CN117766939A - 一种电池及电池包 - Google Patents
一种电池及电池包 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117766939A CN117766939A CN202311792613.9A CN202311792613A CN117766939A CN 117766939 A CN117766939 A CN 117766939A CN 202311792613 A CN202311792613 A CN 202311792613A CN 117766939 A CN117766939 A CN 117766939A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- groups
- explosion
- active material
- battery
- area coefficient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 108
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 71
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N [Li].[Fe] Chemical compound [Li].[Fe] QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 13
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 12
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 9
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 7
- 229910000398 iron phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 5
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 5
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 abstract description 24
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
Abstract
本申请公开了一种电池及电池包，电池包括壳体、极组、防爆阀和泄压通道，满足：S1≥αCV，且S2≥(αCV)2γ/S1，其中，S2为所述泄压通道的等效截面积，γ为实际泄压通道等效截面积系数，S1为所述防爆阀的总面积，α为实际防爆阀面积系数，C为电池容量，V为电池额定电压。本申请提供的电池通过建立防爆阀的等效截面积与内部泄压通道的参数之间的联系，确保设计的泄压通道能够定向泄压，使电池内部剧烈产气后不累积阻塞、及时排出，解决电池热失控剧烈产气引起的壳体破裂、爆炸等安全问题。
Description
技术领域
本申请属于电池技术领域，具体涉及一种电池及电池包。
背景技术
电池包的箱体上安装有防爆阀，当电池包内部发生热失控时，产生的大量高温、高压气体通过防爆阀释放到电池包外部，避免电池包爆炸，此外，还要确保内部的物质顺畅流通至防爆阀，泄压过程中通道不收窄。因此，需要科学合理的设计内部物质泄压通道，释放热失控过程的大量气体同时带走热量，抑制电池壳体发生爆裂，提升电池的安全性能。
如何科学合理的设计电池内部泄压通道和泄压阀之间的关系，确保电池在热失控的过程中能够顺利释放大量气体同时带走热量，抑制电池壳体发生爆裂，提升电池的安全性能，是目前需要解决的问题。
发明内容
本申请提供一种电池及电池包，旨在克服现有电池中的泄压通道设计存在的误差，针对不同场景条件下的电池设计更适用的泄压通道参数。
一方面，本申请提供一种电池，包括：
壳体，所述壳体具有容纳腔；
极组，所述极组设置在所述容纳腔内，所述极组与至少部分所述壳体的内壁间隔设置，以在所述容纳腔内形成泄压通道；
防爆阀，所述防爆阀设于所述壳体上；
所述电池满足：S1≥αCV，且S2≥(αCV)2γ/S1；
其中，S2为所述泄压通道的等效截面积，γ为实际泄压通道等效截面积系数，S1为所述防爆阀的总面积，α为实际防爆阀面积系数，C为电池容量，V为电池额定电压。
在一些实施例中，所述壳体包括两个第一侧壁、连接两个第一侧壁的第二侧壁以及连接两个第一侧壁和两个第二侧壁的第三侧壁；
所述第二侧壁上设有防爆孔，所述防爆阀与所述第二侧壁连接并盖封所述防爆孔；和/或
所述第三侧壁上设有防爆孔，所述防爆阀与所述第三侧壁连接并盖封所述防爆孔。
在一些实施例中，所述实际防爆阀面积系数α通过如下步骤确定：
进行触发所述电池中的极组热失控的实验，获取测试产气量和维持壳体不破裂的测试防爆阀面积S10；
计算测试防爆阀面积系数α0：
α0＝CV/S10；
重复若干组触发所述电池中的极组热失控的实验，获取若干组测试产气量和测试防爆阀面积系数α0；
