CN212571194U

CN212571194U - 二次电池

Info

Publication number: CN212571194U
Application number: CN202021210114.6U
Authority: CN
Inventors: 李柳; 程芳燕; 张耀
Original assignee: Sunwoda Electric Vehicle Battery Co Ltd
Current assignee: Xinwangda Power Technology Co ltd
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2021-02-19
Anticipated expiration: 2030-06-24

Abstract

本实用新型提供了一种二次电池，包括壳体、第一盖板和第二盖板，壳体为筒状结构，且壳体的延伸方向上具有相对的第一开口和第二开口，第一盖板盖设在第一开口上，第二盖板盖设在第二开口上，第一盖板上设有第一防爆阀，第二盖板上设有第二防爆阀。本实用新型二次电池在壳体两个侧面的盖板上各设置了一个防爆阀，相比现有的在电池顶部设计一个防爆阀而言，设计两个防爆阀能够在有限的盖板面积上实现更大的泄压速率，提高了二次电池的安全性能。

Description

二次电池

技术领域

本实用新型涉及到电池技术领域，特别是涉及到一种二次电池。

背景技术

传统的方形二次电池的顶盖板上一般都设计有防爆阀，在电池过充、短路、过热等使用不当的情况下，电池内压骤升，当电池内压达到防爆阀的开阀阈值时，防爆阀喷开泄压，避免电池因内部压强过大而爆炸。

传统采用防爆阀的二次电池中，防爆阀通常都是安装在二次电池壳体的顶部盖板上。而为了进一步提升电池的能量密度，同时适应动力电池矮模组化的发展趋势，二次电池开始向着扁平化方向发展。而传统的单防爆阀设计在新的扁平化二次电池中容易引起泄压速率不足，在极端状态下二次电池很可能因泄压速度过慢而爆炸。

发明内容

本实用新型的主要目的为提供一种二次电池，以解决现有扁平化二次电池中泄压速率不足的问题。

本实用新型的技术方案为：

一种二次电池，包括壳体、第一盖板和第二盖板，壳体为筒状结构，且壳体的延伸方向上具有相对的第一开口和第二开口，第一盖板盖设在第一开口上，第二盖板盖设在第二开口上，第一盖板上设有第一防爆阀，第二盖板上设有第二防爆阀。

进一步地，第一防爆阀和第二防爆阀为对称设置。

进一步地，第一防爆阀和第二防爆阀为非对称设置。

进一步地，第一防爆阀的面积与第一盖板的面积比为1:4～1:14；第二防爆阀的面积与第二盖板的面积比为1:4～1:14。

进一步地，第一防爆阀和第二防爆阀均为椭圆形结构，第一防爆阀的宽度为第一盖板的宽度的65％～80％；第二防爆阀的宽度为第二盖板的宽度的 65％～80％。

进一步地，第一防爆阀和第二防爆阀的总外表面积与二次电池的单体能量的比大于或等于1.02mm²/Wh。

进一步地，第一盖板和第二盖板上分别开设有第一通孔和第二通孔，第一防爆阀和第二防爆阀分别设置在第一通孔和第二通孔内。

进一步地，第一防爆阀包括第一爆破部和设置在第一爆破部周缘的第一连接部，第一连接部焊接在第一通孔的侧壁上，第一连接部的厚度大于第一爆破部的厚度，第二防爆阀包括第二爆破部和设置在第二爆破部周缘的第二连接部，第二连接部的厚度大于第二爆破部的厚度，第二连接部焊接在第二通孔的侧壁上。

进一步地，第一爆破部和第二爆破部上均设有凹痕，凹痕的深度为第一爆破部厚度的1/3～4/5，凹痕的深度为第二爆破部厚度的1/3～4/5。

进一步地，凹痕的截面形状为弧形、梯形、矩形、U形及V形中的至少一种。

附图说明

图1为本实用新型的二次电池的结构示意图；

图2为本实用新型的第一防爆阀与第一盖板的连接示意图以及第二防爆阀与第二盖板的连接示意图；

图3为图2中B-B、C-C的剖面图；

图4为本实用新型实施例一的第一盖板的结构示意图；

图5为本实用新型实施例一的第二盖板的结构示意图；

图6为本实用新型实施例二的第一盖板的结构示意图；

图7为本实用新型实施例二的第二盖板的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1，为本实用新型的二次电池的结构示意图。

