CN219873916U - 电池防爆结构及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池防爆结构及电池，该电池防爆结构包括用于插设在电池壳体上的结构主体，设于结构主体一端且由弹性材料制成的第一罩体，所述第一罩体的底部边缘能够抵接在电池壳体上，而于所述第一罩体、所述电池壳体及所述结构主体之间限定出腔体；结构主体内设有沿自身轴向贯通设置的通气道，结构主体上设有用于连通通气道和腔体的连通孔，腔体内的压力大于第一罩体的外部压力时，第一罩体的底部边缘外扩，而与电池壳体之间形成有连通腔体与外部的排气间隙。本实用新型的电池防爆结构，能够实现自动开闭并承受较大压力，使电池内部气体及时排出。

Description

电池防爆结构及电池

技术领域

本实用新型涉及锂电池防爆技术领域，特别涉及一种电池防爆结构。本实用新型还涉及一种具有该电池防爆结构的电池。

背景技术

锂离子电池在受到高温、短路、过充等不良因素的影响下，导致锂离子电池内部产生一定的气体，从而使锂电池内部的压强增大，进而使锂电池壳体发生变形甚至发生爆炸，存在较大的安全隐患。现有技术中，为了防止锂电池爆炸，在锂电池的壳体上安装一个防爆阀，当壳体内的压强达到一定阈值时，防爆阀先破裂并释放电池内部的压力。

现有大部分防爆阀的设计原理是基于电芯容量、额定电压、材料体系、注液系数、电芯尺寸等设计参数，根据大数据统计得到防爆阀的设计面积。由于不同规格的电池耐压程度不一样，一些传统的防爆阀无法承受过大的压力，一旦电池内部压强过大，防爆阀易发生破裂，且电池也随即报废。并且，由于现有防爆阀一旦安装到电池壳体上，无法使前期电池循环产生的气体及时排出，从而加速电池老化、加剧电池热失控的发生。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电池防爆结构，能够实现自动开闭并承受较大压力，使电池内部气体及时排出。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种电池防爆结构，包括用于插设在电池壳体上的结构主体，设于所述结构主体一端且由弹性材料制成的第一罩体，所述第一罩体的底部边缘能够抵接在电池壳体上，而于所述第一罩体、所述电池壳体及所述结构主体之间限定出腔体；

所述结构主体内设有沿自身轴向贯通设置的通气道，所述第二罩体上设有用于连通所述通气道和所述腔体的连通孔，所述腔体内的压力大于所述第一罩体的外部压力时，所述第一罩体的底部边缘外扩，而与所述电池壳体之间形成有连通所述腔体与外部的排气间隙。

进一步的，所述通气道的位于所述电池壳体内的一端设有透气膜；

所述电池壳体内的气体经由所述透气膜流入所述通气道。

进一步的，所述结构主体上还设有位于所述第一罩体内侧的第二罩体，所述腔体被所述第二罩体分隔成位于所述第二罩体外侧的第一腔体，以及位于所述第二罩体内的第二腔体，所述连通孔用于连通所述通气道和所述第一腔体。

进一步的，所述第一罩体和所述第二罩体中至少其一呈锥状。

进一步的，所述第二罩体的底部边缘连接于所述电池壳体上。

进一步的，所述腔体的横截面沿着靠近所述电池壳体的方向渐大设置；和/或，所述通气道的横截面呈环状。

进一步的，所述连通孔为沿所述结构主体的周向间隔布置的多个。

进一步的，所述第一罩体采用凝胶材质制成。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型所述的电池防爆结构，在电池壳体上插设具有通气道的结构主体，在结构本体上的第一罩体、结构主体和电池壳体之间形成腔体，并在结构主体上设置连通通气道和腔体的连通孔。当电池内部压力大于预设阈值时，由弹性材料制成的第一罩体受到自内向外的气体压力而外扩，以便于电池内的气体经由排气间隙排出，不仅避免传统防爆阀的易损情况，还能够使气体快速排出。

此外，结构主体上还设有第二罩体，第二罩体与第一罩体之间形成第一腔体，以使电池内的气体通过通气道和连通孔排入第一腔体内，以使排出气体进入较小的空腔内，便于使气体从排气间隙排出。

并且，由于第二罩体底部边缘能够抵接在电池壳体上，当外部压力大于电池内气体压力时，第二罩体形成对防爆孔的封堵，而避免外部异物进入电池壳体内，更实现了该电池防爆结构的自动开闭。

另外，通过设置透气膜能够避免电解液流出而出现漏液情况。此外，将第一罩体和第二罩体均设置为锥状，不仅便于第二罩体的外扩，还能够使第二罩体受外部压力时对防爆孔的封堵效果。

另外，通过将通气道的横截面设置成环状，便于气体通过连通孔而向外排出。并通过设置沿结构主体周向设置的多个连通孔，能有效提高气体的排放速度，利于电池泄压。

本实用新型的另一目的在于提出一种电池，该电池包括电池壳体，设于所述电池壳体上的多个如上所述的电池防爆结构。

此外，多个所述电池防爆结构沿电池壳体的长度方向和/或宽度方向间隔布置。

本实用新型的电池，通过设置多个如上所述的电池防爆结构，能够在电池壳体上同时对电池内部气体进行泄压，避免现在技术中防爆阀排气速度慢、透气量小等缺点，从而提高电池的热失控控制能力，提高安全性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的电池防爆结构的主视图；

