專利名稱：一種電池防爆結(jié)構(gòu)和動力電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于二次電池領(lǐng)域，尤其涉及一種電池防爆結(jié)構(gòu)和使用該防爆結(jié)構(gòu)的動力電池。
背景技術(shù)：
二次電池，例如鋰離子電池，當(dāng)電池出現(xiàn)異常情況(如短路、工作溫度過高等)時， 電池內(nèi)部會產(chǎn)生大量氣體，造成電池內(nèi)部壓力急劇升高。如果產(chǎn)生的氣體不能及時排出，會使電池發(fā)生爆炸。因此，電池殼體上一般均設(shè)置有防爆裝置(或稱安全裝置)。常見的防暴裝置有金屬薄膜、刻痕、排氣閥。金屬薄膜或刻痕的工作原理是當(dāng)電池升溫，電池內(nèi)部氣體膨脹，電池內(nèi)壓增大， 壓力增大到一定程度時刻痕或者防爆膜脫焊、破裂，放氣泄壓，從而避免電池爆炸。排氣閥的工作原理是當(dāng)電池內(nèi)部氣體壓力升高到臨界安全值時，排氣閥的閥門在氣體壓力作用下被頂開，電池內(nèi)部氣體從排氣閥的排氣孔中排出，閥門在外壓作用下復(fù)位，重新封住電池殼體上的氣孔。動力電池由于其體積大、容量大、工作電壓高、電流大、電池工作環(huán)境一般較惡劣等特點，對其安全性有更高的要求。中國專利CN200620165669公開了一種電池安全閥(如圖1所示)，包括閥體、閥體包括流體入口、流體出口、型腔、彈性部件、密封件，型腔與流體入口和流體出口連通，彈性部件位于型腔內(nèi)，其一端固定在閥體上，另一端與密封件固定連接，密封件與流體入口或型腔的內(nèi)壁緊密接觸。氣體排出的通道均設(shè)置在安全閥上，安全閥的閥體需要通過電池殼體上的安裝孔與電池殼體牢固的安裝在一起?？梢?，該安全閥的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且制造、安裝工序較繁鎖。中國專利CN200820169978公開了一種電池安全閥(如圖2所示)，其閥體和閥蓋借助卡頭和卡口相扣咬合緊固。這種結(jié)構(gòu)存在長期使用卡頭易損壞，從而使閥體與閥蓋密封不嚴的缺點。另外，由于閥芯的端頭采用錐形設(shè)計，與氣孔的接觸面積小，長期使用容易使電池內(nèi)部氣密性下降。另外，這種防爆安全閥也存在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造、安裝工藝繁鎖的缺點。

實用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有的電池防爆安全閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝繁鎖的技術(shù)問題，本實用新型首先提供一種電池防爆結(jié)構(gòu)，包括排氣孔、彈性件和用來密封排氣孔的密封件，還包括片狀擋板、棒狀固定件；排氣孔設(shè)置在電池殼體上，彈性件的一端與密封件的一端彈性連接， 另一端固定在片狀擋板上，片狀擋板通過棒狀固定件固定在電池殼體上，片狀擋板與電池殼體之間的間距不等于零。為了解決現(xiàn)有的電池防爆安全閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝繁鎖的技術(shù)問題，本實用新型還提供一種動力電池，包括電池殼體、電極組和電解液，電極組和電解液密封在電池殼體內(nèi)，電極組包括依次卷繞或疊置的正極、隔膜和負極，電池殼體上設(shè)置有本實用新型提供的電池防爆結(jié)構(gòu)。 采用本實用新型提供的電池防爆結(jié)構(gòu)，在保證電池安全性能良好的前提下，省去了現(xiàn)有電池防爆閥中均采用的型腔結(jié)構(gòu)，較好的解決了現(xiàn)有防爆閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝繁鎖的技術(shù)問題。

