CN114883714A - 一种大容量电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大容量电池，包括多个电芯、电芯架和外壳。电芯架设置于外壳内，在电芯架的顶面与外壳的顶面之间和/或在电芯架的底面与外壳的底面之间形成隔液腔，诸如电解液和安全剂等液体无法进入隔液腔中，因此可确保电气零部件与液体分开，保障了电池的安全性。电芯架的电芯容置筒提供了容置各个电芯的单独的空间，因此电芯无需单独设置壳体。电芯架的电芯容置筒与缸体之间形成安全剂腔体，当某个电芯由于故障产气时，电芯容置筒的安全剂注入部打开并且使得发生故障的电芯的产气排至电池外部、安全剂腔体内的安全剂注入发生故障的电芯，从而可以迅速处理发生故障的电芯，同时不会影响其他正常的电芯。

Description

一种大容量电池

技术领域

本发明涉及电池领域，具体地涉及一种大容量电池。

背景技术

锂离子电池应用于大型储能领域时的安全问题受到重点关注，由于锂离子电池能量密度高，一旦发生过充放或者内部短路时，很容易引发热失控，电池一旦热失控将会以燃烧、爆炸等多种形式进行快速能量释放，一个电池爆炸的同时会伴有大量可燃气性气体，若不及时排放气体，同时对短路或燃烧的电芯进行处理很有可能引发临近电池的二次爆炸等问题。在每个电池单体上附加注排装置的成本较高，也会降低电池成组效率和能量密度。因此，需要一种大容量电池，内部具有多个串并联的电芯，同时在电池内部设置有排气及注入安全剂等保护措施。

发明内容

针对以上存在的问题，本发明提供一种大容量电池，该大容量电池包括多个电芯、电芯架和外壳。电芯架设置于外壳内，在电芯架的顶面与外壳的顶面之间和/或在电芯架的底面与外壳的底面之间形成隔液腔，诸如电解液和安全剂等液体无法进入隔液腔中，因此可确保电气零部件与液体分开，保障了电池的安全性。电芯架的电芯容置筒提供了容置各个电芯的单独的空间，因此电芯无需单独设置壳体。电芯架的电芯容置筒与缸体之间形成安全剂腔体，当某个电芯由于故障产气时，电芯容置筒的安全剂注入部打开并且使得发生故障的电芯的产气排至电池外部、安全剂腔体内的安全剂注入发生故障的电芯，从而可以迅速处理发生故障的电芯，同时不会影响其他正常的电芯。本发明的大容量电池结构简单、运行安全、更换简便，确保了多电芯的大容量电池的安全运行。

