一種設有排氣口的電池殼及電池的製作方法
2023-10-04 12:24:19
本申請涉及電池技術領域，尤其涉及一種設有排氣口的電池殼，還涉及一種包括上述電池殼的電池。
背景技術：
電池是指設有電解質和金屬電極，以產生電流的裝置。電池的種類有多種，例如有鋅鎳電池、鉛酸電池、鋰電池等。
電池通常包括電池殼以及設置在電池殼中的極片和電解質。以鋅鎳電池為例，鋅鎳電池通常主要由鋅、氧化鎳和質量濃度為25％～30％的氫氧化鉀溶液及隔膜等組成。鋅鎳電池工作時，通過鋅、氧化鎳和氫氧化鉀之間的化學反應將化學能轉換為電能。但是，在通過化學反應將化學能轉換為電能的同時，會產生氫氣。長時間使用後，電池殼內累積的氣體壓力逐漸變大，可能會導致電池殼膨脹。
因此，如何有效地解決電池殼在使用過程中容易膨脹，是本領域技術人員需要解決的技術問題。
技術實現要素：
本申請實施例提供一種電池殼，用於解決現有技術中，不能有效地解決電池殼在使用過程中容易膨脹的問題。
本申請實施例還提供一種電池，用於解決現有技術中，不能有效地解決電池殼在使用過程中容易膨脹的問題。
本申請實施例採用下述技術方案：
本申請的電池殼，包括：殼體，構成用於設置極片和電解質的腔體，並且所述殼體上設有與所述腔體連通的排氣口；密封件，設置在所述殼體上，構造成受所述腔體中的氣體壓力而打開所述排氣口，並在排氣完成後密封所述排氣口。
可選的，所述殼體上設置帶有所述排氣口的固定柱；所述密封件包括套設在所述固定柱外側的密封帽，其中所述密封帽構造成其側壁受氣體壓力後朝向遠離所述固定柱的方向移動而打開所述排氣口，並在排氣完成後朝向靠近所述固定柱的方向移動而密封所述排氣口。
可選的，所述密封帽為彈性密封帽。
可選的，所述固定柱的側壁設有沿所述固定柱的徑向貫穿的開口，且所述密封帽的頂部壓設與所述殼體連接的壓板。
可選的，所述壓板設置在所述殼體的凹陷區，且所述壓板以抽拉的方式設置在所述殼體上。
可選的，所述固定柱凹陷，而所述壓板的下表面貼合於所述殼體的上表面，且所述殼體上設有連通所述排氣口和外界的氣道。
可選的，所述氣道包括與所述排氣口相連並由所述密封帽的側壁與所述固定柱限定的第一氣道部分、與所述第一氣道部分相連並由所述密封帽的側壁與所述殼體限定的第二氣道部分，以及與所述第二氣道部分相連並由所述殼體和所述壓板限定的第三氣道部分。
可選的，所述殼體內設有多個子腔體，所述殼體的與各所述子腔體對應的位置均設有排氣口，其中各所述排氣口通過所述第三氣道部分連通。
可選的，所述殼體包括構成所述腔體的盒體和設置在所述盒體的蓋體，其中所述排氣口設置於所述蓋體。
本申請的電池，包括電池殼和設置在所述電池殼中的極片、電解質，其中所述電池殼為上述中任一項所述的電池殼。
本申請實施例採用的上述至少一個技術方案能夠達到以下有益效果：
本申請實施例採用的方案中，電池殼包括設有排氣口的殼體和設置在殼體上的密封件。排氣口與用於設置極片和電解質的腔體連通，密封件用於密封排氣口。當腔體中的氣體壓力變大時，密封件在腔體中的氣體壓力下打開排氣口，從而使得腔體中的氣體排出。當排氣完成後，密封件密封排氣口，從而實現腔體的密封。由於本申請中，能夠將腔體中的氣體排出，因此可以有效地解決因腔體中的氣體不斷累積而導致殼體受力較大甚至產生變形的問題。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用於解釋本申請，並不構成對本申請的不當限定。在附圖中：
圖1為本申請實施例提供的殼體的爆炸圖；
圖2為本申請實施例提供的盒體內設有極片的結構示意圖；
圖3為本申請實施例提供的蓋體上設有密封帽的結構示意圖；
圖4為本申請實施例提供的蓋體的外表面結構示意圖；
圖5為圖4的A-A剖視圖；
圖6為本申請實施例提供的蓋體的內側立體結構示意圖；
圖7為本申請實施例提供的蓋體的內側平面結構示意圖。
具體實施方式
