CN220895801U - 一种电解液补充组件和电芯 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电解液补充组件和电芯，其中，电解液补充组件包括：储液盒，其适用于储存预设浓度的电解液，且所述储液盒内的压力能够随外力作用而改变；触发组件，与所述储液盒连接，能够在所述储液盒内的压力达到预设值时，释放所述储液盒内的电解液。本申请通过引入电解液补充组件，可以在电芯循环过程中及时补充电解液，保持电解液中活性溶质离子(如锂离子、钠离子)的浓度，从而有效延长电芯的循环寿命。
Description
技术领域
本申请涉及新能源电池的技术领域，具体为一种电解液补充组件和电芯。
背景技术
近年来新能源电池技术发展迅猛，能量密度不断攀升，推动了新能源电动汽车以及储能行业的发展。但新能源电池的循环寿命和安全性仍旧是制约其发展的两大瓶颈。
电芯在循环过程中，持续的界面副反应会损耗电解液以及电解液中的活性溶质离子(锂离子、钠离子)，随着电芯循环次数的增加，电解液量以及电解液中的活性溶质离子浓度逐渐降低，导致电芯可逆容量降低，循环寿命衰减加快。同时，电芯在使用过程中会产生微量的二氧化碳、一氧化碳以及甲烷等气体，随着电芯循环次数的增加，气体的量也逐渐增加。这些气体在电芯内不断聚集，会使电芯内膨胀力的越来越大。
目前市场在售电芯的电解液都是在封口前一次性注射完毕，注液量的多少对电芯循环寿命有很大的影响。虽然电芯在寿命初期注入了适量的电解液，但随着电芯使用次数的增加，电解液量以及电解液中的活性溶质离子浓度会逐渐降低，导致电芯容量降低，循环寿命衰减加快。
实用新型内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提出一种电解液补充组件和电芯。
在本申请的一个方面，提出了一种电解液补充组件，其包括:
储液盒，其适用于储存预设浓度的电解液，且储液盒内的压力能够随外力作用而改变；
触发组件，与储液盒连接，能够在储液盒内的压力达到预设值时，释放储液盒内的电解液。
在一些实施例中，储液盒包括：
盒体，其内部形成有空腔，且盒体上形成有出液口；
凸起部，设置于盒体上，凸起部中形成有通道，通道与出液口相连通。
在一些实施例中，触发组件包括：
密封环，套设于凸起部上，并与凸起部密封连接；
触发膜，密封设置于密封环的一侧开口处，触发膜能够在承受预设压力值时发生破裂。
在一些实施例中，密封环与凸起部可拆卸连接。
在一些实施例中，凸起部的外侧部形成有外螺纹，密封环的内侧部形成有与外螺纹相适配的内螺纹，凸起部与密封环螺纹连接。
在一些实施例中，触发膜由金属材料制成。
在一些实施例中，触发膜上开设有预设深度和预设形状的破裂槽。
在本申请的第二个方面，还提出一种电芯，其包括：
电芯本体；
电芯本体中设置有以上所述的电解液补充组件。
在一些实施例中，电芯本体包括：
极组；
壳体，其内部形成有能够容纳电解液补充组件和极组的空间。
在一些实施例中，储液盒的两侧分别与极组和壳体的内壁相抵接。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：
有效解决了电芯在循环过程中出现的几个关键问题，从而提高了电芯的可逆容量和循环寿命：
电解液补充组件：通过引入电解液补充组件，可以在电芯循环过程中及时补充电解液，保持电解液中活性溶质离子(如锂离子、钠离子)的浓度，从而有效延长电芯的循环寿命。该补充组件具有储液盒和触发组件，触发组件可以根据设定的压力值释放电解液，确保补充的时机和量的准确控制，即随着电芯循环次数的增多，电芯极组膨胀并能够向储液盒施压，从而释放高浓度的电解液，有利于延长电芯使用寿命。
减缓活性溶质损耗：由于持续的界面副反应，电芯循环过程中电解液中的活性溶质离子会逐渐损耗。而通过补充电解液，可以减缓活性溶质的损耗，降低电芯容量的降低速率，从而延长电芯的循环寿命。
可控补液：与传统一次性注液相比，该技术方案允许根据电芯使用情况和循环次数进行有针对性的补液，保持电解液浓度的稳定性，从而最大限度地发挥电芯的性能和寿命。
总体而言，这种电解液补充组件和电芯的设计有助于降低电芯循环过程中的损耗问题，提高电芯的可逆容量和循环寿命，同时减少气体聚集带来的安全隐患，提升电芯在实际应用中的性能和稳定性。
附图说明
图1为本申请示范实施例中为显示电解液补充组件的示意图；
图2为本申请示范实施例中为显示侧出极耳型电芯的壳体和机组的示意图；
图3为本申请示范实施例中为显示顶出极耳型电芯的壳体和机组的示意图。
