电池防爆结构及电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池结构技术领域，具体而言，涉及一种电池防爆结构及电池。


背景技术：

2.目前，随着储能业务的不断发展，锂电池因其高容量等优良特性，得到了广泛的运用。电池内部的材料在充放电以及环境等多重条件的作用下会逐渐产生气体，使得电池内压强逐渐升高，当压强逐渐达到电池极限时，会导致电池爆炸。因此为有效约束爆炸范围，会在电池上添加防爆阀系统，使得电池内压强在达到电池极限前，提前定向、定量爆破。
3.防爆阀系统通常设置于电池盖板上，其结构一般为电池盖板上开设通孔，电池盖板的外侧贴防爆贴，用以阻止异物侵入通孔，电池盖板的内侧设有爆破片，爆破片封闭通孔。在电池内压强达到电池极限前，爆破片爆破，让电池内外部连通以达到泄压目的。
4.在电池内压强相同的情况下，爆破片的面积越大，爆破片所受的压力也越大，爆破片越容易爆破，因此现有爆破片在规格上采用大面积的形式。另外，由于爆破片设置于电池盖板的内侧且封闭通孔，为了不影响爆破片的爆破，通孔的面积也较大。在爆破片和通孔的面积均较大的情况下，爆破片爆破时泄压流量过大，导致在泄压过程中，电池内部的材料易被破坏/带出。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种电池防爆结构及电池，使用通孔连通电池内腔和电池外壳与爆破片之间的空腔，在不影响爆破片的爆破压力的情况下能够减小电池内腔的泄压速度。
6.一种电池防爆结构，包括：
7.通孔，开设于电池外壳上；
8.爆破片，设置于电池外壳的外侧且封闭通孔；
9.爆破片与电池外壳之间设有空腔，通孔用于连通空腔与电池内腔，通孔的横截面积小于空腔的横截面积，用于限制电池内腔的泄压速度并保证爆破片的爆破压力。
10.爆破片设置于电池外壳的外侧且封闭电池外壳上的通孔，爆破片与电池外壳之间设有空腔，通孔用于连通空腔与电池内腔，通孔的横截面积小于空腔的横截面积，与现有技术中防爆贴设置于电池盖板的外侧，爆破片设置于电池盖板的内侧且封闭通孔，爆破片和通孔的面积均较大的方式相比，避免了异物侵入通孔的情况，可以取消防爆贴，节省防爆贴物料及其贴膜工序，也可避免电解液腐蚀防爆贴胶水导致防爆贴脱落的风险；在保证爆破片的爆破压力的情况下，通过减小通孔的横截面积，从而减小爆破时电池内腔的压强变化速度，以在爆破片爆破时保护电池内腔的材料不被破坏，同时通孔的减小增强了电池外壳的结构强度，降低了电池外壳的生产制造成本和制造难度。
11.作为一种实施方式，爆破片的内侧面上开设有第一凹槽，第一凹槽与电池外壳之间形成空腔。通过在爆破片的内侧面上开设第一凹槽来形成空腔，能够减小爆破片与通孔
相对的部位的厚度，使得爆破片更易于爆破。
12.作为一种实施方式，第一凹槽的底面上开设有爆破凹槽。通过在第一凹槽的底面上开设爆破凹槽，能够减小爆破片在爆破凹槽处的厚度，使得爆破片更易于爆破。
13.作为一种实施方式，爆破片为长条形，爆破片的长宽比为3:1~10:1。将爆破片设计为长条形，可以在爆破片不设置加强筋的情况下，保证爆破片不会被电池内腔的气体过度胀型，从而避免了胀型产生的形变对爆破压力的影响，并使得爆破片的加工工艺得到优化。
14.作为一种实施方式，电池外壳的外侧面上开设有第二凹槽，通孔开设于第二凹槽上，爆破片设置于第二凹槽内。爆破片设置于第二凹槽内，能够避免爆破片全部凸出设置于电池外壳的外侧面上，从而提高电池外壳的整体性和美观度。
15.作为一种实施方式，电池外壳上还开设有注液孔，注液孔位于第二凹槽的一侧。注液孔位于第二凹槽的一侧，能够先在第二凹槽内焊接爆破片，然后从注液孔注液，由于爆破片封闭通孔，能够避免注液时电解液流入通孔内。
16.作为一种实施方式，第二凹槽上还开设有注液孔。注液孔开设于第二凹槽上，先从注液孔注液，然后在第二凹槽内焊接爆破片，通过爆破片封闭通孔和注液孔，能够节省注液孔的密封焊接工序，并节约密封胶钉、密封铝钉等物料。
17.作为一种实施方式，通孔构成注液孔。通孔与注液孔合二为一，能够节省一道开孔工序，并提高电池外壳的结构强度。
18.作为一种实施方式，电池外壳为电池盖板或电池壳体，电池外壳为电池盖板时，通孔的横截面积小于电池盖板的横截面积的0.5%；或者电池外壳为电池壳体时，通孔的横截面积小于电池壳体的横截面积的0.5%。通过限制通孔的横截面积，能够限制电池内腔的泄压速度，保证电池内腔的材料不被破坏。
19.一种电池，包括上述的电池防爆结构。
