CN114421038B - 电芯密封组件、电池、用电设备及电芯密封方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种电芯密封组件、电池、用电设备及电芯密封方法，电芯密封组件包括壳体、密封塞以及密封盖。壳体设置有连通的容腔和第一孔。密封塞包括连接壁和弹性壁，连接壁与第一孔的孔壁密封连接，弹性壁包括导向部和合拢部。导向部和合拢部围设形成有与容腔连通的第一凹部，沿第一方向，第一凹部沿第一孔的径向的尺寸逐渐减小，密封塞背离第一凹部的一侧设有第二凹部。合拢部合拢以隔离第一凹部和第二凹部，并在作用在合拢部内表面的力大于作用在合拢部外表面的力时张开，以连通第一凹部与第二凹部，密封盖封盖密封塞，并与壳体密封连接，以将第二凹部与容腔的外部密封隔离。本申请中的合拢部有利于在壳体内部处于负压状态下密封壳体。

Description

电芯密封组件、电池、用电设备及电芯密封方法

技术领域

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种电芯密封组件、电池、用电设备及电芯密封方法。

背景技术

在电芯封装的过程中，如果壳体内封装了空气，会影响到电芯的质量和寿命。因此在电芯封装的工序中，需要将壳体内部的空气排出，然后密封壳体，以降低对电芯质量和寿命的影响。

目前，可以用光学玻璃围成腔体，对腔体抽真空形成真空环境，将电芯组件整体放置于真空的腔体内，在壳体的注液孔进行注液，再通过纠偏模组将密封钉置于注液孔上，然后通过激光器透过光学玻璃对腔体内密封钉进行焊接，以此在密封过程中减少壳体内部的空气含量。但是，将电芯放置于真空环境进行密封存在定位困难，长时间处于真空环境使电芯的电解液受负压作用发生溢液，安装密封件的纠偏装置等设备在真空环境中寿命降低，激光透过光学玻璃对真空腔体内密封钉焊接，激光光路发生折射，精度控制难度高等问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种方便电芯实现负压密封的电芯密封组件。

本申请的第一方面，提供一种电芯密封组件，电芯密封组件包括壳体、密封塞以及密封盖。壳体设置有容腔和第一孔，第一孔和容腔连通，沿第一方向，容腔内的气体能够通过第一孔排出容腔。密封塞设置在第一孔中，密封塞包括连接壁和弹性壁，连接壁与第一孔的孔壁密封连接，弹性壁包括导向部和合拢部，导向部与连接壁连接，合拢部设置于导向部背离连接壁的一侧。导向部和合拢部围设形成第一凹部，第一凹部与容腔连通，沿第一方向，第一凹部沿第一孔的径向的尺寸逐渐减小，连接壁和弹性壁围设形成第二凹部，第二凹部位于密封塞背离第一凹部的一侧。合拢部合拢设置，以密封隔离第一凹部和第二凹部，并在作用在合拢部内表面的力大于作用在合拢部外表面的力时张开，以连通第一凹部与第二凹部。密封盖封盖密封塞，并与壳体密封连接，以将第二凹部与容腔的外部密封隔离。

上述密封塞使电芯在封装过程中，壳体在抽真空的环境中自动完成排气密封的过程，降低用来在真空环境中定位、密封等装置的使用，提高了壳体密封的便捷性，提升了密封作业的效率，还节省了成本，密封盖密封第二凹部，使电池在使用过程中将容腔内外密封隔离。

在一些实施例中，沿第一方向，合拢部沿第一孔的径向上的尺寸逐渐减小。合拢部背离导向部的一侧相较于合拢部邻近导向部的一侧更易形变，使合拢部在合拢状态时，合拢部的内表面可贴合得更紧密，加强密封塞的密封性能。

在一些实施例中，沿第一方向，导向部的厚度大于合拢部的厚度。可以增强导向部的弹性力，从而有利于提升合拢部合拢时的力，加强密封塞得密封性能。

在一些实施例中，壳体还设有第一槽，第一槽位于容腔外，并与第一孔连通，密封塞还包括定位部，定位部与连接壁连接并安装于第一槽。可以降低密封塞陷入容腔的风险，还可方便密封塞的安装，起到防呆的作用。

