CN215988916U

CN215988916U - 预防开阀失效的电池

Info

Publication number: CN215988916U
Application number: CN202122286757.XU
Authority: CN
Inventors: 连朋飞; 李倩伟; 谭明胜; 刘虎
Original assignee: Hubei Eve Power Co Ltd
Current assignee: Hubei Eve Power Co Ltd
Priority date: 2021-09-22
Filing date: 2021-09-22
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2031-09-22

Abstract

本实用新型公开了一种预防开阀失效的电池。所述预防开阀失效的电池包括：电池主体，所述电池主体上设置有电池防爆阀；真空仓，设于所述电池主体内部；真空仓开启阀，设于所述真空仓与所述电池主体的内部空间之间，所述真空仓开启阀的开阀压力小于所述电池防爆阀的开阀压力。本实用新型能够在电池防爆阀开启前提前检测到电池防爆阀即将开启，达到预防电池防爆阀开阀导致失效的目的。

Description

预防开阀失效的电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种预防开阀失效的电池。

背景技术

锂离子电池在使用过程中，随着锂离子电池的充放电，电池极片与电解液的副反应会产生反应气体，导致电池内气压逐渐增大。锂离子电池的应用环境越苛刻，电池内部的产气越剧烈。例如锂离子电池会组装成模组应用在新能源汽车上。电池模组的能量较大且集中，因此电池内部的产气越剧烈。

因此，锂离子电池上一般都设置有防爆阀，防爆阀的作用是在电池内部压力过大时开启，实现泄压，避免电池因压力过大发生爆炸。

现有技术中，虽然能通过开启防爆阀来泄压，杜绝部分危险，但并不能在在防爆阀开启前提前预知，不能避免防爆阀开启导致的失效。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种能够在电池防爆阀开启前提前检测到电池防爆阀即将开启，预防电池防爆阀开阀导致失效的预防开阀失效的电池。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种预防开阀失效的电池，包括：

电池主体，所述电池主体上设置有电池防爆阀；

真空仓，设于所述电池主体内部；

真空仓开启阀，设于所述真空仓与所述电池主体的内部空间之间，所述真空仓开启阀的开阀压力小于所述电池防爆阀的开阀压力。

作为上述自补液电池的可选方案，所述电池主体包括：

电池壳体，其顶部设有开口；

电池盖板，盖设于所述开口处。

作为上述自补液电池的可选方案，所述真空仓设于所述电池壳体的壳体侧壁和/或壳体底壁的内侧，所述壳体侧壁或所述壳体底壁上设置有用于对所述真空仓抽真空的抽真空口。

作为上述自补液电池的可选方案，所述真空仓设于所述壳体底壁内侧，所述真空仓包括一个与所述壳体底壁尺寸相同且平行设置的真空仓壁，所述真空仓壁与所述壳体侧壁及所述壳体底壁围设形成所述真空仓，所述真空仓开启阀设于所述真空仓壁上。

作为上述自补液电池的可选方案，所述真空仓设于所述壳体侧壁的内侧，所述壳体侧壁上设置有用于对所述真空仓抽真空的抽真空口。

作为上述自补液电池的可选方案，所述真空仓设于所述电池盖板的内侧，所述电池盖板上设置有用于对所述真空仓抽真空的抽真空口。

作为上述自补液电池的可选方案，所述真空仓包括真空仓底壁及四个真空仓侧壁，四个所述真空仓侧壁、所述真空仓底壁及所述电池盖板围设形成所述真空仓。

作为上述自补液电池的可选方案，所述真空仓开启阀设于所述真空仓底壁上。

作为上述自补液电池的可选方案，所述电池盖板上设置有用于向所述电池壳体内注入电解液的盖板注液口。

作为上述自补液电池的可选方案，所述真空仓开启阀的材质为金属铝或PET。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

在电池内部设置真空仓，真空仓与电池内部之间通过真空仓开启阀隔断，真空仓开启阀的开阀压力小于电池防爆阀的开阀压力，当电池内部的膨胀力达到真空仓开启阀的开阀压力时，真空仓开启阀打开，而此时并未达到电池的防爆阀的开启压力，防爆阀未开启，真空仓开启阀打开后真空仓的气压会补偿平衡电池内部的气压，这使电池内部的气压减小，因此，当检测到电池内部的气压减小时，说明真空仓开启阀已经打开，电池内的膨胀力已经较大了，也就是说电池的防爆阀即将开启，此时发出防爆阀开启预警，实现预防电池开阀失效的目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例中预防开阀失效的电池的结构示意图；

