CN115411471A - 一种能够排气和注液的电池孔塞结构及锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种能够排气和注液的电池孔塞结构及锂离子电池，所述孔塞结构包括密封塞、阀芯和密封盖；阀芯包括注排管和固定在注排管外围的挤压座，注排管具有管腔且上端为开口端而下端为封闭端，注排管上靠近封闭端的管壁上开设有连通管腔的侧口；密封塞内具有上下贯通且能够容纳阀芯的容纳腔室，容纳腔室包括上入口和下伸出孔道，注排管的封闭端位于下伸出孔道中并且侧口被下伸出孔道的内周壁贴靠并封闭；注排管能够沿着下伸出孔道滑动使侧口伸出下伸出孔道，挤压座能够在容纳腔室内部跟随注排管移动，容纳腔室中设置有能够推动挤压座背离下伸出孔道移动的弹性件，密封盖封闭所述上入口。

Description

一种能够排气和注液的电池孔塞结构及锂离子电池

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种能够排气和注液的电池孔塞结构及锂离子电池。

背景技术

随着锂离子电池技术的飞速发展，锂离子电池以其重量轻，容量大，能量密度大等优势，被广泛应用在各个领域，特别是储能和新能源车上的应用。但经过长期的电池应用，发现现有的方形铝壳电池在循环到一定次数之后，都会产生容量降低和产气的现象。其中的一个原因是电解液被分解产生各种气体，这不仅造成了电池容量的降低，更是会产生一定的安全隐患。因此就需要采用泄压加补液的方式提高锂离子电池的使用寿命。而泄压和补液需要通过设置在电池外壳或顶盖中的注液排气孔来实现，而在电池正常工作时注液排气孔需要处于密封状态，所以就需要在注液排气孔中安装能够注液和排气的孔塞或阀门。

如申请号为CN201320349881.9的专利所公开的一种锂离子电池隔离注液恒压两功能阀，由阀体、密封圈、密封压板、波形弹簧、压弹簧垫圈、密封垫、螺纹压座等组成，阀体安装于电池壳顶端，阀体与电池壳密封形成密封容器，注液时通过注液针穿过密封垫，密封垫与注液针外径保持密封，起到隔离环境气体作用，电芯产气形成内压增高时，压在密封圈的密封压板与密封圈之间的密封失效，形成泄压，电池壳内的电芯产气排出后，电池壳内压力消失，波型弹簧受电池内增高的压强作用消失，即复位处于密封状态。该专利具有注液和排气泄压两个功能，但该专利中注液针直接刺破密封垫并穿过阀体伸入到电池仓中进行注液，不仅破坏了密封垫，而且注液时直接冲击电池仓内的结构，可能造成内部极片发生弯折，导致正负极极片接触而短路，造成安全隐患；另外，泄压时需要气体穿过密封垫上已经被注液针穿刺形成的针孔溢出，然后推动密封压板上升并脱离密封圈，但气体是从密封压板与阀体之间的间隙溢出的，这样排气效率低，而且排气依赖密封垫上的针孔，需要已经进行过注液操作才可以进行排气，两个功能并不能够完全独立实现。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种能够排气和注液的电池孔塞结构，包括密封塞、阀芯和密封盖；所述阀芯包括注排管和固定在所述注排管外围的挤压座，所述注排管具有管腔且上端为开口端而下端为封闭端，所述注排管上靠近所述封闭端的管壁上开设有连通所述管腔的侧口；所述密封塞内具有上下贯通且能够容纳所述阀芯的容纳腔室，所述容纳腔室包括上入口和下伸出孔道，所述注排管的封闭端位于所述下伸出孔道中并且所述侧口被所述下伸出孔道的内周壁贴靠并封闭；所述注排管能够沿着所述下伸出孔道滑动使所述侧口伸出所述下伸出孔道，所述挤压座能够在所述容纳腔室内部跟随所述注排管移动，所述容纳腔室中设置有能够推动所述挤压座背离所述下伸出孔道移动的弹性件，所述密封盖封闭所述上入口。

