CN213878333U - 注液排气装置、电芯、电池模组、电池包和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，公开了一种注液排气装置、电芯、电池模组、电池包和车辆。所述注液排气装置包括：第一壳体(2)，所述第一壳体(2)用于设置在电芯外壳(1)上，所述第一壳体(2)内形成有用于将电芯外壳(1)的内部和外部能够连通的注液排气通道(4)，所述注液排气通道(4)包括用于位于电芯外壳(1)内的内通道端口和用于位于电芯外壳(1)外的外通道端口；气密开关(3)，所述气密开关(3)设置在所述第一壳体(2)上，并能够打开和关闭所述注液排气通道(4)。本实用新型能够有效延长使用本实用新型的注液排气装置的电芯使用寿命，显著降低电芯的衰减速率。

Description

注液排气装置、电芯、电池模组、电池包和车辆

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体地涉及一种注液排气装置、电芯、电池模组、电池包和车辆。

背景技术

目前市场上的电池中，锂离子电池(锂离子电池和锂高聚合物电池)的性能最好，同质量的锂离子电池其能量是铅酸电池的4～6倍，是镍氢电池的2～3 倍。锂离子电池的主要原材料为锂，锂离子电池具有循环使用的潜力。国内外越来越多的汽车厂家选择锂离子电池作为电动汽车的动力电池，锂离子电池技术方面的研究也在不断地取得突破。锂离子电池目前主要分为三大类，分别是方形、圆柱、软包；其中方形和圆柱的外壳主要采用的是铝合金，不锈钢等硬壳，软包的外壳则采用的是铝塑膜。相对于圆柱和软包，方形电芯具有：空间利用率更高，能量密度更高；散热性更好；制造设备投入门槛低等优势，因此目前电动车用动力锂离子电池多采用方形电池来提高电池性能，降低成本，提高电池安全性。但是，方形电芯循环后期电解液与正负极材料在充放电过程发生反应，产生大量的气体，导致循环后期电解液减少，电芯鼓胀，从而影响电芯性能，故如何提高电芯在循环后期的电解液量和如何排除循环过程中产生的气体成为问题的关键。

为了提升方形电芯的循环寿命，需要设计一种新型的方形电芯，该电芯能够在循环后期排气并且提高保液量来提升电芯的寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的方形电芯循环后期电解液与正负极材料在充放电过程发生反应，产生大量的气体，导致循环后期电解液减少，电芯鼓胀，从而影响电芯性能的问题，提供一种注液排气装置，该注液排气装置安装在电芯上具有能够在循环后期为电芯排气并且提高保液量来提升电芯的寿命。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种注液排气装置，所述注液排气装置包括：

第一壳体，所述第一壳体用于设置在电芯外壳上，所述第一壳体内形成有用于将电芯外壳的内部和外部能够连通的注液排气通道，所述注液排气通道包括用于位于电芯外壳内的内通道端口和用于位于电芯外壳外的外通道端口；

气密开关，所述气密开关设置在所述第一壳体上，并能够打开和关闭所述注液排气通道。

进一步的，所述气密开关设置在所述注液排气通道内，并能够沿所述注液排气通道的延伸方向移动。

进一步的，所述气密开关包括弹性件和驱动结构，其中，所述驱动结构包括驱动杆、设置在所述驱动杆的第一端的按压块和设置在所述驱动杆的第二端的封堵件，所述弹性件套装在所述驱动杆上，所述弹性件的第一端抵接在所述按压块上，所述弹性件的第二端固定连接，所述驱动杆在外部驱动力下能够轴向移动以使得所述封堵件轴向移动以打开和关闭所述注液排气通道。

进一步的，所述注液排气装置包括以下至少一种方式：

方式一：所述内通道端口包括具有开口的径向端壁，所述驱动杆从所述开口轴向穿出以使得所述封堵件位于所述径向端壁的轴向外部，所述弹性件的第二端抵接在所述径向端壁的轴向内部，所述驱动杆在外部驱动力下能够轴向移动以使得所述封堵件远离所述径向端壁以打开所述内通道端口，并且所述驱动杆能够在所述弹性件的驱动下轴向移动接触径向端壁以关闭所述内通道端口；

方式二：所述按压块的径向尺寸大于所述驱动杆的径向尺寸，所述按压块和所述外通道端口的内周面之间形成有径向延伸的环形间隔；

方式三：所述封堵件包括连接在所述驱动杆的第二端的托盘和套设在所述驱动杆上并位于所述托盘和所述第一壳体之间的密封结构。

进一步的，在所述注液排气装置包括所述方式三时，所述托盘朝向所述驱动杆的表面设置为向所述驱动杆突起的弧面。

进一步的，所述注液排气装置包括套装在所述第一壳体外部的第二壳体，所述第二壳体用于设置在电芯外壳上，所述第二壳体的用于设置在所述电芯外壳外的外端部和所述第一壳体密封连接，所述第二壳体周向套装在所述注液排气通道的内通道端口的外部，并与所述注液排气通道的内通道端口之间保持径向缓冲间隔。

