CN219534783U - 一种安装在电池壳体上的透气构件和钠离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种安装在电池壳体上的透气构件和钠离子电池，安装在电池壳体上，所述电池壳体设有开口，所述透气构件安装在所述开口上；所述透气构件包括支撑件、透气膜和盖帽，所述支撑件与所述电池壳体开口连接；所述支撑件设有通孔；所述透气膜安装在所述支撑件与所述盖帽之间，所述盖帽上设有出气孔。本实用新型通过装配有透气膜的透气构件，使电池内部的部分气体，由于浓度梯度向外扩散。本实用新型可有效地及时排出电池充放电循环以及存储过程中产生的气体，避免产气过多导致的极片之间贴合不紧甚至电池内部气压过大冲开外壳，改善电池的循环寿命和存储性能，提高电池的安全性。

Description

一种安装在电池壳体上的透气构件和钠离子电池

技术领域

本申请涉及钠离子电池技术领域，更具体地说，尤其涉及一种安装在电池壳体上的透气构件和钠离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有高能量密度，可循环充放电，无记忆效应和环境无污染的优点被广泛地应用于便携电子设备和各种类型的电动汽车。与锂离子电池具有相同工作原理和相似电池构件的钠离子电池，因钠资源丰富、成本低廉和综合性能好等优势而广泛受到关注。在实际使用过程中，钠离子电池高电压的特性赋予了其无与伦比的高比能量的特性，但是也导致了电解液分解的问题，这类电解液的分解会导致钠离子电池在循环、存储过程中产气，产气会使电池内部压强过大，当电池内部气体压力超过壳体承受压力时，电池就会发生爆炸。这种爆炸不仅可能对外部设备造成损害，还有可能危及到人身安全，甚至还有可能引起其它大范围爆炸。

在现有报道中，解决钠离子电池产气问题的方法主要有以下两种：1.增大封装区宽度；2.调整电解液和正负极的材料体系，降低电池产气；3.在电池内部添加气体吸附剂；4.设置安全阀，当电池壳体中气体达到安全阀压力值时，安全阀打开，将内部气体排出到外部。但是上诉方法对电池的性能均有不利影响：增大封装区宽度，会降低电池内部活性物质的空间利用率，降低电池的能量密度；而调整电池化学体系降低产气，会牺牲电池的倍率、循环等性能；添加气体吸附剂也会降低电池内部活性物质的空间利用率，而且吸附剂的吸附能力有限；安装安全阀，目前安全阀多半是由压紧弹簧与金属球或金属片以及阀壳构成，存在结构复杂且不易安装等问题。因此，寻找供一种既简单方便，又不影响电池性能的方法十分必要。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种安装在电池壳体上的透气构件，用于电池壳体内部气体的单向传输。