[0011]圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的一種防爆安全閥，其中，[0012]1.閥體6.密封件內(nèi)壁[0013]2.彈性部件7.密封件防腐層[0014]3.流體入口8.電池外殼[0015]4.流體出口9.密封件[0016]5.型腔[0017]圖2是現(xiàn)有技術(shù)提供的另一種防爆安全閥，其中，[0018]1.電池外殼7.氣孔[0019]3.閥蓋9.環(huán)形突邊[0020]4.彈簧13.閥蓋凸臺[0021]5.閥芯14.閥芯凸臺[0022]6.閥體[0023]圖3是本實用新型提供的防爆結(jié)構(gòu)的第一個例子的示意圖[0024]圖4是本實用新型提供的防爆結(jié)構(gòu)的第二個例子的示意圖[0025]圖5是本實用新型提供的防爆結(jié)構(gòu)的第三個例子的示意圖[0026]圖6是本實用新型提供的防爆結(jié)構(gòu)的第四個例子的示意圖[0027]圖7是圖6的A-A剖面圖，其中，密封件封住排氣孔[0028]圖8是圖6的A-A剖面圖，其中，密封件被電池內(nèi)部的氣體沖開[0029]圖3 8中，1密封件(排氣孔) 4.蓋板[0030]2.彈性件5.電池殼體[0031]3.裝配件
具體實施方式
為了使本實用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。本實用新型具體實施方式
首先一種電池防爆結(jié)構(gòu)，包括排氣孔、彈性件和用來密封排氣孔的密封件，還包括片狀擋板、棒狀固定件；排氣孔設(shè)置在電池殼體上，彈性件的一端與密封件的一端彈性連接，另一端固定在片狀擋板上，片狀擋板通過棒狀固定件固定在電池殼體上，片狀擋板與電池殼體之間的間距不等于零。本實用新型具體實施方式
所述的片狀擋板是指截面形狀是一維形狀，沒有彎折部分，也沒有曲面結(jié)構(gòu)的一維平面形狀的擋板。片狀擋板的形狀沒有限制，可以為圓形、橢圓
4形、矩形等。通過采用將彈性件的一端固定在一片狀擋板上，片狀擋板用棒狀固定件固定安裝在電池殼體上的方法，省去了現(xiàn)有的電池防爆閥均采用的型腔(即氣體在防爆閥內(nèi)的通道)結(jié)構(gòu)，從而簡化了防爆閥結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，片狀擋板與電池殼體之間的間距不等于零，這樣才能保證氣體正常排出泄壓(具體的例子如圖3 6所示)。下面以圖7和8為例，說明本實用新型具體實施方式
的防爆閥的工作過程(排氣泄壓過程)。電池正常工作(即電池內(nèi)部氣體壓力小于臨界安全值)時，密封件1封住排氣孔(位置與密封件位置相同)，彈性件處于壓縮狀態(tài)或自然伸展?fàn)顟B(tài)(如圖7所示)。當(dāng)電池受熱或短路時，內(nèi)部氣壓增大，達到或超過電池內(nèi)部氣體壓力的臨界安全值時，密封件1被頂開，氣體從密封件與排氣孔之間的間隙中排出，直接排入大氣(如圖8所示)。隨著氣體的排出，電池內(nèi)部氣壓下降，當(dāng)電池內(nèi)部氣壓小于臨界安全值時，密封件1在彈性件2的壓力作用下下移，重新封住排氣孔，電池內(nèi)部重新與大氣隔絕。根據(jù)本實用新型具體實施方式
提供的電池防爆結(jié)構(gòu)，彈性件的選擇沒有特殊限制，可以為金屬彈性片、氣囊、也可以為彈簧，優(yōu)選彈簧。蓋板和密封塊之間的彈簧可以處于自然伸直狀態(tài)，也可以處于壓縮狀態(tài)，優(yōu)選處于壓縮狀態(tài)。這一方面是由于彈簧處于壓縮狀態(tài)更有利于對電池的密封；另一方面，當(dāng)密封塊受力上移時，出于自然伸直狀態(tài)的彈簧容易發(fā)生非徑向形變而彎折，而處于壓縮狀態(tài)的彈簧不易彎折。彈性件與密封件之間為彈性連接，具體的連接方式可以為將彈性件的一端固定在密封件上(例如將彈簧的一端固定安裝在密封塊上)，也可以僅使彈性件的一端與密封件相接觸。彈性件(例如彈簧)的一端與密封件接觸(無論彈性件處于自然伸展?fàn)顟B(tài)還是壓縮狀態(tài))也可以實現(xiàn)當(dāng)電池內(nèi)部氣壓大于臨界安全值時將密封塊頂開(彈性件隨之被壓縮)排氣瀉壓，當(dāng)電池內(nèi)部氣壓小于臨界安全值時密封塊在彈性件壓力下回復(fù)原位，重新密封排氣孔的作用。根據(jù)本實用新型具體實施方式
提供的電池防爆結(jié)構(gòu)，彈簧的長徑比優(yōu)選2 1 1 1。若彈簧長徑比過大，則受到與之相連的密封件作用的向上的壓力時容易產(chǎn)生非徑向形變(即彈簧橫向彎曲)，使密封塊不能順利開啟，從而影響電池內(nèi)部氣體的順利放出。彈簧長徑比過小，則可能使密封塊在電池內(nèi)氣體壓力作用下上移的位移小，從而氣體排出較慢。所以，彈簧的長徑比優(yōu)選2 1 1 1時，既能保證彈簧不發(fā)生彎曲，密封塊順利上移，又能保證密封塊上移的距離，使氣體迅速排出。根據(jù)本實用新型具體實施方式