图2为图1所示结构的分解结构示意图；

图3为图2所示结构另一视角的结构示意图；

图4为本实用新型另一实施例中预防开阀失效的电池的结构示意图；

图5为图4所示结构的分解结构示意图；

图6为图5所示结构的剖视结构示意图；

图7为本实用新型实施例中一种预防电池开阀失效的检测方法的流程图；

图8为本实用新型另一实施例中一种预防电池开阀失效的检测方法的流程框图。

附图标记：

100、电池主体；101、电极；

110、电池壳体；111、壳体侧壁；112、壳体底壁；

120、电池盖板；121、抽真空口；122、盖板注液口；

200、真空仓；210、真空仓开启阀；220、真空仓底壁；230、真空仓侧壁；240、真空仓壁。

具体实施方式

以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

本实用新型提供了一种电池。请参考图1至图3，本实用新型中电池包括电池主体100、真空仓200以及真空仓开启阀210。电池主体100上设置有防爆阀(图中未示出)。防爆阀的作用是在电池主体100内部压力过大时开启，实现泄压，避免电池因压力过大发生爆炸。

本实用新型中，在电池主体100内设置真空仓200，真空仓200内抽真空，真空仓200内的压力约为0～-99kPa。如图3所示，真空仓200与电池主体100的内部空间之间设置有真空仓开启阀210，本实用新型实施例中，是将真空仓开启阀210设置在了真空仓200的底壁上。如实施例一中所述，真空仓开启阀210也可以设置在其它位置。真空仓开启阀210的开阀压力小于电池的防爆阀的开阀压力，这样使得真空仓开启阀210在防爆阀开阀前被开启，从而实现防爆阀开启预警，具体如实施例一所述，在此不再重复赘述。

参考图2，于一实施例中，电池主体100或真空仓200上设置抽真空口121，便于通过抽真空口121对真空仓200抽真空。抽真空时，将外界的抽真空设备连接至抽真空口121，启动抽真空设备，即可将真空仓200中抽成真空。通过对抽真空设备的抽真空时间和功率等工作参数的控制，即可实现真空仓200内真空度的控制。例如将真空仓200内的真空度控制为0～-99kPa。

于一实施例中，真空仓开启阀210的材质为金属铝或PET(Plythyleneterephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯，俗称涤纶树脂)，当然也可以采用其它具有等同效果的材质，只要能在预设压力下破裂且不会对电池的正常工作造成影响即可。

请参考图1至图3，电池主体100包括电池壳体110及电池盖板120，电池壳体110可采用铝壳。如图2所示，电池壳体110的顶部设有开口，电池盖板120盖设于电池壳体110顶部的开口处，以封闭电池壳体110。电池盖板120上设置有电极101。真空仓200设置在电池壳体110上或设置在电池盖板120上。如图1至图3所示的实施例中，真空仓200设置在电池盖板120上，如图4至图6所示的实施例中，真空仓200设置在电池壳体110上。

请参考图1至图3，真空仓200设置在电池盖板120的内侧。这里所说的内侧是指靠近电池内部的一侧。将真空仓200设置在电池盖板120内侧以使电池盖板120安装至电池后，真空仓200被封闭在电池内，避免真空仓200暴露在电池外。将真空仓200设置在电池盖板120内侧，使真空仓200与电池盖板120为一个整体，再将电池盖板120安装在电池壳体110上即可，便于安装。

参考图2，电池盖板120上设置抽真空口121和盖板注液口122。抽完真空后将抽真空口121封闭。盖板注液口122用于向电池壳体110内注入电解液。真空仓200设于电池盖板120的一端，也就使得抽真空口121对应的设置在电池盖板120的一端，盖板注液口122则设于电池盖板120的另一端。将抽真空口121和盖板注液口122分别设置在电池盖板120的两端能避免真空仓200抽真空和电池壳体110内注液互相干涉。

如图3所示，真空仓200包括真空仓底壁220及四个真空仓侧壁230，四个真空仓侧壁230、真空仓底壁220及电池盖板120围设形成真空仓200。由于将真空仓200设置在电池盖板120内侧，因此可以利用一部分电池盖板120作为真空仓200的顶壁，所以只需额外设置四个真空仓侧壁230及一个真空仓底壁220即可形成真空仓200。

请继续参考图3，真空仓开启阀210设置在真空仓底壁220上，真空仓底壁220最靠近电池壳体110的内部，将真空仓开启阀210设置在真空仓底壁220上，可以使得电池壳体110内部膨胀力过大时及时打开真空仓开启阀210，及时完成防爆阀开启预警。当然，真空仓开启阀210也可以设置在真空仓侧壁230上。

