CN211455729U - 具有防爆功能的镍氢圆柱电池 - Google Patents

Abstract

一种具有防爆功能的镍氢圆柱电池包括电芯、外壳及封盖。外壳包括壳体及多个弧形垫片，壳体为两端开口的筒状结构，壳体设置有分隔部、封口腔及主收容腔，多个弧形垫片均设置于主收容腔内，壳体的外壁上开设有多个防爆槽，封盖包括密封圈、盖帽及底盖，外壳的外壁上开设防爆槽以降低外壳的结构程度，在电池内部气压上升到爆炸临界值前，可沿防爆槽延伸方向裂开泄压，且在外壳内部设置多个弧形垫片弥补外壳的抗压能力，通过各弧形垫片分担电池外壳承受的压力，并且在电池膨胀时辅助向外施力，降低外壳的抗膨胀能力，避免镍氢电池发生故障时内部气压过大导致电池爆炸，提高镍氢电池的安全性能。

Description

具有防爆功能的镍氢圆柱电池

技术领域

本实用新型涉及一种镍氢电池，特别是涉及一种具有防爆功能的镍氢圆柱电池。

背景技术

镍氢电池在我们生活中随处可见。如灯具、便携式仪器、电子玩具等等。事物越普及就会暴露出越多问题，镍氢电池爆炸也是常有的事。爆炸的原理就是物体内部气压过大导致容器无法被容纳而被冲破，从而导致气压瞬间放出就形成了爆炸，镍氢电池爆炸也是相同的原理。其中导致镍氢电池在充电过程中的化学反应是放热反应，电池容量越大，电池的总反应热越多，若电池的内阻过大或者发生过充电时，电池内部反应产热过多，导致电池内部反应产生过量气体，进而引发爆炸，轻则损坏用电产品，重则引起火灾。

因此，如何对镍氢电池进行优化，降低其发生爆炸的概率，是本领域技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种具有防爆功能的镍氢圆柱电池，通过对电池外壳结构进行优化，降低电池外壳的抗膨胀能力，避免镍氢电池发生故障时内部气压过大导致电池爆炸，提高镍氢电池的安全性能。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种具有防爆功能的镍氢圆柱电池包括：电芯、外壳及封盖；

所述外壳包括壳体及多个弧形垫片，所述壳体为两端开口的筒状结构，所述壳体设置有分隔部、封口腔及主收容腔，所述主收容腔用于容置所述电芯，所述分隔部位于所述壳体内壁上，所述封口腔及所述主收容腔分别位于所述分隔部的两侧，且所述封口腔与所述主收容腔连通，多个所述弧形垫片均设置于所述主收容腔内，每相邻两个所述弧形垫片的边缘相贴合，每相邻两个所述弧形垫片之间均设置有间隙，所述壳体的外壁上开设有多个防爆槽，且多个所述防爆槽一一对应朝向多个所述间隙设置；

所述封盖包括密封圈、盖帽及底盖，所述盖帽及所述底盖分别设置于所述壳体的两端上，且所述盖帽嵌置于所述封口腔内，且所述盖帽与所述电芯的正极抵接，所述密封圈设置于所述封口腔内，且所述密封圈位于所述盖帽与所述封口腔之间。

在其中一个实施例中，所述电芯包括正极片、隔膜及负极片，所述正极片、所述隔膜及所述负极片顺序层叠且卷绕成柱状结构，且所述负极片位于最外侧，多个所述弧形垫片均与负极片抵接。