进一步地，本实用新型还提供安装上述透气构件的钠离子电池。

本申请提供的技术方案如下：

一种安装在电池壳体上的透气构件，所述电池壳体内置有电芯，

所述电池壳体设有开口，所述透气构件安装在所述开口上；

所述透气构件包括支撑件、透气膜和盖帽，所述支撑件与所述电池壳体开口连接；

所述支撑件设有通孔；

所述透气膜安装在所述支撑件与所述盖帽之间；

所述盖帽上设有出气孔。

其中，所述透气膜与所述盖帽之间设有密封圈。

其中，所述支撑件的上部开设有阶梯状安装台，所述透气膜的边缘安装在所述阶梯状安装台内；

所述支撑件的下部嵌入所述电池壳体的开口。

其中，所述盖帽的边缘安装在所述阶梯状安装台内，将所述透气膜与所述密封圈压紧。

其中，所述盖帽上端设有立柱，所述立柱的侧面开设有所述出气孔。

其中，所述透气膜是由聚四氟乙烯(ePTFE)、聚氯乙烯(PVC)、热塑性聚烯烃(TPO)、聚乙烯丙涤纶或聚偏二氟乙烯(PVDF)制成的多孔膜。

其中，所述透气膜上具有若干个微孔，所述微孔的孔径为0.33nm-0.346nm。

其中，所述透气膜用于允许电池壳体内的CO₂和H₂向外扩散，阻绝空气中的H₂O和O₂进入到电池壳体内。

其中，所述透气膜的厚度为0.1mm-0.5mm。

一种钠离子电池，以如上所述安装在电池壳体上的透气构件作为正极端、负极端或开口盖件。

其中，所述电池壳体上设有两个以上的开口，每个开口上设有所述透气构件。

其中，所述电池壳体为铝壳或钢壳等硬质壳体。

相较于现有技术，本实用新型安装在电池壳体上的透气构件，安装在电池壳体上，所述电池壳体设有开口，所述透气构件安装在所述开口上；所述透气构件包括支撑件、透气膜和盖帽，所述支撑件与所述电池壳体开口连接；所述支撑件设有通孔；所述透气膜安装在所述支撑件与所述盖帽之间，所述盖帽上设有出气孔。本实用新型通过装配有透气膜的透气构件，使电池内部的部分气体由于浓度梯度向外扩散。本实用新型可有效地及时排出电池充放电循环以及存储过程中产生的气体，避免产气过多导致的极片之间贴合不紧甚至电池内部气压过大冲开外壳，改善电池的循环寿命和存储性能，提高电池的安全性。

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为本实用新型透气构件的示意图；

图2为本实用新型圆柱型钠离子电池的示意图；

图3为本实用新型六边形钠离子电池的示意图；

图中，电池壳体1、透气构件2、支撑件21、透气膜22、密封圈23、盖帽24。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，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的一部分实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

本实用新型实施例采用递进的方式撰写。

如图1和图2所示，一种安装在电池壳体上的透气构件，电池壳体1内置有电芯，

电池壳体1设有开口，透气构件2安装在开口上；

透气构件2包括支撑件21、透气膜22和盖帽24，支撑件21与电池壳体1开口连接；

支撑件21设有通孔；

透气膜22安装在支撑件21与盖帽24之间；

盖帽24上设有出气孔。

电池内部气体会由于浓度梯度向外扩散，电池内部产生的气体大部分得到释放，本实用新型的透气构件2安装在开口上，电池壳体1内的空气通过透气膜22可以与电池壳体1外部空气进行交换，及时清除充放电池在电循环过程中的产生的气体，可以有效地解决电池产气导致的气压过大问题，提升电池的循环、存储以及安全性能。

本实用新型的透气膜22与盖帽24之间设有密封圈23，密封圈23可以使得盖帽24将透气膜22更稳固地安装在透气构件2上。

本实用新型的支撑件21的上部开设有阶梯状安装台，透气膜22的边缘安装在阶梯状安装台内；

支撑件21的下部嵌入电池壳体1的开口。

支撑件21的下部嵌入电池壳体1的开口，可拆卸地安装在电池壳体1开口上，支撑体的外径比电池壳体1上的开口内径小，能够以嵌入开口部的方式固定在电池壳体1上即可。

本实用新型的盖帽24的边缘安装在阶梯状安装台内，将透气膜22与密封圈23压紧，盖帽24可以以过盈配合的方式安装在支撑件21的阶梯状安装台内。

透气膜22也可以以覆盖支撑体阶梯状安装台的通孔的方式熔敷在支撑体的一个主面上。由于透气膜22通过熔敷固定在支撑体上，因此不易产生剥落、隆起等。

本实用新型的盖帽24上端设有立柱，立柱的侧面开设有出气孔，可以使得电池壳体1内外部的空气得以交换。

本实用新型的透气膜22是由聚四氟乙烯(ePTFE)、聚氯乙烯(PVC)、热塑性聚烯烃(TPO)、聚乙烯丙涤纶或聚偏二氟乙烯(PVDF)制成的多孔膜，上述材料制成的透气膜22具有优良的阻燃性、耐水性和绝缘性。