本实用新型第二方面提供一种电芯，电芯包括以上所述的注液排气装置，其中，所述第一壳体固定设置在所述电芯的电芯外壳上，并且所述注液排气通道的内通道端口位于电芯外壳内，所述注液排气通道的外通道端口位于电芯外壳外。

本实用新型第三方面提供一种电池模组，所述电池模组包括以上所述的电芯。

本实用新型第四方面提供一种电池包，所述电池包包括以上所述的电池模组。

本实用新型第五方面提供一种车辆，所述车辆设置有以上所述的电池包。

通过上述技术方案，注液排气装置通过第一壳体和电芯外壳连接使注液排气装置安装在电芯上，注液排气装置在所述第一壳体内形成有用于将电芯壳体的内部和外部能够连通的注液排气通道，所述注液排气通道包括用于位于电芯外壳内的内通道端口和用于位于电芯外壳外的外通道端口；在所述第一壳体上设置气密开关，通过气密开关打开和关闭所述注液排气通道从而实现电芯排气注液，本实用新型能够有效延长使用本实用新型的注液排气装置的电芯使用寿命，显著降低电芯的衰减速率。

附图说明

图1是本实用新型的一种具体实施方式的气密元件在关闭状态的结构示意图；

图2是图1的气密元件在开启状态的示意图；

图3是图1、2中的气密元件在电芯中的安装示意图。

附图标记说明

电芯外壳1；第一壳体2；壳本体21；径向端壁22；气密开关3；弹性件31；驱动结构32；驱动杆321；按压块322；密封结构33；托盘34；注液排气通道4；第二壳体5；环形间隔6；径向缓冲间隔7。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。在本实用新型中，需要理解的是，术语“朝向”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系与实际使用的方位或位置关系相对应；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外；仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指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。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

本实用新型一方面公开一种注液排气装置，如图1-2所示：所述注液排气装置包括：第一壳体2，所述第一壳体2用于设置在电芯外壳1上，所述第一壳体2内形成有用于将电芯外壳1的内部和外部能够连通的注液排气通道4，所述注液排气通道4包括用于位于电芯外壳1内的内通道端口和用于位于电芯外壳1外的外通道端口；气密开关3，所述气密开关3设置在所述第一壳体2上，并能够打开和关闭所述注液排气通道4。注液排气装置通过第一壳体2和电芯外壳1连接使注液排气装置安装在电芯上，注液排气装置在所述第一壳体2内形成有用于将电芯外壳1的内部和外部能够连通的注液排气通道4，所述注液排气通道4包括用于位于电芯外壳1内的内通道端口和用于位于电芯外壳1外的外通道端口；在所述第一壳体2上设置气密开关 3，通过气密开关3打开和关闭所述注液排气通道4从而实现电芯排气注液或密闭，本实用新型能够有效延长使用本实用新型的注液排气装置的电芯使用寿命，显著降低电芯的衰减速率。

优选地，所述气密开关3设置在所述注液排气通道4内，并能够沿所述注液排气通道4的延伸方向移动。通过这样设置，可以通过控制气密开关3 控制注液排气通道4的开启和关闭，从而实现为使用该注液排气装置的电芯的排气注液或密闭。

优选地，所述气密开关3包括弹性件31和驱动结构32，其中，所述驱动结构32包括驱动杆321、设置在所述驱动杆321的第一端的按压块322 和设置在所述驱动杆321的第二端的封堵件，所述弹性件31套装在所述驱动杆321上，所述弹性件31的第一端抵接在所述按压块322上，所述弹性件31的第二端固定连接，所述驱动杆321在外部驱动力下能够轴向移动以使得所述封堵件轴向移动以打开和关闭所述注液排气通道4。弹性件31设置为弹簧，通过按压按压块322，弹性件31压缩变形，驱动杆321带动气密开关3从上至下在注液排气通道4内轴向移动，从而打开注液排气通道4；松开按压块322，在弹性件31复位，在弹性件31的复位力作用下，按压块322 上移带动驱动杆321进而带动气密开关3整体从下至上在注液排气通道4内轴向移动，从而关闭注液排气通道4，实现电芯的密封。