在其中一个实施例中，所述防爆槽的槽宽由靠近所述壳体外壁的一侧向靠近所述壳体内壁的一侧递减。

在其中一个实施例中，所述防爆槽的长度大于所述弧形垫片的长度。

在其中一个实施例中，所述弧形垫片以所述电芯的轴心线为中心呈圆周阵列分布，多个所述弧形垫片首尾相贴。

在其中一个实施例中，所述壳体远离所述封口腔的一端上开设有定位槽，所述底盖的边缘嵌置于所述定位槽内。

在其中一个实施例中，所述外壳还包括底部垫块，所述底部垫块设置于所述主收容腔内，且所述底盖及所述电芯分别与所述底部垫块相对的两侧面抵持。

在其中一个实施例中，具有防爆功能的镍氢圆柱电池还包括包装膜，所述包装膜包覆于所述外壳的外壁上。

在其中一个实施例中，所述密封圈包括弹性套及阻隔环，所述弹性套套置于所述盖帽上，所述弹性套的两端开口，所述阻隔环设置于所述弹性套靠近所述主收容腔的一侧，且所述阻隔环与所述分隔部紧贴。

在其中一个实施例中，所述弧形垫片设置有六片。

上述具有防爆功能的镍氢圆柱电池通过设置电芯、外壳及封盖，外壳的外壁上开设防爆槽以降低外壳的结构程度，在电池内部气压上升到爆炸临界值前，可沿防爆槽延伸方向裂开泄压，且在外壳内部设置多个弧形垫片弥补外壳的抗压能力，通过各弧形垫片分担电池外壳承受的压力，并且在电池膨胀时辅助向外施力，降低外壳的抗膨胀能力，避免镍氢电池发生故障时内部气压过大导致电池爆炸，提高镍氢电池的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型一实施例中的具有防爆功能的镍氢圆柱电池的结构示意图；

图2为图1所示具有防爆功能的镍氢圆柱电池的爆炸视图；

图3为电池内部膨胀时壳体上其中一个防爆槽所在位置的受力状态示意图；

图4为电池受外部压力作用时相邻两片弧形垫片之间的受力状态示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一种具有防爆功能的镍氢圆柱电池10包括：电芯100、外壳 200及封盖300。电芯100容置于外壳200内，封盖300用于封闭外壳200，通过弱化外壳的抗膨胀能力，在电池内部气压上升至引发爆炸临界值之前使外壳 200裂开泄压，从而提高镍氢圆柱电池10的安全性能。

请参阅图1及图2，外壳200包括壳体210及多个弧形垫片220，壳体210 为两端开口的筒状结构，壳体210设置有分隔部211、封口腔212及主收容腔 213，主收容腔213用于容置电芯100，分隔部211位于壳体210内壁上，封口腔212及主收容腔213分别位于分隔部211的两侧，且封口腔212与主收容腔 213连通，多个弧形垫片220均设置于主收容腔213内，每相邻两个弧形垫片 220的边缘相贴合，亦即各个弧形垫片220首尾相连，多个弧形垫片220首尾相连在壳体210内壁上形成环状支撑套，以辅助壳体210抵抗压力。一实施例中，弧形垫片220设置有六片。

请参阅图3，每相邻两个弧形垫片220之间均设置有间隙400，壳体210的外壁上开设有多个防爆槽214，且多个防爆槽214一一对应朝向多个间隙400设置，通过开设防爆槽214降低壳体210的厚度进而降低壳体210的结构强度，防爆槽214所在位置即为壳体210的薄弱点，当镍氢电池因故障产生大量气体导致壳体210内部压强上升时，壳体210将沿防爆槽214所在位置裂开以进行泄压。

请参阅图1及图2，封盖300包括密封圈310、盖帽320及底盖330，盖帽 320及底盖330分别设置于壳体210的两端上，且盖帽320嵌置于封口腔212内，且盖帽320与电芯100的正极抵接，密封圈310设置于封口腔212内，且密封圈310位于盖帽320与封口腔212之间。

需要说明的是，镍氢电池过程电时，电池内部温度急剧上升，并且会产生大量氧气及氢气进而导致电池内部压强迅速上升，当压强上升至电池外壳的承受极限时，产生的气体冲开电池外壳发生爆炸。上述方案中通过在壳体210的外壁上开设防爆槽214，降低了壳体210的结构强度，亦即降低了壳体210抵抗内部压强的能力，在电池内部压强到达爆炸的临界值前，壳体210就会沿防爆槽214出裂开，电池内部气体从裂开部位泄漏，降低了爆炸冲力，避免伤害使用者或引发火灾。

