CN109817864A - 一种软包动力电池的刺破导气泄压阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软包动力电池的刺破导气泄压阀，包含环盖、连接环、环体、气体单向阀、防水透气膜、环罩和刺破部；连接环的一端和环盖的一端固连，另一端伸入环体内、和环体过盈配合；刺破部固定在环体的另一端；环罩呈上下开口的圆台状，环罩直径较小的一端和环体的壁身固连，环罩直径较大的一端和软包动力电池的外包固连，将刺破部包含在环罩内；且环盖、连接环、环体、环罩同轴设置；防水透气膜设置在环体内；气体单向阀设置在环盖内，防止外部空气进入软包电池中。本发明大大减少了软包动力电池内压增大后胀包漏液的危险，改善了动力电池的使用安全性。

Description

一种软包动力电池的刺破导气泄压阀

技术领域

本发明涉及动力软包动力电池领域，尤其涉及一种软包动力电池的刺破导气泄压阀。

背景技术

现有各种结构的动力电池，包括方形铝壳动力电池和圆柱钢壳动力电池，还有塑封软包动力电池。因为塑封软包装锂离子电池外壳质量占电芯总质量比例最小，其附属设施也是质量占比最小的，所以以上三种电池形式中比能量最大的就是塑封软包装锂离子电池。软包电池能够更加容易的做到更大的比能量与能量密度。软包电池的外包装是尼龙-铝-PP三层叠合的铝塑膜，包装材料的封口直接将两层铝塑膜热压密封而成。动力电池在使用过程中内部气压不断增，铝塑膜热压密封而成的封口很容易裂开，造成电池漏液影响使用寿命与使用安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种软包动力电池的刺破导气泄压阀。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种软包动力电池的刺破导气泄压阀，设置在软包动力电池的的封口侧，包含环盖、连接环、环体、气体单向阀、防水透气膜、环罩和刺破部；

所述环盖、连接环、环体均呈两端开口的空心圆环状；所述连接环的一端和所述环盖的一端固连，另一端伸入所述环体内、和所述环体过盈配合，使得环盖固定在所述环体一端；

所述刺破部固定在所述环体的另一端；

所述环罩呈上下开口的圆台状，环罩直径较小的一端和所述环体的壁身固连，环罩直径较大的一端和软包动力电池的外包固连，将所述刺破部包含在环罩内；且环盖、连接环、环体、环罩同轴设置；

所述刺破部用于在软包动力电池膨胀抵在刺破部上时、将软包动力电池的外包刺破进行泄压；

所述防水透气膜设置在所述环体内，用于防止刺破部刺破软包动力电池的外包后、电解液流出；

所述气体单向阀设置在所述环盖内，用于防止外部空气进入软包电池中。

作为本发明一种软包动力电池的刺破导气泄压阀进一步的优化方案，所述环罩和环体的外壁呈45度，环罩直径较大一端的端面上设有环形凹槽，以便于通过超声波焊接方式与软包动力电池外包装连接。

作为本发明一种软包动力电池的刺破导气泄压阀进一步的优化方案，所述环盖、连接环、环体、环罩均采用耐高温耐腐蚀的尼龙材质制成。

作为本发明一种软包动力电池的刺破导气泄压阀进一步的优化方案，所述气体单向阀包含若干呈弧面状的瓣膜，所述若干瓣膜的根部均和所述环盖的内壁固连、形成一个由刺破部凹向环盖的半球形弧面，且瓣膜根部的厚度到瓣膜在环盖轴线处的厚度逐渐变薄。

作为本发明一种软包动力电池的刺破导气泄压阀进一步的优化方案，所述瓣膜采用耐热硅胶或橡胶材料制成。

作为本发明一种软包动力电池的刺破导气泄压阀进一步的优化方案，所述防水透气膜采用EPTFE膨体聚四氟乙烯制成，胶粘于环体内壁上。

作为本发明一种软包动力电池的刺破导气泄压阀进一步的优化方案，所述刺破部包含刀头部和安装座；

所述刀头部由两个等腰三角状的刀片在其中垂线处垂直相交而成、形成十字形的刀尖和底部；

所述安装座呈十字状，其四个末端均设有外宽内窄的、呈等腰梯形状的榫头；

所述刀头部的底部对应固定在所述安装座上；

所述环***于环罩内一端的内壁上设有四个和所述安装座四个末端的榫头一一对应相配合的铆孔，所述安装座通过其四个末端的榫头和所述环体榫铆连接。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明的直接目标是通过刺破部刺破软包装电池的外包装释放出电池内部的高压气体的同时保证外部气体最大限度的不进入电池内部。要实现刺破部刺破软包电池的外包装，需要布置十字形的刀头对准不断鼓胀的电池外壳；要保证外部气体不进入电池内部对电池内部的氧化还原反应产生不良影响，需要布置有单向导气的瓣膜结构。本发明整合两种结构应对两种问题，能很好的帮助解决软包电池的胀气漏液问题，延长软包锂离子电池的使用寿命。

