CN211182442U - 泄压吸收装置、单体电池及电池组 - Google Patents

泄压吸收装置、单体电池及电池组 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种用于抑制电池胀气的泄压吸收装置、单体电池及电池组，所述泄压吸收装置包括外壳体、开孔底板和压力释放机构，所述外壳体与所述开孔底板围设形成相互连通的泄压仓和气体吸收仓。通过泄压仓和气体吸收仓的设置，本实用新型的泄压吸收装置可以有效地抑制锂电池因气体产生导致的胀气形变，并因此防止了锂电池因胀气导致的性能衰减以及安全问题。另一方面，本实用新型通过采用气体选择性吸收物质，可以有效地抑制锂电池的胀气，而不需要牺牲锂电池的其它性能。

Description

泄压吸收装置、单体电池及电池组
技术领域
本实用新型属于锂离子电池技术领域，具体的讲，本实用新型涉及一种用于抑制或消除锂电池胀气的泄压吸收装置。
背景技术
锂离子电池具有容量大、重量轻、循环寿命长的特点，在电动助力车以及电动汽车等领域显示出了良好的应用前景。
高镍三元锂离子电池正极材料凭借比容量高、成本较低和安全性优良等优势，成为研究的热点，被认为是极具应用前景的锂离子动力电池正极材料，但镍含量过高的同时带来了高温胀气等严重问题。
锂离子电池在使用时，电池内部难免会产生气体，导致电池内部压力增大，其后果使电池壳体鼓胀、漏液甚至爆炸等严重问题。
传统的锂电池一般通过改善正负极材料、电解液及粘结剂等减小气体的产生，此类方法在达到抑制胀气的同时会带来其它的副作用，影响电池的性能。
因此，如何有效地抑制或消除因锂离子电池的胀气而导致锂电池壳体发生鼓胀或泄漏已经成为本领域中亟待解决的技术问题。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了以下方案的泄压吸收装置：
一种用于抑制电池胀气的泄压吸收装置，所述泄压吸收装置包括：外壳体、开孔底板和压力释放机构，所述外壳体与所述开孔底板围设形成相互连通的泄压仓和气体吸收仓，所述气体吸收仓用配置有气体选择性吸收物质，所述压力释放机构装配于所述泄压仓中，且贯穿所述开孔底板，以用于插入电池的注液孔中；
其中，在电池胀气时，电池中的气体从注液孔中排出并顶起所述压力释放机构，进入所述气体吸收仓中。
可选地，所述压力释放机构包括弹簧和T形密封元件，所述弹簧的一端与所述外壳体连接，而另一端与所述T形密封元件的横向部分的上表面连接，所述T形密封元件的垂直部分可活动的穿过所述开孔底板的底板孔并伸出。
可选地，所述泄压仓和所述气体吸收仓通过泄压仓的仓壁上部的微孔连通。
可选地，所述气体吸收仓为一个或多于一个。
可选地，所述泄压仓内的压力释放机构与所述泄压仓的仓壁不接触，所述压力释放机构与所述泄压仓的仓壁之间限定有气体扩散通道。
可选地，所述气体吸收仓内设有多个微孔隔板或网状隔板，所述多个微孔隔板或网状隔板将所述气体吸收仓分割成多个独立的气体吸收子仓，气体吸收子仓与气体吸收子仓之间存在有气体扩散通道，且气体吸收子仓与气体吸收子仓通过所述微孔隔板或网状隔板的微孔或网眼相互连通。
可选地，所述多个独立的气体吸收子仓内部盛放着气体选择性吸收物质。
可选地，所述T形密封元件的颈部粘贴有橡胶密封片。
另一方面，本实用新型还提供了一种单体电池，其包括外壳、电池顶盖、电芯以及本实用新型的泄压吸收装置，所述电池顶盖与所述外壳连接形成容置腔，所述电芯容置在所述容置腔中，所述电池顶盖开设有注液孔，所述泄压吸收装置插设于所述注液孔中。
还另一方面，本实用新型还提供了一种电池组，其特征在于，所述电池组包括汇流片和本实用新型的单体电池，所述汇流片与多个所述单体电池电性连接。
本实用新型产生的有益效果：
针对电池例如锂电池、特别是高镍三元锂电池在高温环境下工作容易胀气的缺点，通过设计一种泄压吸收装置，结合化学吸收的方法，实现了对电池例如锂电池胀气的抑制或消除。
