电池盖板、电池及电动汽车的制作方法

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种电池盖板、电池及电动汽车。

背景技术：

随着能源危机和环境污染问题的日益严重，新能源汽车因在节能减排上的巨大优势越来越受到各个国家的青睐。电动汽车目前是新能源汽车的主体，动力电池是电动汽车最为重要的动力来源。锂离子电池因具有高比能量、循环寿命长等特点，逐渐成为电动汽车动力电池的主流。

目前，主流的锂离子电池封装形式有三种，即圆柱、方形和软包。方形锂离子电池通常是指铝壳或钢壳方形电池。因为方形电池与圆柱电池和软包电池相比结构简单，相对能量密度较高并且可以任意大小，所以方形的普及率在国内很高。但是方形锂离子电池在经过一定次数的深度充放电循环后，其容量就会衰减至80％以下，不再适合动力电池所需，循环寿命减短。这一方面是因为正、负极材料的结构坍塌和脱落所致，另一方面是因为电极材料在脱、嵌锂离子过程中始终是与电解液相互作用，从而导致电解液损耗严重。同时，电池在使用过程中因为负极材料膨胀、收缩而不断地形成sei膜时，也会消耗部分电解液，因此电解液的存液量极大地影响着电池寿命。此外，方形电池在多次循环过程中电极材料和电解液之间还会发生副反应产生一定量的气体，这些气体如果无法及时排出就会造成电池外壳膨胀变形，对电池的正常使用造成了一定的影响。

现有技术中，锂电池在化成排气后其注液排气口均是使用密封钉封死。然而在锂电池的使用中，产气会随着使用越来越严重，大大影响了锂电池的性能和安全。因此，如何在锂电池使用过程中减小产气的影响尤为重要。

此外，在锂电池使用过程中伴随着产气，电解液的消耗不可避免，这也是影响锂电池性能的关键因素。因此，如何在锂电池使用过程中添加电解液也尤为重要。

技术实现要素：

本实用新型提供一种电池盖板、电池及电动汽车，可以解决现有技术中，现有电池不能方便排气和补液的问题。

本实用新型提供了一种电池盖板，包括盖板本体和设置在所述盖板本体上的注液孔，所述盖板本体下方设置有用于密封所述注液孔的密封单元；所述密封单元在受到的压力小于预设压力时，封闭所述注液孔；所述密封单元在受到的压力大于预设压力时，打开所述注液孔以使所述注液孔与电池内腔连通。

进一步地，所述密封单元包括带有腔体的密封壳、设置在所述密封壳内的密封柱和复位弹性件；所述密封壳可拆卸固定于所述盖板本体的下方，所述密封壳上端开设有第一开孔，下端开设有第二开孔，所述第一开孔与所述注液孔连通，所述第二开孔与所述电池内腔连通；所述密封柱一端密封所述第一开孔，另一端通过复位弹性件抵住所述密封壳内壁。

进一步地，所述密封壳内从上到下依次设有贯通的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体的直径大于所述第二腔体的直径，所述第一腔体与所述第一开孔连通，所述第二腔体与所述第二开孔连通；所述密封柱设置在所述第一腔体内，所述复位弹性件设置在所述第二腔体内，所述密封柱的底面与所述复位弹性件连接。

进一步地，所述密封单元还包括设置在所述密封壳内的导向件，所述导向件的外壁与所述第一腔体的内壁连接，所述密封柱沿其移动方向穿过所述导向件。

进一步地，所述导向件包括圆环，所述圆环套接在所述密封柱上。

进一步地，所述密封单元还包括第二连杆，所述圆环通过所述第二连杆固定固定在所述第一腔体内。

进一步地，所述密封单元还包括设置在所述密封壳内的密封圈，所述密封柱通过所述密封圈密封所述注液孔。

进一步地，所述密封圈的一面为光滑面，另一面设有环形螺纹；所述密封柱的顶端与所述密封圈上的环形螺纹面接触。

一种电池，包括壳体、被壳体包裹在内的极芯以及密封所述壳体的电池盖板，所述电池盖板为本申请实施例描述的任意一项所述的电池盖板，且所述电池盖板上的注液孔与所述壳体内腔贯通。

