CN219040686U - 一种电池顶盖及水系钠离子电池 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池顶盖及水系钠离子电池，属于电池技术领域。电池顶盖包括：贯穿开设有注液孔的盖板，用于封闭注液孔孔口的孔盖，以及穿设在注液孔内的密封钉。孔盖上开设有与注液孔连通的排气孔，沿密封钉的周向设置有扇形气阀，扇形气阀朝向孔盖的方向倾斜设置，且扇形气阀的周向边缘与注液孔的孔壁弹性接触。本申请提供的电池顶盖，通过在密封钉上设置扇形气阀，实现注液孔的单向导通，也即，在不影响水系钠离子电池由内到外泄压的基础上，增强了外部气体由外到内逆向流通的密封性，提高了水系钠离子电池的安全性。

Description

一种电池顶盖及水系钠离子电池

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池顶盖及水系钠离子电池。

背景技术

钠离子电池是一种二次电池，也就是可充电电池，钠离子电池作为现代高性能电池的代表，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来实现电池的充放电，与锂电池的工作原理相似。

在相关技术中，电池顶盖包含盖板、胶盖和密封钉，盖板上设置有注液孔，胶盖封盖在注液孔的孔口处，密封钉与盖板螺纹连接，从而将胶盖和密封钉整体密封。常规状态下，胶盖能够较好地阻挡电池内的电解液溢出，当电池壳体内的气体压强增大时，电池内部气体会顶开胶盖露出缝隙，气体从缝隙溢出并从密封钉上的排气孔排出，实现泄压过程。

然而，上述相关技术中的注液孔密封结构，虽然电池的内部气体可以顶开胶盖向外排出，但是电池外部的气体和脏污也容易从胶盖和注液孔孔口的连接位置渗入电池内部，从而导致电池的性能异常，存在较大的安全隐患。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种电池顶盖及水系钠离子电池，以解决现有技术中电池外部的气体和脏污容易进入电池内部，存在较大安全隐患的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请提供了：

一种电池顶盖，包括：

盖板，所述盖板上开设有贯穿其的注液孔；

孔盖，设置于所述注液孔处，用于封闭所述注液孔的孔口，所述孔盖上开设有与所述注液孔连通的排气孔；

密封钉，穿设于所述注液孔内，沿所述密封钉的周向设置有扇形气阀，所述扇形气阀朝向所述孔盖的方向倾斜设置，且所述扇形气阀的周向边缘与所述注液孔的孔壁弹性接触。

另外，根据本申请的电池顶盖，还可具有如下附加的技术特征：

在本申请的一些实施例中，所述密封钉包括柱状体，所述柱状体位于所述注液孔内，所述柱状体上设置有所述扇形气阀，沿所述柱状体的周向设置有多个稳定柱，所述稳定柱与所述扇形气阀一体设置，每个所述稳定柱均与所述注液孔的孔壁密封接触，且相邻两个所述稳定柱之间形成有与所述排气孔连通的气道。

在本申请的一些实施例中，所述密封钉还包括钉帽，所述钉帽连接于所述柱状体上靠近所述孔盖的一端，所述钉帽抵接于所述注液孔的孔口处，以限制所述柱状体沿远离所述孔盖的方向移动，所述气道贯通于所述钉帽。

在本申请的一些实施例中，所述排气孔设置有多个，每个所述排气孔均与一个所述稳定柱相对应设置。

在本申请的一些实施例中，所述密封钉上远离所述孔盖的一端一体形成有锥形凸台；

沿垂直于所述密封钉的轴线方向，所述锥形凸台的截面积沿远离所述密封钉的方向逐渐减小。

在本申请的一些实施例中，所述扇形气阀与所述密封钉的轴线之间的夹角为α，满足关系式：30°≤α≤60°。

在本申请的一些实施例中，所述盖板包括盖体以及设置于所述盖体上的安装凸台，所述安装凸台与所述盖体限定形成所述注液孔，所述孔盖盖设于所述安装凸台上。

在本申请的一些实施例中，所述安装凸台上开设有环形卡槽，所述孔盖上设置有与所述环形卡槽相适配的卡扣，所述卡扣与所述环形卡槽卡接，以使所述孔盖可拆卸地连接于所述安装凸台上。

