CN217158533U - 一种防爆阀、顶盖组件及电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于动力电池技术领域，尤其涉及一种防爆阀、顶盖组件及电池，该防爆阀包括安装部和主体部，安装部设置在主体部的外周边缘上，主体部包括薄弱部和第一缓冲部，薄弱部设置在安装部与第一缓冲部之间，或者薄弱部设置在第一缓冲部上；薄弱部为防爆阀上爆破压力值最小的位置，薄弱部用于在顶盖组件的内部空间气压达到防爆阀的开启阈值时开启防爆阀。本实用新型提供的防爆阀，当受到容易使薄弱部产生应力集中的外界因素影响时，第一缓冲部能够产生柔性变形，提供一定的柔性变形量，对薄弱部起到缓冲作用，从而避免薄弱部应力过大，以削弱防爆阀受到的影响，保证防爆阀的应用可靠性，实现提升防爆阀使用寿命的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于动力电池技术领域，尤其涉及一种防爆阀、顶盖组件及电池。
背景技术
当前动力电池的电芯，普遍采用安装防爆阀的方式，来实现电芯内压达到防爆阀开启阈值时，打开防爆阀爆破泄压，以避免电芯发生爆炸。防爆阀作为关键的功能件，在电芯滥用情况下，能起到较好的防爆效果，可以保证用动力电池作为能量来源的电动车的安全，其功能可靠性也越来越受到人们的重视。
一方面，在电芯的制备过程中，有多项制程都可能对防爆阀产生一定的负面影响。例如，引脚与裸电芯的超声焊接、顶盖入壳时的XY向挤压、顶盖与壳体的激光焊接、注液时交替施加正负压以及高温烘烤等，都容易在防爆阀的爆破薄弱区形成应力集中。另一方面，在电芯应用场景中，振动、冲击和内部产气造成的内压作用到防爆阀上，也很容易在防爆阀的爆破薄弱区形成应力集中。诸如以上两类情形下，在防爆阀爆破薄弱区形成的应力集中会影响防爆阀的长期可靠性，甚至造成防爆阀快速疲劳，降低防爆阀的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术中，在防爆阀爆破薄弱区形成的应力集中会影响防爆阀的长期可靠性，甚至造成防爆阀快速疲劳，降低防爆阀的使用寿命的问题，提供一种防爆阀、顶盖组件及电池。
为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种防爆阀，包括安装部和主体部，所述安装部设置在所述主体部的外周边缘上，所述安装部用于将所述防爆阀密封连接在顶盖组件上；
所述主体部包括薄弱部和第一缓冲部，所述薄弱部设置在所述安装部与所述第一缓冲部之间，或者所述薄弱部设置在所述第一缓冲部上；
所述薄弱部为所述防爆阀上爆破压力值最小的位置，所述薄弱部用于在顶盖组件的内部空间气压达到所述防爆阀的开启阈值时开启所述防爆阀。
可选地，所述第一缓冲部为所述主体部上形成的沿所述防爆阀厚度方向凸出的凸包结构。
可选地，所述凸包结构的侧部与所述凸包结构的顶部形成的夹角范围是90°-180°的闭区间。
可选地，所述凸包结构的侧部的壁厚不大于所述主体部的最大壁厚。
可选地，所述凸包结构的侧部的壁厚从所述凸包结构的侧部远离所述凸包结构的顶部的一端向所述凸包结构的侧部靠近所述凸包结构的顶部的一端均匀减小。
可选地，所述凸包结构的侧部的壁厚不大于所述凸包结构的顶部的壁厚。
可选地，所述薄弱部设置在所述安装部与所述第一缓冲部之间，所述主体部还包括连接部，所述连接部设置在所述薄弱部与所述第一缓冲部之间，所述第一缓冲部为壁厚小于所述连接部的薄壁结构。
可选地，所述主体部还包括第二缓冲部，所述第二缓冲部设置在所述薄弱部与所述安装部之间，所述第二缓冲部为可发生柔性变形的结构。
