防爆结构以及含有该结构的动力电池的制作方法
【专利摘要】本申请涉及动力电池生产技术领域，尤其涉及一种防爆结构以及含有该结构的动力电池。防爆结构包括盖板、防爆阀，所述盖板设有防爆孔，所述防爆阀安装于所述盖板，且密封所述防爆孔；所述防爆阀的材质为石墨。本申请所提供的防爆结构，防爆阀采用石墨材质，能够提高防爆阀的耐腐蚀性，热稳定性好以及抗疲劳性能，降低防爆阀由于腐蚀蠕变失效或腐蚀疲劳失效发生的概率，使其即使在腐蚀的环境中，也能够保证防爆阀的性能，提高电池的安全性。
【专利说明】
防爆结构以及含有该结构的动力电池
技术领域
[0001]本申请涉及动力电池生产技术领域，尤其涉及一种防爆结构以及含有该结构的动力电池。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的发展与人们环保意识的增强，电动汽车和储能站等一般需要使用具有大容量的动力电池作为电源。为了保证动力电池使用的安全性，通常在动力电池设有防爆结构，现有的防爆结构包括盖板与防爆阀，盖板设有防爆孔;防爆阀为椭圆结构的金属薄片，金属薄片上刻有跑道型刻痕，刻痕厚度通常仅有0.04mm?0.08mm之间，形成薄弱区，防爆阀安装于盖板，且密封防爆孔。当动力电池内的气体压力高于防爆阀能够承载的临界压力时，薄弱区受力断裂，气体冲开防爆阀以达到泄压的目的，在一定程度上可以提高电池的安全性能。
[0003]然而，现有的这种金属薄片的防爆阀，由于长期处于腐蚀环境，容易产生疲劳腐蚀失效，缩短防爆阀的使用寿命，影响电池的安全性。
【发明内容】
[0004]本申请提供了一种防爆结构以及含有该结构的动力电池，能够延长防爆阀的使用寿命，提尚电池的安全性。
[0005]本申请的第一方面提供了一种防爆结构，包括盖板和防爆阀，所述盖板设有防爆孔，所述防爆阀安装于所述盖板，且密封所述防爆孔;所述防爆阀的材质为石墨。
[0006]优选地，还包括防溅罩，所述防溅罩设有通气孔，所述防溅罩位于所述盖板的顶部的一侧，并覆盖所述防爆阀。
[0007]优选地，所述防爆阀至少一个表面上设有刻槽。
[0008]优选地，所述防爆阀的两面均设有刻槽，两个所述刻槽沿所述防爆阀的厚度方向位置相对。
[0009]优选地，还包括黏附膜，所述黏附膜黏附于所述防爆阀的至少一个表面。
[0010]优选地，所述防爆阀至少一个表面上设有刻槽，并且所述黏附膜设置在所述刻槽的径向投影范围内。
[0011]优选地，所述防溅罩为弧形曲面结构或者拱形结构，且其朝远离所述防爆阀的一侧凸起。
[0012]优选地，所述防溅罩为筒状结构，所述筒状结构的开口端连接于所述盖板;所述通气孔设于所述筒状结构的侧壁，且沿所述侧壁的厚度方向贯通。
[0013]优选地，所述防爆阀的边缘镀有金属镀层，所述金属镀层搭接于所述盖板，并通过焊接与所述盖板连接。
[0014]优选地，所述防爆阀搭接于所述盖板上，所述盖板朝向所述防爆阀的一侧设有凸起，所述防爆阀的边缘朝向所述盖板的一侧对应设有能够容纳所述凸起的凹槽。
[0015]本申请的第二方面提供了一种动力电池，包括如上任一项所述的防爆结构。
[0016]本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果:
[0017]本申请所提供的防爆结构，防爆阀采用石墨材质，能够提高防爆阀的耐腐蚀性，热稳定性好以及抗疲劳性能，降低防爆阀由于腐蚀蠕变失效或腐蚀疲劳失效发生的概率，使其即使在腐蚀的环境中，也能够保证防爆阀的性能，提高电池的安全性。
[0018]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
【附图说明】
[0019]图1为本申请所提供的防爆结构一种具体实施例的结构示意图；
[0020]图2为本申请所提供的防爆结构一种具体实施例的剖视图；
[0021]图3为本申请所提供的防爆结构另一种具体实施例的结构示意图；
[0022]图4为本申请所提供的防爆结构另一种具体实施例防溅罩的俯视图；
[0023]图5为本申请所提供的防爆结构另一种具体实施例防爆阀的截面图；
