CN115149073A - 电化学装置及用电设备 - Google Patents

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CN115149073A CN202210922688.3A CN202210922688A CN115149073A CN 115149073 A CN115149073 A CN 115149073A CN 202210922688 A CN202210922688 A CN 202210922688A CN 115149073 A CN115149073 A CN 115149073A
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Abstract

本申请提供了一种电化学装置及用电设备，电化学装置外壳、极柱和电极组件，外壳设有通孔，极柱设置于外壳且至少部分收容于通孔，极柱与电极组件电连接；极柱的对应通孔的位置设置有薄弱部，薄弱部被配置为在外壳内部的压力达到阈值时被冲开以连通外壳内部与外壳外部，从而释放压力。薄弱部设置于极柱，能在电化学装置内部的压力达到阈值时被破坏从而释放电化学装置内部的压力，从而降低电化学装置发生爆炸、燃烧等安全问题的风险，提高电化学装置的安全性能，以及能够避免薄弱部设置于电化学装置的外壳而影响外壳的结构强度和结构完整性，进一步提高电化学装置的安全性。相对于在电化学装置的外壳上设置薄弱部，在极柱上设置薄弱部的工艺难度较低。

Description

电化学装置及用电设备
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电化学装置及用电设备。
背景技术
随着新能源技术的发展，储能器件的应用越来越广泛，例如可应用在手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等上。
电化学装置作为储能器件一般通过电极组件和电解液发生电化学反应，从而输出电能。对于电化学装置而言，既需要考虑其能量密度，还需要安全性。因此，如何提升电化学装置的安全性是亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种电化学装置及用电设备，以提高电化学装置的安全性能。
第一方面，本申请实施例提供一种电化学装置，电化学装置包括外壳、极柱和设置于所述外壳内的电极组件，所述外壳设有通孔，所述极柱设置于外壳且至少部分收容于所述通孔，所述极柱与电极组件电连接；所述极柱的对应所述通孔的位置设置有薄弱部，所述薄弱部被配置为在所述外壳内部的压力达到阈值时被冲开以连通所述外壳内部与所述外壳外部，从而释放所述压力。
上述技术方案中，薄弱部设置于极柱，能在电化学装置内部的压力达到阈值时被破坏从而释放电化学装置内部的压力，从而降低电化学装置发生爆炸、燃烧等安全问题的风险，提高电化学装置的安全性能。薄弱部设置于极柱，能够避免薄弱部设置于电化学装置的外壳而影响外壳的结构强度和结构完整性，进一步提高电化学装置的安全性。相对在电化学装置的外壳上设置薄弱部，在极柱上设置薄弱部的工艺难度较低。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述外壳包括第一壁，所述通孔设于所述第一壁，所述极柱沿所述第一壁的厚度方向设置有凹槽以形成所述薄弱部。
上述技术方案中，通过在极柱上设置凹槽，极柱与凹槽的底面对应的部分形成薄弱部，使得薄弱部的形成方式简单，降低薄弱部的制造难度。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述极柱包括本体部和法兰部，所述本体部穿设于所述通孔，所述法兰部沿所述本体部的径向凸出于所述本体部的外周面，所述法兰部在与所述本体部的连接处沿所述法兰部的厚度方向部分凹陷形成所述凹槽。
上述技术方案中，法兰部沿本体部的径向凸出于本体部的外周面，凹槽设置于法兰部，则薄弱部形成于法兰部，电化学装置内部压力达到阈值时从法兰部泄压，降低用电设备或者充电设备阻挡薄弱部泄压的风险，进一步提高电化学装置的安全性能。
在本申请第一方面的一些实施例中，沿所述第一壁的厚度方向，所述薄弱部在所述第一壁上的投影至少部分位于所述通孔内。
上述技术方案中，薄弱部在第一壁上的投影至少部分位于通孔内，则薄弱部避让通孔的孔壁设置，在薄弱部被破坏时，第一壁不会阻挡电化学装置内部压力从薄弱部释放，从而提高电化学装置的安全性能。
在本申请第一方面的一些实施例中，沿所述第一壁的厚度方向，所述法兰部的厚度为L1，所述凹槽的深度为L2，30％≤L2/L1≤98％。
上述技术方案中，法兰部的厚度L1和凹槽的深度L2满足30％≤L2/L1≤98％，使得薄弱部具有足够的强度，以能够承受电化学装置正常充放电过程中电化学装置内部压力的变化，且能够在电化学装置内部压力达到阈值时薄弱部及时破坏以释放电化学装置内部的压力，从而降低电化学装置发生起火、爆炸等安全事故。
在本申请第一方面的一些实施例中，0.1mm≤L1≤0.2mm，30％≤L2/L1≤95％。
上述技术方案中，在法兰部的厚度L1满足0.1mm≤L1≤0.2mm的情况下，法兰部的厚度L1和凹槽的深度L2可以满足30％≤L2/L1≤95％，使得薄弱部具有足够的强度，以能够承受电化学装置正常充放电过程中电化学装置内部压力的变化，且能够在电化学装置内部压力达到阈值时薄弱部及时破坏以释放电化学装置内部的压力，从而降低电化学装置发生起火、爆炸等安全事故。
在本申请第一方面的一些实施例中，0.2mm＜L1≤0.5mm，60％≤L2/L1≤98％。