作为本发明的优选，所述注排管内的所述管腔包括上下相接的粗腔和细腔，所述粗腔和所述细腔的相接处形成有推动阶梯。

作为本发明的优选，所述注排管的外周壁与所述下伸出孔道的内周壁完全贴合。

作为本发明的优选，多个所述侧口绕所述注排管的中心轴阵列排布。

作为本发明的优选，所述容纳腔室还包括位于所述上入口和所述下伸出孔道之间的限位通道，所述限位通道和所述下伸出孔道的相接处形成有支撑阶梯，所述挤压座在所述限位通道中跟随所述注排管移动，所述弹性件设置在所述挤压座和所述支撑阶梯之间。

作为本发明的优选，所述挤压座为完全环绕贴靠固定在所述注排管外壁上的环状结构，所述挤压座的外周壁与所述限位通道的内周壁完全贴合。

作为本发明的优选，所述上入口为上下贯通的孔道结构，所述注排管伸入在所述上入口中，并且所述注排管的外周壁与所述上入口的内周壁完全贴合。

作为本发明的优选，所述限位通道与所述上入口相接处形成有第一斜面阶梯，所述第一斜面阶梯围成第一斗槽，所述第一斗槽的槽底连通所述上入口，所述挤压座的上表面为能够与所述第一斜面阶梯相贴合的第一斜锥面。

作为本发明的优选，所述密封塞在所述上入口上方形成有包围所述上入口的第二斜面阶梯，所述第二斜面阶梯围成第二斗槽，所述第二斗槽的槽底连通所述上入口，所述密封盖具有能够伸入所述第二斗槽中并与所述第二斜面阶梯完全贴合的密封凸块。

一种锂离子电池，包括所述孔塞结构，还包括供所述孔塞结构安装的安装孔，所述安装孔包括与所述密封塞配合的第一安装部和与所述密封盖配合的第二安装部，所述密封盖与所述第二安装部之间是可拆卸地固定连接。

有益效果;

所述孔塞结构同时具有排气和注液两个功能，只需要简单推动阀芯往下移动，就能通过管腔实现排气和注液，结构简单，操作便捷，排气、注液效率高；电解液经过侧口进入到电池仓中，电解液从侧口中喷出时的方向大致沿着孔塞结构所在的壳体或盖板的内壁，然后再在重力作用下往下落，所以大致是呈洒落的姿态进入电池仓中，对电池仓内部结构的冲击较小，能够避免电池仓内的极片被冲击发生弯折造成正负极片接触而短路。

附图说明

图1为所述孔塞结构的剖视图；

图2为所述阀芯的结构示意图；

图3为所述阀芯的剖视图；

图4为所述密封盖和所述密封塞的剖视图；

图5为所述密封塞内容纳腔室的示意图；

图6为所述密封盖的剖视图；

图7为所述导流椎体在管腔中的示意图；

图8为孔塞结构的拆分示意图；

图中：1、阀芯，11、注排管，12、挤压座，13、推动阶梯，111、管腔，112、开口端，113、封闭端，114、侧口，121、第一斜锥面，2、密封塞，21、容纳腔室，22、支撑阶梯，23、第一斜面阶梯，24、第二斜面阶梯，211、上入口，212、限位通道，213、下伸出孔道，3、密封盖，31、密封凸块，4、弹性件，5、导流椎体。

