CN114628846B - 电池、电池模组、电池包和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种的电池、电池模组、电池包和车辆，所述电池包括：电池壳体、防爆阀，所述防爆阀设在所述电池壳体上，所述防爆阀上设有刻痕槽，所述防爆阀具有开启区，在所述刻痕槽的深度方向上，所述开启区的正投影的外缘为预定开启边界，且所述开启区的正投影的面积为S₁，S₁的单位为mm²，所述电池容量为A，A的单位为Ah，其中，所述S₁、A满足：S₁＞0.5A。根据本发明的电池，通过控制开启区的面积S₁和电池的容量A的比值，可以有效提高电池的泄压速率，使电池内部的压力能够及时、迅速地泄出，提升了对电池的保护。

Description

电池、电池模组、电池包和车辆

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电池、电池模组、电池包和车辆。

背景技术

相关技术中，电池例如锂离子电池的防爆阀设计是为了在电池发生滥用、内部气压增加时，防爆阀能及时开启泄压，防止电池发生起火、爆炸等安全问题。然而，在实际应用中，存在电池泄压不及时或泄压速度不够快，导致电池发生起火、爆炸等安全事故。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电池，可以提高电池使用的安全性。

本发明的另一个目的在于提出一种包括上述电池的电池模组。

本发明的再一个目的在于提出一种包括上述电池或上述电池模组的电池包。

本发明的又一个目的在于提出一种包括上述电池包的车辆。

根据本发明第一方面实施例的电池，包括：电池壳体、防爆阀，所述防爆阀设在所述电池壳体上，所述防爆阀上设有刻痕槽，所述防爆阀具有开启区，在所述刻痕槽的深度方向上，所述开启区的正投影的外缘为预定开启边界，且所述开启区的正投影的面积为S₁， S₁的单位为mm²，所述电池的容量为A，A的单位为Ah，其中，所述 S₁、A满足：S₁＞0.5A。

根据本发明实施例的电池，通过控制开启区的面积 S₁和电池的容量A的比值，可以有效提高电池的泄压速率，使电池内部的压力能够及时、迅速地泄出，提升了对电池的保护。

根据本发明的一些实施例，当所述电池的正极材料为具有橄榄石型结构的化合物时，所述S₁、A满足：S₁＞0.5A；

当所述电池的正极材料含有层状化合物时，所述S₁、A满足：S₁＞1.2A。

根据本发明的一些实施例，所述S1满足：80mm²≤S₁≤1600mm²。

根据本发明的一些实施例，所述A满足：30Ah≤A≤400Ah。

发明根据本发明的一些实施例，所述刻痕槽包括两个相对设置的第一圆弧段、第一直线段以及两个间隔设置的第二直线段，所述第一直线段与所述第二直线段平行设置，所述第一直线段的两端分别与两个所述第一圆弧段连接，每个所述第二直线段与对应的所述第一圆弧段连接；在所述刻痕槽的深度方向上，所述防爆阀的正投影的外缘的两个自由端相连构成连接线，所述连接线与所述防爆阀的正投影的外缘共同构成所述预定开启边界。

根据本发明的一些实施例，所述刻痕槽包括两个相对设置的第二圆弧段和两个平行设置的第三直线段，每个所述第三直线段的两端分别与两个所述第二圆弧段连接，两个所述第三直线段和两个所述第二圆弧段构成封闭的环状结构；在所述刻痕槽的深度方向上，所述防爆阀的正投影的外缘构成所述预定开启边界。

根据本发明的一些实施例，所述刻痕槽包括第四直线段以及四个第五直线段，所述第四直线段的两端分别连接有两个呈预设夹角设置的第五直线段；在所述刻痕槽的深度方向上，位于所述第四直线段同一端的两个所述第五直线段的正投影的自由端之间限定出以所述预设夹角的顶点为圆心的弧形段，位于所述第四直线段同一侧的两个所述第五直线段的正投影的自由端之间限定出第六直线段，两个所述弧形段和两个所述第六直线段共同构成所述预定开启边界。

根据本发明的一些实施例，所述防爆阀上形成有凹槽，所述刻痕槽形成在所述凹槽的底壁上。

根据本发明的一些实施例，在所述刻痕槽的深度方向上，所述凹槽的正投影的外缘与所述刻痕槽的正投影的外缘具有重合区域。

根据本发明的一些实施例，所述防爆阀的形状为椭圆形或者跑道形，且所述防爆阀为平片结构。

根据本发明第二方面实施例的电池模组，包括根据本发明上述第一方面实施例的电池。

根据本发明第三方面实施例的电池包，包括根据本发明上述第一方面实施例的电池或根据本发明上述第二方面实施例的电池模组。

根据本发明第四方面实施例的车辆，包括根据本发明上述第三方面实施例的电池包。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的电池的示意图；

