CN117855740B - 电池及电池包 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及二次电池技术领域，公开了一种电池及电池包，电池包括：防爆阀；绝缘件对应防爆阀的一侧设置，绝缘件上形成有对应防爆阀设置的凹槽，绝缘件还开设有若干个通孔，通孔与凹槽连通，若干个通孔的面积总和为S1，凹槽的槽壁和槽底的面积总和为S2；在LFP体系或钠电体系中，满足0.2S2≤S1≤0.95S2；在NCM体系或LMFP体系或无钴体系中，满足0.3S2≤S1≤0.95S2；在凝聚态体系中，满足0.15S2≤S1≤0.95S2；在固态体系中，满足0.01S2≤S1≤0.95S2。本发明通过对绝缘件上开设通孔的面积限定，保证电池壳体内部产生的气体能够顺利由通孔排出的同时保证绝缘件的结构强度。
Description
技术领域
本发明涉及二次电池技术领域，具体涉及电池及电池包。
背景技术
防爆阀是一种常见卸压装置，用于防止装置或产品内部压力过大而产生爆炸。目前，防爆阀已广泛应用于二次电池的技术领域中。在电池生产过程中，防爆阀的下方常设置有下塑胶，下塑胶上开设有通孔，用于内部气体排放。然而目前对通孔的开设面积设计不合理，常因通孔的设计面积过小，影响内部排期，导致电池壳体内部气压达到防爆阀设计压力值时，防爆阀却无法开启，最终导致电池爆炸。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电池及电池包，以解决通孔开设面积不合理导致电池爆炸的问题。
第一方面，本发明提供了一种电池，包括：防爆阀；绝缘件，所述绝缘件对应所述防爆阀的一侧设置，所述绝缘件上形成有凹槽，所述凹槽对应所述防爆阀设置，所述绝缘件还开设有通孔，所述通孔与所述凹槽连通，所述通孔设置有若干个，若干个所述通孔对应所述凹槽的槽壁和/或槽底设置，若干个所述通孔的面积总和为S1，所述凹槽的槽壁和槽底的面积总和为S2；在LFP体系或钠电体系中，满足0.2S2≤S1≤0.95S2；在NCM体系或LMFP体系或无钴体系中，满足0.3S2≤S1≤0.95S2；在凝聚态体系中，满足0.15S2≤S1≤0.95S2；在固态体系中，满足0.01S2≤S1≤0.95S2。
有益效果：通过对绝缘件上开设通孔的面积限定，保证电池壳体内部产生的气体能够顺利由通孔排出，避免防爆阀无法开启而导致电池爆炸；并且，在提高通孔面积的同时，保证绝缘件的结构强度。
在一种可选的实施方式中，所述绝缘件还包括加强筋，所述加强筋设置有若干个，若干个所述加强筋连接所述凹槽的槽壁和所述凹槽的槽底。
有益效果：通过设置加强筋，提高凹槽的结构强度，增强凹槽的抵抗变形的能力。
在一种可选的实施方式中，所述加强筋的壁厚至少为0.7mm。
在一种可选的实施方式中，所述绝缘件朝向远离所述防爆阀的一面凸出设置以形成凸出部，所述凸出部朝向所述防爆阀的一侧形成所述凹槽，若干个所述通孔对应所述凸出部设置。
在一种可选的实施方式中，所述防爆阀的长度为L1，所述凸出部的长度为L2，满足0.8L1≤L2≤3L1；和/或，所述凸出部的高度为E，满足0.7mm≤E≤15mm。
有益效果：通过对凸出部的高度的限定，在保证绝缘件的绝缘性能的同时，避免凸出部的高度过高影响电池能量密度提升。
在一种可选的实施方式中，所述电池还包括极组，所述极组与所述绝缘件抵接，所述凸出部的长度为L2≥5mm，所述凸出部的高度E≥1.5mm；或者是，所述极组与所述绝缘件间隔设置，所述凸出部的长度为L2≥4mm，所述凸出部的高度E≥1mm。
在一种可选的实施方式中，所述电池还包括盖板主体，所述盖板主体上开设有安装孔，所述防爆阀对应所述安装孔设置，所述防爆阀的宽度为K，所述盖板主体的宽度为M，所述凹槽的宽度为H，满足0.9K≤H≤0.9M。
在一种可选的实施方式中，所述防爆阀的开启面积为S3，在LFP体系或钠电体系中，满足S1≥0.3S3；或者是，在NCM体系或LMFP体系或无钴体系中，满足S1≥0.5S3；或者是，在凝聚态体系中，满足S1≥0.15S3；或者是，在固态系统中，满足S1≥0.05S3。
在一种可选的实施方式中，所述凹槽的壁厚为0.7mm至2mm；和/或，所述凹槽包括若干个凹槽单元，若干个所述凹槽单元间隔设置；和/或，所述防爆阀与所述绝缘件之间的间距至少为1mm。