本发明提供的技术方案如下：

根据本发明提供一种大容量电池，该大容量电池包括：多个电芯，每个电芯包括正极片、隔离层、负极片和极耳；电芯架，该电芯架包括多个电芯容置筒以及由下缸体和上端盖构成的缸体，多个电芯分别容置于多个电芯容置筒中并且多个电芯容置筒位于缸体内，在电芯容置筒的筒壁与缸体的侧壁之间形成用于容置安全剂的安全剂腔体，在缸体的顶面和/或底面上的与电芯容置筒相对应的位置处设有用于伸出极耳的极耳伸出孔以及用于注排电解液的注排孔，在缸体上还设有用于对安全剂腔体注排安全剂的注排管，在电芯容置筒的筒壁上还设有安全剂注入部，在电芯产气的压力超过预定值的情况下安全剂注入部打开从而使得安全剂腔体内的安全剂经由安全剂注入部注入所述电芯；外壳，电芯架置于外壳中，在电芯架的顶面与外壳的顶面之间形成隔液腔和/或在电芯架的底面与外壳的底面之间形成隔液腔，外壳上设置电芯容置筒注排端口以及安全剂腔体注排端口，电芯容置筒注排端口经由电解液注排管路与缸体上的注排孔连通，缸体上的注排管经由安全剂腔体注排端口伸出外壳。具体地讲，利用电芯架在外壳内分隔出用于容置电芯和电解液的空间、用于容置安全剂的空间以及用于避免电气零部件与液体接触的空间。电芯架的电芯容置筒可用于容置电芯和电解液，因此无需为每个电芯提供单独的壳体，当某个电芯发生故障时，只需更换电芯即可。电芯可以为圆柱形的卷绕式电芯，也可以为方形的叠片式电芯。相应地，电芯容置筒的形状可以为圆筒，也可以为矩形筒。置于缸体内的多个电芯容置筒优选地相互间隔开一定距离，从而可以有利于安全剂的注入。经由外壳上的电芯容置筒注排端口、电解液注排管路和缸体上的注排孔可以分别对各个电芯容置筒注入电解液和排出电解液。电芯容置筒的注液和排液可以在电芯容置筒的一端进行，或者也可以分别在电芯容置筒的两端进行。另外，电芯的正极极耳和负极极耳可以经由缸体上的极耳伸出孔伸至隔液腔中，正极极耳和负极极耳可以同时在电芯容置筒的一端伸出，或者也可以分别从电芯容置筒的两端伸出。当电解液注排管路插入注排孔并且极耳伸出极耳伸出孔后，注排孔和极耳伸出孔需进行密封，从而避免电芯容置筒中的电解液进入隔液腔中。因此，极耳的电连接可以在隔液腔中进行，避免了极耳等电连接部件浸润在电解液中过大电流时可能造成的电解液分解、极耳腐蚀等隐患。电芯架的缸体与电芯容置筒之间形成的安全剂腔体可用于容置安全剂，经由伸出外壳上的安全剂腔体注排端口的注排管可以对安全剂腔体注入安全剂和排出安全剂，同时也可以排出安全剂腔体内的气体，注排管与安全剂腔体注排端口之间可密封连接。安全剂可以在电池运行期间始终容置在安全剂腔体中，这样可以对电池的安全隐患迅速做出反应。优选地，可以在电池发生故障时再向安全剂腔体中注入安全剂，这样可以减轻正常运行期间的电池的重量，减少安全剂的储备，另外使得发生故障的电芯的大量产气可以经由安全剂腔体和注排管被迅速排出到电池外部的例如回收罐中，既避免了大量气体对安全剂注入电芯容置筒时的阻碍、也避免了大量气体滞留在电池外壳内可能造成的外壳爆炸风险。电芯架的多个电芯容置筒可以与下缸体分别制造，然后再将电芯容置筒以螺纹连接、卡接、粘接等方式固定连接于下缸体内，电芯容置筒可设有底面，或者电芯容置筒可不设置底面并且筒的下边缘密封连接于下缸体；或者，电芯架的多个电芯容置筒可与下缸体一体成型。下缸体的顶部和电芯容置筒的顶部可以均为开口形式，上端盖能够与下缸体以及与各个电芯容置筒的顶部筒口密封连接，从而实现电芯容置筒与安全剂腔体之间的液体分离。在电池正常运行的状态下，电芯容置筒内与安全剂腔体内是相互不连通的。

在电芯容置筒的筒壁上设置安全剂注入部，安全剂注入部可以为控制阀、防爆阀或通孔等。在电池正常运行的状态下，安全剂注入部可处于自身关闭的状态，例如压力控制阀；或者，安全剂注入部可处于自身封闭的状态，例如防爆阀；或者，安全剂注入部可以被其他部件通过旋转或平移遮挡，例如通孔。用于容置电芯的电芯容置筒或者另设于电芯容置筒中的用于容置电芯的电芯套都是处于封闭的空间中，当电芯由于发生故障而大量产气时，电芯容置筒或电芯套就会受到增大的压力。在电芯产气的压力超过预定值的情况下，压力迫使电芯容置筒上的安全剂注入部开启，例如压力控制阀；或者，压力迫使电芯容置筒上的安全剂注入部破裂，例如防爆阀；或者，压力迫使遮挡电芯容置筒上的安全剂注入部的部件旋转或平移以便露出安全剂注入部，例如通孔。安全剂注入部打开会使得电芯容置筒内的气体经由安全剂注入部排至安全剂腔体并且使得安全剂腔体内的安全剂经由安全剂注入部注入电芯，从而避免发生故障的电芯进一步燃烧爆炸。下面，将详细介绍安全剂注入部的几个实施例。

