CN210200770U - 一种具有排气、补液功能的二次电池顶盖 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有排气、补液功能的二次电池顶盖，包括顶盖片、第一极柱、第二极柱、注液口组件和单向排气阀，所述第一极柱和第二极柱设于顶盖片上，所述单向排气阀密封设于顶盖片上、所述第一极柱和第二极柱之间，包括密封固定于所述顶盖片上的排气阀底座、设于所述排气阀底座底部的进气口、设于所述排气阀底座上的排气孔、包裹于所述排气孔外部的密封圈、固设于所述排气阀底座的底部保护片，以及固设于所述排气阀顶部的顶部保护片。本实用新型提供了一种具有排气、补液功能的二次电池顶盖，不仅能在电池正常使用和滥用时有效排气泄压，提高电池的电性能和安全性能，而且有效的降低了电池补液的难度，提升了电池回收利用的价值。

Description

一种具有排气、补液功能的二次电池顶盖

技术领域

本实用新型属于动力电池技术领域，具体涉及一种具有排气、补液功能的二次电池顶盖。

背景技术

锂离子动力电池凭借其能量高、工作电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已成为电动汽车动力电池的主流选择。其中，方形电池具有内阻小、循环寿命长、封装可靠度高、耐受性好、成组相对简单、***能量效率高等优势，曾经被认为是最适合新能源汽车应用的电池设计，多年来一直受到电池厂商和整车企业的青睐。

在过充、过放等滥用条件下，由于电极材料和电解液之间副反应的发生而产生气体，电芯内部受气压作用产生膨胀力，电芯存在***的危险，所以现有技术中一般通过在顶盖上设置防爆阀来解决这个问题。使用现有的防爆阀的排气设计虽然可以防止单电芯的壳体的炸裂，但是仍然存在以下问题：1、当电芯内部的副反应发生产生气体，气体内部压强不足以使防爆阀开启时，电芯内部产生的气体会导致极片、隔膜和锂电池外壳变形，极片变形不仅增加卷芯内短路的危险，而且界面接触差异会影响锂离子的嵌入和脱出机制，引发析锂等问题，最终影响电芯的电化学性能及安全性能，使得模组内部电芯的一致性变差；2、当内部气压足以使得防爆阀开启后，电芯内部物质和外界空气接触，电芯将彻底报废，造成电芯所在模组出现故障。

另外，现有锂离子电池化成后，注液孔使用密封钉焊接在电池顶盖上，成品后，无法添加电解液。对于仍可以梯级利用的旧电芯，补液维护麻烦，不利于电池的回收、维护以及再利用。

实用新型内容

为了解决所述现有技术的不足，本实用新型提供了一种具有排气、补液功能的二次电池顶盖，不仅能在电池正常使用和滥用时有效排气泄压，提高电池的电性能和安全性能，而且有效的降低了电池补液的难度，提升了电池回收利用的价值。

本实用新型所要达到的技术效果通过以下方案实现：

本实用新型中的具有排气、补液功能的二次电池顶盖，包括顶盖片、第一极柱、第二极柱、注液口组件和单向排气阀，所述第一极柱和第二极柱设于顶盖片上，且第一极柱与顶盖片电绝缘、第二极柱与顶盖片电连接。所述顶盖片用于电池第一极柱、第二极柱、单向排气阀和注液口组件的安装和固定，同时密封安装于电池壳体上，用于电池整体的安装和密封；所述第一极柱和第二极柱用于电池与外界电流的输送和传导。

所述单向排气阀密封设于顶盖片上、所述第一极柱和第二极柱之间，用于电池正常使用和滥用时有效的排出电池内部产生的气体，防止产生的气体致使极片、隔膜和电池外壳变形，降低电芯内短路的风险，从而有效的保证电芯的电化学性能、安全性能和模组内部电芯的一致性。

所述单向排气阀包括密封固定于所述顶盖片上的排气阀底座、设于所述排气阀底座底部的进气口、设于所述排气阀底座上的排气孔、包裹于所述排气孔外部的密封圈、固设于所述排气阀底座的底部保护片，以及固设于所述排气阀顶部的顶部保护片。

所述排气阀底座作为单向排气阀的主体部分，用于单向排气阀整体的固定和安装；所述进气口和排气孔均设于排气阀底座上，用于单向排气阀的排气、泄压，保证电池整体的安全性能；所述密封圈包裹于排气孔外部，将电池内部环境与外界环境分隔开，避免电池内部环境通过排气孔与外界环境直接接触，对电池内部造成污染，从而影响电池内部环境的稳定性，可用于进一步有效的提高电池的安全性能；所述底部保护片用于防止电芯内部的电解液通过单向排气阀渗出；所述顶部保护片用于防止外界环境中的粉尘进入单向排气阀内部，从而堵塞排气口，影响单向排气阀的排气和泄压。