图中：11、盒体；21、密封环；22、触发膜；200、机组；300、壳体。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，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。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如背景技术中所述，电芯在循环过程中，持续的界面副反应会损耗电解液以及电解液中的活性溶质离子(锂离子、钠离子)，随着电芯循环次数的增加，电解液量以及电解液中的活性溶质离子浓度逐渐降低，导致电芯可逆容量降低，循环寿命衰减加快。同时，电芯在使用过程中会产生微量的二氧化碳、一氧化碳以及甲烷等气体，随着电芯循环次数的增加，气体的量也逐渐增加。这些气体在电芯内不断聚集，会使电芯内膨胀力的越来越大。目前市场在售电芯的电解液都是在封口前一次性注射完毕，注液量的多少对电芯循环寿命有很大的影响。虽然电芯在寿命初期注入了适量的电解液，但随着电芯使用次数的增加，电解液量以及电解液中的活性溶质离子浓度会逐渐降低，导致电芯容量降低，循环寿命衰减加快。
为改善上述问题，在本申请的一个方面，提出了一种电解液补充组件,参照图1，其主要包括储液盒和触发组件。其中，储液盒适用于储存预设浓度的电解液，且储液盒内的压力能够随外力作用而改变，即电芯极组随循环次数增多发生膨胀时，能够向储液盒施压，迫使储液盒内的高浓度电解液流入电芯内；触发组件与储液盒连接，能够在储液盒内的压力达到预设值时，释放储液盒内的电解液。
具体地，在示范实施例中，储液盒由盒体11和凸起部(图中未显示)构成，盒体11是一个密封的容器，内部形成有一个空腔。盒体11的材料通常采用耐腐蚀、耐高温的工程塑料或金属材料。盒体11可以确保电解液不会泄漏，并且保持电解液的稳定性。
进一步地，在示范实施例中，盒体11采用聚酯、聚乙烯、聚丙烯为原料，添加一定量的有机溶剂，经加热后，通过吹塑而成，其厚度具体为0.05mm-0.2mm。
进一步地，在示范实施例中，在盒体11的一侧形成有一个出液口，用于释放储液盒内的电解液。
在一些实施例中，可以通过一定的控制机构来控制电解液的释放，例如通过在电芯内设置电解液浓度检测装置，电解液浓度检测装置能够控制气缸工作，并推动设置在盒体11内的活塞。该控制机构可以确保电解液在合适的时机和量下释放，从而实现对电芯循环过程的补液。
进一步地，在示范实施例中，盒体11形成为四棱柱状，便于固定在电芯壳体300中。
进一步地，在示范实施例中，凸起部设置在盒体11的出液口处，凸起部中形成有一个通道，该通道与出液口相连通。盒体11内的电解液能够通过凸起部中的通道被释放出来，以补充电芯的循环过程中因界面副反应导致的电解液损耗。
进一步地，在示范实施例中，凸起部形成为圆柱形，且凸起部的外侧部形成有外螺纹，这是为了方便与下文中提及的触发组件连接。触发组件的密封环21具有与外螺纹相适配的内螺纹，通过螺纹连接，使密封环21与盒体11的凸起部可拆卸连接。
更进一步地，在示范实施例中，凸起部相对于盒体11设置为偏心结构，偏心度根据密封环21的厚度具体而定。凸起部与密封环21组合后，密封环21的外边缘应与盒体11的外边缘保持在一条基线上，避免因密封环21突出或凹陷对电芯内极组造成损坏。
总体而言，储液盒的设计旨在确保电解液的稳定储存和补液的准确控制。它与触发组件的配合能够在电芯循环过程中根据电芯极组的膨胀情况，实现电解液的适时补充，从而延长电芯的循环寿命，并改善循环过程中电解液浓度下降和容量降低的问题。
具体地，在示范实施例中，触发组件是电解液补充组件中的一个关键组成部分，其主要功能是在电芯内压力达到预设值时，释放储液盒内的电解液。触发组件的设计需要具备稳定的触发性能和可靠的密封性，以确保补液的准确控制，触发组件包括密封环21和触发膜22。
进一步地，在示范实施例中，密封环21采用高级聚合物材料，如橡胶或硅胶，以确保良好的密封性。密封环21形成为圆筒形的零件，其能够套设在凸起部上，且其内侧部形成有与储液盒的凸起部外螺纹相适配的内螺纹，通过螺纹连接凸起部与密封环21，使其能够与储液盒可拆卸连接。便于触发组件和储液盒的拆卸连接。
在其他一些实施例中，密封环21采用厚度为0.02mm-0.5mm的铝箔材料，经冲压而成。
更进一步地，在一些实施例中，密封环21内设置有密封圈，密封圈适用于与凸起部的端部相抵接，密封圈为橡胶材料，经喷涂烘干凝固而成。
进一步地，在示范实施例中，触发膜22采用金属材料或特殊聚合物材料，以具备在预设压力下可靠地破裂的性能。触发膜22的形状可以是圆形或方形，上面开设有预设深度和形状的破裂槽。这些槽是为了确保在设定的压力值下，触发膜22能够按照预定路径发生破裂，从而释放电解液。触发膜22被密封设置在密封环21的一侧开口处。当电芯极组膨胀，压力增加到预设值时，触发膜22在预设破裂槽的作用下，按照预定路径发生破裂，导致密封环21与储液盒分离，从而释放储液盒内的电解液。