在本申请的一些实施例中，所述安装凸台上开设有与所述环形卡槽连通的解扣开孔。

另外，本申请还提供了一种水系钠离子电池，包括上述任一实施例中所述的电池顶盖。

相对于现有技术，本申请的有益效果是：

本申请提出一种电池顶盖，主要应用于水系钠离子电池中。电池顶盖包括：贯穿开设有注液孔的盖板，设置在注液孔处、用于封闭注液孔孔口的孔盖，以及穿设在注液孔内的密封钉。孔盖上开设有与注液孔连通的排气孔，沿密封钉的周向设置有扇形气阀，扇形气阀朝向孔盖的方向倾斜设置，且扇形气阀的周向边缘与注液孔的孔壁弹性接触。

当水系钠离子电池的内部气压增大时，内部气体压迫扇形气阀，使扇形气阀的边缘脱离注液孔的孔壁，最终通过孔盖上的排气孔排出，实现电池的内部压力泄除。当电池外部的气压增大时，外部气体压迫扇形气阀变形困难，并且外部气体的气压越大，扇形气阀与注液孔的孔壁接触越紧密，从而阻止外部气体和脏污进入到电池内部。

因此，本申请提供的电池顶盖，通过在密封钉上设置扇形气阀，实现注液孔的单向导通，也即，在不影响电池内部气体由内到外泄压的基础上，增强了外部气体由外到内逆向流通的密封性，提高了水系钠离子电池的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本申请一些实施例中电池顶盖的一视角结构示意图；

图2示出了本申请一些实施例中电池顶盖的结构爆炸图；

图3示出了本申请一些实施例中盖板的一视角结构示意图；

图4示出了图3中A-A位置的结构剖视图；

图5示出了本申请一些实施例中电池顶盖的另一视角结构示意图；

图6示出了图5中B-B位置的结构剖视图；

图7示出了本申请一些实施例中密封钉的一视角结构示意图；

图8示出了本申请一些实施例中密封钉的另一视角结构示意图。

主要元件符号说明：

100-电池顶盖；110-盖板；111-盖体；112-安装凸台；1121-环形卡槽；1122-解扣开孔；113-注液孔；120-孔盖；121-排气孔；122-卡扣；130-密封钉；131-柱状体；132-扇形气阀；133-稳定柱；134-气道；135-钉帽；136-锥形凸台。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能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“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

钠离子电池是一种二次电池(可充电电池)，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来实现充放电，一般采用含有钠元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。在充放电过程中，Na+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。充电时，Na+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富钠状态，放电时则相反。钠离子电池具体可分为有机体系和水系电池。

水系钠离子电池一般包括电池顶盖、壳体和电芯，电芯放置在壳体内，电池顶盖盖设在壳体上，通过电池顶盖上设置的注液孔，可以向壳体内注射电解液。在相关技术中，电池顶盖包含盖板、胶盖和密封钉，盖板上设置有注液孔，胶盖封盖在注液孔的孔口处，密封钉与盖板螺纹连接，从而将胶盖和密封钉整体密封。

在电池常规使用状态下，胶盖能够防止电池内部的电解液流出，而当壳体内的气体压强增大时，壳体的内部气体会顶开胶盖，使胶盖与注液孔的孔口处露出缝隙，这样气体便可从缝隙溢出，最终从密封钉上的排气孔排出，实现电池的泄压过程。

然而，上述相关技术中的注液孔密封结构，虽然电池的内部气体可以顶开胶盖向外排出，但是电池外部的气体和脏污也容易从胶盖和注液孔孔口的连接位置渗入电池内部，从而导致电池的性能异常。因此，现有的电池顶盖，注液孔的密封性不足，存在较大的安全隐患。

