CN115842205B - 一种缓冲组件、电池单体、电池和用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种缓冲组件、电池单体、电池和用电装置，属于电池技术领域。缓冲组件包括缓冲层和辅助层。缓冲层具有沿厚度方向相对的两个缓冲面。辅助层至少结合在缓冲层的两个缓冲面，辅助层包括耐腐蚀层。耐腐蚀层在电解液中的质量损失速率＜缓冲层在电解液中的质量损失速率。缓冲组件用于设置在电池单体内，缓冲层能够改善电极组件在使用过程中的膨胀力增长以及使用过程电极组件受力分布，提升电池单体整体的使用寿命和可靠性；辅助层将电解液和缓冲层隔离，避免缓冲层和电解液直接大面积接触后电解液对缓冲层的结构造成破坏使其失去原有功能，实现物理隔绝，提高整个缓冲层的电解液耐受性，从而使得整个缓冲组件满足电池单体使用生命周期需求。

Description

一种缓冲组件、电池单体、电池和用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种缓冲组件、电池单体、电池和用电装置。

背景技术

锂离子电池有着体积能量密度和质量能量密度高、寿命长、自放电低以及环保等优点，广泛应用在移动通讯设备、笔记本电脑等便携式电子设备、及其电动汽车等领域。

电池在充放电的使用过程中，电池单体会发生膨胀而影响电池安全性能，并影响到电池的寿命。

发明内容

本申请提供了一种缓冲组件、电池单体、电池和用电装置，其能够设置于电池单体内，改善电池在使用过程中的膨胀变形问题。

第一方面，本申请实施例提供一种缓冲组件，其包括：缓冲层和辅助层。缓冲层具有沿厚度方向相对的两个缓冲面。辅助层至少结合在缓冲层的两个缓冲面，辅助层包括耐腐蚀层。耐腐蚀层在电解液中的质量损失速率＜缓冲层在电解液中的质量损失速率。

本申请实施例的技术方案中，缓冲组件用于设置在电池单体内，其中，缓冲层能够对电极组件的膨胀起到缓冲和限定作用，能够改善电极组件在使用过程中的膨胀力增长，改善使用过程电极组件受力分布，提升电池单体整体的使用寿命和可靠性；辅助层将电解液和至少部分缓冲层隔离，避免缓冲层和电解液直接大面积接触后电解液对缓冲层的结构造成破坏使其失去原有功能，实现物理隔绝，提高整个缓冲层的电解液耐受性，从而使得整个缓冲组件满足电池单体使用生命周期需求。

在一些实施例中，耐腐蚀层在标准电解液中的质量损失速率≤0.5*缓冲层在标准电解液中的质量损失速率。质量损失速率通过以下方法测得：S1、取相同尺寸材料在60℃的标准电解液存放3d；S2、将完成S1步骤的材料进行烘干，烘干后将其进行夹具带压在60℃的标准电解液存放3d，夹具力为0.4MPa；S3、将完成S2步骤的材料进行烘干，卸掉夹具，然后置于60℃的标准电解液存放3d；S4、将完成S3步骤的材料烘干后称重，计算质量损失速率。当耐腐蚀层在标准电解液中的质量损失速率≤0.5*缓冲层在标准电解液中的质量损失速率时，耐腐蚀层能够更好的保护缓冲层，避免其在电解液的腐蚀下失去原有功能。

在一些实施例中，辅助层的孔隙率≤15％。当辅助层的孔隙率≤15％时，通过辅助层的空隙穿过辅助层接触缓冲层的电解液的量较少，不足以对缓冲层的结构造成破坏使其失去原有功能。

在一些实施例中，辅助层的孔隙率≤10％。当辅助层的孔隙率≤10％时，通过辅助层的空隙穿过辅助层接触缓冲层的电解液的量极小，不足以对缓冲层的结构造成破坏使其失去原有功能。

在一些实施例中，耐腐蚀层用于与缓冲面结合的面的面积≥0.7*缓冲面的面积。耐腐蚀层结合在缓冲层70％以上的缓冲面，耐腐蚀层将电解液和缓冲层的主体部分隔离，避免缓冲层的主体部分和电解液直接大面积接触后电解液对缓冲层主体部分的结构造成破坏使其失去原有功能。

在一些实施例中，缓冲层具有与注液孔对应的顶面，耐腐蚀层结合在缓冲层的两个缓冲面和顶面。耐腐蚀层不仅将电解液和缓冲层的缓冲面隔离，避免缓冲层的主体部分和电解液直接大面积接触后电解液对缓冲层主体部分的结构造成破坏使其失去原有功能，还能够避免注液时电解液直接浸入缓冲组件，改善缓冲组件的可靠性。

在一些实施例中，缓冲层具有与注液孔对应的顶面、与顶面相对的底面和两个相对的侧面，耐腐蚀层结合在缓冲层的两个缓冲面、顶面、底面和两个侧面。耐腐蚀层能够避免电极组件在注液、真空和振动等极端过程中电解液浸入缓冲层主体，并且耐腐蚀层完全包覆缓冲层，完全实现物理隔绝，改善缓冲组件的可靠性，同时可以确保缓冲层不额外吸附电解液，进而可以减少电解液的注液量，提高系统能量密度。

