CN219066983U - 一种锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种锂电池，包括壳体、顶盖及第一隔离部；壳体其中一个侧面敞开；顶盖盖设在所壳体的敞开面上；壳体外周壁内开设有空腔；壳体内周壁面上设置有第一薄弱部，第一薄弱部抵近顶盖；壳体内的气体在压力作用下破坏第一薄弱部进入空腔内；在电芯壳体的壁面内设置空腔，并在空腔避免上抵近顶盖的位置设置第一薄弱部，使电芯内部产气在气压下能够破坏第一薄弱部进入空腔内以达到对产气进行排气处理的目的，使电芯内部产生的气体有处可去而不至于对电芯本身及使用者造成伤害。

Description

一种锂电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂电池。

背景技术

单体电芯在放电使用过程中会发生产气现象，由于电芯本身为封闭壳体，当电芯大量产气后，电芯壳体会鼓胀且无处释放气体，随着单体电芯使用年限增长，其内部产气量也会逐渐增加且内部气压会随之增大。为了避免电芯发生爆炸等危险情情况，通常会在电芯上安装防爆阀。当电芯内部产气压力或电芯内部发生微短路情况时，会使电芯内部压力达到极限值时，气体在压力作用下会冲破防爆阀，从而达到排气的目的，以此种方式减少电芯发生起火、爆炸的可能。中国专利CN215988889U就公开了一种目前常见的锂电池结构。

尽管防爆阀作为安全部件安装在电芯上，但在实际应用的过程中，仍然存在两个问题：

其一，电芯在通过防爆阀进行排气时，电芯内部压力达到临界状态，此时仅通过防爆阀这一单一安全机构进行排气，难以防止防爆阀发生堵塞或者故障等风险，导致排气过程受阻而造成电芯爆炸的情况，风险防范能力较弱。

其二，目前常见的方壳电芯一般会将防爆阀安装在电芯顶盖盖板上，这就造成当电芯排气或起火时，通过防爆阀排出的气体及火会朝着人员乘员舱进行喷射，会造成人员财产损伤的可能。

归根结底，如何对现有的电芯内部产气的排气处理方式进行改良，建立电芯内部气体排出时的缓冲机制，避免电芯内部气体需要积累到临界状态才能排出电芯外，使电芯内部大量产气时气体有处可去，就成为了技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种锂电池，用于解决目前的电芯内部产气的排气处理方式不甚理想，没有建立气体排出时的缓冲机制，甚至可能会造成危险的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种锂电池，包括壳体，其中一个侧面敞开；顶盖，盖设在所壳体的敞开面上；其中，壳体外周壁内开设有空腔；壳体内周壁面上设置有第一薄弱部，第一薄弱部抵近顶盖；壳体内的气体在压力作用下破坏第一薄弱部进入空腔内。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括第一隔离部；第一隔离部设置在空腔内并将空腔分隔为第一腔体与第二腔体；第一腔体远离顶盖，第一腔体内填充满导热介质；第二腔体位于第一腔体与顶盖之间；壳体内的气体在压力作用下破坏第一薄弱部进入第二腔体内。

更进一步优选的，还包括第二隔离部；其中，壳体远离顶盖的壳壁内开设有第三腔体；第一隔离部具有防水透气的能力，第二腔体内的气体在压力作用下穿过第一隔离部进入第一腔体内；第二隔离部设置在第一腔体与第三腔体之间，第二隔离部上设置有第二薄弱部，导热介质在压力作用下破坏第二薄弱部进入第三腔体内。

更进一步优选的，导热介质为锂电池电解液；壳体内周壁面上开设有通孔，通孔与第三腔体相连通。

更进一步优选的，还包括防爆阀；其中，防爆阀设置在壳体远离顶盖的端面上，第三腔体内的气体在压力作用下通过防爆阀排出壳体外。

更进一步优选的，壳体沿一预设方向的断面形状为矩形或者圆形，预设方向为壳体的敞开端面朝向顶盖的方向。

更进一步优选的，空腔沿预设方向的断面形状与壳体沿预设方向的断面形状相同。

更进一步优选的，壳体内周壁面上围绕预设方向均匀开设有若干第一薄弱部。

更进一步优选的，第一腔体沿预设方向的长度大于第二腔体沿预设方向的长度。

更进一步优选的，还包括防水透气阀；其中，防水透气阀设置在第一隔离部上，第二腔体内的气体在压力作用下通过防水透气阀进入第一腔体内。

本实用新型的一种锂电池相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型在电芯壳体的壁面内设置空腔，并在空腔避免上抵近顶盖的位置设置第一薄弱部，使电芯内部产气在气压下能够破坏第一薄弱部进入空腔内以达到对产气进行排气处理的目的，使电芯内部产生的气体有处可去而不至于对电芯本身及使用者造成伤害。