图2是根据本发明实施例的防爆阀的剖面示意图；

图3是根据本发明一个实施例的防爆阀的示意图；

图4是根据本发明另一个实施例的防爆阀的示意图；

图5是根据本发明再一个实施例的防爆阀的示意图；

图6是根据本发明又一个实施例的防爆阀的示意图；

图7是根据本发明对比例1和实施例1-3的电池的泄压速率的对比示意图；

图8是根据本发明对比例2和实施例4-6的电池的泄压速率的对比示意图；

图9是根据本发明对比例3和实施例7-9的电池的泄压速率的对比示意图；

图10是根据本发明对比例4和实施例10-12电池的泄压速率的对比示意图；

图11是根据本发明对比例5和实施例13-15的电池的泄压速率的对比示意图；

图12是根据本发明对比例5和实施例16-18的电池的泄压速率的对比示意图；

图13是根据本发明对比例6和实施例19-21的电池的泄压速率的对比示意图；

图14是根据本发明对比例6和实施例22-24的电池的泄压速率的对比示意图；

图15是根据本发明对比例7和实施例25的电池的泄压速率的对比示意图；

图16是根据本发明对比例8和实施例26的电池的泄压速率的对比示意图；

图17是根据本发明对比例9和实施例27的电池的泄压速率的对比示意图；

图18是根据本发明对比例10和实施例28的电池的泄压速率的对比示意图；

图19是根据本发明对比例11和实施例29的电池的泄压速率的对比示意图；

图20是根据本发明对比例12和实施例30的电池的泄压速率的对比示意图；

图21是根据本发明实施例的平片结构防爆阀的示意图；

图22是根据本发明实施例的平片结构防爆阀的剖面示意图。

附图标记：

电池100；

电池壳体10；

防爆阀20；连接段21；支撑段22；缓冲段23；凹槽221；开启区24；刻痕槽25；第一圆弧段251；第一直线段252；第二直线段253；第二圆弧段254；第三直线段255；第四直线段256；第五直线段257；第六直线段258；弧形段259；第四圆弧段260；第八直线段261；第九直线段262；连接线263；

第七直线段27；第三圆弧段28。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面参考图1-图22描述根据本发明实施例的电池100。

如图1-图22所示，根据本发明第一方面实施例的电池100，包括电池壳体10、防爆阀20。

具体而言，防爆阀20设在电池壳体10上，防爆阀20上设有刻痕槽25，防爆阀20具有开启区24，在刻痕槽25的深度方向（也即刻痕槽25的槽顶到槽底方向）上，开启区24的正投影的外缘为预定开启边界，且开启区24的正投影的面积为S₁，S₁的单位为mm²，电池100的容量为A，A的单位为Ah，其中，S₁、A满足：S₁＞0.5A。上述公式中，开启区24的面积S₁的单位为平方毫米，电池100的容量A的单位为安时。当电池100内部压力过大时，电池100内部的气体可以从防爆阀20的开启区24处被顺利释放，以保证电池100的使用安全性。

根据本发明实施例的电池100，通过控制开启区24的面积S₁与电池100的容量A的比值，可以有效提高电池100的泄压速率，使电池100内部的压力能够及时、迅速地排出，提升了对电池100的保护。

根据本发明的一些实施例，当电池100的正极材料为具有橄榄石型结构的化合物时， S₁、A满足：S₁＞0.5A。如此设置，通过选择具有橄榄石型结构的化合物作为电池100的正极材料，可以获得较高的电池100容量，从而电池100可以具有优异的电化学性能。其中，具有橄榄石型结构的化合物可以选自磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、或磷酸铁锂和磷酸锰铁锂的混合物。

根据本发明的另一些实施例，当电池100的正极材料含有层状化合物时，S₁、A满足：S₁＞1.2A。由于层状化合物的活性较高，通过选择层状化合物作为电池100的正极材料，电池100内部活性材料的占比较大，从而电池100的能量较大，电池100的容量较高。因此，对防爆阀20的泄压速率具有更高的要求，通过设置使S₁、A满足S₁＞1.2A，防爆阀20的开启区24的面积更大，从而更有利于尽快排除电池100内部的气体，进而可以更有效地提升电池100的安全性。其中，电池100的正极材料可以选自锂镍钴锰氧三元层状材料、或磷酸铁锂和锂镍钴锰氧三元层状材料、或锰铁锂和锂镍钴锰氧三元层状材料。

下面通过对比例1～4（也即现有技术）和实施例1～12（也即本申请实施例）说明，采用GB/T 31485-2015规定的方法分别对对比例1~4中的电池100、以及实施例1～12中的电池100进行测试并记录相应的电池100的泄压速率曲线。现有技术的电池100与实施例的电池100基本相同，其不同之处仅在于开启区24的正投影的面积S₁、电池容量A的取值。

其中，当电池100的正极材料为磷酸铁锂时，对比例1、对比例2的电池100的开启区24的正投影的面积S₁、电池容量A，实施例1～12中的电池100的开启区24的正投影的面积S₁、电池容量A选自下表1，泄压速率测试结果见图7、图8。

