CN219144395U - 防爆阀、盖板组件、电池和储能系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种防爆阀、盖板组件、电池和储能系统，属于电池制造技术领域。该防爆阀包括：阀体，阀体限定出排气通道；第一阀片和第二阀片，第一阀片和第二阀片均与阀体相连，且各自封闭排气通道，第一阀片与第二阀片间隔开以在排气通道隔离出感应腔，第一阀片的开启压力小于第二阀片的开启压力，在第一阀片开启后，第二阀片继续封闭排气通道；压力传感器，压力传感器的感应端伸入感应腔。根据本申请的防爆阀，通过设计至少双层阀片结构，配合安装于双层阀片之间的压力传感器，可以提前感知电池压力增大的安全风险，可延长安全预警时间，帮助提前采取安全措施，且发生该风险时内部电解液不逸出，不会影响其他电池或其他电器件。

Description

防爆阀、盖板组件、电池和储能系统

技术领域

本申请属于电池制造技术领域，尤其涉及一种防爆阀、盖板组件、电池和储能系统。

背景技术

电池广泛用于消费电子、动力汽车和储能电站等领域，电池在使用过程中，存在失效风险。目前，电池的盖板一般设置了防爆阀，电池经过长时间的循环，内部副反应不断产气，当电池壳体内部气压达到一定值(一般为0.6MPa＝6个大气压)，防爆阀开启以泄压，避免壳体破裂而爆炸。

电池防爆阀结构一般为圆形或椭圆形铝片经焊接固定在盖板泄压口，铝片掀开，电池内部高压气体附带少量电解液冲出壳体，泄压保护电池壳体。发明人经过研究发现，相关技术中的防爆阀在开启时，泄压开阀铝片弹开的方向和位置不确定，导电的金属铝片可能引发电池模组内的其他电池外部短路，另外易挥发易燃爆的电解液形成蒸气从防爆阀逸出扩散至电池模组箱体内，带来安全隐患。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种防爆阀、盖板组件、电池和储能系统，可以提前感知电池压力增大的安全风险，且发生该风险时内部电解液不逸出。

第一方面，本申请提供了一种防爆阀，包括：

阀体，所述阀体限定出排气通道；

第一阀片和第二阀片，所述第一阀片和所述第二阀片均与所述阀体相连，且各自封闭所述排气通道，所述第一阀片与所述第二阀片间隔开以在所述排气通道隔离出感应腔，所述第一阀片的开启压力小于所述第二阀片的开启压力，在所述第一阀片开启后，所述第二阀片继续封闭所述排气通道；

压力传感器，所述压力传感器的感应端伸入所述感应腔。

根据本申请的防爆阀，通过设计至少双层阀片结构，配合安装于双层阀片之间的压力传感器，可以提前感知电池压力增大的安全风险，可延长安全预警时间，帮助提前采取安全措施，且发生该风险时内部电解液不逸出，不会影响其他电池或其他电器件。

根据本申请的一个实施例，所述感应腔的高度不小于所述第一阀片开启后的高度。

根据本申请的一个实施例，所述第一阀片为腰形，所述第一阀片的两个长边中一个与所述阀体的连接强度小于其他区域，所述感应腔的高度不小于所述第一阀片的宽度。

根据本申请的一个实施例，所述阀体为筒状结构，所述第一阀片安装于所述阀体的第一端，所述第二阀片安装于所述阀体的第二端。

根据本申请的一个实施例，所述阀体具有通孔，所述压力传感器的所述感应端贯穿所述通孔伸入所述感应腔。

第二方面，本申请提供了一种盖板组件，该盖板组件包括：

盖板；

如上述任一种所述的防爆阀，所述防爆阀安装于所述盖板；

极柱，所述极柱安装于所述盖板。

根据本申请的盖板组件，通过采用上述结构形式的防爆阀，在安装于电池后，可以提前感知电池压力增大的安全风险，可延长安全预警时间，帮助提前采取安全措施，且发生该风险时内部电解液不逸出，不会影响其他电池或其他电器件。