一种二次电池，包括壳体1、第一盖板2和第二盖板3，壳体1为筒状结构，且壳体1的延伸方向上具有相对的第一开口1a和第二开口1b，第一盖板 2盖设在第一开口1a上，第二盖板3盖设在第二开口1b上，第一盖板2上设有第一防爆阀4，第二盖板3上设有第二防爆阀5。

参照图1，本实用新型的二次电池结构基本符合以下特征：壳体1所封闭空间的厚度D为10mm-90mm，长度L为180mm-560mm，高度H为 60mm-130mm，该封闭空间的三个维度的尺寸满足：1.4≤L/H≤9，2≤L/D≤ 50，且H≥D。在这种扁平化的二次电池中，传统的单防爆阀设计需要占据较大面积，不适用于这种扁平电池结构。在扁平化二次电池中，由于电池壳体1 的盖板(包括第一盖板2和第二盖板3)上可容纳安装防爆阀的面积有限，设计出的防爆阀的面积也相应较小，因此单一的防爆阀设计在新的扁平化二次电池中容易引起泄压速率不足，在极端状态下二次电池很可能因泄压速度过慢而爆炸。

本实用新型二次电池在壳体1两个侧面的第一盖板2和第二盖板3上分别设置了第一防爆阀4和第二防爆阀5，相比现有的在电池顶部设计一个防爆阀而言，设计两个防爆阀能够在有限的盖板面积上实现更大的泄压速率，提高了二次电池的安全性能。

参照图1，本实用新型的二次电池在第一盖板2上设置了正极柱21，在第二盖板3上设置了负极柱31。进一步地，第一盖板2和第二盖板3中的一个上设置有注液孔32。在图示的实施例中，注液孔32设置在第一盖板3上。

在本实用新型中，壳体1采用铝合金、钢板、玻纤复材、SMC复材以及碳纤复材之中的一种制成，但不限于此。

在本实用新型中，第一防爆阀4和第二防爆阀5为对称设置。

将两个防爆阀进行对称设置，可以使得两个防爆阀在开启后气体喷出的路径在一条直线上，有助于快速释放电池内部压力，达到短时间内泄压的目的。同时因为两个防爆阀中喷出的气体对电池施加的冲击力方向相反，可以一定程度上弱化对壳体1的变形力，降低壳体1撕裂的风险。

在本实用新型中，第一防爆阀4和第二防爆阀5也可以是非对称设置，这样设置可以使得两个防爆阀开启后电池内部气体喷出的路径不平行，有助于通过多个方向迅速释放电池内部压力，达到泄压目的。

在本实用新型中，第一防爆阀4的面积与第一盖板2的面积比为1:4～1:14；第二防爆阀5的面积与第二盖板3的面积比为1:4～1:14。本实用新型为了在有限的盖板面积上尽可能增大防爆阀的面积，同时又能保证满足极柱以及其他结构的设计空间，将第一防爆阀4的面积与第一盖板2的面积比设计为 1:4～1:14，同理，第二防爆阀5的面积与第二盖板3的面积比为1:4～1:14。

在本实用新型中，第一防爆阀4和第二防爆阀5均为椭圆形结构，第一防爆阀4的宽度为第一盖板2的宽度的65％～80％；第二防爆阀5的宽度为第二盖板3的宽度的65％～80％。为了在第一盖板2或第二盖板3有限的面积内尽量加大第一防爆阀4或第二防爆阀5的面积，又避免第一防爆阀4或第二防爆阀5与壳体1发生干涉，将第一防爆阀4或第二防爆阀5的宽度设计为第一盖板2或第二盖板3宽度的65％～80％。

在本实用新型中，第一防爆阀4和第二防爆阀5的总外表面积与二次电池的单体能量的比大于或等于1.02mm²/Wh。在本实用新型中，第一防爆阀 4和第二防爆阀5的总外表面积根据二次电池的单体能量进行设计，可以使得气体喷出时对电池施加的变形力刚好让电池产生微量的塑性形变，在进一步释放电池内部的能量的情况下，降低了壳体1被高压气体撕裂的风险。因此，本实用新型第一防爆阀4和第二防爆阀5的总外表面积的设计方式能够保证电池内部的高压气体可以通过防爆阀2有效地释放。

参照图2，以第一盖板2为例，第一盖板2上开设有第一通孔2a，第一防爆阀4设置在第一通孔2a内。同样的，第二盖板3上开设有第二通孔3a，第二防爆阀5设置在第二通孔3a内。