表1

结合表1和图7、图8可知，图7为实施例1～实施例3与对比例1在电池100内部压力增加进行泄压时，电池100内部的气压变化曲线图，图8为实施例4～实施例6与对比例2在电池100内部压力增加进行泄压时，电池100内部的气压变化曲线图。从曲线图中可以看出，单位时间内，实施例1～6中电池100的气压下降的变化值大于对比例1和对比例2中电池100的气压下降的变化值。

当电池100的正极材料为锂镍钴锰氧三元层状材料时，对比例3和对比例4的电池100的开启区24的正投影的面积S₁、电池容量A，实施例7～12中的电池100的开启区24的正投影的面积S₁、电池容量A选自下表2，泄压速率测试结果见图9、图10。

表2

结合表2和图9、图10可知，图9为实施例7～9与对比例3在电池100的内部压力增加进行泄压时，电池100内部的气压变化曲线图，图10为实施例10～12与对比例4在电池100内部压力增加进行泄压时，电池100内部的气压变化曲线图。从曲线图中可以看出，单位时间内，实施例7～实施例12中电池100的气压下降的变化值大于对比例3和对比例4中电池100的气压下降的变化值。

由此，结合实施例1～实施例12，在发明实施方案所保护的S₁/A的取值范围，可以有效增加开启区24的正投影的面积S₁，提高单位时间内防爆阀20的排气量，增加使用本发明防爆阀20的电池100的安全性。

可选地，S₁满足：80mm²≤S₁≤1600mm²。如果开启区24的正投影的面积小于80mm²，则开启区24的面积较小，可能无法满足将电池100中的气体尽快排出的需要。如果开启区24的正投影的面积大于1600mm²，则开启区24的面积较大，防爆阀20的结构强度可能会降低。

可选地，A满足：30Ah≤A≤400Ah。如果电池100容量低于30Ah，则电池100容量较低，电化学性能可能较差。如果电池100容量高于400Ah，则电池100容量较高，对电池100的电极材料的要求过高，电池100的安全性能可能会下降。

由此，通过设置S₁、A分别满足：80mm²≤S₁≤1600mm²、30Ah≤A≤400Ah。开启区24的面积大小适宜，在保证防爆阀20结构强度的同时，提高了防爆阀20的泄压速率。而且，电池100的容量大小适宜，能够满足电池100具有优异的充放电性能的同时，保证电池100内部压力增大后能够及时排出，保证了电池100可以安全使用。

根据本发明的一些实施例，刻痕槽25为C形刻痕槽或双Y形刻痕槽。刻痕槽25的样式不局限于上述形状，可以是任意形状的刻痕槽25。刻痕槽25可以根据需要设计满足不同的使用场合。

根据本发明的一些具体实施例，结合图3和图4，刻痕槽25为C形刻痕槽，刻痕槽25包括相对设置的两个第一圆弧段251、第一直线段252以及间隔设置的两个第二直线段253，第一直线段252与第二直线段253平行设置，第一直线段252的两端分别与两个第一圆弧段251连接，每个第二直线段253与对应的第一圆弧段251连接。换句话说，第一直线段252连接两个第一圆弧段251的一端，两个第一圆弧段251的另一端分别连接一个第二直线段253，且两个第二直线段253之间间隔设置。在刻痕槽25的深度方向上，刻痕槽25的正投影的外缘的两个自由端相连构成连接线263，即，两个第二直线段253远离防爆阀中心的一侧边缘之间的连线为连接线263，连接线263与刻痕槽25的正投影的外缘共同构成预定开启边界。此时预定开启边界内限定的区域的面积（也即在刻痕槽25的深度方向上，开启区24的正投影的面积）为S_c，且S_c=a₁×b₁+π×b₁ ²/4，刻痕槽25的总长为L_c，L_c=2a₁-c₁+πb₁，其中，a₁表示第一直线段252的长度，b₁表示第一直线段252的外侧与第二直线段253的外侧之间的距离，c₁表示两个第二直线段253之间的距离，即连接线263的长度。

进一步地，上述刻痕槽25的横截面积可以为矩形，也可以为倒梯形，此处的横截面为与刻痕槽25的深度方向相平行的平面。当刻痕槽25的横截面为倒梯形时，刻痕槽25的宽度沿朝向刻痕槽25的槽底的方向逐渐减小。此时，a₁可以理解为第一直线段252的位于槽顶处或开口处的外缘的长度，b₁可以理解为第一圆弧段251的位于槽顶处或开口处的外缘的直径。换言之，在刻痕槽25的深度方向（也即在刻痕槽25的槽口到槽底的方向）上，刻痕槽25的正投影的外缘包括两个相对的半圆，b₁可以理解为该半圆的直径，a₁可以理解为两个半圆的圆心之间的距离。