有益效果：通过对防爆阀与绝缘件的间距限定，防止绝缘件损伤防爆阀，造成防爆阀损坏漏气。
第二方面，本发明还提供了一种电池包，包括上述的一种电池。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1为本发明实施例的一种电池的部分结构示意图；
图2为本发明实施例的凹槽的结构示意图；
图3为本发明实施例的又一种电池的部分结构示意图；
图4为本发明实施例的再一种电池的部分结构示意图。
附图标记说明：
10、防爆阀；20、绝缘件；21、凹槽；211、通孔；212、加强筋；22、凸出部；30、盖板主体；31、安装孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图4，描述本发明的实施例。
根据本发明的实施例，一方面，提供了一种电池，包括防爆阀10和绝缘件20。绝缘件20对应防爆阀10的一侧设置，绝缘件20上形成有凹槽21，凹槽21对应防爆阀10设置，绝缘件20还开设有通孔211，通孔211与凹槽21连通，通孔211设置有若干个，若干个通孔211对应凹槽21的槽壁和/或槽底设置，若干个通孔211的面积总和为S1，凹槽21的槽壁和槽底的面积总和为S2；在LFP体系或钠电体系中，满足0.2S2≤S1≤0.95S2；在NCM体系或LMFP体系或无钴体系中，满足0.3S2≤S1≤0.95S2；在凝聚态体系中，满足0.15S2≤S1≤0.95S2；在固态体系中，满足0.01S2≤S1≤0.95S2。
应用本实施例的电池，通过对绝缘件20上开设通孔211的面积限定，保证电池壳体内部产生的气体能够顺利由通孔211排出，避免防爆阀10无法开启而导致电池爆炸；并且，在提高通孔211面积的同时，保证绝缘件20的结构强度。
值得说明的是，对于LFP体系或钠电体系，当S1＜0.2S2，通孔211的开孔面积过小，导致气体无法由通孔211快速排出，防爆阀10无法顺利开启；当S1＞0.95S2，绝缘件20的强度较低，绝缘件20容易出现断裂。
值得说明的是，对于NCM体系或LMFP体系或无钴体系，当S1＜0.3S2，通孔211的开孔面积过小，导致气体无法由通孔211快速排出，防爆阀10无法顺利开启；当S1＞0.95S2，绝缘件20的强度较低，绝缘件20容易出现断裂。
值得说明的是，对于凝聚态体系，当S1＜0.15S2，通孔211的开孔面积过小，导致气体无法由通孔211快速排出，防爆阀10无法顺利开启；当S1＞0.95S2，绝缘件20的强度较低，绝缘件20容易出现断裂。
值得说明的是，对于固态体系，当S1＜0.01S2，通孔211的开孔面积过小，导致气体无法由通孔211快速排出，防爆阀10无法顺利开启；当S1＞0.95S2，绝缘件20的强度较低，绝缘件20容易出现断裂。
具体的，绝缘件20为下塑胶。
具体的，请参阅图1和图3，通孔211对应凹槽21的槽壁和槽底设置。
在另一种实施例中，请参阅图4，通孔211还可以单独设置在凹槽21的槽底上。
在其他可替代实施例中，通孔211还可以单独设置在凹槽21的槽壁上。
需要说明的是，选择将通孔211设置在凹槽21的槽底上，便于气体更快的向防爆阀10释放。
具体的，请参阅图1和图2，通孔211的形状为腰形。
在另一种实施例中，请参阅图4，通孔211的形状为圆形。
需要说明的是，在其他可替代实施方式中，通孔211的形状还可以为矩形、三角形等。
需要说明的是，凹槽21的槽壁与槽底的面积总和S2实际为凹槽21未开设通孔211时，凹槽21内部的表面积之和。
在一个实施例中，如图1和图3所示，绝缘件20还包括加强筋212，加强筋212设置有若干个，若干个加强筋212连接凹槽21的槽壁和凹槽21的槽底。
具体的，加强筋212连接凹槽21的槽壁和相邻两个通孔211之间的槽底。
值得说明的是，通过设置加强筋212，提高凹槽21的结构强度，增强凹槽21的抵抗变形的能力。
在一个实施例中，加强筋212的壁厚至少为0.7mm。
需要说明的是，对加强筋212的壁厚进行限定，以保证加强筋212对结构加强的效果。也即，当加强筋212的壁厚小于0.7mm，加强筋212能承受的负荷较小，对结构强度的加强效果不理想。