真空仓200可以一体成型在电池盖板120上，也可以单独成型后焊接到电池盖板120上，在此不做限制。

在另一实施例中，真空仓200不是设置在电池盖板120上，参考图6，而是设置在电池壳体110的壳体侧壁111和/或壳体底壁112上，具体设置在壳体侧壁111和/或壳体底壁112的内侧，以使真空仓200位于电池壳体110内，避免外露。如图4至图6所示，由于电池壳体110顶部敞开没有顶壁，因此电池壳体110仅包括壳体侧壁111和壳体底壁112。一般电池壳体110为矩形，因此包括四个壳体侧壁111和一个壳体底壁112。壳体侧壁111或壳体底壁112上设置抽真空口121，以便于对真空仓200抽真空。具体的，当真空仓200设置在壳体侧壁111上，则抽真空口121设置在壳体侧壁111上；当真空仓200设置在壳体底壁112上，则抽真空口121设置在壳体底壁112上。

如图6所示，本实施例中，将真空仓200设于壳体底壁112的内侧。真空仓200包括一个与壳体底壁112尺寸相同且平行设置的真空仓壁240，真空仓壁240与电池壳体110的壳体侧壁111及壳体底壁112围设形成真空仓200。如图8所示，相当于在电池壳体110的壳体底壁112内侧设置一个夹层，该夹层作为真空仓200。请继续参考图6，真空仓开启阀210设置在真空仓壁240上。可以理解的是，真空仓200设于壳体底壁112时，真空仓200的结构也不限于上述包括一个真空仓壁240的情况，还可以像前文所述的将真空仓200设置在电池盖板120上的情形一样，将真空仓200设置为包括真空仓底壁220及四个真空仓侧壁230的结构，真空仓底壁220及四个真空仓侧壁230与壳体底壁112共同围设形成真空仓200。

另外，如前文所述，电解液储液仓200也可以设置在电池壳体110的壳体侧壁111上。真空仓200的具体结构可与设置在电池盖板120上时的结构类似，包括真空仓底壁220及四个真空仓侧壁230，真空仓底壁220及四个真空仓侧壁230与壳体侧壁111共同围设形成真空仓200。

实施例二

本实施例公开了一种预防电池开阀失效的检测方法。本实施例的检测方法可以基于实施例一所述的预防开阀失效的电池，以实施例一的预防开阀失效的电池为结构基础来实现本实施例的检测方法。如图7所示，该检测方法包括如下步骤：

S100、在电池内部设置真空仓，真空仓与电池内部之间通过真空仓开启阀隔断，且真空仓开启阀的开阀压力小于电池防爆阀的开阀压力。

具体的，在电池的内部设置一个真空仓，真空仓内抽真空。真空仓与电池内部的空间是隔离的。真空仓的仓壁上设置真空仓开启阀，当真空仓开启阀打开后，真空仓即可通过真空仓开启阀与电池内部空间连通。可以理解的是，真空仓开启阀不一定设置在真空仓的仓壁上，也可以设置在其它位置，只要能达到隔离真空仓与电池内部空间的作用即可。例如可以在真空仓上连接一条管道，将真空仓开启阀设置在管道上。设置真空仓的目的是为了在电池内部的膨胀力(即压力)达到真空仓开启阀的开阀压力后，真空仓开启阀被打开，真空仓就会与电池内部连通，平衡电池内部的气压，使电池内部气压降低，当检测到电池内部气压降低后，则说明真空仓开启阀已经打开了，也就是电池内部的膨胀力已经比较大了，但由于本实用新型中将真空仓开启阀的开阀压力设置得比电池防爆阀的开阀压力小，因此电池防爆阀会在真空仓开启阀之后开启。当检测到电池内部气压降低后，说明真空仓开启阀已经打开，那么电池防爆阀也即将会打开。

如图1所示，该检测方法还包括步骤：

S200、实时检测电池内部的膨胀力F，若电池内部的膨胀力F变小，则表示真空仓的真空仓开启阀已开启，此时触发防爆阀开启预警。

具体的，为了及时检测到电池内部的膨胀力变化，以便及时获知真空仓开启阀的开启状态，从而及时进行电池防爆阀开启预警，可以实时的对电池内部的膨胀力F进行检测。当电池内部的膨胀力F变小时，则表示真空仓的真空仓开启阀已开启，也就说明电池的防爆阀即将打开，此时触发防爆阀开启预警，达到提前预测电池开阀风险的目的。

于一实施例中，步骤S200具体包括：

S210、检测电池内部前后两个不同时刻的膨胀力F_n和膨胀力F_n+1；

S220、若膨胀力差值F_n+1-F_n为负值，则触发防爆阀开启预警。

具体的，如前文所述，只要检测到电池内部的膨胀力减小即可说明真空仓开启阀已开启，具体检测膨胀力减小的方式可以通过电池内部前后两个不同时刻的膨胀力差值_△F来判断，假设前一时刻电池内部的膨胀力为F_n，后一时刻电池内部的膨胀力为F_n+1，那么膨胀力差值_△F＝F_n+1-F_n。_△F为负值，就是说明电池内的膨胀力在减小，此时触发防爆阀开启预警。

