端盖、电池单体、电池及用电装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及端盖、电池单体、电池及用电装置。


背景技术：

2.随着电池的应用越来越广泛，对电池的各项性能要求也越来越高。比如：在电芯制造工艺中，需要对电芯注液孔进行密封，以提高电池整体密封性能。然而注液孔密封后，势必会影响电池内部压力。当电池失效(比如发生短路等)时，其内部气压会迅速增大，容易发生电池爆炸的危险。
3.为此，现有技术的防爆阀或防爆线作为电池的防爆保护，不仅结构较为复杂，而且其防爆性能也难以保证。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种端盖、电池单体、电池及用电装置，其结构简洁，且在保证有效密封的同时，提高防爆性。
5.第一方面，本技术提供了一种端盖，用于盖合在电池单体的壳体的开口上，包括：顶盖板，设有注液孔；密封结构，包括密封件与泄压件；密封件上贯穿设有泄压孔，密封件背向泄压孔的周向侧面密封配接于注液孔的孔壁上，泄压件密封配接于泄压孔的内部或端部，以隔断泄压孔与壳体内之间的连通；当壳体内部压力大于或等于预设压力值时，泄压件发生破裂。
6.上述的端盖，在对注液孔的密封中，将密封件的周向侧面配接在注液孔的孔壁上，使得密封件与注液孔的孔壁之间密封。由于密封件内的泄压孔中密封配接有泄压件，因此，当密封件配接在注液孔中时，则可完成注液孔的密封作业。又由于泄压件配置为：当壳体内部压力大于或等于预设压力值时，泄压件发生破裂，因此，本技术的密封结构在实现有效密封功能的前提下，能替代传统复杂的防爆阀设计，在壳体内部压力急剧增加时，发生破裂泄压，以防止电池发生爆炸的危险，有效提高注液孔的防爆性能。同时，将密封和防爆结构集成一体，使得注液孔中同时兼顾密封和防爆功能，简化端盖结构设计，有利于提升产品结构的紧凑性。
7.在其中一个实施例中，泄压件被配置为：壳体内部压力小于预设压力值时，泄压件沿背离壳体的方向发生弹性形变。如此，使得泄压件能随壳体内部压力增大而向外发生形变，以增加电池内部的空间，在一定程度下实现对内部压力的调控，避免电池内部的压力易剧增过大。
8.在其中一个实施例中，泄压件在密封件上沿朝壳体的方向拱起，并在泄压件背向壳体的一侧面上形成形变凹部。如此设计，使得泄压件向外凸起形变空间增加，保证电池内部的空间增加量变大，有利于提高产品的安全性能。
9.在其中一个实施例中，泄压件的周缘与泄压孔的端部配接，以在泄压件与泄压孔之间的配接处形成刻痕部；当壳体内部压力大于或等于预设压力值时，刻痕部发生破裂。这
样当壳体内部压力大于或等于预设压力值时，泄压件从刻痕部开始破裂，及时对电池内部泄压，避免内部压力剧增而导致爆炸风险。
10.在其中一个实施例中，密封件背向泄压孔的周向侧面与注液孔的孔壁可拆卸密封配接。这样当密封结构发生破损时，只需将密封件从注液孔中取出即可实现密封结构的维护，而无需将整个端盖废弃。
11.在其中一个实施例中，密封件背向泄压孔的周向侧面设有外螺纹，注液孔的孔壁上设有与外螺纹适配的内螺纹。如此，使得密封结构在顶盖板上的安装更加便利，有利于提高装配效率。
12.在其中一个实施例中，顶盖板上设有限位部，限位部绕注液孔的周向延伸，密封件配接于注液孔的孔壁时，能与限位部限位配合。
13.在其中一个实施例中，密封件上设有拧动部，拧动部用于与旋转工装配合。如此，便于与旋转工装配合，方便操作人员旋转密封件，使得密封结构的装配省时省力。
14.第二方面，本技术提供了一种电池单体，包括：壳体，内设有端部具有开口的容纳腔；电芯组件，收容于容纳腔内；以上任一项的端盖，端盖盖合在开口上。
15.第三方面，本技术提供了一种电池，包括以上的电池单体。
16.第四方面，本技术提供了一种用电装置，包括以上的电池。
附图说明
17.通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
18.图1为本技术一些实施例的车辆的结构示意图；
19.图2位本技术一些实施例的电池的分解结构示意图；
20.图3为本技术一些实施例的电池单体的分解结构示意图；
21.图4为本技术一些实施例的端盖局部结构一视角示意图；
22.图5为本技术一些实施例的端盖局部结构另一视角示意图；
