时也便于极柱的装配和连接。具体地，如图10和图11所示，在实施例五中，导电段121和绝缘段122分体设置，导电段121与绝缘段122之间设置有第一密封结构60，绝缘段122与盖板21之间设置有第二密封结构70。上述结构能够进一步提升导电段121和绝缘段122之间的密封性以及绝缘段122与盖板21之间的密封性。

如图10和图11所示，在实施例五中，第一密封结构60包括相互压合的第一凸筋61和第一凹槽62，第一凸筋61和第一凹槽62中的一个设置于导电段121的上表面上，第一凸筋61和第一凹槽62中的另一个设置于绝缘段122的下表面上。上述结构中，设置第一凸筋61和第一凹槽62连接使得电芯内的气体更难从导电段121和绝缘段122之间的间隙中逸出，提升了极柱的密封性。另外，上述结构也便对导电段121和绝缘段122实施钎焊操作，提升极柱的结构强度及连接稳定性。

如图10和图11所示，在实施例五中，第二密封结构70包括相互压合的第二凸筋71和第二凹槽72，第二凸筋71和第二凹槽72中的一个设置于绝缘段122的上表面上，第二凸筋71和第二凹槽72中的一个设置于盖板21的下表面上。上述结构中，设置第二凸筋71和第二凹槽72使得电芯内的气体更难从绝缘段122和盖板21之间的间隙中逸出，提升了极柱的密封性。另外，上述结构也便对绝缘段122和盖板21实施钎焊操作，进一步提升极柱的结构强度及连接稳定性。

需要说明的是，在实施例五中，第二密封结构70包括设置于绝缘段122上的第二凹槽72和设置于盖板21的下表面的第二凸筋71，第二通孔14从内到外依次穿过绝缘段122、第二凸筋71以及绝缘段122。

本申请还包括实施例六，实施例六的极柱与实施例二的极柱区别在于：第一通孔13的延伸方向不同。具体地，如图12所示，在实施例六中，底板11包括与容纳腔1相对的沉槽111，第一通孔13的第一端位于沉槽111的槽壁上，第一通孔13的另一端位于底板11的外侧壁上。上述结构中，如果第一通孔13沿竖直方向设置，当电芯内部压力增加时，电芯内的杂质会随着气体地排出进入第一通孔13内，从而阻塞第一通孔13，使极柱的保护作用失效。采用实施例六的第一通孔13的设置方式，杂质会随着气流向上移动，从而撞击到电芯的顶盖，此时杂质能够引受到撞击而掉落，气体继续从第一通孔13内排出。

如图13所示，本申请还提供了一种电芯，本申请的电芯的实施例包括：电芯本体80和极柱90。其中，电芯本体80具有反应腔4；极柱90设置于电芯本体80上，极柱90的第一通孔13与反应腔4连通，极柱为上述的极柱。上述结构中，由于极柱90具有延长电芯使用寿命、提升电芯安全性的优点，因此具有其的电芯具有使用寿命长，安全性高的优点。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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 (12)

1.一种极柱，其特征在于，包括：

第一柱体(10)，包括底板(11)和设置于所述底板(11)上的环形凸台(12)，所述环形凸台(12)具有容纳腔(1)，所述底板(11)位于所述容纳腔(1)的第一端；

第二柱体(20)，盖设于所述容纳腔(1)的第二端处；

滑动件(30)，可移动地设置于所述容纳腔(1)内，所述滑动件(30)将所述容纳腔(1)分隔成相互独立的第一腔体(2)和第二腔体(3)，所述第二腔体(3)位于所述第一腔体(2)和底板(11)之间；

其中，所述底板(11)上设置有第一通孔(13)，所述第一通孔(13)与所述第二腔体(3)连通，所述环形凸台(12)上设置有第二通孔(14)，所述第二通孔(14)与所述容纳腔(1)连通。

2.根据权利要求1所述的极柱，其特征在于，所述滑动件(30)包括滑块(31)以及设置于所述第二柱体(20)和所述滑块(31)之间的弹性件(32)，所述第二通孔(14)贯穿所述环形凸台(12)的侧壁，当所述弹性件(32)压缩至预设状态时，所述第二通孔(14)位于所述滑块(31)和所述底板(11)之间。

3.根据权利要求1所述的极柱，其特征在于，所述滑动件(30)为导电材质，所述环形凸台(12)包括与所述底板(11)连接的导电段(121)和位于所述导电段(121)上方的绝缘段(122)，至少部分所述第二通孔(14)设置于所述绝缘段(122)上。

4.根据权利要求3所述的极柱，其特征在于，所述第二柱体(20)包括盖板(21)和设置于所述盖板(21)下方的导向柱(22)，所述滑动件(30)包括套设于所述导向柱(22)外的滑块(31)以及设置于所述滑块(31)与所述盖板(21)之间的弹性件(32)，所述滑块(31)将所述容纳腔(1)分隔成相互独立的第一腔体(2)和第二腔体(3)。

5.根据权利要求4所述的极柱，其特征在于，所述第二通孔(14)贯穿所述绝缘段(122)的侧壁，当所述弹性件(32)压缩至预设状态时，所述第二通孔(14)的底部高于所述滑块(31)的上表面。

6.根据权利要求4所述的极柱，其特征在于，所述极柱还包括：

限位结构(40)，设置于所述导电段(121)的内侧壁上，所述限位结构(40)的内侧壁与所述导向柱(22)的外壁之间具有间隙。

7.根据权利要求6所述的极柱，其特征在于，所述限位结构(40)为限位环或者多个沿所述绝缘段(122)的内壁间隔设置的限位凸起。

8.根据权利要求4所述的极柱，其特征在于，所述极柱还包括：

密封件(50)，设置于所述滑块(31)的下表面上，所述密封件(50)的内侧壁与所述导向柱(22)抵接，所述密封件(50)的外侧壁与所述环形凸台(12)抵接。

9.根据权利要求4所述的极柱，其特征在于，所述导电段(121)和所述绝缘段(122)分体设置，所述导电段(121)与所述绝缘段(122)之间设置有第一密封结构(60)，所述绝缘段(122)与所述盖板(21)之间设置有第二密封结构(70)。

10.根据权利要求9所述的极柱，其特征在于，

所述第一密封结构(60)包括相互压合的第一凸筋(61)和第一凹槽(62)，所述第一凸筋(61)和所述第一凹槽(62)中的一个设置于所述导电段(121)的上表面上，所述第一凸筋(61)和所述第一凹槽(62)中的另一个设置于所述绝缘段(122)的下表面上；和/或

所述第二密封结构(70)包括相互压合的第二凸筋(71)和第二凹槽(72)，所述第二凸筋(71)和第二凹槽(72)中的一个设置于所述绝缘段(122)的上表面上，所述第二凸筋(71)和第二凹槽(72)中的一个设置于所述盖板(21)的下表面上。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的极柱，其特征在于，所述底板(11)包括与所述容纳腔(1)相对的沉槽(111)，所述第一通孔(13)的第一端位于所述沉槽(111)的槽壁上，所述第一通孔(13)的另一端位于所述底板(11)的外侧壁上。

12.一种电芯，其特征在于，包括：

电芯本体(80)，具有反应腔(4)；

极柱(90)，设置于所述电芯本体(80)上，所述极柱(90)的第一通孔(13)与所述反应腔(4)连通，所述极柱为权利要求1至11中任一项所述的极柱。

Images