20.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：爆破片设置于电池外壳的外侧且封闭电池外壳上的通孔，爆破片与电池外壳之间设有空腔，通孔可以连通空腔与电池内腔，使得通孔的横截面积不再与爆破片的横截面积直接相关联，通孔的横截面积可以远远小于爆破片的横截面积，即通孔的横截面积可以小于空腔的横截面积。通过减小通孔的横截面积，能够延长爆破片爆破后电池内腔中气体的释放时间，减小爆破威力，能够有效保护电池内腔的材料不被破坏及沿通孔飞出，则不会引起短路等更为严重的后果。由于空腔存在通孔与电池内腔连通，能够保证空腔的压强与电池内腔的压强相同，且空腔的横截面积大于通孔的横截面积，能够保证爆破片所受的压力较大，即保证爆破片的爆破压力较大。
附图说明
21.图1为本实用新型第一实施例的电池顶盖的爆炸示意图。
22.图2为本实用新型第一实施例的电池顶盖的局部结构剖视图。
23.图3为本实用新型第一实施例的爆破片的结构示意图。
24.附图标号说明：
25.电池盖板1、通孔11、第二凹槽12、注液孔13；
26.爆破片2、第一凹槽21、爆破凹槽22；
27.绝缘件3；
28.正极极柱41、正极密封件42、正极固定件43；
29.负极极柱51、负极密封件52、负极固定件53。
具体实施方式
30.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.本实用新型的电池防爆结构具有在不影响爆破片的爆破压力的情况下能够减小电池内腔的泄压速度的特点，其主要应用于电池上。电池主要包括电池壳体和电池顶盖，其中电池壳体具有开口，电池顶盖封闭在电池壳体的开口处，形成一个封闭的电池内腔，在电池内腔中具有相应的结构和材料。例如，电池内腔中具有电芯及电解液。
32.电池顶盖主要包括电池盖板1、绝缘件3、正极柱组件以及负极柱组件。电池盖板1与电池壳体组成封闭的电池外壳，具体地，电池盖板1为铝盖板，电池壳体为顶部开口的方形铝壳，电池盖板1焊接在方形铝壳的开口处。绝缘件3设置于电池盖板1的内侧，绝缘件3可以为塑胶制作的板状部件，用于将电池内腔中的电芯与电池盖板1绝缘。正极柱组件和负极柱组件分别位于电池顶盖的两端。
33.正极柱组件主要包括正极极柱41、正极密封件42以及正极固定件43。正极极柱41从绝缘件3的内侧穿过绝缘件3和电池盖板1并伸出至电池盖板1的外侧，正极密封件42套设于正极极柱41上并与电池盖板1紧密接触，正极固定件43在电池盖板1的外侧与正极极柱41固定连接。
34.负极柱组件主要包括负极极柱51、负极密封件52以及负极固定件53。负极极柱51从绝缘件3的内侧穿过绝缘件3和电池盖板1并伸出至电池盖板1的外侧，负极密封件52套设于负极极柱51上并与电池盖板1紧密接触，负极固定件53在电池盖板1的外侧与负极极柱51固定连接。
35.电芯的正极极耳与正极极柱41电连接，电芯的负极极耳与负极极柱51电连接，从而便于电流在电芯、正极极柱41以及负极极柱51之间流通。正极密封件42和负极密封件52可以为橡胶密封圈，通过橡胶密封圈的密封，使得电池内腔保持封闭。且橡胶密封圈可以起到绝缘作用，防止正极极柱41和负极极柱51与电池盖板1电连接。
36.需要说明的是，正极固定件43可以为塑胶材料，通过注塑的方式与正极极柱41固定连接，负极固定件53可以为塑胶材料，通过注塑的方式与负极极柱51固定连接，但不限于此。
37.第一实施例：
38.请参考图1至图3，第一实施例中，电池防爆结构设置于电池盖板1上，电池防爆结构主要包括通孔11以及爆破片2。通孔11开设于电池盖板1上，通孔11的数量可以为一个或多个，通孔11的形状不作限制，优选为圆形。爆破片2设置于电池盖板1的外侧且封闭通孔11。爆破片2与电池盖板1之间设有空腔，通孔11用于连通空腔与电池内腔，具体地，绝缘件3上开设有镂空孔，通孔11连通空腔并通过绝缘件3上的镂空孔与绝缘件3内侧的电池内腔连通。通孔11的横截面积小于空腔的横截面积，用于限制电池内腔的泄压速度并保证爆破片2
的爆破压力。
39.本实施例中，爆破片2的内侧面上开设有第一凹槽21，第一凹槽21与电池盖板1之间形成空腔。通过在爆破片2的内侧面上开设第一凹槽21来形成空腔，能够减小爆破片2与通孔11相对的部位的厚度，使得爆破片2更易于爆破。
40.本实施例中，第一凹槽21的底面上开设有爆破凹槽22。在电池内压强达到电池极限前，爆破凹槽22受到剪切力并断裂，让电池内外部连通以达到泄压目的。
41.本实施例中，爆破片2为长条形，爆破片2的长宽比为3:1~10:1。为防止爆破片在压力作用下鼓包影响最终的爆破压力和外观，现有爆破片的爆破凹槽之间通常设有加强筋。将爆破片2设计为长条形，可以在爆破片2不设置加强筋的情况下，保证爆破片2不会被电池内腔中的气体过度胀型，从而避免了胀型产生的形变对爆破压力的影响。且爆破片2不设置加强筋，使得爆破片2的加工工艺得到优化。相应地，爆破凹槽22可以设计为环形跑道状，但不限于此。