在一些实施例中，辅助层还包括隔热层，隔热层设置在缓冲层和耐腐蚀层之间。在缓冲层和耐腐蚀层之间设置隔热层，隔热层能够阻隔或减缓电极组件在使用过程中的热传递，减少电极组件间的热累积，同时提升极端情况下的热蔓延时间，提升电池单体整体的安全可靠性。

在一些实施例中，隔热层的材质包括气凝胶。气凝胶的导热系数较低，可以用于形成隔热层阻隔电极组件在使用过程中的热传递。

在一些实施例中，隔热层的厚度为0.05～2mm。当隔热层的厚度为0.05～2mm时，隔热层既能够阻隔电极组件在使用过程中的热传递，还不会占用太多空间，降低体系的能量密度。

在一些实施例中，缓冲组件的厚度为0.1～10mm。当缓冲组件的厚度为0.1～10mm时，缓冲组件既能够对电极组件的膨胀起到缓冲和限定作用，还不会占用太多空间，降低体系的能量密度。

在一些实施例中，缓冲组件的厚度为0.8～5mm。当缓冲组件的厚度为0.8～5mm时，缓冲组件既能够对电极组件的膨胀起到缓冲和限定作用，更不会占用太多空间，降低体系的能量密度。

在一些实施例中，辅助层的厚度/缓冲组件的厚度≤40％。当辅助层的厚度/缓冲组件的厚度≤40％时，能够保证缓冲组件中缓冲层为主要部分，进而保证缓冲组件对电极组件的膨胀起到缓冲和限定作用。

在一些实施例中，耐腐蚀层的厚度为0.01～0.6mm。当耐腐蚀层的厚度为0.01～0.6mm时，耐腐蚀层既能够将电解液和至少部分缓冲层隔离，保护缓冲层不被电解液腐蚀或仅被轻微腐蚀，还不会占用太多空间，降低体系的能量密度。

在一些实施例中，耐腐蚀层的材质包括树脂、气凝胶或勃姆石。树脂、气凝胶或勃姆石对电解液的耐腐蚀性较好，提高整个缓冲层的电解液耐受性。

在一些实施例中，树脂包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、三聚氰胺甲醛树脂、聚氨酯或端乙烯基聚甲基硅氧烷。上述树脂对电解液的耐腐蚀性较好，提高整个缓冲层的电解液耐受性。

在一些实施例中，缓冲组件的可压缩量为1～99％。缓冲组件具有较大的可压缩量，能够改善电极组件在使用过程中的膨胀力增长，改善使用过程电极组件受力分布。

在一些实施例中，缓冲组件的可压缩量为40～99％。缓冲组件具有较大的可压缩量，能够改善电极组件在使用过程中的膨胀力增长，改善使用过程电极组件受力分布。

在一些实施例中，辅助层和缓冲层粘接结合。粘接结合的方式能够使得辅助层和缓冲层牢固结合，避免辅助层和缓冲层在使用过程中发生位移。

在一些实施例中，辅助层和缓冲层通过化学键结合。化学键结合的方式能够使得辅助层和缓冲层牢固结合，避免辅助层和缓冲层在使用过程中发生位移。

第二方面，本申请实施例提供一种电池单体，其包括上述的缓冲组件。

在一些实施例中，电池单体包括至少两个电极组件，缓冲组件至少设置于相邻两个电极组件之间。缓冲组件能够减缓相邻两个电极组件的膨胀起到缓冲和限定作用，改善相邻两个电极组件在使用过程中的膨胀力增长，改善使用过程电极组件受力分布，提升电池单体整体的使用寿命和可靠性。

第三方面，本申请实施例提供一种电池，其包括上述的电池单体。

第四方面，本申请实施例提供一种用电装置，其包括上述的电池，电池用于提供电能。

附图说明

通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请一些实施例中的一种车辆的简易示意图；

图2为图1中车辆的电池的结构示意图；

图3为本申请一些实施例的第一种缓冲组件的结构示意图；

图4为本申请一些实施例的第一种缓冲组件的剖视图；

图5为本申请一些实施例的缓冲层的结构示意图；

图6为一些实施例的第二种缓冲组件的结构示意图；

图7为一些实施例的第二种缓冲组件的剖视图；

图8为本申请一些实施例的第三种缓冲组件的结构示意图；

图9为本申请一些实施例的第三种缓冲组件的剖视图；

图10为本申请一些实施例的第四种缓冲组件的结构示意图；

图11本申请一些实施例的第四种缓冲组件的剖视图；

图12为本申请一些实施例的第五种缓冲组件的结构示意图；

图13为本申请一些实施例的第五种缓冲组件的剖视图；

图14为本申请一些实施例的第六种缓冲组件的结构示意图；

图15为本申请一些实施例的第六种缓冲组件的剖视图；

图16为本申请一些实施例的第七种缓冲组件的剖视图；

图17为本申请一些实施例的第八种缓冲组件的剖视图；

图18为本申请一些实施例的电池单体的结构示意图；

图19为本申请另一些实施例的电池单体的结构示意图。

图标：1000-车辆；

100-电池；200-控制器；300-马达；

10-箱体；20-电池单体；

400-缓冲组件；410-缓冲层；411-缓冲面；412-顶面；413-底面；414-侧面；420-耐腐蚀层；430-隔热层；500-电极组件。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文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；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，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。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。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例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，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实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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实施例中的具体含义。