除刀头外本发明大量采用廉价且容易加工的尼龙材料，使得本发明价格低廉应用性广。使用超声波焊接的简便安装方法，使得企业不需要考虑安装设备的升级带来的大量成本。榫铆连接和过盈配合等简单的组合方式也使发明在整个寿命内能简单可靠的工作。对动力电池行业而言廉价和可靠是一个产品付诸应用的必要条件。

附图说明

图1（a）、图1（b）、图1（c）、图1（d）分别为本发明安装于软包动力电池上的主视图、轴测图、俯视图和左视图；

图2为本发明的结构***示意图；

图3（a）、图3（b）分别为本发明的正视图以及正视图中的A-A剖视图；

图4（a）、图4（b）、图4（c）、图4（d）分别为本发明中环体和环罩相配合的正视图、俯视图、仰视图和轴测图；

图5（a）、图5（b）、图5（c）、图5（d）分别为本发明中刺破部的仰视图、俯视图、左视图和轴测图；

图中，1-正极，2-刺破导气泄压阀，3-负极，4-封口，5-软包动力电池的电芯，6-环盖，7-连接环，8-瓣膜，9-防水透气膜，10-环体，11-环罩，12-环体内壁上的铆孔，13-安装座，14-刀头部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1（a）、图1（b）、图1（c）、图1（d）所示，本发明所述的刺破导气泄压阀安装在软包动力电池的封口侧，正极和负极之间，这是考虑到动力电池电芯使用过程中会多片叠压在一起使用，其余的面不适合安装本导气泄压装置。将所述的导气泄压装置安装在该面的中间位置，是因为随着内部气压的增大，该面的中间位置率先鼓起能够最先接触到刀头完成刺破动作。该装置通过所示下环罩的直径较大一端的端面与软包电池的外包装通过超声波焊接方式连接。软包电池的外包装为尼龙-铝-PP复合铝塑膜，那么实际暴露在最外层的应该是尼龙塑膜，环罩同样为尼龙材质，可以和尼龙塑膜完美焊接在一起，安装简单方便，可靠性高。所述导气泄压装置与软包电池的外包装之间不止超声波焊接一种方式，传统的胶粘等方式也可以达到类似的效果。

如图2、图3（a）、图3（b）所示，本发明公开了一种软包动力电池的刺破导气泄压阀，包含环盖、连接环、环体、气体单向阀、防水透气膜、环罩和刺破部；环盖、连接环、环体均呈两端开口的空心圆环状；连接环的一端和环盖的一端固连，另一端伸入环体内、和环体过盈配合，使得环盖固定在环体一端；刺破部固定在环体的另一端；环罩呈上下开口的圆台状，环罩直径较小的一端和环体的壁身固连，环罩直径较大的一端和软包动力电池的外包固连，将刺破部包含在环罩内；且环盖、连接环、环体、环罩同轴设置；刺破部用于在软包动力电池膨胀抵在刺破部上时、将软包动力电池的外包刺破进行泄压；防水透气膜设置在环体内，用于防止刺破部刺破软包动力电池的外包后、电解液流出；气体单向阀设置在环盖内，用于防止外部空气进入软包电池中。

环罩直径较大一端的端面上设有环形凹槽，以便于通过超声波焊接方式与软包动力电池外包装连接。

气体单向阀包含若干呈弧面状的瓣膜，若干瓣膜的根部均和环盖的内壁固连、形成一个由刺破部凹向环盖的半球形弧面，且瓣膜根部的厚度到瓣膜在环盖轴线处的厚度逐渐变薄。靠近环盖下部的一侧的瓣膜弧面其曲率较大，为（1/12~1/8）；其中靠近环盖上部的一侧的瓣膜弧面其曲率较小，为（0~1/20），。这样的布置一方面可以增加瓣膜与环盖内壁之间的接触面积，使粘接变得更加稳固，另一方面瓣膜两侧不同曲率的组合可以衍生多种瓣膜的形式，进而使得对瓣膜一侧腔体造成的背压不同，最终使得本瓣膜结构普适性更强。瓣膜之间的各个面紧密接触，多片瓣膜组合成一个半球形弧面，瓣膜的曲率组合和瓣膜材料的弹性模量决定了内部气压达到多少时瓣膜会翻转而单向导气。内外部气压平衡时瓣膜会维持原状防止外部空气进入，外部氧气的进入会影响锂电池内部的氧化还原反应，需要利用这种机制遏制外部空气的进入。瓣膜采用耐热硅胶或橡胶材料制成。

由图2、图3（a）、图3（b）、图4（a）、图4（b）、图4（c）、图4（d）所示，可知环盖和环体之间利用连接环进行简单可靠的过盈配合连接。环体和环罩之间可以采用一体成型的方式直接制成。优选的环罩与环体之间呈45度角。环罩与环体之间的角度在设计时允许变化，在刺破部与软包装之间的距离不变的前提下，该角度越大，则让刺破部刺破软包装所需的电池内部压力越小；该角度越小，则让刺破部刺破软包装所需的电池内部压力越大。这是因为环罩与环体之间的角度越大时，环罩覆盖面积越大，越大的电池软包装表面会更加容易的随气压的增大而向外膨胀；反之，越小的电池软包装表面会让随气压膨胀这一现象不那么明显。