根据所述测试产气量和所述测试防爆阀面积系数α0的数值，建立测试产气量-测试防爆阀面积系数曲线；
根据所述测试产气量-测试防爆阀面积系数曲线，获取与所述产气量相对应的实际防爆阀面积系数α。
在一些实施例中，所述实际泄压通道等效截面积系数γ通过如下方法确定：
进行触发所述电池中的极组热失控的实验，获取测试产气速率和维持泄压通道不破裂的测试泄压通道等效截面积S20；
计算测试泄压通道等效截面积系数γ0：
γ0＝S20/S1；
重复若干组触发所述电池中的极组热失控的实验，获取若干组测试产气速率和测试泄压通道等效截面积系数γ0；
根据所述测试产气速率和所述测试泄压通道等效截面积系数γ0的数值，建立测试产气速率-测试泄压通道等效截面积系数曲线；
根据所述测试产气速率-测试泄压通道等效截面积系数曲线，获取与所述产气速率相对应的实际泄压通道等效截面积系数γ。
在一些实施例中，所述极组包括活性材料，所述产气量、产气速率、实际防爆阀面积系数α和所述实际等效截面积系数γ中的至少一者由所述活性材料的种类确定；
其中，所述活性材料包括钠电体系活性材料、锂电固态活性材料、锂电凝聚态活性材料、锂电半固态活性材料、储能铁锂活性材料、动力铁锂活性材料、M3P或磷酸铁系锂盐活性材料、低中镍活性材料、高镍掺硅活性材料中的任意一种。
在一些实施例中，所述实际防爆阀面积系数α满足：0.3≤α≤1；和/或，
实际泄压通道等效截面积系数γ满足：0.1≤γ≤0.5。
在一些实施例中，所述活性材料为钠电体系活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.3～0.5；和/或，
所述活性材料为锂电固态活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.3～0.6；和/或，
所述活性材料为锂电凝聚态活性材料或锂电半固态活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.3～0.7；和/或，
所述活性材料为储能铁锂活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.3～0.6；和/或，
所述活性材料为动力铁锂活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.4～0.7；和/或，
所述活性材料为M3P或磷酸铁系锂盐活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.4～0.8；和/或，
所述活性材料为低中镍活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.6～0.9；和/或，
所述活性材料为高镍掺硅活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.7～1。
在一些实施例中，所述活性材料为钠电体系活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.1～0.2；和/或，
所述活性材料为锂电固态活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.15～0.5；和/或，
所述活性材料为锂电凝聚态活性材料或锂电半固态活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.2～0.5；和/或，
所述活性材料为储能铁锂活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.1～0.3；和/或，
所述活性材料为动力铁锂活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.1～0.3；和/或，
所述活性材料为M3P或磷酸铁系锂盐活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.1～0.35；和/或，
所述活性材料为低中镍活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.25～0.5；和/或，
所述活性材料为高镍掺硅活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.25～0.5。
在一些实施例中，所述产气量为0.4～1.8L/Ah；和/或，
所述产气速率为0.01～0.18L/(Ah·s)。
另一方面，本申请还提供一种电池包，包括上述任意一种实施例中的电池。
本申请的有益效果在于，提供了一种电池，包括壳体、极组、防爆阀和泄压通道，其中，防爆阀的总面积S1满足：S1＝αCV，α为实际防爆阀面积系数，C为电池容量，V为电池额定电压；泄压通道的等效截面积S2满足：S2＝γS1，γ为实际泄压通道等效截面积系数。本申请提供的电池通过建立防爆阀的等效截面积与内部泄压通道的参数之间的联系，确保设计的泄压通道能够定向泄压，使电池内部剧烈产气后不累积阻塞、及时排出，解决电池热失控剧烈产气引起的壳体破裂、爆炸等安全问题。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本申请实施例提供的一种电池的外部结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种电池的主视剖面图；