目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还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，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

本申请发明人发现，电池在循环过程中，正负极极片在发生膨胀和收缩，且随着循环进行，正极颗粒易破碎，形成较高的厚度膨胀，而负极随着SEI膜的不断修复，石墨颗粒的膨松，也产生非常大的厚度膨胀。从而影响到电池安全性能，并影响到电池的寿命。

为了缓解电池单体在使用过程的膨胀变形，本申请发明人研究发现，可以在电池单体之间设置缓冲组件，缓冲组件能够缓解电池单体的膨胀，减少膨胀力增长。然而，在模组装配工艺中，需要先将电池单体排列，并在电池单体之间增加缓冲组件，再将电池单体输出级之间连接，以实现模组内的电连接，这将影响到模组成组效率，并且导致电池单体本身的体积利用率较低。

基于以上考虑，为了改善模组成组效率和电池单体的体积利用率的问题，发明人经过深入研究，设计了一种缓冲组件，缓冲组件用于设置在电池单体内，以形成内置缓冲组件的电池单体。其中，缓冲组件能够对电极组件的膨胀起到缓冲和限定作用，能够改善电极组件在使用过程中的膨胀力增长，改善使用过程电极组件受力分布，提升电池单体整体的使用寿命和可靠性。

在使用内置缓冲组件的电池单体组装模组时，电池单体之间不再需要设置缓冲组件，在模组内部空间一定的情况下，电池单体可以占据缓冲组件的空间，从而提高空间利用率，并且在模组装配工艺中，不再需要在电池单体之间增加缓冲组件的步骤，提高了模组成组效率。

为了保证缓冲组件的缓冲效果，对用于提供缓冲作用的材料选择有一定限制。发明人发现目前能够提供缓冲作用的材料在电解液中长期浸润后会出现腐蚀、溶解，从而失去原有效果，并且消耗掉电解液。发明人研究发现，用具有缓冲作用的材料制作缓冲层，并在缓冲层的表面设置耐腐蚀的辅助层能够将电解液和缓冲层隔离，至少能够避免缓冲层和电解液直接大面积接触后电解液对缓冲层的结构造成破坏使其失去原有功能，实现物理隔绝，提高整个缓冲层的电解液耐受性，从而使得整个缓冲组件满足电池单体使用生命周期需求。

本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的电池箱体，电池箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。

电池单体可以包括锂离子二次电池单体、锂离子一次电池单体、锂硫电池单体、钠锂离子电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体等，本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：圆柱电池单体、方形电池单体和软包电池单体。

电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极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。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体，未涂敷负极活性物质层的负极集流体作负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为聚丙烯(polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。

电池单体还包括集流构件，集流构件用于将电池单体的极耳和电极端子电连接，以将电能从电极组件输送至电极端子，经电极端子输送至电池单体的外部；多个电池单体之间通过汇流部件实现电连接，以实现多个电池单体的串联、并联或者混联。

电池还包括采样端子和电池管理系统，采样端子连接于汇流部件，用于采集电池单体的信息，例如电压或者温度等等。采样端子将所采集到的电池单体的信息传递至电池管理系统，电池管理系统检测到电池单体的信息超出正常范围时，会限制电池的输出功率以实现安全防护。

可以理解的是，本申请实施例中描述的使用电池所适用的用电装置可以为多种形式，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等，例如，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等，电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨。

本申请的实施例描述的电池单体以及电池不仅仅局限适用于上述所描述的用电装置，还可以适用于所有使用电池单体以及电池的用电装置，但为描述简洁，下述实施例均以电动汽车为例进行说明。

图1为本申请一些实施例中的一种车辆的简易示意图；图2为图1中车辆的电池的结构示意图。

请参阅图1，车辆1000的内部设置有电池100、控制器200和马达300，例如，在车辆1000的底部或车头或车尾可以设置电池100。车辆1000可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。

在本申请的一些实施例中，电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源。控制器200用来控制电池100为马达300的供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。

在其他实施例中，电池100不仅仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。

其中，本申请的实施例所提到的电池100是指包括一个或多个电池单体20以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，电池100由多个电池单体20串联或者并联而成。

请参阅图2，电池100包括电池箱体10和电池单体20，电池单体20容纳于电池箱体10内。

在电池100中，电池单体20可以是多个，多个电池单体20之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体20构成的整体容纳于电池箱体10内；当然，电池100也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于电池箱体10内。电池100还可以包括其他结构，例如，该电池100还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体20之间的电连接。

根据本申请的一些实施例，请参阅图3～5，图3为本申请一些实施例的第一种缓冲组件400的结构示意图，图4为本申请一些实施例的第一种缓冲组件400的剖视图，图5为本申请一些实施例的缓冲层410的结构示意图。

