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一种储能电池防溢酸安全阀结构及其工作方法
申请号	CN202311672789.0	申请日	2023-12-07	公开(公告)号	CN117438737A	公开(公告)日	2024-01-23
申请人	衡阳瑞达电源有限公司;			发明人	于海龙; 陆俊良;
摘要	本发明属于电池防溢酸结构的技术领域，具体涉及一种储能电池防溢酸安全阀结构，包括阀体及与所述阀体间隙配合的阀座，所述阀座具有一与储能电池的极组连通的腔体，所述阀体具有一与所述腔体连通的凹槽，所述凹槽通过所述阀体与所述阀座之间的间隙与所述腔体连通。本发明通过设置凹槽作为回流结构，当电池内部处于高温高压时，储能电池内部溢出的酸能够落入到凹槽中，通过间隙回流到储能电池内部，防止余酸滞留在安全阀结构表面影响周围环境，以及防止阀体被腐蚀，进而提高安全阀结构的使用寿命。此外，本发明还公开了上述安全阀结构的工作方法。
权利要求	1.一种储能电池防溢酸安全阀结构，其特征在于：包括阀体(1)及与所述阀体(1)间隙配合的阀座(2)，所述阀座(2)具有一与储能电池的极组连通的腔体(21)，所述阀体(1)具有一与所述腔体(21)连通的凹槽(11)，所述凹槽(11)通过所述阀体(1)与所述阀座(2)之间的间隙(3)与所述腔体(21)连通。 2.如权利要求1所述的储能电池防溢酸安全阀结构，其特征在于：所述阀座(2)包括座体(22)及设置于所述座体(22)内部的连接腔，所述阀体(1)置于所述连接腔内且与所述座体(22)固定连接；所述座体(22)内壁设置有第一连接部(221)，所述阀体(1)的外壁设置有与所述第一连接部(221)间隙配合的第二连接部(12)。 3.如权利要求2所述的储能电池防溢酸安全阀结构，其特征在于：所述第一连接部(221)和所述第二连接部(12)均设置为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹或锯齿形螺纹结构。 4.如权利要求2所述的储能电池防溢酸安全阀结构，其特征在于：所述凹槽(11)包括第一凹槽(111)及与所述第一凹槽(111)连通的第二凹槽(112)，所述第一凹槽(111)设置为环形结构，所述第二凹槽(112)设置为“一”字形结构，所述第二凹槽(112)的深度A大于或等于所述第一凹槽(111)的深度B。 5.如权利要求4所述的储能电池防溢酸安全阀结构，其特征在于：所述第一凹槽(111)连通有至少一个排气孔(13)，所述排气孔(13)与所述腔体(21)连通。 6.如权利要求4所述的储能电池防溢酸安全阀结构，其特征在于：所述第二凹槽(112)的两端延伸连通于所述间隙(3)。 7.如权利要求2所述的储能电池防溢酸安全阀结构，其特征在于：所述座体(22)包括本体(222)及与所述本体(222)连接的阻挡件(223)，所述阻挡件(223)包括竖向部(2231)、倾斜部(2232)、第一阻挡部(2233)和第二阻挡部(2234)，所述第一阻挡部(2233)和所述第二阻挡部(2234)垂直依次交错设置于所述竖向部(2231)，所述竖向部(2231)通过所述倾斜部(2232)与所述本体(222)连接。 8.如权利要求7所述的储能电池防溢酸安全阀结构，其特征在于：所述竖向部(2231)与所述倾斜部(2232)形成夹角C的角度为120‑150°。 9.如权利要求7所述的储能电池防溢酸安全阀结构，其特征在于：所述竖向部(2231)和所述倾斜部(2232)将所述腔体(21)分为第一回流区(211)和第二回流区(212)，所述第一回流区(211)内设置有安全帽(213)，所述安全帽(213)的底部与所述倾斜部(2232)相接触。 10.一种如权利要求1‑9任一项所述的储能电池防溢酸安全阀结构的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、将所述安全阀结构安装于储能电池的顶盖，所述安全阀结构的腔体(21)与储能电池的极组相连通；步骤二、所述储能电池进行充放电，产生气体与酸雾，气体与酸雾进入所述腔体(21)；步骤三、所述安全阀结构内部的压强达到设定值，所述安全阀制动，气体与酸雾排出；步骤四、酸雾在所述安全阀结构表面液化，形成余酸，余酸在凹槽(11)内流动通过间隙(3)回到所述腔体(21)，再回流至所述储能电池的内部。