进一步地，所述排气阀底座包括与顶盖片密封固定的外周部、固设于所述外周部底部的防泄部，以及固设于所述防泄部中部的排气部；所述外周部用于单向排气阀与顶盖片的固定和安装，所述防泄部用于防止电芯内部的电解液渗出和保证单向排气阀整体的结构强度，所述排气部用于单向排气阀的排气和泄压，保证电芯整体的安全性能。为进一步优化结构，所述排气部的截面为“冂”字形或倒“U”形结构，且所述进气口设于所述防泄部上、所述排气部底部，所述排气孔设于所述排气部的侧边上。

进一步地，所述排气孔均匀的设于所述排气部侧边上，可有效的提高电池排气、泄压的稳定性，优选地，所述排气孔均匀的设于所述排气部侧边中部，数量为1-10个。

进一步地，所述排气阀底座为金属材质，可有效的保证单向排气阀整体的结构强度；优选地，排气阀底座通过胶封工艺密封的固定在顶盖片上。

进一步地，所述底部保护片和顶部保护片均为TPU薄膜或聚四氟乙烯，优选地，所述底部保护片和顶部保护片为戈尔特斯（GORE-TEX）面料滤片，具有优异的透气性能和防液性能，不仅可有效的实现电池的排气和泄压功能，而且还能有效的防止电芯内部的电解液通过单向排气阀渗出，保证了电池整体的安全性能。

为进一步优化结构，不影响电池的成组，所述单向排气阀整体的高度小于所述第一极柱和所述第二极柱的高度。

进一步地，所述注液口组件包括注液孔顶帽、注液孔内垫和注液圈；

所述注液圈与所述单向排气阀相邻、密封固设于所述顶盖片上，用于电池内部电解液的补充，提高电芯的容量和循环寿命，从而降低旧电池的维护成本，提升旧电池的梯次利用效率，且所述注液圈顶部设有外螺纹；所述注液孔内垫嵌于所述注液圈内，用于注液圈和电池整体的密封；所述注液孔顶帽与所述注液圈螺纹连接，用于注液圈的防尘和进一步密封。

进一步地，所述注液孔内垫包括底部与所述注液圈内径相适配的内垫部，以及顶部直径大于所述注液圈内径、小于所述注液圈外径的限位部；所述内垫部用于密封圈的密封，提高电池的安全性能，所述限位部用于内垫部的辅助安装和拆卸，提高注液孔内垫安装的稳定性和便于注液孔内垫的拆卸。

进一步地，所述注液孔内垫为硅橡胶或氟橡胶材质，不仅具有良好的密封和绝缘性能，而且具有良好的防腐蚀性能。

为进一步优化整体结构，所述注液孔顶帽的截面为“冖”字形，侧边内部设有与所述注液圈顶部外螺纹相适配的内螺纹。

本实用新型的具有排气、补液功能的二次电池顶盖具有以下优点：

1、本实用新型的二次电池顶盖上设有单向排气阀，不仅可以及时排出电池在正常使用或滥用情况下产生的气体，有效的提高了电池的电性能和安全性能；而且单向排气阀的结构简单，排气阀底座上的密封圈更换方便、价格低廉，可在电池注液时取下密封圈，有效的排出电池内部的气体，便于注液。

2、本实用新型的二次电池顶盖上设有注液口组件，可在合适的湿度环境下，旋开注液孔顶帽，取下注液孔内垫，通过注液圈向电池内部进行注液，有效的降低了电池补液的难度，提升了动力电池的回收利用价值和电芯梯级利用的价值。

附图说明

图1为本实用新型具有排气、补液功能的二次电池顶盖的剖面结构示意图；

图2为本实用新型中单向排气阀的剖面结构示意图；

图3为本实用新型中注液口组件的剖面结构示意图。

附图标记说明如下：

100、顶盖片；200、第一极柱；300、第二极柱；400、单向排气阀；410、排气阀底座；411、外周部；412、防泄部；413、排气部；420、进气口；430、排气孔；440、密封圈；450、顶部保护片；460、底部保护片；500、注液口组件；510、注液孔顶帽；520、注液孔内垫；521、内垫部；522、限位部；530、注液圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的说明。

本实施例中的具有排气、补液功能的二次电池顶盖，如附图1-3所示，包括顶盖片100、第一极柱200、第二极柱300、注液口组件500和单向排气阀400；第一极柱和第二极柱设于顶盖片上，且第一极柱与顶盖片电绝缘、第二极柱与顶盖片电连接。

单向排气阀密封设于顶盖片上、第一极柱和第二极柱之间，如图2所示，单向排气阀包括密封固定于顶盖片上的排气阀底座410、设于排气阀底座底部的进气口420、设于排气阀底座上的排气孔430、包裹于排气孔外部的密封圈440、固设于排气阀底座的底部保护片460，以及固设于排气阀顶部的顶部保护片450。单向排气阀整体的高度小于所述第一极柱和所述第二极柱的高度。