本申请提供一种缓冲组件400，其包括：缓冲层410和辅助层。缓冲层410具有沿厚度方向相对的两个缓冲面411。辅助层至少结合在缓冲层410的两个缓冲面411，辅助层包括耐腐蚀层420。耐腐蚀层420在电解液中的质量损失速率＜缓冲层410在电解液中的质量损失速率。

缓冲层410为能够在外力作用下发生形变，并产生反作用力以阻止外力作用的层状结构，缓冲层410可由压缩材料制成，或可由于结构特性被压缩。

缓冲层410的材质包括橡胶或发泡树脂，橡胶包括硅橡胶或丁苯橡胶，发泡树脂包括发泡聚氨酯、发泡聚乙烯(珍珠棉)或发泡聚丙烯。

缓冲面411为缓冲层410用于正对电极组件的面。当缓冲组件400设置于两个电极组件之间时，两个缓冲面411均正对电极组件；当缓冲组件400设置于电极组件一侧时，至少一个缓冲面411正对电极组件。

辅助层为结合在缓冲层410表面的功能性层状结构，辅助层用于弥补缓冲层410在材料本身的一些不足，辅助层可以是单层结构或多层结构。

耐腐蚀层420为不会被电解液腐蚀或在电解液中腐蚀率相对缓冲层410较低的层状结构，耐腐蚀层420由耐电解液腐蚀的材料制成。

质量损失速率为材料在电解液中浸泡后损失的重量/浸泡时间。

耐腐蚀层420在电解液中的质量损失速率＜缓冲层410在电解液中的质量损失速率，说明耐腐蚀层420在电解液中的耐腐蚀能力＞缓冲层410在电解液中的耐腐蚀能力。

缓冲组件400用于设置在电池单体内，其中，缓冲层410能够对电极组件的膨胀起到缓冲和限定作用，能够改善电极组件在使用过程中的膨胀力增长，改善使用过程电极组件受力分布，提升电池单体整体的使用寿命和可靠性；辅助层将电解液和至少部分缓冲层410隔离，避免缓冲层410和电解液直接大面积接触后电解液对缓冲层410的结构造成破坏使其失去原有功能，实现物理隔绝，提高整个缓冲层410的电解液耐受性，从而使得整个缓冲组件400满足电池单体使用生命周期需求。

根据本申请的一些实施例，可选地，耐腐蚀层420在标准电解液中的质量损失速率≤0.5*缓冲层410在标准电解液中的质量损失速率。质量损失速率通过以下方法测得：S1、取相同尺寸材料在60℃的标准电解液存放3d；S2、将完成S1步骤的材料进行烘干，烘干后将其进行夹具带压在60℃的标准电解液存放3d，夹具力为0.4MPa；S3、将完成S2步骤的材料进行烘干，卸掉夹具，然后置于60℃的标准电解液存放3d；S4、将完成S3步骤的材料烘干后称重，计算质量损失速率。

标准电解液为溶剂包括碳酸乙烯酯(Ethylene carbonate，EC)、碳酸甲乙酯(Ethyl Methyl Carbonate，EMC)和碳酸二乙酯(Diethyl carbonate，DEC)，且EC、EMC和DEC的质量比为40:20:40；溶质为浓度为1mol/L的LiPF₆。

在比较两种及以上材料的质量损失速率时，需要取相同尺寸的材料按照上述方法测得。例如，可以都取5cm*5cm*1μm的材料按照上述方法测得质量损失速率后，再比较质量损失速率的大小。

作为示例，耐腐蚀层420在标准电解液中的质量损失速率＝0.5*缓冲层410在标准电解液中的质量损失速率；或耐腐蚀层420在标准电解液中的质量损失速率＝0.4*缓冲层410在标准电解液中的质量损失速率；或耐腐蚀层420在标准电解液中的质量损失速率＝0.3*缓冲层410在标准电解液中的质量损失速率；或耐腐蚀层420在标准电解液中的质量损失速率＝0.2*缓冲层410在标准电解液中的质量损失速率；或耐腐蚀层420在标准电解液中的质量损失速率＝0.1*缓冲层410在标准电解液中的质量损失速率；或耐腐蚀层420在标准电解液中的质量损失速率为0。

当耐腐蚀层420在标准电解液中的质量损失速率≤0.5*缓冲层410在标准电解液中的质量损失速率时，耐腐蚀层420能够更好的保护缓冲层410，避免其在电解液的腐蚀下失去原有功能。

根据本申请的一些实施例，可选地，辅助层的孔隙率≤15％。

孔隙率是材料中孔隙体积与材料在自然状态下总体积的百分比，孔隙率越高说明材料中的孔隙体积越多，孔隙率越低说明材料中的孔隙体积越少。

作为示例，辅助层的孔隙率可以为0％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％。

当辅助层的孔隙率≤15％时，通过辅助层的空隙穿过辅助层接触缓冲层410的电解液的量较少，不足以对缓冲层410的结构造成破坏使其失去原有功能。

根据本申请的一些实施例，可选地，辅助层的孔隙率≤10％。

当辅助层的孔隙率≤10％时，通过辅助层的空隙穿过辅助层接触缓冲层410的电解液的量极小，不足以对缓冲层410的结构造成破坏使其失去原有功能。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参阅图1、6和7，图6为一些实施例的第二种缓冲组件400的结构示意图，图7为一些实施例的第二种缓冲组件400的剖视图。耐腐蚀层420用于与缓冲面411结合的面的面积≥0.7*缓冲面411的面积。