可选地，所述主体部还包括第三缓冲部，所述第三缓冲部为所述主体部上在所述第一缓冲部围成的区域内形成的沿所述防爆阀厚度方向凸出的凸包结构。
根据本实用新型实施例的防爆阀，薄弱部设置在安装部与第一缓冲部之间，或者薄弱部直接设置在第一缓冲部上；当防爆阀在制备过程中或应用场景中受到容易使薄弱部产生应力集中的外界因素影响时，第一缓冲部能够产生柔性变形，提供一定的柔性变形量，对薄弱部起到缓冲作用，从而避免防爆阀的薄弱部应力过大，以削弱防爆阀受到的影响，保证防爆阀的应用可靠性，使其不会因为此种影响而发生快速疲劳，实现提升防爆阀使用寿命的目的。
并且，当把薄弱部设置在安装部与第一缓冲部之间时，第一缓冲部就位于薄弱部围成的区域内，薄弱部围成的区域也即防爆阀的中部区域；此时，第一缓冲部尤其可以减少防爆阀中部区域受到的影响，减少防爆阀中部区域在厚度方向的变形，以更好地提高防爆阀的开启阈值的稳定性。
另一方面，本实用新型实施例还提供一种顶盖组件，所述顶盖组件包括顶盖及上述的防爆阀，所述顶盖上设有与所述安装部匹配的防爆孔，所述安装部安装于所述防爆孔内以将所述防爆阀密封连接在所述顶盖上。
可选地，所述防爆孔为阶梯孔，所述安装部为与所述阶梯孔匹配的环形凸台，所述环形凸台的厚度为0.1-2.0mm。
可选地，所述环形凸台的厚度为0.3-1.0mm。
根据本实用新型实施例的顶盖组件，由于其顶盖上安装了上述改进后的防爆阀，能够在制备过程中或应用场景中受到容易使薄弱部产生应力集中的外界因素影响时，使第一缓冲部产生柔性变形，提供一定的柔性变形量，对薄弱部起到缓冲作用，从而避免防爆阀的薄弱部应力过大，以削弱防爆阀受到的影响，保证防爆阀的应用可靠性，使其不会因为此种影响而发生快速疲劳，实现提升使用寿命的目的。
再一方面，本实用新型实施例还提供一种电池，所述电池包括壳体、被壳体包裹在内的电芯以及密封所述壳体的顶盖组件，所述顶盖组件为上述的顶盖组件，所述顶盖上安装有正极柱和负极柱，所述电芯包括正极片、负极片以及设置在所述正极片与所述负极片之间的隔膜，所述正极柱和所述负极柱分别用于电性连接所述电芯的正极片和负极片。
根据本实用新型实施例的电池，由于其包括了上述改进后的防爆阀，能够在制备过程中或应用场景中受到容易使薄弱部产生应力集中的外界因素影响时，使第一缓冲部产生柔性变形，提供一定的柔性变形量，对薄弱部起到缓冲作用，从而避免防爆阀的薄弱部应力过大，以削弱防爆阀受到的影响，保证防爆阀的应用可靠性，使其不会因为此种影响而发生快速疲劳，提升防爆阀的使用寿命，最终使得电池的使用寿命和应用可靠性也得到提高。
附图说明
图1是本实用新型第一实施例提供的防爆阀的结构示意图；
图2是图1中A-A方向的剖面示意图；
图3是本实用新型第二实施例提供的防爆阀的结构示意图；
图4是图3中B-B方向的剖面示意图；
图5是本实用新型第三实施例提供的防爆阀的结构示意图；
图6是图5中C-C方向的剖面示意图；
图7是本实用新型第四实施例提供的防爆阀的结构示意图；
图8是图7中D-D方向的剖面示意图；
图9是本实用新型第五实施例提供的防爆阀的结构示意图；
图10是图9中E-E方向的剖面示意图；
图11是本实用新型第六实施例提供的顶盖组件的爆炸图；
图12是本实用新型第六实施例提供的顶盖组件的结构示意图；
图13是图12中F-F方向的剖面示意图；
图14是图13中G处的局部放大图；
图15是本实用新型第七实施例提供的电池的结构示意图。
说明书中的附图标记如下：