图2为本实用新型实施例所述的电池防爆结构的剖视图；

图3为本实用新型实施例所述的第二罩体的俯视结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述的电池防爆结构在电池壳体上的排布示意图；

图5为本实用新型实施例所述的电池壳体和电池防爆结构的立体结构示意图。

附图标记说明：

1、电池防爆结构；2、电池壳体；

101、结构主体；102、第二罩体；103、第一罩体；104、第一腔体；105、第二腔体；106、透气膜；

1011、通气道；1012、杆体；1013、支撑杆；

1021、连通孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“背”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。另外，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。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实施例涉及一种电池防爆结构1，该电池防爆结构1包括用于插设在电池壳体2上的结构主体101，设于结构主体101一端且由弹性材料制成的第一罩体103，第一罩体103的底部边缘能够在电池壳体上，而于第一罩体103、电池壳体及结构主体101之间限定出腔体。

其中，结构主体101内设有沿自身轴向贯通设置的通气道1041，结构主体上设有用于连通通气道1041和腔体的连通孔1021，腔体内的压力大于第一罩体103的外部压力时，第一罩体103的底部边缘外扩，而与电池壳体2之间形成有连通腔体与外部的排气间隙。

本实施例的电池防爆结构1，通过将设有通气道1041的结构主体101插装到电池壳体2上，并使第一罩体103与电池壳体2之间限定出腔体，且通气道1041通过第二罩体102上的连通口与腔体连通。当电池内压力大于外部压力时，气体通过通气道1041流通至腔体，并形成对第一罩体103自内向外的压力，而使第一罩体103底部边缘外扩而形成排气间隙，从而使气体快速排出。

不仅如此，当电池外部压力大于内部压力时，第一罩体103受到外部压力而使其底部与电池壳体2贴合紧密，从而形成对电池防爆孔的护罩，防止外部物体进入电池内部。

基于如上整体介绍，作为本实施例的电池防爆结构1的一种示例性结构如图1中所示，结构主体101上部设有第一罩体103，第一罩体103的边缘扣压在电池壳体2的一侧，结构主体101成型为圆柱形结构，且部分结构主体101插入电池壳体2内部。

如图2所示，结构主体101包括外部的杆体1012，以及设于杆体1012内的支撑杆1013。其中，支撑杆1013为长条圆杆，其上端分别与第一罩体103连接。杆体1012成型为圆形空壳，支撑杆1013沿杆体1012轴向间隔设置在杆体1012中心，杆体1012与支撑杆1013之间的间隙形成通气道1011。结构主体101下端插入电池壳体2的内部，位于电池壳体2内的空气能够通过通气道1011流出。

此外，结构主体101上还设有位于所述第一罩体103内侧的第二罩体102，腔体被第二罩体102分隔成位于第二罩体102外侧的第一腔体104，以及位于第二罩体102内的第二腔体105，连通孔1021用于连通通气道1011和第一腔体104。

具体结构上，如图2所示，杆体1012的上端与第二罩体102固定连接。仍如图2所示，第一罩体103扣罩于第二罩体102外侧，能够将第二罩体102包覆。由于第一罩体103和第二罩体102的底部均抵接在电池壳体2上，第一罩体103和第二罩体102之间的间隙与电池壳体2之间形成上述的第二腔体105。第二罩体102与电池壳体2以及结构本体101形成第一腔体104。

作为一种优选的实施方式，第一罩体103的最大直径d为0.5～5mm之间，具体在1～3mm之间效果更佳，第二罩体102的最大直径为0.3d～0.8d之间。

优选地，本实施例的第一罩体103和第二罩体102均采用水凝胶材质，结构本体101采用金属件，支撑杆1013与第一罩体103、第二罩体102压接固定。当然，还可以将第二罩体102设置为金属材质进一步提高该电池防爆结构1的结构强度。

为了防止电池壳体2内的电解液沿通气道1011流出，在通气道1011的位于电池壳体2内的一端设有透气膜106，电池壳体2内的气体经由透气膜106流入通气道1011。具体结构上，如图2所示，本透气膜106外径与杆体1012内径相同，并封堵在杆体1012下端。本实施例的透气膜106采用纳米膜，只能允许气体通过，水分子和电解液有机分子无法通过，从而有效保证电池不会出现漏液情况。

当然，在一种可行的实施方式中，也可以将第一罩体103和第二罩体102的底端相接，以使第二腔体105形成密闭空腔。连通孔1021设于结构本体101的外壁上，并与第一腔体104连通，由于第一罩体103和第二罩体102的伞形设置，电池壳体2内的气体能够进入第一腔体104内，使第一罩体103和第二罩体102同时向上翻起，使排气通道打开。

此外，为了便于实施，本实施例的第二罩体102的底部边缘粘接于电池壳体2上。通过将第二罩体102粘结在电池壳体2上，以使该电池防爆结构1通过第二罩体102固定在电池壳体2上，能够减少连接件的设置，提高生产效率。此外，第二罩体102还可以通过焊接或卡接、插接等方式固定。