作为示例，请参阅图1，耐腐蚀层420用于与缓冲面411结合的面的面积＝缓冲面411的面积，且耐腐蚀层420完全覆盖缓冲层410的两个缓冲面411；请参阅图6和7，或耐腐蚀层420用于与缓冲面411结合的面的面积＝0.7*缓冲面411的面积，且耐腐蚀层420结合在缓冲面411的中部；或耐腐蚀层420用于与缓冲面411结合的面的面积＝0.8*缓冲面411的面积，或耐腐蚀层420用于与缓冲面411结合的面的面积＝0.9*缓冲面411的面积；或耐腐蚀层420用于与缓冲面411结合的面的面积＝1.05*缓冲面411的面积；或耐腐蚀层420用于与缓冲面411结合的面的面积＝1.1*缓冲面411的面积。

耐腐蚀层420可以结合在缓冲面411的中部，使得耐腐蚀层420和缓冲层410的中心重合，也可以偏移一定距离。

可选地，1.1*缓冲面411的面积≥耐腐蚀层420用于与缓冲面411结合的面的面积≥0.7*缓冲面411的面积。

可选地，1.0*缓冲面411的面积≥耐腐蚀层420用于与缓冲面411结合的面的面积≥0.7*缓冲面411的面积。

耐腐蚀层420结合在缓冲层410的70％以上的缓冲面411，耐腐蚀层420将电解液和缓冲层410的主体部分隔离，避免缓冲层410的主体部分和电解液直接大面积接触后电解液对缓冲层410主体部分的结构造成破坏使其失去原有功能。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参阅图5、8和9，图8为本申请一些实施例的第三种缓冲组件400的结构示意图，图9为本申请一些实施例的第三种缓冲组件400的剖视图。缓冲层410具有与注液孔对应的顶面412，耐腐蚀层420结合在缓冲层410的两个缓冲面411和顶面412。

顶面412为正对注液孔的面，当完成电池单体的组装后，通过注液孔向电池单体中注入电解液，如果顶面412表面没有包覆其他结构，电解液可能会直接冲击到顶面412。

耐腐蚀层420不仅将电解液和缓冲层410的缓冲面411隔离，避免缓冲层410的主体部分和电解液直接大面积接触后电解液对缓冲层410主体部分的结构造成破坏使其失去原有功能，还能够避免注液时电解液直接浸入缓冲组件400，改善缓冲组件400的可靠性。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参阅图5、10和11，图10为本申请一些实施例的第四种缓冲组件400的结构示意图，图11本申请一些实施例的第四种缓冲组件400的剖视图。缓冲层410具有与注液孔对应的顶面412、与顶面412相对的底面413和两个相对的侧面414，耐腐蚀层420结合在缓冲层410的两个缓冲面411、顶面412、底面413和两个侧面414。

底面413为缓冲层410正对电池单体的壳体的内底面413的面。

侧面414为缓冲层410正对电池单体的壳体的内侧面414的面，且侧面414的两端分别连接顶面412和底面413。

耐腐蚀层420完全包覆缓冲层410，完全实现物理隔绝，耐腐蚀层420能够避免电极组件在注液、真空和振动等极端过程中电解液浸入缓冲层410主体，改善缓冲组件400的可靠性，同时可以确保缓冲层410不额外吸附电解液，进而可以减少电解液的注液量，提高系统能量密度。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参阅图12～17，图12为本申请一些实施例的第五种缓冲组件400的结构示意图，图13为本申请一些实施例的第五种缓冲组件400的剖视图，图14为本申请一些实施例的第六种缓冲组件400的结构示意图，图15为本申请一些实施例的第六种缓冲组件400的剖视图，图16为本申请一些实施例的第七种缓冲组件400的剖视图，图17为本申请一些实施例的第八种缓冲组件400的剖视图。辅助层还包括隔热层430，隔热层430设置在缓冲层410和耐腐蚀层420之间。

隔热层430为能够阻隔或减缓电极组件的热传递的层状结构，隔热层430由导热系数低的材料制成。

作为示例，如图12和13所示，隔热层430用于与缓冲面411结合的面的面积＝缓冲面411的面积，且隔热层430完全覆盖缓冲层410的两个缓冲面411；请参阅图14和15，或隔热层430用于与缓冲面411结合的面的面积＝0.7*缓冲面411的面积，且隔热层430结合在缓冲面411的中部；请参阅图16，或隔热层430结合在缓冲层410的两个缓冲面411、顶面412、底面413和两个侧面414。

