电池防爆结构、电池壳体以及电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种电池防爆结构、电池壳体以及电池。


背景技术：

2.锂电池以其高能量密度、长寿命等优点，被广泛应用于电动汽车、备用电源系统、微电网储能系统中。动力锂电池含有卷芯、电解液、外壳、盖板等结构。在电池结构设计上，为了提升电池安全性能，通常在电池盖板上增加防爆机构设计。电池在异常状态热失控时通过防爆机构泄压，防止电池出现热失控风险。
3.现有技术中的防爆机构上大多在单侧设置刻痕形成爆破区域。当电池内压力大于防爆机构设定值后，会使爆破区域破开，进而使电池泄压。在处理硬度较低、延展性较好的金属时，通过单侧设置刻痕的方式，容易将刻痕加工到指定深度，即可以保证刻痕深度的精度。在实际使用过程中刻痕的设置深度与爆破压力之间存在数学关系，可根据刻痕深度确定爆破压力，在压力达到设定值时准确爆破，从而得到爆点稳定的防爆机构。
4.但是，当处理硬度较高且延展性较差的金属时，会使得单侧刻痕的加工过程非常困难，难以保证单侧刻痕的加工质量，很难精准加工到指定深度，进而无法保证防爆机构的开启压力的稳定性。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例所要解决的技术问题是提供了一种电池防爆结构、电池壳体以及电池，其通过在防爆片的双侧表面同时设置防爆槽，具有加工成型率高、爆点精度高且更加稳定可靠等优点。
6.本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现，本实用新型提供了一种电池防爆结构，所述电池防爆结构包括防爆片，所述防爆片沿着厚度方向具有相对设置的第一表面和第二表面；
7.所述第一表面上设有至少一条不穿透所述防爆片的第一防爆槽，所述第一防爆槽在所述第一表面上形成第一爆破区；
8.所述第二表面上设有至少一条不穿透所述防爆片的第二防爆槽，所述第二防爆槽在所述第二表面上形成第二爆破区；
9.所述第一爆破区和/或所述第二爆破区上设有加强结构。
10.在本实用新型的一较佳实施方式中，沿所述防爆片的厚度方向，所述第一防爆槽具有第一底端，所述第二防爆槽具有第二底端，所述第一底端和所述第二底端在所述防爆片的厚度方向间错设置。
11.在本实用新型的一较佳实施方式中，沿所述防爆片的厚度方向，所述第一底端距离所述第二表面或所述第二防爆槽的侧壁的最小厚度为第一厚度，所述第二底端距离所述第一表面或所述第一防爆槽的侧壁的最小厚度为第二厚度；
12.所述第一防爆槽与所述第二防爆槽之间的最小厚度为第三厚度，所述第三厚度小
于所述第一厚度和所述第二厚度。
13.在本实用新型的一较佳实施方式中，至少部分所述第一防爆槽和所述第二防爆槽设置在同一高度。
14.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一防爆槽和所述第二防爆槽同心排布设置在所述防爆片的相对两侧表面上。
15.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一防爆槽和所述第二防爆槽对称设置在所述防爆片的相对两侧表面上。
16.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一爆破区和/或所述第二爆破区呈减薄设置，所述爆破区的减薄深度小于对应的所述防爆槽的设置深度。
17.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一防爆槽的横截面形状与所述第二防爆槽的横截面形状相同。
18.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一防爆槽的横截面形状与所述第二防爆槽的横截面形状不同。