根据本申请的一个实施例，所述阀体与所述盖板为一体成型。

第三方面，本申请提供了一种电池，包括：

外壳；

极芯，所述极芯设于所述外壳内；

如上述任一种所述的盖板组件，所述盖板组件安装于所述外壳的端部。

根据本申请的电池，通过采用上述结构形式的盖板组件，在安装于电池后，可以提前感知电池压力增大的安全风险，可延长安全预警时间，帮助提前采取安全措施，且发生该风险时内部电解液不逸出，不会影响其他电池或其他电器件。

第四方面，本申请提供了一种储能系统，包括：

上述电池；

电池管理系统，所述压力传感器与所述电池管理系统电连接。

根据本申请的储能系统，通过采用上述结构形式的电池，可提前感知电池压力增大的安全风险，可延长安全预警时间，帮助提前采取安全措施，且发生该风险时内部电解液不逸出，不会影响其他电池或其他电器件。

根据本申请的一个实施例，所述电池管理系统配置为获取到所述压力传感器的数据发送突变的情况下，输出控制对应的电池断路的控制指令。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例提供的防爆阀的结构示意图之一；

图2是本申请实施例提供的防爆阀的结构示意图之二；

图3是图2中A-A处的剖面图；

图4是本申请实施例提供的盖板组件的结构示意图之一；

图5是本申请实施例提供的盖板组件的结构示意图之二；

图6是图5中B-B处的剖面图；

图7是图5中C-C处的剖面图；

图8是本申请实施例提供的电池的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的储能系统的结构示意图。

附图标记：

储能系统1，电池10；

盖板组件100；

防爆阀110，第一阀片111，第二阀片112，阀体113，压力传感器114，感应腔115，通孔116；

盖板120，注液孔121；

极柱130；

第一阀片的宽度W1，感应腔的高度H1。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述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。

下面参考图1-图9描述根据本申请实施例的防爆阀110、盖板组件100、电池10和储能系统1。

如图1-图3所示，本申请实施例的防爆阀110包括：阀体113、第一阀片111、第二阀片112和压力传感器114。

其中，阀体113限定出排气通道，阀体113可以为中间空心的结构。比如，如图2和图3所示，阀体113可以为两端敞开的筒状结构，或者其他空心结构。阀体113具有一定机械强度，不易变形破损。

阀体113可以为金属材料制成，比如阀体113为铝制成，阀体113的厚度大于第一阀片111的厚度和第二阀片112的厚度，这样阀体113不会先于第一阀片111或第二阀片112破裂。

如图2和图3所示，第一阀片111和第二阀片112均与阀体113相连，且第一阀片111和第二阀片112各自封闭排气通道。

第一阀片111和第二阀片112可以为金属制成，比如第一阀片111和第二阀片112可以选择与阀体113材质相同的铝。

第一阀片111可以焊接于阀体113，如图2和图3所示，第一阀片111的边沿可以与阀体113的排气通道的壁面焊接；第二阀片112可以焊接于阀体113，如图2和图3所示，第二阀片112的边沿可以与阀体113的排气通道的壁面焊接。

第一阀片111的开启压力小于第二阀片112的开启压力，在第一阀片111开启后，第二阀片112继续封闭该排气通道，在实际执行过程中，可以通过调节第一阀片111和第二阀片112的焊接参数，使得第一阀片111于阀体113之间的焊接强度小于第二阀片112于阀体113之间的焊接强度。

第一阀片111的开启压力可以为电池10的开启压力(比如0.6±0.2MPa)，第二阀片112的开启压力稍大于第一阀片111的开启压力，比如第二阀片112的开启压力/第一阀片111的开启压力位于1.01-1.2之间。第二阀片112的开启压力远小于电池10的壳体或焊缝裂开的压力，以防止电池10从壳体处爆开。

如图2和图3所示，第一阀片111与第二阀片112间隔开以在排气通道隔离出感应腔115，压力传感器114的感应端伸入感应腔115。

相关技术中，也设计了一些具有双层密封结构的防爆阀110，但是这些防爆阀110的双层结构往往只是用于限定出一个用于存放灭火物质或其他介质的腔体，在内层阀片破裂时，灭火物质进入极芯内，这种方式会发生一些难以控制的反应，不确定性较高。