需要说明的是，隔离层和耐腐蚀层420的设置位置可以相同或不同。如，请参阅图17，隔离层仅结合在两个缓冲面411，耐腐蚀层420结合在缓冲层410的两个缓冲面411、顶面412、底面413和两个侧面414。

在缓冲层410和耐腐蚀层420之间设置隔热层430，隔热层430能够阻隔电极组件在使用过程中的热传递，减少电极组件间的热累积，同时提升极端情况下的热蔓延时间，提升电池单体整体的安全可靠性。

根据本申请的一些实施例，可选地，隔热层430的材质包括气凝胶。

气凝胶是指通过溶胶凝胶法，用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固态材料。

气凝胶的导热系数较低，可以用于形成隔热层430阻隔电极组件在使用过程中的热传递。

根据本申请的一些实施例，可选地，隔热层430的厚度为0.05～2mm。

隔热层430的厚度是指没有对隔热层430施加力的作用时隔热层430的厚度，即隔热层430还没有被压缩的初始厚度。

作为示例，隔热层430的厚度可以为0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm或2mm。

当隔热层430的厚度为0.05～2mm时，隔热层430既能够阻隔电极组件在使用过程中的热传递，还不会占用太多空间，降低体系的能量密度。

根据本申请的一些实施例，可选地，缓冲组件400的厚度为0.1～10mm。

缓冲组件400的厚度是指没有对缓冲组件400施加力的作用时缓冲组件400的厚度，即缓冲组件400还没有被压缩的初始厚度。

作为示例，缓冲组件400的可以为0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.8mm、1.mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。

当缓冲组件400的厚度为0.1～10mm时，缓冲组件400既能够对电极组件的膨胀起到缓冲和限定作用，还不会占用太多空间，降低体系的能量密度。

根据本申请的一些实施例，可选地，缓冲组件400的厚度为0.8～5mm。

当缓冲组件400的厚度为0.8～5mm时，缓冲组件400既能够对电极组件的膨胀起到缓冲和限定作用，更不会占用太多空间，降低体系的能量密度。

根据本申请的一些实施例，可选地，辅助层的厚度/缓冲组件400的厚度≤40％。

辅助层的厚度是指没有对辅助层施加力的作用时辅助层的厚度，即辅助层还没有被压缩的初始厚度。

作为示例，辅助层的厚度/缓冲组件400的厚度为40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％或5％。

当辅助层的厚度/缓冲组件400的厚度≤40％时，能够保证缓冲组件400中缓冲层410为主要部分，进而保证缓冲组件400对电极组件的膨胀起到缓冲和限定作用。

根据本申请的一些实施例，可选地，耐腐蚀层420的厚度为0.01～0.6mm。

耐腐蚀层420的厚度是指没有对耐腐蚀层420施加力的作用时耐腐蚀层420的厚度，即耐腐蚀层420还没有被压缩的初始厚度。

作为示例，耐腐蚀层420的厚度可以为0.01mm、0.02mm、0.05mm、0.08mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm或0.6mm。

当耐腐蚀层420的厚度为0.01～0.6mm时，耐腐蚀层420既能够将电解液和至少部分缓冲层410隔离，保护缓冲层410不被电解液腐蚀或仅被轻微腐蚀，还不会占用太多空间，降低体系的能量密度。

根据本申请的一些实施例，可选地，耐腐蚀层420的材质包括树脂、气凝胶或勃姆石。

树脂是指受热后有软化或熔融范围、软化时在外力作用下有流动倾向、常温下是固态或半固态的有机聚合物。

勃姆石又称软水铝石，其分子式为γ-AlOOH(水合氧化铝)，它和主要成分为α-AlO(OH)的水铝石均是铝土矿的主要组成成分。

树脂、气凝胶或勃姆石对电解液的耐腐蚀性较好，提高整个缓冲层410的电解液耐受性。

当耐腐蚀层420的材质为树脂或气凝胶时，可以直接将树脂或气凝胶制成的膜结合在缓冲层410的表面形成耐腐蚀层420。

当耐腐蚀层420的材质为勃姆石时，需要先将勃姆石制成浆料，再将浆料涂覆在缓冲层410的表面，待干燥形成耐腐蚀层420。

可选地，浆料的固体成分包括80～98wt％勃姆石和2～20wt％粘结剂。

勃姆石的Dv50为0.2～6.0μm。

粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物、苯乙烯-丁二烯聚合物、聚丙烯酸、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸盐、羟甲基纤维素纳、聚乙烯呲咯烷酮、乙酸乙酯、苯聚乙烯醚、聚乙烯醚、丙三醇缩水甘油醚和碳酸丙烯酯中的任意一种或多种。

浆料的溶剂为油性溶剂或水性溶剂。

溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、乙醇或水。

浆料的固含量为0.2～0.8。

根据本申请的一些实施例，可选地，树脂包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚酰亚胺(polyimide，PI)、三聚氰胺甲醛树脂(melamine-formaldehyde resin，MF)、聚氨酯(polyurethane，PU)或端乙烯基聚甲基硅氧烷。

