CN116569394A - 电池单体、电池、用电设备、制造电池单体的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种电池单体(20)、电池(10)、用电设备、制造电池单体(20)的方法和设备(400)。电池单体(20)包括：电极组件(22)；以及，外壳(21)，用于容纳电极组件(22)，外壳(21)的第一壁(212)包括第一本体(2121)和连接于第一本体(2121)的安装体(2122)，安装体(2122)上设有泄压机构(213)，泄压机构(213)用于在电池单体(20)的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放压力，其中，在第一壁(212)的厚度方向上，安装体(2122)的至少一部分沿面向电极组件(22)的方向凸出于第一本体(2121)面向电极组件(22)的表面，并且泄压机构(213)与电极组件(22)之间的最小距离小于第一本体(2121)与电极组件(22)之间的最小距离。

Description

电池单体、电池、用电设备、制造电池单体的方法和设备 技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池单体、电池、用电设备、制造电池单体的方法和设备。
背景技术
节能减排是汽车产业可持续发展的关键。在这种情况下，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。而对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
在电池技术的发展中，除了提高电池的性能外，安全问题也是一个不可忽视的问题。如果电池的安全问题不能保证，那该电池就无法使用。因此，如何增强电池的安全性，是电池技术中一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种电池单体、电池、用电设备、制造电池单体的方法和设备，能够增强电池的安全性。
第一方面，提供了一种电池单体，包括：电极组件；以及，外壳，用于容纳所述电极组件，所述外壳的第一壁包括第一本体和连接于所述第一本体的安装体，所述安装体上设有泄压机构，所述泄压机构用于在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述压力；其中，在所述第一壁的厚度方向上，所述安装体的至少一部分沿面向所述电极组件的方向凸出于所述第一本体面向所述电极组件的表面，并且所述泄压机构与所述电极组件之间的最小距离小于所述第一本体与所述电极组件之间的最小距离。
因此，本申请实施例的电池单体，泄压机构相对于第一壁的第一本体其他区域更加靠近电极组件，这样，泄压机构受到外力冲击的概率降低，即使将第一壁朝向电池的箱体的底部放置，即通过第一壁承载电池单体，泄压机构相对于第一壁的其他区域更加靠近电池单体的内部，也就是更加远离电池的箱体的底部，这能够降低泄压机构被来自箱体底部的外力直接冲击的概率，也就尽可能避免外力冲击导致的泄压机构失效。
在一些实施例中，所述安装体的至少一部分的厚度大于所述第一本体的厚度。
这样，即使泄压机构所在区域受到外力作用，由于泄压机构所在区域厚度较大， 则强度增加，该泄压机构被破坏的概率降低，可以进一步提高该泄压机构的安全性。
在一些实施例中，所述安装体包括安装部和连接部，所述安装部用于安装所述泄压机构，且所述安装部的厚度大于所述连接部的厚度，所述连接部用于连接所述安装部和所述第一本体。
若第一壁受到外力作用而发生变形，那么在泄压区域的周围，与第一本体连接的连接部可以作为主要的受力区域，而泄压机构设置在厚度较大的安装部的靠近电极组件的一端，由于安装部的保护，泄压机构受力较小，也就是受到第一壁变形影响较小，有效的提高了泄压机构的安全性和可靠性。
在一些实施例中，所述安装体设置有泄压孔，所述泄压机构覆盖所述泄压孔，并在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以通过所述泄压孔泄放所述压力。
在一些实施例中，所述安装体具有第一凹部，所述第一凹部从所述安装体的面向所述电极组件的表面向背离所述电极组件的方向凹陷，所述泄压机构的至少一部分容纳于所述第一凹部。
在一些实施例中，所述第一凹部的底面相较于所述第一本体面向所述电极组件的表面更靠近所述电极组件，以保证安装部上设置泄压结构的区域的厚度大于第一本体的厚度，也就保证了安装部的强度，以提高泄压机构的安全性。
在一些实施例中，所述第一凹部的底面设置所述泄压孔。
在一些实施例中，所述电池单体还包括：保护片，设置于所述泄压孔的背离所述电极组件的一侧，用于防护所述泄压机构。
在一些实施例中，所述安装体的背离所述电极组件的一侧具有环绕所述泄压孔的凸部，所述凸部从所述安装体的背离所述电极组件的表面向背离所述电极组件的方向凸出，所述保护片设置于所述凸部的背离所述电极组件的表面，以便于加工和安装。
在一些实施例中，所述安装体具有第二凹部，所述第二凹部从所述安装体的背离所述电极组件的表面朝面向所述电极组件的方向凹陷，所述泄压孔贯穿所述第一凹部的底面和所述第二凹部的底面，所述凸部位于所述第二凹部的底面。
在一些实施例中，所述凸部的高度小于所述第二凹部的深度。
也就是说，保护片的远离电极组件的表面不超过第一本体的外表面，不会影响盖板的远离电极组件的一端上其他组件的安装，便于加工和安装。
在一些实施例中，所述安装体与所述第一本体为一体结构。
例如，可以通过一体冲压的方式形成安装体，可以简化加工过程。
在一些实施例中，所述安装体与所述第一本体也可以为独立部件，这样，可以更加灵活设置所述安装体，进而提高安装体的性能。
