CN218957793U - 一种大容量电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种大容量电池，包括若干电芯和可导电的储液仓，所述电芯在正极/负极的极柱上设置有电解液通道；所述储液仓包括舱体和分布在所述舱体上的若干注液口，所述注液口与所述极柱固定连接，以将所述储液仓内的电解液通过所述极柱的电解液通道注入所述电芯；所述若干电芯正极/负极通过所述极柱与所述储液仓电连接，所述若干电芯的负极/正极互相电连接，以使所述若干电芯并联成为大容量电池。本实用新型通过在圆柱电芯的极柱上开设电解液通道，并设置可导电的储液仓，完成电解液注入后由储液仓充当电池极柱，结构简单，节能减排，效果好。

Description

一种大容量电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种大容量电池。

背景技术

目前市场上的锂电池最大容量的方形电池为300Ah，而最大容量的圆柱电池不大于100Ah，在“碳达峰”和“碳中和”的背景下，储能行业有望得到长足发展，但受电池容量的影响，锂电池在储能应用时需进行多个电池的串并联，使得联接零配件繁多，联接步骤复杂、繁琐，电池管理系统和线材、电池箱的用量非常大，储能成本因此居高不下。

圆柱电池具有结构稳定性好，组成部件少、其通用性高，制造工艺成熟等优点。但容量不大时圆柱电池的缺点。

如何将圆柱电池联合成大容量电池，并且使其具有稳定的电池性能和较高的成品率是需要解决的问题。

专利CN111969177A公开了一种集成注液孔的极柱组件、电池顶盖及注液方法，通过设置极柱和固定设于极柱顶端的导电柱，极柱与导电柱上对应设有贯通的注液孔，极柱上还设有用于阻断注液孔的弹性橡胶密封塞；通过采用极柱和注液孔集成的方式，并在极柱上设置了弹性橡胶密封塞，注液时将注液针管刺穿密封塞伸入电池壳体内。该方法需要使用针管注液，注液方法复杂，不易操作。

专利CN215933770U公开了一种电池排和电池组，电池排包括多个单体圆柱形电池排列成排，每个单体圆柱形电池的顶部极柱均与汇流排通过热焊的方式电连接，该专利只是将圆柱电池进行排列焊接，并没有解决多个圆柱电池组成电池模组后的电池稳定性和一致性问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种圆柱电池壳体，包括该电池壳体的圆柱电池和由该圆柱电池组成的大容量电池，使多个圆柱电池处于均一的电解液体系中，提高电池性能和成品率。

为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是，提供一种大容量电池，包括若干电芯和可导电的储液仓，

所述电芯在正极/负极的极柱上设置有电解液通道；

所述储液仓包括舱体和分布在所述舱体上的若干注液口，所述注液口与所述极柱固定连接，以将所述储液仓内的电解液通过所述极柱的电解液通道注入所述电芯；

所述若干电芯正极/负极通过所述极柱与所述储液仓电连接，所述若干电芯的负极/正极互相电连接，以使所述若干电芯并联成为大容量电池。

较佳的，所述电芯为圆柱电芯。

较佳的，所述极柱上设置有连接部，与所述注液口固定安装。

较佳的，所述连接部为内螺纹/外螺纹，所述注液口设置有带有外螺纹/内螺纹的注液嘴，以使所述极柱与所述注液嘴螺接。

较佳的，所述储液仓还包括补液口，以向所述储液仓添加电解液。

较佳的，所述电解液通道沿所述极柱的轴向贯穿所述极柱。

较佳的，所述电解液通道一端沿所述极柱的轴向贯穿所述极柱，另一端沿所述极柱的径向设置有若干分流孔。

较佳的，所述电解液通道内设置有密封所述电解液通道的薄膜。

较佳的，所述薄膜材质为铜、铝、PP、PE中的至少一种。

较佳的，所述注液口设置有穿刺部，以在所述极柱与所述注液口固定安装时刺穿所述薄膜，使所述储液仓内的电解液注入到所述电芯内。

较佳的，所述薄膜可溶于电解液，以在所述极柱与所述注液口固定安装时溶解所述薄膜，使所述储液仓内的电解液注入到所述电芯内。

较佳的，所述薄膜材质为聚甲基丙烯酸甲酯、硅橡胶、聚氯乙烯、聚碳酸酯或ABS塑料中的一种或多种，厚度不大于2mm。

较佳的，所述薄膜面向所述电芯内部的一侧还设置有保护膜，密封所述电解液通道，所述保护膜不溶于电解液，当所述薄膜溶于电解液后，所述保护膜随之脱落，以使所述电解液通道与所述电芯内部连通。