参照图2和图3，第一防爆阀4包括第一爆破部41和设置在第一爆破部 41周缘的第一连接部42，第一连接部42焊接在第一通孔2a的侧壁上，第一连接部42的厚度大于第一爆破部41的厚度。同样地，第二防爆阀5包括第二爆破部51和设置在第二爆破部51周缘的第二连接部52，第二连接部52的厚度大于第二爆破部51的厚度，第二连接部52焊接在第二通孔3a的侧壁上。

以第一防爆阀4为例，第一爆破部41通过第一连接部42设置在第一盖板2的第一通孔2a上，当壳体1内部压力增大超过第一爆破部41的爆破压力时，第一爆破部41破裂，电池内部高压高热气体从第一通孔2a中泄出。第一爆破部41为铝片，且在本实用新型中，第一爆破部41的厚度为0.5～2.5mm。在本实用新型中，第一通孔2a的形状为椭圆形，具体根据第一防爆阀4的形状进行设计。同样地，当第一防爆阀4为其他形状时，第一通孔2a的形状也是多变的，具体还可以为圆形、腰形、矩形等。

同样地，第二防爆阀5的第二爆破部51通过第二连接部52设置在第二盖板3的第二通孔3a上，当壳体1内部压力增大超过第二爆破部51的爆破压力时，第二爆破部51破裂，电池内部高压高热气体从第二通孔3a中泄出。第二爆破部51为铝片，且在本实用新型中，第二爆破部51的厚度为0.5～2.5mm。在本实用新型中，第二通孔3a的形状为椭圆形，具体根据第二防爆阀5的形状进行设计。同样地，当第二防爆阀5为其他形状时，第二通孔3a的形状也是多变的，具体还可以为圆形、腰形、矩形等。

第一爆破部41和第二爆破部51上均设有凹痕6，凹痕6的深度为第一爆破部41厚度的1/3～4/5，同样地，凹痕6的深度为第二爆破部51厚度的1/3～4/5。

凹痕6的深度与第一爆破部41和第二爆破部51的爆破压力息息相关，凹痕6过浅则不容易产生应力集中来使第一爆破部41和第二爆破部51破裂，凹痕6过深则容易使第一爆破部41和第二爆破部51发生破裂，拉低了第一爆破部41和第二爆破部51的爆破压力，因此，凹痕6的深度设计至关重要，在实际应用中，将凹痕6的深度设计为第一爆破部41和第二爆破部51厚度的1/3～4/5，是十分恰当的选择。

以第一防爆阀4为例，当壳体1内部压力过高时，高压高热气体在第一爆破部41的凹痕6上产生应力集中从而从凹痕6处撕裂第一爆破部41，对二次电池进行泄压。同样地，当壳体1内部压力过高时，高压高热气体在第二爆破部51的凹痕6上产生应力集中从而从凹痕6处撕裂第二爆破部51，对二次电池进行泄压。

在本实用新型中，凹痕6的截面形状为弧形、梯形、矩形、U形及V形中的至少一种。

以第一防爆阀4中的凹痕6的截面形状为V形为例，当电池内部压力过大时，第一爆破部41容易在该V形的尖端处产生应力集中，以使第一爆破部 41能够及时有效地发生爆破，释放电池内的高压高热气体。在本实用新型中，凹痕6可以设有一条也可以设有多条。当设有多条凹痕6时，凹痕6之间可以互不交错，也可以互相交错设置。具体可根据二次电池的开阀压力进行设定，当需要设计较小的开阀压力时，可以在第一爆破部41上设计多条互相交错的凹痕6，凹痕6之间交错的位置是应力最集中的地方，也是第一爆破部 41承压最弱的位置。

在本实用新型中，上述第一防爆阀4和第二防爆阀5的开阀压力为P (Mpa)，扁平化二次电池单体的能量密度为F(Wh/kg)，其中：若F≤180，则 P≥1.0，若180<F≤240，则0.95<P≤1.0，若F≥240，则P≤0.95。该设计原则是根据不同能量密度电池的产气速率制定的，目的是保证第一防爆阀4和第二防爆阀5开阀后，电池内压不会继续升高至达到壳体1的抗拉强度而引发爆炸。