为了解决上述问题，本申请的实施例提供了一种电池顶盖及水系钠离子电池，下面结合附图对本申请实施例进行描述。

在对本实施例进行说明之前，首先对涉及到的概念进行简单说明：

ABS塑料：是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物，ABS塑料兼有三种组元的共同性能，丙烯腈使其耐化学腐蚀、耐热，并有一定的表面硬度，丁二烯使其具有高弹性和韧性，苯乙烯使其具有热塑性塑料的加工成型特性并改善电性能。因此ABS塑料是一种原料易得、综合性能良好、价格便宜、用途广泛的“坚韧、质硬、刚性”材料。

能量密度：指的是单位质量或单位体积的电池所放出的能量，即体积比能量或质量比能量。

第一方面，本申请的实施例提供了一种电池顶盖100，属于电池技术领域，主要应用于水系钠离子电池中，是水系钠离子电池的组成部分之一。

如图1和图2所示，电池顶盖100包括：贯穿开设有注液孔113的盖板110，设置在注液孔113处、用于封闭注液孔113孔口的孔盖120，以及穿设在注液孔113内的密封钉130。孔盖120上开设有与注液孔113连通的排气孔121，沿密封钉130的周向设置有扇形气阀132，扇形气阀132朝向孔盖120的方向倾斜设置，且扇形气阀132的周向边缘与注液孔113的孔壁弹性接触。

具体而言，电池顶盖100包括盖板110、孔盖120和密封钉130。其中，盖板110上开设有贯穿其的注液孔113，孔盖120设置于注液孔113处，用于封闭注液孔113的孔口，孔盖120上开设有与注液孔113连通的排气孔121。密封钉130穿设于注液孔113内，沿密封钉130的周向设置有扇形气阀132，扇形气阀132朝向孔盖120的方向倾斜设置，且扇形气阀132的周向边缘与注液孔113的孔壁弹性接触，以使密封钉130密封注液孔113。

可以理解的是，当水系钠离子电池的内部气压增大时，内部气体会进入注液孔113内，压迫密封钉130上的扇形气阀132，使扇形气阀132的边缘脱离注液孔113的孔壁，这样内部气体可以从扇形气阀132与注液孔113孔壁之间形成的缝隙中溢出，最终通过孔盖120上的排气孔121排出，实现水系钠离子电池的内部压力的泄除。当水系钠离子电池外部的气压增大时，外部气体压迫扇形气阀132变形困难，并且外部气体的气压越大，扇形气阀132与注液孔113的孔壁接触越紧密，从而阻止外部气体和脏污进入到水系钠离子电池的内部。

因此，本实施例提供的电池顶盖，通过在密封钉130上设置扇形气阀132，以实现注液孔113的单向导通，也即，在不影响水系钠离子电池的内部气体由内到外泄压的基础上，增强了外部气体由外到内逆向流通的密封性，提高了水系钠离子电池的安全性，从而提升水系钠离子电池的市场竞争力。

本实施例中，孔盖120的材质可以是ABS塑料，以使孔盖120具备良好的加工性能和耐腐蚀性，从而提高水系钠离子电池的使用寿命。扇形气阀132的材质可以是胶体材料，例如硅胶、橡胶等，以增强扇形气阀132与注液孔113的孔壁之间的接触紧密型，从而增加气体由外到内的气密性，进一步提高水系钠离子电池的安全性。

如图6至图8所示，在本申请的一些实施例中，密封钉130包括柱状体131，柱状体131位于注液孔113内，柱状体131上设置有扇形气阀132，沿柱状体131的周向设置有多个稳定柱133，稳定柱133与扇形气阀132一体设置，每个稳定柱133均与注液孔113的孔壁密封接触，且相邻两个稳定柱133之间形成有与排气孔121连通的气道134。

本实施例中，稳定柱133与注液孔113的孔壁密封接触，可以改善密封钉130在注液孔113内晃动的情况，使密封钉130在注液孔113内更加稳定。同时，稳定柱133与扇形气阀132一体设置，提高了扇形气阀132的结构强度，从而使扇形气阀132周向边缘与注液孔113的孔壁接触时的张力更均匀稳定，进一步提高外部气体由外到内的密封性。