上述树脂对电解液的耐腐蚀性较好，提高整个缓冲层410的电解液耐受性。

根据本申请的一些实施例，可选地，缓冲组件400的可压缩量为1～99％。

可压缩量是指材料受到0.001～2MPa的作用力后发生形变(被压缩)，形变后的材料的体积与形变前的材料的体积之比。

作为示例，缓冲组件400的可压缩量可以为1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或99％。

缓冲组件400具有较大的可压缩量，能够改善电极组件在使用过程中的膨胀力增长，改善使用过程电极组件受力分布。

根据本申请的一些实施例，可选地，缓冲组件400的可压缩量为40～99％。

缓冲组件400具有较大的可压缩量，改善电极组件在使用过程中的膨胀力增长，改善使用过程电极组件受力分布。

根据本申请的一些实施例，可选地，辅助层和缓冲层410粘接结合。

粘接结合的方式能够使得辅助层和缓冲层410牢固结合，避免辅助层和缓冲层410在使用过程中发生位移。

辅助层和缓冲层410粘接的方式包括通过辅助层自身的粘接性和缓冲层410粘接，例如，将辅助层和缓冲层410通过热塑成型的方式结合；或在辅助层或缓冲层410表面涂覆粘结剂，再进行粘接；或将辅助层制成浆料，在浆料中添加粘结剂，再进行涂覆。

根据本申请的一些实施例，可选地，辅助层和缓冲层410通过化学键结合。

化学键结合的方式能够使得辅助层和缓冲层410牢固结合，避免辅助层和缓冲层410在使用过程中发生位移。

化学键包括硅氧键。例如，当缓冲层410的材质为硅橡胶，耐腐蚀层420的材质为端乙烯基聚甲基硅氧烷，缓冲层410能够和耐腐蚀层420可以通过硅氧键的化学键结合。

根据本申请的一些实施例，请参阅图18和19，图18为本申请一些实施例的电池单体的结构示意图，图19为本申请另一些实施例的电池单体的结构示意图。

本申请提供一种电池单体20，其包括上述的缓冲组件400。

可选地，电池单体20包括至少两个电极组件500，缓冲组件400至少设置于相邻两个电极组件500之间。

缓冲组件400能够减缓相邻两个电极组件500的膨胀起到缓冲和限定作用，改善相邻两个电极组件500在使用过程中的膨胀力增长，改善使用过程电极组件500受力分布，提升电池单体20整体的使用寿命和可靠性。

请参阅图18，电池单体20包括两个电极组件500和一个缓冲组件400，缓冲组件400设置于相邻两个电极组件500之间。

请参阅图19，电池单体20包括两个电极组件500和三个缓冲组件400，一个缓冲组件400设置于相邻两个电极组件500之间，另外两个缓冲组件400分别设置于两个电极组件500远离相邻电极组件500的一面。

根据本申请的一些实施例，请参阅图5、12和13，本申请提供一种缓冲组件400，其包括：缓冲层410、耐腐蚀层420和隔热层430，耐腐蚀层420结合在隔热层430的两个缓冲面411，隔热层430设置在耐腐蚀层420和缓冲层410之间，且隔热层430、耐腐蚀层420完全覆盖缓冲层410的两个缓冲面411；缓冲层410的材质为硅橡胶，厚度为2.35mm，在标准电解液中的质量损失速率为0.18mg/d，可压缩量为59％；耐腐蚀层420的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯，厚度为0.15mm，在标准电解液中的质量损失速率为0mg/d，孔隙率为1％；隔热层430的材质为气凝胶，厚度为0.5mm；缓冲组件400的总厚度为3mm。

以下结合实施例对本申请的缓冲组件作进一步的详细描述，实施例1～20和对比例1～2的缓冲组件如表1所示。

表1实施例1～20和对比例1～2的缓冲组件

其中，质量损失速率是指按照本申请中的计算方法计算缓冲层和耐腐蚀层在标准电解液中的质量损失速率。

实施例1～6、实施例13～20的缓冲组件的结构如图3和4所示，实施例7的缓冲组件的结构如图6和7所示，实施例8的缓冲组件的结构如图6和7所示10和11所示，实施例9的缓冲组件的结构如8和9所示，实施例10～12的缓冲组件的结构如图12和13所示。

实施例18的耐腐蚀层的材料包括95wt％勃姆石和5wt％偏氟乙烯。

试验例

通过卷绕的方式将电池单体的正极、负极、隔离膜卷绕成卷芯，对卷芯进行冷压，随后进行极耳焊接，同时在电池单体内部加入本申请实施例1～20和对比例1～2的缓冲组件，依次经过入壳、顶盖焊接、烤制、注液、化成、容量和成品电池单体下仓。

对电池单体满充后0.33C自由满充进行界面拆解，观察电池单体的充满界面，测试结果如表2所示。

电池单体带钢板夹具测试，电池单体外壳不加缓冲组件，保持等效群裕度一致，夹具力3000N；使用恒温箱，在25℃温度，进行1C/1C循环保持率测试，并在容量衰减至95％时拆解2EA电池单体观察内部极片界面和缓冲组件结构变化，剩余电池单体持续测试直至容量衰减至80％SOH，测试结果如表2所示。