具体实施方式

以下具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

本发明一种能够排气和注液的电池孔塞结构，包括密封塞2、阀芯1和密封盖3；所述阀芯1包括注排管11和固定在所述注排管11外围的挤压座12，所述注排管11具有管腔111且上端为开口端112而下端为封闭端113，所述注排管11上靠近所述封闭端113的管壁上开设有连通所述管腔111的侧口114，所以注排管11的管腔111在上端通过开口端112与外界连通，在下端通过侧口114与外界连通。所述密封塞2内具有上下贯通且能够容纳所述阀芯1的容纳腔室21，所述容纳腔室21包括上入口211和下伸出孔道213，所述注排管11的封闭端113位于所述下伸出孔道213中并且所述侧口114被所述下伸出孔道213的内周壁贴靠并封闭；所述注排管11能够沿着所述下伸出孔道213滑动使所述侧口114伸出所述下伸出孔道213，从而使侧口114与外界连通。所述挤压座12能够在所述容纳腔室21内部跟随所述注排管11移动，挤压座12无法通过下伸出孔道213和上入口211，始终被限制在容纳腔室21中，所述容纳腔室21中设置有能够推动所述挤压座12背离所述下伸出孔道213移动的弹性件4；所以在初始状态下，弹性件4将挤压座12朝上挤压并使其抵靠在密封塞2的实体上，同时使得注排管11的封闭端113位于下伸出孔道213中；当注排管11受到向下的压力时，阀芯1克服弹性件4的压力而朝下移动，使注排管11的封闭端113往下伸出所述下伸出孔道213，使侧口114与外界连通，停止对注排管11向下施加压力，则弹性件4往上推动阀芯1使其复位。对注排管11的施加压力的操作需经过所述上入口211，上入口211与阀芯1的开口端112都是敞开的，所以在不进行操作时所述密封盖3封闭所述上入口211。本发明的所述孔塞结构用在需要注液和排气泄压的电池中，具体的，电池的壳体或盖板上开设有供所述孔塞结构安装的安装孔，所述安装孔是连通电池内部的电池仓和电池外部空间的，这样孔塞结构安装在所述安装孔中之后能够控制该处的封闭与贯通。

在初始状态中，在弹性件4的作用下阀芯1的封闭端113位于下伸出孔道213中并且侧口114被封闭，而密封塞2的上入口211被密封盖3封闭，此时电池正常使用，其中下伸出孔道213与电池仓连通，密封盖3隔绝上入口211与电池外部的空间。当电池需要排气泄压时，打开密封盖3使上入口211暴露，然后使用工具伸入上入口211并抵靠在阀芯1上，施加向下的压力推动阀芯1朝下移动，此时挤压座12往下挤压弹性件4，注排管11的封闭端113伸出下伸出孔道213并进入到电池仓中，侧口114也局部或全部进入到电池仓中，这样电池仓内的气体就能够依次通过侧口114、管腔111、开口端112和上入口211而排出到外部，实现排气泄压；排气结束后停止对阀芯1施加压力，使阀芯1在弹性件4的作用下往上复位，阀芯1的封闭端113回到下伸出孔道213中，侧口114被下伸出孔道213的内周壁封闭，再将密封盖3安装上去对上入口211进行封闭。当电池需要注液时，打开密封盖3使上入口211暴露，然后将注液针管伸入上入口211并抵靠在阀芯1上，同时注液针管的电解液出口需要通过开口端112连通管腔111，首先施加压力将阀芯1往下推动，使注排管11的封闭端113伸入电池仓中，使侧口114局部或全部进入电池仓中，然后开始注入电解液，电解液进入管腔111之后通过侧口114进入到电池仓中；注液结束后回到初始状态的过程与上文中排气结束后的过程一样。因此本发明的所述孔塞结构在电池正常工作时的密封性也较好，注排管11上封闭端113本身密封效果良好，而侧口114紧贴下伸出孔道213的内周壁，也得到了良好的密封，能够防止电解液从电池仓中溢出，而密封盖3则能够防止外部灰尘等杂质进入到孔塞结构中；所述孔塞结构同时具有排气和注液两个功能，只需要简单推动阀芯1往下移动即可，结构简单，操作便捷，排气、注液效率高。本实施例中注排管11是正对指向电池仓的，所以若电解液沿着注排管11的延伸方向进入电池仓中，则会对电池仓内部的结构造成冲击，可能使得电池仓内部的极片发生弯折而导致正负极片接触，从而造成短路；而本实施例中电解液经过侧口114进入到电池仓中，电解液从侧口114中喷出时的方向大致沿着孔塞结构所在的壳体或盖板的内壁，然后再在重力作用下往下落，所以大致是呈洒落的姿态进入电池仓中，对电池仓内部结构的冲击较小，避免上述不良后果的发生。本实施例优选所述弹性件4为压缩弹簧，所述密封塞2为橡胶材质；在孔塞结构安装在电池的安装孔中之后，密封塞2与安装孔适配所以被箍紧，得到支撑，挤压座12无法通过上入口211和下伸出孔道213，但在安装之前，密封塞2可以形变，阀芯1可以直接塞入密封塞2的容纳腔室21中；若不行，则在加工时将密封塞2分为上下两部分，上部分形成上入口211，下部分形成限位通道212和下伸出孔道213，在将阀芯1安装进去之后，再将这上下两部分拼接并固定连接形成完整的密封塞2。

