CN115411470A - 电池注液口密封结构、密封组件及电池单体 - Google Patents

电池注液口密封结构、密封组件及电池单体 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池注液口密封结构、密封组件及电池单体。电池注液口密封结构包括顶板以及第一密封件，顶板具有第一端面，且向内凹陷形成第二端面，第二端面上设有注液口和包围注液口的环形凸起，第二端面包括位于环形凸起内侧的承载面，环形凸起的内壁与承载面形成安装槽，第一密封件包括本体以及沿本体的外缘径向向外延伸而成的法兰部，第一密封件设于安装槽内，由环形凸起向注液口塑性变形而成的形变部抵压于法兰部的上端面上以持续密封注液口。本发明的电池注液口密封结构中，采用旋铆工具使环形凸起朝向注液口塑形变形抵压于第一密封件的法兰部上，可以保证对环形凸起所包围的注液口进行持续可靠密封，延长了电池单体的使用寿命。

Description

电池注液口密封结构、密封组件及电池单体
技术领域
本发明涉及了电池技术领域，尤其涉及一种电池注液口密封结构、密封组件及电池单体。
背景技术
二次电池又称充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。市场上主要充电电池有镍氢电池、镍镉电池、铅酸(或铅蓄)电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池等。二次电池组装完成后，需要先通过注液孔将电解液注入，而注完电解液后的密封性是一项极为关键的指标。
目前现有的注液孔密封一般通过以下三种方式进行：
1)胶接：是一种简单有效的密封方式，但仅适用于注液口在2mm以内的密封，且随着注液口直径的增大，密封不良率会随之增大且无法返工。具体是传统注液孔使用钢珠密封，在密封中对电芯施加压力，会存在电芯壳体变形的风险，对设备的要求也比较高，会增加生产成本；且对于封口的钢珠，后续还需要密封胶进行密封，其密封胶的固化程度也会影响密封效果，点胶量与点胶形貌的难以控制也影响电池外观的一致性；
2)焊接：是一种可靠的密封方式，使用范围无限制，但由于注液口处可能残留电解液等原因，焊接过程中杂质及气体的产生，会导致激光焊接过程中焊接功率出现波动，致使焊缝出现炸点、凹坑针孔、裂纹等缺陷，造成焊接强度不足、焊接形貌不良，最终导致密封失效；而同时由于激光焊接的能量密度非常高，可达107W/cm2，金属表面可以被加热到材料的沸点以上，产生汽化，此时激光能量会由金属表面传递到金属内部，形成高温熔池，也会对电解液造成不良影响，从而影响电池性能；另外，激光封口器具有很高的不稳定性，电池在封口过程中易产生激光爆点报废电池，且激光封口器的设备成本高昂，也不利于降低电池的整体生产成本；
3)拉铆：是一种可以克服焊接与胶接缺点的密封方式，但仅使用于较厚的板材，且在铆接过程中，铆钉的安装精度会影响对注液孔的密封效果，如果钉体倾斜，钉帽施加于密封件的挤压力不均衡，则会导致密封件的不同位置的压缩量不一致，密封件不能完全封闭注液孔与钉体之间的间隙，密封失效，电解液易泄露，且拉铆时板材易受到应力而变形，也会导致注液孔处的密封性降低而发生漏液的风险。
因此，如何改进电池注液孔的密封方式，提高其密封性能，仍是一个值得探究的问题。
发明内容
为克服现有技术中的缺陷，本发明的主要目的在于提供一种电池注液口密封结构、密封组件及电池单体，所提供的电池注液口密封结构中，采用旋铆工具使环形凸起朝向注液口塑形变形抵压于第一密封件的法兰部上，可以保证对环形凸起所包围的注液口进行持续可靠密封，延长了电池单体的使用寿命。
本发明的目的通过如下技术方案得以实现：
本发明提供一种电池注液口密封结构，包括顶板以及第一密封件；