[0024]图6为本申请所提供的防爆结构又一种具体实施例的结构示意图。
[0025]附图标记:
[0026]1-盖板:
[0027]2-底座；
[0028]3-防爆阀；
[0029]31-凹陷部；
[0030]32-刻槽；
[0031 ] 4-密封圈；
[0032]5-防溅罩；
[0033]51-加强区；
[0034]52-通气孔；
[0035]6-压块；
[0036]7-黏附膜。
[0037]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
【具体实施方式】
[0038]下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。文中所述“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中的放置状态为参照。
[0039]本申请实施例提供了一种动力电池，包括防爆结构。如图1、2所示，防爆结构，包括盖板1、防爆阀3，盖板I设有防爆孔，防爆阀3的材质为石墨，防爆阀3安装于盖板I，其可以直接安装于盖板I，也可以通过过渡件安装于盖板I，如图3、6中的底座2安装于盖板I，且防爆阀3密封防爆孔。
[0040]上述实施例中的防爆阀3为石墨材质，能够提高防爆阀3的耐腐蚀性，热稳定性好以及抗疲劳性能，降低防爆阀3由于腐蚀蠕变失效或腐蚀疲劳失效发生的概率，使其即使在腐蚀的环境中，也能够保证防爆阀3的性能，提高电池的安全性。
[0041]具体地，防爆阀3至少一个表面上设有刻槽32，即其可以仅上面或者下面设有刻槽32，也可以上面、下面同时设有刻槽32。优选防爆阀3的上面、下面均设有刻槽32，更进一步，两个刻槽32沿防爆阀3的厚度方向位置相对，以进一步提高刻槽32处的防爆阀3的厚度控制的精准度，提高防爆阀3的爆破压力稳定性。当然，两个刻槽32沿厚度方向也可以位置相错。
[0042]不论刻槽32设于防爆阀3的一面还是两面，为了更好地提高刻槽32处的防爆阀3的厚度控制的精准度，防爆阀3还可以设有凹陷部31，在单面设有刻槽32的实施例中，至少设有刻槽32的一面设有凹陷部31，刻槽32设于凹陷部31的底部。在刻槽32设于两面的实施例中，优选凹陷部31也设于两面，且刻槽32位于凹陷部31的底部，如图3所示；当然，凹陷部31也可以仅设于一面，设有凹陷部31的一面，刻槽32设于凹陷部31的底部。
[0043]具体地，防爆阀3可以直接与盖板I连接，也可以通过金属镀层与盖板I连接，优选后者，防爆阀3的边缘可以镀有金属镀层，金属镀层搭接于盖板1，并通过焊接与盖板I连接。通过增加金属层，能够方便防爆阀3与盖板I的连接，并且提高连接的可靠性。
[0044]防爆阀3与盖板I的连接方式，可以为平面接触贴合连接，也可以通过凸起与凹槽的结构实现连接，优选后者，防爆阀3的边缘朝向盖板I的一侧与盖板I 一者设有凸起，另一者设有凹槽，可以为梯形槽，且梯形槽的开口向底部的方向减小;也可以为矩形槽，或者其它槽型结构，只需凹槽与凸起相适配即可。由于防爆阀3与盖板I的材质不同，热膨胀系数存在较大的差异，普通的接头容易引起较大的焊接残余应力，采用凸起与凹槽的结构可有效地缓解焊接处的热应力，提高焊接可靠性。尤其在包括金属镀层的方案中，可以凸起或者凹槽中一者设于金属镀层，另一者设于盖板I，优选金属镀层设有凹槽，盖板I设有凸起，通过该结构，进一步增加焊接的方便性，以及连接的可靠性和密封性。
[0045]上述各实施例中防爆结构还可以包括黏附膜7，黏附膜7黏附于防爆阀3的至少一个表面。其中，在同时包括黏附膜7与刻槽的实施例中，黏附膜7设置在刻槽32的径向投影范围内，即在垂直于防爆孔的平面的投影中，黏附膜7位于刻槽32的内部。通过增加黏附膜7，使防爆阀3爆破时黏附膜7内的爆破片不会分离，能够防止爆破片造成的二次事故的发生，且结构简单、工艺实现方便，能有效解决石墨片易碎问题。
