CN218997004U - 一种电池防爆阀及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池防爆阀及电池，属于储能器件技术领域。防爆阀为一体成型片状结构，其上由外至内依次包括相接的焊接部、爆破部和加强部，爆破部上开设有闭合的爆破刻痕，其特征在于：所述加强部上开设若干条加强筋，加强筋两端连通至爆破刻痕，同时加强筋的厚度大于爆破刻痕的厚度。安装有上述防爆阀的电池，其防爆阀开启压力可达0.65～0.95MPa。

Description

一种电池防爆阀及电池

技术领域

本实用新型涉及储能器件技术领域，具体为一种电池防爆阀及电池。

背景技术

动力电池盖板具有耐高温、高绝缘性、高密封性和良好安全性能，由于锂电池在使用过程中可能出现高温高压气体，倘若不能排出锂电池外部就可能发生爆炸起火引发严重安全事故，所以电池盖板厂家在设计时特将盖板上设有防爆装置，在电芯内部压力过大的情况下，防爆装置会自动打开泄压，以戒备出现爆炸的现象。

锂电池主要采用刻痕、焊防爆膜等方式作为锂电池的防爆装置，当电池升温电池内部气体膨胀、压力增大到一定程度时，刻痕或者防爆膜脱焊、破裂，放气泄压，从而避免电池爆炸。锂电池防爆装置结构上要做到充分的一致性较为困难，并且这种防爆装置放气泄压的启动压力值大，这样在电池发生异常情况下不能立即放气泄压，导致锂电池发生爆炸。

申请人一直致力于电芯防爆片的研究，并于2022年11月01日公开了中国专利申请：一种锂电池防爆阀，其专利申请号为202210965481.4，该防爆阀阀片包括焊接部、爆破部、加强部，爆破部设有第一刻痕，加强部上设有第二刻痕，第二刻痕的深度小于第一刻痕的深度，第二刻痕的端部距离第一刻痕的距离为X，距离X大于零，该防加强筋不与爆破区刻痕位置连通，在保证防爆片开启压力的前提下，加强筋与刻痕不连通能够减弱加强筋对防爆阀本体变形的抑制，降低阀体的变形量，从而保证防爆片刻痕处能够预留充分的残余厚度，在中长期的使用过程中，能够提升电芯的安全性能，改善防爆阀漏液问题。但是，该防爆阀阀片第一刻痕处撕裂后易掉落电池包造成短路，并且防爆片受开启压力影响的变形程度还需进一步改进。

现有技术中也不乏对防爆阀的结构改进，例如，中国申请号为202010679715.X，申请公布日为2020年11月10日，公开了一种动力电池防爆阀结构及其加工工艺，其中防爆刻痕内外侧均开设环形封闭的加强筋：第一加强筋、第二加强筋，同时防爆刻痕预留有安全位。但是，该防爆阀受开启压力影响的变形强度依旧需进一步改进。

综上所述，针对防爆阀阀片的改进仍是目前亟需研究的问题。

发明内容

1.要解决的问题

本实用新型提供了一种电池防爆阀，其目的在于改善目前防爆阀在开启压力影响下的强度。进一步提出具有该电池防爆阀的电池。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种电池防爆阀，为一体成型片状结构，其上由外至内依次包括相接的焊接部、爆破部和加强部，爆破部上开设有闭合的爆破刻痕，所述加强部上开设若干条加强筋，加强筋两端连通至爆破刻痕，同时加强筋的厚度大于爆破刻痕的厚度，此处爆破刻痕的厚度是指爆破刻痕处的残余壁厚。其中，闭合的爆破刻痕优选跑道形。

作为本实用新型一种可能的实施方式，所述焊接部上与爆破部相接处设有连接位，所述连接位的厚度大于或等于加强筋的厚度。

作为本实用新型一种可能的实施方式，连接位的宽度为0.1～2.5mm。

作为本实用新型一种可能的实施方式，针对于尺寸较大的防爆阀，仅一条加强筋，加强面会有受力不均问题，所以本实用新型中针对31*20型号防爆阀在加强筋平行设计2条加强筋，加强筋将防爆阀加强部均匀划分，电芯内压产气时受力更均匀，优选加强筋垂直于跑道形的爆破刻痕。