提供的電池防爆結(jié)構(gòu)，排氣孔的具體設(shè)置方式?jīng)]有特殊限制，既可以采用如圖3所示的方式，直接在電池殼體上鉆孔，也可以由電池殼體在其表面的開口處沿電池軸向向外延伸并向四周翻邊形成(如圖6所示為例)，優(yōu)選由電池殼體在其表面的開口處沿電池軸向向外延伸并向四周翻邊形成。由于電池殼體一般不會太厚， 采用第一種方式時，排氣孔深度較小，塞入排氣孔的密封塊與排氣孔接觸的面積較小，二者之間摩擦力較小，會影響密封塊的密封力，從而可能使電池內(nèi)部氣體壓力未達到臨界安全值時氣體即頂開密封塊排出。如果僅僅用增大密封塊半徑的方法增大密封塊的密封力，則密封塊易變形損壞。所以，優(yōu)選上述第二種排氣孔的設(shè)置方式，保證排氣孔具有一定的深度。當(dāng)然，也可以采用如圖4和5所示的方式，僅僅增大排氣孔附近區(qū)域的電池殼體的厚度。但這樣一來，裝配件的一端需緊固在這部分增厚的電池殼體內(nèi)，裝配工藝不如上述優(yōu)選方式簡化。[0039]根據(jù)本實用新型具體實施方式
提供的電池防爆結(jié)構(gòu)，密封件的形狀沒有特殊限制，可以為棱椎形、圓臺形，優(yōu)選圓臺形。這是由于圓臺形的密封件與排氣孔的接觸面是光滑曲線，沒有棱角，更有利于緊密接觸。根據(jù)本實用新型具體實施方式
提供的電池防爆結(jié)構(gòu)，優(yōu)選彈簧與密封件同軸。彈簧與密封件同軸更能保證彈簧在受到密封件的向上的作用力時不易發(fā)生非徑向形變。根據(jù)本實用新型具體實施方式
提供的電池防爆結(jié)構(gòu)，優(yōu)選彈簧的外半徑不小于與其直接相連的圓臺形密封件的底面的半徑的(2/ “2，不大于與其直接相連的圓臺形密封件的底面的半徑。這是出于彈簧單圈面積與與其直接相連的圓臺形密封件的底面面積的大小關(guān)系的考慮。彈簧單圈面積不小于與其直接相連的圓臺形密封件的底面面積的2/3，當(dāng)然，不大于與其直接相連的圓臺形密封件的底面面積。因此，相應(yīng)的彈簧外半徑優(yōu)選不小于與其直接相連的圓臺形密封件的底面的半徑的(2/ 1氣不大于與其直接相連的圓臺形密封的底面的半徑。若彈簧單圈面積較與之直接相連的圓臺形密封件底面面積相比過小，則壓縮狀態(tài)時對彈簧的作用力較小，可能發(fā)生電池內(nèi)部氣壓未達到臨界安全值時，密封塊即開啟排氣。另外，也容易發(fā)生密封塊在氣體壓力作用下發(fā)生翻轉(zhuǎn)，不利于氣體順利排出。發(fā)明人實驗發(fā)現(xiàn)，彈簧單圈面積不小于與其直接相連的圓臺形密封件的底面面積的2/3效果最佳。根據(jù)本實用新型具體實施方式
提供的電池防爆結(jié)構(gòu)，密封件的材質(zhì)沒有特殊限制，可以為金屬、塑料、橡膠等，優(yōu)選塑料。塑料塊可發(fā)生塑性形變，同時具有一定的剛性，故相比金屬密封件密封更嚴密；而相比相較而言，塑料不易蠕變，抗老化性較好，故優(yōu)選。根據(jù)本實用新型具體實施方式
提供的電池防爆結(jié)構(gòu)，棒狀固定件的選擇沒有特殊限制，可采用金屬棒直接將片狀擋板焊接在電池殼體上，也可以用銷釘將片狀擋板固定在電池殼體上，還可以用螺栓將片狀擋板固定在電池殼體上，優(yōu)選螺栓。這是由于調(diào)節(jié)螺栓旋入螺母的長度可以調(diào)節(jié)彈簧形變量，從而控制密封塊的開啟壓力，即控制電池內(nèi)氣壓的允許值范圍。另外，螺栓便于拆卸，從而便于更換彈簧和密封塊。本實用新型具體實施方式
還提供一種動力電池，包括電池殼體、電極組和電解液， 電極組和電解液密封在電池殼體內(nèi)，電極組包括依次卷繞或疊置的正極、隔膜和負極，電池殼體上設(shè)置有實用新型具體實施方式
提供的電池防爆結(jié)構(gòu)。本實用新型具體實施方式