19.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述加强结构包括至少一个设置在所述第一爆破区和/或所述第二爆破区上的加强筋。
20.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述防爆片的外周边缘环设有焊接部。
21.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一防爆槽由连续设置的刻痕成型，或所述第一防爆槽由断续设置的刻痕成型。
22.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第二防爆槽由连续设置的刻痕成型，或所述第二防爆槽由断续设置的刻痕成型。
23.本实用新型提供了一种电池壳体，所述电池壳体包括前述的电池防爆结构。
24.本实用新型提供了一种电池，所述电池包括前述的电池防爆结构。
25.本实用新型的技术方案具有以下显著有益效果：
26.本技术所述电池防爆结构，通过在防爆片的两侧表面上的防爆槽能够形成两个爆破区，在使用过程中，当电池内的压力超过设定值时，通过爆破区能够及时地对电池进行泄压，防止电池出现热失控现象。在制造过程中，由于防爆片的两侧表面均设有防爆槽，可通过一体冲压成型工艺同时冲压防爆片的两侧表面，进而完成防爆片的制造过程，采用一体冲压成型工艺同时冲压防爆片的两侧表面有利于控制防爆槽的开设深度和质量，便于生产制造且降低了生产成本，且还能够提高防爆片的成品率。特别是当防爆片采用硬度高、延展性差的金属时，上述效果更加明显。
27.通过在防爆片的两侧表面同时设置防爆槽形成爆破区，使得其中一条防爆槽能够设置在电池内部，使该防爆槽能够更加直接地承受电池内压作用，有利于提升防爆片爆破的准确性和稳定性。
28.进一步地，通过在第一爆破区和第二爆破区的其中一个或两个上设置加强结构，通过加强结构对爆破区进行补强，能够提高爆破区的抗疲劳强度，防止爆破区受疲劳效应影响出现破损或误开启，使得防爆片更加稳定可靠，使用过程更加安全。
29.本技术所述电池壳体和所述电池通过运用上述电池防爆结构具有更加稳定的爆点，能够提高电池壳体和电池使用过程中的安全性。且通过设置在爆破区上的加强结构还能够防止防爆片因疲劳应力而出现失效，增加了电池壳体和电池的稳定性和可靠性。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
32.图1为电池防爆结构的一种立体结构示意图；
33.图2为电池防爆结构的一种俯视结构示意图；
34.图3为电池防爆结构的另一种俯视结构示意图；
35.图4为一种圆形电池防爆结构的立体结构示意图；
36.图5为一种圆形电池防爆结构的剖视结构示意图；
37.图6为第一防爆槽和第二防爆槽间错设置剖视结构示意图；
38.图7为第一厚度、第二厚度和第三厚度方向示意图；
39.图8为第一防爆槽和第二防爆槽对称设置剖视结构示意图；
40.图9为半圆形第一防爆槽和半圆形第二防爆槽剖视结构示意图；
41.图10为u形第一防爆槽和u形第二防爆槽剖视结构示意图；
42.图11为梯形第一防爆槽和梯形第二防爆槽剖视结构示意图；
43.图12为矩形第一防爆槽和矩形第二防爆槽剖视结构示意图；
44.图13为三角形第一防爆槽和矩形第二防爆槽剖视结构示意图；
45.图14为三角形第一防爆槽和u形第二防爆槽剖视结构示意图。
46.以上附图的附图标记：
47.1、防爆片；
48.2、第一防爆槽；21、第一爆破区；22、第一底端；
49.3、第二防爆槽；31、第二爆破区；32、第二底端；
50.4、加强结构；41、加强筋；
51.5、焊接部。
具体实施方式
52.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
