一种密封机构及单体电池

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种密封机构及单体电池。

背景技术

目前市场上多通过并联或串联圆柱电池、方形电池、软包电池使其成为电池组。当电池组在储能设备中使用时，方形电池是使用率较高的单体电池类型。为了使组成电池组的所有单体电池内的电解液具有较高的均一性，现有技术采用的技术方案是：在单体电池的外壳上设置注液通道，并设置覆盖该注液通道的汇流管，多个单体电池在组成电池组时汇流管拼接形成电解液共享管路，在适当的环境下，向该管路中注入电解液使其通过上述注液通道进入到单体电池内腔，使电池组内所有单体电池处于统一的电解液环境下，以达到提高均一性的目的。

而电解液共享管路中的电解液如何通过电池外壳进入其内腔，中国专利CN115275453A给出了具体的技术方案：注液通道设置有密封膜，所述密封膜在遇电解液时溶解或在外力牵引下被打开，形成开口后电解液通过注液通道进入到电池外壳内腔。以上两种贯通注液通道的方式各有其优缺点，例如密封膜在遇电解液溶解所需的时间较长，而外力牵引的方式打开密封膜也可能存在无法使所有密封膜同时脱出或形成开口的问题，因此，采用何种密封机构能够使贯通注液通道的方式既高效又便捷是需要解决的问题。

发明内容

为解决现有单体电池贯通注液通道的方式效果不好的问题，本发明采用的一种技术方案是，提供一种密封机构，用于密封单体电池的注液通道，所述密封机构包括固定部和注液部，所述固定部为设置有通孔的片状结构，以将所述密封机构固定在所述单体电池上；所述注液部为设置有开口端和封闭端的中空管状结构，所述开口端固定在所述通孔上，以使注液部与单体电池内腔连通，所述封闭端在外力作用下被打开后用以向单体电池内腔注入电解液。

较佳的，所述通孔背向所述注液部的一侧设置有突出的定位部。

较佳的，所述注液部沿其周向设置有薄弱槽。

较佳的，所述薄弱槽设置在所述注液部远离所述固定部的一端。

本发明还提供以下三种单体电池：

第一种单体电池，包括外壳、电极组件以及上述的密封机构，所述电极组件设置于所述外壳内；

所述外壳上设置有汇流管，所述汇流管沿所述单体电池的厚度或宽度方向延伸，同时汇流管的侧壁上设置有通道，所述通道对应的单体电池的外壳位置上设置所述密封机构，密封机构的固定部密封安装于单体电池的外壳上，密封机构的注液部穿过所述通道并伸入所述汇流管。

第二种单体电池，包括外壳、若干软包电池以及上述的密封机构，所述若干软包电池的壳体上均设置有开口，所述若干软包电池并联设置于所述外壳内；

所述外壳上设置有汇流管，所述汇流管沿所述单体电池的厚度或宽度方向延伸，同时汇流管的侧壁上设置有通道，所述通道对应的单体电池的外壳位置上设置所述密封机构，密封机构的固定部密封安装于单体电池的外壳上，密封机构的注液部穿过所述通道并伸入所述汇流管。

第三种单体电池，包括外壳、方形电池以及上述的密封机构，所述方形电池的壳体设置有开口，所述方形电池设置于所述外壳内；

所述外壳上设置有汇流管，所述汇流管沿所述单体电池的厚度或宽度方向延伸，同时汇流管的侧壁上设置有通道，所述通道对应的单体电池的外壳位置上设置所述密封机构，密封机构的固定部密封安装于单体电池的外壳，或所述方形电池的开口上设置所述密封机构，密封机构的固定部密封安装于所述方形电池的外壳上；

密封机构的注液部穿过所述通道并伸入所述汇流管。

较佳的，所述密封机构焊接或粘接在所述单体电池的外壳上。

较佳的，所述单体电池的外壳包括上盖板、下盖板、筒体，所述汇流管设置在所述下盖板上。

较佳的，所述下盖板与所述汇流管为一体成型的铝挤压件，所述筒体为铝挤压件，所述下盖板与所述筒体激光焊接固定。

本发明的有益效果是：通过在单体电池的注液通道上设置带有管状注液部和片状固定部的密封机构，密封机构穿过汇流管上设置的通道并伸入汇流管内，在组成电池组时，通过专用工装将注液部封闭端统一铲断并由该工装同时回收残部，既提高了贯通注液通道的效率，也能确保所有密封机构同时形成开口，并且该密封机构结构简单，效果好，一次贯通率高，该密封机构采用薄金属或塑料制作，工艺成熟、成本低廉，且其使用场景多元化，能适用于内置电极组件、已设置开口的若干软包电池或已设置开口的方形电池的单体电池。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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。

图1为一个实施例中密封机构的结构示意图；

图2为一个实施例中密封机构的结构示意图；

图3a为一个实施例中密封机构第一视角的结构示意图；

图3b为一个实施例中密封机构第二视角的结构示意图；

图4a为一个实施例中单体电池与密封机构第一视角的结构示意图；

图4b为一个实施例中单体电池与密封机构第二视角的结构示意图；

图4c为一个实施例中单体电池下盖板的剖面结构示意图；

图4d为一个实施例中电池壳体与连接件的结构示意图；

图5a为一个实施例中单体电池下盖板的剖面结构示意图；

图5b为一个实施例中单体电池与密封机构的结构示意图；

图6为一个实施例中单体电池B的结构示意图；

图7为一个实施例中单体电池C的结构示意图；

图8为一个实施例中单体电池D的结构示意图。

附图标记：

500-密封机构

510-固定部

520-注液部

530-定位部

540-薄弱槽

541-薄弱段

100-单体电池

1-上盖板

2-下盖板

21-通孔

211-安装位

3-筒体

31-第一电池组装座

32-第二电池组装座

33-散热槽

34-加强筋

4-汇流管

41-连接口

42-通道

5-极柱

50-通槽

7-连接件

71-连接嘴

8-市售方形电池

9-市售软包电池

10-开口

具体实施方式

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

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

以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的一种密封机构及单体电池。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。

如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。

如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。

应理解，术语“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或顺序。

实施例1

如图1、图2、图3a和图3b所示，为本实施例不同形式密封机构不同角度的结构示意图。本实施例中的密封机构用于密封单体电池的注液通道。密封机构包括固定部510和注液部520，固定部为设置有通孔的片状结构，以将密封机构固定在单体电池100上。如图1和图2所示的形式一的密封机构中，通孔为圆形，固定部也为圆形片状结构，沿通孔周向少许延伸，以能够固定在注液通道对应的单体电池壳体100上为准；如图3a和图3b所示的形式二的密封机构中，通孔为条形孔，固定部为矩形片状结构，且固定部的面积较大，适用于注液通道设置在下盖板上的单体电池。两种形式的密封机构的注液部520均为设置有开口端和封闭端的中空管状结构，开口端固定在通孔上，以使注液部与单体电池内腔连通，封闭端在外力作用下被打开后用以向单体电池内腔注入电解液。封闭端的打开方式可以为，利用锋利的工具从注液部的侧面割断封闭端，使管状的注液部520形成两端开口的通路。

如图1和图2所示，在一些实施方式中，为了便于定位安装，通孔背向注液部520的一侧沿通孔周向设置有突出的定位部530，例如，在市售方形电池壳体开口处安装，可以将定位部530插入市售方形电池开口处，来准确安装密封机构500。

如图1、图2、图3a和图3b所示，在一些实施方式中，注液部520沿其周向设置有薄弱槽540。设置薄弱槽540的目的在于：使工具从薄弱槽540处能够比较轻松的将注液部切割，提高切割的成功率以及切割效率。

优选的，薄弱槽540设置在注液部520远离固定部510的一端，便于细长且管径较小的切割工具从注液部的底端进行切割。

在一些实施方式中，还可将注液部520的靠近封闭端的一段设计为薄弱段541，薄弱段541为锥形或厚度小于注液部其它部分，以利于切割。

实施例2

本实施例提供不同种类的单体电池，该单体电池上包括实施例1中提供的密封机构500，当密封机构500固定在单体电池100上时，根据单体电池种类的不同而有所区别：

本实施例将对单体电池A-D进行详细说明。

如图4a所示的单体电池A：包括外壳，该外壳包括上盖板1、下盖板2和筒体3，在该外壳内放置电极组件，并填充电解液。如图4a、图4b和图4c所示，上盖板1设置有一对极柱5，电极组件的正、负极分别从外壳内部对应外壳外的正、负极柱电连接，下盖板2上设置有通孔21，还设置有覆盖第一通孔21并沿单体电池的厚度方向延伸的汇流管4，汇流管侧壁设置有通道42,如图4a所示，通孔21与通道42分别为圆形孔，也可以为如图5a所示的条形孔。在此实施例中，汇流管4与下盖板2一体设计，为一体成型的铝挤压件，此时通孔21与通道42合并为一个通道，将图1中的密封机构500安装在通道内，密封机构500为塑料件，固定部510粘接在下盖板2的通孔21向外延伸的边缘处(设置安装位211时，固定部510粘接在安装位211上)，注液部520伸入通道42内，并伸入汇流管，下盖板的通孔被密封。筒体3为铝挤压件，下盖板2与筒体3的一端激光焊接固定，电极组件装入筒体3中，再将焊接好电极组件的上盖板1与筒体3的另一端固焊接固定，再通过上盖板上的注液口对电池进行注液，密封注液口，化成形成单体电池A。

