CN219917473U - 气体调节阀及电池 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种气体调节阀及电池，气体调节阀包括基座，基座内设置有贯通连接的第一容纳腔和第一通气孔；固持件，位于第一容纳腔内，固持件内至少设置一第二通气孔；第一通气孔、第一容纳腔和第二通气孔连通，第一通气孔和第二通气孔位于第一容纳腔的两端；弹性件，位于第一容纳腔内；膜片，位于弹性件和第一通气孔之间，或弹性件和第二通气孔之间；本申请通过在气体流通路径上设置膜片，并通过作用于膜片两侧的内部压强和弹性件弹力的变化，实现膜片对气体流通路径的开闭，从而达到气体调节阀的常态关闭或排气泄压的目的。

Description

气体调节阀及电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域技术领域，具体涉及一种气体调节阀及电池。

背景技术

随着锂离子电池的持续发展，安全性也越来越受到社会的关注。锂离子电池作为新能源时代的核心，具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点。

但电芯在使用的过程中内部会产气，造成电芯膨胀。膨胀力的产生会给电芯和模组带来严重危害。对于电芯，其内部压强变大，电芯的性能和寿命会衰减，严重的造成电池壳体破裂、爆炸；对于模组，如果膨胀力应对不当，会造成模组尺寸超差，甚至破坏结构框架。

综上所述，针对电芯内部产气造成的电芯膨胀问题，本申请提供一种气体调节阀及电池以改善这一问题。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供了一种气体调节阀和电池，可以改善电芯内部产气造成的电芯膨胀的技术问题。

一方面，本实用新型的实施例提供了一种气体调节阀，用于电池保护，包括：

基座，所述基座内设置有贯通连接的第一容纳腔和第一通气孔；

固持件，位于所述第一容纳腔内，所述固持件内至少设置一第二通气孔；

所述第一通气孔、所述第一容纳腔和所述第二通气孔连通，所述第一通气孔和所述第二通气孔位于所述第一容纳腔的两端；

弹性件，位于所述第一容纳腔内；

膜片，位于所述弹性件和所述第一通气孔之间，或所述弹性件和所述第二通气孔之间。

在一实施例中，所述膜片呈碗状，包括位于所述膜片中心区域的主体部和位于所述主体部外围的连接部，其中，所述主体部的厚度大于所述连接部的厚度。

在一实施例中，所述固持件内设置有第二容纳腔，所述弹性件位于所述第二容纳腔内，所述第一通气孔、所述第二容纳腔和所述第一通气孔连通；所述主体部位于所述弹性件和所述第一通气孔之间，所述连接部与所述第二容纳腔的底部密封连接。

在一实施例中，所述第二容纳腔的底部环设有通气槽，所述通气槽至少位于所述第一容纳腔的底部与所述连接部的密封范围内。

在一实施例中，所述固持件与所述基座的结合界面处设置有第三通气孔。

在一实施例中，所述固持件位于所述第一容纳腔内远离所述第一通气孔的一端，所述弹性件位于所述固持件的上方，所述主体部位于所述弹性件和所述第二通气孔之间，所述第一容纳内设置有与所述连接部相契合的腔内密封部，所述连接部与所述腔内密封部密封连接。

在一实施例中，所述密封部上环设有通气槽，所述通气槽至少位于所述密封部与所述连接部的密封范围内。

另一方面，本实用新型的实施例提供了一种电池，包括如上述任一项实施例所述的气体调节阀，以及壳体、电芯和顶盖组件；所述电芯设置于所述壳体内；所述顶盖组件设置于所述壳体的开口端。

在一实施例中，所述顶盖组件的极柱形成所述气体调节阀的基座。

在一实施例中，将所述气体调节阀设置于所述顶盖组件的顶盖片上；或，将所述气体调节阀设置于所述壳体上。

本实用新型的实施例的有益效果：本申请提供一种气体调节阀及电池，气体调节阀包括基座，基座内设置有贯通连接的第一容纳腔和第一通气孔；固持件，位于第一容纳腔内，固持件内至少设置一第二通气孔；第一通气孔、第一容纳腔和第二通气孔连通，第一通气孔和第二通气孔位于第一容纳腔的两端；弹性件，位于第一容纳腔内；膜片，位于弹性件和第一通气孔之间，或弹性件和第二通气孔之间；本申请通过在气体流通路径上靠近电芯内部的一端设置膜片，并通过作用于膜片两侧的内部压强和弹性件弹力的变化，实现膜片对气体流通路径的开闭，从而达到气体调节阀的常态关闭或排气泄压的目的，保证了电池电芯的电性能和安全性能。

附图说明

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。

图1A是本实用新型的实施例一提供的气体调节阀的立体结构的爆炸图；

图1B是本实用新型的实施例一提供的气体调节阀的剖面结构示意图；

图1C是本实用新型的实施例一提供的气体调节阀的膜片受力示意图

图1D是本实用新型的实施例一的气体调节阀排气泄压的气体流通路径示意图；

图2A、2B是本实用新型的实施例一提供的固持件的立体结构示意图；

图2C是本实用新型的实施例一提供的固持件的剖面结构示意图；

图2D是本实用新型的实施例一提供的固持件的仰视图；

图3A、3B是本实用新型的实施例提供的膜片的立体结构示意图；

图3C是本实用新型的实施例提供的膜片的正视图；

图4A是本实用新型的实施例二提供的气体调节阀的立体结构示意图；

图4B是本实用新型的实施例二提供的气体调节阀的立体结构的爆炸图；

图4C是本实用新型的实施例二提供的气体调节阀的剖面结构示意图；

图5A是本实用新型的其他实施例提供的作为独立组件的气体调节阀的爆炸图；

图5B本实用新型的其他实施例提供的作为独立组件的气体调节阀的剖面图；

具体实施方式

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，本领域技术人员在没有作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。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。

本申请提供一种电池，所述电池包括壳体、电芯、顶盖组件和气体调节阀100，其中，所述电芯设置于所述壳体内，所述顶盖组件设置于所述壳体的开口端。

如图1A～5B所示，本申请的气体调节阀100，包括基座10，所述基座10内设置有贯通连接的第一容纳腔11和第一通气孔12；固持件20，位于所述第一容纳腔11内，所述固持件20内至少设置一第二通气孔21；所述第一通气孔12、所述第一容纳腔11和所述第二通气孔21连通，所述第一通气孔12和所述第二通气孔21位于所述第一容纳腔11的两端；弹性件30，位于所述第一容纳腔11内；膜片40，位于所述弹性件30和所述第一通气孔12之间，或所述弹性件30和所述第二通气孔21之间。

需要说明的是，所述第一通气孔12、第一容纳腔11和第二通气孔21形成气体流通路径，所述气体流通路径可以使电芯内部气压过高时，将一部分气体通过所述气体流通路径转移到电芯外部，从而降低内部压强；本申请通过在气体流通路径上靠近电芯内部的一端设置膜片40，并通过作用于膜片40两侧的内部压强和弹性件30弹力的变化，实现膜片40对气体流通路径的开闭，达到气体调节阀100的常态关闭或排气泄压的目的，从而一方面可以维持电芯内部压强水平，提高电芯电性能和安全性能、减缓电芯寿命衰减；另一方面在保证电芯全生命周期内外形尺寸变化小的同时，可以有效提高模组结构强度和安全性能。

本申请通过以下实施例对上述内容详细展开。

在实施例一中，将所述气体调节阀100和顶盖组件的极柱集成，从而使气体调节阀100不会占用电池的其他空间，使电芯的外部尺寸相比相关技术中的电芯尺寸设置无明显变化，同时也无需更改与模组端相连接的结构设置，不占用模组端空间。