在一些实施例中，所述安装体包括安装部和连接部，所述安装部用于安装所述泄压机构，所述连接部用于连接所述安装部和所述第一本体，所述连接部的厚度自所述第一本体向所述安装部逐渐增加。
即连接部从安装部至第一本体具有一个倾斜面，在第一壁受到外力作用时，该倾斜面可以均匀受力，避免某一区域集中受力而引起地变形和断裂，提高安全性能。
在一些实施例中，所述第一壁还包括第二本体，所述第二本体与所述第一本体 相连，所述第一本体相对于所述第二本体向背离所述电极组件的方向凸出，并在面向所述电极组件的同一侧形成凹陷区域，所述凹陷区域用于容纳所述泄压机构和所述安装体的至少一部分。
在一些实施例中，所述电极组件包括主体部和极耳；所述第一壁设置有电极端子，所述电极端子用于与所述极耳电连接，所述凹陷区域还用于容纳所述极耳的至少一部分。
该凹陷区域可以减少泄压机构和极耳在壳体内的占用空间，使得电极组件的主体部的空间更大，进而能够提高电池单体的能量密度。
在一些实施例中，在所述厚度方向上，所述安装体的朝向所述电极组件的表面与所述主体部之间的最小距离为第一距离，所述第二本体的朝向所述电极组件的表面与所述主体部之间的最小距离为第二距离，所述第二距离小于或者等于所述第一距离。
泄压机构的朝向电极组件的表面不超过第二本体的内表面，使得该泄压机构不会影响电极组件的主体部的空间，为电极组件的主体部腾出更多的空间，有利于提升电池单体的能量密度。
在一些实施例中，所述外壳包括：壳体，具有开口，所述电极组件容纳于所述壳体内；盖板，用于盖合所述开口，所述第一壁为所述盖板。
第二方面，提供了一种电池，包括：第一方面中的电池单体；箱体用于容纳多个所述电池单体。
第三方面，提供了一种用电设备，包括：第二方面中的电池，用于为用电设备提供电能。
在一些实施例中，所述用电设备为车辆、船舶或航天器。
第四方面，提供了一种制备电池单体的方法，包括：提供电极组件；提供盖板和壳体，所述电极组件容纳于所述壳体内，所述盖板包括第一本体和连接于所述第一本体的安装体，所述安装体上设有泄压机构，所述泄压机构用于在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述压力；在所述盖板的厚度方向上，所述安装体的至少一部分沿面向所述电极组件的方向凸出于所述第一本体面向所述电极组件的表面，并且所述泄压机构与所述电极组件之间的最小距离小于所述第一本体与所述电极组件之间的最小距离。
第五方面，提供了一种制备电池单体的设备，包括执行上述第四方面的方法的模块。
附图说明
图1是本申请一实施例公开的一种车辆的结构示意图；
图2是本申请一实施例公开的一种电池的分解结构示意图；
图3是本申请一实施例公开的一种电池模块的结构示意图；
图4为本申请一实施例公开的一种电池单体的示意图；
图5为本申请一实施例公开的一种电池单体的分解图；
图6为本申请一实施例公开的一种设置有泄压机构的盖板的分解示意图；
图7为本申请一实施例公开的一种设置有泄压机构的盖板的俯视图；
图8为本申请一实施例公开的一种设置有泄压机构的盖板的截面图；
图9为本申请一实施例公开的一种设置有泄压机构的盖板的截面图的局部放大图；
图10为本申请一实施例公开的一种安装部的截面示意图；
图11为本申请一实施例公开的另一种设置有泄压机构的盖板的分解示意图；
图12为本申请一实施例公开的另一种设置有泄压机构的盖板的俯视图；
图13为本申请一实施例公开的另一种设置有泄压机构的盖板的截面图；
图14为本申请一实施例公开的另一种设置有泄压机构的盖板的截面图的局部放大图；
图15为本申请一实施例公开的一种制备电池单体的方法的示意性流程图；
图16为本申请一实施例公开的一种制备电池单体的设备的示意性框图。
在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。
本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，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：柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。
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。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。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为负极极耳。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。
电池技术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，还需要考虑电池的安全性。
对于电池来说，主要的安全危险来自于充电和放电过程，为了提高电池的安全性能，对电池单体一般会设置泄压机构。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。该预定阈值可以根据设计需求不同而进行调整。所述预定阈值可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对压力敏感或温度敏感的元件或部件，即，当电池单体的内部压力或温度达到预定阈值时，泄压机构致动，从而形成可供内部压力或温度泄放的通道。
本申请中所提到的“致动”是指泄压机构产生动作，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、被撕裂或者熔化，等等。泄压机构在致动后，电池单体内部的高温高压物质作为排放物会从泄压机构向外排出。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，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池单体的排放物包括但不限于：电解液、被溶解或分裂的正负极极片、隔离膜的碎片、反应产生的高温高压气体、火焰，等等。