[0046]上述各实施例中的防爆结构还包括防溅罩5，如图3-6所示，防溅罩5设有通气孔52，通气孔52沿防溅罩5的厚度方向贯通，同时防溅罩5安装于盖板I，其可以直接安装于盖板1，也可以间接安装于盖板I，且防溅罩5位于盖板I的顶部的一侧，并覆盖防爆阀3。通过增加防溅罩5，使防溅罩5覆盖防爆阀3，当动力电池内的气压很大时，防爆阀3被冲破，高速气流在冲到防溅罩5时，被防溅罩5阻挡，增加高速气流的流动路径，气流中携带破裂的大碎片、可燃物质等与防溅罩5发生碰撞，很难冲出防溅罩5，从而降低引发二次事故的风险。
[0047]包括防溅罩的实施例中，防溅罩5设有开口，开口连接于盖板I，其可以直接连接，也可以为间接连接。
[0048]具体地，防溅罩5可以为凸起结构，如图3、4所示，可以凸向靠近防爆阀3的一侧，也可以凸向远离防爆阀3的一侧，优选其凸向远离防爆阀3的一侧。通过增加凸起结构，能够增大泄压面积，尽快将电芯内聚集的气压释放。其中凸起结构可以为弧形曲面结构，也可以为拱形结构，也可以为锥状凸起结构，优选为弧形曲面结构，以进一步增大泄压面积和气流的流动空间。在该实施例中，通气孔52可以设于防溅罩5的任意位置，如在防溅罩5为弧形曲面结构的实施例中，通气孔52可以分布于整个弧形曲面结构的弧形面，也可以仅在部分区域设置通气孔52。
[0049]上述各实施例中的防溅罩5也可以为筒状结构，如图6所示，筒状结构的开口端连接于盖板I。在该实施例中，通气孔52可以设于筒状结构的筒底，也可以设于侧壁，或者筒底与侧壁同时设有通气孔52，通气孔52沿筒状结构的厚度方向贯通。优选仅设于筒状结构的侧壁，且沿侧壁的厚度方向贯通，当防爆阀3被冲破，高速气流冲到筒状结构的筒底时，被筒底阻挡，从而进一步增加高速气流的流动路径，使气流中携带破裂的大碎片、可燃物质等先与筒底发生碰撞，增加冲出防溅罩5的难度，从而更好地降低引发二次事故的风险。
[0050]为了增加防溅罩5的强度，防溅罩5设有加强区51，尤其在防溅罩5为向远离防爆阀3的一侧凸起的凸起结构的实施例中，加强区51自开口向防溅罩5的顶部延伸，此时，通气孔52与加强区51错位设置，S卩加强区51内不设置通气孔52。加强区51可以设有一个，也可以设有两个或者若干个，在防溅罩5为凸起结构的实施例中，优选设有两个，且二者相对设置，如图2所示，以既保证防溅罩5的强度，又能起到迅速泄压的目的。在防溅罩5为筒状结构的实施例中，加强区51与通气孔52间隔设置，且优选沿筒状结构的周向，加强区51的尺寸小于通气孔52的尺寸，以保证足够的泄压面积。
[0051]在上述各实施例中，为了实现轻量化，防溅罩5优选采用薄壁结构，且为了进一步提高防派罩5的强度，优选米用金属材质。
[0052]在上述各实施例中还可以包括底座2，底座2设有通孔，底座2的一端插装于防爆孔，且其外壁与防爆孔之间密封，其密封方式可以采用密封结构，也可以通过底座2与防爆孔之间的激光焊接实现密封;防爆阀3与底座2连接，且密封通孔，其密封方式可以通过密封结构，如密封圈4密封，也可以通过防爆阀3与底座2之间的扩散焊实现密封，尤其在防爆阀3为石墨的实施例中，采用扩散焊接实现密封更为方便;防溅罩5通过底座2与盖板I连接，SP底座2与盖板I连接，防溅罩5与底座2连接，其可以与底座2的外壁连接，也可以与底座2的通孔的内壁连接，或者直接与底座2的端面连接。底座2可以为柱状结构或者板状结构，也可以为第一底座或者第二底座。
[0053]其中，第一底座设有阶梯孔，即底座2的通孔为阶梯孔，阶梯孔包括大孔段和小孔段，且大孔段位于顶部的上方，防爆阀3搭接于阶梯孔的阶梯面，并密封小孔段;第一底座的外壁插装于防爆孔，且其外壁与防爆孔之间密封;防溅罩5通过第一底座与盖板I连接。通过设置阶梯孔，将防爆阀3搭接于阶梯面，能够防止装配时防爆阀3滑出底座2，同时增加防爆阀3与底座2的接触面积，使其能够更好地密封小孔段。
[0054]第二底座设有通孔，防爆阀3密封安装于通孔;第二底座的外壁为阶梯结构，即底座2的外壁为阶梯结构，包括大段和小段，大段位于顶部的上方，且搭接于顶部;小段插装连接于防爆孔，且其侧壁与防爆孔之间密封;防溅罩5通过第二底座与盖板I连接。通过将底座2的外壁设为阶梯结构，能够防止底座2装配时滑出防爆孔，其也能够增加底座2与盖板I的接触面积，使其外壁与防爆孔之间形成更好的密封。