所述顶板具有第一端面，所述第一端面向内凹陷形成第二端面，所述第二端面上设有注液口和包围所述注液口的环形凸起，所述第二端面包括位于所述环形凸起内侧的承载面；所述环形凸起的内壁与所述承载面形成安装槽；
所述第一密封件包括本体以及沿本体的外缘径向向外延伸而成的法兰部，所述第一密封件设于所述安装槽内，所述法兰部的下端面与所述承载面相对，由所述环形凸起向所述注液口塑性变形而成的形变部抵压于所述法兰部的上端面上以持续密封所述注液口。
作为上述技术方案的进一步描述，所述第一密封件的本体背离所述注液口的一端与所述顶板的第一端面相齐平。
作为上述技术方案的进一步描述，所述第一密封件的本体朝向所述注液口的一端与法兰部的上端面相齐平，所述本体与所述法兰部的内部中空。
作为上述技术方案的进一步描述，还包括第二密封件，所述第二密封件设于所述第一密封件与所述承载面之间，且所述第二密封件设有一通孔，所述通孔与所述注液口同轴设置。
作为上述技术方案的进一步描述，所述第二密封件采用耐电解液材料制成。
作为上述技术方案的进一步描述，所述第一密封件的本体朝向所述注液口的一端延伸至所述注液口内。
作为上述技术方案的进一步描述，所述法兰部与所述安装槽的内壁间隙配合。
作为上述技术方案的进一步描述，所述顶板可以为薄板材或厚板材。
作为上述技术方案的进一步描述，所述顶板、第一密封件均采用铝合金制成。
本发明还提供一种电池注液口密封组件，包括顶板、第一密封件以及第二密封件；
所述顶板具有第一端面，所述第一端面向内凹陷形成第二端面，所述第二端面上设有注液口和包围所述注液口的环形凸起，所述第二端面包括位于所述环形凸起内侧的承载面；所述环形凸起的内壁与所述承载面形成安装槽；
所述第一密封件包括本体以及沿本体的外缘径向向外延伸而成的法兰部，所述第一密封件能设于所述安装槽内，使其法兰部的下端面与所述承载面相对，所述环形凸起能朝向所述注液口发生塑性形变，抵压于所述法兰部的上端面上以持续密封所述注液口；
所述第二密封件能设于所述第一密封件与所述承载面之间，所述第二密封件设有一通孔，所述通孔能与所述注液口同轴设置。
本发明还提供一种电池单体，包括如上所述的顶板、第一密封件、第二密封件以及电芯、电芯壳体，所述电芯设于由所述电芯壳体与所述顶板、第一密封件、第二密封件闭合形成的封腔室内。
本发明的突出效果为：
本发明所提供的电池注液口密封结构中，顶板具有第一端面以及由第一端面向内凹陷形成的第二端面，第二端面上设有用于注入电解液的注液口，注液口外周设有环形凸起，其与注液口之间形成第二端面所包括的承载面，承载面与环形凸起的内壁形成安装槽，用于第一密封件的安装，第一密封件安装于内后，其法兰部的下端面与承载面相对，环形凸起朝向注液口变形形成的形变部抵压于法兰部的上端面上，从而密封所述注液口，且环形凸起变形为塑性变形，密封持久可靠，而在密封过程中无焊接过程，无需再考虑注液口残留电解液对焊接的影响，也无需再考虑焊接过程中高温对电解液所产生的影响，且所述第二端面、环形凸起、注液口的相应尺寸可依实际电池的尺寸设置，适用性更强；
本发明所提供的电池注液口密封结构中，第一密封件的本体背离所述注液口的一端与顶板的第一端面相齐平，结构更加紧凑，当电池受到外界震动时，第一密封件不会与电池外部的组件发生碰撞而影响密封性，从而持续保持了电池的优良性能；
本发明所提供的电池注液口密封结构中，还包括设于第一密封件与承载面之间的第二密封件，在未使用旋铆工具使环形凸起朝向注液口发生塑形变形前，第一密封件对第二密封件具有一定的预压力，确保了密封可靠性，而在使用旋铆工具使环形凸起朝向注液口发生塑性形变后，其形变部抵压于第一密封件的法兰部上之后对注液口进行持续密封，第二密封件上的通孔与注液口保持同轴，在电解液流入通孔后，由于压强作用，第二密封件能被径向压缩，且能沿轴向更加紧密地填充于第一密封间和所述承载面之间，更好的保证了密封可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中电池注液口密封结构的剖面示意图；