上述技术方案中，在法兰部的厚度L1满足0.2mm＜L1≤0.5mm的情况下，法兰部的厚度L1和凹槽的深度L2可以满足60％≤L2/L1≤98％，使得薄弱部具有足够的强度，以能够承受电化学装置正常充放电过程中电化学装置内部压力的变化，且能够在电化学装置内部压力达到阈值时薄弱部及时破坏以释放电化学装置内部的压力，从而降低电化学装置发生起火、爆炸等安全事故。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述法兰部的强度为S，100MPa≤S≤500MPa，30％≤L2/L1≤95％。
上述技术方案中，在法兰部的强度S满足100MPa≤S≤500MPa的情况下，法兰部的厚度L1和凹槽的深度L2可以满足30％≤L2/L1≤95％，使得薄弱部具有足够的强度，以能够承受电化学装置正常充放电过程中电化学装置内部压力的变化，且能够在电化学装置内部压力达到阈值时薄弱部及时破坏以释放电化学装置内部的压力，从而降低电化学装置发生起火、爆炸等安全事故。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述法兰部的强度为S，S＞500MPa，60％≤L2/L1≤98％。
上述技术方案中，在法兰部的强度S满足S＞500MPa的情况下，法兰部的厚度L1和凹槽的深度L2可以满足60％≤L2/L1≤98％，使得薄弱部具有足够的强度，以能够承受电化学装置正常充放电过程中电化学装置内部压力的变化，且能够在电化学装置内部压力达到阈值时薄弱部及时破坏以释放电化学装置内部的压力，从而降低电化学装置发生起火、爆炸等安全事故。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述凹槽沿所述本体部的周向延伸设置。
上述技术方案中，凹槽沿所本体部的周向延伸设置，则对应形成的薄弱部沿本体部的周向延伸设置，合理利用法兰部上的空间以形成较大泄压面积的薄弱部，还能使得能够沿本体部的周向泄放压力，提高泄压均匀性。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述凹槽对应的圆心角为α，45°≤α≤315°。
上述技术方案中，凹槽对应的圆心角α满足：45°≤α≤315°，则凹槽对应形成的薄弱部的圆心角在45°～315°之间，以保证薄弱部有足够的泄压面积，能够快速泄压；还使得薄弱部被破坏后，本体部在电化学装置的内部压力冲击下不会完全脱离法兰部，避免本体部在电化学装置的内部压力冲击下完全脱离法兰部而导致安全事故的发生。
在本申请第一方面的一些实施例中，135°≤α≤270°。
上述技术方案中，凹槽对应的圆心角α满足：135°≤α≤270°，则凹槽对应形成的薄弱部的圆心角在135°～270°之间，以保证薄弱部有足够的泄压面积，能够快速泄压；还使得薄弱部被破坏后，本体部和法兰部有较大的连接面积，以使本体部在电化学装置的内部压力冲击下难以完全脱离法兰部，避免本体部在电化学装置的内部压力冲击下完全脱离法兰部而导致安全事故的发生。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述凹槽的宽度为0.04mm～0.4mm。
上述技术方案中，凹槽的宽度为0.04mm～0.4mm，能够保证凹槽对应形成薄弱部有足够的泄压面积。
在本申请第一方面一些实施例中，凹槽的宽度为0.1mm～0.3mm。
上述技术方案中，凹槽的宽度为0.1mm～0.3mm，能够保证凹槽对应形成薄弱部有足够的泄压面积。
在本申请第一方面的一些实施例中，沿所述本体部的轴向，所述凹槽的截面形状为梯形、三角形、方形或半椭圆形中的至少一种。
上述技术方案中，截面形状为梯形、三角形、方形或半椭圆形的凹槽，结构简单，方便加工成型。
在本申请第一方面的一些实施例中，所述电化学装置还包括：粘接层，所述法兰部通过所述粘接层连接于所述第一壁。
上述技术方案中，法兰部通过粘接层连接于第一壁，连接方式方便，且使得极柱和外壳的连接稳定性较好。
在本申请第一方面的一些实施例中，沿所述本体部的径向，所述粘接层与所述本体部的外周面之间的距离大于所述凹槽的宽度。
上述技术方案中，粘接层与本体部的外周面之间的距离大于凹槽的宽度，避免粘接层遮挡凹槽的槽口从而阻挡薄弱部泄压。
第二方面，本申请实施例提供了一种用电设备，包括第一方面任意实施例提供的电化学装置。
上述技术方案中，第一方面任意实施例提供的电化学装置的安全性较好，用电设备采用第一方面任意实施例提供的电化学装置供电，能够提高用电设备的用电安全。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请一些实施例提供的电化学装置的结构示意图；
图2为本申请另一些实施例提供的电化学装置的结构示意图；
图3为本申请又一些实施例提供的电化学装置的结构示意图；
图4为本申请再一些实施例提供的电化学装置的结构示意图；
图5为本申请一些实施例提供的极柱的轴测图；
图6为本申请一些实施例提供的极柱的剖视图；
图7为本申请一些实施例提供的极柱和外壳配合后的示意图；
图8为本申请一实施例的第一壁、粘接层和极柱未组装的示意图；
图9为本申请另一些实施例提供的极柱和外壳配合后的示意图；
图10为本申请又一些实施例提供的极柱和外壳配合后的示意图；
图11为本申请再一些实施例提供的极柱和外壳配合后的示意图；
图12为本申请另一些实施例提供的极柱的剖视图；
图13为本申请又一些实施例提供的极柱的剖视图；
图14为本申请再一些实施例提供的极柱的剖视图；
图15为本申请一些实施例提供的电化学装置的局部放大图；