為使本申請的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本申請具體實施例及相應的附圖對本申請技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本申請保護的範圍。
如附圖1至附圖3所示，本申請的電池殼100包括用於形成腔體11的殼體1和設置在殼體1上的密封件15。其中，腔體11中設有電解質和極片200。殼體1上設有與腔體11連通的排氣口101，以能夠通過排氣口101將電池使用過程中產生的氣體排出，從而減少因電池殼100受腔體11內的氣體壓力而膨脹的可能性。
密封件15設置在排氣口101的位置，當不需要排氣時，以能夠密封排氣口101，保證腔體11的密封性。當需要排氣時，密封件15打開排氣口101。為保證腔體11內的氣體能夠有效地排出，可以將密封件15設置成在腔體11內的氣體壓力作用下，導通排氣口101。這樣，不僅可以保證腔體11內的氣體能夠有效地排出，還可以使排氣口101的打開時機與腔體11內的氣體壓力大致匹配，以減少因排氣口101打開不及時而導致殼體1膨脹的可能性。
排氣口101和密封件15的設置方式有多種，以下以一個實施例，詳細介紹排氣口101和密封件15的設置方式。
如附圖1和附圖4所示，殼體1可以包括構成腔體11的盒體12和設置在盒體12上的蓋體13，排氣口101可以設置於蓋體13上，以方便加工。
如附圖5所示(其中圖5是用於示意性說明密封帽151的設置方式，蓋體13隻是用於顯示與密封帽151的位置關係，蓋體13的外形與圖4的蓋體13的外形不完全對應)，密封件15可以為大致呈桶狀的密封帽151。密封帽151包括大致呈圓柱形的側壁和設置在側壁一端的頂壁。密封帽151可以為彈性密封帽151，材質可以為橡膠等。如此設置，密封件15的結構簡單，成本低，加工製造方便。
蓋體13上設置固定柱16，固定柱16上設有通孔，通孔貫穿蓋體13，並與腔體11連通，以能夠由固定柱16上的通孔形成排氣口101。這樣，便於將密封帽151套設在固定柱16的外側，從而實現排氣口101的密封，安裝方便，省事省力，而且還便於實現密封帽151受氣體壓力後打開排氣口101，排氣後密封排氣口101。
在一個密封帽151受氣體壓力後打開排氣口101，排氣後密封排氣口101的例子中，固定柱16的側壁上可以設有沿固定柱16徑向貫穿的開口161(如附圖5所示)。具體地，可以在固定柱16的側壁上端設置豁口，以方便加工。密封帽151的頂部壓設有壓板121。
當腔體11中的氣體壓力大於密封帽151的形變力和大氣壓力之和後，密封帽151的側壁會朝向遠離固定柱16的側壁的方向移動，從而使得密封帽151的側壁與固定柱16的側壁之間出現間隙，氣體從該間隙排出。排氣完成後，腔體11中的氣體壓力小於或者等於密封帽151的形變力和大氣壓力之和，密封帽151的側壁會朝向固定柱16的方向移動，直至貼合於固定柱16，密封排氣口101。通過上述方式設置，固定柱16和密封帽151的結構簡單，使用方便，體積小，便於實現腔體11的排氣和密封。
承接上例，壓板121可以與蓋體13連接，壓板121可以以抽拉的方式設置在蓋體13上，以進一步簡化結構。在壓板121的兩側設有凸出部，蓋體13上設有凹槽，通過推拉的方式將凸出部設置在凹槽中，從而固定壓板121。
固定柱16可以凹陷設置在蓋體13中，固定柱16的上端低於蓋體13的上表面。這樣，設置好壓板121後，可以使得壓板121的下表面與蓋體13的上表面貼合，以通過蓋體13支撐壓板121，提高壓板121的使用壽命。
進一步地，壓板121可以設置在蓋體13的凹陷區122，即蓋體13的用於設置壓板121的部位為凹陷區122。這樣，將壓板121設置在蓋體13上時，可以使蓋體13的其他區域的上表面與壓板121的上表面平齊，提高蓋體13的美觀性，減少因壓板121凸出於蓋體13而造成壓板121容易損壞的可能性。