图2为本发明一实施例中密封组件的分解结构示意图；
图3为本发明一实施例中第一、第二密封件置入安装槽内的剖面示意图；
图4为本发明又一实施例中电池注液口密封结构的剖面示意图；
图5为本发明一实施例中电池单体的结构示意图。
附图标记：
1、顶板；11、第一端面；12、第二端面；121、承载面；2、第一密封件；21、本体；22、法兰部；3、注液口；4、环形凸起；41、形变部；5、安装槽；6、第二密封件；61、通孔；7、电芯壳体。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“中”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”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组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。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。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。下面根据本发明的整体结构，对其实施方式进行说明。
请参阅图1至图5，本发明的一个实施例公开了一种电池注液口3密封结构、密封组件及电池单体，所提供的电池注液口3密封结构中，可以采用旋铆工具使环形凸起4朝向注液口3塑形变形抵压于第一密封件2的法兰部22上，可以保证对环形凸起4所包围的注液口3进行持续可靠密封，延长了电池单体的使用寿命。
其中，所公开的电池注液口3密封结构，包括顶板1以及第一密封件2；
所述顶板1具有第一端面11，所述第一端面11向内凹陷形成第二端面12，所述第二端面12上设有注液口3和包围所述注液口3的环形凸起4，所述第二端面12包括位于所述环形凸起4内侧的承载面121；所述环形凸起4的内壁与所述承载面121形成安装槽5；
所述第一密封件2包括本体21以及沿本体21的外缘径向向外延伸而成的法兰部22，所述第一密封件2设于所述安装槽5内，所述法兰部22的下端面与所述承载面121相对，由所述环形凸起4向所述注液口3塑性变形而成的形变部41抵压于所述法兰部22的上端面上以持续密封所述注液口3。
请参阅图1至图3，具体的，本实施例中，所述的顶板1具有第一端面11和第二端面12，所述第二端面12由第一端面11向内凹陷形成，所述第二端面12上设有用于注入电解液的注液口3，所述注液口3外周设有环形凸起4，所述环形凸起4与所述注液口3之间形成所述第二端面12所包括的承载面121，其与所述环形凸起4的内壁形成安装槽5以安装第一密封件2，所述第一密封件2安装于所述安装槽5内后，其法兰部22的下端面与所述承载面121相对，所述环形凸起4朝向所述注液口3变形形成的形变部41抵压于所述法兰部22的上端面上，从而密封所述注液口3，且所述环形凸起4变形为塑性变形，保证了密封性能持久可靠，而在密封过程中无焊接过程，无需再考虑注液口3残留电解液对焊接的影响，也无需再考虑焊接过程中高温对电解液所产生的影响，且所述第二端面12、环形凸起4、注液口3的相应尺寸可依实际电池的尺寸设置，适用性更强。
具体的，本实施例中，所述第一密封件2的本体21背离所述注液口3的一端与所述顶板1的第一端面11相齐平，结构更加紧凑，当电池受到外界震动时，所述第一密封件2不会与电池外部的组件发生碰撞而影响密封性，从而持续保持了电池的优良性能。
具体的，本实施例中，所述第一密封件2的本体21朝向所述注液口3的一端与所述法兰部22的上端面相齐平，其本体21、法兰部22的内部均中空，形成有一定容纳空间，例如第一密封件2可以为台阶盖。
