CN111341970B - 一种电池防爆结构、单体电池、及电池模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池防爆结构、单体电池及电池模组，属于电池技术领域，电池防爆结构包括密闭壳体，连接于单体电池的顶盖，顶盖上开设有能够连通单体电池的内腔和密闭壳体的内腔的通孔，密闭壳体内远离通孔的一端设置有检测组件；封堵件和弹性件，封堵件和弹性件均位于密闭壳体内，封堵件具有第一位置和第二位置，当封堵件位于第一位置时，封堵件能够抵压于顶盖并封堵通孔，当封堵件在内腔内气体的推动下由第一位置向第二位置运动时，检测组件能够向BMS发送信号以切断单体电池的充电或放电，弹性件被配置为能够去封堵件由第二位置运动至第一位置。封堵件能回到第一位置，若单体电池还可工作，则可继续服役，降低单体电池的报废率。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种软包单体电池、电池模组、电池包及车辆。
背景技术
随着现代社会的发展和人们环保意识的增强，越来越多的设备选择锂电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车等，这为锂电池的应用与发展提供了广阔的空间。其中，电动工具和电动汽车等所使用的锂电池一般称之为动力电池。
为了达到使用标准和满足人们的使用需求，动力电池除了应具有高容量，还应具有良好的安全性能及较高的循环使用寿命。动力电池的安全性主要体现在如何避免锂电池过充造成的起火或***。当动力电池过充或动力电池出现异常时，动力电池内部会产生气体，动力电池内部气压增大，影响动力电池的工作性能，甚至导致***。
为了避免上述问题，目前动力电池顶盖常常设置一个翻转片，通过翻转片在动力内部气压增大后翻转连接正极和负极使得动力电池短路，但是翻转片翻转后无法恢复，从而使得该动力电池报废，无法再次使用，增加了动力电池的报废率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池防爆结构、单体电池及电池模组，已解决现有技术中存在的翻转片翻转后无法恢复，从而使得该动力电池报废，无法对动力电池再次进行检测以判断该动力电池是否能再次使用，增加了动力电池的报废率的问题。
如上构思，本发明所采用的技术方案是：
一种电池防爆结构，包括：
密闭壳体，连接于单体电池的顶盖，所述顶盖上开设有能够连通所述单体电池的内腔和所述密闭壳体的内腔的通孔，所述密闭壳体内远离所述通孔的一端设置有检测组件；
封堵件和弹性件，所述封堵件和所述弹性件均位于所述密闭壳体内，所述封堵件具有第一位置和第二位置，当所述封堵件位于所述第一位置时，所述封堵件能够抵压于所述顶盖并封堵所述通孔，当所述封堵件在所述单体电池的内腔内气体的推动下由所述第一位置向所述第二位置运动时，所述检测组件能够向BMS发送信号以切断所述单体电池的充电或放电，所述弹性件被配置能够驱动所述封堵件由所述第二位置运动至所述第一位置。
进一步地，所述电池防爆结构还包括永磁铁，所述永磁铁设置于所述封堵件上，所述检测组件包括电磁组件，所述电磁组件被配置为能够在所述封堵件带动所述永磁铁向靠近所述电磁组件的方向运动时产生预设频率的电磁波。
进一步地，所述封堵件靠近所述电磁组件的一端开设有凹槽，所述凹槽的槽壁上设置有所述永磁铁，所述弹性件一端抵压于所述凹槽的底面，另一端抵压于所述电磁组件。
进一步地，所述封堵件包括封堵片和连接件，所述连接件一端连接于所述封堵片，另一端设置有所述永磁铁，所述弹性件套设于所述连接件，且两端分别抵压于所述封堵片和所述电磁组件，当所述封堵片位于所述第一位置时，所述封堵片水平设置，当所述封堵片位于所述第二位置时，所述封堵片朝向所述电磁组件鼓起。
进一步地，所述封堵片的厚度小于所述单体电池的电池壳体的厚度。
进一步地，当所述封堵件位于所述第一位置时，所述永磁铁与所述电磁组件具有预设间隙，当所述封堵件位于所述第二位置时，所述永磁铁抵接于所述电磁组件。
进一步地，所述电磁组件包括感应线圈和轭铁，所述感应线圈和所述轭铁连接形成磁回路。
进一步地，所述密闭壳体包括连接壳体和防护罩，所述连接壳体连接于所述顶盖，且所述连接壳体和所述顶盖之间形成能够具有容纳所述封堵件的第一腔，所述防护罩盖设于所述连接壳体上，所述防护罩具有第二腔，所述检测组件设置于所述第二腔内。