23.图6为图5中端盖沿a-a方向的剖视图；
24.图7为本技术一些实施例的密封结构示意图；
25.图8为图7中密封结构沿b-b方向的剖视图。
26.1000、电池；2000、控制器；3000、马达；
27.100、箱体；110、第一部分；120、第二部分；
28.200、电池单体；10、端盖；20、壳体；30、电芯组件；
29.11、顶盖板；111、注液孔；112、限位部；113、内螺纹；12、密封结构；121、密封件；1211、泄压孔；1212、外螺纹；13、泄压件；131、刻痕部；132、形变凹部；
30.21、容纳腔；22、开口。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范
围。
32.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
33.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
35.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
36.在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
37.在本技术实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”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技术实施例和简化描述，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技术实施例的限制。
38.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
39.目前，从市场形势的发展来看，电池的应用越加广泛。电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
40.本发明人注意到，在电池单体制造工艺中，需要对电池单体注液孔进行密封，以提高电池整体密封性能。当电池单体失效(比如发生短路等)时，其内部气压会迅速增大，容易发生电池爆炸的危险。
41.为了解决电池单体内部压力剧增膨胀，甚至爆炸风险的问题，申请人研究发现，可在电池单体上设置防爆阀或防爆线等结构，以作为电池的防爆保护；同时需要设置一个密封装置用于密封注液孔。然而这类端盖既需要配置防爆阀或防爆线等结构，又需安装密封装置，将密封和防爆分体式设计，不仅导致结构变得复杂；而且也导致其防爆性能也难以保证。
42.基于以上考虑，为了解决电池单体的密封性和防爆性问题，发明人经过深入研究，设计了一种端盖，在注液孔中配置密封件；同时在密封件内的泄压孔中密封配接有泄压件，以隔断泄压孔与壳体内之间的连通；当壳体内部压力大于或等于预设压力值时，泄压件发生破裂。
43.在这样的端盖中，当壳体内部压力(即电池内部压力)小于预设压力值时，注液孔在密封件与泄压件的配合下，实现有效的密封。而当壳体内部压力(即电池内部压力)大于或等于预设压力值时，泄压件发生破裂，使得电池单体内部发生泄压。如此，将密封和防爆结构集成一体，使得注液孔中兼顾密封和防爆功能，避免电池内部压力继续增加而导致电池爆炸等风险；同时有利于简化端盖结构设计。
44.本技术实施例公开的电池单体可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本技术公开的电池单体、电池等组成该用电装置的电源系统，这样，有利于缓解并自动调节电池单体的膨胀力恶化，补充电解液消耗，提升电池性能的稳定性和电池寿命。
45.本技术实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以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，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
46.以下实施例为了方便说明，以本技术一实施例的一种用电装置为车辆为例进行说明。