安全剂注入部可以为防爆阀，防爆阀的至少边缘位置的厚度小于电芯容置筒的筒壁的厚度，在电芯产气的压力超过预定值的情况下防爆阀破裂从而使得电芯容置筒经由破裂的防爆阀与安全剂腔体连通。防爆阀可以为环绕电芯容置筒的环形形状或者可以为沿电芯容置筒的长度方向延伸的条形形状。环形的防爆阀以及条形的防爆阀与普通的防爆阀相比具有更快排气、更大量快速注入安全剂的优势。

安全剂注入部也可以为压力阀，在电芯产气的压力超过预定值的情况下压力阀开启从而使电芯容置筒经由压力阀与安全剂腔体连通。该压力阀为双向阀，既允许电芯容置筒内的气体经由压力阀进入安全剂腔体中并通过注排管排出、又允许注入安全剂腔体内的安全剂经由压力阀进入电芯容置筒中。

安全剂注入部也可以为通孔。在电芯的外侧设置上端开口的电芯套，电芯套能够插入电芯容置筒中并上下移动，在电芯容置筒中设置用于将电芯套保持在电芯容置筒上部的弹性的限位部，安全剂注入部为位于电芯容置筒上部的通孔。在电芯正常工作的状态下，通过限位部将电芯套保持在电芯容置筒的上部，由此利用电芯套将电芯容置筒上部的通孔遮挡住。在电芯产气的压力超过预定值的情况下，电芯套与电芯容置筒顶部之间的封闭顶部空间里的气压增大，使得电芯套对限位部施加的外力增大，迫使限位部变形从而使得电芯套在电芯容置筒内下移并露出电芯容置筒上部的通孔。弹性的限位部可以为设置于电芯容置筒的内壁上的凸起部；或者，弹性的限位部可以为设置于电芯容置筒的底部上的弹簧，等等。

安全剂可以为：二氧化碳、氮气、氩气、氦气、二氧化硫、七氟丙烷、十二氟-2-甲基-3-戊酮等中的一种或几种；或者，烷基磷酸酯类、芳香磷酸酯类、亚磷酸酯类、磷腈类、磷-卤有机化合物、磷酸三甲苯酯、甲基磷酸二甲酯、六甲基磷酰胺、四溴双酚、磷杂菲衍生物、氮磷烯添加剂和磷腈类化合物等中的一种或几种；或者，水、无机盐溶液、硅油、干粉灭火剂、泡沫灭火剂或气溶胶灭火剂等。

电芯的极耳可以为丝线极耳。具体地讲，正极片的正极集流体和负极片的负极集流体中的至少一个为多孔集流体，该多孔集流体由经向丝和纬向丝构成编织区和丝线区。编织区的区域与电极活性导电材料层的区域大致相同，即编织区处于电化学反应区域内，电极电化学反应得失电子产生的电流可以通过编织区的导电经纬线汇流引出。在多孔集流体的编织区中，经向丝与纬向丝交叉编织成网状。在编织区的边缘形成主要由纬向丝构成的丝线区，丝线区不处于电化学反应区域内，而是从电极片的边缘伸出。也就是说，丝线区内主要是由纬向丝组成，由纬向丝起到极耳的作用，但是在丝线区内也可以设有少量经向丝用以保持纬向丝的形状。当设有多孔集流体的电极片卷绕或层叠之后，由电极片内的多孔集流体的丝线区形成电极片的丝线极耳。正极丝线极耳和负极丝线极耳可以从圆柱形卷绕式电芯/方形叠片式电芯的一端伸出或者可以从圆柱形卷绕式电芯/方形叠片式电芯的两端分别伸出。当正极丝线极耳和负极丝线极耳从电芯的一端伸出时，可在缸体的顶面或底面设置极耳伸出孔；当正极丝线极耳和负极丝线极耳分别从电芯的两端伸出时，可在缸体的顶面和底面同时设置极耳伸出孔。针对每个电芯而言，每个电芯的正极丝线极耳从与该电芯相对应的至少一个正极极耳伸出孔中伸出，每个电芯的负极丝线极耳从与该电芯相对应的至少一个负极极耳伸出孔中伸出。当大容量电芯的正极丝线极耳和负极丝线极耳较多时，可将同一电芯的正极丝线极耳分为多束以及将负极丝线极耳分为多束，从而形成分散式集束的情况，在该情况下针对每个电芯的分散式集束设置多个极耳伸出孔。多个电芯的丝线极耳可在隔液腔中直接通过旋拧的方式连接，用以实现多个电芯的串并联连接。另外，大容量电池还可设有置于隔液腔中的汇流板，在汇流板上设有与极耳伸出孔相对应的极耳伸出口。每个电芯的丝线极耳从与其相对应的极耳伸出孔和极耳伸出口中伸出，多个电芯的丝线极耳与汇流板在隔液腔中电连接，用以实现多个电芯的串并联连接。