53.现有技术中的防爆机构上大多在单侧设置刻痕形成爆破区域。当电池内压力大于防爆机构设定值后，会使爆破区域破开，进而使电池泄压。在处理硬度较低、延展性较好的金属时，通过单侧设置刻痕的方式，容易将刻痕加工到指定深度，可以保证刻痕深度的精度。在实际使用过程中刻痕的设置深度与爆破压力之间存在数学关系，可根据刻痕深度确
定爆破压力，在压力达到设定值时，准确爆破得到爆点稳定的防爆机构。但是，当处理硬度较高且延展性较差的金属时，会使得单侧刻痕的加工过程更加困难，难以保证单侧刻痕的加工质量，很难精准加工到指定深度，进而无法保证防爆机构的开启压力的稳定性，使得防爆机构的可靠性下降。并且，通过增加单侧刻痕的加工深度可起到降低防爆片的开启压力的作用，但单侧刻痕在防爆片上加工地过深时，会降低爆破区与防爆片之间的连接强度，使得爆破区出现破损、误开启等风险，降低了防爆片的可靠性。
54.本技术提供了一种电池防爆结构主要用于解决单侧刻痕造成的爆破精度低、加工困难的问题。
55.请结合参阅图1至图5，本技术实施方式提供了一种电池防爆结构，所述电池防爆结构包括防爆片1，所述防爆片1沿着厚度方向具有相对设置的第一表面和第二表面。所述第一表面上设有至少一条不穿透所述防爆片1的第一防爆槽2，所述第一防爆槽2在所述第一表面上形成第一爆破区21。所述第二表面上设有至少一条不穿透所述防爆片1的第二防爆槽3，所述第二防爆槽3在所述第二表面上形成第二爆破区31。所述第一爆破区21和/或所述第二爆破区31上设有加强结构4。
56.整体上，本技术所提供的电池防爆结构，在使用过程中，当电池内的压力超过设定值时，通过设置在防爆片1的两侧表面上的两个爆破区，能够及时地对电池进行泄压，防止电池出现热失控现象。通过在防爆片1的两侧表面同时设置防爆槽，可通过一体冲压成型工艺同时冲压防爆片1的两侧表面完成制造过程，便于控制防爆槽的开设深度和质量，降低生产成本并提高成品率。且通过将一条防爆槽设置在电池内部，使得防爆槽能够直接承受电池内压，便于提高防爆槽的开启的准确性。进一步地，通过在爆破区上设置加强结构4，通过加强结构4能够提高爆破区的抗疲劳强度，防止爆破区因疲劳应力出现破损或误开启，使得防爆片1更加可靠，使用更加安全。其中，可在第一爆破区21上单独设置加强结构4，也可在第二爆破区31单独设置加强结构4，或同时在第一爆破区21和第二爆破区31设置加强结构4，设计人员可根据使用需要合理设置，这里不做限制。
57.在本技术说明书中，将结合具体的实施方式和附图详细展开阐述。
58.具体的，请结合参阅图1至图14，该电池防爆结构可以包括：防爆片1；第一防爆槽2；第二防爆槽3；加强结构4；焊接部5。
59.在本实施例中，参阅图6和图7，沿所述防爆片1的厚度方向，所述第一防爆槽2具有第一底端22，所述第二防爆槽3具有第二底端32，所述第一底端22和所述第二底端32在所述防爆片1的厚度方向间错设置。通过将所述第一防爆槽2的第一底端22和所述第二防爆槽3的第二底端32间错设置，能够避免第一防爆槽2和第二防爆槽3加工时出现应力集中，防止应力集中在同一厚度方向进而导致防爆片1出现断裂的现象。具体的，可通过一体冲压成型工艺同时冲压防爆片1的两侧表面，进而完成防爆片1的制造过程。采用一体冲压成型工艺同时冲压防爆片1的两侧表面有利于控制防爆槽的开设深度和质量，便于生产制造且降低了生产成本，且还能够提高防爆片1的成品率。特别是当防爆片1采用硬度高、延展性差的金属时，上述效果更加明显。当然，设计人员也可以采用其他形式的制造工艺，这里以冲压工艺为例，其他制造工艺不做限制。
60.具体的，沿所述防爆片1的厚度方向，所述第一底端22距离所述第二表面或所述第二防爆槽3的侧壁的最小厚度为第一厚度a，所述第二底端32距离所述第一表面或所述第一
防爆槽2的侧壁的最小厚度为第二厚度b。所述第一防爆槽2与所述第二防爆槽3之间的最小厚度为第三厚度c，所述第三厚度c小于所述第一厚度a和所述第二厚度b。设计人员可合理设置第一防爆槽2和第二防爆槽3的大小以及间隔距离，进而确定第一厚度a和第二厚度b的大小，这里不做限制。
