CN219013463U - 一种单向阀、电池盖板及锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种单向阀、电池盖板及锂离子电池，所述单向阀包括单向阀壳体，设置在所述单向阀壳体内的堵挡件，与所述堵挡件连接的弹性件，所述单向阀壳体上开设有第一开口和第二开口，所述第一开口与内部空间连通，所述第二开口与外部空间连通，所述堵挡件与所述单向阀壳体的的内壁接触以密封所述第一开口，所述内部空间气体压力超过预设值时，所述堵挡件在所述气体的推动下压缩所述弹性件与所述单向阀壳体的内壁分离，所述第一开口与所述第二开口连通。本申请公开的单向阀、电池盖板及锂离子电池，能够及时排出电池内部气体并且不会导致电池报废。

Description

一种单向阀、电池盖板及锂离子电池

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种单向阀、电池盖板及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为新一代绿色环保电池具有比能量高、应用范围广、循环稳定性好等优点，被广泛应用到纯电动汽车及储能等领域。锂离子电池在长时间的使用过程中由于使用环境及其它的原因会导致电池内部产生气体，当气体增多到一定程度后，会导致电池爆炸，为了避免电池爆炸，一般会在电池盖板上设置防爆阀以排出电池内部过多的气体。

申请号为202221065187.X的专利文件中提出，在电池的盖板上设置有防爆结构，防爆结构包括防爆孔、防爆阀以及防爆阀保护片，其中防爆孔开设在电池的盖板上，防爆阀设置在防爆孔中，防爆阀保护片连接在防爆阀上方，当电池发生散热异常时，电芯放热产生的热量所引起的气压冲破防爆阀以及防爆阀保护片，完成泄压。但是防爆阀是一次性的部件，当气压冲破防爆阀完成泄压后，防爆阀不能再次密封防爆孔，这就会导致电池内部电解液溢出而导致电池组件失效，同时外部的水汽也会进入电池内部而导致电池报废无法再次使用。

因此，开发一种能够及时排出电池内部气体并且不会导致电池报废的锂离子电池成为需要本领域技术人员要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种单向阀、电池盖板及锂离子电池，能够及时排出电池内部气体并且不会导致电池报废。

为解决上述一个或多个技术问题，本申请采用的技术方案是：

第一方面，本申请提供了一种单向阀，所述单向阀包括单向阀壳体，设置在所述单向阀壳体内的堵挡件，与所述堵挡件连接的弹性件，所述单向阀壳体上开设有第一开口和第二开口，所述第一开口与内部空间连通，所述第二开口与外部空间连通，所述堵挡件与所述单向阀壳体的的内壁接触以密封所述第一开口，所述内部空间气体压力超过预设值时，所述堵挡件在所述气体的推动下压缩所述弹性件与所述单向阀壳体的内壁分离，所述第一开口与所述第二开口连通。

进一步的，所述弹性件包括弹簧。

进一步的，所述预设值为0.01-1.5MPa。

进一步的，所述单向阀壳体与所述内部空间连通的端部设置有挡片，所述内部空间气体压力超过预设值时，所述气体冲开所述挡片进入所述第一开口。

进一步的，所述堵挡件包括堵挡部和导引部，所述堵挡部横截面的最大直径大于所述第一开口的直径，所述导引部横截面的最大直径小于所述第一开口的直径。

进一步的，所述导引部横截面的直径从接近所述第一开口的一端至远离所述第一开口的一端逐渐增大。

进一步的，所述单向阀壳体与所述内部空间连通的端部设置有第一凸起和第二凸起，所述第一凸起和所述第二凸起用于在所述气体推动所述堵挡件远离所述第一开口时固定所述单向阀。

进一步的，所述单向阀壳体内设置有限位件，所述限位件用于对所述堵挡件在所述弹性件的形变方向上进行限位。

进一步的，所述堵挡件与所述单向阀壳体的内壁的接触位置设置有密封件，所述密封件用于将所述堵挡件与所述内部空间形成一个密闭空间。

进一步的，所述密封件包括橡胶圈。

第二方面，本申请提供了一种电池盖板，所述电池盖板包括盖板本体、设置在所述盖板本体上的透气孔以及上述的单向阀，所述单向阀和所述透气孔连通。

第三方面，本申请还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括极芯、电解液、电池壳体和上述的电池盖板，所述电池壳体与所述电池盖板上的所述单向阀的所述第一开口连通形成容纳空间，所述极芯和所述电解液封装于所述容纳空间内。