图3为本申请实施例提供的一种电池的侧视剖面图；
图4为本申请另一实施例提供的一种电池的主视剖面图；
图5为本申请另一实施例提供的一种电池的主视剖面图；
图6为本申请另一实施例提供的一种电池的主视剖面图；
图7为本申请另一实施例提供的一种电池的主视剖面图；
图8为本申请另一实施例提供的一种电池的主视剖面图；
图9为本申请另一实施例提供的一种电池的主视剖面图；
图10为本申请另一实施例提供的一种电池的主视剖面图；
附图标记：
10-壳体，101-第一侧壁，102-第二侧壁，103-第三侧壁，104-容纳腔，105-防爆孔，20-极组，30-泄压通道，40-防爆阀，50-极耳。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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。
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“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；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；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中的具体含义。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。
本申请实施例提供一种电池，包括壳体10，如图1所示，壳体10包括两个第一侧壁101、连接两个第一侧壁101的第二侧壁102以及连接两个第一侧壁101和两个第二侧壁102的第三侧壁103，第一侧壁101、第二侧壁102和第三侧壁103围合成容纳腔104。
如图2所示，本申请实施例提供的电池还包括：
极组20，极组20设置在容纳腔104内，极组20与壳体10的内壁间隔设置，以在容纳腔104内形成泄压通道30。
第二侧壁102和/或第三侧壁103上设有防爆孔105，防爆孔105与泄压通道30连接；防爆阀40相对应地与第二侧壁102和/或第三侧壁103相连接，并盖封防爆孔105。防爆阀40设置在第二侧壁102上的一种形态如图3所示。
防爆孔105是设置在第二侧壁102和/或第三侧壁103表面或者贯穿第二侧壁102和/或第三侧壁103的结构，其形状可以是圆形孔洞、方形孔洞、网格状孔洞或环形刻痕等。
本申请实施例提供的电池还可以包括极耳50，极耳50设置在壳体10的侧面，极耳50可以和防爆阀40在同一平面，也可以和防爆阀40在不同平面。
其中，防爆阀40的总面积S1满足：
S1≥αCV，
式中，α为实际防爆阀40面积系数，C为电池容量，V为电池额定电压，当电池中的防爆阀40有多个时，S1为电池中所有防爆阀40的总面积；
泄压通道30的等效截面积S2满足：
S2≥(αCV)2γ/S1，
式中，γ为实际泄压通道30等效截面积系数。
电池在热失控的状态下，释放的物质包括气体、液体和固体的释放，其中，气体形态是最主要组成部分。泄压通道30与防爆阀40相连通，确保内部的物质顺畅流通至泄压阀，泄压过程中通道不收窄，相应的，在制作电池的泄压通道30时，防爆阀40和泄压通道30的匹配至关重要，如果内部空间设计过大会导致空间利用率低，能量密度降低；如果内部空间过小则内部气体排出不畅，防爆阀40起不到作用导致壳体10开裂。通过将防爆阀40的面积和泄压通道30的等效截面积之间建立联系，能够得到更为合理的电池泄压体系，在维持电池具有较高的能量密度的情况下，确保在发生热失控时能够高效地完成泄压。
当泄压通道30的截面积过大时，会减小电池内部空间利用率，控制泄压通道30的等效截面积和防爆阀40面积满足S2≥(αCV)2γ/S1，可以通过增大防爆阀40的面积来减小内部排气的阻力和缩短路径。
在一些实施例中，如图4所示，防爆阀40设于第三侧壁103的中心上。防爆阀40采用顶焊方式(激光焊接)与壳体实现稳定配合，当防爆阀40位于第三侧壁103的中心时，排气较为均匀，具有较好的泄压效果。
在另一些实施例中，防爆阀40和两组极耳50可以设置在壳体10的不同外壁上，如图5所示，防爆阀40和两组极耳50分别设置在相对的两个第三侧壁103上。通过将防爆阀40和极耳50设置在不同的第三侧壁103上，能够在物理空间上分隔防爆阀40和极耳50，进而实现热电分离，即热失控泄压区与高低压线路处于不同方向，气体与强电才能不发生交联，能够在电池发生热失控是更高效地完成泄压。在另一些实施例中，如图6所示，防爆阀40和两组极耳50可以被分别设置在第二侧壁102和第三侧壁103上，同样能够起到热点分离的效果。
在一些实施例中，电池包括多个防爆阀40，多个所述防爆阀40同时设于不同的第二侧壁102和第三侧壁103上。由于泄压通道30呈回形，将多个防爆阀40设置在不同的第二侧壁102和第三侧壁103上，能够使防爆阀40和泄压通道30连接形成的排气路径更均匀，能够更有效地快速排除电芯释放的气体和热量。