在一些实施例中，沿第一方向，连接壁和定位部均不超出壳体。可以减小电芯整体所占用的空间，也方便在壳体上再设置用于封堵密封塞的结构。

在一些实施例中，沿第一方向，连接壁的外径逐渐增大，第一孔与连接壁适配设置。可以让第一孔的孔壁起到阻止密封塞陷入容腔的作用，降低密封塞陷入容腔的风险。

在一些实施例中，沿第一方向，密封塞的高度为H，壳体的厚度为D，满足0.5D≤H≤2D。可以提升密封塞和第一孔的孔壁之间的接触面积，可以加强对容腔密封效果以及密封塞的固定效果。

在一些实施例中，密封盖包括由外到内设置的第一壁和第二壁，第一壁与壳体连接，第二壁与连接壁和弹性壁背离第一凹部的一侧贴合。可以减小密封盖和密封塞之间的空隙，提高对容腔的密封效果。

在一些实施例中，密封盖朝向壳体的一侧设置有凸起，凸起安装于第二凹部内。可以提升密封盖和密封塞之间的贴合效果，进一步提高密封性能。

本申请的第二方面，还提供一种电池，电池包括上述任一实施例中的电芯密封组件。

本申请的第三方面，还提供一种用电设备，用电设备包括设备主体以及电芯，电芯安装于设备主体。

本申请的第四方面，还提供一种电芯密封方法，包括步骤：将密封塞安装入壳体的第一孔中并密封容腔。将壳体放置于真空盒内，对真空盒抽真空，并通过密封塞排出容腔内的气体，直到密封塞重新密封容腔。将壳体移出真空盒。

上述电芯密封方法对壳体的排气、密封等操作省时省力，操作简便，节省了用来在真空环境中定位、密封等装置的使用，提高了密封作业效率。

在一些实施例中，将壳体移出真空盒后，还包括步骤：将密封盖和壳体连接，并封盖密封塞。

本申请在壳体处于气压低于容腔内气压的环境中时，合拢部张开以排出容腔内的空气，直至容腔内外气压平衡，合拢部重新合拢，使得容腔内外密封隔离。合拢部的密封作用可起到阻止容腔外的空气、污液、灰层以及屑料等进入容腔内，密封塞使壳体在抽真空的环境中自动完成排气密封的过程，降低用来在真空环境中定位、密封等装置的使用，提高了壳体密封的便捷性，提升了密封作业的效率，还节省了成本。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的电芯密封组件的爆炸示意图。

图2为本申请一实施例提供的电芯密封组件的剖视图。

图3为本申请一实施例提供的电芯密封组件的剖视图。

图4为图3中电芯密封组件排气状态的视图。

图5为本申请一实施例提供的密封塞的结构示意图。

图6为本申请一实施例提供的电芯密封组件的剖视图。

图7为本申请一实施例提供的电池的示意图。

图8为本申请一实施例提供的用电设备的示意图。

图9为本申请一实施例提供的电芯密封方法流程图。

主要元件符号说明：电芯密封组件1，壳体10，容腔11，第一孔12，第一槽13，密封塞20，连接壁21，弹性壁22，导向部221，合拢部222，外表面2221，内表面2222，第一凹部23，定位部24，第二凹部25，第二孔26，密封盖30，第一壁31，第二壁32，凸起33，第二槽34，电池100，设备主体200，用电设备1000，第一方向Z，第二方向R。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、以及类似的表述只是为了说明的目的。

术语“垂直”用于描述两个部件之间的理想状态。实际生产或使用的状态中，两个部件之间可以存在近似于垂直的状态。举例来说，结合数值描述，垂直可以指代两直线之间夹角范围在90±10°之间，垂直也可以指代两平面的二面角范围在90°±10°之间，垂直还可以指代直线与平面之间的夹角范围在90±10°之间。被描述“垂直”的两个部件可以不是绝对的直线、平面，也可以大致呈直线或平面，从宏观来看整体延伸方向为直线或平面即可认为部件为“直线”或“平面”。