为实现上述目的，本发明还提供一种单体电池，包括上述任一方案中的电池防爆结构。
为实现上述目的，本发明还提供一种电池模组，包括BMS及上述所述的单体电池，所述BMS被配置为能够在接收到所述检测组件发送的信号时，切断所述单体电池的充电或放电。
本发明的有益效果为：
本发明提出的电池防爆结构，通过设置密闭壳体、检测组件、封堵件和弹性件，相比于现有技术，在单体电池的内腔内气压超出预设气压时，封堵件能够在内腔内气体的推动下由第一位置移动到第二位置，通过检测组件发送信号到BMS来切断单体电池的充电或放电，对单体电池进行保护，避免气压持续增加。当单体电池的内腔内的气体在温度降低或者气体被吸收后，气压低于预设气压后，则封堵件在弹性件的作用下由第二位置重新回到第一位置，若单体电池还可工作，也就是未出现再次推动封堵件的情况，则该单体电池可继续服役，从而延长单体电池的使用寿命，降低单体电池的报废率。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的电池防爆结构的剖视图一(封堵件位于第一位置)；
图2是本发明实施例一提供的电池防爆结构的剖视图二(封堵件位于第二位置)；
图3是本发明实施例二提供的电池防爆结构的剖视图。
图中：
1、密闭壳体；11、连接壳体；12、防护罩；2、检测组件；21、感应线圈；22、轭铁；3、封堵件；31、凹槽；32、封堵片；33、连接件；4、弹性件；5、永磁铁；10、顶盖；101、通孔。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
实施例一
图1为本实施例提供的电池防爆结构的剖视图一(封堵件3位于第一位置)；图2为本实施例提供的电池防爆结构的剖视图二(封堵件3位于第二位置)。如图1和图2所示，本实施例提供一种电池防爆结构，该电池防爆结构包括密闭壳体1、封堵件3和弹性件4。其中，密闭壳体1连接于单体电池的顶盖10，顶盖10上开设有能够连通单体电池的内腔和密闭壳体1的内腔的通孔101，密闭壳体1内远离通孔101的一端设置有检测组件2。封堵件3和弹性件4均位于密闭壳体1内，封堵件3具有第一位置和第二位置，当封堵件3位于第一位置时，封堵件3能够抵压于所述顶盖10并封堵通孔101，当封堵件3在单体电池的内腔内的气体的推动下由第一位置向第二位置运动时，检测组件2能够向BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理***，简称BMS)发送信号以切断单体电池的充电或放电，弹性件4用于驱动封堵件3由第二位置运动至第一位置。
具体地，电池防爆结构还包括永磁铁5，永磁铁5设置于封堵件3上。在本实施例中，检测组件2包括电磁组件，电磁组件能够在封堵件3带动永磁铁5向靠近电磁组件的方向移动时产生预设频率的电磁波，产生的电磁波能够被BMS接收，且BMS在接收到电磁波后切断单体电池的充电过程或放电过程，BMS的结构及工作原理均为成熟的现有技术，在此不再赘述。可以理解的是，弹性件4在封堵件3位于第一位置时，对封堵件3施加压力以使封堵件3将通孔101封堵，当单体电池的内腔内的气体的压力升高，且超过预设气压时，单体电池的内腔内的气体将推动封堵件3克服弹性件4的弹力由第一位置向第二位置运动，在此过程中，电磁组件受永磁铁5的影响产生预设频率电磁波。
需要说明的是，当单体电池的内腔内的气体的压力升高至超过预设气压时，封堵件3由第一位置运动到第一位置的过程很短，电磁组件会在短时间内达到饱和，因此能够保证电磁组件能够产生预设频率的电磁波。此外，上述预设气压可根据实际需要设置，比如预设气压相对较小时，可及时对单体电池的充电过程或放电过程进行切断，对单体电池进行保护，并且也便于在单体电池温度降低后，单体电池内腔的气压降低，使得封堵件3能够在弹性件4的作用下回到第一位置，有利于单体电池的再次使用。
具体地，电磁组件包括感应线圈21和轭铁22，感应线圈21和轭铁22连接形成磁回路。当然，于其他实施例中，检测组件2还可以包括位移传感器、压力传感器等，位移传感器通过检测封堵件3的位移来向BMS发送信号。而压力传感器通过检测受到的压力来向BMS发送信号，可以理解的是，选用压力传感器时，当封堵件3处于第二位置时，封堵件3抵压于压力传感器。