进一步的，步骤S220具体包括：

若膨胀力差值F_n+1-F_n为负值，且|F_n+1-F_n|大于等于变化阈值，则触发防爆阀开启预警。

具体的，前面所说的是通过F_n+1-F_n为负值来触发防爆阀开启预警，但是，为了提升检测的准确性，例如传感器的检测可能存在小范围的偏差，或者电池内气压的不均匀性，均可能导致检测错误。因此，为提升检测的准确性，可以在膨胀力差值F_n+1-F_n为负值的基础上，再加上一个判断条件，也就是|F_n+1-F_n|大于等于变化阈值，只有前后两次检测的结果差值超过变化阈值，才触发防爆阀开启预警。

本实用新型实施例中，真空仓开启阀的开阀压力可设置为电池防爆阀开阀压力的70％-95％，优选为80％-90％。真空仓的压力约为0～-99kPa，真空仓的压力也就是真空仓的真空度，将真空仓抽真空后密封。

于一实施例中，步骤S200包括：

S201、若膨胀力F大于膨胀力阈值，则触发防爆阀开启预警。

具体的，如步骤S200所述，要实时检测电池内部的膨胀力F。当检测到的膨胀力F过大，大于一个膨胀力阈值时，也触发报警，提升电池的安全性能。

图8为本实用新型另一实施例中一种预防电池开阀失效的检测方法的流程框图。请参考图8，另一实施例中，本实用新型的预防电池开阀失效的检测方法包括：

先检测并记录电池模组的初始膨胀力F0；

当电池模组的初始膨胀力F0没有大于膨胀力阈值，则判断初始膨胀力F0符合膨胀力要求，进入后续步骤；若初始膨胀力F0大于膨胀力阈值，则判断初始膨胀力F0不符合膨胀力要求，触发预紧力报警；

若电池模组的初始膨胀力F0没有大于膨胀力阈值，则继续检测并记录电池模组的实际膨胀力F_n，继续判断实际实际膨胀力F_n是否符合膨胀力要求，若不符合，则触发预紧力报警，若符合，则进入下一步骤；

记录下一时刻的电池模组的实际膨胀力F_n+1，然后计算膨胀力差值_△F，_△F＝F_n+1-F_n，_△F为负值且|_△F|大于等于变化阈值，则触发电池开阀预警。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种预防开阀失效的电池，其特征在于，包括：

电池主体(100)，所述电池主体(100)上设置有电池防爆阀；

真空仓(200)，设于所述电池主体(100)内部；

真空仓开启阀(210)，设于所述真空仓(200)与所述电池主体(100)的内部空间之间，所述真空仓开启阀(210)的开阀压力小于所述电池防爆阀的开阀压力。

2.根据权利要求1所述的预防开阀失效的电池，其特征在于，所述电池主体(100)包括：

电池壳体(110)，其顶部设有开口；

电池盖板(120)，盖设于所述开口处。

3.根据权利要求2所述的预防开阀失效的电池，其特征在于，所述真空仓(200)设于所述电池壳体(110)的壳体侧壁(111)和/或壳体底壁(112)的内侧，所述壳体侧壁(111)或所述壳体底壁(112)上设置有用于对所述真空仓(200)抽真空的抽真空口(121)。

4.根据权利要求3所述的预防开阀失效的电池，其特征在于，所述真空仓(200)设于所述壳体底壁(112)内侧，所述真空仓(200)包括一个与所述壳体底壁(112)尺寸相同且平行设置的真空仓壁(240)，所述真空仓壁(240)与所述壳体侧壁(111)及所述壳体底壁(112)围设形成所述真空仓(200)，所述真空仓开启阀(210)设于所述真空仓壁(240)上。

5.根据权利要求3所述的预防开阀失效的电池，其特征在于，所述真空仓(200)设于所述壳体侧壁(111)的内侧，所述壳体侧壁(111)上设置有用于对所述真空仓(200)抽真空的抽真空口(121)。

6.根据权利要求2所述的预防开阀失效的电池，其特征在于，所述真空仓(200)设于所述电池盖板(120)的内侧，所述电池盖板(120)上设置有用于对所述真空仓(200)抽真空的抽真空口(121)。

7.根据权利要求6所述的预防开阀失效的电池，其特征在于，所述真空仓(200)包括真空仓底壁(220)及四个真空仓侧壁(230)，四个所述真空仓侧壁(230)、所述真空仓底壁(220)及所述电池盖板(120)围设形成所述真空仓(200)。

8.根据权利要求7所述的预防开阀失效的电池，其特征在于，所述真空仓开启阀(210)设于所述真空仓底壁(220)上。

9.根据权利要求6所述的预防开阀失效的电池，其特征在于，所述电池盖板(120)上设置有用于向所述电池壳体(110)内注入电解液的盖板注液口(122)。

10.根据权利要求1所述的预防开阀失效的电池，其特征在于，所述真空仓开启阀(210)的材质为金属铝或PET。