排气阀底座为金属材质，包括与顶盖片密封固定的外周部411、固设于外周部底部的防泄部412，以及固设于防泄部中部的排气部413；排气部的截面为“冂”字形或倒“U”形结构，且进气口设于防泄部上、排气部底部；排气孔均匀的设于所述排气部侧边上，数量为1-10个。底部保护片和顶部保护片均为TPU薄膜或聚四氟乙烯，不仅具有良好的透气性能，还能有效的防止电芯内部的电解液通过单向排气阀渗出，保证了动力电池整体的安全性能。

如图3所示，注液口组件包括注液孔顶帽510、注液孔内垫520和注液圈530；注液圈与单向排气阀相邻、密封固设于顶盖片上，且注液圈顶部设有外螺纹（图中未标示），注液孔内垫嵌于注液圈内，注液孔顶帽与注液圈螺纹连接。

注液孔内垫为硅橡胶或氟橡胶材质，包括底部与注液圈内径相适配的内垫部521，以及顶部直径大于注液圈内径、小于所述注液圈外径的限位部522。注液孔顶帽的截面为“冖”字形，侧边内部设有与注液圈顶部外螺纹相适配的内螺纹（图中未标示）。

本实用新型的二次电池顶盖上设有单向排气阀，电芯存在热滥用的情况下，电极材料表面的SEI膜分解及电解液的分解大量产气，气体包含氧气，加剧了副反应的发生，单向排气阀的使用，不仅可以及时排出电芯内部产生的气体，消除气体在电芯内部继续发生副反应的可能，从而提高电芯的电性能和安全性能；而且单向排气阀只允许气体由电芯内部排向电芯外部，当内部压强达到一定程度时，将多余的气体排出电芯外部，排气后能够保持电芯内部对外密封，有效的避免了电芯外壳因无法排气而产生的膨胀形变现象，或排气后电芯内部物质与外界空气接触的缺陷，不影响电芯的继续使用，从而维护了模组内电芯在使用过程中的一致性。

本实用新型的二次电池顶盖上还设有注液口组件，随着电芯内部电解液的消耗，电芯的容量衰减，对于大批“退役”仍可以梯次利用的电池，在合适的湿度的环境中，可以手动打开注液孔顶帽，取下注液孔内垫，通过注液圈向电池内部进行注液，有效的提高了旧电芯的利用效率，提高了电芯的梯级利用效率，从而达到节约资源、保护环境的目的。

从上述实施例的方案可以看出，本实用新型提供了一种具有排气、补液功能的二次电池顶盖，不仅能在电池正常使用和滥用时有效排气泄压，提高电池的电性能和安全性能，而且有效的降低了电池补液的难度，提升了电池回收利用的价值。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本实用新型实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有排气、补液功能的二次电池顶盖，其特征在于：包括顶盖片、第一极柱、第二极柱、注液口组件和单向排气阀，所述第一极柱和第二极柱设于顶盖片上，且第一极柱与顶盖片电绝缘、第二极柱与顶盖片电连接；

所述单向排气阀密封设于顶盖片上、所述第一极柱和第二极柱之间，包括密封固定于所述顶盖片上的排气阀底座、设于所述排气阀底座底部的进气口、设于所述排气阀底座上的排气孔、包裹于所述排气孔外部的密封圈、固设于所述排气阀底座的底部保护片，以及固设于所述排气阀顶部的顶部保护片。

2.如权利要求1所述二次电池顶盖，其特征在于：所述排气阀底座包括与顶盖片密封固定的外周部、固设于所述外周部底部的防泄部，以及固设于所述防泄部中部的排气部；

所述排气部的截面为“冂”字形或倒“U”形结构，且所述进气口设于所述防泄部上、所述排气部底部，所述排气孔设于所述排气部的侧边上。

3.如权利要求2所述二次电池顶盖，其特征在于：所述排气孔均匀的设于所述排气部侧边上，数量为1-10个。

4.如权利要求1所述二次电池顶盖，其特征在于：所述排气阀底座为金属材质。

5.如权利要求1所述二次电池顶盖，其特征在于：所述底部保护片和顶部保护片均为TPU薄膜或聚四氟乙烯。

6.如权利要求1所述二次电池顶盖，其特征在于：所述单向排气阀整体的高度小于所述第一极柱和所述第二极柱的高度。

7.如权利要求1所述二次电池顶盖，其特征在于：所述注液口组件包括注液孔顶帽、注液孔内垫和注液圈；

所述注液圈与所述单向排气阀相邻、密封固设于所述顶盖片上，且所述注液圈顶部设有外螺纹，所述注液孔内垫嵌于所述注液圈内，所述注液孔顶帽与所述注液圈螺纹连接。

8.如权利要求7所述二次电池顶盖，其特征在于：所述注液孔内垫包括底部与所述注液圈内径相适配的内垫部，以及顶部直径大于所述注液圈内径、小于所述注液圈外径的限位部。

9.如权利要求7所述二次电池顶盖，其特征在于：所述注液孔内垫为硅橡胶或氟橡胶材质。

10.如权利要求7所述二次电池顶盖，其特征在于：所述注液孔顶帽的截面为“冖”字形，内侧边上设有与所述注液圈顶部外螺纹相适配的内螺纹。

Images