一种具有呼吸功能的电芯透气阀及电池

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种具有呼吸功能的电芯透气阀及电池。

背景技术

随着人类对环保意识的持续加强，绿色能源的普及应用受到越来越多的国家和政府的支持，化学储能作为绿色能源体系的重要组成部分，也越来越展现出其重要的地位。由于锂电池具有重量轻，循环寿命长，比能量高的特点，目前锂电池的应用逐年成增长趋势。伴随着锂电池起火和爆炸事件的不断出现，终端用户对锂电池使用安全越来越关注。

导致电池起火和爆炸的主要原因有两个：一是过载使用、机械撞击等因素导致的电池内短路而 产生的热量不能及时排出导致的内部压力升高；二是电池内部化学反应导致的气体不能排出导致的内部压力升高。前两者内部压力不能及时泄放出来，积聚到一定程度就会导致电池爆破，通常会伴随起火冒烟现象，后果严重者将会产生爆炸。

目前，比较普遍的做法是在电池壳体上安装防爆阀，在电池内部压力达到一定数值后，防爆阀打开，释放电池内部压力。然而，现有的电池一旦安全阀打开，电池芯将报废，并将伴随冒烟、起火、甚至爆炸事故，后果影响较为恶劣；而且，现有的防爆阀通常使用金属材料制作，没有透气功能，无法实现电池壳体内外压力的平衡。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种具有呼吸功能的电芯透气阀，旨在解决背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种具有呼吸功能的电芯透气阀，应用于电池中，其包括：

具有防水功能的透气组件，用于根据电池内部的压力自动启动透气功能或自动爆破；

保护底板，用于隔离所述保护底板与电池内的电解液；

保护盖；所述透气组件设置在所述保护底板与所述保护盖之间；

干燥组件，用于过滤进入电池内部的空气中的水分；所述干燥组件设置在所述保护盖远离所述透气组件的一侧。

作为本发明实施例的一种优选方案，所述透气组件包括防水透气薄膜；所述保护盖上设有用于刺破所述防水透气薄膜的凸起。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述凸起为针状结构。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述防水透气薄膜上设有直径为0.01~10μm的透气微孔。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述防水透气薄膜的材质为聚乙烯、热塑性聚氨酯弹性体和聚四氟乙烯中的一种。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述干燥组件包括物理干燥剂或者干燥薄膜。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述干燥薄膜的微孔粒径为2~50nm。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述保护底板的中间部位为网状结构。

本发明实施例的另一目的在于提供一种电池，其包括电池主体以及上述的电芯透气阀。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述电池主体包括：

电池壳体；

电池卷芯，设置在所述电池壳体内；

盖帽；所述电芯透气阀设置在所述电池壳体靠近或远离所述盖帽的一端。

本发明实施例提供的一种具有呼吸功能的电芯透气阀，通过设置透气组件，可取代传统通用的电池防爆阀，其除了具备防爆的功能外，而且还额外增加了呼吸功能，可以有助于电池内部热量的及时排放，帮助电池进行散热；同时，该电芯透气阀还可以防止电池内部气体长期积压，以有效延长电池的使用寿命。另外，该电芯透气阀适用于圆柱、方形、软包电池结构，其可以做成标准品，方便于推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种具有呼吸功能的电芯透气阀的爆炸图；

图中，1-保护底板、2-透气组件、3-保护盖、4-干燥组件。

图2为本发明实施例提供的防水透气薄膜的示意图；

图中，a-透气微孔。

图3为本发明实施例提供的保护盖的结构示意图；

图中，10-凸起。

图4为本发明实施例提供的一种电池的结构示意图；

图中，5-电池壳体、6-电池卷芯、7-电芯透气阀、8-绝缘垫、9-盖帽。

图5为本发明实施例提供的另一种电池的结构示意图；

图中，5-电池壳体、7-电芯透气阀。

图6为本发明实施例提供的另一种电池的结构示意图；

图中，5-电池壳体、7-电芯透气阀。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如附图1所示，在本发明的一个实施例中，提供了一种具有呼吸功能的电芯透气阀，其应用于电池中，具体包括：

具有防水功能的透气组件2，用于根据电池内部的压力自动启动透气功能或自动爆破；

保护底板1，用于隔离所述保护底板1与电池内的电解液；

保护盖3；所述透气组件2设置在所述保护底板1与所述保护盖3之间；

干燥组件4，用于过滤进入电池内部的空气中的水分；所述干燥组件4设置在所述保护盖3远离所述透气组件2的一侧。

在实际应用中，保护底板1的设置可以起到隔离保护底板1与电池内的电解液的作用，以防止电解液长期浸透透气组件2，削弱透气组件2的透气功能；具体的，保护底板1可以采用塑胶材料，也可以采用金属材料，其中间部位为网状结构。此外，保护底板1、透气组件2、保护盖3、干燥组件4之间可以通过激光焊接、振动摩擦焊接、超声焊接、弧焊等进行焊接组合连接在一起，也可以使用胶粘进行组合连接在一起。