本实用新型的二次电池可以是锂离子电池、钠离子电池、镁离子电池或者铝离子电池，但不限于此。

实施例一：

参照图1，图4和图5，在本实施例中，二次电池的容量为440WH，壳体1 为铝合金材料，壳体1所封闭空间的厚度D为33mm，长度L为220mm，高度H 为102mm，第一盖板2和第二盖板3的厚度均为1.2mm，其中第一盖板2上包括正极柱21和第一防爆阀4，在高度方向上，第一防爆阀4中心点与正极柱21上边缘的上方的距离h1为25mm。第二盖板3上包括负极柱31、第二防爆阀5和注液孔32，在高度方向上，第二防爆阀5中心点与负极柱31下边缘的下方的距离 h2为28mm。第一盖板2的第一通孔2a以及第二盖板3的第二通孔3a均为椭圆形，第一防爆阀4或第二防爆阀5的外表面积为500mm²。正极柱21和负极柱31 的中心点的连线与壳体1底面平行。

实施例二：

参照图1、图6和图7，在本实施例中，二次电池的容量为950WH，壳体1 为钢板，壳体1所封闭空间的厚度D为44mm，长度L为400mm，高度H为102mm，第一盖板2和第二盖板3的厚度为2mm，第一盖板2上包括正极柱21、第一防爆阀4和注液孔22，在高度方向上，第一防爆阀4与正极柱21下边缘的下方的距离h3为32mm；第二盖板3上包括负极柱31、第二防爆阀5和注液孔32，在高度方向上，第二防爆阀5与负极柱31上边缘的上方的距离为h4为35.5mm。第二盖板3的第二通孔3a为圆形，第一防爆阀4或第二防爆阀5的外表面积为600mm²。正极柱21中心点高度h5为73mm，负极柱31中心点高度h6为32mm。

综上所述，本实用新型二次电池在壳体1两个侧面的第一盖板2和第二盖板3上分别设置了第一防爆阀4和第二防爆阀5，相比现有的在电池顶部设计一个防爆阀而言，设计两个防爆阀能够在有限的盖板面积上实现更大的泄压速率，提高了二次电池的安全性能。

以上所述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，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种二次电池，其特征在于，包括壳体、第一盖板和第二盖板，所述壳体为筒状结构，且所述壳体的延伸方向上具有相对的第一开口和第二开口，所述第一盖板盖设在所述第一开口上，所述第二盖板盖设在所述第二开口上，所述第一盖板上设有第一防爆阀，所述第二盖板上设有第二防爆阀。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第一防爆阀和所述第二防爆阀为对称设置。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第一防爆阀和所述第二防爆阀为非对称设置。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的二次电池，其特征在于，所述第一防爆阀的面积与所述第一盖板的面积比为1:4～1:14；所述第二防爆阀的面积与所述第二盖板的面积比为1:4～1:14。

5.根据权利要求1～3任意一项所述的二次电池，其特征在于，所述第一防爆阀和所述第二防爆阀均为椭圆形结构，所述第一防爆阀的宽度为所述第一盖板的宽度的65％～80％；所述第二防爆阀的宽度为所述第二盖板的宽度的65％～80％。

6.根据权利要求1～3任意一项所述的二次电池，其特征在于，所述第一防爆阀和所述第二防爆阀的总外表面积与所述二次电池的单体能量的比大于或等于1.02mm²/Wh。

7.根据权利要求1～3任意一项所述的二次电池，其特征在于，所述第一盖板和所述第二盖板上分别开设有第一通孔和第二通孔，所述第一防爆阀和所述第二防爆阀分别设置在所述第一通孔和所述第二通孔内。

8.根据权利要求7所述的二次电池，其特征在于，所述第一防爆阀包括第一爆破部和设置在所述第一爆破部周缘的第一连接部，所述第一连接部焊接在所述第一通孔的侧壁上，所述第一连接部的厚度大于所述第一爆破部的厚度，所述第二防爆阀包括第二爆破部和设置在所述第二爆破部周缘的第二连接部，所述第二连接部的厚度大于所述第二爆破部的厚度，所述第二连接部焊接在所述第二通孔的侧壁上。

9.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，所述第一爆破部和所述第二爆破部上均设有凹痕，所述凹痕的深度为所述第一爆破部厚度的1/3～4/5，所述凹痕的深度为所述第二爆破部厚度的1/3～4/5。

10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，所述凹痕的截面形状为弧形、梯形、矩形、U形及V形中的至少一种。