根据本申请提供的具体实施例，本申请公开了以下技术效果：

本申请提供了一种单向阀、电池盖板及锂离子电池，在电池盖板上设置有单向阀，当电池内部气体压力超过预设值时，单向阀中的堵挡件在电池内部气体的推动下压缩单向阀中的弹性件与单向阀壳体的内壁分离，单向阀壳体上的第一开口与第二开口连通，电池内部气体通过第一开口与第二开口排出电池外部完成泄压。当电池内部气体压力小于预设值时，单向阀中的堵挡件在弹性件的推动下与单向阀壳体的内壁接触以密封单向阀壳体上的第一开口。本申请中的单向阀只允许电池内部多余气体排出，而不允许电池外部的水汽进入电池内部而导致电池失效，提升了电池的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的电池盖板的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如背景技术所述，锂离子电池在长时间的使用过程中由于使用环境及其它的原因会导致电池内部产生气体，当气体增多到一定程度后，会导致电池爆炸，为了避免电池爆炸，现有技术中一般会在电池盖板上设置防爆阀以排出电池内部过多的气体。当气压冲破防爆阀完成泄压后，防爆阀不能再次密封防爆孔，这就会导致电池内部电解液溢出而导致电池组件失效，同时外部的水汽也会进入电池内部而导致电池报废无法再次使用。对此，本申请提供了一种单向阀、电池盖板及锂离子电池，通过在电池盖板上设置单向阀而达到既能及时排出电池内部的气体并且又不会导致电池报废。

以下将通过具体实施例进行介绍。

实施例一

针对上述问题，本申请实施例创造性地提出了一种单向阀。图1为本申请实施例提供的一种单向阀的结构示意图。

如图1所示，所述单向阀一般性地包括单向阀壳体100、堵挡件200、弹性件300和限位件400。单向阀壳体100上开设有第一开口110和第二开口120，所述第一开口110与内部空间连通，所述第二开口120与外部空间连通，单向阀壳体100与内部空间连通的端部设置有第一凸起130和第二凸起140，第一凸起130和第二凸起140用于在内部空间产生的气体推动堵挡件200远离第一开口110时固定单向阀，单向阀壳体100内还设置有密封件150，所述密封件150用于将堵挡件200与内部空间形成一个密闭空间，单向阀壳体100与内部空间连通的端部设置有挡片160，当内部空间气体压力超过预设值时，气体冲开挡片160进入第一开口110；堵挡件200包括堵挡部210和导引部220。

本申请实施例提供的单向阀可以安装在锂离子电池上，用于释放锂离子电池内部的压力，本申请实施例提供的单向阀还可以安装在箱体上，用于释放箱体内部的压力，本申请实施例提供的单向阀还可以应用于其它需要排出内部气体的装置中。

单向阀壳体100可以由金属材料制成，例如铝、铝合金或者镀镍钢等，用户可以根据实际需求进行选择，这里不做具体限定。本申请实施例的单向阀应用于锂离子电池时，当电池内部气体压力超过预设值时，首先，气体冲开挡片160进入第一开口110；接着，气体通过单向阀的第一开口110经过气流通道到达第二开口120；最后，气体再由第二开口120被排放至电池外部空间，完成泄压。所述预设值为0.01-1.5MPa，更加具体地，所述预设值为0.01MPa、0.05MPa、0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa、0.9MPa、1.2MPa、1.5MPa，限于篇幅此处不再穷举。由于本申请实施例中的单向阀只允许电池内部的气体排出，而不允许电池外部的水汽进入电池内部而导致电池失效，因而可以提升电池的使用可靠性，增加其使用寿命。

堵挡件200包括堵挡部210和导引部220。堵挡部210横截面的最大直径大于第一开口110的直径，堵挡部210封堵第一开口110之后，第一开口110能够与堵挡部210紧密贴合，以使两者实现密封连接。在一个示例中，所述堵挡部210为圆柱体结构。导引部220与堵挡部210的一端相连，导引部220横截面的直径从接近所述第一开口110的一端至远离所述第一开口110的一端逐渐增大，这样设置可以避免由于堵挡件200与第一开口110的位置偏差而无法进入第一开口110中。在一个示例中，所述导引部220为圆锥体。

在一个具体的实施例中，堵挡件200的材料包括但不限于橡胶、塑料等。当堵挡件200应用于电池中时，由于电池中的电解液具有一定的腐蚀性，因此，要求堵挡件200采用耐腐蚀材料制成。

弹性件300设置于单向阀壳体100内，弹性件300的一端抵触堵挡件200的堵挡部210，弹性件300的另一端抵触单向阀壳体100上施加支撑力，弹性件300用于推顶堵挡件200朝向第一开口方向110移动，以盖堵第一开口110。初始时，在弹性件300的作用下，堵挡件200盖堵第一开口110，堵挡件200和内部空间形成一个密闭空间。当内部空间气体压力大于预设值时，内部空间的气体首先冲开挡片160进入第一开口110，进入第一开口110的气体推动堵挡件200沿着远离第一开口110的方向移动，堵挡件200和第一开口110分离，气体从第一开口110流入单向阀，并通过第二开口120排到外部空间中。当内部空间气体压力小于预设值时，堵挡件200在弹性件300的回复力作用下被推压到第一开口110上，第一开口110被弹性件300密封。本申请实施例提供的单向阀可以重复多次使用，在内部气体压力超过预设值时排出内部空间的气体，在内部空间的气体排出以后能够及时闭合第一开口110，因此，当将本申请实施例所提供的单向阀应用于锂离子电池时，所述单向阀能够及时排出电池内部气体并且不会导致电池报废。弹性件300可以采用能够实现弹性变形的材料，例如：弹簧、橡胶片等。本申请实施例中，所述弹性件300优选为弹簧。