需要指出的是，在其它实施例中，还可以通过插装部与电池壳体2连接的方式固定该电池防爆结构1。

作为一种优选地实施方式，本实施例的第二罩体102和第一罩体103均呈锥状。如图1和图2所示，为了达到较好的封闭效果，本实施例的第二罩体102和第一罩体103采用圆锥结构，当外部压力大于电池壳体2内部压力时，圆锥结构的第一罩体103便于收力变形，且由于底部圆形设置，能够起到很好的密封作用。

并且，当电池壳体2内部压力大于外部压力时，由于第二罩体102固定，气体沿通气道1011经连通孔1021输送至第二腔体105内，气体充斥到第一罩体103底部的圆形周圈，当气体压力抵抗第一罩体103的弹形变形作用力时，气体能够沿外壳体四周快速释放，并因瞬间释放而易于使第一罩体103翻起，从而进一步增加释放空间，提高泄气速度。

另外，作为一种优选地实施方式，本实施例的第二腔体105的横截面沿着靠近电池壳体2的方向渐大设置。具体结构上，如图2所示，本实施例的第二腔体105的纵截面成型为三角形，且该三角形的短边为电池壳体2的抵接边。如此设置，能够便于气体沿第一罩体103内壁和第二罩体102外壁延伸，提高泄气速度。

为了进一步提高的使用效果，本实施例的通气道1011的横截面呈环状。仍如图2所示，电池壳体2内的气体沿杆体1012内壁和支撑杆1013外壁向上流通，并通过连通孔1021流入空腔，从而便于提高气体流通的速度。

作为一种优选地实施方式，杆体1012的直径D设置为0.1d～0.9d之间，具体地设置为0.3d～0.8d之间效果更佳。支撑杆1043设置为0.1D～0.9D之间，具体设置为0.3D～.8D间效果更佳。

优选地，为了提高该电池防爆结构1的泄气量，本实施例的连通孔1021为沿第二罩体102的周向间隔布置的多个。如图3所示，本实施例的连通孔1021为圆周均布贯通设置在第二罩体102上的8个。其具体数量和直径在此不做限定，可根据透气量要求进行适应性调整。

本实施例还涉及一种电池，该电池包括电池壳体2，以及设于电池壳体2上的多个如上所述的电池防爆结构1。

此外，多个电池防爆结构1沿电池壳体2的长度方向以及宽度方向间隔布置。如图4和图5所示，本实施例的电池防爆结构1呈矩形阵列布置在电池壳体2的一侧面。当然，还可以在电池盖板或电池壳体2的其它侧面也设置该电池防爆结构1。

具体地，每个电池防爆结构1之间的间距H1优选地设置为0～100d之间，更优的1d～10d之间。每个电池防爆结构1距离电池壳体2边缘的间距H2，优选地设置为0～10cm。

本实施例的电池，通过设置矩形排布的电池防爆结构1，能够使防爆孔密排分布，避免电芯局部压强过大，同时能够保证防爆孔再很小压力下可以打开排气，具有排气量大、排气迅速等优点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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)

1.一种电池防爆结构，其特征在于：

包括用于插设在电池壳体上的结构主体，设于所述结构主体一端，且由弹性材料制成的第一罩体，所述第一罩体的底部边缘能够抵接在电池壳体上，而于所述第一罩体、所述电池壳体及所述结构主体之间限定出腔体；

所述结构主体内设有沿自身轴向贯通设置的通气道，所述结构主体上设有用于连通所述通气道和所述腔体的连通孔，所述腔体内的压力大于所述第一罩体的外部压力时，所述第一罩体的底部边缘外扩，而与所述电池壳体之间形成有连通所述腔体与外部的排气间隙。

2.根据权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于：

所述通气道的位于所述电池壳体内的一端设有透气膜；

所述电池壳体内的气体经由所述透气膜流入所述通气道。

3.根据权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于：

所述结构主体上还设有位于所述第一罩体内侧的第二罩体，所述腔体被所述第二罩体分隔成位于所述第二罩体外侧的第一腔体，以及位于所述第二罩体内的第二腔体，所述连通孔用于连通所述通气道和所述第一腔体。

4.根据权利要求3所述的电池防爆结构，其特征在于：

所述第一罩体和所述第二罩体中至少其一呈锥状。

5.根据权利要求3所述的电池防爆结构，其特征在于：

所述第二罩体的底部边缘连接于所述电池壳体上。

6.根据权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于：

所述腔体的横截面沿着靠近所述电池壳体的方向渐大设置；和/或，

所述通气道的横截面呈环状。

7.根据权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于：

所述连通孔为沿所述结构主体的周向间隔布置的多个。

8.根据权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于：

所述第一罩体采用凝胶材质制成。

9.一种电池，包括电池壳体，其特征在于：

还包括设于所述电池壳体上的多个权利要求1至8中任一项所述的电池防爆结构。

10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于：

多个所述电池防爆结构沿电池壳体的长度方向和/或宽度方向间隔布置。