进一步地，在本实施例中，封堵件3靠近电磁组件的一端开设有凹槽31，凹槽31的槽壁上设置有永磁铁5，弹性件4一端抵压于凹槽31的底面，另一端抵压于电磁组件。此外，可选地，在本实施例中，永磁铁5设置于凹槽31的槽壁的端面上。如图1所示，当封堵件3位于第一位置时，永磁铁5与电磁组件之间具有预设间隙；如图2所示，当封堵件3位于第二位置时，永磁铁5抵接于电磁组件。其中，预设间隙可根据实际需要进行设置。
进一步地，如图1所示，密闭壳体1包括连接壳体11和防护罩12，连接壳体11连接于顶盖10，且连接壳体11和顶盖10之间形成能够容纳封堵件3的第一腔，防护罩12盖设于连接壳体11上，防护罩12具有第二腔，电磁组件设置于第二腔内。具体地，在本实施例中，连接壳体11上开设有中心孔，中心孔的边缘向上翻折形成折边，封堵件3与折边抵接且能够相对折边滑动，上述防护罩12密封连接于连接壳体11。此外，在本实施例中，上述连接壳体11通过焊接连接于顶盖10，防护罩12通过焊接连接于连接壳体11。
可以理解的是，通过设置第一腔，当单体电池的内腔内的气体将推动封堵件3由第一位置向第二位置移动时，单体电池的内腔内的气体能够进入第一腔内，从而能够在一定程度上降低单体电池内腔内气体的压力，避免单体电池内腔内气体的压力过高。
以下将对该电池防爆结构的工作过程进行详细的说明。
如图1所示，初始时，封堵件3位于第一位置，此时封堵件3封堵顶盖10上的通孔101。当单体电池的内腔的气体的压力超过预设气压时，单体电池的内腔的气体推动封堵件3由第一位置向第二位置移动，在此过程中，在永磁铁5的作用下，电磁组件内产生预设频率的电磁波，当BMS接收到该电磁波后切断单体电池的充电或放电，以对单体电池进行保护。
当单体电池的内腔内的气体在温度降低后，内腔内的气压低于预设气压，则封堵件3在弹性件4的作用下由第二位置重新回到第一位置，此时可再次对单体电池进行充电或放电，若再次出现单体电池的内腔的气体的压力超过预设气压将封堵件3推动至第二位置时，可认为该单体电池已损坏，此时可进行更换，若单体电池还可工作，也就是未出现再次推动封堵件3的情况，则该单体电池可继续服役，从而延长单体电池的使用寿命，降低单体电池的报废率。
综上，本实施例提供的电池防爆结构，通过设置密闭壳体1、检测组件2、封堵件3和弹性件4，相比于现有技术，在单体电池的内腔内气压超出预设气压时，封堵件3能够在内腔内气体的推动下由第一位置移动到第二位置，通过检测组件2发送信号到BMS来切断单体电池的充电或放电，对单体电池进行保护，避免气压持续增加。当单体电池的内腔内的气体在温度降低或者气体被吸收后，气压低于预设气压后，则封堵件3在弹性件4的作用下由第二位置重新回到第一位置，若单体电池还可工作，也就是未出现再次推动封堵件3的情况，则该单体电池可继续服役，从而延长单体电池的使用寿命，降低单体电池的报废率。
此外，通过本实施例提供的电池防爆结构，能够避免单体电池向外排气而带出的电解液对其他单体电池或者与单体电池连接的电路产生影响，从而提高电池模组的安全性能。
本实施例还提供一种单体电池，包括上述电池防爆结构。
本实施例还提供一种电池模组，电池模组包括BMS和多个上述单体电池，可通过BMS对每个单体电池进行控制。
实施例二
本实施例提供的电池防爆结构与实施例一中的电池防爆结构的结构基本相同，不同之处在于：如图3所示，本实施例提供的电池防爆结构的封堵件包括封堵片32和连接件33，连接件33一端连接于封堵片32，另一端设置有永磁铁5，弹性件4套设于连接件33，且两端分别抵压于封堵片32和电磁组件，当封堵片32位于第一位置时，封堵片32水平设置，当封堵片32位于第二位置时，封堵片32朝向电磁组件鼓起。可以理解的是，当单体电池的内腔内的气体的压力升高，且超过预设气压时，单体电池的内腔内的气体将推动封堵片32朝向电磁组件的方向鼓起，也就是发生弯曲弹性形变，从而通过推动连接件33来带动永磁铁5向靠近电磁组件的方向运动。具体地，在本实施例中，上述封堵片32为实施例一中的封堵件3上开设凹槽31后形成的，当然在其他实施例中，封堵片32还可以是单独设置在顶盖10上。
需要说明的是，上述封堵片32的厚度小于单体电池的电池壳体的厚度，因此封堵片32的强度会小于电池壳体的强度，在电池壳体内气压升高超过预设气压时，封堵片32能够在电池壳体内气体的推动下朝向电磁组件鼓起，从而保证该电池防爆结构能够起到防爆的效果。