图16为本申请一些实施例提供的极柱的俯视图；
图17为本申请另一些实施例提供的极柱的俯视图；
图18为本申请的又一些实施例提供的极柱的剖视图；
图19为本申请的另一些实施例提供的极柱的剖视图；
图20为本申请的再一些实施例提供的极柱的剖视图。
图标：100-电化学装置；10-极柱；10a-第一极柱；10b-第二极柱；11-薄弱部；12-凹槽；121-第一槽壁；122-第二槽壁；13-本体部；131-本体部的外周面；14-法兰部；141-第一表面；142-第二表面；20-电极组件；21-正极片；22-负极片；23-隔离膜；24-正极耳；25-负极耳；30-外壳；31-容纳空间；32-第一壁；321-通孔；322-间隙；323-第三表面；324-第四表面；33-壳体；40-粘接层；41-插孔；X-本体部的径向；Y-第一壁的厚度方向。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
目前，从市场形势的发展来看，电化学装置的应用越加广泛。电化学装置被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及电动工具、无人机、储能设备等多个领域。随着电化学装置应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
电化学装置的发展要同时考虑多方面的设计因素，例如，能量密度、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数，另外，还需要考虑电化学装置的安全性。
对于电化学装置来说，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，对电化学装置一般会有三种保护措施。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。开关元件是指电化学装置的温度或者电阻达到一定阈值时而能够使电化学装置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，终止电化学装置的内部反应。
泄压机构是指电化学装置的内部压力或温度达到阈值时被破坏以泄放内部压力的元件或部件。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化学装置中的正极片、负极片、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，当电化学装置的内部压力或温度达到阈值时，泄压机构执行动作或者泄压机构结构被破坏，从而形成可供内部压力或温度泄放的开口或通道。
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，从而使得电化学装置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，电化学装置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化学装置发生泄压及泄温，从而避免潜在的更严重的事故发生。
本申请中所提到的来自电化学装置的排放物包括但不限于：电解液、被溶解或分裂的正负极片、隔离膜的碎片、反应产生的高温高压气体、火焰，等等。
发明人发现，电化学装置包括外壳、极柱和设置于外壳内的电极组件，极柱设置于外壳并与电极组件的极耳导电连接。泄压机构为设置在外壳上的薄弱部，当电化学装置内部的压力达到阈值时被破坏从而释放电化学装置内部的压力。若是在外壳上设置薄弱部会增加外壳的加工工艺，且在外壳上设置薄弱部的工艺难度较高。在外壳上设置薄弱部还会破坏外壳结构的整体性和影响外壳整体的结构强度，从而使得电化学装置的安全性降低。
基于上述考虑，为了缓解电化学装置因在外壳上形成薄弱部而破坏外壳结构的整体性和影响外壳整体的结构强度，从而导致电化学装置的安全性降低的问题。本申请实施例提供了一种电化学装置，通过在极柱上形成薄弱部，在电化学装置的内部的压力达到阈值时薄弱部被破坏以释放压力，从而降低电化学装置发生爆炸、燃烧等安全问题的风险，提高电化学装置的安全性能。薄弱部设置于极柱，能够避免薄弱部设置于电化学装置的外壳而影响外壳的结构强度和结构完整性，进一步提高电化学装置的安全性。相对在电化学装置的外壳上设置薄弱部，在极柱上设置薄弱部的工艺难度较低。
本申请实施例公开的电化学装置可以但不限用于电动两轮车、电动工具、无人机、储能设备等用电设备中。也可以使用具备本申请工况的电化学装置作为用电设备的电源系统，这样，有利于提高电源系统的充放电安全和用电设备的用电安全。
本申请实施例提供一种使用电化学装置作为电源的用电设备，用电设备可以为但不限于电子设备、电动工具、电动交通工具、无人机、储能设备。其中，电子设备可以包括手机、平板、笔记本电脑等，电动工具可以包括电钻、电锯等，电动交通工具可以包括电动汽车、电动摩托车、电动自行车等。
如图1、图2所示，本申请实施例提供一种电化学装置100，电化学装置100包括极柱10、电极组件20和外壳30；电极组件20设置于外壳30内，外壳30设有通孔321，极柱10设置于外壳30且至少部分收容于通孔321，极柱10与电极组件20电连接；极柱10的对应通孔321的位置设置有薄弱部11，薄弱部11被配置为在外壳30内部的压力达到阈值时被冲开以连通外壳30内部与外壳30外部，从而释放压力。