术语“平行”用于描述两个部件之间的理想状态。实际生产或使用的状态中，两个部件之间可以存在近似于平行的状态。举例来说，结合数值描述，平行可以指代两直线之间夹角范围在180°±10°之间，平行也可以指代两平面的二面角范围在180°±10°之间，平行还可以指代直线与平面之间的夹角范围在180°±10°之间。被描述“平行”的两个部件可以不是绝对的直线、平面，也可以大致呈直线或平面，从宏观来看整体延伸方向为直线或平面即可认为部件为“直线”或“平面”。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

本申请公开一种电芯密封组件，电芯密封组件包括壳体、密封塞以及密封盖。壳体设置有容腔和第一孔，第一孔和容腔连通，沿第一方向，容腔内的气体能够通过第一孔排出容腔。密封塞设置在第一孔中，密封塞包括连接壁和弹性壁，连接壁与第一孔的孔壁密封连接，弹性壁包括导向部和合拢部，导向部与连接壁连接，合拢部设置于导向部背离连接壁的一侧。导向部和合拢部围设形成有第一凹部，第一凹部与容腔连通，沿第一方向，第一凹部沿第一孔的径向的尺寸逐渐减小，连接壁和弹性壁围设形成第二凹部，第二凹部位于密封塞背离第一凹部的一侧。合拢部合拢设置，以密封隔离第一凹部和第二凹部，并在作用在合拢部内表面的力大于作用在合拢部外表面的力时张开，以连通第一凹部与第二凹部，方便了电池在封装过程中壳体的排气和密封。密封盖封盖密封塞，并与壳体密封连接，以将第二凹部与容腔的外部密封隔离。

上述密封塞使电芯在封装过程中，壳体在抽真空的环境中自动完成排气密封的过程，降低用来在真空环境中定位、密封等装置的使用，提高了壳体密封的便捷性，提升了密封作业的效率，还节省了成本，密封盖密封第二凹部，使电池在使用过程中将容腔内外密封隔离。

下面将结合附图，对本申请的一些实施例做出说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

请参阅图1和图2，本申请实施例提供一种电芯密封组件1，电芯密封组件1包括壳体10和密封塞20。密封塞20用于密封壳体10，密封塞20受到壳体10内外气压差的影响，当壳体10内部气压大于外部气压而能够打开，密封塞20打开时，壳体10内部的气体排出，壳体10内部的气体排出后，密封塞20封闭，将壳体10内部和壳体10外部密封隔离。

请参阅图2，壳体10设有容腔11，容腔11内用于收容电芯，电芯包括阴极极片、阳极极片、位于阴极极片和阳极极片之间的隔膜和电解液。壳体10还设置有第一孔12，第一孔12将容腔11与壳体10或容腔11的外部空间连通。

可选地，壳体10由硬质塑料或金属等材料制成，抑制壳体10在空气自容腔11内排出后形变。

密封塞20包括连接壁21和弹性壁22，连接壁21卡设于第一孔12，使连接壁21与第一孔12的孔壁密封连接，以让密封塞20设置在第一孔12。在一实施例中，第一孔12的孔壁涂覆有密封胶，连接壁21通过密封胶和第一孔12的孔壁密封连接。可选的，密封胶可以是丙烯酸酯密封胶、环氧密封胶或者有机硅密封胶等。在一实施例中，连接壁21呈环状并具有弹性。在一实施例中，所述连接壁21与所述第一孔12通过过盈配合的方式固定。

弹性壁22包括导向部221和合拢部222，导向部221和合拢部222均具备弹性，导向部221与连接壁21连接，并位于连接壁21的内侧，合拢部222设置于导向部221的一侧。导向部221和连接壁21之间可以是压合连接、粘合连接或者一体成型方式连接。