當固定柱16凹陷設置在蓋體13中，並且壓板121貼合於蓋體13時，需要在蓋體13上設置氣道17(如附圖4所示)，以使得從排氣口101排出的氣體能夠流出。在一個例子中，如附圖1、附圖4和附圖5所示，氣道17包括由密封帽151的側壁與固定柱16限定的第一氣道部分171、由密封帽151的側壁與蓋體13限定的第二氣道部分172，以及由蓋體13和壓板121限定的第三氣道部分173。第一氣道部分171與排氣口101相連，第二氣道部分172與第一氣道部分171相連，第三氣道部分173與第二氣道部分172和外界相連。
其中，為方便形成第一氣道部分171和第二氣道部分172，固定柱16的側壁與蓋體13之間的距離可以大致為密封帽151的側壁厚度的兩倍。此外，密封帽151的側壁可以不設置孔，而在密封帽151的底端與蓋體13之間留有間隙，以方便加工密封帽151。
腔體11可以由隔板14分隔為多個子腔體111，每個子腔體111可以對應設有一個排氣口101，即蓋體13上與各子腔體111對應的位置均設有排氣口101。每個排氣口101均可以通過上述的方式設置，各排氣口101可以通過第三氣道部分173連通。這樣，可以在壓板121和蓋體13之間設置一個連通至外界的第三氣道部分173，方便加工，省事省力。
當然，上述實施例只是示例性說明。本申請的其他實施例中，排氣口可以不設置於蓋體上，或者殼體以其他的方式設置。本申請的其他實施例中，密封件還可以為帶有彈簧的堵頭，當堵頭所受的腔體的氣體壓力大於彈簧的壓力時，堵頭打開排氣口，當堵頭受的腔體的氣體壓力小於彈簧的壓力時，堵頭封堵排氣口。在本申請的其他實施例中，固定柱還可以凸出於殼體等。
本申請的電池包括電池殼100和設置在電池殼100中的極片200、電解質。其中電池殼100可以為上述中的電池殼100。本申請的電池，當腔體11中的氣體壓力變大時，密封件15在腔體11中的氣體壓力下打開排氣口101，從而使得腔體11中的氣體排出。當排氣完成後，密封件15密封排氣口101，從而實現腔體11的密封。由於本電池中，能夠將腔體11中的氣體排出，因此可以有效地解決因腔體11中的氣體不斷累積而導致殼體1受力較大甚至產生變形的問題。
該電池可以為鋅鎳電池、鉛酸電池、鋰電池等。以下以鋅鎳電池為例，詳細介紹設有上述電池殼100的鋅鎳電池的結構。
如附圖1和2所示，鋅鎳電池包括電池殼100和設置在電池殼100中的極片200、電解質。其中，極片200包括設有正極耳21的正極片和設有負極耳22的負極片。電池殼100為長方體形，包括形成腔體11的盒體12和扣合在盒體12上的蓋體13。盒體12中設有多個隔板14，將腔體11分隔成多個大致呈長方體形的子腔體111。
在每個子腔體111中可以均設有多個正極片和多個負極片。正極片和負極片均呈平面狀態展開，並且位於同一子腔體111的正極片和負極片間隔設置。如此設置，結構簡單、結構緊湊，鋅鎳電池的體積較小。
位於同一子腔體111的正極耳21與正極耳21焊接，負極耳22與負極耳22焊接，以方便連接，並可以形成一定的電壓。正極耳21的材質和負極耳22的材質可以均為鎳，以減少焊接對極耳21、22造成的損壞。正極耳21和負極耳22的長度可以根據需要選定，可以為例如10-15cm等。
位於不同子腔體111的正極耳21與負極耳22焊接，以方便連接，並可以將不同子腔體111的極片200串聯，此時鋅鎳電池的總電壓為各子腔體111的電壓之和，以增大鋅鎳電池的電壓，使得鋅鎳電池可以應用於例如電動車等上。
在一個例子中，盒體12中設有八個子腔體111，各子腔體111中均設有十一片負電極和十片正電極。各子腔體111中形成的電壓為1.65V，鋅鎳電池的總電壓為13.2V。13.2V的電壓較為接近電動車所需的12V電壓，能夠較好地為電動車供電。
隔板14和蓋體13的頂壁之間留有間隙，以使得位於不同子腔體111的正極耳21和負極耳22能夠接觸，並焊接在一起。如附圖6和附圖7所示，為提高不同子腔體111之間極耳的連接牢固性，可以在蓋體13上設置用於容置極耳的容置槽123，以通過容置槽123對極耳起到一定的卡製作用，減弱因焊接或子腔體111個數較多而降低極耳的連接牢固性的可能性。