电极组件20可以包括正极片21、负极片22和隔离膜23。电极组件20可以是由正极片21、隔离膜23和负极片22通过卷绕形成的卷绕式结构，也可以是由正极片21、隔离膜23和负极片22通过层叠布置形成的层叠式结构。电极组件20还包括正极耳24和负极耳25，可以是正极片21中未涂覆正极活性物质层的正极集流体作为正极耳24，可以是负极片22中未涂覆负极活性物质层的负极集流体作为负极耳25。正极耳24和负极耳25可以位于电极组件20的同一端，也可以位于电极组件20相对的两端。
正极耳24和负极耳25中的一者与一个极柱10导电连接。
请继续参见图1、图2，外壳30形成容纳电极组件20的容纳空间31。电化学装置100可以包括一个极柱10，也可以包括两个极柱10。如图1、图2所示，在电化学装置100包括一个极柱10的实施例中，极柱10绝缘设置于外壳30。正极耳24和负极耳25中一者与极柱10导电连接，另一者与壳体33导电连接，以使极柱10和壳体33分别形成电化学装置100的正极和负极中的一者，从而电化学装置100通过正极和负极进行充放电。正极耳24和负极耳25分别位于电极组件20相对的两端，降低电化学装置100内部短路的风险。外壳30的材质为金属，以使外壳30具有较好的结构强度和耐热性能。外壳30的材质可以根据与其导电连接的极耳极性确定，若是与外壳30导电连接的是正极耳24，则外壳30的材质可以为铝，若与外壳30导电连接的是负极耳25，则外壳30的材质可以是不锈钢或者镍等。
如图3、图4所示，在电化学装置100包括两个电极组件20的实施例中，两个极柱10均绝缘设置于外壳30，正极耳24和负极耳25分别与两个极柱10导电连接。两个极柱10分别形成电化学装置100的正极和负极。
薄弱部11为外壳30和极柱10组成的整体结构的强度最弱的区域。在本实施例中，薄弱部11也是极柱10上的强度最弱的位置。当电化学装置100内部的压力达到阈值时，薄弱部11承受的压力达到其所能承受的最大值，使得薄弱部11被电化学装置100的内部压力冲破，薄弱部11对应位置形成连通电化学装置100内部和外部的通道，通道能够释放电化学装置100内部的压力。
薄弱部11设置于极柱10，能在电化学装置100内部的压力达到阈值时被破坏从而释放电化学装置100内部的压力，从而降低电化学装置100发生爆炸、燃烧等安全问题的风险，提高电化学装置100的安全性能。薄弱部11设置于极柱10，能够避免薄弱部11设置于电化学装置100的外壳30而影响外壳30的结构强度和结构完整性，进一步提高电化学装置100的安全性。相对在电化学装置100的外壳30上设置薄弱部11，在极柱10上设置薄弱部11的工艺难度较低。
如图5、图6所示，外壳30包括第一壁32，通孔321设于第一壁32，极柱10沿第一壁的厚度方向Y设置有凹槽12以形成薄弱部11。
极柱10设置有凹槽12，则极柱10与凹槽12的底面相对应的部分的尺寸厚度小于极柱10在其他位置的厚度，从而使得极柱10与凹槽12的底面相对应的部分的强度小于极柱10的其他位置的强度。
通过在极柱10上设置凹槽12，极柱10与凹槽12的底面对应的部分形成薄弱部11，使得薄弱部11的形成方式简单，降低薄弱部11的制造难度。
如图7所示，在一些实施例中，极柱10包括本体部13和法兰部14，本体部13穿设于通孔321，法兰部14沿本体部的径向X凸出于本体部的外周面131，法兰部14在与本体部13的连接处沿法兰部14的厚度方向部分凹陷形成凹槽12。
外壳30包括壳体33和盖体，壳体33具有开口(图中未示出)，盖体封盖壳体33的开口，以使壳体33和盖体共同形成容纳电极组件20的容纳空间31。在一些实施例中，盖体可以为第一壁32。
本体部13为圆柱结构，本体部13穿设于通孔321内，沿本体部的径向X，本体部的外周面131和通孔321的孔壁面之间存在间隙322，避免本体部13在通孔321内与第一壁32接触而导致电化学装置100短路。
法兰部14沿本体部的径向X凸出本体部的外周面131，沿法兰部14的厚度方向，法兰部14的厚度小于本体部13的高度。沿法兰部14的厚度方向，法兰部14具有相对的第一表面141和第二表面142，第一表面141与本体部13轴向的一端共面。本体部13的轴向和法兰部14的厚度方向平行。
如图7、图8所示，在一些实施例中，所述电化学装置100还包括粘接层40，法兰部14通过粘接层40连接于第一壁32。
在本实施例中，沿本体部的径向X，法兰部14延伸至与第一壁32重叠，即沿法兰部14的厚度方向，法兰部14在第一壁32上的投影与第一壁32部分重叠。法兰部14与第一壁32重叠的部分通过粘接层40绝缘连接，实现极柱10绝缘设置于外壳30。
粘接层40可以为双面均具有粘接性的胶带，也可以是液态的粘胶涂覆于第一壁32和法兰部14之间凝固后形成的固态胶层。法兰部14通过粘接层40连接于第一壁32，连接方式方便，且使得极柱10和外壳30的连接稳定性较好。
在本实施例中，粘接层40为围设于本体部13外周的环形结构。粘接层40具有供本体部13穿入的插孔41。
在一些实施例中，沿本体部的径向X，插孔41的孔壁面与本体部的外周面131之间的距离j2和通孔321的孔壁面与本体部的外周面131之间的距离j1(即j1为间隙322的宽度)，满足j2≥j1，避免粘接层40阻挡薄弱部11被破坏后从释放压力。
在一些实施例中，沿本体部的径向X，粘接层40与本体部的外周面131之间的距离大于凹槽12的宽度。
凹槽12的宽度为凹槽12的沿本体部的径向X相对布置的第一槽壁121和第二槽壁122之间的最大距离。可以理解为，粘接层40的插孔41的孔壁面于本体部的外周面131之间的距离j2大于凹槽12的宽度。
粘接层40与本体部的外周面131之间的距离大于凹槽12的宽度，避免粘接层40遮挡凹槽12的槽口从而阻挡薄弱部11泄压。