本实用新型透气膜22上具有若干个微孔，微孔的孔径为0.33nm-0.346nm。孔径介于CO₂和O₂分子体积之间。

本实用新型的透气膜22用于允许电池壳体1内的CO₂和H₂向外扩散，阻绝空气中的H₂O和O₂进入到电池壳体1内。

在钠离子电池在循环、高温存储、过充和过放条件下容易产生气体，其主要成分为无机的CO₂、CO、H₂和有机的C1～C3的烷烃和烯烃。不同气体分子粒径大小不同，H₂的粒径为0.289nm，CO₂的粒径为0.33nm，O₂的粒径为0.346nm，N₂的粒径为0.364nm，CH₄的粒径为0.38nm，透气膜22上的微孔的孔径介于CO₂和O₂分子体积之间(0.33～0.346nm)，具有只允许H₂和CO₂扩散，阻绝O₂和H₂O(0.40nm)扩散的作用。同时由于电池产生气体后，电池内部CO₂和H₂的含量远高于电池外部的空气中CO₂(0.036％)和H₂(0.5ppm)的含量，本实用新型的透气构件2可以使得电池内部气体会由于浓度梯度向外扩散，电池内部产生的气体大部分得到释放，可以有效地解决电池产气导致的气压过大问题，提升电池的循环、存储以及安全性能。

本实用新型的透气膜22的厚度为0.1mm-0.5mm。

如图1和图3所示，本实用新型的还提供一种钠离子电池，以安装在电池壳体上的透气构件2作为正极端、负极端或开口盖件，可以满足不同的电池制造要求和用电设备使用要求；且提高电池的制造方便性，降低制造成本。

本实用新型的电池壳体1上设有两个以上的开口，每个开口上设有透气构件2。

本实用新型的电池壳体1为铝壳或钢壳等硬质壳体。

本实用新型的钠离子电池可以是圆柱形或六边形钠离子电池，也可以是方形钠离子电池，也可根据方形电池的体积和盖板面积大小将支撑件设计成长方形，长方形上开设有多个通孔，通孔上设有阶梯状安装台，以增大透气面积，及时清除充放电循环过程中的产生的气体。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种安装在电池壳体上的透气构件，所述电池壳体(1)内置有电芯，其特征在于：

所述电池壳体(1)设有开口，所述透气构件(2)安装在所述开口上；

所述透气构件(2)包括支撑件(21)、透气膜(22)和盖帽(24)，所述支撑件(21)与所述电池壳体(1)开口连接；

所述支撑件(21)设有通孔；

所述透气膜(22)安装在所述支撑件(21)与所述盖帽(24)之间；

所述盖帽(24)上设有出气孔。

2.如权利要求1所述的安装在电池壳体上的透气构件，其特征在于：

所述透气膜(22)与所述盖帽(24)之间设有密封圈(23)。

3.如权利要求2所述的安装在电池壳体上的透气构件，其特征在于：

所述支撑件(21)的上部开设有阶梯状安装台，所述透气膜(22)的边缘安装在所述阶梯状安装台内；

所述支撑件(21)的下部嵌入所述电池壳体(1)的开口。

4.如权利要求3所述的安装在电池壳体上的透气构件，其特征在于：

所述盖帽(24)的边缘安装在所述阶梯状安装台内，将所述透气膜(22)与所述密封圈(23)压紧。

5.如权利要求4所述的安装在电池壳体上的透气构件，其特征在于：

所述盖帽(24)上端设有立柱，所述立柱的侧面开设有所述出气孔。

6.如权利要求1-5任一项所述的安装在电池壳体上的透气构件，其特征在于：

所述透气膜(22)是由聚四氟乙烯、聚氯乙烯、热塑性聚烯烃、聚乙烯丙涤纶或聚偏二氟乙烯制成的多孔膜。

7.如权利要求6所述的安装在电池壳体上的透气构件，其特征在于：

所述透气膜(22)上具有若干个微孔，所述微孔的孔径为0.33nm-0.346nm。

8.如权利要求7所述的安装在电池壳体上的透气构件，其特征在于：

所述透气膜(22)用于允许电池壳体(1)内的CO₂和H₂向外扩散，阻绝空气中的H₂O和O₂进入到电池壳体(1)内。

9.如权利要求8所述的安装在电池壳体上的透气构件，其特征在于：

所述透气膜(22)的厚度为0.1mm-0.5mm。

10.一种钠离子电池，其特征在于：以如权利要求1-9任一项所述安装在电池壳体(1)上的透气构件(2)作为正极端、负极端或开口盖件。

11.如权利要求10所述的钠离子电池，其特征在于：

所述电池壳体(1)上设有两个以上的开口，每个开口上设有所述透气构件(2)。

12.如权利要求11所述的钠离子电池，其特征在于：

所述电池壳体(1)为铝壳或钢壳。