一种具有上述电池的电动汽车。

依据上述实施例的电池盖板，由于在盖板本体下方设置有用于密封注液孔的密封单元，当电池处于正常工作状态时，密封单元受到的压力小于预设压力时，注液孔封闭，从而可以防止电池外部的空气、水分等进入电池内部，同时也阻止了电解液的挥发；当密封单元受到的压力大于预设压力时，注液孔打开并与电池内腔连通，此时电池内部与外部环境相通，电池内部的气体向外部排出，在气体排尽后，可用注射器通过注液孔对电池进行补液，在补液操作完成后移除对密封单元施加的压力，密封单元恢复到初始状态，进而使得电池密封。本申请使得排气、补液操作变得可实现且易于操作，通过排气可减缓电池外壳因内部产气而发生膨胀变形，通过补液可及时补充消耗的电解液从而延长电池的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种电池盖板结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的圆环连接关系示意图；

图3为本实用新型实施例提供的密封圈结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

本实用新型的电池盖板用于电池的密封，更多地用于锂离子电池的密封，尤其是大功率锂离子电池，例如：锂离子动力电池、锂离子储能电池的密封。本领域的技术人员知道锂离子电池主要包括：至少一端开口的壳体、放置于壳体内的极芯、收容于壳体内的电解液以及密封壳体的电池盖板。由于电池包括圆形电池、方形电池等，相应地，壳体的形状可为圆筒形，也可为方筒形或者其他形状，材料为例如铝、铝合金或者钢等的第一金属。电池盖板的轮廓形状依照壳体的端部形状设置，例如方形、圆形等，电池盖板可以通过焊接的方式封装在壳体的端部，并保持其密封性。

本申请实施例具体描述电池盖板，如图1和图2所示，该电池盖板包括一盖板本体10，在该盖板本体10的两侧分别设置有负极柱101和正极柱102，负极柱101和正极柱102分别定位在盖板本体10的两端，并贯穿盖板后分别与电池的负极和正极电连接，例如，负极柱101与盖板本体10之间保持电气绝缘的状态下定位在盖板本体10的右端，正极柱102同样在与盖板本体10之间保持电气绝缘的状态下定位在盖板本体10的左端。

本实用新型实施例中，该盖板本体10上还设置有注液孔20，该注液孔20用于对已经被盖板本体10做好密封的锂离子电池中进行注液操作，在上述盖板本体10下方设置有用于密封注液孔20的密封单元。

密封单元包括带有腔体的密封壳207、设置在密封壳207内的密封柱202和复位弹性件206；具体的，该密封壳207可拆卸固定在盖板本体10的下方，同时该密封壳207上端开设有与注液孔20连通的第一开孔，密封壳207下端开设有与电池内腔连通的第二开孔，复位弹性件206的下端与密封壳207内腔底面固定连接，上端与密封柱202的底面固定连接，密封柱202的上端通过复位弹性件206的弹力密封住第一开孔，进而密封住与第一开孔连通的注液孔20。

作为本实施例中的一种实施方式，密封壳207可以通过第一连杆204固定在盖板本体10的下方。

在本申请实施例中，当复位弹性件受到的压力小于预设压力时，密封柱在复位弹性件的弹力作用下密封住第一开孔，从而密封住注液孔，进而可以防止电池外部的空气、水分等进入电池内部，同时也阻止了电解液的挥发；当复位弹性件受到的压力大于预设压力时，密封柱向下运动，此时注液孔与第一开孔连通，由于第一开孔与第二开孔连通，第二开孔与电池内腔连通，所以在注液孔与第一开孔连通后，电池内部的气体依次经过第二开孔、第一开孔、注液孔排出，在气体排尽后，可用注射器通过注液孔对电池进行补液，在补液操作完成后移除对复位弹性件施加的压力，复位弹性件恢复到初始状态，进而使得密封柱密封第一开孔，从而密封注液孔。

需要说明的是，上述密封壳207内部从上到下依次设有贯通的第一腔体和第二腔体，第一腔体的直径大于第二腔体的直径，第一腔体与第一开孔连通，第二腔体与第二开孔连通；密封柱202设置在第一腔体内，且密封柱202的直径大于第一开孔的直径，复位弹性件206设置在第二腔体内，密封柱202的底面与复位弹性件206固定连接。

为了减少密封柱202在密封壳207内左右晃动而导致密封不牢固的问题，本申请中，在密封柱202的周围设置有用于定位其运动方向的导向件203，使用时，密封柱202沿其运动方向穿过设置在密封壳207内的导向件203，从而可以有效减少密封柱202的晃动。在实际应用中，密封柱202的底面与复位弹性件206的中心对准，上面与第一开孔的中心对准。

上述密封柱202可选择空心铝柱，该材料不仅耐电解液腐蚀，质量也相对较轻。

应理解，密封柱为空心铝柱仅为示例，在其他可替代实施例中，密封柱也可以采用其它耐电解液腐蚀圆柱来密封注液孔，例如聚四氟乙烯材质的非金属圆柱。本申请对密封柱类型和具体结构不作特殊限制，只要上述密封柱可以满足密封注液孔的目的便可。