图7-10展示了另一些实施例中防爆阀40的设置方法，即，当电池包括多个防爆阀40时，防爆阀40对称地设于第二侧壁102和/或第三侧壁103上。其中，防爆阀40和极耳50可以分别设置在相对的第三侧壁103上，如图7所示；也可以将防爆阀40设置在第三侧壁103，极耳50设置在第二侧壁102上，如图8所示；也可以将防爆阀40和极耳50同时对称地设置在相对的第二侧壁102上，如图9所示；或设置多个防爆阀40，均匀地分布在第三侧壁103和第二侧壁102上，如图10所示。基于类似的原理，当防爆阀40对称地设于第三侧壁103或第二侧壁102上时，排气较为均匀，具有较好的泄压效果。
在一些实施例中，获取实际防爆阀40面积系数α的方法包括：
重复若干组触发电池中的极组20热失控的实验，获取若干组测试产气量和测试防爆阀40面积S10；
根据如下公式计算测试防爆阀40面积系数α0：
α0＝CV/S10；
根据测试产气量和测试防爆阀40面积系数α0的数值，建立测试产气量-测试防爆阀40面积系数曲线；
根据测试产气量-测试防爆阀40面积系数曲线，获取与产气量相对应的实际防爆阀40面积系数α。
S10是根据实测得到的维持防爆阀40不破裂的防爆阀40面积最小值，可以理解的是，防爆阀40的实际面积应大于等于S10，因此需要建立实际防爆阀40面积系数α，α与产气量相关，产气量越大，泄压机构的需求面积就越大，相应的α取值越大。通过电池热失控产气量测试实验，将α与产气量建立关联，拟合得到α＝f(产气量)的关系曲线，即可泄压机构的泄压面积的参考值。
在一些实施例中，获取实际泄压通道30等效截面积系数γ的方法包括：
重复若干组触发电池中的极组20热失控的实验，获取若干组测试产气速率和测试泄压通道30等效截面积S20；
根据如下公式计算测试泄压通道30等效截面积系数γ0：
γ0＝S20/S1；
根据测试产气速率和测试泄压通道30等效截面积系数γ0的数值，建立测试产气速率-测试泄压通道30等效截面积系数曲线；
根据测试产气速率-测试泄压通道30等效截面积系数曲线，获取与产气速率相对应的实际泄压通道30等效截面积系数γ。
基于与得到α同样的原理，S20是根据实测得到的维持泄压通道30不破裂的泄压通道30等效截面积的最小值，γ与产气速率直接相关，产气速率越大，γ的取值越大，通过电池热失控产气速率测试实验，将γ与产气速率建立关联，拟合得到γ＝f(产气速率)的关系曲线，即可泄压机构的泄压面积的参考值。
在一些实施例中，极组20包括活性材料，产气量、产气速率、实际防爆阀40面积系数α和实际等效截面积系数γ中的至少一者由活性材料的种类确定；
其中，活性材料包括钠电体系活性材料、锂电固态活性材料、锂电凝聚态活性材料、锂电半固态活性材料、储能铁锂活性材料、动力铁锂活性材料、M3P或磷酸铁系锂盐活性材料、低中镍活性材料、高镍掺硅活性材料中的任意一种。
不同的活性材料活性不同，活性材料的能量密度越高，材料发生反应时的产气量越大，产气速率越快，与之相应的，泄压机构的需求面积就越大，进而对面积系数的取值产生影响。
在一些实施例中，实际防爆阀40面积系数α满足：0.3≤α≤1。可以理解的是，α的取值可以是0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1中的任意一值或任意两值之间的范围。当α满足上述取值范围时，通过α计算得到的防爆阀40的总面积S1能够处于较合理的范围。
在一些实施例中，实际泄压通道30等效截面积系数γ满足：0.1≤γ≤0.5。可以理解的是，γ的取值可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5中的任意一值或任意两值之间的范围。当γ满足上述取值范围时，通过γ计算得到的计算泄压通道30的等效截面积S2能够处于较合理的范围。
在一些实施例中，产气量为0.4～1.8L/Ah。
在一些实施例中，产气速率为0.01～0.18L/Ah/s。
具体地，针对不同的活性材料体系，产气量、产气速率、实际防爆阀40面积系数α、实际泄压通道30等效截面积系数γ的取值范围如表1所示。
表1
在一些实施例中，极组20所构成的电芯为软包电芯或硬壳电芯，进一步优选为与硬壳电芯活性材料相同的软包电芯。使用软包电芯进行摸底测试，可以缩短开发周期，降低结构件多次开模的成本。同时使用软包电芯能够获得最大的产气量和产气速率，模拟最严苛产气测试。触发热失控的方式可以为加热、过充、针刺、挤压等触发方式的一种，优选的，通过加热的方式触发热失控。测试装置为密封罐体，或是可监控流量的半封闭罐体。
本申请实施例还提供一种电池包，包括上述任意一种实施例中的电池。
下面结合具体实施例对本申请提供的电池做出如下说明：
实施例1
本实施例提供一种电池，如图1所示，包括：
壳体10，壳体10包括第一侧壁101和连接第一侧壁101的第二侧壁102，第一侧壁101和第二侧壁102围合成容纳腔104；
极组20，极组20设置在容纳腔104内，极组20与第一侧壁101、第二侧壁102间隔设置，以在容纳腔104内形成泄压通道30；
防爆阀40，防爆阀40设于第二侧壁102上，并与泄压通道30连接；
其中，防爆阀40的总面积S1满足：
αCV＝0.3*166*3.21＝159.9，S1＝200>αCV。