较佳的，所述极柱包括断路机构，在所述极柱温度超过阈值时，所述断路机构启动，使所述极柱断电。

较佳的，所述断路机构包括易熔金属，当所述电芯发热时，所述易熔金属熔化，使所述极柱和外接电路断开。

较佳的，所述极柱的电解液通道内设有封堵装置，常温常压下，所述封堵装置不启动，当所述电芯发热或压力增大超过阈值时，所述封堵装置启动，密封所述电解液通道。

较佳的，所述封堵装置为封堵块，所述封堵块为受热膨胀的橡胶或树脂，所述封堵块受热膨胀后不回弹。

较佳的，所述极柱内设置有阶梯状固定部，所述薄膜密封设置于所述固定部上。

较佳的，所述极柱内还设有环形抵压件，将所述薄膜抵压固定在所述阶梯状固定部上。

与现有技术方案相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过在电芯的极柱上开设电解液通道，再设置可导电的储液仓，通过储液仓向电芯内部注入电解液后，由连接极柱的电解液储液仓充当电芯的极柱，并将电芯的另一极电连接后，形成一个大容量电池，解决了圆柱电芯容量不足的问题。同时，在极柱内设置薄膜，密封电解液通道，当电芯处于正常状态或为分化状态时，电芯与外界隔离，当电解液从壳体外部向内部通过电解液通道时，薄膜被打开，电解液进入壳体内部，实现了极柱同时可进行注液，结构简单，且电解液储液仓连接多个电芯时，电芯处于统一的电解液体系中，使得所有电芯具有良好的均一性，提高了大容量电池的使用寿命和稳定性。同时，本实用新型还可以在某个电芯发生热失控时，通过断路机构断开坏电芯与其他电芯之间的连接，不影响其他电芯的正常使用，节省维修更换电芯单体的成本，还能够在电解液通道中设置封堵机构，解决电芯发生热失控时，产生的热失控烟气进入主管路，污染电解液。

附图说明

图1为一个实施例中上盖组件的结构示意图；

图2为一个实施例中上盖组件的剖面示意图；

图3为一个实施例中上盖组件的结构示意图；

图4为一个实施例中上盖组件的剖面示意图；

图5为一个实施例中上盖组件阶梯状固定部的结构示意图；

图6为一种熔断机构的结构示意图；

图7为另一种熔断机构的结构示意图；

图8为一个实施例中封堵装置的剖面示意图；

图9为另一个实施例中封堵装置的剖面示意图；

图10为圆柱电芯的结构示意图；

图11为带有穿刺部的电解液储液仓的结构示意图；

图12为一个实施例中电解液储液仓的结构示意图；

图13为一个实施例中大容量电池的结构示意图；

图14为另一个实施例中大容量电池的结构示意图。

附图标记如下：

1-上盖组件 11-盖板 12-极柱 13-电解液通道 131-分流孔 132-第二阶梯通道133-第一阶梯通道 14-连接部 15-薄膜 151-保护膜 152-阶梯状固定部 16-断路机构160-易熔金属 161-上连接面 162-下连接面 17-承托部 170-通孔 18-封堵装置 19-泄爆口 2-电极组件 3-电解液储液舱 31-舱体 32-注液口 321-穿刺部 33-补液口 4-圆柱电芯

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。

以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本实用新型的电池泄压结构和具有机构的电池壳体及电池的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本实用新型而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。

如果没有特别的说明，本实用新型的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。如果没有特别的说明，本实用新型的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。

如果没有特别的说明，本实用新型所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。

应理解，术语“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或顺序。

本实用新型的上述发明内容并不意欲描述本实用新型中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。

实施例1

如图1和图2所示，一种电芯上盖组件1，包括盖板11和极柱12，极柱12内设有电解液通道13，电解液通道13为沿极柱12轴向贯穿极柱的通孔，电解液可通过该电解液通道注入到电芯壳体内。

如图3和4所示，在另一些实施例中，电解液通道13一端沿极柱12的轴向贯穿极柱，另一端沿极柱12的径向分布多个分流孔131，避免电芯壳体内部的电芯组件阻挡电解液通过贯通极柱12一端的通孔注入，提高注液效率。