请参阅图3，且在壳体210内壁上设置多个弧形垫片220，在电池内部膨胀时，各个弧形垫片220在电池内部压强作用下相互远离，又由于防爆槽214时指向相邻两个弧形垫片220之间的间隙的，当两个相邻的弧形垫片220发生分离时作用在壳体210内壁上的向外的推力会使得防爆槽214出发生应力集中现象，由此使得壳体210更容易裂开。

请参阅图4，同时，由于每相邻两个弧形垫片220的边缘相贴合，当电池收到外部压力作用时，压力作用到弧形垫片220上，并且会分散到与该弧形垫片 220相贴合的其他两片弧形垫片220上，即多个弧形垫片220在壳体210内壁上形成辅助支撑结构，以提高壳体210的抗压能力，即壳体210的抗膨胀能力被弧形垫片220及防爆槽214组成的防爆结构削弱，而多个弧形垫片220又在壳体210内辅助壳体210抵抗外部压力，由此提高镍氢圆柱电池10的安全性能。

下面结合附图对壳体210承受内部膨胀力及承受外部压力两种状态下的受力情况进行详细描述：

请参阅图3，电池故障导致内部压强迅速升高，产生多个由电池中心指向电池外部的呈放射状分布的膨胀力F1，在膨胀力F1作用下各个弧形垫片220相互远离并传递到壳体210上，并且在其中一个防爆槽214的两侧上产生膨胀分力 F2，两个膨胀分力F2以防爆槽214为中心且方向相反，随着电池内部压强升高，作用到防爆槽214两侧的膨胀分力F2随之升高，进而将壳体210沿防爆槽214 两侧撕裂，此时电池内部气体沿裂开的位置漏出，达到泄压目的，由此达到降低壳体210抵抗膨胀的能力。

请参阅图4，电池收到外部压力F3时，压力F3通过看壳体210作用到其中一个弧形垫片220上，使得弧形垫片220由向电池中心移动的趋势，由于多个弧形垫片220的边缘是相贴合的，此时压力F3会产生压力分力F4，并且压力分力F4作用到与该弧形垫片220相贴合的两片弧形垫片220上，同时这两片弧形垫片220产生反作用力抵抗压力分力F4，即各个多个弧形垫片220之间分散外部压力F3，辅助壳体210抵抗压力F3以防止壳体210发生变形，即提高壳体 210的抗压能力。

进一步地，电芯100包括正极片、隔膜及负极片，正极片、隔膜及负极片顺序层叠且卷绕成柱状结构，且负极片位于最外侧，多个弧形垫片220均与负极片抵接。

进一步地，请参阅图3，为了提高防爆槽214所在位置的抗膨胀性能，降低防爆槽214的必要深度，防爆槽214的槽宽由靠近壳体210外壁的一侧向靠近壳体210内壁的一侧递减。

请参阅图1，为了提高防爆槽214所在位置的抗膨胀性能，防爆槽214的长度大于弧形垫片220的长度。

为了提高弧形垫片220对壳体210的支撑力，弧形垫片220以电芯100的轴心线为中心呈圆周阵列分布，多个弧形垫片220首尾相贴。

为了提高镍氢电池10的整体结构强度，壳体210远离封口腔212的一端上开设有定位槽215，底盖330的边缘嵌置于定位槽215内。

为了避免电芯100发生短路，外壳200还包括底部垫块230，底部垫块230 设置于主收容腔213内，且底盖330及电芯100分别与底部垫块230相对的两侧面抵持。

进一步地，还包括包装膜，包装膜包覆于外壳200的外壁上。

请参阅图1，为了提高镍氢圆柱电池10的气密性，密封圈310包括弹性套 311及阻隔环312，弹性套311套置于盖帽320上，弹性套311的两端开口，阻隔环312设置于弹性套311靠近主收容腔213的一侧，且阻隔环312与分隔部 211紧贴。