100、防爆阀；110、安装部；120、主体部；121、第一缓冲部；122、第二缓冲部；123、第三缓冲部；124、薄弱部；125、连接部；200、顶盖；210、防爆孔；300、防爆阀保护膜片；400、正极柱；500、负极柱；600、壳体。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例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，需要说明的是，术语“顶”、“侧”、“内”、“外”、“正面”、“背面”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”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
第一实施例
如图1-2所示，本实用新型第一实施例提供的防爆阀100，包括安装部110和主体部120，所述安装部110设置在所述主体部120的外周边缘上，所述安装部110用于将所述防爆阀100密封连接在顶盖组件上。所述主体部120包括薄弱部124和第一缓冲部121，所述薄弱部124设置在所述安装部110与所述第一缓冲部121之间。所述薄弱部124为所述防爆阀100上爆破压力值最小的位置，所述薄弱部124用于在顶盖组件的内部空间气压达到所述防爆阀100的开启阈值时开启所述防爆阀100，释放掉顶盖组件的内部空间中的气体，以防止爆炸发生。所述第一缓冲部121为可发生柔性变形的结构。
所述薄弱部124为设置在所述主体部120上的刻痕。所述防爆阀100的整体外轮廓呈跑道形，所述刻痕也设置为与跑道相似的形状，以使得所述薄弱部124能更容易在顶盖组件的内部空间气压达到所述防爆阀100的开启阈值时通过所述刻痕开启所述防爆阀100。所述刻痕并不是封闭的环形，所述主体部120上留有一段隔断所述刻痕的区域，以避免所述薄弱部124的结构强度过低。
第一实施例中，所述第一缓冲部121为所述主体部120上形成的沿所述防爆阀100厚度方向朝所述防爆阀100的正面凸出的凸包结构。因为所述第一缓冲部121的凸出方向并不影响其柔性变形的能力，所述第一缓冲部121也可设置为朝向所述防爆阀100的背面凸出。所述凸包结构可以是在所述主体部120上冲压形成，也可以由其它容易实现的加工方式形成。
当所述防爆阀100在受到挤压、热影响变形或顶盖组件内部气压作用时，所述第一缓冲部121能够提供一定的柔性变形量，以避免所述薄弱部124应力过大，提升所述防爆阀100的使用寿命；当所述防爆阀100在受到振动、冲击或异常跌落时，所述第一缓冲部121能够提供一定的柔性缓冲，削弱所述防爆阀100受到的影响，保证所述防爆阀100的应用可靠性。
并且，因为所述薄弱部124设置在所述安装部110与所述第一缓冲部121之间，即所述第一缓冲部121位于所述薄弱部124围成的区域内，而所述薄弱部124围成的区域也即所述防爆阀100的中部区域，这使得所述第一缓冲部121尤其可以减少所述防爆阀100的中部区域在厚度方向上向外侧表面或向内侧表面的变形。
当所述防爆阀100安装在电池的顶盖组件上时，电池内部的电芯产生的气体会扩散到所述防爆阀100处使所述防爆阀100承受电池内部气体压力的作用。因为所述主体部120在位于所述薄弱部124外周边缘以外的部分是直接与所述安装部110连接的，而所述安装部110的厚度较大，结构强度也更高；所以即使在承受较大气压作用时或所述防爆阀100内侧气压波动时，所述主体部120位于所述薄弱部124外周边缘以外的部分，其稳定性也高于所述主体部120在所述薄弱部124围成的区域内的部分。因此将所述第一缓冲部121设置在所述薄弱部124围成的区域内可以更好地保护所述主体部120在所述薄弱部124围成的区域内的部分，从而更好地提高整个所述防爆阀100的开启阈值的稳定性。