(2)本实用新型将空腔分隔为上下两个腔体，其中一个腔体内以达到对产气进行排气处理的目的，同时在另一个腔体内填满导热介质以加强壳体的导热能力，以避免壳体较厚可能会影响电芯散热效率的问题。

(3)本实用新型在第一腔体内填充的导热介质为电解液，使电芯产气排出到第二腔体后，电解液能够补充到壳体内并填补产气排出造成的空间，从而延长电芯的使用寿命。

(4)本实用新型在壳体远离顶盖的端面上设置防爆阀，并将防爆阀与第三腔体相连通，当壳体内部压力达到极限时，壳体内部的产气及电解液等能够从壳体远离顶盖的端面喷出，从而避免了喷向人员造成危险的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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为本实用新型的锂电池的立体图；

图2为本实用新型的壳体的立体剖视图；

图3为本实用新型的壳体的侧剖图；

图4为本实用新型的图3中A处的放大图；

图5为本实用新型的图3中B处的放大图；

图6为本实用新型的壳体的另一视角的立体图。

图中：1、壳体；100、空腔；101、第一腔体；102、第二腔体；103、第一薄弱部；104、第三腔体；105、通孔；2、顶盖；3、第一隔离部；4、第二隔离部；41、第二薄弱部；5、防爆阀；6、防水透气阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

如图1所示，结合图2，本实用新型的一种锂电池，包括壳体1及顶盖2。

其中，壳体1是电池电芯中用于装载卷芯的外壳，在进行装配时会在壳体1内填满电解液以使卷芯接触电解液进行发电。为了方便装配，壳体1其中一个侧面敞开，或者更准确的说，壳体1的顶部是敞开的。目前，大部分电池的壳体1一般是由铝壳制成的单层壳。

但在本实施例中，会在壳体1外周壁内开设有空腔100，然后壳体1内周壁面上设置有第一薄弱部103，当第一薄弱部103在压力作用下被破坏后，空腔100能够通过第一薄弱部103破坏后产生的孔洞与壳体1的内部相连通；这样设计的优点在于，当壳体1内在使用过程中产气时，气体会第一时间充满壳体1的内部，随着气体的产生量逐渐增加，壳体1内部的压力也会剧增，此时在压力作用下，气体会破坏第一薄弱部103进入空腔100内，使空腔100成为容纳气体的空间，从而释放了壳体1内部环境中的部分压力，避免壳体1发生膨胀，进而在壳体1内部建立了一个气体排出的缓冲机制。

需要说明的是，第一薄弱部103可以是壳体1上壳壁厚度较薄的部分，也可以是在壳体1上开设孔洞或者缺口后，在孔洞或者缺口上覆设一层能够在压力下被冲破的膜，也可以采用类似于防爆机构的设计；由于上述设计均为本领域的常规技术手段，因此并未对第一薄弱部103的具体结构或者设计细节进行详细的描述，并在本案的附图中，将第一薄弱部103描述为一个孔洞或者缺口的结构。

顶盖2盖设在所壳体1的敞开面上，使顶盖2与壳体1结合成一个内部封闭的电池外壳件。顶盖2上会设置极柱，壳体1内的卷芯上的极耳通过转接片连接到极柱上。

第一薄弱部103需要尽可能的设置在壳体1靠近顶部的位置，即第一薄弱部103抵近顶盖2，一方面气体上升会聚集在壳体1顶部，便于气体冲破第一薄弱部103，另一方面也避免壳体1内的电解液淹没第一薄弱部103或者第一薄弱部103破坏后形成的孔洞，阻碍壳体1内的气体进入空腔100内而继续在壳体1内积累。