42.本实施例中，电池盖板1的外侧面上开设有第二凹槽12，通孔11开设于第二凹槽12上，爆破片2设置于第二凹槽12内。爆破片2设置于第二凹槽12内，能够避免爆破片2全部凸出设置于电池盖板1的外侧面上，从而提高电池顶盖的整体性和美观度。具体地，爆破片2的形状和尺寸与第二凹槽12的形状和尺寸相匹配，爆破片2焊接于第二凹槽12内，爆破片2封闭第二凹槽12上的通孔，且爆破片2 的外侧面与电池盖板1的外侧面齐平，进一步提高电池顶盖的整体性和美观度。其中，第二凹槽12可以为台阶状凹槽，台阶状凹槽的台阶数量不作限制，优选为一个台阶。
43.本实施例中，电池盖板1上还开设有注液孔13，注液孔13位于第二凹槽12的一侧。注液孔13的主要作用为向电池内腔中注入电解液。具体地，在绝缘件3上与注液孔13相对的部位开设有避让孔，以便于从注液孔13注入的电解液通过避让孔流入电池内腔中。在先焊接爆破片2，后注液的情况下，则可避免注液时电解液流入通孔内。
44.本实施例中，为了限制电池内腔的泄压速度，保证电池内腔的材料不被破坏，通孔11的横截面积小于电池盖板1的横截面积的0.5%。
45.第二实施例：
46.第二实施例与第一实施例相比的主要区别在于注液孔不是位于第二凹槽12的一侧，而是开设于第二凹槽12上，且注液孔与通孔11间隔设置。本实施例实现了注液后再焊接爆破片2，以爆破片2进行最终的密封，如此可节省注液孔的密封焊接工序，同时也节约了密封胶钉、密封铝钉等物料，以达到成本优化等目的。
47.第三实施例：
48.第三实施例与第二实施例相比的主要区别在于第二凹槽12上不再另外开设注液孔，而是由通孔11构成注液孔。本实施例实现了通孔11与注液孔合二为一，如此可节省一道开孔工序，并提高电池盖板1的结构强度。
49.第四实施例：
50.第四实施例与第一实施例、第二实施例以及第三实施例相比的主要区别在于电池防爆结构不是设置于电池盖板1上，而是设置于电池壳体上，相应地，将第一实施例、第二实施例以及第三实施例中的电池盖板1替换为电池壳体。
51.本实施例中，为了限制电池内腔的泄压速度，保证电池内腔的材料不被破坏，通孔
11的横截面积小于电池壳体的横截面积的0.5%。
52.需要说明的是，电池壳体的横截面积应当理解为电池壳体上通孔11所在的壳体的横截面积。例如，通孔11开设在电池壳体的侧面壳体上，则电池壳体的横截面积应当理解为侧面壳体的横截面积，即电池壳体的侧面积。
53.本实用新型还公开了一种电池，其包括上述实施例的电池防爆结构。
54.综上所述，本实用新型的电池防爆结构及电池，通过将爆破片2设置于电池外壳的外侧且封闭电池外壳上的通孔11，爆破片2与电池外壳之间设有空腔，通孔11可以连通空腔与电池内腔，使得通孔11的横截面积不再与爆破片2的横截面积直接相关联，通孔11的横截面积可以远远小于爆破片2的横截面积，即通孔11的横截面积可以小于空腔的横截面积。通过减小通孔11的横截面积，能够延长爆破片2爆破后电池内腔中气体的释放时间，减小爆破威力，能够有效保护电池内腔的材料不被破坏及沿通孔飞出，则不会引起短路等更为严重的后果。由于空腔存在通孔11与电池内腔连通，能够保证空腔的压强与电池内腔的压强相同，且空腔的横截面积大于通孔11的横截面积，能够保证爆破片2所受的压力较大，即保证爆破片2的爆破压力较大。
55.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语诸如
ꢀ“
上”、“下”、“前”、“后”、
ꢀ“
左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。
56.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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。
57.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，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；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实用新型中的具体含义。
58.虽然对本实用新型的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。