具体的，如图1A～图2D所示，在本实施例中，所述顶盖组件的极柱形成所述气体调节阀100的基座10，所述基座10内设置有贯通连接的第一容纳腔11和第一通气孔12，所述第一容纳腔11的内径显著大于第一通气孔12的内径，所述第一通气孔12与电芯内部连接。固持件20，位于所述第一容纳腔11内，且所述固持件20与所述基座10固定连接。需要说明的是，所述连接方式包括但不限于焊接连接或螺纹连接，在其他实施例中，固持件和基座也可以一体成型，本申请对此并不作具体限定。所述固持件20内设置有贯通连接的第二容纳腔22和第二通气孔21，所述第二通气孔21连接电芯外部。所述第一通气孔12、第二容纳腔22和第二通气孔21连通，所述第一通气孔12和第二通气孔21位于所述第一容纳腔11的两端。弹性件30，位于所述第二容纳腔22内，所述弹性件30包括但不限于金属类弹簧、弹片类结构或其他结构的阻尼器。膜片40，位于所述弹性件30和所述第一通气孔12之间。所述第二容纳腔22的底部与所述膜片40的外围区域密封连接。

如图1C所示，由于电芯在使用过程中内部会产气，气体的积累会使电芯内部的压强不断增大，而该压强向膜片40施加一个向上的推动力F1，同样的，弹性件30由于压缩会向膜片40施加一个向下的回弹力F2，当弹性件30施加在膜片40上的回弹力F2大于电芯内部压强施加在膜片40上的推动力F1时，所述膜片40与所述基座10紧密贴合，封闭所述第一通气孔12，隔绝电芯内外通道。

当电芯内部压强施加在膜片40上的推动力F1大于弹性件30施加在膜片40上的回弹力F2，膜片40被推动顶起，所述膜片40与第一通气孔12所在的所表面之间产生间隙，所述第一通气孔12打开，所述电芯内外气体流通路径打开，气体通过所述第一通气孔12、第二容纳腔22和第二通气孔21排出。通过将一部分气体通过气体调节阀100转移到电芯外部，降低电芯内部的压强，保证电芯的电性能和安全性能的同时，保证了电芯外形尺寸不发生大的形变，不对模组结构框架造成压迫。

气体排出后，电芯内部的压强逐渐降低，直至所述回弹力F2重新大于推动力F1，膜片40被弹性件30压迫推回，重新与基座10紧密贴合，封闭所述第一通气孔12，隔绝电芯内外通道。

需要说明的是，该过程中，由于膜片40的中心位置持续受到弹性件30向下的回弹力F2，或电芯内部压强向上的推动力F1，从而易超出膜片40的结构强度范围而导致膜片40失效。

故，如图3A～图3C所示，在本实施例中，将所述膜片40设置为碗状，且包括位于膜片40中心区域的主体部41和位于所述主体部41外围的连接部44，其中，所述主体部41的厚度大于所述连接部44的厚度，所述主体部41与所述弹性件30对位设置，所述连接部44与所述第二容纳腔22的底部密封连接。一方面，通过将所述膜片40的中心位置进行加厚设置，可以有效提高膜片40的结构强度。另一方面，使所述膜片40呈碗状设置，可以有效分散膜片40受到的向下的回弹力F2，避免回弹力F2集中于膜片40上的其中一点，而使膜片受力不均，导致膜片外围无法受到向下的回弹力F2，进而使膜片40外围密封不完全。

具体的，所述连接部44包括子连接部42和法兰部43，所述子连接部42连接所述主体部41和法兰部43，所述主体部41和法兰部43呈平行结构。相对的，所述第二容纳腔22的底部呈阶梯状圆台结构，且分别形成与所述子连接部42和法兰部43相契合的第一密封部24、第二密封部25。

但当电芯内部的压强值大于或等于气体调节阀100的开启值，膜片40被推动顶起，所述膜片40与第一通气孔12所在的表面之间产生间隙，所述第一通气孔12打开，但由于所述膜片40受到电芯内部压强向上的推动力F1，所述膜片40的连接部44可能会在推动力F1的作用下与所述第二容纳腔22的底部贴合过于紧密，使进入所述第一通气孔12的气体无法顺利进入第二容纳腔22，从而阻断了排气泄压状态下的气体流通路径。