在一实施例中，导向部221、合拢部222以及连接壁21可采用橡胶或者硅胶制成。在一实施例中，导向部221、合拢部222以及连接壁21为注塑或者压注等方式一体成型。

合拢部222沿导向部221背离连接壁21的方向延伸的同时，还沿着第一方向Z延伸并形成合拢状态，第一方向Z是自容腔11内朝向容腔11外的方向。导向部221和合拢部222围设形成第一凹部23，第一凹部23与容腔11连通，沿第一方向Z，第一凹部23沿第二方向R上的尺寸逐渐减小，第二方向R垂直于第一方向Z。在一实施例中，第一孔12为圆孔，第二方向R为第一孔12的径向。

请参阅图3和图4，合拢部222具有和容腔11连通的内表面2222以及和容腔11外部连通的外表面2221，在自然状态下，由于弹性作用，合拢部222内表面2222的一部分相互贴合并形成合拢状态，将容腔11内部和容腔11外部隔离。当在作用在所述合拢部222内表面2222的力大于作用在所述合拢部222外表面2221的力时，合拢部222张开形成第二孔26，将第一凹部23与容腔11外部连通，进而将容腔11内部和容腔11外部连通。

在一些实施例中，请参阅图3和图4，沿第一方向Z，导向部221的厚度大于合拢部222的厚度，可以增强导向部221的弹性力，从而有利于提升合拢部222合拢时的力，加强密封塞20的密封性能。

在一些实施例中，请参阅图3和图4，沿第一方向Z，合拢部222沿第二方向R上的尺寸逐渐减小，使合拢部222背离导向部221的一侧相较于合拢部222邻近导向部221的一侧更易形变，使合拢部222在合拢状态时，合拢部222的内表面2222可贴合得更紧密，贴合面积更多，从而加强密封塞20的密封性能。

在一些实施例中，请参阅图3至图5，密封塞20还包括定位部24，定位部24与连接壁21连接并位于容腔11外。定位部24与壳体10相接触，可以降低密封塞20陷入容腔11的风险。可选地，定位部24和壳体10之间可以设置有胶水，以将定位部24和壳体10粘接，提升密封塞20安装的稳固性。

在一些实施例中，请参阅图1和图5，壳体10还设有第一槽13，第一槽13位于容腔11外，并与第一孔12连通。定位部24安装于第一槽13，可方便密封塞20的安装，起到防呆的作用。在一些实施例中，沿第一方向Z，连接壁21和定位部24均不超出壳体10，可以减小电芯密封组件1整体所占用的空间，也方便在壳体10上再设置用于封堵密封塞20的结构，以进一步加强密封。

在一些实施例中，请参阅图3至图5，定位部24呈环形设置，第一槽13的形状与定位部24适配设置，可提高密封塞20安装的稳固性，降低密封塞20脱离第一孔12的风险。

在另外一些实施例中，请参阅图6，定位部24可以省略，沿第一方向Z，连接壁21的外径逐渐增大，第一孔12与连接壁21适配设置。这样设置可以让第一孔12的孔壁起到阻止密封塞20陷入容腔11的作用，降低密封塞20陷入容腔11的风险。

在一些实施例中，请参阅图4，沿第一方向Z，密封塞20的高度为H，壳体10的厚度为D，满足0.5D≤H≤2D。密封塞20的高度H处于该范围时，可以提升密封塞20和第一孔12的孔壁之间的接触面积，可以加强对容腔11密封效果以及密封塞20的固定效果。

本申请将壳体10设置在气压低于容腔11内气压的环境中，当所受到的作用力能够克服合拢部222的弹性力时，可致使合拢部222张开形成第二孔26。合拢部222张开后，由于容腔11内外存在压差，则容腔11内的气体通过第二孔26排出，直至容腔11内外气压平衡，合拢部222重新合拢，使得容腔11内外密封隔离。随后将壳体10放置在正常环境气压中，壳体10内的气压低于正常环境气压，使得合拢部222的外表面2221受到作用力，使合拢部222内表面2222贴合更为紧密，加强了密封作用，合拢部222的密封作用可起到阻止容腔11外的空气、污液、灰层以及屑料等进入容腔11内。本申请使壳体10在抽真空的环境中自动完成排气密封的过程，降低用来在真空环境中定位、密封等装置的使用，提高了壳体10密封的便捷性，提升了密封作业的效率，还节省了成本。