一方面，通过泄压仓和气体吸收仓的设置，本实用新型的泄压吸收装置可以有效地抑制或消除电池例如锂电池因气体产生导致的胀气形变，并因此防止了电池例如锂电池因胀气导致的性能衰减以及安全问题。
另一方面，以往的抑制电池例如锂电池胀气的方法主要是从正负极材料及电解液方面入手，而此类改善产生气体的方法大多会牺牲电池例如锂电池的其它性能。本实用新型通过采用气体选择性吸收物质，可以有效地抑制电池例如锂电池的胀气，而不需要牺牲电池例如锂电池的其它性能。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的目的、功能及优点，提供以下附图。显然，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示出的结构获得其他的附图。
图1为安装在电池顶盖上的本实用新型泄压吸收装置的结构示意图；
图2为本实用新型泄压吸收装置的内部结构示意图；
图3为带有本实用新型泄压吸收装置的单体电池的主视图；
图4为带有本实用新型泄压吸收装置的单体电池的俯视图；
图5为一个电池组的结构示意图。
本文中所用的附图标记如下：
100-单体电池；200-电池组；1-泄压吸收装置；2-正极端子；3-顶盖；4-外壳；5-负极端子；6-防爆阀；7-注液孔；8-汇流片；11-外壳体；12-开孔底板； 13-气体吸收仓；14-泄压仓；121-底板孔；131-微孔板或网状隔板；132-气体吸收仓的气体扩散通道；133-气体吸收子仓；140-压力释放机构；141-泄压仓的气体扩散通道；142-弹簧；143-泄压仓仓壁上部的微孔；144-泄压仓的仓壁；145-T 形密封元件；146-橡胶密封片；147-T形密封元件的垂直部分。
具体实施方式
在本实用新型中，所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
以下将结合附图对本实用新型进一步说明：
作为示例，图1示出了安装在电池顶盖上的一种本实用新型泄压吸收装置，如图所示，所述泄压吸收装置包括外壳体11、开孔底板12和压力释放机构140。
所述外壳体11为具有1个开口的箱式容器，当然也可为具有1个开口的其他形状的容器，例如筒形容器或球形容器。
所述外壳体11与所述开孔底板12围设形成相互连通的泄压仓14和气体吸收仓13，所述的开孔底板12的材质一般为金属或合金，其大小能够盖住外壳体 11的开口并与之连接形成室，该室被间隔形成相互连通的泄压仓14和气体吸收仓13(图1显示有两个吸收仓)。
所述气体吸收仓13中放置有气体选择性吸收物质，在本实用新型中，气体吸收仓的数量没有特别限定，只要其能够完全吸收锂电池产生的气体即可，例如气体吸收仓可以仅有1个，或者有多于1个，本使用新型所述气体吸收仓13 为两个，并呈对称地分布在泄压仓14的两侧。
所述压力释放机构140装配于所述泄压仓14中，且贯穿所述开孔底板12，以用于插入电池的注液孔7中。
其中，在电池胀气时，电池中的气体从注液孔7中排出并顶起所述压力释放机构140，进入所述气体吸收仓13中，被放置在所述气体吸收仓13中的气体选择性吸收物质吸收，有效地抑制或消除电池例如锂电池因气体产生导致的胀气形变，并因此防止了电池例如锂电池因胀气导致的性能衰减以及安全问题，另外，通过采用气体选择性吸收物质，可以有效地抑制电池例如锂电池的胀气，而不需要牺牲电池例如锂电池的其它性能。
如图2所示，所述泄压仓14中包含压力释放机构140，所述压力释放机构 140包括弹簧142和T形密封元件145，所述弹簧142的一端与外壳体11连接，另一端与T形密封元件145的横向部分的上表面连接，所述T形密封元件145 的垂直部分147可活动地穿过所述开孔底板12的底板孔121并伸出。
优选，压力释放机构140与泄压仓的仓壁144不接触，所述压力释放机构 140与泄压仓的仓壁144之间限定有气体扩散通道(141，图2中显示有左右两边共2个)。
所述泄压仓14和气体吸收仓13通过泄压仓的仓壁144上部的微孔143连通，通过泄压仓的仓壁144上部的微孔143可以将进入泄压仓14的气体扩散进入气体吸收仓13，当然，泄压仓的仓壁144上部的微孔也可以用同样能让进入泄压仓14的气体扩散进入气体吸收仓的网状物替代。