下环盖本体内壁还粘接有防水透气薄膜，其材质为耐腐蚀的EPTFE膨体聚四氟乙烯，安装位置在轴向方向距离所述下环盖本体顶端3mm位置的下环盖本体内壁上。所述防水透气膜用于防止软包电池刺破后可能随内部气体一起排出的腐蚀性电解液。

由图5（a）、图5（b）、图5（c）、图5（d）所示，刺破部包含刀头部和安装座；刀头部由两个等腰三角状的刀片在其中垂线处垂直相交而成、形成十字形的刀尖和底部；安装座呈十字状，其四个末端均设有外宽内窄的、呈等腰梯形状的榫头；刀头部的底部对应固定在安装座上；环***于环罩内一端的内壁上设有四个和安装座四个末端的榫头一一对应相配合的铆孔，安装座通过其四个末端的榫头和环体榫铆连接。铆孔的深度和刀头的榫头的厚度一致，铆孔尺寸略小于榫头，在一定意义上也属于过盈配合。铆孔的设置让安装座与环体之间的连接更加方便与稳定。在刀头前端受到软包装的压迫时，安装座会受到环体铆孔给予的压力，遏制刀头的后退，帮助刀头完成刺破锂电池软包装的功能。采用该种结构的刀头部相对传统用于刺破的针头结构其刺破率更好，这主要得益于其有更大的有效面积正对软包电池的外包装，其锋利的刀头和棱都可以用于刺破划破电池的外包装。

在软包装锂电池使用寿命的前期，因为较低的内部气压，外包装的膨胀并不明显，刺破部尚未刺破电池软包装；随着电池的进一步使用，内部的气压达到一个阀值后，刺破部刺破电池软包装，动力电池透过防水透气膜和瓣膜向外排出气体，并将电解液留在电池内；内外气压平衡则排气终止，电池内部继续反应为下一次排气泄压做准备，如此往复保证软包装动力电池在整个使用寿命内都不会发生涨袋漏液的危险。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种软包动力电池的刺破导气泄压阀，设置在软包动力电池的的封口侧，其特征在于，包含环盖、连接环、环体、气体单向阀、防水透气膜、环罩和刺破部；

所述环盖、连接环、环体均呈两端开口的空心圆环状；所述连接环的一端和所述环盖的一端固连，另一端伸入所述环体内、和所述环体过盈配合，使得环盖固定在所述环体一端；

所述刺破部固定在所述环体的另一端；

所述环罩呈上下开口的圆台状，环罩直径较小的一端和所述环体的壁身固连，环罩直径较大的一端和软包动力电池的外包固连，将所述刺破部包含在环罩内；且环盖、连接环、环体、环罩同轴设置；

所述刺破部用于在软包动力电池膨胀抵在刺破部上时、将软包动力电池的外包刺破进行泄压；

所述防水透气膜设置在所述环体内，用于防止刺破部刺破软包动力电池的外包后、电解液流出；

所述气体单向阀设置在所述环盖内，用于防止外部空气进入软包电池中。

2.根据权利要求1所述的软包动力电池的刺破导气泄压阀，其特征在于，所述环罩和环体的外壁呈45度，环罩直径较大一端的端面上设有环形凹槽，以便于通过超声波焊接方式与软包动力电池外包装连接。

3.根据权利要求1所述的软包动力电池的刺破导气泄压阀，其特征在于，所述环盖、连接环、环体、环罩均采用耐高温耐腐蚀的尼龙材质制成。

4.根据权利要求1所述的软包动力电池的刺破导气泄压阀，其特征在于，所述气体单向阀包含若干呈弧面状的瓣膜，所述若干瓣膜的根部均和所述环盖的内壁固连、形成一个由刺破部凹向环盖的半球形弧面，且瓣膜根部的厚度到瓣膜在环盖轴线处的厚度逐渐变薄。

5.根据权利要求4所述的软包动力电池的刺破导气泄压阀，其特征在于，所述瓣膜采用耐热硅胶或橡胶材料制成。

6.根据权利要求1所述的软包动力电池的刺破导气泄压阀，其特征在于，所述防水透气膜采用EPTFE膨体聚四氟乙烯制成，胶粘于环体内壁上。

7.根据权利要求1所述的软包动力电池的刺破导气泄压阀，其特征在于，所述刺破部包含刀头部和安装座；

所述刀头部由两个等腰三角状的刀片在其中垂线处垂直相交而成、形成十字形的刀尖和底部；

所述安装座呈十字状，其四个末端均设有外宽内窄的、呈等腰梯形状的榫头；

所述刀头部的底部对应固定在所述安装座上；

所述环***于环罩内一端的内壁上设有四个和所述安装座四个末端的榫头一一对应相配合的铆孔，所述安装座通过其四个末端的榫头和所述环体榫铆连接。