在一些实施例中，请参阅图1和图2，电芯密封组件1还包括密封盖30，密封盖30与壳体10密封连接，并封盖密封塞20，以将容腔11内外完全密封。密封盖30封盖密封塞20，在壳体10运输、安装的过程中可降低密封塞20受到碰撞而导致密封失效的风险，还减少密封塞20脱离第一孔12的风险，起到保护密封塞20的作用，密封盖30还可延长密封时间与提高对容腔11的密封效果。

壳体10可以与密封盖30进行粘合连接、焊接连接、螺纹连接等方式进行密封连接。示例性地，密封盖30与壳体10焊接连接，焊接连接可以是激光焊接、超声波焊接，焊接具有连接稳固，密封效果好等优点。

在一些实施例中，请参阅图2，密封盖30包括由外到内设置的第一壁31和第二壁32，第一壁31与壳体10连接，第二壁32与连接壁21和弹性壁22背离第一凹部23的一侧贴合，可以减小密封盖30和密封塞20之间的空隙，提高对容腔11的密封效果。

在一些实施例中，请参阅图2，密封塞20背离第一凹部23的一侧设有第二凹部25，第二凹部25由连接壁21和弹性壁22围设形成。在一些实施例中，密封盖30朝向壳体10的一侧设置有凸起33，凸起33安装于第二凹部25内，可以提升密封盖30和密封塞20之间的贴合效果，进一步提高密封性能。

在一些实施例中，请参阅图2，密封盖30背离凸起33的一侧还设有第二槽34，第二槽34可以起到减重的作用。可选择地，第二槽34可以设置为圆形槽、方形槽、六边形槽等等。第二槽34可以用于和其他设备的操作机构配合，例如机械臂作业端设置有吸附块（图未示），吸附块与第二槽34配合，可以方便机械臂拾取吸附并移动密封盖30。

请参阅图7，本申请实施例还提供一种电池100，该电池100包括上述电芯密封组件1的任一实施例。由于本电池100采用了上述电芯密封组件1的任一实施例的技术方案，因此至少具有上述电芯密封组件1任一实施例的技术方案所带来的有益效果，在此不再一一赘述。

请参阅图8，本申请实施例还提供一种用电设备1000，该用电设备1000包括设备主体200以及上述电池100，由于本用电设备1000采用了上述电池100实施例的技术方案，因此至少具有上述电池100的实施例的技术方案所带来的有益效果，电池100安装于设备主体200，给设备主体200供电。

本申请中的用电设备1000可以是，但不限于，手机、钟表、照明灯、计算器、耳机、电子书播放器、玩具、游戏机、录像机、笔记本电脑、平板电脑、便携式电话、便携CD机、电子记事本、便携式录音机、收音机等。

请参阅图9，本申请中的实施例还提供一种电芯密封方法。该电芯密封方法包括以下步骤：

将密封塞20安装入壳体10的第一孔12中。将壳体10放置于一个真空盒（图未示）内，对真空盒抽真空，使密封塞20打开并排出容腔11内的气体，直至密封塞20重新合拢密封容腔11，使壳体10的容腔11和外部密封隔离。将壳体10移出真空盒，密封塞20的密封作用增强。

本申请电芯密封方法对壳体10的排气、密封等操作时省时省力，操作简便，节省了用来在真空环境中定位、密封等装置的使用，提高了密封作业效率。

在一些实施例中，将壳体10移出真空盒后还包括步骤：将密封盖30和壳体10连接，并封盖密封塞20，可进一步加强对容腔11的密封作用，增加密封时长。

在一些实施例中，在安装密封塞20的步骤中可以先将壳体10固定，采用机械臂等自动化设备将密封塞20安装在第一孔12。

在一些实施例中，壳体10还设有第一槽13，密封塞20设置有定位部24，安装密封塞20后，将定位部24压紧入第一槽13，可降低密封塞20脱离第一孔12的风险。

在一些实施例中，可以将真空盒设置为由盒体和盒盖组成，将壳体10固定在盒盖上，关闭盒盖时，壳体10就进入真空盒内。移出真空环境步骤中，打开盒盖即可将电池100移出抽真空的真空盒。