式中，α为实际防爆阀40面积系数，C为电池容量，V为电池额定电压；
泄压通道30的等效截面积S2满足：
γαCV＝0.2*159.9＝32，S2＝180.1>(αCV)2γ/S1。
式中，γ为实际泄压通道30等效截面积系数。
对实施例1中的电池进行3次热失控测试，并记录壳体10破裂的次数。
对实施例1中的电池体系和参数进行调整，并进行与实施例1中电池相同的3次热失控测试，相应的电池参数与测试结果如表2所示。
表2
根据实施例1～35的电池参数及测试结果可以看到，针对不同体系、不同电容、不同结构的电池，在多次重复的热失控试验中，当电池的防爆阀40的总面积S1、泄压通道30的等效截面积S2，与电池的实际泄压通道30等效截面积系数γ、实际防爆阀40面积系数α、电池容量C、电池额定电压V之间的关系同时满足：S1≥αCV，且S2≥(αCV)2γ/S1，能够有效避免电池在热失控的情况下发生破裂，提高电池的安全性；根据对比例1～15的电池参数及测试结果可以看到，若电池的防爆阀40的总面积S1不能满足S1≥αCV，或是泄压通道30的等效截面积S2不能满足S2≥(αCV)2γ/S1，则都有可能导致电池在重复经历热失控状态下出现壳体10开裂的问题。
以上对本申请实施例所提供的电池及电池包进行了详细介绍，本申请中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；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的技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种电池，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体具有容纳腔；
极组，所述极组设置在所述容纳腔内，所述极组与至少部分所述壳体的内壁间隔设置，以在所述容纳腔内形成泄压通道；
防爆阀，所述防爆阀设于所述壳体上；
所述电池满足：S1≥αCV，且S2≥(αCV)2γ/S1；
其中，S2为所述泄压通道的等效截面积，γ为实际泄压通道等效截面积系数，S1为所述防爆阀的总面积，α为实际防爆阀面积系数，C为电池容量，V为电池额定电压。
2.根据权利要求1所述的一种电池，其特征在于，
所述壳体包括两个第一侧壁、连接两个第一侧壁的第二侧壁以及连接两个第一侧壁和两个第二侧壁的第三侧壁；
所述第二侧壁上设有防爆孔，所述防爆阀与所述第二侧壁连接并盖封所述防爆孔；和/或，
所述第三侧壁上设有防爆孔，所述防爆阀与所述第三侧壁连接并盖封所述防爆孔。
3.根据权利要求1所述的一种电池，其特征在于，所述实际防爆阀面积系数α通过如下步骤确定：
进行触发所述电池中的极组热失控的实验，获取测试产气量和维持壳体不破裂的测试防爆阀面积S10；
计算测试防爆阀面积系数α0：
α0＝CV/S10；
重复若干组触发所述电池中的极组热失控的实验，获取若干组测试产气量和测试防爆阀面积系数α0；
根据所述测试产气量和所述测试防爆阀面积系数α0的数值，建立测试产气量-测试防爆阀面积系数曲线；
根据所述测试产气量-测试防爆阀面积系数曲线，获取与所述产气量相对应的实际防爆阀面积系数α。
4.根据权利要求3所述的一种电池，其特征在于，所述实际泄压通道等效截面积系数γ通过如下方法确定：
进行触发所述电池中的极组热失控的实验，获取测试产气速率和维持泄压通道不破裂的测试泄压通道等效截面积S20；
计算测试泄压通道等效截面积系数γ0：
γ0＝S20/S1；
重复若干组触发所述电池中的极组热失控的实验，获取若干组测试产气速率和测试泄压通道等效截面积系数γ0；
根据所述测试产气速率和所述测试泄压通道等效截面积系数γ0的数值，建立测试产气速率-测试泄压通道等效截面积系数曲线；
根据所述测试产气速率-测试泄压通道等效截面积系数曲线，获取与所述产气速率相对应的实际泄压通道等效截面积系数γ。
5.根据权利要求1所述的一种电池，其特征在于，所述极组包括活性材料，所述实际防爆阀面积系数α和所述实际泄压通道等效截面积系数γ中的至少一者由所述活性材料的种类确定；
其中，所述活性材料包括钠电体系活性材料、锂电固态活性材料、锂电凝聚态活性材料、锂电半固态活性材料、储能铁锂活性材料、动力铁锂活性材料、M3P或磷酸铁系锂盐活性材料、低中镍活性材料、高镍掺硅活性材料中的任意一种。
6.根据权利要求5所述的一种电池，其特征在于，所述实际防爆阀面积系数α满足：0.3≤α≤1；和/或，
实际泄压通道等效截面积系数γ满足：0.1≤γ≤0.5。
7.根据权利要求5所述的一种电池，其特征在于，所述活性材料为钠电体系活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.3～0.5；和/或，
所述活性材料为锂电固态活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.3～0.6；和/或，
所述活性材料为锂电凝聚态活性材料或锂电半固态活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.3～0.7；和/或，
所述活性材料为储能铁锂活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.3～0.6；和/或，