另外，透气组件2具有设定的自启动压力和自爆破压力，以用于匹配不同电池材料体系的需要，其具体的工作原理如下：

电芯正常使用过程中，当内部压力达到一定数值后，透气组件2的透气功能开启，电池芯自动释放内部压力，一旦电池芯内外部压力均衡，透气组件2将关闭透气功能。在压力释放过程中，电池芯可以正常工作。其中，电池在正常的充放电工作过程中，电池壳体内部的压力会伴随着SOC的变化而变化，不同的材料体系，其压力变化范围会有差异。因此，透气组件2的启动压力选择必须参考电池的材料特性，在其自身固有的压力范围外（压力最大值记为P

此外，在电池受到外部撞击、火烧、雷击等极端状况下，电池内部压力将会瞬间快速增加，此时，透气组件2正常的透气功能将不能满足应用，在该特殊场景下，当内部压力达到透气组件2的爆破极限时，该透气组件2能够自动爆破，尽可能将灾害控制在最小范围。其中，此透气组件2的最大爆破压力（P

本发明实施例通过在电芯透气阀中设置透气组件2，可取代传统通用的电池防爆阀，其除了具备防爆的功能外，而且还额外增加了呼吸功能，可以有助于电池内部热量的及时排放，帮助电池进行散热；同时，该电芯透气阀还可以防止电池内部气体长期积压，以有效延长电池的使用寿命。另外，该电芯透气阀适用于圆柱、方形、软包电池结构，其可以做成标准品，方便于推广应用。

如附图3所示，在本发明的一个优选实施例中，所述透气组件2包括防水透气薄膜；所述保护盖3上设有用于刺破所述防水透气薄膜的凸起10。

在实际应用中，保护盖3可选择使用金属或非金属材料，其中间部分为网状结构，且内部集成有多组针状结构的凸起10，以便于在紧急状况下可以通过凸起10刺破防水透气薄膜。

如附图2所示，在本发明的另一个优选实施例中，所述防水透气薄膜上设有直径为0.01~10μm的透气微孔a。

具体的，所述防水透气薄膜的材质可以采用聚乙烯、热塑性聚氨酯弹性体和聚四氟乙烯中的任一种。

由于大多数气体分子的直径范围约为0.00透气组件2~0.00干燥组件4μm之间, 而水雾及液体分子通常大于凸起100μm，所以，正常情况下该防水透气薄膜只能通过气体分子，而水雾及液体分子则不能通过。

另外，透气组件2还可包括用于支撑和定位防水透气薄膜的支撑骨架；支撑骨架具有调节防水透气薄膜的透气启动压力及爆破压力的功能，支撑骨架可以附着在防水透气薄膜的单侧或者双侧。另外，支撑骨架可以选择无纺布、尼龙编织、金属编织或者其他类似材料作为材质。

在本发明的另一个优选实施例中，所述干燥组件4包括物理干燥剂或者干燥薄膜。

具体的，干燥组件4可根据实际应用需要选用物理干燥剂进行干燥，也可以选用具有2~50 nm微孔的干燥薄膜，以用于在电池芯吸气过程中吸收湿气，过滤进入电池内部空气中的水分，从而有效防止水分进入电池内部。

如附图4所示，在本发明的另一个实施例中，还提供了一种电池，其包括电池主体以及上述的电芯透气阀7。

在实际应用，电池主体可以为圆柱电池、方形电池或者软包电池，但不限于此。另外，电池主体的内部结构可以与现有电池结构的相同，只需将现有电池的防爆阀替换成电芯透气阀7即可，其他结构无需过多变化。

如附图4所示，在本发明的另一个优选实施例中，所述电池主体包括：

圆柱形结构的电池壳体5；

电池卷芯6，设置在所述电池壳体5内；

盖帽9；所述电芯透气阀7设置在所述电池壳体5靠近所述盖帽9的一端。

具体的，电芯透气阀7与电池主体之间可以使用焊接、螺纹连接、铆接、胶粘接等形式进行固定连接；电芯透气阀7与盖帽9之间还可以设置绝缘垫8。

如附图5所示，在本发明的另一个优选实施例中，所述电池主体包括圆柱形结构的电池壳体5和电芯透气阀7；电芯透气阀7可以设置在电池壳体5的底部。同样，也可以根据实际应用场景的限制，将电芯透气阀7安装于电池壳体5的四周。

如附图6所示，在本发明的另一个优选实施例中，所述电池主体包括方形结构的电池壳体5和电芯透气阀7：电芯透气阀7可以设置在电池壳体5的一侧，其具体的应用位置可以结合实际的情况进行调整。

需要说明的是，本发明涉及的电芯透气阀还可以根据放置于电池的具体位置，做成各种异性结构，如方形、椭圆形、三角形等。使用不同形状的电芯透气阀、以及将电芯透气阀放置在电池的各种不同位置和不同电池类型的应用都属于本发明保护的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。