CN210245599U - 一种针式锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种针式锂离子电池，包括壳体，所述壳体包括沿轴向延伸的侧壁，所述侧壁上设置一级弱化区，所述一级弱化区的厚度薄于所述侧壁在一级弱化区以外的部分的厚度；所述一级弱化区内设置主刻槽，所述主刻槽的槽底壁厚薄于所述一级弱化区的厚度。本新型的一个技术效果在于，在直径极小的针式锂离子电池上也可实现电池内压过大时从刻槽区泄压，从而提高针式锂离子电池的安全性。以及可以在壳体产生极小形变或者基本无形变的情况下实现泄压，减小对电池安装空间的需求。

Description

一种针式锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及针式电池领域，更具体地，本实用新型涉及一种针式锂离子电池。

背景技术

目前，小型化电子产品的发展迅速。如：可穿戴产品、辅助医疗产品、互联网声孔入口、微型无线智能互联网入口、物联网传感器等领域。与之配套的能源动力系统-可充电针式锂离子电池的需求也日益增长。

随着针式锂离子电池直径的缩小，针式锂离子电池上的安全阀开阀压力不断提高。在针式锂离子电池的直径更进一步缩小的情况下，由于机械结构和制造技术的限制，根本无法在针式锂离子电池盖板上加工安全阀。这样就降低了针式锂离子电池在用户使用时的安全性。

现有的针式锂离子电池基本是没有防爆阀；或者防爆阀的开阀压力过高。针式锂离子电池由于内部压力过大发生爆炸，破坏外壳。这时内部的材料从破坏处无规则地喷出，并且外壳被破坏的位置无法确定，这样会造成很大的安全隐患。

因此，需要一种新的技术方案，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种高安全性的针式锂离子电池的新技术方案。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种针式锂离子电池，包括壳体，所述壳体包括沿轴向延伸的侧壁，所述侧壁上设置一级弱化区，所述一级弱化区的厚度薄于所述侧壁在一级弱化区以外的部分的厚度；所述一级弱化区内设置主刻槽，所述主刻槽的槽底壁厚薄于所述一级弱化区的厚度。

可选地，所述一级弱化区沿所述壳体的轴向设置在侧壁上。

可选地，所述主刻槽沿所述壳体的轴向设置在所述一级弱化区。

可选地，还包括与所述主刻槽交叉的至少一个副刻槽。

可选地，所述主刻槽以及所述副刻槽的至少一个沿自身延伸方向的剖面结构为梯形，槽口处为所述梯形的长底边。

可选地，所述主刻槽以及所述副刻槽的沿自身宽度方向的剖面结构均为V字形。

可选地，所述壳体的材料为金属，所述壳体的厚度为0.05～0.2mm。

可选地，所述一级弱化区的厚度是均匀的；或所述一级弱化区由边界处向所述主刻槽逐渐变薄的。

可选地，所述一级弱化区的厚度为0.01～0.15mm，所述主刻槽的槽底处的壁厚为0.005～0.015mm。

可选地，所述一级弱化区和所述刻槽设置在所述侧壁的外表面，所述一级弱化区的宽度为0.1～1mm，所述主刻槽的长度为5～100mm。

可选地，所述主刻槽处的开阀压力为1～10MPa。

可选地，还包括盖板，所述盖板通过焊接或铆合密封连接在所述侧壁的两端。

本实用新型的一个技术效果在于，在直径极小的针式锂离子电池上也可实现电池内压过大时从刻槽区泄压，从而提高针式锂离子电池的安全性。以及可以在壳体产生极小形变或者基本无形变的情况下实现泄压，减小对电池安装空间的需求。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本公开的一个实施例的结构示意图。

图2是本公开的一个实施例的主刻槽与副刻槽交叉的结构示意图。

图3是本公开的一个实施例的主刻槽沿自身延伸方向的剖面示意图。

图4是本公开的一个实施例的主刻槽沿自身宽度方向的剖面示意图。

图5是本公开的一个实施例的侧壁上的一级弱化区的断面图。

图6是本公开的一个实施例的侧壁上的主刻槽的断面图。

图7是本公开的一个实施例的侧壁上的主刻槽和副刻槽交叉位置的断面图。

图8是本公开的一个实施例的开阀后的主刻槽的断面图。

图9是本公开的一个实施例的直径极小的针式锂离子电池上主刻槽的断面图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本公开的一个实施例，提供了一种针式锂离子电池。该锂离子电池包括壳体，所述壳体包括沿轴向延伸的侧壁，所述侧壁上设置一级弱化区，所述一级弱化区的厚度薄于所述侧壁在所述一级弱化区以外的部分的厚度；所述一级弱化区内设置主刻槽，所述主刻槽的槽底壁厚薄于所述一级弱化区的厚度。