具体的，本实施例中，还包括第二密封件6，所述第二密封件6设于所述第一密封件2与所述承载面121之间，更具体地说，所述第二密封件6位于所述第一密封件2内部形成的容纳空间内，且与所述承载面121相抵，所述第二密封件6设有一通孔61，其与所述注液口3同轴设置。当所述电解液作用至所述通孔61的孔壁间，由于压强作用，所述第二密封件6会被径向压缩，所述第二密封件6会沿轴向更加紧密地填充于所述第一密封件2和所述承载面121之间，过盈配合，对所述注液口3起到可靠的密封作用。而所述第二密封件6采用了耐电解液材料制成，例如本实施例中采用了氟橡胶，以配合所述第一密封件2可靠密封所述注液口3。
请参阅图4，具体的，又一实施例中，所述第一密封件2的本体21朝向所述注液口3的一端延伸至所述注液口3内，例如密封钉，其法兰部22的下端面与所述承载面121之间也可以涂覆密封胶，以在所述环形凸起4形变前使得所述密封钉密封所述注液口3，所述环形凸起4朝向所述注液口3塑形变形的形变部41抵压于所述法兰部22的上端面后，持续密封所述注液口3。应当理解的是，在其他实施例中，所述第一密封件2的本体21延伸入所述注液口3内的长度、形态可以为与所述注液口3相适配的多种规格。
具体的，本实施例中，所述法兰部22与所述安装槽5的内壁间隙配合，使得所述第一密封件2能够顺畅面向所述注液口3安装于所述安装槽5内。
具体的，本实施例中，所述顶板1为薄板材，所述第二端面12、承载面121的深度根据实际需要设置即可，所述环形凸起4朝向所述注液口3塑形形变的形变部41抵压于所述法兰部22的上端面上，所述顶板1的其余部分不会发生应力形变，保证了所述注液口3处的密封可靠性。当然的，在其他实施例中，所述顶板1也可以为厚板材。
具体的，本实施例中，所述顶板1、第一密封件2均采用5052铝合金制成，保证了其有效使用寿命更长。当然的，在其他实施例中，所述顶板1、第一密封件2也可以采用其他铝合金制成，例如3003H14铝合金。
请参阅图1至图3，具体的，本发明还公开了一种电池注液口3密封组件，包括顶板1、第一密封件2以及第二密封件6；
所述顶板1具有第一端面11，所述第一端面11向内凹陷形成第二端面12，所述第二端面12呈圆形，其上设有注液口3和包围所述注液口3的环形凸起4，优选的，本实施例中，所述环形凸起4的外径小于所述第二端面12的直径，以在所述环形凸起4外壁与顶板1的本体21之间形成一环形凹部，用以容纳旋铆工具，所述第二端面12包括位于所述环形凸起4内侧的承载面121，所述环形凸起4的内壁与所述承载面121形成安装槽5，用以安装所述第一密封件2和第二密封件6；
所述第一密封件2包括本体21以及沿本体21的外缘径向向外延伸而成的法兰部22，所述第一密封件2能设于所述安装槽5内，使其法兰部22的下端面与所述承载面121相对，使用旋铆工具于所述环形凹部内作用于所述环形凸起4的外壁，使得所述环形凸起4朝向所述注液口3发生塑性形变后形成形变部41，抵压于所述法兰部22的上端面上以持续密封所述注液口3；所述第二密封件6能设于所述第一密封件2与所述承载面121之间，所述第二密封件6设有一通孔61，所述通孔61能与所述注液口3同轴设置，在所述第一密封件2被所述环形凸起4发生塑性形变后的变形部压紧后，所述第二密封件6能过盈配合于所述第一密封件2与所述承载面121之间，所述通孔61在电解液流入后，由于压强作用，所述第二密封件6能被径向压缩，且能沿轴向更加紧密地填充于所述第一密封间和所述承载面121之间，更好的保证了密封可靠性。且在进行旋铆前，所述第二密封件6由于先于所述第一密封置入所述安装槽5，所述第一密封件2在置入后会给予所述第二密封件6一定的预压力，确保了密封可靠性。
