CN203377293U - 锂离子电池隔离注液恒压两功能阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了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，电池壳的内压始终保持恒压状态，锂离子电池隔离注液恒压两功能阀对于锂离子电池注液工艺减少水分渗入能起到显著改善，恒压阀功能可以避免电池内压力超过密封焊缝的临界密封压力，可以有效避免电池密封结构因产气过多引起内压增高受破坏造成漏液的危险。

Description

锂离子电池隔离注液恒压两功能阀

技术领域

本实用新型涉及一种锂离子电池制造与结构，特别是锂离子电池隔离注液恒压两功能阀。

技术背景

锂离子电池已经广泛用于数码电子产品，电动工具、电动助力车，电动汽车，光伏发电和风力发电峰谷电的储能，近些年随着锂离子电池的使用越来越广泛，锂离子电池存在的一些缺陷开始暴露出来，有的漏液，有的起火，有的还发生爆炸，产生这些问题的原因有多方面，其中最主要原因之一是源于这类电池属于液体电池，电池内有电解液物质，这些液体物质受过热后汽化膨胀，膨胀至一定内压时就有可能将电池壳的焊接接缝处胀裂，胀裂的裂缝发生泄漏，这些泄漏的电解液及其容易被引燃，现有电池压力控制也存在一定问题，大多数采用了爆破片结构，这些爆破片需要到达电池壳内压力高至爆破片的临界点才会爆破，当密封焊缝的压力强度临界点低于爆破片的临界点时，就容易被内压胀裂。改进这种结构，是锂离子电池十分重要的安全技术措施。

研究证实，锂离子电池产气问题与制造工艺有十分的密切关系，现有锂离子电池采用了开放式注液，在干燥房内电池注液口处于开放状态，环境中的空气与电解液直接接触，在化成工艺中仍然处于电解液注液口开放状态，电解液长时间与环境空气接触，环境中的水汽直接渗入电解液中，研究还证实，电解液中水分越多电池产气越严重，改进这种开放式注液、化成工艺，对提高锂离子电池安全有着十分重要的意义。专利公报公开申请人提出的ZL201120404132.2采用穿刺注液阀的锂电池技术方案，虽然所采用了穿刺注液阀技术方案，可以起到隔离注液工艺环节水分渗入的目的，但是，该专利未考虑到注液后锂离子电池产气引起内压升高存在焊缝结构安全问题，其局限性制约该技术的应用。

发明内容

实现发明的技术方案

锂离子电池隔离注液恒压阀两功能阀，由阀体、密封圈、密封压板、组合碟型弹簧、压弹簧垫圈、压盖、密封垫、螺纹压座组成，阀体安装于电池壳顶端，含电解液电芯置电池壳内，电池壳与电芯、阀体安装完毕之后形成密封容器结构，与环境处于隔离状态，具体结构是，阀体腔内设有密封圈槽位，密封圈槽位安装密封圈，密封圈上方安装密封压板、密封压板的上方安装波型弹簧，波型弹簧的上方安装压弹簧垫圈，压弹簧垫圈由压盖与阀体锁紧固定，阀体安装密封圈的下方设有密封垫位，密封垫位安装密封垫，密封垫由阀体的密封垫挡凸沿限位，密封垫由螺纹压座与阀体下方的内螺纹锁紧密封。

锂离子电池隔离注液恒压两功能阀配置的锂离子电池注液化成步骤是：

第一步：阀体与电池壳密封装配；

第二步：装配密封垫；

第三步：装配螺纹压座；

第四步：装配注液针；

第五步：注液；

第六步：撤出注液针；

第七步：装配密封圈；

第八步：装配密封压板；

第九步：装配波型弹簧；

第十步：装配压弹簧垫圈；

第十一步：装配压盖；

注液时，注液针穿刺密封垫注液，密封垫与注液针的径向外壁仍然保持密封，注液结束后拔出注液针，密封垫材质的弹性膨胀作用，针孔已被材料膨胀作用关闭，在常压下能维持与环境空气隔离。

当电池壳内的电芯产气形成压力时，内压首先从密封垫已经形成的针孔压出，从针孔压出气体继续增高时，压在密封圈的密封压板受压强作用推动压在密封压板的波型弹簧，波型弹簧受压强作用被压缩，波型弹簧被压缩，压在密封圈的密封压板与密封圈之间的密封产生泄漏，泄漏的气体从压盖的排气孔排出，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。

电池壳的电芯再次产气形成内压增高时，压在密封圈的密封压板受压强作用推动压在密封压板的波型弹簧，波型弹簧受压强作用被压缩，波型弹簧被压缩，压在密封圈的密封压板与密封圈之间的密封产生泄漏，泄漏的气体从压盖的排气孔排出，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，电池壳的内压始终保持恒压状态。

本实用新型的积极意义

锂离子电池隔离注液恒压两功能阀对于锂离子电池注液工艺减少水分渗入能起到显著改善，降低水分进入锂离子电池电芯内，可以降低锂离子电池化学过程的副反应，对于提高电池性能的稳定有显著意义，同时通过恒压阀功能可以避免电池内压力超过密封焊缝的临界密封压力，这样可以有效避免电池密封结构因产气过多引起内压增高受破坏造成漏液的危险。

