电池防爆阀结构、顶盖、电池和用电设备的制作方法

本发明涉及电池，尤其是指一种电池防爆阀结构、顶盖、电池和用电设备。

背景技术：

1、热失控是电池最严重的安全事故，储存在电池内部的电能和化学能在短时间内大量释放，使得电池内部的温度快速升高，同时热失控中电解液、活性物质分解产生的大量气体会导致电池内部的压力急剧升高，甚至引起锂离子电池的爆炸。

2、为了保证在锂离子电池的安全性，通常会在电池顶盖上设计一个电池防爆阀，在压力过高时能够及时被破坏，释放电池内部的压力，防止热失控中电池发生爆炸。

3、对于电池而言，防爆阀设计在电池的顶盖，防爆阀还兼具了断路器的功能，在电池内部压力升高到一定程度时，防爆阀动作切断电流回路，当电池内部的压力进一步升高时，防爆阀结构被破坏，释放电池内部的压力，防止电池发生爆炸。

4、现有的防爆阀一般存在以下问题：

5、电池出现异常时，内压瞬间增大冲开防爆阀，若增压太快而排气不及时时，电池会出现爆炸风险，带来安全隐患；

6、在电池容量比较大和较宽/较薄型号电池中，短时间内产生大量气体的情况的情况下，防爆阀很容易被位移的电芯所堵塞，从而导致电池内部的压力积聚，引起爆炸。

7、虽然通过增大防爆阀的泄压面积在一定程度上能解决上述问题，比如：单纯地将单个防爆阀的泄压面积增大，或者，通过使用多个防爆阀来增大总的泄压面积，但这两种实施手段一方面会降低顶盖或电池壳体的强度，另一方面会使得防爆阀在电池装车或正常使用过程中意外开阀，危害电池安全。

8、因此，单纯地仅增大防爆阀的泄压面积无法从根本上解决防爆阀泄压不及时或排气易堵塞的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明公开了一种电池防爆阀结构、顶盖、电池和用电设备。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种电池防爆阀结构，包括：

4、基板，沿其厚度方向开设有贯穿的防爆孔；

5、二级防爆阀片，安装于所述基板且覆盖所述防爆孔；所述二级防爆阀片沿其厚度方向开设有贯穿的一级防爆阀孔，所述一级防爆阀孔和所述防爆孔连通；

6、一级防爆阀片，安装于所述二级防爆阀片上且覆盖所述一级防爆阀孔；

7、其中，所述一级防爆阀片的开阀压强小于所述二级防爆阀片的开阀压强。

8、在一些实施例中，所述一级防爆阀片的泄压面积和所述二级防爆阀片的泄压面积满足以下关系式：

9、

10、式中：为二级防爆阀片的泄压面积，的取值范围为2~10，为一级防爆阀片的泄压面积。

11、在一些实施例中，所述基板的厚度方向具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面边缘或第二表面边缘围成的区域的面积和所述二级防爆阀片的泄压面积满足以下关系式：

12、

13、式中：为二级防爆阀片的泄压面积，的取值范围为0.1~0.95，为所述第一表面边缘或第二表面边缘围成的区域的面积。

14、在一些实施例中，所述一级防爆阀片设有第一开阀刻痕，所述二级防爆阀片设有第二开阀刻痕，所述第二开阀刻痕的深度小于所述第一开阀刻痕的深度。

15、在一些实施例中，所述第二开阀刻痕的深度和所述二级防爆阀片的厚度满足以下关系式：

16、

17、式中：为第二开阀刻痕的深度，为取值范围为1/4-2/3，为二级防爆阀片的厚度。

18、在一些实施例中，所述基板和所述二级防爆阀片的固定方式为焊接或粘接。

19、在一些实施例中，所述一级防爆阀片和所述二级防爆阀片的固定方式为焊接或粘接。

20、在一些实施例中，在所述基板的厚度方向具有相对的第一表面和第二表面，在所述基板的第一表面向内凹陷形成有第一孔体，所述二级防爆阀片限定在所述第一孔体。

21、在一些实施例中，在所述二级防爆阀片的厚度方向具有相对的第三表面和第四表面，在所述二级防爆阀片的第四表面设置至少一个第二孔体，所述一级防爆阀片限定在所述第二孔体。