如图1-4所示，极柱13上还设有连接部14，连接部14为外螺纹，外螺纹可与电解液储液舱固定连接。

在一些实施中，极柱12内设有薄膜15，用于密封电解液通道13。薄膜厚度不大于2mm，在一些实施例中，薄膜15易于被电解液储液仓设置的穿刺部刺破，例如，圆柱电芯在通过连接部14的螺纹与电解液储液仓的螺纹配合螺接过程中，电解液储液仓注液口设置的面向极柱12的穿刺部逐渐靠近薄膜15并最终刺破薄膜15，以使电解液储液仓的电解液注入到电芯壳体内。在这些实施例中，该薄膜15的材质为铜、铝、PP、PE中的至少一种。

在另一些实施例中，薄膜的材质为聚甲基丙烯酸甲酯、硅橡胶、聚氯乙烯、聚碳酸酯或ABS塑料中的一种或多种，该薄膜可溶于电解液，当电解液储液仓内的电解液通过极柱12注入到电芯壳体内时，遇到可溶于电解液的薄膜15，薄膜15溶解后电解液进入电芯壳体内。在某些情况下，为了防止电芯内部原有的电解液溶解该薄膜15，在该薄膜15上还附一层保护膜151，以密封电解液通道13，该保护膜151不溶于电解液，防止电芯壳体内部的电解液提前溶解薄膜15。当薄膜15被外部的电解液溶解后，保护膜151随之脱落，外部电解液得以进入到电芯壳体内部。脱落的保护膜151将随着电解液进入到电芯内部。为了不影响电芯或者电解液的性能，保护膜151应做到尽量的薄，例如0.1mm及以下。

在一些实施例中，薄膜15焊接或粘接在电解液通道13的指定固定部上，以密封电解液通道13，该固定部可位于电解液通道13靠近入口的一端。也可以如图5所示，在电解液通道13的入口处设置阶梯状固定部152，用于固定薄膜15。为了进一步固定薄膜15，再设置一个环形抵压件，将薄膜15抵压固定在阶梯状固定部152上。

该上盖组件的结构可通过极柱给圆柱电芯注液，仅需要在安装时将圆柱电芯螺接在电解液储液仓上，结构简单，加工方便。电解液储液仓在完成电解液注入后，可拆卸移除，但是更多的情况下，可以将金属可导电的储液仓作为圆柱电芯并联后的极柱使用，无需将电解液储液仓拆卸下来。圆柱电芯也可以替换为方壳电池，只需要将上盖组件的连接部14替换为卡扣类结构。

在一些实施例中，上盖组件1还设置有断路机构16，用以在电芯发生发失控时及时切断坏电芯与其他并联的正常电芯之间的连接。电芯发生热失控时通常会释放大量的热，使电芯温度升高，将断路机构16为设置易熔金属，一旦电芯发生热失控，易熔金属片受热融化，电芯断路，不影响电路中其他电芯的正常运行。图6和图7所示，为断路机构16两种不同的结构形式，均包括上连接面161、下连接面162和易熔金属160，上连接面161与极柱12电连接，下连接面162与电极组件电连接，易熔金属160连接上连接面161和下连接面162，当电芯发生热失控时，易熔金属160熔化变形，无法同时接触上连接面161和下连接面162，使上连接面161和下连接面162断开连接，电芯断电。