具体的，本发明还提供了一种电池单体，所述电池单体可以呈圆柱体、扁平体、长方体或其他形状，包括如上所述的顶板1、第一密封件2、第二密封件6以及电芯(图中未示出)、电芯壳体7，请参阅图1和图5，例如本实施例中，所述电芯壳体7呈长方体型，其与所述顶板1、第一密封件2、第二密封件6闭合形成的封腔室，所述电芯设于所述封腔室内。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不限于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其仍然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡是在本发明的精神和原则之内，所作的任何更改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电池注液口密封结构，其特征在于，包括顶板以及第一密封件；
所述顶板具有第一端面，所述第一端面向内凹陷形成第二端面，所述第二端面上设有注液口和包围所述注液口的环形凸起，所述第二端面包括位于所述环形凸起内侧的承载面；所述环形凸起的内壁与所述承载面形成安装槽；
所述第一密封件包括本体以及沿本体的外缘径向向外延伸而成的法兰部，所述第一密封件设于所述安装槽内，所述法兰部的下端面与所述承载面相对，由所述环形凸起向所述注液口塑性变形而成的形变部抵压于所述法兰部的上端面上以持续密封所述注液口。
2.根据权利要求1所述的电池注液口密封结构，其特征在于，所述第一密封件的本体背离所述注液口的一端与所述顶板的第一端面相齐平。
3.根据权利要求2所述的电池注液口密封结构，其特征在于，所述第一密封件的本体朝向所述注液口的一端与法兰部的上端面相齐平，所述本体与所述法兰部的内部中空。
4.根据权利要求3所述的电池注液口密封结构，其特征在于，还包括第二密封件，所述第二密封件设于所述第一密封件与所述承载面之间，且所述第二密封件设有一通孔，所述通孔与所述注液口同轴设置。
5.根据权利要求4所述的电池注液口密封结构，其特征在于，所述第二密封件采用耐电解液材料制成。
6.根据权利要求2所述的电池注液口密封结构，其特征在于，所述第一密封件的本体朝向所述注液口的一端延伸至所述注液口内。
7.根据权利要求1所述的电池注液口密封结构，其特征在于，所述法兰部与所述安装槽的内壁间隙配合。
8.根据权利要求1所述的电池注液口密封结构，其特征在于，所述顶板可以为薄板材或厚板材。
9.根据权利要求1所述的电池注液口密封结构，其特征在于，所述顶板、第一密封件均采用铝合金制成。
10.一种电池注液口密封组件，其特征在于，包括顶板、第一密封件以及第二密封件；
所述顶板具有第一端面，所述第一端面向内凹陷形成第二端面，所述第二端面上设有注液口和包围所述注液口的环形凸起，所述第二端面包括位于所述环形凸起内侧的承载面；所述环形凸起的内壁与所述承载面形成安装槽；
所述第一密封件包括本体以及沿本体的外缘径向向外延伸而成的法兰部，所述第一密封件能设于所述安装槽内，使其法兰部的下端面与所述承载面相对，所述环形凸起能朝向所述注液口发生塑性形变，抵压于所述法兰部的上端面上以持续密封所述注液口；
所述第二密封件能设于所述第一密封件与所述承载面之间，所述第二密封件设有一通孔，所述通孔能与所述注液口同轴设置。
11.一种电池单体，其特征在于，包括如权利要求1至10任一项所述的顶板、第一密封件、第二密封件以及电芯、电芯壳体，所述电芯设于由所述电芯壳体与所述顶板、第一密封件、第二密封件闭合形成的封腔室内。
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CN117855774A (zh) * 2024-03-07 2024-04-09 蜂巢能源科技股份有限公司 密封结构及电池

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