故如图2A、图2C和图2D所示，在本申请实施例中，所述第二容纳腔22的底部环设有通气槽23，所述通气槽23至少位于所述第一容纳腔11的底部与所述连接部44的密封范围内，从而使所述第二容纳腔22底部与所述膜片40的连接部44的接触界面存在可供气体流通的微小间隙，避免排气泄压状态时，所述膜片40的连接部44与第二容纳腔22的底部贴合过于紧密而阻断气体流通路径。在本申请一实施例中，所述通气槽23位于所述第一密封部24和所述第二密封部25的交界处。但应当理解的是，本申请并不对此做具体限定，只要所述通气槽23的设置可以使排气泄压状态下气体顺利从所述第一通气孔12进去所述第二容纳腔22即可。

需要说明的是，本申请并不对所述膜片40的材质及通气槽23的形状和数量作具体限定。如所述膜片40的材质包括但不限于氟橡胶或PFA。通气槽23的形状可以为矩形、半圆形、梯形、三角形或其他规则或不规则的多边形。

综上，在本实施例中，当所述电芯内部的压强值小于所述气体调节阀100的开启值时，所述气体调节阀100处于常闭状态，即此时膜片40与基座10紧密贴合，从而将所述第一通气孔12封闭，隔绝电芯内外气体流通通道。当所述电芯内部的压强值大于或等于所述气体调节阀100的开启值时，所述气体调节阀100打开，即此时压强的推动力F1克服所述弹性件30的回弹力F2，气体通过所述第一通气孔12将膜片40推动顶起，所述第一通气孔12打开，电芯内部的气体通过所述第一通气孔12、通气槽23、第二容纳腔22和第二通气孔21排出，如图1D用箭头K1示意了排气泄压状态下的气体流通路径。随着气体排出，电芯内部的压强逐渐降低，所述回弹力F2重新大于推动力F1，膜片40被弹性件30压迫推回，重新与基座10紧密贴合，封闭所述第一通气孔12，所述气体调节阀100关闭。

需要说明的是，本实施例中，所述固持件20与基座10的结合位置位于电芯外部，如此，在将所述固持件20与基座10结合时，不会产生因加工工艺导致的异物进入电芯内部，从而影响电芯的性能。

本申请实施例中，为了进一步提高气体调节阀100的排气泄压效果，还可在固持件20与基座10的结合界面处设置第三通气孔(图中未示出)。当压强的推动力F1克服所述弹性件30的回弹力F2，气体通过所述第一通气孔12将膜片40推动顶起，所述第一通气孔12打开时，电芯内部的一部分气体通过所述第一通气孔12、通气槽23、第二容纳腔22和第二通气孔21排出(K1路径)，另一部分气体通过所述第一通气孔12、通气槽23和第三通气孔排出。

在实施例二中，如图4A～图4C所示，将所述气体和顶盖组件的极柱集成，即所述顶盖组件的极柱形成所述气体调节阀100的基座10。但与实施例一不同，本实施例中所述固持件20设置于靠近电芯的一侧。在本实施例中，所述固持件20位于所述第一容纳腔11内远离所述第一通气孔12的一端，所述固持件20内仅设置一第二通气孔21。所述弹性件30位于所述固持件20的上方。所述第二通气孔21连接电芯内部，所述第一通气孔12连接电芯外部。所述膜片40位于所述第二通气孔21与所述弹性件30之间。进一步的，所述主体部41位于所述弹性件30和所述第二通气孔21之间，所述第一容纳内设置有与所述连接部44相契合的腔内密封部13，所述连接部44与所述腔内密封部13密封连接。

进一步的，所述腔内密封结合部上环设有通气槽23，所述通气槽23至少位于所述腔内密封部13与所述连接部44的密封范围内。

在本实施例中，当所述电芯内部的压强值小于所述气体调节阀100的开启值时，所述气体调节阀100处于常闭状态，此时，由于电芯内部的压强施加在膜片40上的推动力F1小于弹性件30施加在膜片40上的回弹力F2，故弹性件30压迫膜片40与固持件20紧密贴合，从而将所述第二通气孔21封闭，隔绝电芯内外气体流通通道。当所述电芯内部的压强值大于或等于所述气体调节阀100的开启值时，所述气体调节阀100打开，此时压强的推动力F1克服所述弹性件30的回弹力F2，气体通过所述第二通气孔21将膜片40推动顶起，所述第二通气孔21打开，电芯内部的气体通过所述第二通气孔21、通气槽23、第一容纳腔11和第一通气孔12排出。随着气体排出，电芯内部的压强逐渐降低，所述弹性件30的回弹力F2重新大于推动力F1，膜片40被弹性件30压迫推回，重新与固持件20紧密贴合，封闭所述第二通气孔21，隔绝电芯内外通道，所述气体调节阀100关闭。