沿法兰部14的厚度方向，第一壁32具有相对的第三表面323和第四表面324，第三表面323为第一壁32为位于外壳30外部的外表面，第四表面324为第一壁32位于外壳30的内部的内表面。法兰部14可以位于壳体33内，也可以位于壳体33外。图7中示出了法兰部14位于壳体33内的情况。在法兰部14位于壳体33内实施例中，外壳30外部包括沿第一壁的厚度方向Y，外壳30的第一壁32背离法兰部14的一侧的空间，即第一壁32的第三表面323对应侧的空间。图9中示出了法兰部14位于壳体33外的情况。在图9中，法兰部14位于壳体33外的实施例中，外壳30外部包括沿第一壁的厚度方向Y，法兰部14背离外壳30的第一壁32的一侧的空间，即法兰部14的第一表面141对应侧的空间。
如图7所示，在法兰部14位于壳体33内的实施例中，第一壁32的第四表面324和法兰部14的第二表面142通过粘接层40绝缘连接。本体部13背离法兰部14的一端面可以与第一壁32的第三表面323共面，即沿法兰部14的厚度方向，本体部13背离法兰部14的一端与法兰部14的第二表面142之间的距离等于第三表面323与法兰部14的第二表面142之间的距离；当然，本体部13背离法兰部14的一端面可以与第一壁32的第三表面323不共面，即：沿法兰部14的厚度方向，本体部13背离法兰部14的一端与法兰部14的第二表面142之间的距离大于第三表面323与法兰部14的第二表面142之间的距离；或者沿法兰部14的厚度方向，本体部13背离法兰部14的一端与法兰部14的第二表面142之间的距离小于第三表面323与法兰部14的第二表面142之间的距离。图7中示出了法兰部14位于壳体33内且本体部13背离法兰部14的一端面与第一壁32的第三表面323共面的情况。在法兰部14位于外壳30内的情况下，极柱10的本体部13设置于外壳30的第一壁32的通孔321内，可与用电设备连接以输出电化学装置100的电能或者与充电设备连接为电化学装置100充电。
在法兰部14位于壳体33外的实施例中，第一壁32的第三表面323和法兰部14的第二表面142通过粘接层40绝缘连接。本体部13背离法兰部14的一端面可以与第一壁32的第四表面324共面，即沿法兰部14的厚度方向，本体部13背离法兰部14的一端与法兰部14的第二表面142之间的距离等于第四表面324与法兰部14的第二表面142之间的距离；当然，如图9所示，本体部13背离法兰部14的一端面可以与第一壁32的第四表面324不共面，即：沿法兰部14的厚度方向，本体部13背离法兰部14的一端与法兰部14的第二表面142之间的距离大于第四表面324与法兰部14的第二表面142之间的距离；或者沿法兰部14的厚度方向，本体部13背离法兰部14的一端与法兰部14的第二表面142之间的距离小于第四表面324与法兰部14的第二表面142之间的距离。图9中示出了法兰部14位于壳体33外且本体部13背离法兰部14的一端与法兰部14的第二表面142之间的距离大于第四表面324与法兰部14的第二表面142之间的距离的情况。本体部13伸入容纳空间31内，方便本体部13与电极组件20(图4中示出)的极耳导电连接。
在电化学装置100包括两个极柱10的实施例中，外壳30包括壳体33和两个第一壁32，壳体33的相对的两端均设有开口，两个第一壁32分别用于封盖两个开口。两个极柱10分别绝缘设置于两个第一壁32。两个极柱10的法兰部14可以均位于外壳30内，也可以均位于外壳30外，或者两个极柱10中的一者的法兰部14位于外壳30内，两个极柱10中的另一者的法兰部14位于外壳30外。
如图10所示，两个极柱10的法兰部14均位于外壳30内，两个极柱10的法兰部14的第二表面142通过粘接层40和对应的第一壁32的第四表面324粘接，两个极柱10的本体部13背离法兰部14的一端面均与对应的第一壁32的第三表面323共面。当然，也可以是两个极柱10中的一者的本体部13背离法兰部14的一端面与对应的第一壁32的第三表面323共面，另一者的本体部13背离法兰部14的一端面与对应的第一壁32的第三表面323不共面。
如图11所示，两个极柱10中的一者(第一极柱10a)的法兰部14位于外壳30外，第一极柱10a的法兰部14的第二表面142通过粘接层40与对应的第一壁32的第三表面323粘接，第一极柱10a的本体部13的背离法兰部14的一端与对应的第一壁32的第四表面324不共面(图11中示出了该第一极柱10a的本体部13深入外壳30内的情况)。两个极柱10中的另一者(第二极柱10b)的法兰部14位于外壳30内，第二极柱10b的法兰部14的第二表面142通过粘接层40与对应的第一壁32的第四表面324粘接，第二极柱10b的本体部13的背离法兰部14的一端与对应的第一壁32的第三表面323不共面。
凹槽12设置于法兰部14，沿法兰部14的厚度方向，法兰部14至少一个表面设有凹槽12，即可以是第一表面141和第二表面142中的一者设有凹槽12，如图6所示，第二表面142设有向第一表面141凹陷的凹槽12，第一表面141未设置凹槽12。如图12所示，第一表面141设有向第二表面142凹陷的凹槽12，第二表面142未设置凹槽12。或者是，如图13所示，第一表面141和第二表面142均设有凹槽12，第一表面141的凹槽12向第二表面142凹陷，第二表面142的凹槽12向第一表面141凹陷，第一表面141的凹槽12在第二表面142上的投影位于第二表面142上的凹槽12内。第一表面141的凹槽12的深度和第二表面142的凹槽12的深度可以相同也可以不同。