实施例二：

但实施例一的设计又会带来两个问题：其一，电池内部产生的气体是由于壳体1内卷芯与电解液进行反应放电而来，壳体1内的电解液在长期持续反应过程中是会被逐渐消耗掉的，此时尽管反应产生的气体能够进入空腔100内以释放壳体1的内部压力，但是电解液的减少也使壳体1内会逐渐产生空隙，进而对电池的正常运行造成不良影响；其二，在壳体1的壳壁内开设用于储气的空腔100，势必会增大壳体1的壳壁厚度，这样又会对电芯放电时的反应热散热效率造成不良影响，使壳体1内部温度升高，又会变相增大壳体1的内部压力，进而影响电池的正常运行。

为了解决上述问题，还包括第一隔离部3。

其中，第一隔离部3设置在空腔100内并将空腔100分隔为第一腔体101与第二腔体102。

第一腔体101远离顶盖2，第一腔体101位于壳体1的中部，第一腔体101内填充满导热介质。当电芯在充放电过程产生大量热量时，热量能够通过第一腔体101的导热介质进行散热，从而对电芯本身实现液冷，保障了电芯的实用安全。

第二腔体102位于第一腔体101与顶盖2之间，即第二腔体102位于壳体1的顶部并位于第一腔体101的上方，第二腔体102通过第一薄弱部103与壳体1内部相连通；当电池内部产气时，壳体1内部压力增大，壳体1内的电解液中气体较轻而逐渐上浮，从而使气体在压力作用下能够通过第一薄弱部103进入第二腔体102内；此时，第二腔体102成为了一个储气空间，不仅能够容纳壳体1内产生的过量气体，同时也释放了壳体1的内部压力，实现了解决上述其二问题的目的。

实施例三：

在实施例二的基础上，为了更进一步的提高空腔100的储气及释放压力的能力，如图1所示，结合图3和图5，还包括第二隔离部4。

其中，壳体1远离顶盖2的壳壁内开设有第三腔体104，第三腔体104位于壳体1的底部，第三腔体104实际上也可以视作空腔100的一部分。

在本实施例中，第一隔离部3具有防水透气的能力，使第一腔体101与第二腔体102内能够发生气体交换，而第一腔体101内的导热介质不会进入第二腔体102内。当电池内部产气量过大时，位于壳体1顶部的第二腔体102难以容纳更多的气体，使第二腔体102内的压力也剧增，此时第二腔体102内的气体在压力作用下能够穿透第一隔离部3进入第一腔体101内，并挤压第一腔体101内的导热介质。

同时，第二隔离部4设置在第一腔体101与第三腔体104之间，第二隔离部4上设置有第二薄弱部41，导热介质在压力作用下破坏第二薄弱部41进入第三腔体104内。第二薄弱部41可以是第二隔离部4上设计厚度较薄的部分，也可以在第二隔离部4上预设容易在压力下开裂的刻痕。

实施例四：

在实施例三的基础上，为了解决上述其一的问题，导热介质为与壳体1内的液体填充物相同的锂电池电解液，电解液本身就是一种良好的液冷介质。

同时，在壳体1内周壁面上开设有通孔105，通孔105与第三腔体104相连通；因此，当电解液在压力作用下破坏第二薄弱部41进入第三腔体104内后，电解液可以通过通孔105进入壳体1内补充电解液的反应减少量，不仅有助于延长电池的使用寿命，同时还能够填补壳体1内因为电解液的减少而产生的空隙。通孔105抵近壳体1远离顶盖2的端面，以便电解液从电池底部补充进入壳体1内，从而能够充分的与壳体1内的卷芯接触。

实施例五：

在实施例三或者四的基础上，如图1所示，结合图6，还包括防爆阀5。

其中，防爆阀5设置在壳体1远离顶盖2的端面上，即防爆阀5安装在壳体1的底部；第三腔体104内的气体在压力作用下通过防爆阀5排出壳体1外。当电芯内部产气量剧增或者发生微短路时，壳体1的内部压力超过设计极限，此时电解液会从壳体1底部而非顶部的防爆阀5喷射出来，解决了壳体1内过热的电解液以及电芯微短路产生的火花从壳体1顶部直接喷射向乘员舱的生产安全风险。