可选地，如图4所示，刻痕槽25为C形刻痕槽，开启区24上还设有起结构加强作用的X形刻痕槽，X形刻痕槽包括：两个第四圆弧段260，两个第四圆弧段260在防爆阀的宽度方向对称设置，且两个第四圆弧段260的顶点重合，其中一个第四圆弧段260的两端可以延伸并分别止抵在第二直线段253上，另一个第四圆弧段260分两端可以延伸并止抵在第一直线段252上。在刻痕槽25的深度方向上，X形刻痕槽的深度小于刻痕槽25的深度。此时预定开启边界内限定的区域的面积（也即在刻痕槽25的深度方向上，开启区24的正投影的面积）为S_x，且S_x=S1_c=a₂×b₂+π×b₂ ²/4，刻痕槽25的总长为L_x，L_x=L_c=2a₂-c₂+πb₂，其中，a₂表示第一直线段252的长度，b₂表示第一直线段252的外侧与第二直线段253的外侧之间的距离，c₂表示两个第二直线段253之间的距离。

进一步地，上述刻痕槽25的横截面积可以为矩形，也可以为倒梯形，此处的横截面为与刻痕槽25的深度方向相平行的平面。当刻痕槽25的横截面为倒梯形时，刻痕槽25的宽度沿朝向刻痕槽25的槽底的方向逐渐减小。此时，a₂可以理解为第一直线段252的位于槽顶处或开口处的外缘的长度，b₂可以理解为第一圆弧段251的位于槽顶处或开口处的外缘的直径。换言之，在刻痕槽25的深度方向（也即在刻痕槽25的槽口到槽底的方向）上，刻痕槽25的正投影的外缘包括两个相对的半圆，b₂可以理解为该半圆的直径，a₂可以理解为两个半圆的圆心之间的距离。

根据本发明的一些具体实施例，如图5所示，刻痕槽25为环形刻痕槽，开启区24上还设有起结构加强作用的Y形刻痕槽，Y形刻痕槽位于环形刻痕槽的内侧且与环形刻痕槽连接。例如，环形刻痕槽包括相对设置的两个第二圆弧段254和两个平行设置的第三直线段255，每个第三直线段255的两端分别与两个第二圆弧段254连接，两个第三直线段255和两个第二圆弧段254构成封闭的环状结构。且在刻痕槽25的深度方向上，刻痕槽25的正投影的外缘构成预定开启边界。预定开启边界可以由两第三直线段255和两个第二圆弧段254远离防爆阀中心的一侧边缘围成。

Y形刻痕槽包括两个第八直线段261和一个第九直线段262，两个第八直线段261的一端与第九直线段262连接，两个第八直线段261之间形成有夹角α，两个第八直线段261的另一端可以分别连接在一个第三直线段255上，第九直线段262的另一端可以与第二圆弧段254连接。开启区24上Y形刻痕槽对应的厚度可以小于环形刻痕槽对应的厚度，也即Y形刻痕槽的深度小于环形刻痕槽的深度。在电池100内部压力增大时，开启区24在内部压力的作用下向外凸出，Y形刻痕槽可以通过变形抵抗开启区24的变形，增加开启区24的结构强度和抵抗变形的能力，可以有效避免防爆阀的误开启。此时预定开启边界内限定的区域的面积（也即在刻痕槽25的深度方向上，开启区24的正投影的面积）为S_y，S_y=a₃×b₃+π×b₃ ²/4，刻痕槽25的总长为L_y，L_y=2c₃+d₃。其中，a₃为第三直线段255的长度，b₃为两个第三直线段255的外侧之间的距离，c₃为第九直线段262的长度，d₃为第八直线段261的长度。

进一步地，上述刻痕槽25的横截面积可以为矩形，也可以为倒梯形，此处的横截面为与刻痕槽25的深度方向相平行的平面。当刻痕槽25的横截面为倒梯形时，刻痕槽25的宽度沿朝向刻痕槽25的槽底的方向逐渐减小。此时，a₃可以理解为第三直线段255的位于槽顶处或开口处的外缘的长度，b₃可以理解为第二圆弧段254的位于槽顶处或开口处的外缘的直径。换言之，在刻痕槽25的深度方向（也即在刻痕槽25的槽口到槽底的方向）上，刻痕槽25的正投影的外缘包括两个相对的半圆，b₃可以理解为该半圆的直径，a₃可以理解为两个半圆的圆心之间的距离。