47.请参照图1，图1为本技术一些实施例提供的车辆的结构示意图。车辆可以为燃油汽车、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。车辆的内部设置有电池1000，电池1000可以设置在车辆的底部或头部或尾部。电池1000可以用于车辆的供电，例如，电池1000可以作为车辆的操作电源。车辆还可以包括控制器2000和马达3000，控制器2000用来控制电池1000为马达3000供电，例如，用于车辆的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
48.在本技术一些实施例中，电池1000不仅可以作为车辆的操作电源，还可以作为车辆的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆提供驱动动力。
49.请参照图2，图2为本技术一些实施例提供的电池1000的爆炸图。电池1000包括箱体100和电池单体200，电池单体200容纳于箱体100内。其中，箱体100用于为电池单体200提供容纳空间，箱体100可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体100可以包括第一部分110和第二部分120，第一部分110与第二部分120相互盖合，第一部分110和第二部分120共同限定出用于容纳电池单体200的容纳空间。第二部分120可以为一端开口的空心结构，第一部分110可以为板状结构，第一部分110盖合于第二部分120的开口侧，以使第一部分110与第二部分120共同限定出容纳空间；第一部分110和第二部分120也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分110的开口侧盖合于第二部分120的开口侧。当然，第一部分110和第二部分120形成的箱体100可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
50.在电池1000中，电池单体200可以是多个，多个电池单体200之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体200中既有串联又有并联。多个电池单体200之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体200构成的整体容纳于箱体100内；当然，电池1000
也可以是多个电池单体200先串联或并联或混联组成电池1000模块形式，多个电池1000模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体100内。电池1000还可以包括其他结构，例如，该电池1000还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体200之间的电连接。
51.其中，每个电池单体200可以为二次电池1000或一次电池1000；还可以是锂硫电池1000、钠离子电池1000或镁离子电池1000，但不局限于此。电池单体200可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
52.请参照图3，图3为本技术一些实施例提供的电池单体200的分解结构示意图。电池单体200是指组成电池1000的最小单元。如图3，电池单体200包括有端盖10、壳体20、电芯组件30以及其他的功能性部件。
53.根据本技术的一些实施例，请参照图4与图5，本技术提供了一种端盖10，用于盖合在电池单体200的壳体20的开口上。端盖10包括：顶盖板11与密封结构12。顶盖板11设有注液孔111。密封结构12包括密封件121与泄压件13。密封件121上贯穿设有泄压孔1211，密封件121背向泄压孔1211的周向侧面密封配接于注液孔111的孔壁上。泄压件13密封配接于泄压孔1211的内部或端部，以隔断泄压孔1211与壳体20内之间的连通。当壳体20内部压力大于或等于预设压力值时，泄压件13发生破裂。