“法兰部14在与本体部13的连接处沿法兰部14的厚度方向部分凹陷形成凹槽12”，是指凹槽12靠近法兰部14和本体部13的连接位置设置。如图6、图12、图13所示，沿本体部的径向X，凹槽12具有最靠近本体部13的第一槽壁121，第一槽壁121和本体部的外周面131之间具有间距k。如图14所示，本体部的外周面131作为凹槽12的一个槽壁(第一槽壁121)。
法兰部14沿本体部的径向X凸出于本体部的外周面131，凹槽12设置于法兰部14，则薄弱部11形成于法兰部14，电化学装置100内部压力达到阈值时从法兰部14泄压，降低用电设备或者充电设备阻挡薄弱部11泄压的风险，进一步提高电化学装置100的安全性能。
如图15所示，在一些实施例中，沿第一壁的厚度方向Y，薄弱部11在第一壁32上的投影至少部分位于通孔321内。
第一壁的厚度方向Y与法兰部14的厚度方向平行。在本实施例中，薄弱部11在第一壁32上的投影全部位于通孔321内且位于通孔321的孔壁和本体部的外周面131之间间隙322内。薄弱部11被压力冲破后，能够经过间隙322释放压力。
在另一些实施例中，薄弱部11沿第一壁的厚度方向Y在第一壁32上的投影的位于本体部的径向X上的一部分位于通孔321内，薄弱部11沿第一壁的厚度方向Y在第一壁32上的投影的位于本体部的径向X上的另一部分位于通孔321外而与第一壁32沿第一壁的厚度方向Y重叠。
薄弱部11在第一壁32上的投影至少部分位于通孔321内，则薄弱部11避让通孔321的孔壁设置，在薄弱部11被破坏时，第一壁32不会阻挡电化学装置100内部压力从薄弱部11释放，从而提高电化学装置100的安全性能。
如图16、图17所示，在一些实施例中，凹槽12沿本体部13的周向延伸设置。
凹槽12设置于法兰部14并在本体部13的外周沿本体部13的周向延伸，形成弧形或者圆形的凹槽12。本体部13的周向为环绕本体的轴线的方向。
凹槽12沿所本体部13的周向延伸设置，则对应形成的薄弱部11沿本体部13的周向延伸设置，合理利用法兰部14上的空间以形成较大泄压面积的薄弱部11，还能使得能够沿本体部13的周向泄放压力，提高泄压均匀性。
请继续参照图16、图17，在凹槽12沿本体部13的周向延伸的实施例中，凹槽12对应的圆心角为α，45°≤α≤315°。
在本实施例中，凹槽12沿本体部13的周向延伸形成弧形的凹槽12。“圆心角”是指在某一个圆中，过一段弧两端的半径构成的夹角。因此，凹槽12的圆心角为在凹槽12所在的圆中，过凹槽12沿本体部13的周向的第一端的半径R1和过凹槽12沿本体部13的周向的第二端R2之间的角度α。比如，α为50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、90°、100°、200°、300°等。
若是凹槽12的圆心角太小，则说明凹槽12沿本体部13的周向延伸的尺寸较小，则凹槽12对应形成的薄弱部11沿本体部13的周向延伸的尺寸较小，可能导致泄压效率过低。若是凹槽12的圆心角太大，则说明凹槽12沿本体部13的周向延伸的尺寸较大，与凹槽12共圆且未形成凹槽12的部分沿本体部13的周向的尺寸较小，可能导致该处的连接强度不足，当薄弱部11被压力冲破后凹槽12共圆的这一部分容易被撕裂而导致本体部13和法兰部14脱离，造成安全事故。
因此，凹槽12对应的圆心角α满足：45°≤α≤315°，则凹槽12对应形成的薄弱部11的圆心角在45°～315°之间，以保证薄弱部11有足够的泄压面积，能够快速泄压；还使得薄弱部11被破坏后，本体部13在电化学装置100的内部压力冲击下不会完全脱离法兰部14，避免本体部13在电化学装置100的内部压力冲击下完全脱离法兰部14而导致安全事故的发生。
可选地，135°≤α≤270°。比如，α可以为140°、145°、150°、160°、170°、180°、190°、220°、250°等。
凹槽12对应的圆心角α满足：135°≤α≤270°，则凹槽12对应形成的薄弱部11的圆心角在135°～270°之间，以保证薄弱部11有足够的泄压面积，能够快速泄压；还使得薄弱部11被破坏后，本体部13和法兰部14有较大的连接面积，以使本体部13在电化学装置100的内部压力冲击下难以完全脱离法兰部14，避免本体部13在电化学装置100的内部压力冲击下完全脱离法兰部14而导致安全事故的发生。
在一些实施例中，凹槽12的宽度为0.04mm～0.4mm。凹槽12的宽度为0.04mm～0.4mm，能够保证凹槽12对应形成薄弱部11有足够的泄压面积。
在本实施例中，凹槽12的宽度为凹槽12沿本体部的径向X的尺寸，即在本体部的径向X相对布置的第一槽壁121和第二槽壁122之间的距离，即图17中所示的m。
比如，凹槽12的宽度可以为0.05mm、0.08mm、0.12mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.28mm、0.35mm、0.38mm等。
可选地，凹槽12的宽度为0.1mm～0.3mm。
凹槽12的形式有多种，比如沿本体部13的轴向，凹槽12的截面形状为梯形、三角形、方形或半椭圆形中的至少一种。具有该形状的凹槽结构简单，且方便加工成型。
凹槽12的截面为与本体部13的轴线公面的平面与凹槽12相交形成的面。图12、图13、图14中示出了凹槽12的截面为方形的情况，这种情况下凹槽12为等宽结构。图18、图19中示出了凹槽12的截面为梯形的情况。图20中示出了凹槽12的截面为半椭圆形的情况。图19和图20中示出的凹槽12均为非等宽形式的凹槽12，此时凹槽12的宽度为凹槽12的最大宽度。
请参照图12、图13、图14，在一些实施例中，沿第一壁的厚度方向Y，法兰部14的厚度为L1，凹槽12的深度为L2，30％≤L2/L1≤98％。