在一些实施例中，参照图6，刻痕槽25为双Y形刻痕槽，在电池100内部压力增大需要泄压时，内部压力可以从双Y形刻痕槽处泄出，以使开启区24向支撑段翻转开实现泄压。例如，双Y形刻痕槽包括第四直线段256以及四个第五直线段257，第四直线段256的两端分别连接有两个呈预设夹角设置的两个第五直线段257。在刻痕槽25的深度方向上，位于第四直线段256同一端的两个第五直线段257的正投影的自由端之间限定出以该两个第五直线段257的预设夹角的顶点为圆心的弧形段259，位于第四直线段256同一侧的两个第五直线段257的正投影的自由端之间限定出第六直线段258，两个弧形段259和两个第六直线段258共同构成预定开启边界。需要说明的是，由于第四直线段256和第五直线段257的宽度相对较小，可以忽略不计，因此弧形段259和第六直线段258可以近似相交于一点。弧形段259可以理解为位于第四直线段256同一端的两个第五直线段257的正投影的彼此靠近一侧的自由端限定出。第六直线段258可以理解为位于第四直线段256同一侧的两个第五直线段257的正投影的彼此靠近一侧的自由端限定出。

此时，预定开启边界内限定的区域的面积（也即在刻痕槽25的深度方向上，开启区24的正投影的面积）为

，刻痕槽25的总长为L_双y=a₄+4c₄。其中，位于第四直线段256的同一端的两个第五直线段257的自由端E可以指位于第四直线段256的同一端的两个第五直线段257彼此靠近的一侧的端点，位于第四直线段256两端的且位于第四直线段256同一侧的两个第五直线段257的自由端F可以指位于第四直线段256两端的且位于第四直线段256同一侧的两个第五直线段257彼此靠近的一侧的端点。其中，a₄为第四直线段256的长度，b₄为位于第四直线段256同一侧的两个第五直线段257的自由端F之间的距离，c₄为第五直线段257的长度。

由此，不同形状的刻痕槽25可以改变开启区24的结构强度，可以根据设计标准的不同选择合适的刻痕槽25，降低工艺的难度，以提升防爆阀20的泄压速度和提高电池100的安全性能。

进一步地，上述刻痕槽25的横截面积可以为矩形，也可以为倒梯形，此处的横截面为与刻痕槽25的深度方向相平行的平面。当刻痕槽25的横截面为倒梯形时，刻痕槽25的宽度沿朝向刻痕槽25的槽底的方向逐渐减小。此时，a₄可以理解为第四直线段256的位于槽顶处或开口处的外缘的长度，b₄为位于第四直线段256同一侧的两个第五直线段257的位于槽顶处或开口处的自由端F之间的距离，c₄为第五直线段257的位于槽顶处或开口处的外缘的长度。

根据本发明的一些具体实施例，如图2所示，防爆阀20包括连接段21、缓冲段23和支撑段22，防爆阀20通过连接段21与电池壳体10相连，连接段21连接在支撑段22的外周侧，支撑段22与连接段21沿支撑段22的厚度方向间隔设置，缓冲段23连接在连接段21和支撑段22之间，开启区24设在支撑段22上。由此，连接段21可以实现防爆阀20与电池壳体10的固定连接，支撑段22可以增加开启区24的结构强度，避免开启区24受外力扭转变形。而且，通过在连接段21和支撑段22之间设置缓冲段23，可以吸收开启区24与支撑段22焊接时的热应力，提高防爆阀20的可靠性和安全性。

可选地，支撑段22位于连接段21的邻近电池壳体10中心的一侧，以使防爆阀20整体向电池100内部的方向凹陷，这样可以有效避免外力冲击开启区24导致开启区24的异常开启。

根据本发明的一些具体实施例，如图2所示，支撑段22上形成有凹槽221，刻痕槽25形成在凹槽221的底壁上。由此，可以增加支撑段22对开启区24的保护，同时，实现对开启区24的减薄处理，便于防爆阀20内部压力增加需要泄压时，开启区24能够顺利打开，避免防爆阀20失效。

此外，在刻痕槽25的深度方向上，开启区24的厚度可以是变化的，例如，开启区24中间的厚度小于边缘的厚度，保证开启区24与支撑段22连接的强度，降低开启区24的生产成本。

根据本发明的一些具体实施例，在刻痕槽25的深度方向上，凹槽221的正投影的外缘与刻痕槽25的正投影的外缘具有重合区域。也即，刻痕槽25设于凹槽221的底壁的边缘。由此，可以保证开启区24面积的最大化，有助于提高防爆阀20的泄压能力。

根据本发明的一些可选实施例，防爆阀20的形状为椭圆形或者跑道形等。如此设置，可以更好地匹配电池壳体10，例如电池壳体10的盖板的形状，椭圆形或跑道形的形状在单位时间内的排气量更大，泄压效果更佳。

如图21-22所示，根据本发明的一些实施例，防爆阀20为平片结构。平片结构上形成有凹槽221，凹槽221的底壁的边缘形成有刻痕槽25，如此设置，电池100内部压力增大需要泄压时，平片结构的防爆阀20容易变形，沿刻痕槽25围合成的开启区24排出，可以更好地匹配电池壳体10快速泄压。