另外，相邻两个稳定柱133之间形成有与排气孔121连通的气道134，当水系钠离子电池的内部气压增大时，内部气体压迫扇形气阀132后使气道134打开，这样内部气体可以通过气道134，并最终从排气孔121排出，实现水系钠离子电池的泄压。

与扇形气阀132相似地，稳定柱133的材质也可以是硅胶、橡胶等胶体，以提高稳定柱133与注液孔113孔壁的接触紧密性。

继续参阅图6至图8，进一步地，密封钉130还包括钉帽135，钉帽135连接于柱状体131上靠近孔盖120的一端，钉帽135抵接于注液孔113的孔口处，以限制柱状体131沿远离孔盖120的方向移动，气道134贯通于钉帽135。

本实施例中，钉帽135的设置，起到了对密封钉130的限位作用，避免密封钉130装配过程中掉落至水系钠离子电池内部的风险。另外，气道134贯通于钉帽135，使得钉帽135的设置不会影响到水系钠离子电池的泄压过程。

进一步地，钉帽135可以与稳定柱133一体成型设置，以提高密封钉130的结构强度，从而延长密封钉130的使用寿命。

如图2所示，在本申请的一些实施例中，可选地，排气孔121设置有多个，每个排气孔121均与一个稳定柱133相对应设置。

本实施例中，多个排气孔121的设置，提高了水系钠离子电池的泄压效率。每个排气孔121均与一个稳定柱133相对应设置，也就是排气孔121与气道134错位设置，增加了外部气体和脏污沿着排气孔121进入注液孔113的难度，进一步降低了外部气体和脏污进入水系钠离子电池内部的风险。

如图7和图8所示，在本申请的一些实施例中，密封钉130上远离孔盖120的一端一体形成有锥形凸台136。沿垂直于密封钉130的轴线方向，锥形凸台136的截面积沿远离密封钉130的方向逐渐减小。

本实施例中，通过设置截面积渐变的锥形凸台136，以便于密封钉130的入孔安装，从而降低稳定柱133上远离孔盖120的一端被注液孔113孔口刮伤导致密封性不良的隐患。

关于扇形气阀132的倾斜角度选择，参考图6平面视角，可选地，扇形气阀132与密封钉130的轴线之间的夹角为α，满足关系式：30°≤α≤60°。

示例性地，α可以是30°、35°、45°、48°、50°、60°等。

可以理解的是，α越大，扇形气阀132阻止外部气体和脏污进入水系钠离子电池内部的能力越强，但是当水系钠离子电池的内部气压增大时，内部气体较为轻易地便可以压迫扇形气阀132变形，也即扇形气阀的边缘张力不足，这样将导致扇形气阀132在由内到外的方向上密封性不足，瞬间大量的内部气体从扇形气阀132处溢出，可能会出现密封钉130脱离注液孔113的现象发生。

反之，α越小，扇形气阀132在由内到外方向上的密封性较好，但是在由外到内方向上的密封性较差，增加了外部气体和脏污落入水系钠离子内部的风险。在本实施例中，α优选为45°，以使扇形气阀132对内对外都具有较好的密封性。

如图4和图6所示，在本申请的一些实施例中，可选地，盖板110包括盖体111和设置于盖体111上的安装凸台112，安装凸台112与盖体111限定形成注液孔113，孔盖120盖设于安装凸台112上。

本实施例中，安装凸台112的设置，便于孔盖120和密封钉130的装配，从而有利于减小盖体111的厚度，从而降低盖板110的整体重量，进而提高水系钠离子电池的能量密度。

一并参阅图2、图4和图6，对于上述实施例，进一步地，安装凸台112上开设有环形卡槽1121，孔盖120上设置有与环形卡槽1121相适配的卡扣122，卡扣122与环形卡槽1121卡接，以使孔盖120可拆卸地连接于安装凸台112上。

本实施例中，卡扣122和环形卡槽1121的组合设置，方便了孔盖120的安装和拆卸，减少了注液孔113密封工作的作业流程和步骤，有效地降低了生产成本，提高了生产效率。