作为本实用新型一种可能的实施方式，加强筋至少一端贯穿爆破刻痕且连通至焊接部，加强筋从加强部连通爆破刻痕并延伸至焊接部，可以提升加强部及焊接部的强度。

作为本实用新型一种可能的实施方式，加强筋至少一端贯穿爆破刻痕且延伸至连接位，加强筋在连接位处延伸的长度小于或等于连接位的宽度。

作为本实用新型一种可能的实施方式，所述爆破刻痕为环状闭合结构，爆破刻痕上设有一段安全位，所述安全位的厚度大于加强筋的厚度，且安全位的厚度小于焊接部的厚度，其中，焊接部的厚度是指焊接部上非连接位处的厚度；安全位的作用是电芯内压达到防爆阀开启压力时，防爆阀从爆破刻痕处撕裂，成半开启状态，避免其完全脱落形成金属异常掉落电池包造成短路，引发火灾，同时安全位的壁厚相对于焊接部减小，有类似加强筋作用，对防爆片焊接变形有抑制作用。

作为本实用新型一种可能的实施方式，所述安全位设置于相邻两条加强筋端部连线的中央位置。

作为本实用新型一种可能的实施方式，所述安全位的长度小于相邻两条加强筋同侧端部的距离。

作为本实用新型一种可能的实施方式，所述焊接部上与爆破部相接处设有连接位，所述连接位的厚度大于或等于加强筋的厚度。连接位起到加强防爆阀强度的作用，对防爆阀的焊接变形有抑制作用，即在电芯内压的作用下，减轻焊接处变形程度，有利于防爆阀开启压力的提高。

作为本实用新型一种可能的实施方式，所述加强部为中部拱起状，即加强部的背面为弧形面，增加弧度设计，仿真对比防爆阀背面平整及背面拱起刻痕处在一定载荷下的应力分布：同等气压下，平面无拱起方案防爆阀刻痕处应力大于有拱起方案防爆阀，因此无弧面设计防爆阀爆破刻痕处会易失效，引发电芯安全风险。其中，仿真工况为：约束防爆片四周，在防爆片下方均匀施加向上的气压，模拟电芯内部产气对防爆片的影响。

特别说明，上述连接位、爆破刻痕、安全位、加强筋的加工工艺是一体冲压完成，可以大大提高起爆压力的稳定性。当电芯内部气压达到起爆点值时，爆破刻痕优先失效，即从爆破刻痕处撕裂，安全位未撕裂，从而避免防爆片完全脱落，形成金属异物，引发电池包安全隐患。

作为本实用新型一种可能的实施方式，加强部拱起的高度为0.001mm～3mm，优选为0.3mm～0.7mm。

作为本实用新型一种可能的实施方式，防爆阀优选椭圆形基材，焊接部的厚度为1.5mm～6mm，防爆阀长度方向的尺寸为2mm～100mm，防爆阀宽度方向的尺寸为2mm～80mm，即防爆阀为31*20型号。

作为本实用新型一种可能的实施方式，防爆阀长度方向的尺寸为31mm，防爆阀宽度方向的尺寸20mm。

一种电池，安装有上述的电池防爆阀，其防爆阀开启压力可达0.65～0.95MPa。

3.有益效果

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

(1)本实用新型的防爆阀结构中，其上爆破刻痕和加强筋连通，可以提高电芯防爆阀的开启压力，爆破刻痕和加强筋的均匀分布，保证电芯有较高的设计压力，满足实际使用过程中开启压力要求。例如在在针对31*20型号防爆阀时，电芯防爆阀开启压力可达0.889MPa；