根据本发明的另一些实施例，电池100的体积为V，V的单位为mm³，防爆阀20上设有刻痕槽25，防爆阀20具有开启区24，，在刻痕槽25的深度方向上，开启区24的正投影的外缘为预定开启边界，开启区24的正投影的面积为S₁，S₁的单位为mm²，其中，S₁、V满足：5000×S₁/V≥0.3mm^-1。上述公式中，开启区24的正投影的面积S₁的单位为平方毫米，电池100的体积为V的单位为平方毫米。当电池100内部压力过大时，可以将电池100内部的气体从防爆阀20的开启区24处顺利释放出去，以保证电池100的安全使用。

根据本发明的一些实施例，S₁、V满足：5000×S₁/V≤6mm^-1。由此，通过控制开启区24的面积S₁与电池100的体积V的比值在一个合适的范围内，一方面可以有效提高电池100的泄压速率，能够将电池100内部的压力及时、迅速地排出，提升了对电池100的保护，另一方面，防爆阀20的结构强度高，保证电池100的安全使用。

根据本发明的一些实施例，当电池100的正极材料为具有橄榄石型结构的化合物时，S₁、V进一步满足：0.3mm^-1≤5000×S₁/V≤5mm^-1。如此设置，通过选择具有橄榄石型结构的化合物作为电池100的正极材料使电池100具有优异的电化学性能，例如电池100容量高。由此，如果S₁、V的比值小于0.3mm^-1时，则开启区24的面积较小，可能无法满足将电池100内部的气体及时排出的需要。如果S₁、V的比值大于5mm^-1时，则开启区24的面积较大，防爆阀20的结构强度可能会降低，影响电池100的安全使用。通过设计S₁、V满足0.3mm^-1≤5000×S₁/V≤5mm^-1，开启区24的面积在电池100体积中的占比大小适宜，能够满足电池100具有优异的电化学性能的同时，保证电池100内部的压力能够及时、快速地排出，可以有效地提升电池100的安全性。其中，具有橄榄石型结构的化合物可选地为磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、或磷酸铁锂和磷酸锰铁锂的混合物。

根据本发明的另一些实施例，当电池100的正极材料含有层状化合物时，S₁、V进一步满足：0.5mm^-1≤5000×S₁/V≤6mm^-1。由于锂镍钴锰氧三元层状材料的活性较高，通过选择锂镍钴锰氧三元层状材料、或磷酸铁锂和锂镍钴锰氧三元层状材料的组合、或锰铁锂和锂镍钴锰氧三元层状材料的组合等高活性的材料作为电池100的正极材料，电池100内部活性材料的占比较大，从而电池100的能量更大，电池100的电化学性能更优，例如容量更高。因此，对防爆阀20的泄压速率具有更高的要求。如果S₁、V的比值小于0.5mm^-1时，则开启区24的面积较小，可能无法满足将电池100内部的气体尽快排出的需要。如果S₁、V的比值大于6mm^-1时，则开启区24的面积较大，电池100的安全性能可能会降低。通过设计S、V满足0.5mm^-1≤5000×S₁/V≤6mm^-1，开启区24的面积在电池100体积中的占比大小适宜，能够满足电池100具有优异的充放电性能的同时，保证电池100内部的压力能够及时、快速地泄出，保证了电池100可以安全使用。其中，可选地，层状化合物为锂镍钴锰氧三元层状材料、或磷酸铁锂和锂镍钴锰氧三元层状材料、或锰铁锂和锂镍钴锰氧三元层状材料。

下面通过对比例5～6（也即现有技术）和实施例13～24（也即本申请实施例）说明，采用GB/T 31485-2015规定的方法分别对对比例5～6中的电池100、以及实施例13～24中的电池100进行测试并记录相应的电池100的泄压速率曲线。现有技术的电池100与实施例的电池100基本相同，其不同之处仅在于电池100的开启区24的正投影的面积S₁、电池100的体积V的取值。

其中，当电池100的正极材料为磷酸铁锂时，对比例5的电池100的开启区24的面积S₁、电池100的体积V，实施例13～18中的电池100的开启区24的正投影的面积S₁、电池100的体积V选自下表3，泄压速率测试结果见图11、图12。

表3

结合表3和图11、图12可知，图11为实施例13～实施例15与对比例5在电池100内部压力增加进行泄压时，电池100内部的气压变化曲线图，图12为实施例16～实施例18与对比例5在电池100内部压力增加进行泄压时，电池100内部的气压变化曲线图。从曲线图中可以看出，单位时间内，实施例13～18中电池100的气压下降的变化值大于对比例5中电池100的气压下降的变化值。

当电池100的正极材料为层状化合物，层状化合物为锂镍钴锰氧三元层状材料时，对比例6的电池100的开启区24的面积S₁、电池100的体积V，实施例19～24中的电池100的开启面积S₁、电池100的体积V选自下表4，泄压速率测试结果见图13、图14。

表4

结合表4和图13、图14可知，图11为实施例19～21与对比例6在电池100的内部压力增加进行泄压时，电池100内部的气压变化曲线图，图12为实施例22～24与对比例6在电池100内部压力增加进行泄压时，电池100内部的气压变化曲线图。从曲线图中可以看出，单位时间内，实施例19～实施例24中电池100的气压下降的变化值大于对比例6中电池100的气压下降的变化值。