在一个实施例中，如图1所示，绝缘件20朝向远离防爆阀10的一面凸出设置以形成凸出部22，凸出部22朝向防爆阀10的一侧形成凹槽21，若干个通孔211对应凸出部22设置。
在一个实施例中，如图1所示，防爆阀10的长度为L1，凸出部22的长度为L2，满足0.8L1≤L2≤3L1。
在一个实施例中，如图1所示，凸出部22的高度为E，满足0.7mm≤E≤15mm。
需要说明的是，考虑通孔211面积占比对绝缘件20的结构强度的影响，优选凸出部22的长度L2在L1至1.5L1之间，优选凸出部22的高度E在1.5mm至6mm之间。
需要说明的是，当凸出部22的高度E＞15mm时，凸出部22在高度方向上占据较大空间，导致电池极组的尺寸受到限制，影响电池能量密度的提升。
值得说明的是，通过对凸出部22的高度的限定，在保证绝缘件20的绝缘性能的同时，避免凸出部22的高度过高影响电池能量密度提升。
在一个实施例中，电池还包括极组，极组与绝缘件20抵接，凹槽21的长度为L2≥5mm，凹槽21的高度E≥1.5mm。
需要说明的是，当绝缘件20与极柱间无其他结构时，极组与绝缘件20抵接，绝缘件20对极组起支撑作用，防止极组窜动，防止极组的极耳撕裂。
在另一种实施例中，极组与绝缘件20间隔设置，凹槽21的长度为L2≥4mm，凹槽21的高度E≥1mm。
需要说明的是，极组与绝缘件20间隔设置，也即绝缘件20与极柱间存在其他结构时，绝缘件20不直接用于支撑极组。
在一个实施例中，电池还包括盖板主体30，盖板主体30上开设有安装孔31，防爆阀10对应安装孔31设置，防爆阀10的宽度为K，盖板主体30的宽度为M，凹槽21的宽度为H，满足0.9K≤H≤0.9M。
值得说明的是，当凹槽21的宽度H＜0.9K时，凹槽21的槽壁可能与防爆阀10产生碰撞，导致防爆阀10损坏；当凹槽21的宽度H＞0.9M时，影响绝缘件20与盖板主体30的装配工作。
在一个实施例中，防爆阀10的开启面积为S3，在LFP体系或钠电体系中，满足S1≥0.3S3；或者是，在NCM体系或LMFP体系或无钴体系中，满足S1≥0.5S3；或者是，在凝聚态体系中，满足S1≥0.15S3；或者是，在固态系统中，满足S1≥0.05S3。
在一个实施例中，凹槽21的壁厚为0.7mm至2mm。
在一个实施例中，凹槽21包括若干个凹槽单元，若干个凹槽单元间隔设置。
具体的，请参阅图3，凹槽21包括两个凹槽单元，两个凹槽单元间隔设置。
需要说明的是，当凹槽21分成若干个凹槽单元时，对于凹槽21的长度的限定实际为对所有凹槽单元的长度总和的限定。
需要说明的是，各个凹槽单元的凹槽21深度可以互不一致。
当然，在其他可替代实施方式中，凹槽单元的数量还可以根据实际情况进行选择。
在一个实施例中，防爆阀10与绝缘件20之间的间距至少为1mm。
值得说明的是，通过对防爆阀10与绝缘件20的间距限定，防止绝缘件20损伤防爆阀10，造成防爆阀10损坏漏气。也即，当防爆阀10与绝缘件20的间距小于1mm，绝缘件20容易与防爆阀10产生碰撞，导致防爆阀10损坏。
以下对不同的电池进行热失控测试，具体测试结果如表1至表7所示。
需要说明的是，热失控测试的测试步骤为：将加热片放在电池一侧面上，对单个电池进行加热，在加热的过程中查看防爆阀10是否正常开启，并在加热结束后将电池静置两小时后查看下塑胶是否断裂损坏。
表1 LFP体系下电池的测试结果
表2 钠电体系下电池的测试结果
表3 NCM体系下电池的测试结果
表4 LMFP体系下电池的测试结果
表5 无钴体系下电池的测试结果
表6 凝聚态体系下电池的测试结果
表7 固态体系下电池的测试结果
需要说明的是，由表1和表2可以看出，在LFP体系或钠电体系中，当满足0.2S2≤S1≤0.95S2时，防爆阀10可以正常开启，热失控测试通过，对通孔211面积总和S1的控制合理有效；当S1＜0.2S2，通孔211的开孔面积过小，导致气体无法由通孔211快速排出，防爆阀10无法顺利开启，热失控测试未通过；当S1＞0.95S2，绝缘件20的强度较低，绝缘件20出现断裂损坏，热失控测试未通过。