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，当电池单体发生短路、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。
由于泄压机构需要在电池单体发生热失控时能够及时打开，泄压机构周围区域通常较为薄弱，这样，当泄压机构受到到外力冲击时，其安全性和可靠性较差，有被破坏的风险，进而可能导致电池单体漏液。尤其是在电池单体的泄压机构所在的壁朝下放置时，例如，泄压机构设置在电池单体的盖板上，电池单体倒置于电池的箱体内，此时泄压机构所在的盖板需要承载整个电池单体的重量，盖板受到的外力冲击较大，易于发生变形，那么泄压机构受到的外力冲击也就增大了，更加容易引起泄压机构变形甚至被破坏，进而影响电池的安全性和使用寿命。
针对上述问题，本申请实施例提供了一种电池单体，电池单体的外壳的第一壁包括第一本体和连接于第一本体的安装体，安装体上设有泄压机构，泄压机构用于在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述压力；其中，在所述第一壁的厚度方向上，安装体的至少一部分沿面向电极组件的方向凸出于第一本体面向电极组件的表面，并且泄压机构与电极组件的最小距离小于第一本体与电极组件的最小距离。
这样，泄压机构受到外力冲击的概率降低，即使将第一壁朝下放置，泄压机构相对于第一壁的其他区域更加靠近电池单体的内部，也就是远离电池的箱体的底部，能够降低泄压机构被来自箱体底部的外力直接冲击的概率，尽可能避免外力冲击导致的泄压机构失效。
本申请实施例描述的技术方案均适用于各种使用电池的用电设备。
用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、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；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等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。
以下实施例为了方便说明，以用电设备为车辆为例进行说明。
例如，如图1所示，为本申请一个实施例的一种车辆1的结构示意图，车辆1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。车辆1的内部可以设置马达40，控制器30以及电池10，控制器30用来控制电池10为马达40的供电。例如，在车辆1的底部或车头或车尾可以设置电池10。电池10可以用于车辆1的供电，例如，电池10可以作为车辆1的操作电源，用于车辆1的电路系统，例如，用于车辆1的启动、导航和运行时的工作用电需求。在本申请的另一实施例中，电池10不仅仅可以作为车辆1的操作电源，还可以作为车辆1的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
为了满足不同的使用电力需求，电池可以包括多个电池单体，其中，多个电池 单体之间可以串联或并联或混联，混联是指串联和并联的混合。电池也可以称为电池包。可选地，多个电池单体可以先串联或并联或混联组成电池模块，多个电池模块再串联或并联或混联组成电池。也就是说，多个电池单体可以直接组成电池，也可以先组成电池模块，电池模块再组成电池。
例如，图2示出了本申请一个实施例的一种电池10的结构示意图，电池10可以包括至少一个电池模块200。电池模块200包括多个电池单体20。电池10还可以包括箱体11，箱体11内部为中空结构，多个电池单体20容纳于箱体11内。图2示出了本申请实施例的箱体11的一种可能的实现方式，如图2所示，箱体11可以包括两部分，这里分别称为第一部分111和第二部分112，第一部分111和第二部分112扣合在一起。第一部分111和第二部分112的形状可以根据电池模块200组合的形状而定，第一部分111和第二部分112中至少一个具有一个开口。例如，如图2所示，该第一部分111和第二部分112均可以为中空长方体且各自只有一个面为开口面，第一部分111的开口和第二部分112的开口相对设置，并且第一部分111和第二部分112相互扣合形成具有封闭腔室的箱体11。
再例如，不同于图2所示，第一部分111和第二部分112中可以仅有一个为具有开口的中空长方体，而另一个为板状，以盖合开口。例如，这里以第二部分112为中空长方体且只有一个面为开口面，第一部分111为板状为例，那么第一部分111盖合在第二部分112的开口处以形成具有封闭腔室的箱体11，该腔室可以用于容纳多个电池单体20。多个电池单体20相互并联或串联或混联组合后置于第一部分111和第二部分112扣合后形成的箱体11内。
可选地，电池10还可以包括其他结构，在此不再一一赘述。例如，该电池10还可以包括汇流部件，汇流部件用于实现多个电池单体20之间的电连接，例如并联或串联或混联。具体地，汇流部件可通过连接电池单体20的电极端子实现电池单体20之间的电连接。进一步地，汇流部件可通过焊接固定于电池单体20的电极端子。多个电池单体20的电能可进一步通过导电机构穿过箱体11而引出。
根据不同的电力需求，电池模块200中的电池单体20的数量可以设置为任意数值。多个电池单体20可通过串联、并联或混联的方式连接以实现较大的容量或功率。由于每个电池10中包括的电池单体20的数量可能较多，为了便于安装，将电池单体20分组设置，每组电池单体20组成电池模块200。电池模块200中包括的电池单体20的数量不限，可以根据需求设置。例如，图3为电池模块200的一个示例。电池可以包括多个电池模块200，这些电池模块200可通过串联、并联或混联的方式进行连接。