(2)本实用新型的防爆阀结构中，加强部正面布有加强筋，同时加强部背面向上拱起，优选拱起高度为0.001mm～3mm，相比平整的背面，0.68MPa的气压作用下，加强部背面拱起结构的Mises应力更低，为120.286MPa，而平整的加强部背面Mises应力为124.633MPa，说明本发明加强部背面拱起结构结合正面的加强筋结构有提高防爆阀开启压力值的优势。

附图说明

图1为本实用新型防爆阀的结构示意图；

图2为本实用新型防爆阀正面的结构示意图；

图3为本实用新型防爆阀背面的结构示意图；

图4为本实用新型防爆阀的剖视图；

图5为本实用新型防爆阀的剖面正视图；

图中：

1、焊接部；11、连接位；2、爆破部；21、爆破刻痕；22、安全位；3、加强部；31、加强筋。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本实用新型的一种电池防爆阀，为一体成型片状结构，其由外至内依次包括相接的焊接部1、爆破部2和加强部3。

焊接部1上与爆破部2相接处设有连接位11，连接位11的厚度大于或等于加强筋31的厚度。连接位11起到加强防爆阀强度的作用，对防爆阀的焊接变形有抑制作用，即在电芯内压的作用下，减轻焊接处变形程度，有利于防爆阀开启压力的提高。

爆破部2上开设有闭合的爆破刻痕21，爆破刻痕21的形状不限于跑道型，本领域技术人员根据防爆阀的形状选择设计适合的爆破刻痕21的形状，以下实施例中爆破刻痕21选用跑道形；同时进一步改进中，爆破刻痕21上设有一段安全位22，即安全位22的厚度大于加强筋31的厚度，且安全位22的厚度小于防爆阀的厚度，安全位的作用是电芯内压达到防爆阀开启压力时，防爆阀从爆破刻痕处撕裂，成半开启状态，避免其完全脱落形成金属异常掉落电池包造成短路，引发火灾，同时安全位的壁厚减小，有类似加强筋作用，对防爆阀阀片焊接变形有抑制作用。

加强部3上开设若干条加强筋31，以下实施例中选择加强筋31为两条，两条加强筋31相互平行且垂直于跑道形爆破刻痕11，加强筋31两端连通至爆破刻痕21，同时为了加强加强部及焊接部的强度，以下实施例的加强筋31一端贯穿爆破刻痕21且连通至焊接部1。

需要注意的是，以下是优选尺寸：防爆阀基材厚度为1.5mm～6mm之间，椭圆形防爆阀长度方向2mm～100mm，宽度方向2mm～80mm，连接位11的厚度为0.01mm-1mm；爆破刻痕21的厚度为0.05mm-0.9mm；安全位22的厚度为0.01mm-1mm，长度为2mm-40mm；加强筋31的厚度为0.01mm-1mm，两条加强筋31的中心距为5mm-50mm。

上述防爆阀为优选结构及尺寸，以下通过实施例进一步描述本实用新型防爆阀的优势，同时各实施例均针对31*20型号的防爆阀，其加强部厚度(非加强筋处)为0.36mm。

实施例1

本实施例的电池防爆阀，如图1和图2所述，包括由外至内依次包括相接的焊接部1、爆破部2和加强部3。防爆阀的正面与空气接触的面：焊接部1与爆破部2相接处开设壁厚减小的连接位11；爆破部2上开设有跑道形状的爆破刻痕21，并且爆破刻痕21的一段厚度加大形成安全位22；加强部3被两条垂直于爆破刻痕21的加强筋均匀分割，同时加强筋31连通至爆破刻痕21，并且一端贯穿爆破刻痕21至连接位11，可以提升加强部及焊接部的强度。其中，爆破刻痕21的厚度＜加强筋31的厚度≤连接位11的厚度＜安全位22的厚度。值得注意的是，本实施例的防爆阀的背面面对电芯的面为平面，爆破刻痕21的残厚为0.1211mm。