为了提高堵挡件200和第一开口110之间的密封性，堵挡件200与单向阀壳体100的内壁的接触位置设置有密封件150，密封件150将堵挡件200与内部空间形成一个密闭空间。所述密封件150包括橡胶圈或硅胶圈，用户可以根据实际需求进行选择，这里不做具体限定。

在一个具体的实施例中，单向阀壳体100的端部设置有第一凸起130和第二凸起140，第一凸起130和第二凸起140连接在盖板的内侧面上，这里所说的盖板可以是箱体上的盖板也可以是锂离子电池的电池盖板。单向阀壳体100的端部设置的第一凸起130和第二凸起140可以进一步保证单向阀的位置稳定，避免内部气体对堵挡件200造成瞬间冲击力而导致单向阀从盖板上脱落。第一凸起130、第二凸起140和盖板之间可以采用螺纹连接、卡接、粘结等连接方式，只要能够起到连接第一凸起130、第二凸起140和盖板的功能即可。

在另外一个具体的实施例中，单向阀壳体100内设置有限位件400，限位件400用于对堵挡件200在弹性件300的形变方向上进行限位。弹性件300的形变值具有一定范围，当弹性件300的形变值长期超过其正常范围时，弹性件300会出现损坏从而也影响单向阀的性能。通过在单向阀壳体100内设置限位件400可以控制弹性件300的形变值在其正常范围以内。另外，限位件400也可以对堵挡件200的移动路径进行进一步的限位，堵挡件200沿着限位件400之间的通道向着接近或远离第一开口110的方向移动。

本申请实施例中，当内部气体压力超过预设值时，单向阀的堵挡件200在气体的推动下与第一开口110分离，内部气体压力通过第一开口110和第二开口120被排到外部空间中，当内部气体压力低于预设值时，堵挡件200在弹性件300的推动下重新和第一开口110进行密封，在将内部空间的气体排出的过程中不会引入外部空间的水汽。当将本申请实施例所提供的单向阀应用于锂离子电池时，所述单向阀能够及时排出电池内部气体并且不会使电池外部的水汽进入电池内部而导致电池失效和报废。

实施例二

本申请提供了一种电池盖板，所述电池盖板包括盖板本体、设置在所述盖板本体上的透气孔以及上述的单向阀，所述单向阀和所述透气孔连通。

本申请实施例提供的单向阀可以部分或者全部设置在电池盖板上的透气孔中，只要保证第二开口120能和电池外部空间连通即可，本申请对单向阀在透气孔中的位置不做具体的限定。

在一个具体的实施例中，透气孔中还设置有过滤件，过滤件为气液分离片仅允许气体通过，而阻止液体通过。一方面，过滤件能够阻止外部水汽进入电池内部，另一方面，过滤件还能够阻止电池内部的液体(比如电解液)排出。

在另外一个具体的实施例中，过滤件还包括过滤网或过滤片，其能够阻止电池内部的颗粒物进入单向阀内，避免颗粒物对单向阀内部的元器件造成的损害，保证单向阀的正常工作，从而进一步保证电池在使用过程中的安全性。

在一个具体的实施例中，所述电池盖板还包括正极柱和负极柱，所述正极柱与电池的正极相连，所述负极柱与电池的负极相连，所述正极柱和所述负极柱的形状包括方形。

在一个具体的实施例中，所述电池盖板为长方形，其大小与电池壳体相适配，确保两者连接后具有良好的密封性。

在一个具体的实施例中，所述电池盖板与电池壳体的连接方式包括但不限于胶黏和卡接等。

关于实施例二中的未详述部分，可以参见前述实施例的记载，这里不再赘述。

实施例三

本申请还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括极芯、电解液、电池壳体和上述的电池盖板，所述电池壳体与所述电池盖板上的所述单向阀的所述第一开口连通形成容纳空间，所述极芯和所述电解液封装于所述容纳空间内。

在一个具体的实施例中，单向阀的第一开口110朝向极芯，电池使用过程中产生的一定压力的气体能够通过单向阀排出至电池外部空间，当一定压力的气体排出至电池外部空间后，单向阀又和电池内部空间闭合，从而达到既能有效排出电池内部气体又不会使电池外部的水汽进入电池内部而导致电池失效和报废的问题。