22、在一些实施例中，所述二级防爆阀片的中心和所述一级防爆阀片的中心位于同一轴线上。

23、一种顶盖，包括顶盖片和如上述所述的电池防爆阀结构，所述基板为所述顶盖片。

24、一种电池，包括：

25、壳体，具有一开口；

26、电芯，安装于所述壳体内；

27、顶盖，扣合所述壳体的开口，所述顶盖包括顶盖片；以及

28、如上述所述的电池防爆阀结构；

29、其中，所述电池防爆阀结构设置于所述顶盖上，所述基板为所述顶盖片；或者，所述电池防爆阀结构设置于所述壳体上，所述基板为所述壳体的底板或侧板。

30、一种用电设备，包括如上述所述的电池。

31、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

32、本发明所述的电池防爆阀结构当电池异常瞬间产气时，一级防爆阀片会快速打开，若电池增压太快或电池防爆阀结构排气出现堵塞时，二级防爆阀片会快速打开进行泄压，可有效规避电池爆炸的发生，提高电池安全性。

33、本发明所述的电池防爆阀结构中一级防爆阀片设置在二级防爆阀片上面，二级防爆阀片再固定在顶盖片或电池的壳体上，不会影响电池能量密度。

技术特征：

1.一种电池防爆阀结构，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的电池防爆阀结构，其特征在于：所述一级防爆阀片（2）的泄压面积和所述二级防爆阀片（3）的泄压面积满足以下关系式：

3.根据权利要求1所述的电池防爆阀结构，其特征在于：所述基板的厚度方向具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面边缘或第二表面边缘围成的区域的面积和所述二级防爆阀片（3）的泄压面积满足以下关系式：

4.根据权利要求1所述的电池防爆阀结构，其特征在于：所述一级防爆阀片（2）设有第一开阀刻痕（21），所述二级防爆阀片（3）设有第二开阀刻痕（33），所述第二开阀刻痕（33）的深度小于所述第一开阀刻痕（21）的深度。

5.根据权利要求4所述的电池防爆阀结构，其特征在于：所述第二开阀刻痕（33）的深度和所述二级防爆阀片（3）的厚度满足以下关系式：

6.根据权利要求1所述的电池防爆阀结构，其特征在于：所述基板和所述二级防爆阀片（3）的固定方式为焊接或粘接。

7.根据权利要求1所述的电池防爆阀结构，其特征在于：所述一级防爆阀片（2）和所述二级防爆阀片（3）的固定方式为焊接或粘接。

8.根据权利要求1所述的电池防爆阀结构，其特征在于：在所述基板的厚度方向具有相对的第一表面和第二表面，在所述基板的第一表面向内凹陷形成有第一孔体（111），所述二级防爆阀片（3）限定在所述第一孔体（111）。

9.根据权利要求1所述的电池防爆阀结构，其特征在于：在所述二级防爆阀片（3）的厚度方向具有相对的第三表面和第四表面，在所述二级防爆阀片（3）的第四表面设置至少一个第二孔体（32），所述一级防爆阀片（2）限定在所述第二孔体（32）。

10.根据权利要求1所述的电池防爆阀结构，其特征在于：所述二级防爆阀片（3）的中心和所述一级防爆阀片（2）的中心位于同一轴线上。

11.一种顶盖，其特征在于，包括顶盖片和如权利要求1-10任意一项所述的电池防爆阀结构，所述基板为所述顶盖片。

12.一种电池，其特征在于：包括：

13.一种用电设备，其特征在于：包括如权利要求12所述的电池。

技术总结
本发明涉及一种电池防爆阀结构、顶盖、电池和用电设备，其中电池防爆阀结构包括：基板，沿其厚度方向开设有贯穿的防爆孔；二级防爆阀片，安装于基板且覆盖防爆孔；二级防爆阀片沿其厚度方向开设有贯穿的一级防爆阀孔，一级防爆阀孔和防爆孔连通；一级防爆阀片，安装于二级防爆阀片上且覆盖一级防爆阀孔；其中，一级防爆阀片的开阀压强小于二级防爆阀片的开阀压强。本发明在不增加防爆阀结构的总泄压面积的情况下，将一级防爆阀片和二级防爆阀片的泄压面积和刻痕深度关联起来，使得当电池异常瞬间产气时，一级防爆阀片能够快速打开；若增压太快或排气出现堵塞时，二级防爆阀片快速打开来泄压，可有效规避电池爆炸发生，提高电池安全性。

技术研发人员：林法稳,房森基,吴思妙,李勇军,陈圣立
受保护的技术使用者：江苏正力新能电池技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13