如图2和图4所示，再进一步地，安装凸台112上开设有与环形卡槽1121连通的解扣开孔1122。用户可利用尖刺部件伸入到解扣开孔1122中，挤压卡扣122使之脱离卡槽的限位，以便于将孔盖120拆卸，提高了孔盖120的拆卸效率。

第二方面，本申请的实施例还提出一种水系钠离子电池，包括上述电池顶盖100。可以理解的是，本实施例提供的水系钠离子电池，具有上述任一实施例中的电池顶盖100，因此具有电池顶盖100的全部技术效果。

具体地，当水系钠离子电池的内部气压增大时，内部气体压迫扇形气阀132，使扇形气阀132的边缘脱离注液孔113的孔壁，最终通过孔盖120上的排气孔121排出，实现水系钠离子电池内部压力的泄除。

当电池外部的气压增大时，外部气体压迫扇形气阀132变形的过程较为困难，并且外部气体的气压越大，扇形气阀132与注液孔113的孔壁接触越紧密，从而阻止外部气体和脏污进入到水系钠离子电池内部。

因此，本申请提供的水系钠离子电池，通过在密封钉130上设置扇形气阀132，实现注液孔113的单向导通，也即，在不影响电池由内到外泄压的基础上，增强了外部气体由外到内逆向流通的密封性，提高了水系钠离子电池的安全性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电池顶盖，其特征在于，包括：

盖板，所述盖板上开设有贯穿其的注液孔；

孔盖，设置于所述注液孔处，用于封闭所述注液孔的孔口，所述孔盖上开设有与所述注液孔连通的排气孔；

密封钉，穿设于所述注液孔内，沿所述密封钉的周向设置有扇形气阀，所述扇形气阀朝向所述孔盖的方向倾斜设置，且所述扇形气阀的周向边缘与所述注液孔的孔壁弹性接触。

2.根据权利要求1所述的电池顶盖，其特征在于，所述密封钉包括柱状体，所述柱状体位于所述注液孔内，所述柱状体上设置有所述扇形气阀，沿所述柱状体的周向设置有多个稳定柱，所述稳定柱与所述扇形气阀一体设置，每个所述稳定柱均与所述注液孔的孔壁密封接触，且相邻两个所述稳定柱之间形成有与所述排气孔连通的气道。

3.根据权利要求2所述的电池顶盖，其特征在于，所述密封钉还包括钉帽，所述钉帽连接于所述柱状体上靠近所述孔盖的一端，所述钉帽抵接于所述注液孔的孔口处，以限制所述柱状体沿远离所述孔盖的方向移动，所述气道贯通于所述钉帽。

4.根据权利要求2所述的电池顶盖，其特征在于，所述排气孔设置有多个，每个所述排气孔均与一个所述稳定柱相对应设置。

5.根据权利要求1所述的电池顶盖，其特征在于，所述密封钉上远离所述孔盖的一端一体形成有锥形凸台；

沿垂直于所述密封钉的轴线方向，所述锥形凸台的截面积沿远离所述密封钉的方向逐渐减小。

6.根据权利要求1所述的电池顶盖，其特征在于，所述扇形气阀与所述密封钉的轴线之间的夹角为α，满足关系式：30°≤α≤60°。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池顶盖，其特征在于，所述盖板包括盖体以及设置于所述盖体上的安装凸台，所述安装凸台与所述盖体限定形成所述注液孔，所述孔盖盖设于所述安装凸台上。

8.根据权利要求7所述的电池顶盖，其特征在于，所述安装凸台上开设有环形卡槽，所述孔盖上设置有与所述环形卡槽相适配的卡扣，所述卡扣与所述环形卡槽卡接，以使所述孔盖可拆卸地连接于所述安装凸台上。

9.根据权利要求8所述的电池顶盖，其特征在于，所述安装凸台上开设有与所述环形卡槽连通的解扣开孔。

10.一种水系钠离子电池，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的电池顶盖。

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