由表3至表5可以看出，在NCM体系或LMFP体系或无钴体系中，满足0.3S2≤S1≤0.95S2时，防爆阀10可以正常开启，热失控测试通过，对通孔211面积总和S1的控制合理有效；当S1＜0.3S2，通孔211的开孔面积过小，导致气体无法由通孔211快速排出，防爆阀10无法顺利开启，热失控测试未通过；当S1＞0.95S2，绝缘件20的强度较低，绝缘件20出现断裂损坏，热失控测试未通过。
由表6可以看出，在凝聚态体系中，满足0.15S2≤S1≤0.95S2时，防爆阀10可以正常开启，热失控测试通过，对通孔211面积总和S1的控制合理有效；当S1＜0.15S2，通孔211的开孔面积过小，导致气体无法由通孔211快速排出，防爆阀10无法顺利开启，热失控测试未通过；当S1＞0.95S2，绝缘件20的强度较低，绝缘件20出现断裂损坏，热失控测试未通过。
由表7可以看出，在固态体系中，满足0.01S2≤S1≤0.95S2时，防爆阀10可以正常开启，热失控测试通过，对通孔211面积总和S1的控制合理有效；当S1＜0.01S2，通孔211的开孔面积过小，导致气体无法由通孔211快速排出，防爆阀10无法顺利开启，热失控测试未通过；当S1＞0.95S2，绝缘件20的强度较低，绝缘件20出现断裂损坏，热失控测试未通过。
根据本发明的实施例，另一方面，还提供了一种电池包，包括上述的一种电池。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (6)
1.一种电池，其特征在于，包括：
防爆阀；
绝缘件，所述绝缘件对应所述防爆阀的一侧设置，所述绝缘件上形成有凹槽，所述凹槽对应所述防爆阀设置，所述绝缘件还开设有通孔，所述通孔与所述凹槽连通，所述通孔设置有若干个，若干个所述通孔对应所述凹槽的槽壁和/或槽底设置，若干个所述通孔的面积总和为S1，所述凹槽的槽壁和槽底的面积总和为S2；
在LFP体系或钠电体系中，满足0.2S2≤S1≤0.95S2；
在NCM体系或LMFP体系或无钴体系中，满足0.3S2≤S1≤0.95S2；
在凝聚态体系中，满足0.15S2≤S1≤0.95S2；
在固态体系中，满足0.01S2≤S1≤0.95S2；
所述绝缘件朝向远离所述防爆阀的一面凸出设置以形成凸出部，所述凸出部朝向所述防爆阀的一侧形成所述凹槽，若干个所述通孔对应所述凸出部设置，所述防爆阀的长度为L1，所述凸出部的长度为L2，所述凸出部的高度为E，满足0.8L1≤L2≤3L1，0.7mm≤E≤15mm；
所述电池还包括盖板主体，所述盖板主体上开设有安装孔，所述防爆阀对应所述安装孔设置，所述防爆阀的宽度为K，所述盖板主体的宽度为M，所述凹槽的宽度为H，满足0.9K≤H≤0.9M；
所述防爆阀的开启面积为S3，在LFP体系或钠电体系中，满足S1≥0.3S3；或者是，在NCM体系或LMFP体系或无钴体系中，满足S1≥0.5S3；或者是，在凝聚态体系中，满足S1≥0.15S3；或者是，在固态系统中，满足S1≥0.05S3。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述绝缘件还包括加强筋，所述加强筋设置有若干个，若干个所述加强筋连接所述凹槽的槽壁和所述凹槽的槽底。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述加强筋的壁厚至少为0.7mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电池，其特征在于，所述电池还包括极组，所述极组与所述绝缘件抵接，所述凸出部的长度为L2≥5mm，所述凸出部的高度E≥1.5mm；或者是，
所述极组与所述绝缘件间隔设置，所述凸出部的长度为L2≥4mm，所述凸出部的高度E≥1mm。
5.根据权利要求1-3任一项所述的电池，其特征在于，所述凹槽的壁厚为0.7mm至2mm；和/或，
所述凹槽包括若干个凹槽单元，若干个所述凹槽单元间隔设置；和/或，
所述防爆阀与所述绝缘件之间的间距至少为1mm。
6.一种电池包，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的电池。
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