在该实施例中，如图1所示，侧壁上设置上有一级弱化区，一级弱化区薄于侧壁的厚度。并且，在一级弱化区上设置有主刻槽，主刻槽的槽底厚度薄于一级弱化区，降低主刻槽处的强度。当针式锂离子电池内的压力过大时，首先，主刻槽处的应力先超过材料断裂的应力极限，主刻槽处的材料会发生断裂。在高压气体排出的过程中会从主刻槽进一步扩大断裂范围，从而形成排气通道实现泄压。而且，在材料断裂后形变只要集中在材料的强度较弱的局部。从而实现开阀时形变极小。

其中，侧壁是指针式锂离子电池的壳体沿轴向延伸的部分。在壳体结构不同的针式锂离子电池中，侧壁可以是圆柱形。

通过设置的一级弱化区、主刻槽使电池内压力过大时从一个区域泄压，提高针式锂离子电池的安全性。在针式电池的制作上不用考虑在盖板上设置安全阀，这样可以降低盖板的厚度，从而提高针式电池的能量密度。

在一个实施例中，壳体还包括盖板，盖板通过焊接或铆合密封连接在侧壁的两端。

在针式锂离子电池的壳体制作过程，侧壁和针式锂离子电池两端的盖板可以是分开制作，例如，分别制作盖板和侧壁，再将盖板与侧壁的两端使用焊接或者铆合的工艺密封连接；也可以是一体成型。

例如，将盖板和侧壁在同一材料上形成，再成形到预定的位置，最后使用焊接或者铆合的工艺密封连接盖板和侧壁，以形成完整且密封的壳体。

如图5所示，一级弱化区薄于侧壁的一级弱化区外的部分。因此在开阀泄压后，一级弱化区会发生形变，侧壁上一级弱化区以外的部分基本不会发生形变，保持了针式电池未开阀时的形状。

如图6所示，主刻槽槽底处的壁厚薄于一级弱化区。在开阀泄压后，主刻槽处断裂，如图8所示，一级弱化区中的未刻槽的部分会有较小的变形，但主要的形变集中在断裂的主刻槽处。

在一个实施例中，如图1所示，所述一级弱化区沿所述壳体的轴向设置在侧壁上。

在该实施例中，将一级弱化区沿壳体的轴向设置，这样能够使一级弱化区的开设更加容易。开设一级弱化区后，减薄了壁厚，使之后对该区域进行刻槽更加容易，方便工艺操作。还能够提高一级弱化区对压力的敏感度，以使针式锂离子电池内的压力过大时更容易均匀地断裂并泄出。

在一个实施例中，如图1所示，所述主刻槽沿所述壳体的轴向设置在一级弱化区。

在该实施例中，将主刻槽沿壳体的轴向设置。在对压力敏感的一级弱化区的内部形成更敏感的区域。在针式锂离子电池压力过大时，材料从刻槽处断裂形成的开口会沿壳体的轴向分布，从而使内部压力可均匀泄出。

在一个实施例中，如图2所示，还包括与所述主刻槽交叉的至少一个副刻槽。

在该实施例中，增加与主刻槽交叉的副刻槽。增加副刻槽后，在主刻槽和副刻槽的交叉位置应力集中。这样开阀时就会从交叉位置首先断裂，再沿主刻槽和副刻槽的延伸方向断裂，确保开阀位置的稳定。

例如，副刻槽与主刻槽为十字交叉，如图7所示，为主刻槽和副刻槽交叉处的端面。在针式锂离子电池内部压力过大开阀时，会从十字交叉处开始断裂，实现开阀。

在开阀泄压后，作为应力集中的位置，主刻槽和副刻槽交叉的位置形变量会很大，沿主刻槽和副刻槽自身延伸方向会随着交叉处的断裂也发生形变。

在一个实施例中，如图3所示，所述主刻槽以及所述副刻槽的至少一个沿自身延伸方向的剖面结构为梯形，槽口处为梯形的长底边。

在该实施例中，将主刻槽以及副刻槽的结构设置为沿自身延伸方向的剖面结构为梯形。这样的结构可以在内部压力增大时，使应力集中在较为薄弱的区域，更容易实现开阀泄压。

当然，在主刻槽以及副刻槽沿自身延伸方向的结构还可以是其它有助于集中应力和开阀的结构。

在一个实施例中，如图4所示，所述主刻槽以及所述副刻槽的沿自身宽度方向的剖面结构均为V字形。

在该实施例中，将主刻槽以及副刻槽的结构设置为沿自身宽度方向设置为V字形。这样的结构可以在内部压力增大时，使应力集中在薄弱区域，更容易实现开阀泄压。例如，针式锂离子电池的内部压力过大，从V字形的尖部沿主刻槽和副刻槽的延伸方向断裂，形成开阀的泄压口。

当然，主刻槽以及副刻槽沿自身宽度方向的结构还可以是其它有助于集中应力和开阀的结构。

在一个实施例中，所述壳体的材料为金属，所述壳体的厚度为 0.05～0.2mm。

在该实施例中，壳体的材料选择金属，例如高强度金属或合金，使壳体自身强度增加。壳体的厚度为0.05～0.2mm，在保证了自身强度的前提下，又使侧壁上的一级弱化区、主刻槽及副刻槽更容易设置。