优选地，所述注液排气装置包括以下至少一种方式：

方式一：所述内通道端口包括具有开口的径向端壁22，所述驱动杆321 从所述开口轴向穿出以使得所述封堵件位于所述径向端壁22的轴向外部，所述弹性件31的第二端抵接在所述径向端壁22的轴向内部，所述驱动杆321 在外部驱动力下能够轴向移动以使得所述封堵件远离所述径向端壁22以打开所述内通道端口，并且所述驱动杆321能够在所述弹性件31的驱动下轴向移动接触径向端壁22以关闭所述内通道端口；通过径向端壁22可以给气密开关3一个轴向的抵挡，气密开关3通过和径向端壁22上的开口打开和关闭实现注液排气通道4的开启和关闭，这种结构简单，操作方便；

方式二：所述按压块322的径向尺寸大于所述驱动杆321的径向尺寸，这样设置，可以防止弹性件31从驱动杆321的上端脱出失效，所述按压块 322和所述外通道端口的内周面之间形成有径向延伸的环形间隔6；通过设置环形间隔6可以连通注液排气通道4，进而从电芯通过注液排气通道4再通过环形间隔6排气，或从环形间隔6再通过注液排气通道4向电芯注液；

方式三：所述封堵件包括连接在所述驱动杆321的第二端的托盘34和套设在所述驱动杆321上并位于所述托盘34和所述第一壳体2之间的密封结构33。通过密封结构33可以实现密封，通过设置托盘34，可以为密封结构33提供支撑，防止电芯内的气压过大的时候，将密封结构33压入注液排气通道4中，从而使注液排气装置密闭失效。

优选地，在所述注液排气装置包括所述方式三时，所述托盘34朝向所述驱动杆321的表面设置为向所述驱动杆321突起的弧面。这样设置，从轴向、径向封堵径向端壁22上的开口，封堵可靠，而且在从环形间隔6通过注液排气通道4向电芯注入液体的时候，该弧线可以起到导流的作用，使液体进入电芯内的同时电芯内的气体通过注液排气通道4再通过环形间隔6排出电芯，这种结构，排气、注液比较顺畅。

优选地，所述注液排气装置包括套装在所述第一壳体2外部的第二壳体 5，所述第二壳体5用于设置在电芯外壳1上，所述第二壳体5的用于设置在所述电芯外壳1外的外端部和所述第一壳体2密封连接，所述第二壳体5 周向套装在所述注液排气通道4的内通道端口的外部，并与所述注液排气通道4的内通道端口之间保持径向缓冲间隔7。通过设置第二壳体5，一方面可以给注液排气装置提供安装支撑，另以方面还可以从周向限制液体的流动，起到导流的作用。

优选的，第一壳体2包括壳本体21，壳本体21的第一端和第二壳体5 的第一端密封固接，径向端壁22连接在所述壳本体21的第二端，在径向端壁22和第二壳体5径向留有间隙。

优选的，壳本体21设置为从其第一端到第二端逐渐缩减面积的锥台状筒体，径向端壁22连接在壳本体21的第二端，径向端壁22从连接壳本体 21的一端到远离所述壳本体21的另一端逐步缩小在径向端壁22的第二端直至缩成供驱动杆321进出的开口，这样，在需要的时候，可以给液体从环形间隔6进入电芯提供导流并能够保证气体从电芯通过注液排气装置向外排出。

本实用新型第二方面提供一种电芯，如图3所示，电芯包括以上所述的注液排气装置，其中，所述第一壳体2固定设置在所述电芯的电芯外壳1上，并且所述注液排气通道4的内通道端口位于电芯外壳1内，所述注液排气通道4的外通道端口位于电芯外壳1外。这样设置，通过气密开关3打开和关闭所述注液排气通道4从而实现电芯排气注液或密闭，本实用新型能够有效延长使用本实用新型的注液排气装置的电芯使用寿命，显著降低电芯的衰减速率。

本实用新型第三方面提供一种电池模组，所述电池模组包括以上所述的电芯。

所述电池模组所具有的技术优势同所述电芯所具有的技术优势，在此不再赘述。

本实用新型第四方面提供一种电池包，所述电池包包括以上所述的电池模组。

所述电池包所具有的技术优势同所述电池模组所具有的技术优势，在此不再赘述。

本实用新型第五方面提供一种车辆，所述车辆设置有以上所述的电池包。

所述车辆所具有的技术优势同所述电池包所具有的技术优势，在此不再赘述。

为了对本实用新型进一步的说明，就一种实施例的高镍方形电芯真空注液排气进行简单说明，

高镍方形电芯循环后期电解液与正负极材料在充放电过程发生反应，产生大量的气体，循环后期电解液减少，电芯鼓胀，通过在高镍方形电芯的外壳电芯外壳1上安装本实用新型的注液排气装置，电芯在试制过程中真空注电解液，并进行预充，补液后进行封口，循环过程中会消耗电解液，并产生气体，所以在注液口处安装了如图1-2中所示的注液排气装置，如图3所示，注液排气装置安装在电芯外壳1上，第一壳体2通过第二壳体5和电芯外壳1密闭连接，第一壳体2和第二壳体5之间密闭连接；在方形电芯循环后期，电芯鼓胀严重时，通过注液排气装置对方形电芯排气并补充电解液，再进行静置，从而提高电芯的寿命增加汽车的行驶里程。