在一些实施例中，上盖组件1还设置有封堵装置18，用以在电芯发生热失控时及时封堵极柱12上设置的电解液通道13，避免坏电芯产生的热失控气体被排出到电解液储液仓污染电解液或通过电解液储液仓对其他正常电芯产生影响。如图8和图9所示，电解液通道13靠近电芯内部的一端有承托部17，承托部17设有一个或多个通孔170，电解液可通过电解液通道13和通孔170流入电芯内部，封堵装置18设于电解液通道13内部的承托部17上。如图8所示，电解液通道13为阶梯通道，包括第一阶梯通道133和第二阶梯通道132，第一阶梯通道133孔径小于第二阶梯通道132的孔径，第二阶梯通道132靠近电芯内部的一端，第一阶梯通道133与外部相贯通，第一阶梯通道133和第二阶梯通道132相贯通。封堵装置18为遇热可膨胀的橡胶或树脂，且活动的置于承托部17上。在常温常压下，封堵机构18位于承托部17上，由于承托部上有通孔170，电解液可通过电解液通道13和承托部17注入到电芯内部；当电芯发生热失控时，产生的大量热和烟气穿过承托部的通孔170和电解液通道13由电芯内部向外部释放，释放的热量或烟气的压力达到封堵装置18的阈值时，封堵装置18发生膨胀，由于第一阶梯通道133孔径小于第二阶梯通道132的孔径，封堵装置18体积增大，将第一阶梯通道133密封，热失控烟气无法继续向外释放，不会污染与其连接的电解液储液舱或电解液管路。盖板11上还设有泄爆口19，当封堵装置18启动，密封电解液通道13后，电芯内的热量或压力达到一定阈值时，泄爆口19打开，释放热量，防止电芯发生爆炸。在另一些实施例中，如图9所示，电解液通道13为喇叭形通道，通道的小口径端与电芯外部连通，大口径端与承托部17连通，当封堵装置18发生膨胀，体积增大，由于电解液通道13为由内向外截面直径减小的喇叭形通道，封堵装置18将电解液通道13密封。

如图10所示，为一种圆柱电芯4，包括上述的上盖组件1和电极组件2和其它部件。

如图11或12所示，为一种电解液储液舱3，用于配合图10所示的圆柱电芯使用。电解液储液仓3包括舱体31和若干注液口32，舱体31内可容纳一定量的电解液，舱体31与注液口32连通，注液口与圆柱电芯的上盖组件1的连接部14固定连接，电解液可以通过注液口32从舱体31注入到圆柱电芯的壳体内。在一些实施例中，注液口32还设置带有螺纹的注液嘴，以与上盖组件1的连接部14螺接。在一些实施中，电解液储液仓还设置有补液口33，补液口33向电解液储液舱3内补充电解液，使舱体内容纳有一定量的电解液，电解液通过舱体31和注液嘴流向与之相连接的圆柱电芯4，电解液进入圆柱电芯4内部。如图11所示，在一些实施例中，电解液储液仓3的注液口32设置有穿刺部321，用以配合上盖组件1中的薄膜15，当圆柱电芯4与注液口32固定安装时，穿刺部321将薄膜15刺破，以使电解液从舱体31注入到圆柱电芯4内部。

如图11-14所示，电解液储液舱3可同时向多个圆柱电芯4注入电解液，在一些实施例中，电解液储液仓3具有一排注液口32，在另一些实施例中，电解液储液仓具有多排注液口32，也可以有多排双面的注液口32，连接更多的圆柱电芯4。注液口32与电芯连接方式可以为卡接或螺纹连接等连接方式。

多个圆柱电芯4配合电解液储液仓3使用，不仅提高了注液效率，处于统一的电解液体系中的若干圆柱电芯4还将具有良好的均一性，减少了大容量电池在使用过程中因为消耗电解液量不同而带来的性能差异。

在一些实施例中，电解液储液仓3为非导电材质，仅用于注入或补充电解液，注液完毕即可移除，并统一密封极柱12。在另一些实施例中，电解液储液舱3为金属导电材质，在完成注液或补液后，电解液储液舱3连接所有圆柱电芯4的极柱12，成为所有圆柱电芯4组成的大容量电池的一极，全部圆柱电芯4的另一端电连接成为大容量电池的另一极，最终组成不小于100Ah的大容量电池。

圆柱电芯4因设置有上盖组件1，可适用于多种场景，组成不小于100Ah的大容量电池时，电芯注入电解液前，极柱12可不设置薄膜15，直接安装电解液储液仓3，统一注液化成；或组成不小于100Ah的大容量电池时，电池化成后再安装电解液储液仓3，进行注入电解液操作时，设置薄膜15，该薄膜15可配合电解液储液仓3内的穿刺部321使用，在圆柱电芯4与电解液储液仓3固定安装时穿刺部321刺破薄膜15，使得电解液注入到圆柱电芯4内；电解液储液仓3还可搭配可溶于电解液的薄膜15使用，当薄膜15遇到电解液时溶解，使得电解液注入到圆柱电芯4内部。当进行补液操作时，为避免电解液提前溶解薄膜15，还设置不溶于电解液的保护膜151以隔离薄膜15。圆柱电芯4发生热失控时，为了避免热失控烟气进入电解液储液仓3，污染电解液和大容量电池的正常使用，设置了封堵机构18，在高温高压下封闭电解液通道13；为了避免热失控的坏电芯影响整个大容量电池，设置了断路机构16，在高温或高压下使坏电芯与大容量电池断开。由该圆柱电芯4和电解液储液仓3组成的大容量电池安装简单，适用场景多，使用效果好，还能利用现有的圆柱电芯的产能，经济适用。本实用新型中圆柱电芯亦可替换为方壳电芯。

