CN219696644U - 一种圆柱电池及用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种圆柱电池及用电设备，该圆柱电池包括壳体和顶盖，壳体具有相对设置的第一端和第二端，第一端形成有开口；顶盖扣合且密封壳体的开口；其中，顶盖和/或第二端具有防爆端面，防爆端面上具有环状通孔，环状通孔内设置有塑胶件。本实用新型还公开了一种用电设备。本实用新型能够有效提高开阀泄压的一致性和及时性，从而有效保障防爆阀的开阀灵敏性和可靠性，实现及时泄压，能够有效防止电池爆炸现象的发生，保证电池的使用安全性。

Description

一种圆柱电池及用电设备

技术领域

本实用新型涉及圆柱电池技术领域，尤其是指一种圆柱电池及用电设备。

背景技术

鉴于动力电池具有重量轻、体积小、容量大、功率高、无污染等优点，动力电池在各种电子设备及电动车领域得以广泛应用。圆柱电池是一种呈圆柱形的动力电池，其生产工艺成熟，应用广泛。为保证圆柱电池的安全性和循环寿命，一般会圆柱电池的的壳体底部设置防爆阀结构，在动力电池受到特殊情况(如热失控和短路等)下，电池内部会产生大量的气体，造成电池内压急剧增大，此时，防爆阀开启，从而及时排出电池内部产生的气体而避免引发爆炸事故。

传统的圆柱电池的防爆阀结构，如图1-图2所示，一般是在电池壳体的底部直接冲压形成C字型的刻痕槽，刻痕槽在钢壳底部上形成薄弱区，当电池内部气压异常时，气压冲破刻痕槽，防爆阀打开，以此达到泄压的目的。但是种防爆阀结构存在以下问题：

圆柱电池的壳体通常采用钢壳，直接在钢壳底部冲压形成刻痕槽，使得刻痕槽的槽底材质还是钢材，而由于圆柱钢壳的材质较硬和工艺制程中的误差，容易发生开阀不及时和开阀一致性差等问题。圆柱电池的刻痕槽是由冲压形成，而冲压工艺管控无法做到极致，在冲压过程中公差必然存在明显波动，这种冲压工艺带来的公差波动以及钢材本身较大的硬度，导致刻痕槽的开阀压力会出现相对较大的波动，从而影响单个刻痕槽不同区域的开阀及时性和一致性、以及不同电池刻痕槽的开阀及时性和一致性，使得防爆阀不能正常开启，出现排气堵塞现象。而电池出现异常时内压瞬间增大，防爆阀若不能及时打开，电池就会出现爆炸风险，带来安全隐患。

因此，现有技术中圆柱电池防爆阀结构的开阀泄压的一致性和及时性较差，不能有效保障防爆阀的开阀灵敏性和可靠性，易出现排气堵塞现象。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中圆柱电池防爆阀结构不能有效保障防爆阀的开阀灵敏性和可靠性，易出现排气堵塞的缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种圆柱电池，包括，

壳体，所述壳体具有相对设置的第一端和第二端，所述第一端形成有开口；

顶盖，所述顶盖扣合且密封所述壳体的开口；

其中，所述顶盖和/或第二端具有防爆端面，所述防爆端面上具有环状通孔，所述环状通孔内设置有塑胶件。

在本实用新型的一个实施例中，所述环状通孔将所述防爆端面分隔为外围区和内围区，所述内围区形成防爆阀片。

在本实用新型的一个实施例中，所述环状通孔为开环结构。

在本实用新型的一个实施例中，所述开环结构开口处的夹角r为5°～30°。

在本实用新型的一个实施例中，所述环状通孔为闭环结构。

在本实用新型的一个实施例中，所述环状通孔的孔壁设置有若干纳米孔，所述塑胶件部分设置于所述纳米孔中。

在本实用新型的一个实施例中，所述防爆端面沿其厚度方向具有相对设置的外表面和内表面，所述塑胶件凸出于所述外表面。

在本实用新型的一个实施例中，所述防爆端面沿其厚度方向具有相对设置的外表面和内表面，所述塑胶件相对所述外表面向内凹陷形成凹痕槽。

在本实用新型的一个实施例中，所述环状通孔的宽度W为0.5～1.0mm。

在本实用新型的一个实施例中，所述防爆端面的厚度T为0.5～1.0mm。

一种用电设备，包括上述任一项所述的圆柱电池。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型所述的圆柱电池及用电设备，能够有效提高开阀泄压的一致性和及时性，从而有效保障防爆阀的开阀灵敏性和可靠性，实现及时泄压，能够有效防止电池爆炸现象的发生，保证电池的使用安全性。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是现有技术中防爆阀结构示意图；