由此，结合实施例13～实施例24，在发明实施方案所保护的5000×S₁/V的取值范围，可以有效增加开启区24的正投影的面积S₁，提高单位时间内防爆阀20的排气量，增加使用本发明防爆阀20的电池100的安全性。

可选地，S₁满足：80mm²≤S₁≤1600mm²。如果开启区24的正投影的面积小于80mm²，则开启区24的面积较小，可能无法满足将电池100内部的气体尽快排出的需要。如果开启区24的正投影的面积大于1600mm²，则开启区24的面积较大，防爆阀20的结构强度可能会降低。

可选地，V满足：40000mm³≤V≤3500000mm³。如果电池100体积小于40000mm³，则电池100的体积较小，电池100的化学性可能较差。如果电池100体积大于3500000mm³，则电池100体积较大，防爆阀20的结构强度可能会降低，电池100的安全性能下降。

由此通过设置S₁、V分别满足：80mm²≤S₁≤1600mm²、40000mm³≤V≤3500000mm³。开启区24的面积大小适宜，在保证防爆阀20结构强度的同时，提高了防爆阀20的泄压速率。而且，电池100的体积大小适宜，能够满足电池100具有优异的充放电性能的同时，保证电池100内部压力增大后能够及时排出，保证了电池100可以安全使用。

根据本发明的另一些实施例，在刻痕槽的深度上，开启区24的正投影的面积与防爆阀20的正投影的面积相关，防爆阀20的正投影的面积为S，开启区的正投影的面积为S₁，S₁、S满足：S₁/S≥0.3。

例如，S₁/S=0.5。预定开启边界内限定的区域可以是在设计防爆阀20时预留用来泄压的区域，在电池100内部压力增大需要泄压时，电池100内部的压力可以从开启区24排出。通过限定S₁和S的比值以保证开启区24开启的面积合理，以便于实现电池100的泄压，保证防爆阀20的泄压能力，增加电池100使用的安全性。

需要说明的是，当防爆阀20与电池壳体10焊接固定后，防爆阀20与电池壳体10之间会形成焊缝；或者，当防爆阀20与电池的盖板焊接固定后，防爆阀20与盖板之间会形成焊缝。其中，焊缝的宽度的二分之一处即为防爆阀20的外缘。焊缝的宽度是指在刻痕槽25的深度方向上，焊缝的正投影的外轮廓和内轮廓之间的间距。

根据本发明实施例的电池100，控制防爆阀20的形状以使防爆阀20适用不同形状的电池壳体10上，增加防爆阀20的适用范围，同时，通过控制开启区24的正投影的面积S₁与防爆阀20的正投影的面积S的面积比，以增加开启区24在防爆阀20中面积的占比，保证防爆阀20的开口面积，增加防爆阀20的工作效率，以使电池100内部的压力能够及时泄出，增加对电池100的保护，降低使用电池100的成本。

根据本发明的一些实施例，S₁、S进一步满足：S₁/S≤0.95，80mm²≤S₁≤1600mm²，178.5mm²≤S≤5212.5mm²。例如，S₁=1000mm²，S=3000mm²。在防爆阀20的总面积S一定的情况下，可以有效避免S₁＜80mm时，导致开启区24存在无法正常开启的情况，或者S₁＞1600mm时，开启区24占用防爆阀20的面积S过大，防爆阀20的结构稳定性降低，开启区24容易误开启，影响防爆阀20的使用寿命。由此，通过限定S₁和S的取值范围，以使S₁/S的比值在合理的范围内，保证开启区24的面积S₁能够满足泄压的同时，增加开启区24的结构强度，保证开启区24与防爆阀20连接的稳定性。

在一些实施例中，刻痕槽25为C形刻痕槽、X形刻痕槽、Y形刻痕槽或双Y形刻痕槽。刻痕槽25的样式不局限于上述形状，可以是任意形状的刻痕槽25。刻痕槽25可以根据需要设计满足不同的使用场合。当刻痕槽25为C形刻痕槽、X形刻痕槽、Y形刻痕槽或双Y形刻痕槽时，其对应的面积如上文所述，这里不再赘述。

下面通过对比例7～12（也即现有技术）和实施例25～30（也即本申请实施例）说明，采用GB/T 31485-2015规定的方法分别对对比例7~12中的电池100、以及实施例25～30中的电池100进行测试并记录相应的电池100的泄压速率曲线。现有技术的电池100与实施例的电池100基本相同，其不同之处仅在于开启区24的正投影的面积S₁、防爆阀20的面积S的取值。

对比例7～12的电池100的开启区24的面积S₁、防爆阀20的面积S，实施例25～30中的电池100的开启区24的面积S₁、防爆阀20的面积S选自下表5，泄压速率测试结果见图15～图20。