其中，注液排气装置中的材质采用能够有效抗电解液的腐蚀的材料，例如：第一壳体2、第二壳体5、托盘34、驱动结构32采用金属有机骨架，密封结构33采用硅胶，总之，注液排气装置中的材质采用能够有效抗电解液的腐蚀并且不具有导电性，体积也不能发生较大的膨胀的材料。

如图2所示，在进行真空注液时，气密开关3下移，注液排气通道4打开，电芯中的气体首先会被排出，电解液沿环形间隔6注入注液排气通道4 然后从密封结构33和径向端壁22的开口缝隙处沿托盘34朝向驱动杆321 的表面流向径向缓冲间隔7，进而进入电芯内部。

注液完成后，如图1所示，气密开关3上移，注液排气装置闭合，气体和电解液均不会从电芯内部溢出，从而保证电芯的安全性。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种注液排气装置，其特征在于，包括：

第一壳体(2)，所述第一壳体(2)用于设置在电芯外壳(1)上，所述第一壳体(2)内形成有用于将电芯外壳(1)的内部和外部能够连通的注液排气通道(4)，所述注液排气通道(4)包括用于位于电芯外壳(1)内的内通道端口和用于位于电芯外壳(1)外的外通道端口；

气密开关(3)，所述气密开关(3)设置在所述第一壳体(2)上，并能够打开和关闭所述注液排气通道(4)。

2.根据权利要求1所述的注液排气装置，其特征在于，所述气密开关(3)设置在所述注液排气通道(4)内，并能够沿所述注液排气通道(4)的延伸方向移动。

3.根据权利要求2所述的注液排气装置，其特征在于，所述气密开关(3)包括弹性件(31)和驱动结构(32)，其中，所述驱动结构(32)包括驱动杆(321)、设置在所述驱动杆(321)的第一端的按压块(322)和设置在所述驱动杆(321)的第二端的封堵件，所述弹性件(31)套装在所述驱动杆(321)上，所述弹性件(31)的第一端抵接在所述按压块(322)上，所述弹性件(31)的第二端固定连接，所述驱动杆(321)在外部驱动力下能够轴向移动以使得所述封堵件轴向移动以打开和关闭所述注液排气通道(4)。

4.根据权利要求3所述的注液排气装置，其特征在于，所述注液排气装置包括以下至少一种方式：

方式一：所述内通道端口包括具有开口的径向端壁(22)，所述驱动杆(321)从所述开口轴向穿出以使得所述封堵件位于所述径向端壁(22)的轴向外部，所述弹性件(31)的第二端抵接在所述径向端壁(22)的轴向内部，所述驱动杆(321)在外部驱动力下能够轴向移动以使得所述封堵件远离所述径向端壁(22)以打开所述内通道端口，并且所述驱动杆(321)能够在所述弹性件(31)的驱动下轴向移动接触径向端壁(22)以关闭所述内通道端口；

方式二：所述按压块(322)的径向尺寸大于所述驱动杆(321)的径向尺寸，所述按压块(322)和所述外通道端口的内周面之间形成有径向延伸的环形间隔(6)；

方式三：所述封堵件包括连接在所述驱动杆(321)的第二端的托盘(34)和套设在所述驱动杆(321)上并位于所述托盘(34)和所述第一壳体(2)之间的密封结构(33)。

5.根据权利要求4所述的注液排气装置，其特征在于，在所述注液排气装置包括所述方式三时，所述托盘(34)朝向所述驱动杆(321)的表面设置为向所述驱动杆(321)突起的弧面。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的注液排气装置，其特征在于，所述注液排气装置包括套装在所述第一壳体(2)外部的第二壳体(5)，所述第二壳体(5)用于设置在电芯外壳(1)上，所述第二壳体(5)的用于设置在所述电芯外壳(1)外的外端部和所述第一壳体(2)密封连接，所述第二壳体(5)周向套装在所述注液排气通道(4)的内通道端口的外部，并与所述注液排气通道(4)的内通道端口之间保持径向缓冲间隔(7)。

7.一种电芯，其特征在于，包括权利要求1-6中任意一项所述的注液排气装置，其中，所述第一壳体(2)固定设置在所述电芯的电芯外壳(1)上，并且所述注液排气通道(4)的内通道端口位于电芯外壳(1)内，所述注液排气通道(4)的外通道端口位于电芯外壳(1)外。

8.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括权利要求7所述的电芯。

9.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括权利要求8所述的电池模组。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆设置有权利要求9所述的电池包。

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