优选，所述气体吸收仓13内设有多个微孔隔板或网状隔板131(图2中左边显示有2个)，所述多个微孔隔板或网状隔板131将气体吸收仓13分割成多个独立的气体吸收子仓133(图2中左右两边总共显示有4个)，气体吸收子仓133与气体吸收子仓133之间存在有气体扩散通道132，且气体吸收子仓133与气体吸收子仓133通过所述微孔隔板或网状隔板131的微孔或网眼(图中未显示)相互连通。优选，所述多个独立的气体吸收子仓133内部盛放着气体选择性吸收物质。所述气体选择性吸收物质是指能够将锂电池产生的气体进行选择性吸收的物质，锂电池产生的气体有如H2、CO2、CO、CH4、C2H6和C2H4等等。
所述压力释放机构140所包括的弹簧142用于缓冲或释放电池例如锂电池所产生的气体压力，因此，本领域技术人员很容易理解，任何能够缓冲或释放电池例如锂电池所产生气体压力的元件都可用于本实用新型，而非仅仅限于弹簧。
所述压力释放机构140所包括的T形密封元件145横向部分的上表面与所述弹簧142连接，T形密封元件145横向部分的下缘紧贴开孔底板12，T形密封元件145的垂直部分147可活动地插入开孔底板12的底板孔121并伸出。优选所述T形密封元件145的颈部粘贴有橡胶密封片146。T形密封元件145必须能够活动地穿过所述开孔底板12并插入电池的注液孔7中，这样，在电池胀气时，电池中的气体才能从注液孔7中排出并顶起所述压力释放机构140。
因此，优选T形密封元件145的垂直部分147的垂直壁表面是光滑的，使得垂直部分147与注液孔7和底板孔121之间的摩擦最小化或几乎没有摩擦，确保电池中的气体从注液孔7中排出时能够顶起所述压力释放机构140。
还优选，所述弹簧142处于压缩状态，且弹簧的施力中心位于T形密封元件145的中心。
T形密封元件145的垂直部分147与底板孔121的壁之间有一狭小的间隙，这样，在电池例如锂电池使用时，所产生的气体会迫使T形密封元件145的垂直部分147向上移动，同时，T形密封元件145的横向部分下表面与底板12上表面之间产生了一个空间，使得电池例如锂电池所产生的气体经所述间隙进入该空间，并进而扩散进入泄压仓14的气体扩散通道141，泄压仓14的气体扩散通道141中的气体则经泄压仓的仓壁144上部的微孔143扩散进入气体吸收仓 13，进而经过气体吸收仓的气体扩散通道132进入到气体吸收子仓133中，被放置在气体吸收子仓133中的气体选择性吸收物质吸收。
当单体锂电池胀气时，电池中的气体从注液孔7中排出并顶起所述压力释放机构140，进入所述气体吸收仓13中，进一步进入到气体吸收子仓133中，被放置在所述气体吸收子仓133中的气体选择性吸收物质吸收，然后所述压力释放机构140的弹簧142推动所述T形密封元件145，进而使所述T形密封元件145推动所述橡胶密封片146，并使用所述橡胶密封片146与所述顶盖3紧密贴合在一起，保证泄压吸收装置的密封性。通过设置的泄压吸收装置，可以有效地抑制或消除单体电池因气体产生导致的胀气使外壳形变，并因此防止了单体电池因胀气导致的性能衰减以及安全问题。
相应的，本实用新型还提供了一种单体电池，如图1和2所示，该单体电池包括电池顶盖3、注液孔7和本实用新型的泄压吸收装置1(参见图3和4)，且所述泄压吸收装置1的开孔底板12与电池顶盖3相连接，所述泄压吸收装置1 的T形密封元件145横向部分的下缘紧贴开孔底板12，T形密封元件145的垂直部分147贯穿所述开孔底板12的底板孔121，以用于插入至顶盖3的注液孔 7中。
一般而言，T形密封元件145的垂直部分147从底板孔121伸出的长度以不超过顶盖3的厚度为宜。
优选，本实用新型泄压吸收装置的开孔底板12通过焊接实现与电池顶盖3 的连接。
当电池例如锂电池在使用时，电池内部会经常产生气体，使电池内部压力增大，有时甚至导致电池壳体发生爆炸。为了避免这一问题的发生，可以将防爆阀6安装到单体电池例如锂电池上,在实现泄压吸收功能的同时，还具备了防爆功能。