图4为本申请一个实施例的一种电池单体20的结构示意图，图5为本申请一个实施例的一种电池单体20的分解结构示意图。如图4和图5所示，电池单体20包括电极组件22、壳体211、盖板212和泄压机构213。电极组件22容纳于壳体211内，盖板212用于盖合于壳体211的开口。
壳体211是用于容纳电极组件22的部件，壳体211可以是一端形成开口的空心结构，壳体211也可以是相对的两端形成开口的空心结构。若壳体211为一端形成开口的空心结构，盖板212则可以设置为一个；若壳体211为相对的两端形成开口的空心结 构，盖板212则可以设置为两个，两个盖板212分别盖合于壳体211两端的开口。壳体211的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、钢、铝合金等。壳体211可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。示例性的，在图4和图5中，壳体211为长方体结构，壳体211为一端形成开口的空心结构。
在该电池单体20中，根据实际使用需求，壳体211内的电极组件22可设置为1个，也可以是多个，如图5所示，电池单体20内设置有4个独立的电极组件22。
电极组件22是电池单体20中发生电化学反应的部件。电极组件22可以是圆柱体、长方体等，若电极组件22为圆柱体结构，壳体211也可以为圆柱体结构，若电极组件22为长方体结构，壳体211也可以为长方体结构。电极组件22包括极耳222和主体部221，其中，电极组件22的极耳222可以包括正极极耳222a和负极极耳222b，正极极耳222a可以由正极极片上未涂覆正极活性物质层的部分层叠形成，负极极耳222b可以由负极极片上未涂覆负极活性物质层的部分层叠形成，主体部221可以由正极极片上涂覆有正极活性物质层的部分和负极极片上涂覆有负极活性物质层的部分层叠形成或者卷绕形成。
盖板212是盖合于壳体211的开口以将电池单体20的内部环境与外部环境隔绝的部件。盖板212的形状可以与壳体211的形状相适配，如图5所示，壳体211为长方体结构，盖板212为与壳体211相适配的矩形板状结构。盖板212的材质也可以是多种，比如，铜、铁、铝、钢、铝合金等，盖板212的材质与壳体211的材质可以相同，也可以不同。
该电池单体20还可以包括盖板贴片25，该盖板贴片25与盖板212的外表面贴合，以用于保护该盖板；该电池单体20还可以包括支架24，该支架24位于盖板212与电极组件22之间，用于隔离盖板212和电极组件22。
盖板212上可以设置电极端子214，电极端子214用于与电极组件22电连接，以输出电池单体20的电能。电极端子214可以包括正极电极端子214a和负极电极端子214b，正极电极端子214a用于与正极极耳222a电连接，负极电极端子214b用于与负极极耳222b电连接。正极电极端子214a与正极极耳222a可以直接连接，也可以间接连接，负极电极端子214b与负极极耳222b可以直接连接，也可以间接连接。示例性的，正极电极端子214a通过一个连接构件23与正极极耳222a电连接，负极电极端子214b通过一个连接构件23与负极极耳222b电连接。
泄压机构213是泄放电池单体20内部的压力的部件，在电池单体20内部的压力或温度达到阈值时，通过泄压机构213泄放电池单体20内部的压力，具体地，泄压结构213上设置有刻痕槽，在电池单体20内部的压力或温度达到阈值时，泄压结构213沿刻痕槽破裂，从而释放内部压力。以下结合附图对泄压机构213的具体结构和位置进行详细阐述。
图6示出了本申请实施例提供的一种设有泄压机构的盖板分解结构示意图，如图5和图6所示，本申请实施例的电池单体20可以包括：电极组件22；外壳21，用于容纳电极组件22，外壳21的第一壁212包括第一本体2121和连接于该第一本体2121的安装体2122，该安装体2122上设有泄压机构213，泄压机构213用于在电池单体的 内部压力或温度达到阈值时致动以泄放压力，在第一壁212的厚度方向上，安装体2122的至少一部分沿面向电极组件22的方向凸出于第一本体2121面向电极组件22的表面，并且泄压机构213与电极组件22之间的最小距离小于第一本体2121与电极组件22之间的最小距离。
外壳21的第一壁212设有泄压机构213，该外壳21的第一壁212可以是壳体211的一个壁，例如可以是壳体211的侧壁或者底壁，泄压机构213可以是焊接在该侧壁或者底壁上的单独的零部件，也可以为该侧壁或者底壁的一部分；该外壳21的第一壁212也可以是盖板212，泄压机构213是焊接在盖板212上的单独的零部件，也可以盖板212的一部分。为了便于说明，下文以该第一壁212为盖板212为例进行说明。
应理解，本申请实施例的泄压机构213可以为各种可能的泄压结构213，本申请实施例对此并不限定。例如，泄压机构213可以为温敏泄压机构，温敏泄压机构被配置为在设有泄压机构213的电池单体20的内部温度达到阈值时能够熔化；和/或，泄压机构213可以为压敏泄压机构，压敏泄压机构被配置为在设有泄压机构213的电池单体20的内部气压达到阈值时能够破裂。
本申请实施例的安装体2122与泄压机构213可以为一体成型结构，或者也可以是两个独立的部件，再通过焊接等方式进行连接。本申请实施例的安装体2122与第一本体2121也可以为一体成型结构，或者也可以为两个独立的部件，再通过焊接等方式进行连接。