在一个实施例中，所述一级弱化区的厚度是均匀的；或所述一级弱化区由边界处向所述主刻槽逐渐变薄的。

在该实施例中，一级弱化区的厚度薄于一级弱化区以外的侧壁且厚度均匀，这样可以使作用的应力集中到一级弱化区，减少其它壳体上的应力。再从最薄弱的主刻槽以及副刻槽处开阀。

或者一级弱化区的厚度由边界处向主刻槽逐渐变薄时，使开阀时断裂的位置向刻槽的区域集中。

在一个实施例中，所述一级弱化区的厚度为0.01～0.15。所述主刻槽的槽底处的壁厚为0.005～0.015mm。

在该实施例中，将一级弱化区的厚度和主刻槽的槽底处的壁厚设置在一定的范围内。这样做的作用是在满足主刻槽各处自身强度的前提下，使主刻槽各处开阀更容易。在其它实施例中，副刻槽的槽底处的壁厚为 0.005～0.015mm。

在一个实施例中，所述一级弱化区和所述主刻槽设置在所述侧壁的外表面，所述一级弱化区的宽度为0.1～1mm，所述主刻槽的长度为5～100mm。

在该实施例中，从制作工艺的工艺出发，将一级弱化区和主刻槽设置在侧壁的外表面。这样设置可以在针式锂离子电池的侧壁处形成一部分的凹陷，当针式锂离子电池开阀时，能够保持壳体不发生形变，使开阀的形变集中在主刻槽和一级弱化区壳体上，即形变发生在凹陷处。这样的设置可以不用再在锂离子电池以外的地方预留开阀时形变的空间。节省了安装针式锂离子电池处的空间。

一级弱化区的宽度设置为0.1～1mm更容易进行工艺加工，主刻槽的长度设置为5～100mm，满足针式锂离子电池的轴向长度，这样设置的目的是简化工艺，降低工艺难度。

在一个实施例中，主刻槽处的开阀压力为1～10MPa。

在该实施例中，设置了主刻槽后，主刻槽处的材料在针式锂离子电池内具有1～10MPa的压力时会开阀。

在一个实施例中，针式锂离子电池的直径极小，直径不大于2mm。如图9所示，该实施例同样能达到开阀压力1～10Mpa的效果。

在该实施例中，在针式锂离子电池的侧壁上设置一级弱化区和主刻槽，以使针式锂离子电池在开阀时保持电池外壳基本不发生形变，使开阀的形变集中在主刻槽和一级弱化区。在小直径的针式锂离子电池上同样设置了一级弱化区和主刻槽，因为一级弱化区和主刻槽的最薄弱的位置的厚度与上述其它针式锂离子电池中的数据是相同的，所以该实施例中的针式锂离子电池也可以达到开阀压力为1～10Mpa的效果。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种针式锂离子电池，其特征在于，包括壳体，所述壳体包括沿轴向延伸的侧壁，所述侧壁上设置一级弱化区，所述一级弱化区的厚度薄于所述侧壁在一级弱化区以外的部分的厚度；所述一级弱化区内设置主刻槽，所述主刻槽的槽底壁厚薄于所述一级弱化区的厚度。

2.根据权利要求1所述的针式锂离子电池，其特征在于，所述一级弱化区沿所述壳体的轴向设置在侧壁上。

3.根据权利要求1所述的针式锂离子电池，其特征在于，所述主刻槽沿所述壳体的轴向设置在所述一级弱化区。

4.根据权利要求1所述的针式锂离子电池，其特征在于，还包括与所述主刻槽交叉的至少一个副刻槽。

5.根据权利要求4所述的针式锂离子电池，其特征在于，所述主刻槽以及所述副刻槽的至少一个沿自身延伸方向的剖面结构为梯形，槽口处为所述梯形的长底边。

6.根据权利要求5所述的针式锂离子电池，其特征在于，所述主刻槽以及所述副刻槽的沿自身宽度方向的剖面结构均为V字形。

7.根据权利要求1所述的针式锂离子电池，其特征在于，所述壳体的材料为金属，所述壳体的厚度为0.05～0.2mm。

8.根据权利要求1所述的针式锂离子电池，其特征在于，所述一级弱化区的厚度是均匀的；或所述一级弱化区由边界处向所述主刻槽逐渐变薄。

9.根据权利要求1所述的针式锂离子电池，其特征在于，所述一级弱化区的厚度为0.01～0.15mm，所述主刻槽的槽底处的壁厚为0.005～0.015mm。

10.根据权利要求1所述的针式锂离子电池，其特征在于，所述一级弱化区和所述刻槽设置在所述侧壁的外表面，所述一级弱化区的宽度为0.1～1mm，所述主刻槽的长度为5～100mm。

11.根据权利要求1所述的针式锂离子电池，其特征在于，所述主刻槽处的开阀压力为1～10MPa。

12.根据权利要求1所述的针式锂离子电池，还包括盖板，所述盖板通过焊接或铆合密封连接在所述侧壁的两端。

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