本实施例优选所述注排管11内的所述管腔111包括上下相接的粗腔和细腔，所述粗腔和所述细腔的相接处形成有推动阶梯13，这样在排气或注液时，将工具伸入粗腔中并抵靠在推动阶梯13上对阀芯1进行推动；一方面由于推动阶梯13位于注排管11内部，注液时注液针管的电解液出口端需要直接伸入在管腔111中并抵靠在推动阶梯13上，施加推力时的推动效果更好、更省力、也更稳定，所以注液针管中注射出的电解液必然位于管腔111中，避免电解液洒落到其它地方，环保且安全；另一方面，若优选推动阶梯13位于管腔111中靠中间的位置，则推动时阀芯1移动更加稳定，注液总路程也得到缩短，注液效率得到提高，而且推动阶梯13的曲折结构对注排管11也有加强作用，提高注排管11的结构强度，使其不易变形，也就进一步提高了注排管11与下伸出孔道213之间贴合的紧密度，进一步提高密封效果。所述注排管11上开有侧口114的部位被下伸出孔道213的内周壁贴靠而封闭，这样注排管11的管腔111得到封闭，但若注排管11位于下伸出孔道213的部分中除侧口114部位之外的部位存在未与下伸出孔道213的内周壁贴靠，则电解液会进入到容纳腔室21中，这样也可能造成电解液经过孔塞结构而泄露到外部，所以本实施例优选所述注排管11的外周壁与所述下伸出孔道213的内周壁完全贴合，即两者横截面的形状也是一致的，两者紧密贴合后所述下伸出孔道213被注排管11完全封堵住，电解液经过注排管11与下伸出孔道213之间的贴合缝隙而溢出的难度极大，不仅有效避免了电解液经过缝隙进入到容纳腔室21中，也进一步提高了电解液经过缝隙进入侧口114的难度。

所述注排管11是管状的，所以为进一步提高注液和排气的效率，优选多个所述侧口114绕所述注排管11的中心轴阵列排布，这样注排管11伸入电池仓之后，在周向上环绕一圈的多个位置都能够排气和注液，有效提高排气和注液效率。进一步地，优选所述注排管11为圆管，下伸出孔道213为圆形孔道。在本实施例中，注液时电解液从管腔111中落下会首先冲击到封闭端113所形成的底面上，然后再侧边的侧口114中流出，所以在这个底面和侧口114的部位电解液的流动是紊乱的，这样可能会影响电解液从侧口114流出的效率；另外当有多个侧口114时，排气过程中每个侧口114都有气体进入管腔111中，这些侧口114基本处于一个高度上，即与底面之间的距离大体一致，所以每个侧口114中进入的气体会互相冲击，造成紊流，同样可能影响到排气的效率；因此进一步改进，还可以在底面上设置一个导流椎体5，所述导流椎体5与所述注排管11同轴且其尖顶指向开口端112，导流椎体5具有能够导流的导流锥面，在注液时电解液冲击在导流椎体5上并被导流锥面往四周分流，快速注液，在排气时从侧口114进入的气体沿着导流锥面改变方向并往上流动，快速排气。