泄压机构213设于安装体2122的面向电极组件22的一侧，并且泄压机构213与电极组件22之间的最小距离小于第一本体2121与电极组件22之间的最小距离，即表示泄压机构213设置于安装体2122上，可以使得该泄压机构213相对于第一壁212的第一本体2121其他区域更加靠近电极组件22。具体地，本申请实施例中泄压机构213与电极组件22之间的最小距离可以表示泄压机构213与电极组件22在厚度方向上的最小距离，其中，该厚度方向为第一壁212的厚度方向，或者说该厚度方向为垂直于所述泄压机构213的面向电极组件22的表面的方向。例如，在该厚度方向上，若泄压机构213与电极组件22的主体部221相对应，则泄压机构213与电极组件22之间的最小距离等于该泄压机构213与主体部221之间的最小距离；再例如，在该厚度方向上，若泄压机构213与极耳222相对应，则泄压机构213与电极组件22之间的最小距离等于该泄压机构213与极耳222之间的最小距离。
类似的，本申请实施例的第一本体2121与电极组件22之间的最小距离同样表示在该厚度方向上，第一本体2121与电极组件22之间的最小距离。例如，在该厚度方向上，若第一本体2121与主体部221相对应，则第一本体2121与电极组件22之间的最小距离等于该第一本体2121与主体部221之间的最小距离；再例如，在该厚度方向上，若第一本体2121与极耳222相对应，则第一本体2121与电极组件22之间的最小距离等于该第一本体2121与极耳222之间的最小距离。
因此，本申请实施例的电池单体20的第一壁212上设置有泄压机构213，该第一壁212包括相互连接的第一本体2121和安装体2122，安装体2122的至少一部分朝向电极组件22凸出于第一本体2121，而泄压机构213设置于安装体2133的面向电极 组件22的一侧，即泄压机构213相对于第一壁212的第一本体2121其他区域更加靠近电极组件22，这样，泄压机构213受到外力冲击的概率降低，即使将第一壁212朝向电池20的箱体11的底部放置，即通过第一壁212承载电池单体20，泄压机构213相对于第一壁212的其他区域更加靠近电池单体20的内部，也就是更加远离电池10的箱体11的底部，这能够降低泄压机构213被来自箱体11底部的外力直接冲击的概率，也就尽可能避免外力冲击导致的泄压机213构失效。
进一步地，还可以设置本申请实施例的安装体2122的至少一部分的厚度大于第一本体2121的厚度，即设置有泄压机构213的安装体2122厚度较大，这样，即使泄压机构213所在安装体2122区域受到外力作用，由于该区域厚度较大，则强度增加，该泄压机构213被破坏的概率降低，可以进一步提高该泄压机构213的安全性。
下面将结合附图，首先对安装体2122与第一本体2121进行说明。
可选地，作为一个实施例，安装体2122与第一本体2121可以是两个独立的部件。例如，图6所示的安装体2122与第一本体2121即为独立的部件，图7为与图6对应的设置有泄压机构213的盖板212的俯视图，图8为沿图7所示的A-A’方向的截面示意图，图9为图8所示的区域B的局部放大图，图10为图9中安装体2122的示意图。
如图6至图10所示，安装体2122包括安装部2122a和连接部2122b。其中，安装部2122a用于安装泄压机构213，连接部2122b用于连接安装部2122a和第一本体2121。另外，在本申请实施例中，设置有泄压机构213的安装部2122a的厚度大于连接部2122b的厚度，并且，该安装部2122a的厚度大于第一本体2121的厚度。
具体地，如图6至图10所示，本申请实施例的连接部2122b可以位于安装部2122a的远离电极组件22的一端，该连接部2122b可以为凸出于安装部2122a的凸台结构。相应的，在盖板212的第一本体2121上也设置有对应的凸台结构，以使得连接部2122b可以与第一本体2121的凸台结构配合连接，例如，可以通过焊接的方式连接，其中，图9中加粗实线可以为焊接点，但本申请实施例并不限于此。
应理解，当采用如图6至图10所示的方式设置本申请实施例的安装体2122时，一方面，泄压机构213相比于第一本体2121的外表面，距离电极组件22更近，那么盖板212受到外力作用时，影响泄压机构213的可能性降低；另一方面，若盖板212受到外力作用而发生变形，那么在泄压区域213的周围，连接部2122b与第一本体2121接触的区域可以作为主要的受力区域，而泄压机构213设置在厚度较大的安装部2122a的靠近电极组件22的一端，由于安装部2122a的保护，泄压机构213受力较小，也就是受到盖板212变形影响较小，有效的提高了泄压机构213的安全性和可靠性。
可选地，作为另一个实施例，安装体2122与第一本体2121也可以为一体结构。图11示出了泄压机构213与盖板212的分解结构示意图；图12为与图11对应的设置有泄压机构213的盖板212的俯视图，图13为沿图12所示的C-C’方向的截面示意图，图14为图13所示的区域D的局部放大图。
如图11至图图14所示，安装体2122包括安装部2122a和连接部2122b。其中，安装部2122a用于安装泄压机构213，而连接部2122b用于连接安装部2122a和第 一本体2121。安装体2122与第一本体2121为一体结构，例如，可以采用冲压等方式在盖板212上形成本申请实施例的安装体2122，因此，第一本体2121、连接部2122b以及安装部2122a即为盖板212上彼此相连的三个区域。但是，三者厚度不同，其中，泄压机构213所在的安装部2122a的厚度大于连接部2122b的厚度，同时，安装部2122a的厚度也大于第一本体2121的厚度。
具体地，如图11至图14所示，连接部2122b位于第一本体2121和安装部2122a之间，连接部2122b的厚度相对较小。例如，连接部2122b的厚度可以自第一本体2121向安装部2122a逐渐增加，以形成一个倾斜面，但本申请实施例并不限于此。连接部2122b从安装部2122a至第一本体2121的该倾斜面，在第一壁212受到外力作用时，可以近似均匀受力，避免某一区域集中受力而引起地变形和断裂，提高安全性能。