提供的動力電池僅涉及對電池殼體上的防爆結(jié)構(gòu)(或稱安全閥)的改進，對電池材料(包括電極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、各種添加劑、隔膜、集流體、電解液等)、電池其他結(jié)構(gòu)(例如電池保護線路)和動力電池的生產(chǎn)方法和應(yīng)用領(lǐng)域均無特殊要求，動力電池領(lǐng)域的任意一種動力電池均可采用本發(fā)明具體實施方式
提供的電池防爆結(jié)構(gòu)。本實用新型具體實施方式
提供的動力電池可以是單體動力電池(例如單體鋰離子動力電池、單體鎳氫動力電池、單體鎳鎘動力電池等)，也可以是單體電池串、并聯(lián)而成的動力電池組。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電池防爆結(jié)構(gòu)，包括排氣孔、彈性件和用來密封排氣孔的密封件，其特征在于， 還包括片狀擋板、棒狀固定件；所述排氣孔設(shè)置在電池殼體上，所述彈性件的一端與密封件的一端彈性連接，另一端固定在所述片狀擋板上，所述片狀擋板通過棒狀固定件固定在電池殼體上，所述片狀擋板與電池殼體之間的間距不等于零。
2.如權(quán)利要求1所述的電池防爆結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述彈性件為彈簧。
3.如權(quán)利要求2所述的電池防爆結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述彈簧的長徑比為2 1 1 Io
4.如權(quán)利要求3所述的電池防爆結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述排氣孔由電池殼體在其表面的開口處沿電池軸向向外延伸并向四周翻邊形成。
5.如權(quán)利要求3所述的電池防爆結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述密封件為圓臺形。
6.如權(quán)利要求5所述的電池防爆結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述彈簧與所述密封件同軸。
7.如權(quán)利要求5所述的電池防爆結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述彈簧的外半徑不小于與其直接相連的圓臺形密封件的底面的半徑的(2/ 1氣不大于與其直接相連的圓臺形密封件的底面的半徑。
8.如權(quán)利要求1所述的電池防爆結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述密封件為塑料密封件。
9.如權(quán)利要求1所述的電池防爆結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述棒狀固定件為螺栓。
10.一種動力電池，包括電池殼體、電極組和電解液，電極組和電解液密封在電池殼體內(nèi)，電極組包括依次卷繞或疊置的正極、隔膜和負極，其特征在于，所述電池殼體上設(shè)置有權(quán)利要求1 9任意一項所述的電池防爆結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型屬于二次電池技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種電池防爆結(jié)構(gòu)，包括排氣孔、彈性件和用來密封排氣孔的密封件，還包括片狀擋板、棒狀固定件；排氣孔設(shè)置在電池殼體上，彈性件的一端與密封件的一端彈性連接，另一端固定在片狀擋板上，片狀擋板通過棒狀固定件固定在電池殼體上，片狀擋板與電池殼體之間的間距不等于零。本實用新型提供的電池防爆結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有電池防爆安全閥結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造、安裝工藝繁瑣的技術(shù)問題，在保證電池安全性能的前提下，簡化防爆閥結(jié)構(gòu)，從而也簡化了制造和安裝工藝。
文檔編號H01M2/12GK202042536SQ20102017535
公開日2011年11月16日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者曾志亮, 朱建華, 賴慶 申請人:比亞迪股份有限公司