在将本申请实施例的防爆阀110安装于电池10后，电池10经不断充放电循环，内部副反应累积产气达到第一阀片111的开启压力时，第一阀片111开启(比如第一阀片111与阀体113的一部分焊缝断裂)，第二阀片112保持密封状态，这时，感应腔115内的压力暴增，对应地，压力传感器114的检测值暴增，比如突然增加2倍-5倍。

即，该实施方式的防爆阀110在应用于电池10时，可以在存在高压安全隐患前，不向外排气，直接得到报警信号，这样该压力传感器114的信号传输给电池管理系统，报警提示该电池10内压高，有安全隐患，立即停止充放电，并及时更换新鲜电池10或模块，避免进一步严重的电池10失效情况发生。

需要说明的是，在上述情形发生时，第二阀片112保持密封状态，无电解液逸出，不会影响其他电池或其他电器件。

根据本申请实施例提供的防爆阀110，通过设计至少双层阀片结构，配合安装于双层阀片之间的压力传感器114，可以提前感知电池10压力增大的安全风险，可延长安全预警时间，帮助提前采取安全措施，且发生该风险时内部电解液不逸出，不会影响其他电池或其他电器件。

在一些实施例中，如图3所示，感应腔115的高度可以不小于第一阀片111开启后的高度。

这样，阀体113内留足了足够的空间使得第一阀片111可以完全打开，且第一阀片111在开启过程，对第二阀片112的影响较小，甚至完全不用接触第二阀片112，这样第二阀片112不会被意外打开。

在一些实施例中，如图1-图3所示，第一阀片111可以为腰形，第一阀片111的两个长边中一个与阀体113的连接强度小于其他区域，如图3所示，感应腔115的高度H1不小于第一阀片111的宽度W1。

在实际加工过程，第一阀片111与第二阀片112之间的距离大于第一阀片111翻开后的高度，腰形的第一阀片111在焊接到阀体113时，其中一条长边的焊接强度更高，在爆开时，该长边保持与阀体113的连接关系，另一条长边和两个圆弧边爆开，感应腔115的高度不小于第一阀片111的两条长边的距离。

在一些实施例中，如图1-图3所示，阀体113为筒状结构，第一阀片111安装于阀体113的第一端，第二阀片112安装于阀体113的第二端。

换言之，第一阀片111的外表面可以与阀体113的一个端面平齐，第二阀片112的外表面可以与阀体113的另一个端面平齐。这样，防爆阀110的高度较小，占用的电池空间较少，且防爆阀110凸出于盖板120的高度需低于极柱130凸出于盖板120的高度，通过减少防爆阀110的高度，可便于极柱130的设计。

在一些实施例中，如图3所示，阀体113具有通孔116，压力传感器114的感应端贯穿通孔116以伸进感应腔115。这样，压力传感器114可以将测得的压力值传输到外部，通孔116处可以设计密封结构，比如压力传感器114可以包括微型传感器本体和数据线，微型传感器本体位于感应腔115，数据线贯穿通孔116连至电池管理系统。

感应腔115应保证良好的气密性，这样压力传感器114的测试数据准确。

上述实施方式的防爆阀110引入双层阀片结构和压力传感器114，两道阀片有效规避阀片弹开和电解液逸出的发生，压力传感器114监测内层阀片的开启，提供预警时间，有效提升电池10的安全性能，规避安全隐患。

本申请实施例还提供一种盖板组件100。

如图4-图7所示，该盖板组件100包括：盖板120、防爆阀110和极柱130。

该防爆阀110可以为上述任一实施例的防爆阀110，防爆阀110安装于盖板120。

极柱130安装于盖板120，该盖板120可以如图4和图5所示的实施方式中，安装正极极柱和负极极柱，或者，该盖板120可以仅安装正极极柱或负极极柱，或者正极极柱可以为一个或多个，负极极柱可以为一个或多个。

根据本申请实施例提供的盖板组件100，通过采用上述结构形式的防爆阀110，在安装于电池10后，可以提前感知电池10压力增大的安全风险，可延长安全预警时间，帮助提前采取安全措施，且发生该风险时内部电解液不逸出，不会影响其他电池或其他电器件。