与如图6至图10所示的实施例类似，当采用如图11至图14所示的方式设置本申请实施例的安装体2122时，一方面，泄压机构213相比于第一本体2121的外表面，距离电极组件22更近，那么盖板212受到外力作用时，影响泄压机构213的可能性降低；另一方面，若盖板212受到外力作用而发生变形，那么在泄压区域213的周围，厚度相对较小的连接部2122b可以作为主要的受力区域，而泄压机构213设置在厚度较大的安装部2122a的靠近电极组件22的一端，由于安装部2122a的厚度较大，则强度较大，可以保证泄压机构213受力较小，也就是泄压机构213受到盖板212变形影响较小，有效的提高了泄压机构213的安全性和可靠性。
上文中结合附图，详细介绍了本申请实施例的安装体2122与第一本体2121的关系，下面将结合图6至图14，详细描述本申请实施例泄压机构213的设置。
应理解，本申请实施例的安装体2122设置有泄压孔2122c，泄压机构213在电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以通过泄压孔2122c泄放压力。例如，泄压机构213可以设置于泄压孔2122c的靠近电极组件22的一端，并覆盖该泄压孔2122c。
具体地，如图6至图14所示，安装体2122具有第一凹部2122d，第一凹部2122d从安装体2122的面向电极组件22的表面向背离电极组件22的方向凹陷，泄压机构213的至少一部分容纳于第一凹部2122d。并且，第一凹部2122d的底面设置泄压孔2122c，以使得容纳于第一凹部2122d的泄压机构213能够覆盖该泄压孔2122c。
应理解，本申请实施例的第一凹部2122d的底面相较于第一本体2121面向电极组件22的表面更靠近电极组件22，以保证安装部2122上设置泄压结构213的区域的厚度大于第一本体2121的厚度，也就保证了安装部2122的强度，以提高泄压机构213的安全性。
应理解，为了保证电池单体20发生热失控时，泄压机构213能够被破坏并释放电池单体20内部压力，泄压机构213的朝向电极组件的表面与下方支架之间具有一定空隙，以用于为泄压机构213提供变形空间。
另外，该泄压机构213上还可以设置第一凹槽2131，以使得该第一凹槽2131的厚度较小，便于泄压机构213在电池单体20发生热失控时被破坏。进一步地，还可以在该第一凹槽2131内设置第二凹槽2132，该第二凹槽2132可以为设置在第一凹槽 2131的底壁上的刻痕，以使得泄压机构213的厚度最小的区域为第二凹槽2132所在区域，这样，在电池单体20发生热失控时，泄压机构213从该第二凹槽2132处被破坏，即被破坏位置能够预先设置，以提高该泄压机构213的灵活性和可靠性。
可选地，该第一凹槽2131的开口以及第二凹槽2132的开口可以设置为朝向背离电极组件22的方向，这样可以避免第一凹槽2131与第二凹槽2132被电池单体20内部的电解液腐蚀，从而提高泄压机构213的使用寿命。
在本申请实施例中，电池单体20还可以包括：保护片215，设置于泄压孔2122c的背离电极组件22的一侧，用于防护泄压机构213，例如，可以保护物体颗粒等对泄压机构213的破坏。
应理解，本申请实施例的保护片215可以设置于凸起结构上，以便于安装和固定。具体地，如图6至图14所示，安装体2122的背离电极组件22的一侧具有环绕泄压孔2122c的凸部2122e，凸部2122e从安装体2122的背离电极组件22的表面向背离电极组件22的方向凸出，而保护片215设置于凸部2122e的背离电极组件22的表面。
可选地，本申请实施例的安装体2122上还可以具有第二凹部2122f，第二凹部2122f从安装体2122的背离电极组件22的表面朝面向电极组件22的方向凹陷，泄压孔2122c贯穿第一凹部2122d的底面和第二凹部2122f的底面，凸部2122e位于第二凹部2122f的底面。例如，如图10至图14所示，该第二凹部2122f也是环绕泄压孔2122c设置的，以使得凸部2122e相对于该第二凹部2122f的底壁是凸出的，再将保护片215设置于凸部2122e的背离电极组件22的表面。
当设置有第二凹部2122f时，可以将凸部2122e的高度设置为小于第二凹部2122f的深度，例如，如图10至图14所示，这样，保护片215的远离电极组件22的表面不超过第一本体2121的外表面，不会影响盖板212的远离电极组件22的一端上其他组件的安装，便于加工和安装。
在本申请实施例中，盖板212的第一本体2121还可以设置电极端子214。考虑到电极组件22的主体部221至电极端子214之间还设置有极耳222以及连接构件23，若极耳222设置在壳体211内，那么该极耳222需要占用壳体211内部一部分空间，使得壳体211内部能够提供给电极组件22的的主体部221的空间减小，造成电池单体20的能量密度减少。
鉴于此，如图6至图14所示，本申请实施例的第一壁212还可以包括第二本体2123，第二本体2123与第一本体2121相连，例如，该第二本体2123位于第一本体2121的外缘。第一本体2121相对于第二本体2123向背离电极组件22的方向凸出，并在面向电极组件22的同一侧形成凹陷区域，那么，该凹陷区域可以用于容纳泄压机构213、极耳222的至少一部分和安装体2122的至少一部分。