本实施例中的通孔21和通道42为圆孔，密封机构500的固定部510和注液部520亦可随通孔21和通道42的形状改变相应设置为圆环形、椭圆环形或跑道环形，甚至三角形、矩形、多边形，亦可如图5b所示，将固定部510的尺寸设计的与下盖板接近，便于后期的密封固定。

本实施例中的密封机构500也可采用与下盖板材质相同的铝制作，这时，密封机构500采用焊接固定。

为了使得密封机构500更容易被打开，在密封机构上设置薄弱槽540或薄弱段541，以使用外部工具打开时，密封机构更容易被开口。

如图6所示的单体电池B：由市售方形电池8制作(以下简称方形电池8)，例如，市面常见的280Ah电池，其壳体通常为铝制，具有一个密封的内腔，内腔中盛装有电解液，且该内腔中设置有至少一组电极组件。

优选在露点标准-25℃到-40℃间、温度23℃±2℃、洁净度10万级的环境下，在该方形电池8的壳体上开口，利用图2的密封机构500密封该开口10，密封机构500采用铝制作，将定位部530插入开口10，再将固定部510焊接在开口10处的壳体上，以密封开口10，注液部520内腔与开口10连通，备用。

单体电池B还包括外壳，外壳在下盖板2上设置有第一通孔21，还设置有覆盖第一通孔21并沿单体电池的厚度方向延伸的汇流管4，汇流管侧壁设置有通道42,如图4a，通孔21与通道42分别为圆形孔，也可以为如图5a所示的条形孔，在此实施例中，汇流管4与下盖板2一体设计，为一体成型的铝挤压件，此时通孔21与通道42合并为一个通道，筒体3为铝挤压件，下盖板2与筒体3的一端激光焊接固定，将方形电池8正、负极柱分别与上盖板1正、负极柱5电连接，将焊接好上盖板1的方形电池8装入筒体3内并将密封机构的注液部520通过通道42伸入汇流管4内，再将焊接好方形电池8的上盖板1与筒体3的另一端焊接固定，形成单体电池B。

单体电池B也可不使用上盖板1，只要能将方形电池8的正负极柱引出且将方形电池8与筒体3安装后的上部缝隙密封即可。

本实施例中方形电池8开口后也可用图1、图3a的密封机构500密封。

本实施例中的密封机构500也可采用不溶于电解液的塑料制作，这时，密封机构500粘接在方形电池的开口处。

为了使得密封机构500更容易被打开，在密封机构上设置薄弱槽540或薄弱段541，使用外部工具打开时，密封机构更容易被开口。

如图7所示的单体电池C：由市售方形电池8制作(以下简称方形电池8)，例如，市面常见的280Ah电池，其壳体通常为铝制，具有一个密封的内腔，内腔中盛装有电解液，且该内腔中设置有至少一组电极组件。

单体电池C包括外壳，外壳在下盖板2上设置有第一通孔21，还设置有覆盖第一通孔21并沿单体电池的厚度方向延伸的汇流管4，汇流管侧壁设置有通道42,如图4a，通孔21与通道42分别为圆形孔，也可以为如图5a所示的条形孔，在此实施例中，汇流管4与下盖板2一体设计，为一体成型的铝挤压件，此时通孔21与通道42合并为一个通道，将图1所示的密封机构500安装在通道内，密封机构500为塑料件，固定部510粘接在下盖板2通孔21相应的边缘处(设置安装位211时，固定部510粘接在安装位211上)，注液部伸入通道42内，并伸入汇流管，下盖板的通孔被密封，筒体3为铝挤压件；下盖板2与筒体3的一端激光焊接固定，将方形电池8正、负极柱分别与上盖板1的正、负极柱电连接，优选在露点标准-25到-40℃间、温度23℃±2℃、洁净度10万级的环境下，在该方形电池8的壳体底部开口，形成开口10，再将方形电池8装入筒体3内，上盖板1与筒体3的另一端焊接固定，成形成单体电池C。

单体电池C也可不使用上盖板1，只要能将方形电池8的正负极柱引出且将方形电池8与筒体3安装后的上部缝隙密封即可。

本实施例中下盖的通孔21也可用图3a的密封机构500密封。

本实施例中的密封机构500也可采用与下盖板材质相同的铝制作，这时，密封机构500采用焊接固定。

为了使得密封机构500更容易被打开，在密封机构上设置薄弱槽540或薄弱段541，使用外部工具打开时，密封机构更容易被开口。

如图8所示的单体电池D：利用市售软包电池9(以下简称软包电池9)制作，软包电池壳体通常为铝塑膜，具有一个密封的内腔，内腔中盛装有电解液，且该内腔中设置有至少一组电极组件。