上述导向件203可选择聚四氟乙烯(ptfe)材质制成的圆环。该圆环套接在密封柱上，用于限定密封柱在密封壳内左右晃动。

作为本实施例中的一种实施方式，本申请中的导向件203可通过第二连杆205固定在密封壳207上。具体的，在导向件203的四周固定连接有多个第二连杆205，第二连杆205的另一端固定在密封壳207上。

应理解，导向件为圆环仅为示例，在其他可替代实施例中，导向件也可以采用其它结构来限定密封柱的晃动，例如方向块，该方向块设置在密封壳的内壁。本申请对导向件类型和具体结构不作特殊限制，只要上述导向件可以满足限定密封柱晃动的目的便可。

为了保证本申请中密封柱202与注液孔20之间的密封性能，在密封壳207内还设置有密封圈201，该密封圈201位于密封柱202的上方，在复位弹性件206弹力的作用下，密封柱202的上端通过顶住密封圈201密封注液孔20。

需要说明的是，参考图3，本申请中的密封圈201一面为光滑面，另一面设置为圆心、间距相同，但不等直径的圆形螺纹。在使用的时候，光滑面向上、螺纹面向下，从而可以进一步确保注液孔的密封性。

应理解，密封圈为上述实施例结构仅为示例，在其他可替代实施例中，密封圈也可以采用其它结构来密封注液孔，例如氟橡胶圈。本申请对密封圈具体结构不作特殊限制，只要该密封圈可以满足密封注液孔的目的便可。

在本申请实施例中，复位弹性件206可选用压缩弹簧，压缩弹簧的直径小于第二腔体的直径，弹簧的材质可以是不锈钢。复位弹性件也可以选用其它具有弹性的机构。

参考图1，本申请中，为了对电池的安全结构设计起到防爆作用，在盖板本体10还设置有防爆阀103，该防爆阀103设置在负极柱101和正极柱102之间，且位于注液孔20的左侧；盖板本体10上还设置有防爆阀保护片104，该防爆阀保护片104位于防爆阀103上。

上述防爆阀可选择膨体聚四氟乙烯(e-ptfe)微孔膜作为主要防水透气材料，该e-ptfe膜的微孔直径在0.1-10μm之间，而空气分子平均直径只有0.00036μm，水蒸气平均0.00047μm，而毛毛雨的直径有500μm左右，即eptfe膜的孔径比气体直径大1000倍以上，是水滴的数千分之一。另外由于e-ptfe膜的表面能很低，在表面张力作用下(水分子相互拉扯)小水滴会在e-ptfe膜表面迅速形成较大水珠。故气体可以顺利通过，而液态水不能通过，因此具有良好的防水透气性能。

当电池内部压强小于防爆阀所设定爆破值时，属正常工作状态，此工作状态下与传统的防水透气阀工作原理一样：腔体内、外气体通过阀体内置的e-ptfe防水透气膜自由流通，气体从压强高的一方流向压强低的一方，即当腔体内部压强大于腔体外部压强时，气体向外排放，而当腔体内部压强小于腔体外部压强时，气体将进入内腔，从而实现内外气压平衡。在此状态下puw防爆阀起到防水透气阀(呼吸阀)的作用。

应理解，防爆阀选择膨体聚四氟乙烯(e-ptfe)微孔膜仅为示例，在其他可替代实施例中，防爆阀也可以采用其它结构来泄气，例如pbalm20*1.5-15型防爆阀。本申请对防爆阀具体类型不作特殊限制，只要该防爆阀可以满足电池安全防爆的目的便可。

本申请中的电池盖板的工作原理如下：

正常情况下，密封柱202在复位弹性件206弹力的作用下，上端面通过密封圈201能够将注液孔20密封，从而实现了对注液孔20的密封。当需要排气时，只需用一根具有一定硬度的棒状物通过注液孔20对密封柱202施加向下的压力，使其向下滑动，复位弹性件206此时处于压缩状态，密封柱202与密封圈201分离，进一步使得密封圈201与注液孔20分离，从而使得电池内部与外部环境相通，电池内部的气体因气压向外部排出。当气体排尽后，可用注射器通过注液孔20对电池进行补液，当补液操作完成后移除对密封柱202施加的压力，密封柱202在复位弹性件206的弹力下再次向上滑动顶住密封圈201，使电池密封。由于上述注液孔的开启是通过外部施加压力来开启的，因此可以通过控制外部施加的压力大小来调节注液孔与电池内腔贯通的通孔的大小，从而避免其他杂物进入电池内腔。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。