可选地，为了更加充分的利用壳体211内部空间容纳电极组件22的主体部211，该凹陷区域可以用于容纳整个泄压机构213、极耳222和安装体2122。例如，如图6至图14所示，在沿着第一壁212的厚度方向上，对于凹陷区域内的泄压机构213，安装体2122的朝向电极组件22的表面与主体部221之间的最小距离为第一距离，例如，该第一距离可以为泄压机构213至主体部221之间的距离；第二本体2123的朝向电极组 件22的表面与主体部221之间的最小距离为第二距离，则第二距离设置小于或者等于第一距离，即泄压机构213的朝向电极组件22的表面不超过第二本体2123的内表面，以使得该泄压机构213不会影响电极组件22的主体部221的空间，为电极组件22的主体部221腾出更多的空间，有利于提升电池单体20的能量密度。
上文描述了本申请实施例的电池单体、电池和用电设备，下面将描述本申请实施例的制备电池单体的方法和设备，其中未详细描述的部分可参见前述各实施例。
图15示出了本申请一个实施例的制备电池单体20的方法300的示意性流程图。如图15所示，该方法300可以包括：S310，提供电极组件22；S320，提供壳体211和盖板212，所述电极组件22容纳于所述壳体211内，所述盖板212包括第一本体2121和连接于所述第一本体2121的安装体2122，所述安装体2122上设有泄压机构213，所述泄压机构213用于在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述压力，在所述盖板212的厚度方向上，所述安装体2122的至少一部分沿面向所述电极组件22的方向凸出于所述第一本体2121面向所述电极组件22的表面，并且所述泄压机构213与所述电极组件22之间的最小距离小于所述第一本体2121与所述电极组件22之间的最小距离。
图16示出了本申请一个实施例的制备电池单体20的设备400的示意性框图。如图16所示，该设备400可以包括：第一提供模块410和第二提供模块420。该第一提供模块410用于：提供电极组件22；该第二提供模块420用于：提供壳体211和盖板212，所述电极组件22容纳于所述壳体211内，所述盖板212包括第一本体2121和连接于所述第一本体2121的安装体2122，所述安装体2122上设有泄压机构213，所述泄压机构213用于在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述压力，在所述盖板212的厚度方向上，所述安装体2122的至少一部分沿面向所述电极组件22的方向凸出于所述第一本体2121面向所述电极组件22的表面，并且所述泄压机构213与所述电极组件22之间的最小距离小于所述第一本体2121与所述电极组件22之间的最小距离。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。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。

Claims (21)

  1. 一种电池单体，其特征在于，包括：
    电极组件(22)；
    外壳(21)，用于容纳所述电极组件(22)，所述外壳(21)的第一壁(212)包括第一本体(2121)和连接于所述第一本体(2121)的安装体(2122)，所述安装体(2122)上设有泄压机构(213)，所述泄压机构(213)用于在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述压力；
    其中，在所述第一壁(212)的厚度方向上，所述安装体(2122)的至少一部分沿面向所述电极组件(22)的方向凸出于所述第一本体(2121)面向所述电极组件(22)的表面，并且所述泄压机构(213)与所述电极组件(22)之间的最小距离小于所述第一本体(2121)与所述电极组件(22)之间的最小距离。
  2. 根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述安装体(2122)的至少一部分的厚度大于所述第一本体(2121)的厚度。
  3. 根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述安装体(2122)包括安装部(2122a)和连接部(2122b)，所述安装部(2122a)用于安装所述泄压机构(213)，且所述安装部(2122a)的厚度大于所述连接部(2122b)的厚度，所述连接部(2122b)用于连接所述安装部(2122a)和所述第一本体(2121)。
  4. 根据权利要求1-3中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述安装体(2122)设置有泄压孔(2122c)，所述泄压机构(213)覆盖所述泄压孔(2122c)，并在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以通过所述泄压孔(2122c)泄放所述压力。
  5. 根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，所述安装体(2122)具有第一凹部(2122d)，所述第一凹部(2122d)从所述安装体(2122)的面向所述电极组件(22)的表面向背离所述电极组件(22)的方向凹陷，所述泄压机构(213)的至少一部分容纳于所述第一凹部(2122d)。
  6. 根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于，所述第一凹部(2122d)的底面相较于所述第一本体(2121)面向所述电极组件(22)的表面更靠近所述电极组件(22)。
  7. 根据权利要求5或6所述的电池单体，其特征在于，所述第一凹部(2122d)的底面设置所述泄压孔(2122c)。
  8. 根据权利要求5-7中任一项所述的电池单体，其特征在于，还包括：
    保护片(215)，设置于所述泄压孔(2122c)的背离所述电极组件(22)的一侧，用于防护所述泄压机构(213)。