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本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，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (19)

1.一种大容量电池，其特征在于，包括若干电芯和可导电的储液仓，所述电芯在正极/负极的极柱上设置有电解液通道；

所述储液仓包括舱体和分布在所述舱体上的若干注液口，所述注液口与所述极柱固定连接，以将所述储液仓内的电解液通过所述极柱的电解液通道注入所述电芯；

所述若干电芯正极/负极通过所述极柱与所述储液仓电连接，所述若干电芯的负极/正极互相电连接，以使所述若干电芯并联成为大容量电池。

2.根据权利要求1所述的大容量电池，其特征在于，所述电芯为圆柱电芯。

3.根据权利要求1所述的大容量电池，其特征在于，所述极柱上设置有连接部。

4.根据权利要求3所述的大容量电池，其特征在于，所述连接部为内螺纹/外螺纹，所述注液口设置有带有外螺纹/内螺纹的注液嘴，以使所述极柱与所述注液嘴螺接。

5.根据权利要求1所述的大容量电池，其特征在于，所述储液仓还包括补液口，以向所述储液仓添加电解液。

6.根据权利要求1所述的大容量电池，其特征在于，所述电解液通道沿所述极柱的轴向贯穿所述极柱。

7.根据权利要求1所述的大容量电池，其特征在于，所述电解液通道一端沿所述极柱的轴向贯穿所述极柱，另一端沿所述极柱的径向设置有若干分流孔。

8.根据权利要求1所述的大容量电池，其特征在于，所述电解液通道内设置有密封所述电解液通道的薄膜。

9.根据权利要求8所述的大容量电池，其特征在于，所述薄膜材质为铜、铝、PP、PE中的一种。

10.根据权利要求8所述的大容量电池，其特征在于，所述注液口设置有穿刺部，以在所述极柱与所述注液口固定安装时刺穿所述薄膜，使所述储液仓内的电解液注入到所述电芯内。

11.根据权利要求8所述的大容量电池，其特征在于，所述薄膜可溶于电解液，以在所述极柱与所述注液口固定安装时溶解所述薄膜，使所述储液仓内的电解液注入到所述电芯内。

12.根据权利要求11所述的大容量电池，其特征在于，所述薄膜材质为聚甲基丙烯酸甲酯、硅橡胶、聚氯乙烯、聚碳酸酯或ABS塑料中的一种，厚度不大于2mm。

13.根据权利要求11所述的大容量电池，其特征在于，所述薄膜面向所述电芯内部的一侧还设置有保护膜，密封所述电解液通道，所述保护膜不溶于电解液，当所述薄膜溶于电解液后，所述保护膜随之脱落，以使所述电解液通道与所述电芯内部连通。

14.根据权利要求1所述的大容量电池，其特征在于，所述极柱包括断路机构，在所述极柱温度超过阈值时，所述断路机构启动，断开所述极柱所在电芯与外电路的电连接。

15.根据权利要求14所述的大容量电池，其特征在于，所述断路机构包括易熔金属，当所述电芯发热时，所述易熔金属熔化，使所述极柱和外接电路断开。

16.根据权利要求1所述的大容量电池，其特征在于，所述极柱的电解液通道内设有封堵装置，常温常压下，所述封堵装置不启动，当所述电芯发热或压力增大超过阈值时，所述封堵装置启动，密封所述电解液通道。

17.根据权利要求16所述的大容量电池，其特征在于，所述封堵装置为封堵块，所述封堵块为受热膨胀的橡胶或树脂，所述封堵块受热膨胀后不回弹。

18.根据权利要求8所述的大容量电池，其特征在于，所述极柱内设置有阶梯状固定部，所述薄膜密封设置于所述固定部上。

19.根据权利要求18所述的大容量电池，其特征在于，所述极柱内还设有环形抵压件，将所述薄膜抵压固定在所述阶梯状固定部上。

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