54.注液孔111为端盖10上的一通孔，用以向电池单体200内灌注电解液。传统电池单体200在注液后，通常采用塞子等密封装置封住该注液孔111。为避免电池单体200内部压力剧增膨胀而带来爆炸的风险，传统端盖10会在注液孔111旁边设置一防爆孔，该防爆孔内通常设置防爆阀或防爆线等结构。而本方案的泄压孔1211是开设在密封件121上。当密封件121密封配接在注液孔111内时，泄压孔1211则处于注液孔111中，这样使得端盖10上的密封和防爆均集成在注液孔111中，从而使得端盖10上的密封和防爆结构集成一体，便于取消传统端盖10上的防爆孔、防爆阀等结构。当然，在一些实施例中，也可保留传统的防爆孔、防爆阀等结构。
55.泄压件13在受壳体20内部压力挤压时会发生形变，当内部压力值大于或等于预设压力值时，会发生破裂以泄压，实现防爆效果。为了适应于电池1000内部的使用环境以及便于密封，泄压件13可使用具有耐腐蚀性的不导电封装材料形成。比如：泄压件13可设计为但不仅限于铁氟龙、亚克力、聚丙烯或者橡胶等材质的膜片结构。其中，预设压力值可根据电池1000产品的实际性能而定。
56.泄压件13在破裂时，可发生在泄压件13的中部，也可发生在泄压件13的边缘处等。若需将破裂定向发生在泄压件13的某一部位上，可在部位上设置薄弱结构，比如：将该部位的厚度减薄或者在该部位上设置破裂刻痕等设计。
57.同时，结合图3与图6，泄压件13在泄压孔1211内的安装位置不作限定，比如：泄压件13可设置在泄压孔1211的端部，也可设置在泄压孔1211的内部等，只需能通过泄压件13隔断泄压孔1211与壳体20内之间的连通，避免壳体20内通过与泄压孔1211与外界连通均可。
58.另外，密封件121在注液孔111中的配接方式可为卡接、螺纹连接等方式。其中，若以卡接方式进行配接时，则需在密封件121的周向开设环形槽或环形凸条，而在注液孔111的孔壁上则相应设置环形凸条或环形槽等结构，以使密封件121卡接在注液孔111中。当然，为了保证密封件121与注液孔111的孔壁之间的密封性，可在密封件121与注液孔111的孔壁
之间设置密封条或密封胶等结构。
59.在对注液孔111的密封中，将密封件121的周向侧面配接在注液孔111的孔壁上，使得密封件121与注液孔111的孔壁之间密封。由于密封件121内的泄压孔1211中密封配接有泄压件13，因此，当密封件121配接在注液孔111中时，则可完成注液孔111的密封作业。又由于泄压件13配置为：当壳体20内部压力大于或等于预设压力值时，泄压件13发生破裂，因此，本方案的密封结构12在实现有效密封功能的前提下，能替代传统复杂的防爆阀设计，在壳体20内部压力急剧增加时，发生破裂泄压，以防止电池1000发生爆炸的危险，有效提高注液孔111的防爆性能。同时，将密封和防爆结构集成一体，使得注液孔111中同时兼顾密封和防爆功能，简化端盖10结构设计，有利于提升产品结构的紧凑性。
60.根据本技术的一些实施例，可选地，请参照图5，泄压件13被配置为：壳体20内部压力小于预设压力值时，泄压件13沿背离壳体20的方向发生弹性形变。
61.泄压件13沿背离壳体20的方向发生弹性形变，可增加壳体20内部的空间，这样有利于减缓壳体20内部压力的增加速率或者减少壳体20内部压力，避免壳体20内部压力发生剧增等风险。当壳体20内部压力变小，即电池1000内部压力减小时，泄压件13受压力减小，会发生回弹，以恢复或近似恢复至初始状态。
62.此外，泄压件13在初始状态时(即为发生弹性形变之前)，泄压件13在泄压孔1211中呈平面设计，也可呈朝壳体20的方向凸起设计；当然，也可呈沿背向壳体20的方向凸起设计等。
63.将泄压件13设计为具有弹性形变功能，使得泄压件13能随壳体20内部压力增大而向外发生形变，以增加电池1000内部的空间，在一定程度下实现对内部压力的调控，避免电池1000内部的压力易剧增过大。
64.根据本技术的一些实施例，可选地，请参照图6，泄压件13在密封件121上沿朝壳体20的方向拱起，并在泄压件13背向壳体20的一侧面上形成形变凹部132。
65.形变凹部132应理解为：泄压件13在初始状态(即未发生弹性形变之前)时，泄压件13向壳体20的方向拱起，并在泄压件13背向壳体20的方向留下一定空间。该形变凹部132可允许泄压件13沿背向壳体20的方向凸起形变，以增加泄压件13向外凸起的形变量。