第一实施例中，所述凸包结构的侧部与所述凸包结构的顶部形成的夹角范围是90°-180°的闭区间。
优选地，所述凸包结构的侧部与所述凸包结构的顶部形成的夹角位于135°-175°的闭区间内，将所述凸包结构限定在此范围内，可使得所述第一缓冲部121更好地满足所述防爆阀100的柔性缓冲需求。
第一实施例中，所述凸包结构的侧部的壁厚不大于所述主体部的最大壁厚(图中未示出)，以使得所述凸包结构在所述防爆阀受到容易使薄弱部产生应力集中的外界因素影响时更容易产生柔性变形。
并且，所述凸包结构的侧部的壁厚与所述凸包结构的顶部的壁厚之间可以具有以下两种形式的大小关系：
第一种：将所述凸包结构的侧部的壁厚设计为从所述凸包结构的侧部远离所述凸包结构的顶部的一端向所述凸包结构的侧部靠近所述凸包结构的顶部的一端均匀减小，将所述凸包结构的顶部的壁厚设计为所述凸包结构的最小壁厚。
第二种：对所述凸包结构的侧部做削薄处理，使所述凸包结构的侧部的壁厚小于所述凸包结构的顶部的壁厚。此时，并不限定所述凸包结构的侧部的壁厚均匀变化。
本实用新型第一实施例提供的防爆阀，薄弱部设置在安装部与第一缓冲部之间，第一缓冲部为可发生柔性变形的凸包结构；当防爆阀在制备过程中或应用场景中受到容易使薄弱部产生应力集中的外界因素影响时，第一缓冲部能够产生柔性变形，提供一定的柔性变形量，对薄弱部起到缓冲作用，从而避免防爆阀的薄弱部应力过大，以削弱防爆阀受到的影响，保证防爆阀的应用可靠性，使其不会因为此种影响而发生快速疲劳，实现提升防爆阀使用寿命的目的。
第二实施例
如图3-4所示，本实用新型第二实施例提供一种防爆阀，其与第一实施例的区别之处在于，所述薄弱部124设置在所述安装部110与所述第一缓冲部121之间，所述主体部120还包括连接部125，所述连接部125的壁厚为所述主体部的最大壁厚。所述连接部125设置在所述薄弱部124与所述第一缓冲部121之间，所述第一缓冲部121为壁厚小于所述连接部125的薄壁结构。
本实用新型第二实施例提供的防爆阀，第一缓冲部为壁厚小于连接部的薄壁结构，在防爆阀受到容易使薄弱部产生应力集中的外界因素影响时，第一缓冲部仍然能够产生柔性变形，提供一定的柔性变形量，对薄弱部起到缓冲作用，从而避免防爆阀的薄弱部应力过大，保证防爆阀的应用可靠性，实现提升防爆阀使用寿命的目的。并且，薄壁结构的第一缓冲部还能减小所述防爆阀的重量，从而使得安装此种防爆阀的电池的质量能量密度得到提高。
第三实施例
如图5-6所示，本实用新型第三实施例提供一种防爆阀，其与第一实施例的区别之处在于，所述主体部120还包括第二缓冲部122，所述第二缓冲部122设置在所述薄弱部124与所述安装部110之间。所述第一缓冲部121为所述主体部120上形成的沿所述防爆阀100厚度方向朝所述防爆阀100背面凸出的凸包结构，所述第二缓冲部122为所述主体部120上形成的朝向与所述第一缓冲部121相同的凸包结构。
本实用新型第三实施例提供的防爆阀，通过在薄弱部与安装部之间增设第二缓冲部，可使得第二缓冲部与第一缓冲部共同在防爆阀受到容易使薄弱部产生应力集中的外界因素影响时产生柔性变形，提供一定的柔性变形量。第二缓冲部与第一缓冲部均能发生柔性变形，能够对薄弱部起到更好的缓冲作用，从而避免防爆阀的薄弱部应力过大，保证防爆阀的应用可靠性，实现提升防爆阀使用寿命的目的。
第四实施例