表5

结合表5和图15～图20可知，图15为实施例25与对比例7在电池100内部压力增加进行泄压时，电池100内部的气压变化曲线图，图16为实施例26与对比例8在电池100内部压力增加进行泄压时，电池100内部的气压变化曲线图，图17为实施例27与对比例9在电池100内部压力增加进行泄压时，电池100内部的气压变化曲线图，图18为实施例28与对比例10在电池100内部压力增加进行泄压时，电池100内部的气压变化曲线图，图19为实施例29与对比例11在电池100内部压力增加进行泄压时，电池100内部的气压变化曲线图，图20为实施例30与对比例12在电池100内部压力增加进行泄压时，电池100内部的气压变化曲线图。从曲线图中可以看出，单位时间内，实施例25～30中电池100的气压下降的变化值大于对比例7～12中电池100的气压下降的变化值。

由此，结合实施例25～实施例30，在发明实施方案所保护的S₁/S的取值范围，可以有效增加开启区10的开启面积，提高单位时间内防爆阀20的排气量，增加使用本发明防爆阀20的电池100的安全性。

可选地，电池100的能量密度为ED，其中，ED满足：200wh/kg≤ED≤280wh/kg。如此设置，电池100的能量较大，电池100内部活性材料更多，或具有更高活性的材料，由此，电池100对防爆阀20排气量需要更准确的设计，以保证极端情况下的及时开启，同时也可以避免误启动。

根据本发明第二方面实施例的电池模组，包括根据本发明上述第一方面实施例的电池100。其中，电池模组包括并排布置的多个电池100。

根据本发明实施例的电池模组，安全性好，使用寿命长。

根据本发明第三方面实施例的电池包，包括根据本发明上述第一方面实施例的电池100或根据本发明上述第二方面实施例中的电池模组。其中，电池包包括托盘，托盘用于固定在车辆上，上述实施例中的电池100直接布置于托盘内或上述实施例中的电池模组固定于托盘内。

根据本发明实施例的电池包，通过采用上述的电池100或电池模组，可以提高使用电池包的稳定性。

根据本发明第四方面实施例的车辆，包括根据本发明上述第三方面实施例的电池包。由此，可以降低车辆爆燃的可能性，从而提高了车辆的安全性能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种电池，其特征在于，包括：

电池壳体；

防爆阀，所述防爆阀设在所述电池壳体上，所述防爆阀上设有刻痕槽，所述防爆阀具有开启区，在所述刻痕槽的深度方向上，所述开启区的正投影的外缘为预定开启边界，且所述开启区的正投影的面积为S₁，S₁的单位为mm²，所述电池的容量为A，A的单位为Ah，其中，当所述电池的正极材料为具有橄榄石型结构的化合物时，所述S₁、A满足：S₁＞0.5A；

当所述电池的正极材料含有层状化合物时，所述S₁、A满足：S₁＞1.2A。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述S₁满足：80mm²≤S₁≤1600mm²。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述A满足：30Ah≤A≤400Ah。

4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述刻痕槽包括相对设置的两个第一圆弧段、第一直线段以及间隔设置的两个第二直线段，所述第一直线段与所述第二直线段平行设置，所述第一直线段的两端分别与两个所述第一圆弧段连接，每个所述第二直线段与对应的所述第一圆弧段连接；

在所述刻痕槽的深度方向上，所述刻痕槽的正投影的外缘的两个自由端相连构成连接线，所述连接线与所述刻痕槽的正投影的外缘共同构成所述预定开启边界。

5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述刻痕槽包括相对设置的两个第二圆弧段和两个平行设置的第三直线段，每个所述第三直线段的两端分别与两个所述第二圆弧段连接，两个所述第三直线段和两个所述第二圆弧段构成封闭的环状结构；

在所述刻痕槽的深度方向上，所述刻痕槽的正投影的外缘构成所述预定开启边界。

6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述刻痕槽包括第四直线段以及四个第五直线段，所述第四直线段的两端分别连接有呈预设夹角设置的两个所述第五直线段；

在所述刻痕槽的深度方向上，位于所述第四直线段同一端的两个所述第五直线段的正投影的自由端之间限定出以所述预设夹角的顶点为圆心的弧形段，位于所述第四直线段同一侧的两个所述第五直线段的正投影的自由端之间限定出第六直线段，两个所述弧形段和两个所述第六直线段共同构成所述预定开启边界。

7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述防爆阀上形成有凹槽，所述刻痕槽形成在所述凹槽的底壁上。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，在所述刻痕槽的深度方向上，所述凹槽的正投影的外缘与所述刻痕槽的正投影的外缘具有重合区域。

9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述防爆阀的形状为椭圆形或者跑道形，且所述防爆阀为平片结构。

10.一种电池模组，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的电池。

11.一种电池包，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的电池或根据权利要求10所述的电池模组。

12.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求11所述的电池包。

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