实施例六：

本设计中，壳体1沿一预设方向的断面形状为矩形或者圆形，预设方向为壳体1的敞开端面朝向顶盖2的方向。因此，本设计同时适用于方壳电池或者圆柱电池。

而空腔100沿预设方向的断面形状与壳体1沿预设方向的断面形状相同，以便充分利用壳体1的壳壁。壳体1内周壁面上围绕预设方向均匀开设有若干第一薄弱部103，以便壳体1内产生的气体充分的进入空腔100内。

另外，第一腔体101沿预设方向的长度大于第二腔体102沿预设方向的长度，以保证第一腔体101内的导热介质与卷芯的充分接触面积。

实施例七：

在实施例二的基础上，具体来说，如图1所示，结合图4，还包括防水透气阀6。

其中，防水透气阀6设置在第一隔离部3上，使第一隔离部3具有了防水透气的能力；第二腔体102内的气体在压力作用下通过防水透气阀6进入第一腔体101内。

防水透气阀6可以采用市售产品，由于本案并不涉及对于防水透气阀6的改进，因此并未对其内部结构及工作原理进行详细的描述。

实施例八：

在不存在技术冲突的情况下，还包括实施例一至七的任意组合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂电池，其特征在于，包括：

壳体(1)，其中一个侧面敞开；

顶盖(2)，盖设在所壳体(1)的敞开面上；

其中，所述壳体(1)外周壁内开设有空腔(100)；

所述壳体(1)内周壁面上设置有第一薄弱部(103)，所述第一薄弱部(103)抵近所述顶盖(2)；

所述壳体(1)内的气体在压力作用下破坏第一薄弱部(103)进入所述空腔(100)内。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池，其特征在于，还包括：

第一隔离部(3)；

所述第一隔离部(3)设置在所述空腔(100)内并将所述空腔(100)分隔为第一腔体(101)与第二腔体(102)；

所述第一腔体(101)远离所述顶盖(2)，所述第一腔体(101)内填充满导热介质；

所述第二腔体(102)位于所述第一腔体(101)与所述顶盖(2)之间；

所述壳体(1)内的气体在压力作用下破坏所述第一薄弱部(103)进入所述第二腔体(102)内。

3.根据权利要求2所述的一种锂电池，其特征在于，还包括：

第二隔离部(4)；

其中，所述壳体(1)远离所述顶盖(2)的壳壁内开设有第三腔体(104)；

所述第一隔离部(3)具有防水透气的能力，所述第二腔体(102)内的气体在压力作用下穿过所述第一隔离部(3)进入所述第一腔体(101)内；

所述第二隔离部(4)设置在所述第一腔体(101)与所述第三腔体(104)之间，所述第二隔离部(4)上设置有第二薄弱部(41)，所述导热介质在压力作用下破坏所述第二薄弱部(41)进入所述第三腔体(104)内。

4.根据权利要求3所述的一种锂电池，其特征在于：

所述导热介质为锂电池电解液；

所述壳体(1)内周壁面上开设有通孔(105)，所述通孔(105)与所述第三腔体(104)相连通。

5.根据权利要求3所述的一种锂电池，其特征在于，还包括：

防爆阀(5)；

其中，所述防爆阀(5)设置在所述壳体(1)远离所述顶盖(2)的端面上，所述第三腔体(104)内的气体在压力作用下通过所述防爆阀(5)排出所述壳体(1)外。

6.根据权利要求2所述的一种锂电池，其特征在于：所述壳体(1)沿一预设方向的断面形状为矩形或者圆形，所述预设方向为所述壳体(1)的敞开端面朝向所述顶盖(2)的方向。

7.根据权利要求6所述的一种锂电池，其特征在于：所述空腔(100)沿所述预设方向的断面形状与所述壳体(1)沿所述预设方向的断面形状相同。

8.根据权利要求7所述的一种锂电池，其特征在于：所述壳体(1)内周壁面上围绕所述预设方向均匀开设有若干第一薄弱部(103)。

9.根据权利要求6所述的一种锂电池，其特征在于：所述第一腔体(101)沿所述预设方向的长度大于所述第二腔体(102)沿所述预设方向的长度。

10.根据权利要求2所述的一种锂电池，其特征在于，还包括：

防水透气阀(6)；

其中，所述防水透气阀(6)设置在所述第一隔离部(3)上，所述第二腔体(102)内的气体在压力作用下通过所述防水透气阀(6)进入所述第一腔体(101)内。

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