所述活性材料为动力铁锂活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.4～0.7；和/或，
所述活性材料为M3P或磷酸铁系锂盐活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.4～0.8；和/或，
所述活性材料为低中镍活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.6～0.9；和/或，
所述活性材料为高镍掺硅活性材料时，所述实际防爆阀面积系数α为0.7～1。
8.根据权利要求5所述的一种电池，其特征在于，所述活性材料为钠电体系活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.1～0.2；和/或，
所述活性材料为锂电固态活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.15～0.5；和/或，
所述活性材料为锂电凝聚态活性材料或锂电半固态活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.2～0.5；和/或，
所述活性材料为储能铁锂活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.1～0.3；和/或，
所述活性材料为动力铁锂活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.1～0.3；和/或，
所述活性材料为M3P或磷酸铁系锂盐活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.1～0.35；和/或，
所述活性材料为低中镍活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.25～0.5；和/或，
所述活性材料为高镍掺硅活性材料时，所述实际泄压通道等效截面积系数γ为0.25～0.5。
9.根据权利要求4所述的一种电池，其特征在于，所述产气量为0.4～1.8L/Ah；和/或，
所述产气速率为0.01～0.18L/(Ah·s)。
10.一种电池包，其特征在于，包括权利要求1～9中任意一项所述的电池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311792613.9A CN117766939B (zh) | 2023-12-22 | 2023-12-22 | 一种电池及电池包 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311792613.9A CN117766939B (zh) | 2023-12-22 | 2023-12-22 | 一种电池及电池包 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117766939A true CN117766939A (zh) | 2024-03-26 |
| CN117766939B CN117766939B (zh) | 2024-09-17 |
Family
ID=90321714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311792613.9A Active CN117766939B (zh) | 2023-12-22 | 2023-12-22 | 一种电池及电池包 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117766939B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN216720196U (zh) * | 2022-01-27 | 2022-06-10 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池单体、电池及用电装置 |
| CN114628845A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-06-14 | 比亚迪股份有限公司 | 电池、电池模组、电池包和车辆 |
| US20230114279A1 (en) * | 2021-03-26 | 2023-04-13 | Jiangsu Contemporary Amperex Technology Limited | Battery cell, battery, electrical device, manufacturing method, and manufacturing device |
| CN219017847U (zh) * | 2022-12-12 | 2023-05-12 | 厦门海辰储能科技股份有限公司 | 一种电池、电池包及用电设备 |
| CN116706416A (zh) * | 2023-08-07 | 2023-09-05 | 蜂巢能源科技股份有限公司 | 一种动力电池及电池包 |
-
2023