实施例2

本实施例的电池防爆阀正面结构与实施例1一致，不同之处在于：如图3～5所示，防爆阀的背面向上拱起0.36mm，爆破刻痕21的残厚为0.1211mm。

实施例3

本实施例的电池防爆阀正面结构与实施例1一致，不同之处在于：如图3～5所示，防爆阀的背面向上拱起0.36mm，爆破刻痕21的残厚为0.11mm。

实施例4

本实施例的电池防爆阀正面结构与实施例1一致，不同之处在于：如图3～5所示，防爆阀的背面向上拱起0.66mm，爆破刻痕21的残厚为0.1211mm。

实施例5

本实施例的电池防爆阀正面结构与实施例1一致，不同之处在于：如图3～5所示，防爆阀的背面向上拱起0.01mm，爆破刻痕21的残厚为0.1211mm。

表1中仿真工况为：约束防爆片四周，在防爆片下方均匀施加向上的气压，模拟电芯内部产气对防爆片的影响。

由表1可知，仿真工况下的结构与测试结果相比，趋势变化较为吻合；由实施例1、2可以看出，背面拱起有利于防爆阀开启压力升高；由实施例2和3可以看出，爆破刻痕处0.01mm的残厚增加，对防爆阀的开启压力影响较小。0.68MPa气压下的Mises应力数据可知，同等气压下，背面无拱起的防爆阀爆破刻痕21处应力大于有拱起方案防爆阀，即说明背面有拱起的防爆阀其爆破开启压力大于背面平整的防爆阀。

表1实施例1～5中防爆阀的性能

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (14)

1.一种电池防爆阀，为一体成型片状结构，其上由外至内依次包括相接的焊接部(1)、爆破部(2)和加强部(3)，爆破部(2)上开设有闭合的爆破刻痕(21)，其特征在于：所述加强部(3)上开设若干条加强筋(31)，加强筋(31)两端连通至爆破刻痕(21)，同时加强筋(31)的厚度大于爆破刻痕(21)的厚度。

2.根据权利要求1所述的一种电池防爆阀，其特征在于：所述焊接部(1)上与爆破部(2)相接处设有连接位(11)，所述连接位(11)的厚度大于或等于加强筋(31)的厚度。

3.根据权利要求2所述的一种电池防爆阀，其特征在于：连接位(11)的宽度为0.1～2.5mm。

4.根据权利要求2所述的一种电池防爆阀，其特征在于：加强筋(31)设有2条，并且互相平行。

5.根据权利要求2所述的一种电池防爆阀，其特征在于：加强筋(31)至少一端贯穿爆破刻痕(21)且连通至焊接部(1)。

6.根据权利要求5所述的一种电池防爆阀，其特征在于：加强筋(31)至少一端贯穿爆破刻痕(21)且延伸至连接位(11)，加强筋(31)在连接位(11)处延伸的长度小于或等于连接位(11)的宽度。

7.根据权利要求2所述的一种电池防爆阀，其特征在于：所述爆破刻痕(21)为环状闭合结构，爆破刻痕(21)上设有一段安全位(22)，所述安全位(22)的厚度大于加强筋(31)的厚度，且安全位(22)的厚度小于焊接部(1)的厚度。

8.根据权利要求7所述的一种电池防爆阀，其特征在于：所述安全位(22)设置于相邻两条加强筋(31)端部连线的中央位置。

9.根据权利要求8所述的一种电池防爆阀，其特征在于：所述安全位(22)的长度小于相邻两条加强筋(31)同侧端部的距离。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种电池防爆阀，其特征在于：所述加强部(3)为拱起状。

11.根据权利要求10所述的一种电池防爆阀，其特征在于：加强部(3)拱起的高度为0.001mm～3mm。

12.根据权利要求11所述的一种电池防爆阀，其特征在于：防爆阀优选椭圆形基材，焊接部(1)的厚度为1.5mm～6mm，防爆阀长度方向的尺寸为2mm～100mm，防爆阀宽度方向的尺寸为2mm～80mm。

13.根据权利要求12所述的一种电池防爆阀，其特征在于：防爆阀长度方向的尺寸为31mm，防爆阀宽度方向的尺寸20mm。

14.一种电池，其特征在于：安装有权利要求1～13任意一项所述的电池防爆阀。

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