图2是现有技术中防爆阀结构的局部剖视图；

图3是本实用新型的一种多重防爆圆柱电池的结构示意图；

图4是图3所示结构的另一角度的结构示意图；

图5是图3中结构的仰视图；

图6是图5中A-A处的剖视图；

图7是图6中M处的局部放大图；

说明书附图标记说明：

10、刻痕槽；

20、顶盖；

30、壳体；301、第一端；302、第二端；

40、防爆端面；401、环状通孔；402、防爆阀片；403、塑胶件；4031、凹痕槽；404、外表面；405、内表面；

50、电芯；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

现有技术中电池的圆柱电池防爆阀结构的开阀泄压的一致性和及时性较差，不能有效保障防爆阀的开阀灵敏性，易出现排气堵塞现象，为解决该问题，本实施例提供一种圆柱电池及用电设备。其中，电池用于为用电设备供电。

本实用新型实施例的用电设备，包括电池。用电设备可以是汽车、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。汽车可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。

本实用新型实施例的电池，包括壳体、电芯和顶盖，顶盖密封壳体的开口，并与壳体之间形成有容置空间，电芯设置于容置空间内。

本实用新型实施例的壳体，可以为一侧开口的空心结构，也可以是两侧开口的空心结构。

本实用新型实施例的电芯，包括正极极片、负极极片和隔膜。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面；正极集流体包括正极涂覆区和连接于正极涂覆区的正极极耳，正极涂覆区涂覆有正极活性物质层，正极极耳未涂覆正极活性物质层。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面；负极集流体包括负极涂覆区和连接于负极涂覆区的负极极耳，负极涂覆区涂覆有负极活性物质层，负极极耳未涂覆负极活性物质层。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质层包括正极活性物质，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质层包括负极活性物质，负极活性物质可以为碳或硅等。隔膜的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。为对电芯起到防护和绝缘作用，还可以在电芯外部包覆绝缘膜，绝缘膜可由PP、PE、PET、PVC或其它高分子聚合物材料合成。

以下将结合图3-图7，对本实施例的圆柱电池的结构作进一步描述。

实施例一

参照图3-图7所示，本实施例公开了一种圆柱电池，该电池包括壳体30和顶盖20；

圆柱电池的壳体30呈圆柱状，内部设置电芯50；

其壳体30具有相对设置的第一端301和第二端302，第一端301形成有开口；

顶盖20，顶盖20扣合且密封壳体30的开口；

其中，顶盖20和/或第二端302具有防爆端面40，防爆端面40上具有环状通孔401，环状通孔401内设置有塑胶件403。

其中，如图7所示，防爆端面40沿其厚度方向具有相对设置的外表面404和内表面405，塑胶件403相对外表面404向内凹陷形成凹痕槽4031。

凹痕槽4031深度X会影响其开阀效果，当防爆阀片402面积一定时，凹痕槽4031深度X越浅，所需开阀压力越大，凹痕槽4031深度X越深，所需开阀压力就越小。

壳体30的材质通常采用钢材，与其匹配的顶盖20也通常为钢材，上述结构中，环状通孔401内均设置有塑胶件403，塑胶件403的硬度远远低于钢材而形成薄弱区域，该薄弱区域更容易形成应力集中点，当电池异常而在内部瞬间产生大量气体时，电池内部温度会迅速升高，此时环状通孔401内的塑胶件403受热变软或熔融，使得气压会更容易冲破塑胶件403所在的薄弱区域，使得防爆阀快速打开，以此达到快速泄压的目的，相较于现有技术中利用冲压形成的钢制刻痕槽10来说，本申请的上述结构不仅可以更好地保证开阀泄压的及时性和一致性，使得防爆阀片402具有较高开阀灵敏性和可靠性，也更利于加工。

在其中一个实施方式中，环状通孔401将防爆端面40分隔为外围区和内围区，内围区形成防爆阀片402。

进一步地，环状通孔401内注塑有塑胶件403，既可以保持良好的密封性，也更利于防爆开阀。

优选的，环状通孔401的孔壁设置有若干纳米孔，塑胶件403部分设置于纳米孔中，有效增强了塑胶件403和顶盖20的连接紧密性，提高电池的密封效果。

塑胶件403通过纳米注塑的方式注塑与环状通孔401内，纳米注塑的原理是：在环状通孔401的孔壁形成纳米孔，注塑后，塑胶材料会容纳进纳米孔内，从而将塑胶件403固定在环状通孔401内。因此，通过纳米注塑方式可以保证塑胶件403的连接强度和优良的密封性，同时还具有优良的耐腐蚀性。

需要说明的是，纳米孔的孔径、深度以及相邻两个孔之间的距离可以根据实际需求进行调节。

需要说明的是，环状通孔401的孔壁可以通过激光雕刻或化学腐蚀形成多个纳米孔。另外，相较于通常的化学腐蚀处理，激光雕刻成孔速率快，效率高，更环保，并可通过调节雕刻参数得到所需要的纳米孔的形态、孔径、孔分布的密度等。