如图7-8所示，本实用新型第四实施例提供一种防爆阀，其与第一实施例的区别之处在于，所述主体部还包括第三缓冲部123，所述第三缓冲部123为所述主体部120上在所述第一缓冲部121围成的区域内形成的沿所述防爆阀100厚度方向凸出的凸包结构。
如图7-8所示，所述第三缓冲部123与所述第一缓冲部121的朝向相反，所述第一缓冲部121朝向所述防爆阀100的正面，所述第三缓冲部123朝向所述防爆阀100的背面。在加工所述第一缓冲部121的过程中，使所述第一缓冲部121形成为环形的凸包结构。此时，所述主体部120在所述第一缓冲部121围成的区域内的平面结构和环形的所述第一缓冲部121的内环面共同组成为一凹陷区域，此凹陷区域即是与所述第一缓冲部121朝向相反的凸包结构，也即所述第三缓冲部123。
本实用新型第四实施例提供的防爆阀，通过在第一缓冲部围成的区域内设置第三缓冲部，使得在薄弱部围成的区域内形成了双重的缓冲结构。当防爆阀受到容易使薄弱部产生应力集中的外界因素影响时，第三缓冲部与第一缓冲部均能产生柔性变形，提供一定的柔性变形量，能够对薄弱部起到更好的缓冲作用，从而避免防爆阀的薄弱部应力过大，保证防爆阀的应用可靠性，实现提升防爆阀使用寿命的目的。
第五实施例
如图9-10所示，本实用新型第五实施例提供一种防爆阀，其与第一实施例的区别之处在于，所述薄弱部124设置在所述第一缓冲部121上。
本实用新型第五实施例提供的防爆阀，将薄弱部直接设置在第一缓冲部上，当防爆阀受到容易使薄弱部产生应力集中的外界因素影响时，第一缓冲部能够产生柔性变形，提供一定的柔性变形量，对薄弱部起到缓冲作用，从而避免防爆阀的薄弱部应力过大，保证防爆阀的应用可靠性，实现提升防爆阀使用寿命的目的。因为薄弱部直接设置在第一缓冲部上，第一缓冲部的柔性变形在减弱薄弱部的应力时能起到更加良好的效果。
第六实施例
如图10-14所示，本实用新型第六实施例提供一种顶盖组件，所述顶盖组件包括顶盖200及上述实施例的防爆阀100，所述顶盖200上设有与所述安装部110匹配的防爆孔210，所述安装部110安装于所述防爆孔210内以将所述防爆阀100密封连接在所述顶盖200上。
第六实施例中，如图13-14所示，所述防爆孔210为阶梯孔，所述安装部110为与所述阶梯孔匹配的环形凸台，所述环形凸台的厚度为0.1-2.0mm。优选地，所述环形凸台的厚度为0.3-1.0mm。
第六实施例中，如图10-14所示，所述顶盖组件还包括防爆阀保护膜片300，所述防爆阀保护膜片300贴设在所述顶盖200的外侧表面上并且完全覆盖所述防爆孔210以防止电解液或其它杂质污染所述防爆阀100。
所述顶盖200在其长度方向的两端还安装有正极柱400和负极柱500。当所述顶盖组件安装在电池的壳体的开口处时，所述正极柱400和所述负极柱500分别用于电性连接位于壳体内部的电芯的正极和负极。
本实用新型第六实施例提供的顶盖组件，其顶盖上密封连接了上述实施例的防爆阀，能够在制备过程中或应用场景中受到容易使薄弱部产生应力集中的外界因素影响时，使第一缓冲部产生柔性变形，提供一定的柔性变形量，对薄弱部起到缓冲作用，从而避免防爆阀的薄弱部应力过大，以削弱防爆阀受到的影响，保证防爆阀的应用可靠性，使其不会因为此种影响而发生快速疲劳，实现提升使用寿命的目的。
第七实施例
如图15所示，本实用新型第七实施例提供一种电池，所述电池包括壳体600、被壳体包裹在内的电芯(图中未示出)以及密封所述壳体600的顶盖组件，所述顶盖组件为上述第六实施例提供的顶盖组件。所述电芯包括正极片、负极片以及设置在所述正极片与所述负极片之间的隔膜，所述顶盖200上安装的所述正极柱400和所述负极柱500分别用于电性连接所述电芯的正极片和负极片。