单体电池D包括外壳，外壳在下盖板2上设置有第一通孔21，还设置有覆盖第一通孔21并沿单体电池的厚度方向延伸的汇流管4，汇流管侧壁设置有通道42,如图4a，通孔21与通道42分别为圆形孔，也可以为如图5a所示的条形孔，在此实施例中，汇流管4与下盖板2一体设计，为一体成型的铝挤压件，此时通孔21与通道42合并为一个通道，将图1所示的密封机构500安装在通道内，密封机构500为塑料件，固定部510粘接在下盖板2的通孔21相应的边缘处(设置安装位211时，固定部510粘接在安装位211上)，注液部伸入通道42内，并伸入汇流管，下盖板的通孔被密封，筒体3为铝挤压件；下盖板2与筒体3的一端激光焊接固定。本实施例使用七个软包电池，将七个软包电池的正、负极耳并联焊接在上盖板1的正、负极柱5上，优选在露点标准-25到-40℃间、温度23℃±2℃、洁净度10万级的环境下，在该软包电池的壳体上开口后，将焊接好上盖板1的七个软包电池放入筒体3中，上盖板1与筒体3的另一端焊接固定，形成单体电池D。

单体电池D也可不使用上盖板1，只要能将软包电池的正负极耳引出且将软包电池与筒体3安装后的上部缝隙及软包电池之间的上部缝隙密封即可。

本实施例中下盖的通孔21也可用图3a的密封机构500密封。

本实施例中的密封机构500也可采用与下盖板材质相同的铝制作，这时，密封机构500采用焊接固定。

为了使得密封机构500更容易被打开，在密封机构上设置薄弱槽540或薄弱段541，使用外部工具打开时，密封机构更容易被开口。

以下对单体电池A-D中汇流管的功能进行详细说明。

如图4a、图4b、图4c、图4d所示，若干设置了密封机构500的单体电池在组成电池组时，汇流管4拼接形成贯通的通道，以作为电池组的电解液共享通道，并且该电解液共享通道一端设置封堵件，另一端设置可拆卸连接其它组件的端口，以安装注液组件或泄爆阀，在安装注液组件前先利用专用工装深入电解液共享通道内将密封机构500暴露的注液部依次铲断，使所有单体电池的内腔与电解液共享通道连通，利用专用工装将残部回收，安装注液组件后通过该注液组件向电解液共享通道中注入电解液，电解液将依次通过通道42和通孔21进入电池壳体内，使电池组内所有的单体电池均处于统一的电解液环境下，有效提高电池组内电解液的均一性，注液完成后再换上泄爆阀。该电解液共享通道还可以用于给电池组补液、换液，当电池组使用超过一定年限，电解液发生损耗时，将泄爆阀换下，将注液组件安装上，将电解液抽出并更换新的电解液或直接补充新的电解液，这两种方式均有助于延长电池组的使用寿命。

上述结构还能实现当任意单体电池发生热失控时，单体电池内的热失控烟气陆续通过通孔21与通道42排放至汇流管4组成的电解液共享通道，并通过泄爆阀后排放。

如图4d所示，汇流管4之间通过连接件7连接固定形成电解液共享通道。连接件7的外形尺寸与汇流管4的外形尺寸相当，这样有助于提升汇流管4之间连接的稳定性。优选的，连接件7包括两个连接嘴71，汇流管4两端设置有连接口41，连接嘴71嵌于连接口41内密封连接；或连接件包括两个连接口，管路两端设置连接嘴，连接嘴嵌于连接口内密封连接。连接嘴的造型优选为微锥形，便于插入连接口中，且优选连接嘴与连接口过盈配合，连接嘴与连接口之间铆接，铆接时还可在铆接面加环氧胶等粘合剂，进一步使得密封和固定效果更好，或者连接嘴与连接口之间螺纹连接。

如图4a所示，本实施例中的极柱5设置有一个通槽50，以安装传热管，通槽50的开口位于极柱5的端面上。该端面还设置有电连接区，以通过一个细长的L形板状的电连接件同时连接在多个同性的极柱的电连接区上，实现多个单体电池的并联连接。

如图4a和图4b所示，下盖板2沿其宽度方向还设置有第一电池组装座31；筒体侧壁沿其高度方向还设置有第二电池组装座32。将单体电池组成电池组时通过在第一电池组装座31和第二电池组装座32安装组装条将单体电池组装成电池组，组装座上设置有用于固定的螺孔。筒体3外表面设置有沿其高度方向延伸的若干散热槽33，便于为单体电池散热。筒体3上还设置有沿其高度方向延伸的若干加强筋34，以提升筒体的抗压强度。

在一些实施方式中，汇流管可以设置在电池筒体的侧壁上。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。