说明书全文	一种储能电池防溢酸安全阀结构及其工作方法技术领域 [0001] 本发明属于电池防溢酸结构的技术领域，具体涉及一种储能电池防溢酸安全阀结构及其工作方法。背景技术 [0002] 铅酸蓄电池在充电后期会电解水，出现正极析氧、负极析氢现象，虽然复合作用会消耗大部分氧气及降低析氢电位，但长时间的浮充或过盈充电，蓄电池内部气体会慢慢积累，当内部气压超过安全阀开阀压力，蓄电池内部气体会通过安全阀打开过程排出，以降低内部压力至安全阀闭阀压力时关闭安全阀排气，当蓄电池安全阀开阀时，蓄电池内部酸雾及水汽会随氢氧混合气体一起排出，造成电池失水影响电池容量性能和使用寿命，甚至发生“热失控”失效。同时，酸雾逸出对外部使用设备腐蚀，甚至对人体健康造成损害。 [0003] 而在现有的安全阀结构中，存在安全阀能够改进余酸的回流效果，如一种连体式蓄电池用注液盖(申请号：201410332926.0)，包括注液盖的底部设有与电池盖的注液口匹配的若干插嘴，所述插嘴插入电池盖的注液口内连接；在两个插嘴的上部之间设有空腔，所述插嘴的上部圆周壁上设有第一排气孔，所述第一排气孔与空腔连通，所述空腔顶部设有第二排气孔。 [0004] 虽然上述发明能够减少气体中带出的液体，也使形成液滴的酸雾更加容易回流进电池，改善了盖体内部的回流效果；但是，由于铅酸蓄电池必须设置有排气结构，即便对安全阀内部做出改进也无法避免余酸会溢出，滞留在安全阀顶部，对安全阀造成腐蚀，减少使用寿命。为此，亟需提出一种新型的技术方案以解决上述问题。发明内容 [0005] 本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种储能电池防溢酸安全阀结构，其通过设置凹槽作为回流结构，能够改善溢酸效果，并且，凹槽设置在安全阀结构的顶部，能够使得溢出安全阀的余酸通过凹槽回到电池内部，提高了回流效果。 [0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： [0007] 一种储能电池防溢酸安全阀结构，包括阀体及与所述阀体间隙配合的阀座，所述阀座具有一与储能电池的极组连通的腔体，所述阀体具有一与所述腔体连通的凹槽，所述凹槽通过所述阀体与所述阀座之间的间隙与所述腔体连通。 [0008] 作为本发明所述的储能电池防溢酸安全阀结构的一种改进，所述阀座包括座体及设置于所述座体内部的连接腔，所述阀体置于所述连接腔内且与所述座体固定连接；所述座体内壁设置有第一连接部，所述阀体的外壁设置有与所述第一连接部间隙配合的第二连接部。 [0009] 作为本发明所述的储能电池防溢酸安全阀结构的一种改进，所述第一连接部和所述第二连接部均设置为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹或锯齿形螺纹结构。 [0010] 作为本发明所述的储能电池防溢酸安全阀结构的一种改进，所述凹槽包括第一凹槽及与所述第一凹槽连通的第二凹槽，所述第一凹槽设置为环形结构，所述第二凹槽设置为“一”字形结构，所述第二凹槽的深度大于或等于所述第一凹槽的深度，所述第一凹槽的底面与所述第二凹槽的底面具有高度差，方便溢出所述安全阀结构顶部的液体流动。 [0011] 作为本发明所述的储能电池防溢酸安全阀结构的一种改进，所述第一凹槽连通有至少一个排气孔，所述排气孔与所述腔体连通，所述排气孔用于将所述腔体和外部连通，保障所述安全阀结构泄压功能的实现。 [0012] 作为本发明所述的储能电池防溢酸安全阀结构的一种改进，所述第二凹槽的两端延伸连通于所述间隙，使得溢出所述安全阀结构的液体能够通过所述间隙回流至所述腔体，进而回流至储能电池的内部。 [0013] 作为本发明所述的储能电池防溢酸安全阀结构的一种改进，所述座体包括本体及与所述本体连接的阻挡件，所述阻挡件包括竖向部、倾斜部、第一阻挡部和第二阻挡部，所述第一阻挡部和所述第二阻挡部垂直依次交错设置于所述竖向部，所述竖向部通过所述倾斜部与所述本体连接；所述倾斜部设置为锥台结构，锥台结构的所述倾斜部相比于直筒结构能够扩大所述腔体的体积空间，进而增加了所述安全阀结构能够储酸的体积分数；同时增加了进入所述腔体内部的高温气体或酸雾与内壁的接触面积，方便冷却后的液体回流，所述倾斜部倾斜的周面设置还能够提高液体回流速度。 [0014] 作为本发明所述的储能电池防溢酸安全阀结构的一种改进，所述竖向部与所述倾斜部形成夹角的角度为120‑150°，所述夹角优选为135°，所述夹角的设置进一步确保了锥台结构的实现，135°作为所述夹角的优选，最大限度地同时满足提高回流速度和所述腔体体积的最大化。 [0015] 作为本发明所述的储能电池防溢酸安全阀结构的一种改进，所述竖向部和所述倾斜部将所述腔体分为第一回流区和第二回流区，所述第一阻挡部和所述第二阻挡部将所述第一回流区阻隔成迂回通道，增加了高温气体或酸雾在所述第一回流区内的输送路径，同时高温气体或酸雾容易被所述第一阻挡部和所述第二阻挡部冷凝回流至储能电池的内部极组处，提高回流效果；所述第一回流区内设置有安全帽，所述安全帽在所述第一回流区内位置的变化，控制所述安全阀结构处于制动或非制动状态。 [0016] 作为本发明所述的储能电池防溢酸安全阀结构的一种改进，所述阀座外部设置有固定件，所述固定件设置有多个，所述固定件用于增加所述安全阀结构与储能电池的连接强度。 [0017] 本发明的目的之二在于，提供了一种上述储能电池防溢酸安全阀结构的工作方法，包括以下步骤： [0018] 步骤一、将所述安全阀结构安装于储能电池的顶盖，所述安全阀结构的腔体与储能电池的极组相连通； [0019] 步骤二、所述储能电池进行充放电，产生气体与酸雾，气体与酸雾进入所述腔体； [0020] 步骤三、所述安全阀结构内部的压强达到设定值，所述安全阀制动，气体与酸雾排出； [0021] 步骤四、酸雾在所述安全阀结构表面液化，形成余酸，余酸在凹槽内流动通过间隙回到所述腔体，再回流至所述储能电池的内部极组处。 [0022] 本发明的有益效果在于，安全阀结构安装于储能电池的顶盖，储能电池在充放电时，会产生一定的气体和酸雾，当储能电池内部的气压达到安全阀设置值时，安全阀开启，储存在腔体内的气体和酸雾排出，由于安全阀内部和外部的温度差，气体和酸雾转化成液体滞留在安全阀顶部，影响周围环境质量，以及对安全阀造成腐蚀影响使用寿命；而本申请在安全阀顶部设置凹槽，且当安全阀开启时，阀座和阀体之间有间隙，滞留的液体会从凹槽流入间隙内，通过间隙回到腔体，进而回流至储能电池内部极组处，实现溢出安全阀的余酸能够回流至电池内，防止污染环境和腐蚀安全阀结构，同时还能保障储能电池内的电解液含量，进而维持储能电池的正常工作和提高使用寿命。附图说明 [0023] 下面将参考附图来描述本发明示例性实施方式的特征、优点和技术效果。 [0024] 图1为本发明实施例1的结构示意图。 [0025] 图2为本发明实施例1中阀体的结构示意图。 [0026] 图3为本发明实施例1的分解示意图。 [0027] 图4为图3中H处的放大图。 [0028] 其中，附图标记说明如下： [0029] 1‑阀体；11‑凹槽；111‑第一凹槽；112‑第二凹槽；12‑第二连接部；13‑排气孔； [0030] 2‑阀座；21‑腔体；211‑第一回流区；212‑第二回流区；22‑座体；221‑第一连接部；222‑本体；223‑阻挡件；2231‑竖向部；2232‑倾斜部；2233‑第一阻挡部；2234‑第二阻挡部； 213‑安全帽； [0031] 3‑间隙； [0032] 4‑固定件； [0033] A‑第二凹槽的深度；B‑第一凹槽的深度；C‑夹角。具体实施方式 [0034] 为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通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方式，都属于本申请保护的范围。 [0035] 除非另有定义，本申请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；本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。 [0036] 在本申请中提及“实施方式”意味着，结合实施方式描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施方式中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施方式，也不是与其它实施方式互斥的独立的或备选的实施方式。 [0037] 在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。 [0038] 在本申请的实施方式中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施方式中，省略对相同部件的详细说明，本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。 [0039] 电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极片、负极片组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳。 [0040] 对于电池单体来说，主要的安全危险来自于充电和放电过程，同时还有适宜的环境温度设计，为了有效地避免不必要的损失，对电池单体一般会有至少三重保护措施。具体而言，保护措施至少包括开关元件、选择适当的隔离膜材料以及泄压机构。开关元件是指电池单体内的温度或者电阻达到一定阈值时而能够使电池停止充电或者放电的元件。隔离膜用于隔离正极片和负极片，可以在温度上升到一定数值时自动溶解掉附着在其上的微米级(甚至纳米级)微孔，从而使金属离子不能在隔离膜上通过，终止电池单体的内部反应。 [0041] 泄压机构是指电池单体的内部压力或温度达到预定阈值时致动以泄放内部压力或温度的元件或部件。该阈值设计根据设计需求不同而不同。所述阈值可能取决于电池单体中的正极极片、负极极片、电解液和隔离膜中一种或几种的材料。泄压机构可以采用诸如防爆阀、防爆片、气阀、泄压阀或安全阀等的形式，并可以具体采用压敏或温敏的元件或构造，即，当电池单体的内部压力或温度达到预定阈值时，泄压机构执行动作或者泄压机构中设有的薄弱结构被破坏，从而形成可供内部压力或温度泄放的开口或通道。 [0042] 本申请中所提到的“致动”是指泄压机构产生动作或被激活至一定的状态，从而使得电池单体的内部压力及温度得以被泄放。泄压机构产生的动作可以包括但不限于：泄压机构中的至少一部分破裂、破碎、被撕裂或者打开，等等。泄压机构在致动时，电池单体的内部的高温高压物质作为排放物会从致动的部位向外排出。以此方式能够在可控压力或温度的情况下使电池单体发生泄压及泄温，从而避免潜在的更严重的事故发生。 [0043] 电池单体上的泄压机构对电池的安全性有着重要影响。例如，当发生短路、过充等现象时，可能会导致电池单体内部发生热失控从而压力或温度骤升。这种情况下通过泄压机构致动可以将内部压力及温度向外释放，以防止电池单体爆炸、起火。 [0044] 以下结合附图1‑4和具体的实施例对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。 [0045] 实施例1 [0046] 如图1所示，一种储能电池防溢酸安全阀结构，包括阀体1及与阀体1间隙配合的阀座2，阀座2具有一与储能电池的极组连通的腔体21，阀体1具有一与腔体21连通的凹槽11，凹槽11通过阀体1与阀座2之间的间隙3与腔体21连通，阀座2外部设置有多个固定件4，用于增加安全阀结构与电池的连接强度，需要注意的是，安全阀结构设置有安全帽213，用于在储能电池内部的气压达到设定值时，控制安全阀结构的制动，安全阀结构未制动时，位于储能电池内部的气体和酸雾无法排出。 [0047] 如图2和图4所示，凹槽11包括第一凹槽111及与第一凹槽111连通的第二凹槽112，第一凹槽111设置为环形结构，第二凹槽112设置为“一”字形结构，第二凹槽112的深度A大于或等于第一凹槽111的深度B，第一凹槽111连通有至少一个排气孔13，排气孔13与腔体21连通，第二凹槽112的两端延伸连通于间隙3。 [0048] 在本实施例中，阀体1设置为圆柱结构，第一凹槽111设置为相对于阀体1表面凹陷的环形结构，环形结构的第一凹槽111能够保障当液体溢出安全阀结构时，液体在第一凹槽111内流动的顺畅性，进而保障在高度差的作用下，第一凹槽111内的液体能够全部流入到第二凹槽112，保障回流效果，可以理解的是，在其他一些实施例中，第一凹槽111也可以设置为其它形状，同样能够起到回流作用。 [0049] 在本实施例中，第二凹槽112贯穿第一凹槽111，增加了余酸由第一凹槽111至第二凹槽112的流动速度，以及保障第一凹槽111内的余酸全部流至第二凹槽112内，可以理解的是，在其它一些实施例中，第二凹槽112只需要保障高度差以及使第一凹槽111与间隙3相联通即可，无须贯穿第一凹槽111，也可以设置在第一凹槽111的一端或者相对两端，不作具体设定。 [0050] 在本实施例中，第一凹槽111和第二凹槽112均设置为一个，在其他一些实施例中，第一凹槽111和第二凹槽112可以设置有多个，只要保障阀体1的完整性和满足阀体1的物理强度需求即可。 [0051] 优选的，排气孔13设置有六个，排气孔13均匀分布于阀体1内部，可以理解的是，排气孔13的数量和直径参数、第一凹槽111的宽度和深度参数以及第二凹槽112的宽度和深度参数都能够根据储能电池的电解液容量进行调整，不作具体设定。 [0052] 如图3所示，阀座2包括座体22及设置于座体22内部的连接腔，阀体1置于连接腔内且与座体22固定连接，座体22包括本体222及与本体222连接的阻挡件223，阻挡件223包括竖向部2231、倾斜部2232、第一阻挡部2233和第二阻挡部2234，第一阻挡部2233和第二阻挡部2234垂直依次交错设置于竖向部2231，竖向部2231通过倾斜部2232与本体222连接，竖向部2231和倾斜部2232将腔体21依次分为第一回流区211和第二回流区212。第一回流区211内设置有安全帽213，安全帽213的底部与倾斜部2232相接触，当压强小于设定值时，安全帽213与第一回流区211贴合放置，将第二回流区212形成封闭区域，此时，安全阀结构处于未制动状态；当压强大于或等于设定值时，安全帽213向阀体1方向运动，第二回流区212与第一回流区211连通，此时安全阀结构处于制动状态，气体和酸雾通过排气孔13排出。第一回流区211用于与储能电池的极组连通，第二回流区212与排气孔13相连通，使得阀座2内的气体或酸雾能够顺利排出，保障安全阀结构泄压防爆功能的实现。 [0053] 需要说明的是，图3中未制动的安全帽213靠近第一阻挡部2233的下端面为第一回流区211和第二回流区212的分割面。 [0054] 优选的，倾斜部2232为锥台结构，增加了腔体21的体积，进而增加了阀座2整体能够储存气体和余酸的空间。 [0055] 在本实施例中，竖向部2231与倾斜部2232形成夹角C的角度为135°，能够在最大限度地同时满足提高第二回流区212的回流速度和增加腔体21的体积，在其他一些实施例中，角度可以为120°‑130°、130°‑140°、140°‑150°中的数值，根据实际需求进行变换，不作具体设定。 [0056] 优选的，第一阻挡部2233和第二阻挡部2234的设置增加了高温气体或酸雾在第一回流区211内的输送路径，同时高温气体或酸雾容易被第一阻挡部2233和第二阻挡部2234冷凝回流至储能电池的极组处，提高回流效果。 [0057] 在本实施例中，座体22内壁设置有第一连接部221，阀体1的外壁设置有与第一连接部221间隙配合的第二连接部12，间隙3形成于第一连接部221和第二连接部12之间，第一连接部221和第二连接部12均设置为三角形螺纹结构，可以理解的是，第一连接部221和第二连接部12也可以设置为矩形螺纹、梯形螺纹或锯齿形螺纹结构，只需满足形成间隙3以及连接需求即可。 [0058] 实施例2 [0059] 如图1‑4所示，一种上述储能电池防溢酸安全阀结构的工作方法，包括如下步骤： [0060] 步骤一、将安全阀结构安装于储能电池的顶盖，安全阀结构的腔体21与储能电池的极组相连通； [0061] 步骤二、储能电池进行充放电，产生气体与酸雾，气体与酸雾进入腔体21； [0062] 步骤三、安全阀结构内部的压强达到设定值，安全阀制动，气体与酸雾排出； [0063] 步骤四、酸雾在安全阀结构表面液化，形成余酸，余酸在凹槽11内流动通过间隙3回到腔体21，再回流至储能电池的内部极组处。 [0064] 需要说明的是，安全阀结构内部的压强的设定值根据实际需要进行设置即可，不作具体要求。 [0065] 可以理解的是，本安全阀结构也可以安装于其它需要调节压力的装置，用于泄压防爆以及溢出液体的回流。 [0066] 根据上述说明书的揭示和教导，本发明所述领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。