更进一步地，在示范实施例中，触发膜22采用厚度为0.01mm-0.2mm的铝箔,通过冲压工艺在上面冲压预设深度和预设形状的破裂槽制成。
触发组件的设计需要一个可靠的触发机制，该机制可以确保在电芯内压力达到预设值时，及时触发释放电解液。在其他一些实施例中，触发机制的设计可以根据具体情况采用机械或压力传感器等方式来实现。
总体而言，触发组件的设计是为了确保电芯循环过程中电解液的及时补液，保持电解液浓度的稳定性，从而延长电芯的循环寿命。触发组件的密封环21和触发膜22的协同作用，使得电芯能够在循环过程中根据电芯内压力情况，实现电解液的准确补充，从而最大限度地发挥电芯的性能和寿命。
在本申请的第二个方面，还提出一种电芯，其包括电芯本体和以上所述的电解液补充组件。其中，电芯本体包括极组和壳体300，壳体300的内部形成有能够容纳电解液补充组件和极组的空间，储液盒的两侧分别与极组和壳体300的内壁相抵接。参照图2和图3，对应不同的侧出极耳型电芯和顶出极耳型电芯，储液盒分别设置于壳体300内的顶部和壳体300内的侧部。
综上所述，本申请有效解决了电芯在循环过程中出现的几个关键问题，从而提高了电芯的可逆容量和循环寿命：
电解液补充组件：通过引入电解液补充组件，可以在电芯循环过程中及时补充电解液，保持电解液中活性溶质离子(如锂离子、钠离子)的浓度，从而有效延长电芯的循环寿命。该补充组件具有储液盒和触发组件，触发组件可以根据设定的压力值释放电解液，确保补充的时机和量的准确控制，即随着电芯循环次数的增多，电芯极组膨胀并能够向储液盒施压，从而释放高浓度的电解液，有利于延长电芯使用寿命。
减缓活性溶质损耗：由于持续的界面副反应，电芯循环过程中电解液中的活性溶质离子会逐渐损耗。而通过补充电解液，可以减缓活性溶质的损耗，降低电芯容量的降低速率，从而延长电芯的循环寿命。
可控补液：与传统一次性注液相比，该技术方案允许根据电芯使用情况和循环次数进行有针对性的补液，保持电解液浓度的稳定性，从而最大限度地发挥电芯的性能和寿命。
总体而言，这种电解液补充组件和电芯的设计有助于降低电芯循环过程中的损耗问题，提高电芯的可逆容量和循环寿命，同时减少气体聚集带来的安全隐患，提升电芯在实际应用中的性能和稳定性。
最后应说明的是：以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电解液补充组件，其特征在于,包括：
储液盒，其适用于储存预设浓度的电解液，且所述储液盒内的压力能够随外力作用而改变；
触发组件，与所述储液盒连接，能够在所述储液盒内的压力达到预设值时，释放所述储液盒内的电解液。
2.根据权利要求1所述的电解液补充组件，其特征在于,所述储液盒包括：
盒体，其内部形成有空腔，且所述盒体上形成有出液口；
凸起部，设置于所述盒体上，所述凸起部中形成有通道，所述通道与所述出液口相连通。
3.根据权利要求2所述的电解液补充组件，其特征在于,所述触发组件包括：
密封环，套设于所述凸起部上，并与所述凸起部密封连接；
触发膜，密封设置于所述密封环的一侧开口处，所述触发膜能够在承受预设压力值时发生破裂。
4.根据权利要求3所述的电解液补充组件，其特征在于,所述密封环与所述凸起部可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的电解液补充组件，其特征在于,所述凸起部的外侧部形成有外螺纹，所述密封环的内侧部形成有与所述外螺纹相适配的内螺纹，所述凸起部与所述密封环螺纹连接。
6.根据权利要求3所述的电解液补充组件，其特征在于,所述触发膜由金属材料制成。
7.根据权利要求3和6中任一项所述的电解液补充组件，其特征在于,所述触发膜上开设有预设深度和预设形状的破裂槽。
8.一种电芯，其特征在于,包括：
电芯本体；
所述电芯本体中设置有如权利要求1-7中任一项所述的电解液补充组件。
9.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于,所述电芯本体包括：
极组；
壳体，其内部形成有能够容纳所述电解液补充组件和所述极组的空间。
10.根据权利要求9所述的电芯，其特征在于,所述储液盒的两侧分别与所述极组和所述壳体的内壁相抵接。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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