[0055]在底座2为第一底座的实施例中，其外壁也可以为第二底座中的阶梯结构，具体与盖板I的连接结构如第二底座的外壁与盖板I的连接结构;在底座2为第二底座的实施例中，其通孔也可以为第一底座中的阶梯孔，其与防爆阀3的连接结构如第一底座与防爆阀3的连接结构。
[0056]为了起到更好地密封效果，防爆结构还包括密封圈4;密封圈4设于防溅罩5与防爆阀3之间。在设有底座2的实施例中，密封圈4置于防爆阀3与防溅罩5之间，且通过防溅罩5压紧，尤其在底座2为第一底座的方案中，防溅罩5与大孔段的内壁插装连接，其对动力电池内部能够起到更好的密封作用。当然防溅罩5也可以直接与大孔或者底座2的端面连接，密封圈4置于防溅罩5与防爆阀3之间，并通过防溅罩5压紧。
[0057]在底座2包括阶梯孔的实施例中，尤其在防溅罩5与大孔段的内壁插装连接的实施方式中，大孔段远离小孔段的一端设有卡口，防溅罩5卡入卡口，如图3所示。通过增加卡口，防止防溅罩5与底座2的脱离，保证防溅罩5连接的可靠性。
[0058]在包括底座2的实施例中，防爆阀3与底座2的连接方式，可以采用上述包括凸起与凹槽的连接方式，即底座2与防爆阀3中一者设置凸起，另一者设置凹槽，凸起插入凹槽，实现连接。
[0059]在包括底座2的实施例中，为了保证防爆阀3与底座2连接的可靠性以及对通孔或者小孔段的密封性，防爆结构还包括压块6，压块6位于防爆阀3远离盖板I 一面，并压紧防爆阀3，且与底座2连接，其连接方式可以为铆接、焊接等，优选铆接并激光焊接，以确保防爆阀3与底座2接触面的密封性，尤其在防爆阀3为石墨的实施例中，能够增加防爆阀3与底座2的粘结力，进而起到更好地密封效果。在底座2为阶梯孔的实施例中，压块6插装连接于大孔段，以与阶梯面共同实现对防爆阀3的挤压。
[0060]本申请包括底座2的方案中，也可以同时包括密封圈4和压块6，密封圈4与压块6贝占合，位于防溅罩5与底座2之间，优选密封圈4较压块6更贴近防爆阀3，通过压块6将密封圈4、防爆阀3与底座2压紧，尤其在底座2为第二底座的实施例中，能够起到更好地密封作用。
[0061]以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
【主权项】
1.一种防爆结构，其特征在于，包括盖板和防爆阀，所述盖板设有防爆孔，所述防爆阀安装于所述盖板，且密封所述防爆孔;所述防爆阀的材质为石墨。2.根据权利要求1所述的防爆结构，其特征在于，还包括防溅罩，所述防溅罩设有通气孔，所述防溅罩位于所述盖板的顶部的一侧，并覆盖所述防爆阀。3.根据权利要求1所述的防爆结构，其特征在于，所述防爆阀至少一个表面上设有刻槽。4.根据权利要求1所述的防爆结构，其特征在于，所述防爆阀的两面均设有刻槽，两个所述刻槽沿所述防爆阀的厚度方向位置相对。5.根据权利要求1所述的防爆结构，其特征在于，还包括黏附膜，所述黏附膜黏附于所述防爆阀的至少一个表面。6.根据权利要求5所述的防爆结构，其特征在于，所述防爆阀至少一个表面上设有刻槽，并且所述黏附膜设置在所述刻槽的径向投影范围内。7.根据权利要求2所述的防爆结构，其特征在于，所述防溅罩为弧形曲面结构或者拱形结构，且其朝远离所述防爆阀的一侧凸起。8.根据权利要求2所述的防爆结构，其特征在于，所述防溅罩为筒状结构，所述筒状结构的开口端连接于所述盖板;所述通气孔设于所述筒状结构的侧壁，且沿所述侧壁的厚度方向贯通。9.根据权利要求1所述的防爆结构，其特征在于，所述防爆阀的边缘镀有金属镀层，所述金属镀层搭接于所述盖板，并通过焊接与所述盖板连接。10.根据权利要求1-9任一项所述的防爆结构，其特征在于，所述防爆阀搭接于所述盖板上，所述盖板朝向所述防爆阀的一侧设有凸起，所述防爆阀的边缘朝向所述盖板的一侧对应设有能够容纳所述凸起的凹槽。11.一种动力电池，其特征在于，包括如权利要求1-10所述的防爆结构。
【文档编号】H01M2/12GK106025148SQ201610560431
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月15日
【发明人】王宗源, 夏天军, 张彪, 黄守君, 喻先锋
【申请人】宁德时代新能源科技股份有限公司