本实施例中所述弹性件4通过作用于挤压座12来推动阀芯1，挤压座12被限制在容纳腔室21中，不能通过下伸出孔道213和上入口211，只能在容纳腔室21中移动，所以所述容纳腔室21还包括位于所述上入口211和所述下伸出孔道213之间的限位通道212，所述限位通道212和所述下伸出孔道213的相接处形成有支撑阶梯22，所述挤压座12在所述限位通道212中跟随注排管11移动，弹性件4设置在挤压座12和支撑阶梯22之间，支撑阶梯22是水平横向且朝向挤压座12的平面，挤压座12上朝向支撑阶梯22的底面也是水平横向的平面，这样力的传递效果更好，弹性件4伸缩时状态更稳定。进一步改进，优选所述挤压座12为完全环绕贴靠固定在所述注排管11外壁上的环状结构，挤压座12与注排管11之间没有间隙，挤压座12本身是完整的环状实体，挤压座12的外周壁又与限位通道212的内周壁轮廓形状一致且完全贴合；这样一方面使得挤压座12在移动时始终沿着限位通道212，得到充分的限制，提高整个阀芯1移动的稳定性；另一方面挤压座12具有对限位通道212的密封作用，即便有电解液渗过下伸出孔道213并进入到容纳腔室21中，也会被挤压座12阻挡而无法继续往上溢出。

进一步改进，本实施例优选所述上入口211为上下贯通的孔道结构，所述注排管11的上部伸入在所述上入口211中，并且所述注排管11的外周壁与所述上入口211的内周壁完全贴合，这样阀芯1总共有三个部位与密封塞2中容纳腔室21的内壁紧密贴合，在上下移动的时候十分稳定我，位置精度高，且实现从下至上三重密封，即便在上下移动的过程中也能够保证良好的密封效果，仅由阀芯1的注排管11来实现电池内外的连通，这样就实现了在通过阀芯1完成排气和注液的同时保证密封效果。在初始状态中，挤压座12在弹性件4的推力作用下压在上入口211和限位通道212相接处，封闭上入口211，为改善这个位置的密封效果，本实施例优选所述限位通道212与所述上入口211相接处形成有第一斜面阶梯23，所述第一斜面阶梯23围成第一斗槽，所述第一斗槽的槽底连通所述上入口211，所述挤压座12的上表面为能够与所述第一斜面阶梯23相贴合的第一斜锥面121，这样挤压座12部分伸入第一斗槽并通过第一斜锥面121贴靠第一斜面阶梯23，实现紧密配合，提高密封性，将配合面倾斜设置进一步增加电解液溢出和灰尘进入的难度。

所述密封盖3从上往下盖住密封塞2并封闭上入口211，具体地，优选所述密封塞2在所述上入口211上方形成有包围所述上入口211的第二斜面阶梯24，所述第二斜面阶梯24围成第二斗槽，所述第二斗槽的槽底连通所述上入口211，所述密封盖3具有能够伸入所述第二斗槽中并与所述第二斜面阶梯24完全贴合的密封凸块31。这样密封盖3通过密封凸块31实现对第二斗槽和上入口211的密封，并借助与第二斜面阶梯24之间的贴合来提高密封效果。