为了实现多个电芯的同时补锂，大容量电池还设有补锂盒。补锂盒置于隔液腔内，在补锂盒内置有含锂金属体，含锂金属体的材料可以为金属锂或富锂合金等。含锂金属体与第三电极连接。补锂盒上设有用于注入电解液的注液端口以及经由连通管路与各个电芯容置筒流体连通的连通端口，补锂盒内的电解液能够经由连通端口和连通管路分别与各个电芯容置筒流体连通。在电池正常运行期间，第三电极断开，电池的正负极可以连接于负载进行放电或者连接于电源进行充电。在电池内的各个电芯并联的情况下，补锂盒内可留有电解液，补锂盒内的电解液可以经由连通管路对各个电芯容置筒补液；在电池内的各个电芯存在串联的情况下，补锂盒内的电解液清空，从而避免各个电芯容置筒发生液接。当需要对电芯补充电池循环过程中损失的活性锂时，将电池的正极和第三电极或负极和第三电极相连，控制电池充放电程序，比如电流、电压、时间等，使得与第三电极电连接的含锂金属体以锂离子的形式进入电解液中，电解液中的溶剂化锂离子可以经由连接于补锂盒的连通管路进入各个电芯容置筒中，使得各个电芯容置筒内的电解液与补锂盒内的电解液的锂离子浓度达到平衡，从而使得第三电极中的锂充分且均衡地嵌入到电芯的活性材料中，补充电池之前反应中缺失的锂离子；补锂操作中，电势差越大越有利于锂离子的迁移和脱嵌，因此优选将电池的正极和第三电极相连。补锂操作结束后，将第三电极断开，电池的正负极可以连接于负载进行放电或者连接于电源进行充电。为了进一步确保各个电芯容置筒内的电芯的均匀补锂，可以使从连通端口至各个电芯容置筒的各个连通管路的长度相等。这样，补锂盒内的富含锂离子的电解液到达各个电芯的距离和阻力大致相同，从而可确保各个电芯容置筒内的电芯的补锂量大致一致。

本发明的优势在于：

1)利用电芯架可以在外壳内同时形成多个不同功能的空间——用于将电气零部件与液体分开的隔液腔、用于容置电芯和电解液的电芯容置腔、以及用于容置安全剂的安全剂腔体，各个空间之间的流体通过电芯架的分隔而互不连通，这样可以保证电芯内部电解液的独立流通、安全剂腔体内部安全剂的独立流通、电芯正负极的单独引出，保障了电池的安全性；

2)电芯可直接置于电芯架的电芯容置筒内，无需设置单独的电芯壳体，因此电池的结构简单、组装简便；

3)利用缸体上的注排管可以在电芯发生故障时对安全剂腔体注入安全剂，从而可以减轻正常运行时的电池的重量，并且减少安全剂的储备量，另外可以及时将电芯容置筒内的大量气体经由安全剂腔体、注排管排出至电池外部，从而降低了安全剂注入电芯容置筒内时的气体阻力并且避免了大量气体滞留在电池外壳体导致的外壳爆炸风险；

4)当设置电芯套以及通孔形式的安全剂注入部时，可以在不破坏电芯容置筒的情况下注入安全剂，只需更换发生故障的电芯即可；当电芯容置筒以可拆卸的方式连接于下缸体时，可以对单独的电芯容置筒进行更换，而无需更换整个电芯架；

5)每个电芯的正负极耳以丝线的方式引出，可将丝线极耳分组分别固定于汇流板上，使得引流更加均匀；或者，直接将每个电芯单的正负极丝线极耳汇总引出，从而可以节省空间并减轻电池重量。

附图说明

图1(a)-图1(f)为根据本发明第一实施方式的大容量电池的示意图，其中，图1(a)为大容量电池的分解示意图，图1(b)为大容量电池的组装示意图，图1(c)为大容量电池的截面示意图，图1(d)为大容量电池的另一截面示意图，图1(e)和图1(f)为大容量电池的电芯架的示意图；

图2(a)-图2(f)为根据本发明第二实施方式的大容量电池的示意图，其中，图2(a)为大容量电池的分解示意图，图2(b)为大容量电池的组装示意图，图2(c)为大容量电池的截面示意图，图2(d)为大容量电池的另一截面示意图，图2(e)和图2(f)为大容量电池的电芯架的示意图；

图3(a)-图3(g)为根据本发明第三实施方式的大容量电池的示意图，其中，图3(a)为大容量电池的分解示意图，图3(b)为大容量电池的组装示意图，图3(c)为大容量电池的正常运行状态的截面示意图，图3(d)为大容量电池的电芯发生故障状态的截面示意图，图3(e)为大容量电池的另一截面示意图，图3(f)和图3(g)为大容量电池的电芯架的示意图。

附图标记列表

1——外壳

101——壳体

102——壳盖

103——电芯容置筒注排端口

104——安全剂腔体注排端口

2——电芯

201a——正极丝线极耳

201b——负极丝线极耳

3——电芯架

301——电芯容置筒

302——上端盖

303——下缸体

304——防爆阀

305、305a、305b——注排孔

306——极耳伸出孔

307——注排管

308——支撑肋

309——安全剂腔体

310——顶部空间

4a——正极汇流板

4b——负极汇流板

5——电解液注排管路

6——隔液腔

7——极耳伸出口

8——补锂盒

801——注液端口

802——连通端口

9——含锂金属体

10——连通管路

11——电芯套

12——弹簧

13——通孔

14——套筒

具体实施方式

下面将结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

图1(a)-1(f)为根据本发明第一实施方式的大容量电池的示意图，其中，图1(a)为大容量电池的分解示意图，图1(b)为大容量电池的组装示意图(省略外壳)，图1(c)为大容量电池的经过电芯的截面示意图，图1(d)为大容量电池的不经过电芯的另一截面示意图，图1(e)和图1(f)为大容量电池的电芯架的示意图。在该实施方式中，大容量电池包括外壳、多个电芯、电芯架、汇流板和电解液注排管路。外壳1包括壳体101和壳盖102，在外壳的壳盖上设有用于对电芯容置筒301进行注排的电芯容置筒注排端口103以及用于对安全剂腔体309进行注排的安全剂腔体注排端口104。电芯架3包括电芯容置筒301以及缸体，缸体包括上端盖302和下缸体303，多个圆筒形的电芯容置筒301与长方体形的下缸体303一体成型。电芯容置筒301内容置圆柱形的电芯2以及电解液，在电芯容置筒301的筒壁与下缸体303的侧壁之间形成用于容置安全剂的安全剂腔体309。电芯容置筒301上设有防爆阀304，防爆阀304为围绕电芯容置筒301设置的环形形状，防爆阀304的至少边缘位置的厚度小于电芯容置筒301的厚度，当电芯容置筒301内的压力大于预定压力时，防爆阀304能够开裂从而使得电芯容置筒301与安全剂腔体309之间流体连通。在缸体的顶面和底面上设有注排孔305和极耳伸出孔306。对于一个电芯容置筒301而言，在缸体上的与电芯容置筒301的两端分别相对应的位置处分别设置注排孔305和极耳伸出孔306，例如，在上端盖302上设置用于注入电解液的注排孔305和用于正极极耳伸出的极耳伸出孔306，在下缸体303的底面上设置用于排出电解液的注排孔305和用于负极极耳伸出的极耳伸出孔306。在缸体上的与安全剂腔体309相对应的位置处设置用于注排安全剂的注排管307。缸体的底部上设有支撑肋308，整体的电芯架3的高度小于外壳1的高度，使得当电芯架3置入外壳1中时，在外壳的顶面与电芯架3的顶面之间形成隔液腔6，在外壳1的底面与电芯架3的底面之间形成另一隔液腔6。对于每个电芯而言，每个电芯的多束分散式正极丝线极耳201a从上方的多个极耳伸出孔306中伸入到上方的隔液腔6中，正极汇流板4a置于该隔液腔6中并且正极汇流板4a上设有与多个极耳伸出孔306相对应的多个极耳伸出口7，多束分散式正极丝线极耳201a分别从多个极耳伸出口7中伸出并在上方隔液腔6中与正极汇流板4a导电连接；每个电芯的多束分散式负极丝线极耳201b从下方的多个极耳伸出孔中伸入到下方的隔液腔6中，负极汇流板4b置于该隔液腔6中并且负极汇流板4b上设有与多个极耳伸出孔相对应的多个极耳伸出口，多束分散式负极丝线极耳201b分别从多个极耳伸出口中伸出并在下方隔液腔6中与负极汇流板4b导电连接。电芯容置筒注排端口103经由电解液注排管路5与缸体上的注排孔305连通，注排管307经由安全剂腔体注排端口104伸到外壳的外部。

在组装过程中，将多个圆柱形的电芯2分别置于电芯容置筒301内，缸体的上端盖302与下缸体303以及与电芯容置筒301的筒口密封连接。电芯的正极丝线极耳201a经由上方的极耳伸出孔306伸出并在上方的隔液腔6中与正极汇流板4a电连接，电芯的负极丝线极耳201b经由下方的极耳伸出孔伸出并在下方的隔液腔6中与负极汇流板4b电连接。电芯容置筒注排端口103经由电解液注排管路5与缸体的注排孔305连接。缸体上的注排管307经由外壳的安全剂腔体注排端口104伸出。经由电芯容置筒注排端口103、电解液注排管路5、注排孔305向电芯容置筒301内注入电解液，使得电芯容置筒301内的电芯2完全浸润。

当某个电芯由于发生故障而大量产气时，该电芯所在的电芯容置筒301的防爆阀304开裂，该电芯容置筒301内的气体快速进入安全剂腔体309中并经由一注排管307抽出，与此同时，安全剂经由另一注排管307快速注入安全剂腔体309中，安全剂腔体309内的安全剂经由开裂的安全阀进入电芯容置筒301中，由此使得发生故障的电芯不会进一步燃烧爆炸并且不会破坏其他未发生故障的电芯。

图2(a)-2(f)为根据本发明第二实施方式的大容量电池的示意图，其中，图2(a)为大容量电池的分解示意图，图2(b)为大容量电池的组装示意图(省略外壳)，图2(c)为大容量电池的经过电芯的截面示意图，图2(d)为大容量电池的不经过电芯的另一截面示意图，图2(e)和图2(f)为大容量电池的电芯架的示意图。在该实施方式中，与图1所示的实施方式的主要不同之处在于，大容量电池还设有补锂盒8，该大容量电池除了可以确保安全运行之外，还可以以简单的整体结构实现各个电芯的均匀补锂。补锂盒8置于电芯架3上方的隔液腔6中，在补锂盒8中置有含锂金属体9，含锂金属体9与第三电极连接。补锂盒8上设有注液端口801和连通端口802，外部的电解液经由注液端口801进入补锂盒8中，然后进入补锂盒8中的电解液再经由连通端口802、多个连通管路10、与各个电芯容置筒301相对应的用于注入电解液的注排孔305a进入各个电芯容置筒301中。补锂盒8上的连通端口802可以为多个，多个连通端口802的位置分别靠近各个电芯容置筒301，利用长度大致相同的多个连通管路10将与电芯容置筒301靠近的连通端口802与电芯容置筒301连接，从而确保每个电芯容置筒301距离补锂盒8的液路的长度大致相同。这样可以确保在长期补锂过程中各个电芯的较为均匀的补锂。

在注液或换液状态下，电池的正极、负极和第三电极均断开，电解液经由补锂盒8注入各个电芯容置筒301中。当各个电芯并联时，注液或换液结束后可在补锂盒8内保留电解液，该电解液可以用于对各个电芯随时补液；当各个电芯存在串联时，注液或换液结束后可清空补锂盒8内的电解液，防止各个电芯容置筒301内的电解液发生液接。

当在电池长期使用过程中需要补充消耗的活性锂时，将电池的正极经由负载连接于第三电极，实现正极与第三电极之间的放电反应，使得与第三电极电连接的含锂金属体9以锂离子的形式首先进入补锂盒8内的电解液中，然后溶剂化锂离子经由连接于补锂盒8的连通管路10进入各个电芯容置筒301中，随后嵌入到各个电芯的正极片的正极活性材料中。形成满嵌锂正极片后，将正极与第三电极断路。

另外，在如图2所示的实施方式中，安全剂注入部为沿电芯容置筒301的长度方向延伸的条形的防爆阀304。防爆阀304的厚度小于电芯容置筒301的筒壁的厚度。当发生故障的电芯大量产气时，增大的气压迫使防爆阀304破裂，条形的防爆阀304的上部可以允许电芯容置筒301内的气体进入安全剂腔体309中并从安全剂腔体309中被抽走，同时注入安全剂腔体309中的安全剂可以经由条形的防爆阀304的下部进入电芯容置筒301内，从而可以确保排气的同时允许安全剂的注入。

此外，在如图2所示的实施方式中，用于向电芯容置筒301内注入电解液的注排孔305a设置在缸体的上端盖302上，用于从电芯容置筒301内抽出电解液的注排孔305b设置在电芯容置筒301的侧壁上，用于注入电解液的连通管路10的一端与上端盖302上的注排孔305a连接、并且另一端与补锂盒上的连通端口802连接，用于排出电解液的电解液注排管路5的一端与电芯容置筒301的侧壁上的注排孔305b连接、该用于排出电解液的电解液注排管路5沿着电芯容置筒301的侧壁向上延伸、在电芯架3上方的隔液腔6内水平延伸并且另一端与外壳上的用于排出电解液的电芯容置筒注排端口103连接。

图3(a)-3(g)为根据本发明第三实施方式的大容量电池的示意图，其中，图3(a)为大容量电池的分解示意图，图3(b)为大容量电池的组装示意图(省略外壳)，图3(c)为大容量电池的正常运行状态的经过电芯的截面示意图，图3(d)为大容量电池的电芯发生故障状态的经过电芯的截面示意图，图3(e)为大容量电池的不经过电芯的另一截面示意图，图3(f)和图3(g)为大容量电池的电芯架的示意图。在该实施方式中，在电芯的外侧设置电芯套11，电芯套11的上端开口，在电芯的顶端与缸体的上端盖302和电芯容置筒301的筒壁之间形成顶部空间310。电芯套11的下端面上设有用于电芯的卷芯伸出的卷芯伸出孔，卷芯从卷芯伸出孔向下伸出并套接在设置于下缸体303底面上的套管14。用于排出电解液的电解液注排管路5与套管14连通，用于将电芯内的电解液排出。电芯套11能够插入电芯容置筒301中并上下移动，利用弹簧12可以将电芯套11的位置保持在电芯容置筒301的上部。在电芯容置筒301的上部设有作为安全剂注入部的通孔13，当电芯套11位于电芯容置筒301的上部时，电芯套11将通孔13遮挡用以阻隔电芯套11内与安全剂腔体309的流体连通。当故障电芯大量产气时，气体无法通过电芯套11的侧壁、底面以及关闭的电解液注排管路5释放，气体只能上升进入电芯上方的顶部空间310，增加的气压向下推动容置电芯的电芯套11并且使得弹簧12被压缩，容置电芯的电芯套11下移之后，设置于电芯容置筒301上部的通孔13被打开，安全剂腔体309内的安全剂经由通孔13进入容置电芯的电芯套11中。

本发明具体实施例并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种大容量电池，其特征在于，所述大容量电池包括：多个电芯，每个电芯包括正极片、隔离层、负极片和极耳；电芯架，所述电芯架包括多个电芯容置筒以及由下缸体和上端盖构成的缸体，所述多个电芯分别容置于所述多个电芯容置筒中并且所述多个电芯容置筒位于所述缸体内，在所述电芯容置筒的筒壁与所述缸体的侧壁之间形成用于容置安全剂的安全剂腔体，在所述缸体的顶面和/或底面上的与所述电芯容置筒相对应的位置处设有用于伸出极耳的极耳伸出孔以及用于注排电解液的注排孔，在所述缸体上还设有用于对所述安全剂腔体注排安全剂的注排管，在所述电芯容置筒的筒壁上还设有安全剂注入部，在所述电芯产气的压力超过预定值的情况下所述安全剂注入部打开从而使得所述安全剂腔体内的安全剂经由所述安全剂注入部注入所述电芯；外壳，所述电芯架置于所述外壳中，在所述电芯架的顶面与所述外壳的顶面之间形成隔液腔和/或在所述电芯架的底面与所述外壳的底面之间形成隔液腔，所述外壳上设置电芯容置筒注排端口以及安全剂腔体注排端口，所述电芯容置筒注排端口经由电解液注排管路与所述缸体上的注排孔连通，所述缸体上的注排管流体经由所述安全剂腔体注排端口伸出所述外壳。

2.根据权利要求1所述的大容量电池，其中，所述电芯架的多个电芯容置筒与所述下缸体一体成型或者所述电芯架的多个电芯容置筒与所述下缸体以螺纹连接、卡接或粘接的方式连接，所述上端盖能够与所述下缸体以及与各个所述电芯容置筒的顶部筒口密封连接。

3.根据权利要求1所述的大容量电池，其中，所述安全剂注入部为防爆阀，所述防爆阀的边缘位置的厚度小于所述电芯容置筒的筒壁的厚度，在所述电芯产气的压力超过预定值的情况下所述防爆阀破裂从而使得所述电芯容置筒经由所述防爆阀与所述安全剂腔体连通；或者，所述安全剂注入部为压力阀，在所述电芯产气的压力超过预定值的情况下所述压力阀开启从而使得所述电芯容置筒经由所述压力阀与所述安全剂腔体连通。

4.根据权利要求3所述的大容量电池，其中，所述防爆阀为环绕所述电芯容置筒的环形形状或者为沿所述电芯容置筒的长度方向延伸的条形形状。

5.根据权利要求1所述的大容量电池，其中，在所述电芯的外侧设置上端开口的电芯套，所述电芯套能够插入所述电芯容置筒中并上下移动，在所述电芯容置筒中设置用于将电芯套保持在所述电芯容置筒上部的弹性的限位部，所述安全剂注入部为位于所述电芯容置筒上部的通孔，在所述电芯产气的压力超过预定值的情况下所述电芯套迫使所述限位部变形从而使得所述电芯套在所述电芯容置筒内下移并露出所述电芯容置筒上部的通孔，从而使得所述电芯套经由所述通孔与所述安全剂腔体连通。

6.根据权利要求5所述的大容量电池，其中，所述弹性的限位部为设置于所述电芯容置筒的内壁上的凸起部；或者，所述弹性的限位部为设置于所述电芯容置筒的底部上的弹簧。

7.根据权利要求1或2所述的大容量电池，其中，所述电芯的极耳为丝线极耳，每个所述电芯的丝线极耳从与其相对应的所述极耳伸出孔中伸出，所述多个电芯的丝线极耳在所述隔液腔中旋拧连接，用以实现所述多个电芯的串并联连接。

8.根据权利要求1或2所述的大容量电池，其中，所述电芯的极耳为丝线极耳，所述大容量电池还设有置于所述隔液腔中的汇流板，在所述汇流板上设有与所述极耳伸出孔相对应的极耳伸出口，每个所述电芯的丝线极耳从与其相对应的所述极耳伸出孔和所述极耳伸出口中伸出，所述多个电芯的丝线极耳与所述汇流板在所述隔液腔中电连接，用以实现所述多个电芯的串并联连接。

9.根据权利要求1或2所述的大容量电池，其中，所述大容量电池还设有补锂盒，所述补锂盒置于所述隔液腔内，在所述补锂盒内置有含锂金属体，所述含锂金属体与第三电极连接，所述补锂盒上设有用于注入电解液的注液端口以及经由连通管路与各个所述电芯容置筒流体连通的连通端口，所述补锂盒内的电解液能够经由所述连通端口和所述连通管路分别与各个所述电芯容置筒流体连通。

10.根据权利要求9所述的大容量电池，其中，从所述连通端口至各个所述电芯容置筒的各个所述连通管路的长度相等。

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