需要说明的是，在本实施例中，所述通气槽23的设置使所述膜片40的连接部44与其相契合的腔内密封部13之间的接触界面存在可供气体流通的微小间隙，从而可以避免在排气泄压状态下所述，所述膜片40的连接部44与腔内密封部13贴合过于紧密而阻断气体的流通路径，从而使气体调节阀100无法正常排气泄压。

但应当理解的是，本实施例相对实施例一，所述固持件20和所述基座10的结合位置靠近电芯内部，在将所述固持件20与基座10结合时，可能产生因加工工艺导致的异物进入电芯内部，从而影响电芯的性能。

在本申请其他实施例中，如图5A～图5B所示，所述气体调节阀100也可以制作为独立的组件，并将气体调节阀100设置在所述顶盖组件的顶盖片上或电池的壳体上。当所述气体调节阀100设置于顶盖片上时，所述气体调节阀100可以替换现有的防爆阀，以实现保护电池安全性能的目的；或将气体调节阀100设置在注液孔的位置，以省略注液孔的设置。需要说明的是，当省略注液孔设置时，需要调整电池的组装及注液顺序，即在顶盖片上预留气体调节阀100的安装孔，通过所述安装孔向电池内注入电解液，随后组装气体调节阀100。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种气体调节阀，用于电池保护，其特征在于，包括：

基座，所述基座内设置有贯通连接的第一容纳腔和第一通气孔；

固持件，位于所述第一容纳腔内，所述固持件内至少设置一第二通气孔；

所述第一通气孔、所述第一容纳腔和所述第二通气孔连通，所述第一通气孔和所述第二通气孔位于所述第一容纳腔的两端；

弹性件，位于所述第一容纳腔内；

膜片，位于所述弹性件和所述第一通气孔之间，或所述弹性件和所述第二通气孔之间。

2.如权利要求1所述的气体调节阀，其特征在于，所述膜片呈碗状，包括位于所述膜片中心区域的主体部和位于所述主体部外围的连接部，其中，所述主体部的厚度大于所述连接部的厚度。

3.如权利要求2所述的气体调节阀，其特征在于，所述固持件内设置有第二容纳腔，所述弹性件位于所述第二容纳腔内，所述第一通气孔、所述第二容纳腔和所述第一通气孔连通；所述主体部位于所述弹性件和所述第一通气孔之间，所述连接部与所述第二容纳腔的底部密封连接。

4.如权利要求3所述的气体调节阀，其特征在于，所述第二容纳腔的底部环设有通气槽，所述通气槽至少位于所述第一容纳腔的底部与所述连接部的密封范围内。

5.如权利要求3所述的气体调节阀，其特征在于，所述固持件与所述基座的结合界面处设置有第三通气孔。

6.如权利要求2所述的气体调节阀，其特征在于，所述固持件位于所述第一容纳腔内远离所述第一通气孔的一端，所述弹性件位于所述固持件的上方，所述主体部位于所述弹性件和所述第二通气孔之间，所述第一容纳腔内设置有与所述连接部相契合的腔内密封部，所述连接部与所述腔内密封部密封连接。

7.如权利要求6所述的气体调节阀，其特征在于，所述密封部上环设有通气槽，所述通气槽至少位于所述密封部与所述连接部的密封范围内。

8.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述的气体调节阀，以及壳体、电芯和顶盖组件；所述电芯设置于所述壳体内；所述顶盖组件设置于所述壳体的开口端。

9.如权利要求8所述的电池，其特征在于，所述顶盖组件的极柱形成所述气体调节阀的基座。

10.如权利要求8所述的电池，其特征在于，将所述气体调节阀设置于所述顶盖组件的顶盖片上；或，将所述气体调节阀设置于所述壳体上。