本实用新型第七实施例提供的电池，其顶盖组件采用了上述实施例的防爆阀，能够在制备过程中或应用场景中受到容易使薄弱部产生应力集中的外界因素影响时，使第一缓冲部产生柔性变形，提供一定的柔性变形量，对薄弱部起到缓冲作用，从而避免防爆阀的薄弱部应力过大，以削弱防爆阀受到的影响，保证防爆阀的应用可靠性，使其不会因为此种影响而发生快速疲劳，提升防爆阀的使用寿命，最终使得电池的使用寿命和应用可靠性也得到提高。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种防爆阀，其特征在于，包括安装部和主体部，所述安装部设置在所述主体部的外周边缘上，所述安装部用于将所述防爆阀密封连接在顶盖组件上；所述主体部包括薄弱部和第一缓冲部，所述薄弱部设置在所述安装部与所述第一缓冲部之间，或者所述薄弱部设置在所述第一缓冲部上；
所述薄弱部为所述防爆阀上爆破压力值最小的位置，所述薄弱部用于在顶盖组件的内部空间气压达到所述防爆阀的开启阈值时开启所述防爆阀。
2.根据权利要求1所述的防爆阀，其特征在于，所述第一缓冲部为所述主体部上形成的沿所述防爆阀厚度方向凸出的凸包结构。
3.根据权利要求2所述的防爆阀，其特征在于，所述凸包结构的侧部与所述凸包结构的顶部形成的夹角范围是90°-180°的闭区间。
4.根据权利要求2所述的防爆阀，其特征在于，所述凸包结构的侧部的壁厚不大于所述主体部的最大壁厚。
5.根据权利要求2所述的防爆阀，其特征在于，所述凸包结构的侧部的壁厚从所述凸包结构的侧部远离所述凸包结构的顶部的一端向所述凸包结构的侧部靠近所述凸包结构的顶部的一端均匀减小。
6.根据权利要求2所述的防爆阀，其特征在于，所述凸包结构的侧部的壁厚不大于所述凸包结构的顶部的壁厚。
7.根据权利要求1所述的防爆阀，其特征在于，当所述薄弱部设置在所述安装部与所述第一缓冲部之间时，所述主体部还包括连接部，所述连接部设置在所述薄弱部与所述第一缓冲部之间，所述第一缓冲部为壁厚小于所述连接部的薄壁结构。
8.根据权利要求1所述的防爆阀，其特征在于，所述主体部还包括第二缓冲部，所述第二缓冲部设置在所述薄弱部与所述安装部之间，所述第二缓冲部为可发生柔性变形的结构。
9.根据权利要求1所述的防爆阀，其特征在于，所述主体部还包括第三缓冲部，所述第三缓冲部为所述主体部上在所述第一缓冲部围成的区域内形成的沿所述防爆阀厚度方向凸出的凸包结构。
10.一种顶盖组件，其特征在于，所述顶盖组件包括顶盖及权利要求1-9任意一项所述的防爆阀，所述顶盖上设有与所述安装部匹配的防爆孔，所述安装部安装于所述防爆孔内以将所述防爆阀密封连接在所述顶盖上。
11.根据权利要求10所述的顶盖组件，其特征在于，所述防爆孔为阶梯孔，所述安装部为与所述阶梯孔匹配的环形凸台，所述环形凸台的厚度为0.1-2.0mm。
12.根据权利要求11所述的顶盖组件，其特征在于，所述环形凸台的厚度为0.3-1.0mm。
13.一种电池，其特征在于，所述电池包括壳体、被壳体包裹在内的电芯以及密封所述壳体的顶盖组件，所述顶盖组件为权利要求10-12任意一项所述的顶盖组件，所述顶盖上安装有正极柱和负极柱，所述电芯包括正极片、负极片以及设置在所述正极片与所述负极片之间的隔膜，所述正极柱和所述负极柱分别用于电性连接所述电芯的正极片和负极片。
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