具体加工时，先在防爆端面40(壳体30底部或顶盖20)冲出环状通孔401，然后再在相应环状通孔401内同时进行纳米注塑填充。

相较于现有技术中圆柱电池刻痕槽10的工艺制程来说，采用纳米注塑填充方式，填充过程稳定，几乎没有公差波动，能从工艺上更好地保障通孔开阀的一致性和及时性。

其中，上述塑胶件403可以采用PPS(Polyphenylene Sulfide，聚苯硫醚)塑胶。一般的塑胶材料的熔点较低，而PPS塑胶的熔点较高，故而采用PPS塑胶。PPS塑胶既能保证塑胶件403只有在电池真正遇到危险而需要开阀时才会熔融，也能很好地保证电池的气密性。此外，可以根据实际需求，选择合适的塑胶材料。

其中，环状通孔401可以采用圆孔，也可采用方孔或其他形状。

在其中一个实施方式中，环状通孔401可以采用开环结构或闭环结构。

如图5所示，当采用开环结构时，开环结构开口处的夹角r为5°～30°。上述夹角不易过大，以避免影响开阀及时性。

采用开环结构，也即使得防爆阀片402具有一定的非通孔位，也可以更好地避免防爆阀片402开阀后整体飞出而造成二次伤害。

另外，若环状通孔401设置于顶盖20上时，也适宜采用开环结构，因为顶盖20还需要设置极柱孔以安装极柱，此时防爆结构的环状通孔401采用开环结构，可以更好地保证顶盖20强度。

在其中一个实施方式中，如图7所示，环状通孔401的宽度W为0.5～1.0mm。上述宽度范围限制了塑胶件403的宽度，能够进一步保证防爆阀片402能够在排气堵塞时及时开阀。

在其中一个实施方式中，防爆端面40的厚度T为0.5～1.0mm，以保证防爆端面40具备一定的强度。

在该实施例中，可以仅在壳体30底部的第二端302处设置防爆端面40，也即环状通孔401均设置在壳体30底部；也可以仅在顶盖20上设置防爆端面40，也即环状通孔401设置在顶盖20上；还可以在顶盖20和壳体30的第二端302上均设置防爆端面40，具体布置形式可根据实际情况进行选择。

上述实施例的圆柱电池在使用时，若电池受到热失控、短路等异常情况时，电池内部会瞬间产生大量的气体，造成电池内压急剧增大，此时电池内部气体会对防爆端面40造成冲击，气压会冲破环状通孔401内的塑胶件403，使得防爆阀片402打开，从而及时排出电池内部产生的气体，实现及时泄压而避免爆炸事故的发生。

实施例二

本实施例公开一种圆柱电池，该圆柱电池和实施例一的主要区别在于：防爆端面40沿其厚度方向具有相对设置的外表面404和内表面405，塑胶件403凸出于外表面404。

可以理解地，壳体30的材质通常采用钢材，与其匹配的顶盖20也通常为钢材，上述结构中，环状通孔401内均设置有塑胶件403，虽然塑胶件403凸出于外表面404，但塑胶件403的硬度远远低于钢材而依然会形成薄弱区域，当电池异常而在内部瞬间产生大量气体时，电池内部温度会迅速升高，此时环状通孔401内的塑胶件403受热变软或熔融，气压会冲破塑胶件403所在的薄弱区域，使得防爆阀快速打开，以此达到快速泄压的目的，从而有效规避电池爆炸现象发生，提高电池安全性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种圆柱电池，其特征在于：包括，

壳体(30)，所述壳体(30)具有相对设置的第一端(301)和第二端(302)，所述第一端(301)形成有开口；

顶盖(20)，所述顶盖(20)扣合且密封所述壳体(30)的开口；

其中，所述顶盖(20)和/或第二端(302)具有防爆端面(40)，所述防爆端面(40)上具有环状通孔(401)，所述环状通孔(401)内设置有塑胶件(403)。

2.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于：所述环状通孔(401)将所述防爆端面(40)分隔为外围区和内围区，所述内围区形成防爆阀片(402)。

3.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于：所述环状通孔(401)为开环结构。

4.根据权利要求3所述的圆柱电池，其特征在于：所述开环结构开口处的夹角r为5°～30°。

5.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于：所述环状通孔(401)为闭环结构。

6.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于：所述环状通孔(401)的孔壁设置有若干纳米孔，所述塑胶件(403)部分设置于所述纳米孔中。

7.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于：所述防爆端面(40)沿其厚度方向具有相对设置的外表面(404)和内表面(405)，所述塑胶件(403)凸出于所述外表面(404)。

8.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于：所述防爆端面(40)沿其厚度方向具有相对设置的外表面(404)和内表面(405)，所述塑胶件(403)相对所述外表面(404)向内凹陷形成凹痕槽(4031)。

9.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于：所述环状通孔(401)的宽度W为0.5～1.0mm。

10.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于：所述防爆端面(40)的厚度T为0.5～1.0mm。

11.一种用电设备，其特征在于：包括如权利要求1-10任一项所述的圆柱电池。