在本实施例中，法兰部14未开设凹槽12之前为等厚结构，法兰部14的厚度L1为第一壁32的第三表面323和第四表面324之间沿第一壁的厚度方向Y的距离。如图12所示，在第一表面141设有凹槽12、第二表面142未设置凹槽12的实施例中，凹槽12的深度L2为第一表面141和凹槽12的底面沿第一壁的厚度方向Y的距离。如图14所示，在第一表面141未设置凹槽12、第二表面142设有凹槽12的实施例中，凹槽12的深度为第二表面142和凹槽12的底面沿第一壁的厚度方向Y的距离。如图13所示，在第一表面141和第二表面142均设有凹槽12的实施例中，凹槽12的深度L2为第二表面142的凹槽12的深度L21(第一表面141和设置在第一表面141上的凹槽12的底面沿第一壁的厚度方向Y的距离)和第二表面142的凹槽12的深度L22(第二表面142和设置在第二表面142上的凹槽12的底面沿第一壁的厚度方向Y的距离)之和。
凹槽12的深度L2越大，薄弱部11的厚度越小，则薄弱部11能够承受的压力越小。具体的，L2/L1可以为40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％等。
法兰部14的厚度L1和凹槽12的深度L2满足30％≤L2/L1≤98％，使得薄弱部11具有足够的强度，以能够承受电化学装置100正常充放电过程中电化学装置100内部压力的变化，且能够在电化学装置100内部压力达到阈值时薄弱部11及时破坏以释放电化学装置100内部的压力，从而降低电化学装置100发生起火、爆炸等安全事故。
法兰部14的厚度不同，对应的凹槽12深度也可以不同，以使凹槽12对应位置形成的薄弱部11的强度能够满足电化学装置100正常充放电时内部的压力变化，且能够在发生爆炸、起火等事故之前破坏从而释放电化学装置100内部的压力。且L2/L1的值大小与L1的值大小具有关联性，可使极柱在相应的情况下能够更好的释放电化学装置100内部的压力，提高其安全性。比如，在一些实施例中，0.1mm≤L1≤0.2mm，30％≤L2/L1≤95％。
比如，0.1mm≤L1≤0.2mm，L2/L1可以为35％、38％、43％、48％、53％、58％、63％、68％、73％、78％、83％、88％、93％等。
可选地，当0.1mm≤L1≤0.2mm时，70％≤L2/L1≤95％。
当法兰部14的厚度L1满足0.1mm≤L1≤0.2mm时，虽然法兰部14本身的强度较弱，若L2/L1＜30％，薄弱部11的厚度较大，则薄弱部11的强度较大，需要较大的压力才能使得薄弱部11被破坏，电化学装置100发生爆炸、起火等事故的风险较大。若L2/L1＞95％，薄弱部11的厚度较小，则薄弱部11的强度较小，较小的压力即能使得薄弱部11被破坏，严重影响电化学装置100正常充放电。
因此，在法兰部14的厚度L1满足0.1mm≤L1≤0.2mm的情况下，法兰部14的厚度L1和凹槽12的深度L2可以满足30％≤L2/L1≤95％，使得薄弱部11具有足够的强度，以能够承受电化学装置100正常充放电过程中电化学装置100内部压力的变化，且能够在电化学装置100内部压力达到阈值时薄弱部11及时破坏以释放电化学装置100内部的压力，从而降低电化学装置100发生起火、爆炸等安全事故。
再比如，在一些实施例中，当0.2mm＜L1≤0.5mm时，60％≤L2/L1≤98％。
比如，当0.2mm＜L1≤0.5mm时，L2/L1可以为62％、63％、68％、73％、78％、83％、88％、93％、95％等。
可选地，当0.2mm＜L1≤0.5mm时，80％≤L2/L1≤96％。
当法兰部14的厚度L1满足0.2mm＜L1≤0.5mm时，法兰部14本身的强度较大，若L2/L1＜60％，薄弱部11的厚度较大，则薄弱部11的强度较大，需要较大的压力才能使得薄弱部11被破坏，电化学装置100发生爆炸、起火等事故的风险较大。若L2/L1＞98％，薄弱部11的厚度较小，则薄弱部11的强度较小，较小的压力即能使得薄弱部11被破坏，严重影响电化学装置100正常充放电。
因此，在法兰部14的厚度L1满足0.2mm＜L1≤0.5mm的情况下，法兰部14的厚度L1和凹槽12的深度L2可以满足60％≤L2/L1≤98％，使得薄弱部11具有足够的强度，以能够承受电化学装置100正常充放电过程中电化学装置100内部压力的变化，且能够在电化学装置100内部压力达到阈值时薄弱部11及时破坏以释放电化学装置100内部的压力，从而降低电化学装置100发生起火、爆炸等安全事故。
法兰部14的强度不同，对应的凹槽12深度也可以不同，以使凹槽12对应位置形成的薄弱部11的强度能够满足电化学装置100正常充放电时内部的压力变化，且能够在发生爆炸、起火等事故之前破坏从而释放电化学装置100内部的压力。且L2/L1的值大小与强度S的值大小具有关联性，可使极柱在相应的情况下能够更好的释放电化学装置100内部的压力，提高其安全性。比如，在一些实施例中，法兰部14的强度为S，100MPa≤S≤500MPa，30％≤L2/L1≤95％。
比如，当100MPa≤S≤500MPa时，L2/L1可以为35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％等。
若L2/L1＜30％，则薄弱部11的强度较大，需要较大的压力才能使得薄弱部11被破坏，电化学装置100发生爆炸、起火等事故的风险较大。若L2/L1＞95％，则薄弱部11的强度较小，较小的压力即能使得薄弱部11被破坏，严重影响电化学装置100正常充放电。