蓋體13可以朝向外側凸出而形成容置槽123，也可以在蓋體13上設置朝向隔板14延伸的凸沿124，以通過凸沿124形成容置槽123。此處優先選用，由凸沿124形成容置槽123，以使得蓋體13的上表面大致呈平面狀，提高殼體1的美觀性。以下以由凸沿124形成容置槽123為例，詳細介紹凸沿124的結構。
沿腔體11的上方至下方方向，凸沿124與隔板14部分重疊。這樣，將極耳設置在容置槽123中時，可以通過隔板14支撐極耳，從而進一步提高極耳的穩固性。沿腔體11的上方至下方方向，凸沿124與隔板14的重疊長度可以根據需要具體設定。在一個例子中，凸沿124與隔板14的重疊長度位於2-5mm之間，以能夠通過隔板14支撐極耳，並能夠保證容置槽123的空間。
凸沿124可以以多種方式設置，例如，凸沿124可以為沿容置槽123的側壁環繞的長方體形，隔板14上設置豁口。將蓋體13扣合在盒體12上時，凸沿124穿過豁口。又例如，凸沿124還可以為沿子腔體111的側壁環繞的環形凸沿124，而位於隔板14兩側的兩個環形凸沿124構成容置槽123。
此處優先選用，由環繞子腔體111的側壁的環形凸沿124構成容置槽123。這樣，沿腔體11的上方至下方方向，可以將環形凸沿124的各部位設置的等長。當將蓋體13扣合在盒體12上時，環形凸沿124與隔板14之間均部分重疊，可以有效地減少電解質在子腔體111之間流動，而導致產生噪音，或者電壓不穩定等的可能性。
構成容置槽123的環形凸沿部分可以朝向遠離隔板14的方向彎折。而其他的環形凸沿部分可以較為靠近隔板14，以能夠與隔板14配合，從而有效地減少電解質在子腔體111之間流動的可能性。
通常，一個子腔體111中的正極耳21和負極耳22不同時與同一個子腔體111中正極耳21和負極耳22連接。換句話說，位於中間子腔體111的極片200中，正極耳21與上一個子腔體111中的負極耳22連接，則負極耳22與下一個子腔體111中的正極耳21連接。因此，可以在相鄰的兩個環形凸沿124之間設置一個容置槽123。
正極耳21或負極耳22可以大致位於極片200的邊緣，以減少正極耳21和負極耳22相互之間的影響。此時，排氣口101可以大致位於每個子腔體111的中部，而容置槽123大致位於子腔體111的端部。
另外，如附圖2和3所示，蓋體13上還可以設置連接端子19，以方便鋅鎳電池與其他的設備連接。連接端子19包括與連接柱18連接的固定部191和用於與外界設備連接的連接部192，連接部192上可以設置連接孔，以方便外界設備與連接端子19連接。連接部192可以凸出於蓋體13的上表面並大致平行於蓋體13，以減少連接部192產生變形的可能性。
連接端子19可以通過連接柱18固定在蓋體13上，並通過連接柱18與極耳電連接。在一個例子中，極耳與連接柱18焊接，連接柱18上設有螺紋，蓋體13上設有用於設置連接柱18的通孔125(如附圖4所示)。需要設置連接端子19時，將連接柱18從通孔125中審查，並將連接端子19的固定部分191套設在連接柱18上，通過螺母壓緊連接端子19。
固定部191可以部分設置在蓋體13的凹槽126中(如附圖4所示)，以減少螺母凸出於凹槽126而導致螺母容易鬆動的可能性。此時，通孔125可以設置在凹槽126的靠近排氣口101的一端，也可以設置在凹槽126的遠離排氣口101的一端。
需要說明的是，由於鋅鎳電池需要引出正極和負極，因此蓋體13上需要設有正極連接端子和負極連接端子。正極連接端子和負極連接端子可以通過相應的連接柱與正極耳和負極耳連接。正極連接端子和負極連接端子可以設置在蓋體13上相對的兩個端部。
以上僅為本申請的實施例而已，並不用於限制本申請。對於本領域技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的權利要求範圍之內。