本发明一种锂离子电池，包括所述孔塞结构，还包括供所述孔塞结构安装的安装孔，所述安装孔包括与所述密封塞2配合的第一安装部和与所述密封盖3配合的第二安装部，所述密封盖3与所述第二安装部之间是可拆卸地固定连接，可优选采用螺纹连接、卡扣连接等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种能够排气和注液的电池孔塞结构，其特征在于，包括密封塞（2）、阀芯（1）和密封盖（3）；所述阀芯（1）包括注排管（11）和固定在所述注排管（11）外围的挤压座（12），所述注排管（11）具有管腔（111）且上端为开口端（112）而下端为封闭端（113），所述注排管（11）上靠近所述封闭端（113）的管壁上开设有连通所述管腔（111）的侧口（114）；所述密封塞（2）内具有上下贯通且能够容纳所述阀芯（1）的容纳腔室（21），所述容纳腔室（21）包括上入口（211）和下伸出孔道（213），所述注排管（11）的封闭端（113）位于所述下伸出孔道（213）中并且所述侧口（114）被所述下伸出孔道（213）的内周壁贴靠并封闭；所述注排管（11）能够沿着所述下伸出孔道（213）滑动使所述侧口（114）伸出所述下伸出孔道（213），所述挤压座（12）能够在所述容纳腔室（21）内部跟随所述注排管（11）移动，所述容纳腔室（21）中设置有能够推动所述挤压座（12）背离所述下伸出孔道（213）移动的弹性件（4），所述密封盖（3）封闭所述上入口（211）。

2.根据权利要求1所述的一种能够排气和注液的电池孔塞结构，其特征在于，所述注排管（11）内的所述管腔（111）包括上下相接的粗腔和细腔，所述粗腔和所述细腔的相接处形成有推动阶梯（13）。

3.根据权利要求1所述的一种能够排气和注液的电池孔塞结构，其特征在于，所述注排管（11）的外周壁与所述下伸出孔道（213）的内周壁完全贴合。

4.根据权利要求3所述的一种能够排气和注液的电池孔塞结构，其特征在于，多个所述侧口（114）绕所述注排管（11）的中心轴阵列排布。

5.根据权利要求3所述的一种能够排气和注液的电池孔塞结构，其特征在于，所述容纳腔室（21）还包括位于所述上入口（211）和所述下伸出孔道（213）之间的限位通道（212），所述限位通道（212）和所述下伸出孔道（213）的相接处形成有支撑阶梯（22），所述挤压座（12）在所述限位通道（212）中跟随所述注排管（11）移动，所述弹性件（4）设置在所述挤压座（12）和所述支撑阶梯（22）之间。

6.根据权利要求5所述的一种能够排气和注液的电池孔塞结构，其特征在于，所述挤压座（12）为完全环绕贴靠固定在所述注排管（11）外壁上的环状结构，所述挤压座（12）的外周壁与所述限位通道（212）的内周壁完全贴合。

7.根据权利要求6所述的一种能够排气和注液的电池孔塞结构，其特征在于，所述上入口（211）为上下贯通的孔道结构，所述注排管（11）伸入在所述上入口（211）中，并且所述注排管（11）的外周壁与所述上入口（211）的内周壁完全贴合。

8.根据权利要求7所述的一种能够排气和注液的电池孔塞结构，其特征在于，所述限位通道（212）与所述上入口（211）相接处形成有第一斜面阶梯（23），所述第一斜面阶梯（23）围成第一斗槽，所述第一斗槽的槽底连通所述上入口（211），所述挤压座（12）的上表面为能够与所述第一斜面阶梯（23）相贴合的第一斜锥面（121）。

9.根据权利要求8所述的一种能够排气和注液的电池孔塞结构，其特征在于，所述密封塞（2）在所述上入口（211）上方形成有包围所述上入口（211）的第二斜面阶梯（24），所述第二斜面阶梯（24）围成第二斗槽，所述第二斗槽的槽底连通所述上入口（211），所述密封盖（3）具有能够伸入所述第二斗槽中并与所述第二斜面阶梯（24）完全贴合的密封凸块（31）。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的一种能够排气和注液的电池孔塞结构，还包括供所述孔塞结构安装的安装孔，所述安装孔包括与所述密封塞配合的第一安装部和与所述密封盖配合的第二安装部，所述密封盖与所述第二安装部之间是可拆卸地固定连接。

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