在一些实施例中，安装密封盖30时可以采用自动化设备安装并焊接密封盖30。通过在真空盒的盒盖上安装有多个壳体10，可以一次性将多个壳体10放置入同一个真空盒中，对一个真空盒抽真空可以完成多个壳体10的排气和密封，随后通过自动化设备在多个壳体10上逐一安装密封盖30，有利于对电池100批量性地密封，提高产能。

另外，本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本申请公开的范围之内。

Claims (11)

1.一种电芯密封组件，其特征在于，包括：

壳体，设置有容腔和第一孔，所述第一孔和所述容腔连通，沿第一方向，所述容腔内的气体能够通过所述第一孔排出所述容腔；

密封塞，设置在所述第一孔中，所述密封塞包括连接壁和弹性壁，所述连接壁与所述第一孔的孔壁密封连接，所述弹性壁包括导向部和合拢部，所述导向部与所述连接壁连接，所述合拢部设置于所述导向部背离所述连接壁的一侧；

所述导向部和所述合拢部围设形成第一凹部，所述第一凹部与所述容腔连通，沿所述第一方向，所述第一凹部沿所述第一孔的径向的尺寸逐渐减小，所述连接壁和所述弹性壁围设形成第二凹部，所述第二凹部位于所述密封塞背离所述第一凹部的一侧；

所述合拢部合拢设置，以隔离所述第一凹部和所述第二凹部，并在作用在所述合拢部内表面的力大于作用在所述合拢部外表面的力时张开，以连通所述第一凹部与所述第二凹部；

所述电芯密封组件还包括密封盖，所述密封盖封盖所述密封塞，并与所述壳体密封连接，以将所述第二凹部与所述容腔的外部密封隔离。

2.根据权利要求1所述的电芯密封组件，其特征在于，沿所述第一方向，所述合拢部沿所述第一孔的径向上的尺寸逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的电芯密封组件，其特征在于，所述壳体还设有第一槽，所述第一槽位于所述容腔外，并与所述第一孔连通，所述密封塞还包括定位部，所述定位部与所述连接壁连接并安装于所述第一槽。

4.根据权利要求3所述的电芯密封组件，其特征在于，沿所述第一方向，所述连接壁和所述定位部均不超出所述壳体。

5.根据权利要求1所述的电芯密封组件，其特征在于，沿所述第一方向，所述连接壁的外径逐渐增大，所述第一孔与所述连接壁适配设置。

6.根据权利要求1所述的电芯密封组件，其特征在于，沿所述第一方向，所述密封塞的高度为H，所述壳体的厚度为D，满足0.5D≤H≤2D。

7.根据权利要求1所述的电芯密封组件，其特征在于，所述密封盖包括由外到内设置的第一壁和第二壁，所述第一壁与所述壳体连接，所述第二壁与所述连接壁和所述弹性壁背离所述第一凹部的一侧贴合。

8.根据权利要求1所述的电芯密封组件，其特征在于，所述密封盖朝向所述壳体的一侧设置有凸起，所述凸起安装于所述第二凹部内。

9.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1至8中任意一项所述的电芯密封组件。

10.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括设备主体以及如权利要求9所述的电池，所述电池安装于所述设备主体。

11.一种使用如权利要求1至8中任意一项所述的电芯密封组件进行密封的电芯密封方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述密封塞安装入所述壳体的第一孔中并密封所述容腔；

将所述壳体放置于真空盒内，对所述真空盒抽真空，并通过所述密封塞排出所述容腔内的气体，直到所述密封塞重新密封所述容腔；

将所述壳体移出所述真空盒。

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