其中，对比例1的电池单体外壳与夹具间添加GAP框。

将2个电池单体串联组成简易模组，电池单体与电池单体间之不设置其他任何GAP或隔热垫，200W加热板从模组一侧紧贴电池单体大面，加热直至该电池单体失效(肉眼可见火星即为失效起始点)，记录下时间T₁，另一个电池单体被触发失效记为时间T₂，T₃＝T₂-T₁记为热蔓延时间，测试结果如表2所示。

表2电池单体测试结果

根据表2可见，本申请实施例的缓冲组件不仅能够改善电极组件在使用过程中的膨胀力增长，改善使用过程电极组件受力分布，还能够避免其缓冲层的主体部分受到电解液的腐蚀，整个缓冲组件的电解液耐受性提高，特别是在缓冲层的全部面包覆耐腐蚀层，缓冲层完全不会被电解液腐蚀，能过保持良好状态，从而使得整个缓冲组件满足电池单体使用生命周期需求。当缓冲组件还包括隔热层时，电池单体之间的热蔓延时间明显增长。

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。

以上所述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 (23)

1.一种缓冲组件，所述缓冲组件用于设置在电池单体内，其特征在于，所述缓冲组件包括：

缓冲层，所述缓冲层具有沿厚度方向相对的两个缓冲面；

辅助层，所述辅助层至少结合在所述缓冲层的所述两个缓冲面，所述辅助层包括耐腐蚀层；

所述耐腐蚀层在标准电解液中的质量损失速率≤0.5*所述缓冲层在标准电解液中的质量损失速率；

所述质量损失速率通过以下方法测得：

S1、取相同尺寸材料在60℃的标准电解液存放3d；

S2、将完成S1步骤的材料进行烘干，烘干后将其进行夹具带压在60℃的标准电解液存放3d，夹具力为0.4MPa；

S3、将完成S2步骤的材料进行烘干，卸掉夹具，然后置于60℃的标准电解液存放3d；

S4、将完成S3步骤的材料烘干后称重，计算质量损失速率。

2.根据权利要求1所述的缓冲组件，其特征在于，所述辅助层的孔隙率≤15%。

3.根据权利要求1所述的缓冲组件，其特征在于，所述辅助层的孔隙率≤10%。

4.根据权利要求1所述的缓冲组件，其特征在于，所述耐腐蚀层用于与所述缓冲面结合的面的面积≥0.7*所述缓冲面的面积。

5.根据权利要求1所述的缓冲组件，其特征在于，所述缓冲层具有与注液孔对应的顶面，所述耐腐蚀层结合在所述缓冲层的所述两个缓冲面和所述顶面。

6.根据权利要求1所述的缓冲组件，其特征在于，所述缓冲层具有与注液孔对应的顶面、与所述顶面相对的底面和两个相对的侧面，所述耐腐蚀层结合在所述缓冲层的所述两个缓冲面、所述顶面、所述底面和两个所述侧面。

7.根据权利要求1所述的缓冲组件，其特征在于，所述辅助层还包括隔热层，所述隔热层设置在所述缓冲层和所述耐腐蚀层之间。

8.根据权利要求7所述的缓冲组件，其特征在于，所述隔热层的材质包括气凝胶。

9.根据权利要求7所述的缓冲组件，其特征在于，所述隔热层的厚度为0.05~2mm。

10.根据权利要求1~9任一项所述的缓冲组件，其特征在于，所述缓冲组件的厚度为0.1~10mm。

11.根据权利要求1~9任一项所述的缓冲组件，其特征在于，所述缓冲组件的厚度为0.8~5mm。

12.根据权利要求1~11任一项所述的缓冲组件，其特征在于，所述辅助层的厚度/所述缓冲组件的厚度≤40%。

13.根据权利要求1~12任一项所述的缓冲组件，其特征在于，所述耐腐蚀层的厚度为0.01~0.6mm。

14.根据权利要求1~13任一项所述的缓冲组件，其特征在于，所述耐腐蚀层的材质包括树脂、气凝胶或勃姆石。

15.根据权利要求14所述的缓冲组件，其特征在于，所述树脂包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、三聚氰胺甲醛树脂、聚氨酯或端乙烯基聚甲基硅氧烷。

16.根据权利要求1~15任一项所述的缓冲组件，其特征在于，所述缓冲组件的可压缩量为1~99%。

17.根据权利要求1~15任一项所述的缓冲组件，其特征在于，所述缓冲组件的可压缩量为40~99%。

18.根据权利要求1~17任一项所述的缓冲组件，其特征在于，所述辅助层和所述缓冲层粘接结合。

19.根据权利要求1~17任一项所述的缓冲组件，其特征在于，所述辅助层和所述缓冲层通过化学键结合。

20.一种电池单体，其特征在于，所述电池单体包括权利要求1~19任一项所述的缓冲组件。

21.根据权利要求20所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体包括至少两个电极组件，所述缓冲组件至少设置于相邻两个所述电极组件之间。

22.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求20或21所述的电池单体。

23.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括权利要求22所述的电池，所述电池用于提供电能。