附图说明

图1是本实用新型配置组合碟型弹簧4a的锂离子电池隔离注液恒压两功能阀示意图；

图2是本实用新型配置波型弹簧4b的锂离子电池隔离注液恒压两功能阀示意图；

图3是本实用新型配置焊接波纹管4c的锂离子电池隔离注液恒压两功能阀示意图；

图4是应用实例示意图；

图5是阀体1剖视图；

图6是本实用新型配置柱式弹簧4d的锂离子电池隔离注液恒压两功能阀示意图；

图1中，阀体1、密封圈2、密封压板3、组合碟型弹簧4a、压弹簧垫圈5、压盖6、排气孔6k、密封垫7、螺纹压座8；

图2中，阀体1、密封圈2、密封压板3、波型弹簧4b、压弹簧垫圈5、压盖6、排气孔6k、密封垫7、螺纹压座8；

图3中，排气孔6k、阀体1、密封圈2、密封压板3、焊接波纹管4c、压弹簧垫圈5、压盖6、密封垫7、螺纹压座8；

图4中，阀体1、密封垫7、螺纹压座8、注液针9、电池壳10；

图5中，阀体1、密封圈槽位1a、密封垫位1b、密封垫挡凸沿1c；

图6中，阀体1、密封圈2、密封压板3、柱式弹簧4d、压弹簧垫圈5、压盖6、排气孔6k、密封垫7、螺纹压座8；

参照图2，图5，阀体1腔内密封圈槽位1a安装密封圈2，密封圈2上方安装密封压板3、密封压板3上方安装波型弹簧4b，波型弹簧4b上方安装压弹簧垫圈5，压弹簧垫圈5由压盖6的内螺纹与阀体1锁紧固定，阀体1安装密封圈2的下方密封垫位1b安装密封垫7，密封垫7由密封垫挡凸沿1c限位，密封垫7由螺纹压座8的外螺纹与阀体1下方的内螺纹锁紧密封。

参照图1、图5，密封压板3上方安装组合碟型弹簧4a；

参照图3、图5，密封压板3上方安装焊接波纹管4c；

具体实施例

参照图4，阀体1安装于电池壳10顶端，构成了电池芯和电解液的密封容器；密封垫7由螺纹压座8压紧密封、电池壳10构成的容器已经与环境隔离密封，注液针9穿刺密封垫7注液，注液结束后拔出注液针，密封垫7材料的弹性膨胀作用，针孔受密封垫7材料的弹性膨胀作用形成闭孔效应，维持与环境隔离作用，拔出注液针后的装配工艺按如下工艺步骤：

参照图1；

第一步：安装密封圈2；

第二部：安装密封压板3；

第三步：安装组合碟型弹簧4a；

第四步：安装压弹簧垫圈5；

第五步：安装压盖6；

当电池壳10内的电芯产气形成压力时，由于密封垫7已经被注液针穿刺形成了有空缺陷，压力气体首先从密封垫7已经形成的针孔缺陷压出，从针孔压出气体继续增高时，压在密封圈2的密封压板3受到压强作用，压在密封圈2的密封压板3受到压强作用即推动压在密封压板3的组合碟型弹簧4a，组合碟型弹簧4a受压强作用被压缩，组合碟型弹簧4a被压缩，压在密封圈2的密封压板3的密封处密封失效产生泄漏，泄漏的气体从压盖6的排气孔6k排出，电池壳10内的电芯产气排出后，电池壳10内压力消失，组合碟型弹簧4a受压强作用消失及复位处于密封状态。

电池壳10内的电芯再次产气形成内压增高时，内压再次首先从密封垫7已经形成的针孔压出，从针孔压出气体继续增高时，压在密封圈2的密封压板3受压强作用推动压在密封压板3的组合碟型弹簧4a，组合碟型弹簧4a受压强作用被压缩，组合碟型弹簧4a被压缩，压在密封圈2的密封压板3产生泄漏，泄漏的气体从压盖6的排气孔6k排出，电池壳10内的电芯产气排出后，电池壳10内压力消失，组合碟型弹簧4a受压强作用消失及复位处于密封状态，电池壳10的内压始终保持恒压状态。

所述的组合碟型弹簧4a还可以选用波型弹簧4b、焊接波纹管4c、柱式弹簧4d其中一种，优选波型弹簧4b。

所述的组合碟型弹簧4a是由多片碟型弹簧组成。

所述的密封圈(2)，密封垫(7)是有机高分子材料，为了耐受锂离子电池内的电解液的腐蚀性，选用三元乙丙橡胶、全氟醚橡胶、聚四氟乙烯材料的其中一种，优选全氟醚橡胶。

Claims (3)

1.一种锂离子电池隔离注液恒压两功能阀，由阀体(1)、密封圈(2)、密封压板(3)、波型弹簧(4b)、压弹簧垫圈(5)、压盖(6)、密封垫(7)、螺纹压座(8)组成，其特征是：阀体(1)腔内密封圈槽位(1a)安装密封圈(2)，密封圈(2)上方安装密封压板(3)、密封压板(3)上方安装波型弹簧(4b)，波型弹簧(4b)上方安装压弹簧垫圈(5)，压弹簧垫圈(5)由压盖(6)的内螺纹与阀体(1)锁紧，阀体(1)安装密封圈(2)的下方密封垫位(1b)安装密封垫(7)，密封垫(7)由密封垫挡凸沿(1c)限位，密封垫(7)由螺纹压座(8)的外螺纹与阀体(1)下方的内螺纹锁紧密封。 

2.按权利要求1所述的锂离子电池隔离注液恒压两功能阀其特征是：波型弹簧(4b)、还可以选取焊接波纹管(4c)、柱式弹簧(4d)、组合碟型弹簧(4a)中的一种。 

3.按权利要求1所述的锂离子电池隔离注液恒压两功能阀其特征是：密封圈(2)，密封垫(7)是有机高分子材料三元乙丙橡胶、全氟醚橡胶、聚四氟乙烯的其中一种。 

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