所述极芯包括正极和负极，正极和电池盖板上的正极柱连接，负极和电池盖板上的负极柱连接。

所述电解液用于浸润正极、负极，并进行锂离子的传输。电解液包括锂盐和非水溶剂，所述锂盐包括LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO2)₂中的一种或几种，用户可以根据实际需求进行选择，这里不做具体限定。所述非水溶剂包括但不限于碳酸亚乙酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸乙酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯、环丁砜、乙腈、1，2-二甲氧基乙烷、1，3-二甲氧基丙烷、二乙醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃中的一种或几种，用户可以根据实际需求进行选择，这里不做具体限定。进一步的，非水电解液还可以包括其他各种添加剂，比如阻燃添加剂、过充保护添加剂等。

所述电池壳体包括铝塑膜壳体，使用铝塑膜壳体可以有效地降低电芯的重量，提高电芯的能量密度，铝塑膜壳体包括内侧的绝缘层、中间的金属层和外侧的保护层三层复合结构。内侧的绝缘层一般是聚丙烯层，聚丙烯在一百多摄氏度的温度下会发生熔化并且具有黏性，锂离子电池的热封主要依靠聚丙烯层在封头加热的作用下熔化粘合，降温后即可实现热封。中间的金属层一般是铝层，铝层的作用是防止水气的渗入，铝在室温下会与空气中的氧化反应生成一层致密的氧化膜，导致水气无法渗入，保护了电芯的内部。外侧的保护层通常由尼龙或者聚酯组成，用于保护中间铝层不被划伤，减少碰撞等外部因素对电池的损伤。

进一步的，所述锂离子电池还包括隔膜，所述隔膜设置在正极和负极之间，具有电绝缘性能和液体保持性能，用于阻断电子在电池内部传输。所述隔膜可以选自锂离子电池中所用的各种隔膜，如聚烯烃微多孔膜、聚丙烯、聚乙烯毡、玻璃纤维毡或超细玻璃纤维纸中的一种或几种。

当然，所述锂离子电池还不可避免地包括其他必要组件，这些组件为本领域技术人员已知的，因此，此处不再一一赘述。

关于实施例三中的未详述部分，可以参见前述实施例的记载，这里不再赘述。

以上对本申请所提供的一种单向阀、电池盖板及锂离子电池进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“垂直”“平行”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。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该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，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，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单向阀，其特征在于，所述单向阀包括单向阀壳体，设置在所述单向阀壳体内的堵挡件，与所述堵挡件连接的弹性件，所述单向阀壳体上开设有第一开口和第二开口，所述第一开口与内部空间连通，所述第二开口与外部空间连通，所述堵挡件与所述单向阀壳体的内壁接触以密封所述第一开口，所述内部空间气体压力超过预设值时，所述堵挡件在所述气体的推动下压缩所述弹性件与所述单向阀壳体的内壁分离，所述第一开口与所述第二开口连通。

2.根据权利要求1所述的单向阀，其特征在于，所述弹性件包括弹簧。

3.根据权利要求1所述的单向阀，其特征在于，所述单向阀壳体与所述内部空间连通的端部设置有挡片，所述内部空间气体压力超过预设值时，所述气体冲开所述挡片进入所述第一开口。

4.根据权利要求1所述的单向阀，其特征在于，所述堵挡件包括堵挡部和导引部，所述堵挡部横截面的最大直径大于所述第一开口的直径，所述导引部横截面的最大直径小于所述第一开口的直径。

5.根据权利要求4所述的单向阀，其特征在于，所述导引部横截面的直径从接近所述第一开口的一端至远离所述第一开口的一端逐渐增大。

6.根据权利要求1所述的单向阀，其特征在于，所述单向阀壳体与所述内部空间连通的端部设置有第一凸起和第二凸起，所述第一凸起和所述第二凸起用于在所述气体推动所述堵挡件远离所述第一开口时固定所述单向阀。

7.根据权利要求1所述的单向阀，其特征在于，所述单向阀壳体内设置有限位件，所述限位件用于对所述堵挡件在所述弹性件的形变方向上进行限位。

8.根据权利要求1所述的单向阀，其特征在于，所述堵挡件与所述单向阀壳体的内壁的接触位置设置有密封件，所述密封件用于将所述堵挡件与所述内部空间形成一个密闭空间。

9.一种电池盖板，其特征在于，所述电池盖板包括盖板本体、设置在所述盖板本体上的透气孔以及如权利要求1至8任一项所述的单向阀，所述单向阀和所述透气孔连通。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括极芯、电解液、电池壳体和权利要求9所述的电池盖板，所述电池壳体与所述电池盖板上的所述单向阀的所述第一开口连通形成容纳空间，所述极芯和所述电解液封装于所述容纳空间内。

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