  9. 根据权利要求8所述的电池单体，其特征在于，所述安装体(2122)的背离所述电极组件(22)的一侧具有环绕所述泄压孔(2122c)的凸部(2122e)，所述凸部(2122e)从所述安装体(2122)的背离所述电极组件(22)的表面向背离所述电极组件(22)的方向凸出，所述保护片(215)设置于所述凸部(2122e)的背离所述电极 组件(22)的表面。
  10. 根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，所述安装体(2122)具有第二凹部(2122f)，所述第二凹部(2122f)从所述安装体(2122)的背离所述电极组件(22)的表面朝面向所述电极组件(22)的方向凹陷，所述泄压孔(2122c)贯穿所述第一凹部(2122d)的底面和所述第二凹部(2122f)的底面，所述凸部(2122e)位于所述第二凹部(2122f)的底面。
  11. 根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，所述凸部(2122e)的高度小于所述第二凹部(2122f)的深度。
  12. 根据权利要求1-10中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述安装体(2122)与所述第一本体(2121)为一体结构。
  13. 根据权利要求12所述的电池单体，其特征在于，所述安装体(2122)包括安装部(2122a)和连接部(2122b)，所述安装部(2122a)用于安装所述泄压机构(213)，所述连接部(2122b)用于连接所述安装部(2122a)和所述第一本体(2121)，所述连接部(2122b)的厚度自所述第一本体(2121)向所述安装部(2122a)逐渐增加。
  14. 根据权利要求1-13中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第一壁(212)还包括第二本体(2123)，所述第二本体(2123)与所述第一本体(2121)相连，所述第一本体(2121)相对于所述第二本体(2123)向背离所述电极组件(22)的方向凸出，并在面向所述电极组件(22)的同一侧形成凹陷区域，所述凹陷区域用于容纳所述泄压机构(213)和所述安装体(2122)的至少一部分。
  15. 根据权利要求14所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件(22)包括主体部(221)和极耳(222)；
    所述第一壁(212)设置有电极端子(214)，所述电极端子(214)用于与所述极耳(222)电连接，所述凹陷区域还用于容纳所述极耳(222)的至少一部分。
  16. 根据权利要求15所述的电池单体，其特征在于，在所述厚度方向上，所述安装体(2122)的朝向所述电极组件(22)的表面与所述主体部(221)之间的最小距离为第一距离，所述第二本体(2123)的朝向所述电极组件(22)的表面与所述主体部(221)之间的最小距离为第二距离，所述第二距离小于或者等于所述第一距离。
  17. 根据权利要求1-16中任一项所述的电池单体，其特征在于，
    所述外壳(21)包括：
    壳体(211)，具有开口，所述电极组件(22)容纳于所述壳体(211)内；
    盖板(212)，用于盖合所述开口，所述第一壁(212)为所述盖板(212)。
  18. 一种电池，其特征在于，包括：
    如权利要求1至17中任一项所述的电池单体；
    箱体，所述箱体用于容纳多个所述电池单体。
  19. 一种用电设备，其特征在于，包括：根据权利要求18所述的电池，所述电池用于为所述用电设备提供电能。
  20. 一种制造电池单体的方法，其特征在于，包括：
    提供电极组件(22)；
    提供盖板(212)和壳体(211)，所述电极组件(22)容纳于所述壳体(211)内，所述盖板(212)包括第一本体(2121)和连接于所述第一本体(2121)的安装体(2122)，所述安装体(2122)上设有泄压机构(213)，所述泄压机构(213)用于在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述压力；
    在所述盖板(212)的厚度方向上，所述安装体(2122)的至少一部分沿面向所述电极组件(22)的方向凸出于所述第一本体(2121)面向所述电极组件(22)的表面，并且所述泄压机构(213)与所述电极组件(22)之间的最小距离小于所述第一本体(2121)与所述电极组件(22)之间的最小距离。
  21. 一种制造电池单体的设备，其特征在于，包括：
    第一提供模块(410)，用于提供电极组件(22)；
    第二提供模块(420)，用于提供盖板(212)和壳体(211)，所述电极组件(22)容纳于所述壳体(211)内，所述盖板(212)包括第一本体(2121)和连接于所述第一本体(2121)的安装体(2122)，所述安装体(2122)上设有泄压机构(213)，所述泄压机构(213)用于在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述压力；
    在所述盖板(212)的厚度方向上，所述安装体(2122)的至少一部分沿面向所述电极组件(22)的方向凸出于所述第一本体(2121)面向所述电极组件(22)的表面，并且所述泄压机构(213)与所述电极组件(22)之间的最小距离小于所述第一本体(2121)与所述电极组件(22)之间的最小距离。
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