因此，在法兰部14的强度S满足100MPa≤S≤500MPa的情况下，法兰部14的厚度L1和凹槽12的深度L2可以满足30％≤L2/L1≤95％，使得薄弱部11具有足够的强度，以能够承受电化学装置100正常充放电过程中电化学装置100内部压力的变化，且能够在电化学装置100内部压力达到阈值时薄弱部11及时破坏以释放电化学装置100内部的压力，从而降低电化学装置100发生起火、爆炸等安全事故。
再比如，法兰部14的强度为S，当S＞500MPa时，60％≤L2/L1≤98％。具体的，L2/L1可以为62％、63％、68％、73％、78％、83％、88％、93％、95％等。
由于法兰部14的强度S＞500MPa，即法兰部14本身强度较大，若L2/L1＜60％，则薄弱部11的强度依然较大，需要较大的压力才能使得薄弱部11被破坏，电化学装置100发生爆炸、起火等事故的风险较大。若L2/L1＞98％，则薄弱部11的强度较小，较小的压力即能使得薄弱部11被破坏，严重影响电化学装置100正常充放电。
因此，在法兰部14的强度S满足S＞500MPa的情况下，法兰部14的厚度L1和凹槽12的深度L2可以满足60％≤L2/L1≤98％，使得薄弱部11具有足够的强度，以能够承受电化学装置100正常充放电过程中电化学装置100内部压力的变化，且能够在电化学装置100内部压力达到阈值时薄弱部11及时破坏以释放电化学装置100内部的压力，从而降低电化学装置100发生起火、爆炸等安全事故。
本申请实施例还提供了一种用电设备，用电设备包括上述任意实施例提供的电化学装置100。
用电设备还包括用电本体，电化学装置100用于为用电本体供电。用电设备包括但不限于电钻、电锯等电动工具；电动汽车、电动摩托车、电动自行车等电动交通工具；手机、平板、笔记本电脑等电子设备；用电设备还可以为无人机、储能设备等。
上述任意实施例提供的电化学装置100的安全性较好，用电设备采用上述任意实施例提供的电化学装置100供电，能够提高用电设备的用电安全。
本申请实施例提供了一种电化学装置100，电化学装置100包括外壳30、极柱10和电极组件20。外壳30包括壳体33和第一壁32，第一壁32封盖壳体33的开口，以形成容纳电极组件20的容纳空间31。极柱10的本体部13穿设于第一壁32的通孔321内，沿本体部的径向X，本体部的外周面131和通孔321的孔壁面之间存在间隙322。极柱10的法兰部14位于外壳30内，并通过粘接层40与第一壁32绝缘设置。法兰部14的第二表面142设有凹槽12，极柱10在凹槽12的底面相对应的部分形成薄弱部11，电化学装置100内部压力达到阈值时，冲破薄弱部11以使释放电化学装置100内部的压力。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种电化学装置，其特征在于，包括外壳、极柱和设置于所述外壳内的电极组件，所述外壳设有通孔，所述极柱设置于所述外壳且至少部分收容于所述通孔，所述极柱与所述电极组件电连接；所述极柱的对应所述通孔的位置设置有薄弱部，所述薄弱部被配置为在所述外壳内部的压力达到阈值时被冲开以连通所述外壳内部与所述外壳外部，从而释放所述压力。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述外壳包括第一壁，所述通孔设于所述第一壁，所述极柱沿所述第一壁的厚度方向设置有凹槽以形成所述薄弱部。
3.根据权利要求2所述的电化学装置，其特征在于，所述极柱包括本体部和法兰部，所述本体部穿设于所述通孔，所述法兰部沿所述本体部的径向凸出于所述本体部的外周面，所述法兰部在与所述本体部的连接处沿所述法兰部的厚度方向部分凹陷形成所述凹槽。
4.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，沿所述第一壁的厚度方向，所述薄弱部在所述第一壁上的投影位于所述通孔内。
5.根据权利要求4所述的电化学装置，其特征在于，沿所述第一壁的厚度方向，所述法兰部的厚度为L1，所述凹槽的深度为L2，30％≤L2/L1≤98％。
6.根据权利要求5所述的电化学装置，其特征在于，0.1mm≤L1≤0.2mm，30％≤L2/L1≤95％。
7.根据权利要求5所述的电化学装置，其特征在于，0.2mm＜L1≤0.5mm，60％≤L2/L1≤98％。
8.根据权利要求5所述的电化学装置，其特征在于，所述法兰部的强度为S，100MPa≤S≤500MPa，30％≤L2/L1≤95％。
9.根据权利要求5所述的电化学装置，其特征在于，所述法兰部的强度为S，S＞500MPa，60％≤L2/L1≤98％。
10.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，所述凹槽沿所述本体部的周向延伸设置。
11.根据权利要求10所述的电化学装置，其特征在于，所述凹槽对应的圆心角为α，45°≤α≤315°。
12.根据权利要求11所述的电化学装置，其特征在于，135°≤α≤270°。
13.根据权利要求10所述的电化学装置，其特征在于，所述凹槽的宽度为0.04mm～0.4mm。
14.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，沿所述本体部的轴向，所述凹槽的截面形状为梯形、三角形、方形或半椭圆形中的至少一种。
15.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求1-14任一项所述的电化学装置。
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