在一些实施例中，如图6和图7所示，阀体113与盖板120为一体成型。比如，阀体113和盖板120可以均为铝制成，且通过浇铸或机加工成型得到。

这样，该盖板组件100的成型简单，加工和装配成本低。

如图4和图5所示，盖板120上还可以设有注液孔121。

本申请实施例还提供一种电池10。

如图8所示，该电池10包括：外壳、极芯和盖板组件100。

极芯设于外壳内，该盖板组件100可以为上述任一实施例的盖板组件100，盖板组件100安装于外壳的端部。

根据本申请实施例提供的电池10，通过采用上述结构形式的盖板组件100，在安装于电池10后，可以提前感知电池10压力增大的安全风险，可延长安全预警时间，帮助提前采取安全措施，且发生该风险时内部电解液不逸出，不会影响其他电池或其他电器件。

在一些实施例中，电池10的一端设有盖板组件100，该盖板组件100包括正极极柱和负极极柱，在另一些实施例中，电池10的两端设有盖板组件100，每个盖板组件100包括正极极柱或负极极柱。

上述电池10可以用于很多储能场景，包括储能系统、消费电子和汽车等。

本申请实施例还提供一种储能系统1。

如图9所示，该储能系统1包括：电池10和电池管理系统。

该电池10可以为上述任一实施例的电池10，压力传感器114与电池管理系统电连接。

在储能系统1工作时，电池10经不断充放电循环，内部副反应累积产气达到第一阀片111的开启压力时，第一阀片111开启(比如第一阀片111与阀体113的一部分焊缝断裂)，第二阀片112保持密封状态，这时，感应腔115内的压力暴增，对应地，压力传感器114的检测值暴增，比如突然增加2倍-5倍。该压力传感器114的信号传输给电池管理系统，报警提示电池10内压高，有安全隐患，立即停止充放电，并及时更换新鲜电池10或模块，避免进一步严重的电池10失效情况发生。

比如，电池管理系统配置为获取到压力传感器114的数据发送突变的情况下，输出控制对应的电池10断路的控制指令。

根据本申请实施例提供的储能系统1，通过采用上述结构形式的电池10，可提前感知电池10压力增大的安全风险，可延长安全预警时间，帮助提前采取安全措施，且发生该风险时内部电解液不逸出，不会影响其他电池或其他电器件。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“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。

在本申请的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以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。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种防爆阀，其特征在于，包括：

阀体，所述阀体限定出排气通道；

第一阀片和第二阀片，所述第一阀片和所述第二阀片均与所述阀体相连，且各自封闭所述排气通道，所述第一阀片与所述第二阀片间隔开以在所述排气通道隔离出感应腔，所述第一阀片的开启压力小于所述第二阀片的开启压力，在所述第一阀片开启后，所述第二阀片继续封闭所述排气通道；

压力传感器，所述压力传感器的感应端伸入所述感应腔。

2.根据权利要求1所述的防爆阀，其特征在于，所述感应腔的高度不小于所述第一阀片开启后的高度。

3.根据权利要求2所述的防爆阀，其特征在于，所述第一阀片为腰形，所述第一阀片的两个长边中一个与所述阀体的连接强度小于其他区域，所述感应腔的高度不小于所述第一阀片的宽度。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的防爆阀，其特征在于，所述阀体为筒状结构，所述第一阀片安装于所述阀体的第一端，所述第二阀片安装于所述阀体的第二端。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的防爆阀，其特征在于，所述阀体具有通孔，所述压力传感器的所述感应端贯穿所述通孔伸入所述感应腔。

6.一种盖板组件，其特征在于，包括：

盖板；

如权利要求1-5中任一项所述的防爆阀，所述防爆阀安装于所述盖板；

极柱，所述极柱安装于所述盖板。

7.根据权利要求6所述的盖板组件，其特征在于，所述阀体与所述盖板为一体成型。

8.一种电池，其特征在于，包括：

外壳；

极芯，所述极芯设于所述外壳内；

如权利要求6或7所述的盖板组件，所述盖板组件安装于所述外壳的端部。

9.一种储能系统，其特征在于，包括：

如权利要求8所述的电池；

电池管理系统，所述压力传感器与所述电池管理系统电连接。

10.根据权利要求9所述的储能系统，其特征在于，所述电池管理系统配置为获取到所述压力传感器的数据发送突变的情况下，输出控制对应的电池断路的控制指令。

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