- 2023-12-22 CN CN202311792613.9A patent/CN117766939B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230114279A1 (en) * | 2021-03-26 | 2023-04-13 | Jiangsu Contemporary Amperex Technology Limited | Battery cell, battery, electrical device, manufacturing method, and manufacturing device |
| CN216720196U (zh) * | 2022-01-27 | 2022-06-10 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池单体、电池及用电装置 |
| CN114628845A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-06-14 | 比亚迪股份有限公司 | 电池、电池模组、电池包和车辆 |
| CN219017847U (zh) * | 2022-12-12 | 2023-05-12 | 厦门海辰储能科技股份有限公司 | 一种电池、电池包及用电设备 |
| CN116706416A (zh) * | 2023-08-07 | 2023-09-05 | 蜂巢能源科技股份有限公司 | 一种动力电池及电池包 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117766939B (zh) | 2024-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3333932B1 (en) | Battery system | |
| CA2381376C (en) | Header for rechargeable lithium batteries | |
| US8007933B2 (en) | Vehicle power storage unit and vehicle | |
| EP2782181B1 (en) | Layer cell and assembled battery including layer cell | |
| US10388982B2 (en) | Electrode block, layered cell, and assembly method for layered cell | |
| CN109713298B (zh) | 锂离子电池及制备方法 | |
| CN101785137A (zh) | 圆筒形非水电解液二次电池 | |
| US11631913B2 (en) | Assembly of battery cells, and aircraft comprising such an assembly | |
| KR20210138686A (ko) | 배터리 모듈, 파워 배터리 팩 및 차량 | |
| CN116526015B (zh) | 电池模组及储能系统 | |
| JP2022082532A (ja) | 液体冷却を有するバッテリモジュールまたはバッテリパック関連の、脱ガスダクトを備える金属イオン蓄電池 | |
| JP2002124224A (ja) | 電池パック | |
| CN113725477A (zh) | 一种用于大型储能系统的电池罐 | |
| US20220123407A1 (en) | Battery module | |
| CN117766939B (zh) | 一种电池及电池包 | |
| JP2013122891A (ja) | 二次電池、二次電池システム、二次電池および二次電池システムの放電リザーブ低減方法 | |
| JP2001313078A (ja) | 密閉型非水二次電池及び組電池 | |
| CN216389569U (zh) | 储能单体、储能簇及储能装置 | |
| CN117352893A (zh) | 用于袋式电池单元的集成冷却和热失控缓解容器 | |
| US6893771B2 (en) | Battery assembly | |
| CN117748047A (zh) | 一种电池及电池包 | |
| Mishra et al. | EV's Battery Thermal Management analysis using various cooling techniques-A Case study | |
| WO2022196451A1 (ja) | 密閉型電池、およびこれを使用した電池パック | |
| JPH10269998A (ja) | 円筒密閉形非水二次電池 | |
| KR102564098B1 (ko) | 하나 이상의 냉각 유체 흐름 오리피스를 포함하는 가요성 패키징을 갖는 전기화학 축전지, 특히 금속-이온 축전지, 연관된 모듈 및 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |