CN115051103A - 基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀及锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了新能源汽车锂电池安全领域的主动安全阀装置技术领域一种基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀及锂电池，包括记忆合金片、高分子过滤片以及电池盖板本体，电池盖板本体上设有开孔，记忆合金片对应开孔焊接设置在电池盖板本体上，记忆合金片通过温度变化发生形状记忆效应，形状记忆变形后的记忆合金片与电池盖板本体形成排气口；电池盖板本体上设有定位条，且定位条对应设置在开孔内，高分子过滤片设置在定位条与记忆合金片之间；集液槽开设在电池盖板本体上，集液槽设置在高分子过滤片下方。本发明在具备压力管控的同时能够根据温度变化作出响应，功能更为丰富、全面，有效提高电池安全性。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车锂电池安全领域的主动安全阀装置技术领域，具体地，涉及一种基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀及锂电池。
背景技术
在国家政策的扶持下，我国新能源汽车产量销量都保持明显的上升趋势。锂电池作为新能源汽车动力电池包的核心部件，对新能源汽车的续航里程、整车寿命、安全性等关键指标均有重要影响。作为一类典型的涉及复杂电化学反应的能量储存装置，锂电池本身存在着较高的安全隐患，不可避免会有少量电池发生热失控现象。特别是在电动汽车领域应用时，为满足功率、能量的需求，往往需要通过串并联手段将大量锂电池单体组成电池组、电池包。由此少量热失控电池会引起其它处于高能状态的锂电池发生连锁反应，导致严重事故，大大增加了安全隐患。
目前动力汽车方形锂电池在电池顶盖部位设计有安全阀装置，该安全阀能够在电池遭遇滥用时打开，通过向外释放气体和热量以防止锂电池发生严重的热失控或爆炸事故，是电池安全防控领域的一种必要手段。常见的电芯安全阀为压力触发式设计，一般采用激光焊将特制的金属薄片阀体焊接于电池封口处，泄压阀体与封口连接的焊缝为应力薄弱区域，当电池内部压力高于所设定的极限压力时，焊缝被撕开，向外排气。
此类安全阀装置的不足之处在于：一是以电池内外气体产生的压力差突破阀体，无法主动产生应力突破薄弱区域，属于被动安全装置；二是，压力升高是温度升高产生的间接效应，以间接因素作为触发条件将导致灵敏度的下降，当安全阀被打开时，内部温度可能早已达到较高的水平，防控不及时；三是无法防止电池内部强腐蚀性废液向外泄漏引起安全问题。
经现有技术检索发现，中国发明专利公布号为CN111261828A，公开了一种电芯内置安全阀门及使用该安全阀门的锂电池。包括一种电芯内置阀门和锂电池。其中，所述极耳与极耳胶粘结区域为极耳重叠区域，极耳重叠区域包括三种设计，极耳重叠区域极耳胶具有局部中空的结构，极耳胶为热敏胶，形成热敏胶涂层，极耳胶为热敏胶，且极耳重叠区域具有局部中空的结构，形成区域热敏胶涂层。该专利技术就存在上述相关问题。
因此，设计一款防控更为直接，反应更迅速，并且能够有效减少废液泄漏的电芯主动安全装置，对新能源汽车的电池安全防控具有重要意义。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀及锂电池。
根据本发明提供的一种基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀，包括记忆合金片、高分子过滤片以及电池盖板本体，所述电池盖板本体上设有开孔，所述记忆合金片对应所述开孔焊接设置在所述电池盖板本体上，所述记忆合金片通过温度变化发生形状记忆效应，形状记忆变形后的所述记忆合金片与所述电池盖板本体形成排气口；
所述电池盖板本体上设有定位条，且所述定位条对应设置在所述开孔内，所述高分子过滤片设置在所述定位条与所述记忆合金片之间；所述集液槽开设在所述电池盖板本体上，所述集液槽设置在所述高分子过滤片下方。
一些实施方式中，所述定位条设有两个，两个所述定位条设置在所述开孔的两侧。
一些实施方式中，所述集液槽设有两个，两个所述集液槽采用U型结构，且所述集液槽设置在所述定位条与所述电池盖板本体之间。
一些实施方式中，所述记忆合金片为形状记忆合金制作的长条形金属薄片。
一些实施方式中，所述记忆合金片的材质为镍-钛系、铜系、铁系记忆合金中的一种或多种。
一些实施方式中，所述记忆合金片通过与所述电池盖板本体激光焊接的方式固定。
一些实施方式中，所述高分子过滤片采用具有一定厚度和吸收液体能力的过滤片。
一些实施方式中，所述高分子过滤片为阻止电芯内部废液泄漏的长条形薄片。
本发明还提供一种锂电池，包括所述的基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀。
一些实施方式中，所述锂电池上通过所述记忆合金片焊接形成焊接区，所述焊接区为应力薄弱区。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明选用形状记忆合金热缩弹片作为安全阀的主要部件，通过感应温度变化产生的主动应力以及压力产生的被动应力打开阀门，在电池安全热管理方面响应更为直接、更为迅速；
2、本发明通过高分子过滤片以及集液槽的双重保障，能够有效减少电池废液泄漏，降低电池污染，在具备压力管控的同时能够根据温度变化作出响应，功能更为丰富、全面，有效提高电池安全性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀的剖面示意图；
图2为本发明基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀工作状态的剖面示意图；
图3为本发明基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀焊接区域的结构示意图；
附图标记：
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示为基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀的剖面示意图，如图2所示为基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀工作状态的剖面示意图，包括记忆合金片1、高分子过滤片2以及电池盖板本体3，电池盖板本体3上设有开孔8。如图3所示为基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀焊接区7域的结构示意图，记忆合金片1对应开孔8焊接设置在电池盖板本体3上，锂电池上通过记忆合金片1焊接形成焊接区7，焊接区7为应力薄弱区。记忆合金片1通过温度变化发生形状记忆效应，形状记忆变形后的记忆合金片1与电池盖板本体3形成排气口6。
电池盖板本体3上设有定位条5，且定位条5对应设置在开孔8内，高分子过滤片2设置在定位条5与记忆合金片1之间；集液槽4开设在电池盖板本体3上，集液槽4设置在高分子过滤片2下方。定位条5设有两个，两个定位条5设置在开孔8的两侧。集液槽4设有两个，两个集液槽4采用U型结构，且集液槽4设置在定位条5与电池盖板本体3之间。
在本实施例中，记忆合金片1为形状记忆合金制作的长条形金属薄片。记忆合金片1的材质为镍-钛系、铜系、铁系记忆合金中的一种或多种。记忆合金片1通过与电池盖板本体3激光焊接的方式固定。电池盖板本体3为常用的锂电池顶盖板。高分子过滤片2为允许气体向外逸散但阻止电芯内部废液泄漏的长条形薄片。
实施例2
本实施例2是在实施例1的基础上形成，高分子过滤片2采用具有一定厚度和吸收液体能力的过滤片。在工作时能够吸收废液，减缓废液泄漏，并且在重力作用下倒流回电芯中或是流入集液槽4。
工作时，记忆合金片1感应到温度变化，发生形状记忆效应，长度具有缩短趋势，同时内部压力升高挤压弹片，焊接区7为应力薄弱区域，在双重拉力作用下被记忆合金片1所撕裂，产生向外排气口6，将电池内部多余热量以及气体向外排出，提前散热以降低电池热失控风险。
当电池内部产生气体过多，排气口6无法满足排气量时，依然可以通过压力阀特性，利用气压将阀口焊接区7域撕裂以增大排气量，实现压力和热量的双重管控。当风险解除后，记忆合金片1可定程度伸长，减小开口大小，避免电解液泄露。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀，其特征在于，包括记忆合金片(1)、高分子过滤片(2)以及电池盖板本体(3)，所述电池盖板本体(3)上设有开孔(8)，所述记忆合金片(1)对应所述开孔(8)焊接设置在所述电池盖板本体(3)上，所述记忆合金片(1)通过温度变化发生形状记忆效应，形状记忆变形后的所述记忆合金片(1)与所述电池盖板本体(3)形成排气口(6)；
所述电池盖板本体(3)上设有定位条(5)，且所述定位条(5)对应设置在所述开孔(8)内，所述高分子过滤片(2)设置在所述定位条(5)与所述记忆合金片(1)之间；所述集液槽(4)开设在所述电池盖板本体(3)上，所述集液槽(4)设置在所述高分子过滤片(2)下方。
2.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀，其特征在于，所述定位条(5)设有两个，两个所述定位条(5)设置在所述开孔(8)的两侧。
3.根据权利要求2所述的基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀，其特征在于，所述集液槽(4)设有两个，两个所述集液槽(4)采用U型结构，且所述集液槽(4)设置在所述定位条(5)与所述电池盖板本体(3)之间。
4.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀，其特征在于，所述记忆合金片(1)为形状记忆合金制作的长条形金属薄片。
5.根据权利要求4所述的基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀，其特征在于，所述记忆合金片(1)的材质为镍-钛系、铜系、铁系记忆合金中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀，其特征在于，所述记忆合金片(1)通过与所述电池盖板本体(3)激光焊接的方式固定。
7.根据权利要求4所述的基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀，其特征在于，所述高分子过滤片(2)采用具有一定厚度和吸收液体能力的过滤片。
8.根据权利要求4所述的基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀，其特征在于，所述高分子过滤片(2)为阻止电芯内部废液泄漏的长条形薄片。
9.一种锂电池，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的基于形状记忆合金热缩弹片的电芯主动安全阀。
10.根据权利要求9所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池上通过所述记忆合金片(1)焊接形成焊接区(7)，所述焊接区(7)为应力薄弱区。
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