66.在泄压件13背向壳体20的一侧面上形成形变凹部132，使得泄压件13向外凸起形变空间增加，保证电池1000内部的空间增加量变大，以使电池1000内部的压力更能趋于稳定，有利于提高产品的安全性能。
67.根据本技术的一些实施例，可选地，请参照图6，泄压件13的周缘与泄压孔1211的端部配接，以在泄压件13与泄压孔1211之间的配接处形成刻痕部131。当壳体20内部压力大于或等于预设压力值时，刻痕部131发生破裂。
68.刻痕部131应理解为：泄压件13与泄压孔1211的孔壁配接时会形成应力集中部分，当泄压件13受压时，会先在刻痕部131上发生破裂。当然，刻痕部131也可为操作人员手动在配接处设置刻痕等结构。
69.在泄压件13与泄压孔1211的孔壁之间的配接处形成刻痕部131，这样当壳体20内部压力大于或等于预设压力值时，泄压件13从刻痕部131开始破裂，及时对电池1000内部泄压，避免内部压力剧增而导致爆炸风险。
70.根据本技术的一些实施例，可选地，请参照图7与图8，密封件121背向泄压孔1211
的周向侧面与注液孔111的孔壁可拆卸密封配接。
71.可选地，密封件121背向泄压孔1211的周向侧面与注液孔111的孔壁之间的配接方式可为但不仅限于螺纹连接、卡接等。
72.将密封件121可拆卸配接在注液孔111的孔壁上，使得密封件121为可更换设计。这样当密封结构12发生破损时，只需将密封件121从注液孔111中取出即可实现密封结构12的维护，而无需将整个端盖10废弃，如此，有利于降低电池1000的设备维护成本。
73.根据本技术的一些实施例，可选地，请参照图6与图7，密封件121背向泄压孔1211的周向侧面设有外螺纹1212。注液孔111的孔壁上设有与外螺纹1212适配的内螺纹113。
74.密封件121与注液孔111的孔壁螺纹连接时，还可在密封件121与注液孔111之间设置密封结构12，比如：密封橡胶条、密封胶或者生胶带等。
75.利用外螺纹1212与内螺纹113配合，使得密封件121密封配合在注液孔111中，有利于提高电池1000的密封性能。同时，采用螺纹配合，使得密封结构12在顶盖板11上的安装更加便利，有利于提高装配效率。
76.根据本技术的一些实施例，可选地，请参照图6，顶盖板11上设有限位部112。限位部112绕注液孔111的周向延伸。密封件121配接于注液孔111的孔壁时，能与限位部112限位配合。
77.限位部112绕注液孔111的周向延伸以形成环状结构，这样当密封件121配接在注液孔111时，会抵在限位部112上，避免密封件121配接过度而伸出或掉出注液孔111外，形成限位保护，保证结构组装稳定。
78.在顶盖板11上设置限位部112，为密封件121在注液孔111中的配接形成限位，保证密封件121稳定、快速装配在注液孔111内。
79.根据本技术一些实施例，可选地，密封件121上设有拧动部。拧动部用于与旋转工装配合。
80.拧动部可设计成槽状结构，也可设计成凸状结构等。比如：当拧动部设计成槽状结构时，旋转工装上则具有相配套的凸状结构，例如：拧动部为六角凹槽；旋转工装的端部为六角拧头等。
81.在密封件121上设置拧动部，便于与旋转工装配合，方便操作人员旋转密封件121，使得密封结构12的装配省时省力。
82.根据本技术的一些实施例，请参照图3，本技术还提供了一种电池单体200。电池单体200包括：壳体20、电芯组件30和以上任一方案中的端盖10。壳体20内设有端部具有开口的容纳腔21。电芯组件30收容于容纳腔21内。端盖10盖合在开口上。
83.根据本技术的一些实施例，请参照图2，本技术还提供了一种电池1000，包括以上方案中的电池单体200。
84.根据本技术的一些实施例，请参照图1，本技术还提供了一种用电装置，包括以上方案中的电池1000。
85.根据本技术的一些实施例，参见图4至图8，本技术提供了一种集成防爆片的电芯注液口螺纹封口结构，密封件121呈直盖型，外附螺纹。密封件121中心集成刻痕薄片，刻痕薄片初始向外凸起。当电池1000内部压增大到一定值，通过弹起向内凹陷形变，增加电芯内部空间，减少内部压力；当电池1000内部压力急剧增加时，刻痕薄片定向破裂泄压。
86.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。