上述具有防爆功能的镍氢圆柱电池通过设置电芯100、外壳200及封盖300，外壳200的外壁上开设防爆槽214以降低外壳200的结构程度，在电池内部气压上升到爆炸临界值前，可沿防爆槽214延伸方向裂开泄压，且在外壳200内部设置多个弧形垫片220弥补外壳200的抗压能力，通过各弧形垫片220分担电池外壳200承受的压力，并且在电池膨胀时辅助向外施力，降低外壳200的抗膨胀能力，避免镍氢电池发生故障时内部气压过大导致电池爆炸，提高镍氢电池的安全性能。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种具有防爆功能的镍氢圆柱电池，其特征在于，包括：

电芯，

外壳，所述外壳包括壳体及多个弧形垫片，所述壳体为两端开口的筒状结构，所述壳体设置有分隔部、封口腔及主收容腔，所述主收容腔用于容置所述电芯，所述分隔部位于所述壳体内壁上，所述封口腔及所述主收容腔分别位于所述分隔部的两侧，且所述封口腔与所述主收容腔连通，多个所述弧形垫片均设置于所述主收容腔内，每相邻两个所述弧形垫片的边缘相贴合，每相邻两个所述弧形垫片之间均设置有间隙，所述壳体的外壁上开设有多个防爆槽，且多个所述防爆槽一一对应朝向多个所述间隙设置；

封盖，所述封盖包括密封圈、盖帽及底盖，所述盖帽及所述底盖分别设置于所述壳体的两端上，且所述盖帽嵌置于所述封口腔内，且所述盖帽与所述电芯的正极抵接，所述密封圈设置于所述封口腔内，且所述密封圈位于所述盖帽与所述封口腔之间。

2.根据权利要求1所述的具有防爆功能的镍氢圆柱电池，其特征在于，所述电芯包括正极片、隔膜及负极片，所述正极片、所述隔膜及所述负极片顺序层叠且卷绕成柱状结构，且所述负极片位于最外侧，多个所述弧形垫片均与负极片抵接。

3.根据权利要求1所述的具有防爆功能的镍氢圆柱电池，其特征在于，所述防爆槽的槽宽由靠近所述壳体外壁的一侧向靠近所述壳体内壁的一侧递减。

4.根据权利要求1所述的具有防爆功能的镍氢圆柱电池，其特征在于，所述防爆槽的长度大于所述弧形垫片的长度。

5.根据权利要求1所述的具有防爆功能的镍氢圆柱电池，其特征在于，所述弧形垫片以所述电芯的轴心线为中心呈圆周阵列分布，多个所述弧形垫片首尾相贴。

6.根据权利要求1所述的具有防爆功能的镍氢圆柱电池，其特征在于，所述壳体远离所述封口腔的一端上开设有定位槽，所述底盖的边缘嵌置于所述定位槽内。

7.根据权利要求1所述的具有防爆功能的镍氢圆柱电池，其特征在于，所述外壳还包括底部垫块，所述底部垫块设置于所述主收容腔内，且所述底盖及所述电芯分别与所述底部垫块相对的两侧面抵持。

8.根据权利要求1所述的具有防爆功能的镍氢圆柱电池，其特征在于，还包括包装膜，所述包装膜包覆于所述外壳的外壁上。

9.根据权利要求1所述的具有防爆功能的镍氢圆柱电池，其特征在于，所述密封圈包括弹性套及阻隔环，所述弹性套套置于所述盖帽上，所述弹性套的两端开口，所述阻隔环设置于所述弹性套靠近所述主收容腔的一侧，且所述阻隔环与所述分隔部紧贴。

10.根据权利要求1所述的具有防爆功能的镍氢圆柱电池，其特征在于，所述弧形垫片设置有六片。

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