61.通过使第三厚度c小于第一厚度a和第二厚度b，将最薄区域由第一厚度a形成的减薄区域或第二厚度b形成的减薄区域转移到第三厚度c形成的减薄区域。在防爆片1的厚度方向，第一厚度a形成的减薄区域和第二厚度b形成的减薄区域相对较厚，能够更好地提供支撑爆破区，防止爆破区受挤压作用而出现破损。同时，通过相对较薄的第三厚度c，能够为爆破提供更加薄弱的区域，当压力达到设定值时，较薄的第三厚度c形成的薄弱区域会被破开用于泄压。
62.通过采用上述设计，一方面提高了爆破区与防爆片1的连接强度，使得爆破区能够更加牢固地连接在防爆片1上，能够承受更多地电池的呼吸作用以及取放挤压作用产生的沿所述防爆片1的厚度方向上的疲劳应力，增加了防爆片1的稳定性。另一方面，通过设置在第一防爆槽2和第二防爆槽3之间的第三厚度c作为爆破薄弱区，且其中一条防爆槽在使用过程中会设置在电池内，进而利用该防爆槽能够直接接收电池内压作用，进而当电池内压力超过第三厚度c承受值时，第三厚度c区域被破开完成泄压，通过调整第三厚度c的大小，可以更加准确地控制起爆破精度。
63.进一步地，在本实施例中，至少部分所述第一防爆槽2和所述第二防爆槽3设置在同一高度。通过将第一防爆槽2与第二防爆槽3在防爆片1的厚度方向部分重叠设置，使得第三厚度c出现在第一防爆槽2与第二防爆槽3的重叠部分，进而电池内压力能够沿防爆片1的纵长延伸方向作用在第三厚度c形成的薄弱区域。使得第一厚度a和第二厚度b能够更好地承受沿防爆片1的厚度方向作用的压力，而第三厚度c能够更好地承受沿防爆片1的纵长延伸方向作用的电池内压力，一方面提高了爆破区在防爆片1上沿厚度方向的承载力，使得防爆片1更加地稳定可靠，另一方面便于控制第三厚度c的大小，进而准确地控制起爆压力。设计人员可根据实际使用需要合理确定第一防爆槽2和第二防爆槽3之间的重叠部分大小，这里不做限制。
64.在本实施例中，可将所述第一防爆槽2和所述第二防爆槽3同心排布设置在所述防爆片1的相对两侧表面上。具体的，第一防爆槽2和第二防爆槽3之间可同心排布设置，并且第一防爆槽2和第二防爆槽3在所述防爆片1的厚度方向错开设置，使具有较小面积的爆破区设置在电池内部，较大面积的爆破区设置在电池外部，这里可以防止爆破区出现无法从防爆片1上破开的情况。通过将第一防爆槽2和第二防爆槽3采用同心排布设置，能够使得第一防爆槽2和第二防爆槽3在防爆片1的相对两侧表面围绕形成两个较为均匀分布的爆破区，围绕设置的防爆槽具有更加均匀力学分布，能够提高爆破区破开的均匀性，起到更好地泄压效果。
65.当然，作为第一防爆槽2和第二防爆槽3的另一种可替换设置方式，可将所述第一防爆槽2和所述第二防爆槽3对称设置在所述防爆片1的相对两侧表面上。通过对称设置能够使第一防爆槽2和第二防爆槽3在防爆片1的两侧表面形成对称的爆破区，提高了防爆片1的稳定性。
66.在本实施例中，所述第一爆破区21和/或所述第二爆破区31呈减薄设置，所述爆破
区的减薄深度小于对应的所述防爆槽的设置深度。通过将第一爆破区21和/或第二爆破区31进行减薄设置，能够降低爆破区的整体强度，也使得爆破区形成槽体形状，使得电池内压能够更加直接作用在爆破区上，起到了更好的爆破效果。具体的，所述第一爆破区21可单独作减薄设置，或所述第二爆破区31可单独作减薄设置，或将第一爆破区21和第二爆破区31同时作减薄设置，设计人员可根据需要合理设置，这里不做限制。
67.在本实施例中，参阅图8至图12，所述第一防爆槽2的横截面形状与所述第二防爆槽3的横截面形状相同。具体的，可将所述防爆槽的横截面形状呈v形、u形、梯形、矩形或半圆形等形状，当然设计人员也可根据需要将防爆槽的横截面形状设置为其他形状，这里不做限制。
68.当然，作为防爆槽的横截面形状的另一种可替换实施方式，在本实施例中，参阅图13和图14，所述第一防爆槽2的横截面形状与所述第二防爆槽3的横截面形状不同。具体的，例如可将所述第一防爆槽2的横截面形状呈v形、u形、梯形、矩形或半圆形中的一种，所述第二防爆槽3的横截面形状呈v形、u形、梯形、矩形或半圆形中的另一种。当然，设计人员也可将第一防爆槽2的横截面形状和第二防爆槽3的横截面形状设置为其他形状，这里不做限制。
69.在本实施例中，所述加强结构4包括至少一个设置在所述第一爆破区21和/或所述第二爆破区31上的加强筋41。具体的，可单独在第一爆破区21上设置加强结构4，或单独在第二爆破区31设置加强结构4，或同时在第一爆破区21和第二爆破区31上设置加强结构4，设计人员根据使用需要合理选择加强结构4的设置方式，这里不做限制。其中，加强筋41的结构可设置为线形结构，或加强筋41的结构可设置为面状结构。例如，可将加强筋41设置为单个字母形状或多个字母排列形状，也可将加强筋41设置为各种图案状，设计人员合理选择，这里不做限制。通过在第一爆破区21和第二爆破区31的其中一个或两个上设置加强筋41，通过加强筋41对爆破区进行补强，能够提高爆破区的抗疲劳强度，防止爆破区受疲劳效应影响出现破损或误开启，使得防爆片1更加稳定可靠，使用过程更加安全。
70.在本实施例中，所述防爆片1的外周边缘环设有焊接部5。通过焊接部5能够将防爆片1焊接连接到防爆阀或电池壳体上，进而使防爆阀或电池壳体获得防爆功能。
71.在本实施例中，所述第一防爆槽2由连续设置的刻痕成型，或所述第一防爆槽2由断续设置的刻痕成型。当第一防爆槽2通过断续设置的刻痕成型时，通过刻痕的断开处使得爆破区与刻痕外侧的防爆片1相连，能够防止爆破区飞出，起到了良好的安全防护作用。进一步地，所述第二防爆槽3由连续设置的刻痕成型，或所述第二防爆槽3由断续设置的刻痕成型。设计人员可根据使用需要合理组合第一防爆槽2和第二防爆槽3的刻痕设置方式，这里不做限制。
72.本技术所述电池防爆结构使用时，当电池内的压力超过设定值时，第一防爆槽2形成的第一爆破区21和第二防爆槽3形成的第二爆破区31能够及时地破开进而对电池进行泄压，防止电池出现热失控现象。
73.本技术所述电池防爆结构的有益效果：由于防爆片1的两侧表面均设有防爆槽，可通过一体冲压成型工艺同时冲压防爆片1的两侧表面，进而完成防爆片1的制造过程，采用一体冲压成型工艺同时冲压防爆片1的两侧表面有利于控制防爆槽的开设深度和质量，便于生产制造且降低了生产成本，且还能够提高防爆片1的成品率。特别是当防爆片1采用硬
度高、延展性差的金属时，上述效果更加明显。且通过在防爆片1的两侧表面同时设置防爆槽形成爆破区，使得其中一条防爆槽能够设置在电池内部，使该防爆槽能够更加直接地承受电池内压作用，有利于提升防爆片1爆破的准确性和稳定性。进一步地，通过在第一爆破区21和第二爆破区31的其中一个或两个上设置加强结构4，通过加强结构4对爆破区进行补强，能够提高爆破区的抗疲劳强度，防止爆破区受疲劳效应影响出现破损或误开启，使得防爆片1更加稳定可靠，使用过程更加安全。
74.本技术提供了一种电池壳体，所述电池壳体包括如前述实施例中所述电池防爆结构。具体的，所述电池防爆结构可通过焊接的方式安装到所述电池壳体上，进而使所述电池壳体具有防爆功能。并且通过设置在爆破区上的加强结构4还能够防止防爆片1因疲劳应力而出现失效，使得电池壳体更加稳定可靠。当然，所述电池防爆结构也可通过其他安装方式固定到所述电池壳体上，这里不做限制。
75.本技术提供了一种电池，所述电池包括如前述实施例中所述电池防爆结构。通过在电池上设置所述电池防爆结构，当电池内压过大时，能够起到泄压作用，防止电池出现热失控，提高了电池使用安全性。
76.披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由
…
构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
77.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。