图3和4显示了一种带有本实用新型泄压吸收装置的单体电池，如图所示，所述单体电池100包括外壳4、电池顶盖3、电芯以及本实用新型的泄压吸收装置1，所述电池顶盖3与所述外壳4连接形成容置腔，所述电芯容置在所述容置腔中，所述电池顶盖3开设有注液孔7，所述泄压吸收装置1插设于所述注液孔 7中，组装成一个独立的单体电池。
针对电池例如锂电池、特别是高镍三元锂电池在高温环境下工作容易胀气的缺点，通过设计一种泄压吸收装置，结合化学吸收的方法，实现了对电池例如锂电池胀气的抑制或消除。
一方面，通过泄压仓和气体吸收仓的设置，本实用新型的泄压吸收装置可以有效地抑制或消除电池例如锂电池因气体产生导致的胀气形变，并因此防止了电池例如锂电池因胀气导致的性能衰减以及安全问题。
另一方面，以往的抑制电池例如锂电池胀气的方法主要是从正负极材料及电解液方面入手，而此类改善产生气体的方法大多会牺牲电池例如锂电池的其它性能。本实用新型通过采用气体选择性吸收物质，可以有效地抑制电池例如锂电池的胀气，而不需要牺牲电池例如锂电池的其它性能。
相应的，如图5所示，本实用新型还涉及一种电池组，所述电池组200包括汇流片8和本实用新型的单体电池100，所述汇流片8与所述多个单体电池 100电性连接，所述电池组200能够提供更大的电池容量，可以适用于不同的需求。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的基础下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种泄压吸收装置，其特征在于：所述泄压吸收装置包括：外壳体、开孔底板和压力释放机构，所述外壳体与所述开孔底板围设形成相互连通的泄压仓和气体吸收仓，所述气体吸收仓配置有气体选择性吸收物质，所述压力释放机构装配于所述泄压仓中，且贯穿所述开孔底板，以用于插入电池的注液孔中；
其中，在电池胀气时，电池中的气体从注液孔中排出并顶起所述压力释放机构，进入所述气体吸收仓中。
2.根据权利要求1所述的泄压吸收装置，其特征在于，所述压力释放机构包括弹簧和T形密封元件，所述弹簧的一端与所述外壳体连接，而另一端与所述T形密封元件的横向部分的上表面连接，所述T形密封元件的垂直部分可活动地穿过所述开孔底板的底板孔并伸出。
3.根据权利要求2所述的泄压吸收装置，其特征在于，所述泄压仓和所述气体吸收仓通过泄压仓的仓壁上部的微孔连通。
4.根据权利要求3所述的泄压吸收装置，其特征在于，所述气体吸收仓为一个或多于一个。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的泄压吸收装置，其特征在于，所述泄压仓内的压力释放机构与所述泄压仓的仓壁不接触，所述压力释放机构与所述泄压仓的仓壁之间限定有气体扩散通道。
6.根据权利要求5所述的泄压吸收装置，其特征在于，所述气体吸收仓内设有多个微孔隔板或网状隔板，多个所述微孔隔板或网状隔板将所述气体吸收仓分割成多个独立的气体吸收子仓，气体吸收子仓与气体吸收子仓之间存在有气体扩散通道，且气体吸收子仓与气体吸收子仓通过所述微孔隔板或网状隔板的微孔或网眼相互连通。
7.根据权利要求6所述的泄压吸收装置，其特征在于，所述多个独立的气体吸收子仓内部盛放着气体选择性吸收物质。
8.根据权利要求2所述的泄压吸收装置，其特征在于，所述T形密封元件的颈部粘贴有橡胶密封片。
9.一种单体电池，其特征在于，包括外壳、电池顶盖、电芯和权利要求1至8任一项所述的泄压吸收装置，所述电池顶盖与所述外壳连接形成容置腔，所述电芯容置在所述容置腔中，所述电池顶盖开设有注液孔，所述泄压吸收装置插设于所述注液孔中。
10.一种电池组，其特征在于，所述电池组包括汇流片和多个权利要求9所述的单体电池，所述汇流片与所述多个单体电池电性连接。
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