本实施例提供的电池防爆结构的其余结构与实施例一中电池防爆结构的结构均相同，在此不再赘述。
本实施例还提供一种单体电池，包括上述电池防爆结构。
本实施例还提供一种电池模组，电池模组包括BMS和多个上述单体电池，可通过BMS对每个单体电池进行控制。
以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种电池防爆结构，其特征在于，包括：
密闭壳体(1)，连接于单体电池的顶盖(10)，所述顶盖(10)上开设有能够连通所述单体电池的内腔和所述密闭壳体(1)的内腔的通孔(101)，所述密闭壳体(1)内远离所述通孔(101)的一端设置有检测组件(2)；
封堵件(3)和弹性件(4)，所述封堵件(3)和所述弹性件(4)均位于所述密闭壳体(1)内，所述封堵件(3)具有第一位置和第二位置，当所述封堵件(3)位于所述第一位置时，所述封堵件(3)能够抵压于所述顶盖(10)并封堵所述通孔(101)，当所述封堵件(3)在所述单体电池的内腔内气体的推动下由所述第一位置向所述第二位置运动时，所述检测组件(2)能够向BMS发送信号以切断所述单体电池的充电或放电，所述弹性件(4)被配置能够驱动所述封堵件(3)由所述第二位置运动至所述第一位置；
还包括永磁铁(5)，所述永磁铁(5)设置于所述封堵件(3)上，所述检测组件(2)包括电磁组件，所述电磁组件被配置为能够在所述封堵件(3)带动所述永磁铁(5)向靠近所述电磁组件的方向运动时产生预设频率的电磁波。
2.根据权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于，所述封堵件(3)靠近所述电磁组件的一端开设有凹槽(31)，所述凹槽(31)的槽壁上设置有所述永磁铁(5)，所述弹性件(4)一端抵压于所述凹槽(31)的底面，另一端抵压于所述电磁组件。
3.根据权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于，所述封堵件(3)包括封堵片(32)和连接件(33)，所述连接件(33)一端连接于所述封堵片(32)，另一端设置有所述永磁铁(5)，所述弹性件(4)套设于所述连接件(33)，且两端分别抵压于所述封堵片(32)和所述电磁组件，当所述封堵片(32)位于所述第一位置时，所述封堵片(32)水平设置，当所述封堵片(32)位于所述第二位置时，所述封堵片(32)朝向所述电磁组件鼓起。
4.根据权利要求3所述的电池防爆结构，其特征在于，所述封堵片(32)的厚度小于所述单体电池的电池壳体的厚度。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电池防爆结构，其特征在于，当所述封堵件(3)位于所述第一位置时，所述永磁铁(5)与所述电磁组件具有预设间隙，当所述封堵件(3)位于所述第二位置时，所述永磁铁(5)抵接于所述电磁组件。
6.根据权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于，所述电磁组件包括感应线圈(21)和轭铁(22)，所述感应线圈(21)和所述轭铁(22)连接形成磁回路。
7.根据权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于，所述密闭壳体(1)包括连接壳体(11)和防护罩(12)，所述连接壳体(11)连接于所述顶盖(10)，且所述连接壳体(11)和所述顶盖(10)之间形成能够具有容纳所述封堵件(3)的第一腔，所述防护罩(12)盖设于所述连接壳体(11)上，所述防护罩(12)具有第二腔，所述检测组件(2)设置于所述第二腔内。
8.一种单体电池，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的电池防爆结构。
9.一种电池模组，其特征在于，包括BMS及如权利要求8所述的单体电池，所述BMS被配置为能够在接收到所述检测组件(2)发送的信号时，切断所述单体电池的充电或放电。
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