CN211017217U - 电池单体、电池模块、电池组及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种电池单体、电池模块、电池组及使用电池单体作为电源的装置。该电池单体包括外壳，所述外壳设置有第一槽和第二槽；所述第一槽形成在设定区域内，当电池单体内的压力大于或等于设定压力时，所述第一槽能打开，所述第二槽能对所述第一槽的打开提供导向作用；其中，所述第二槽设置于所述设定区域的边界上或所述边界的外侧。本申请实施例提供的电池单体通过将第二槽设置于设定区域的边界上或边界的外侧，对设定区域沿第一槽打开的过程中，提高了很好的导向作用，从而帮助打开的面积实现最大化，加速电池过充产生的热量和气体排出的速度。

Description

电池单体、电池模块、电池组及装置

技术领域

本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种电池单体、电池模块、电池组及使用电池单体作为电源的装置。

背景技术

随着新能源技术的发展，二次电池越来越得到广泛的应用。二次电池包括壳体和容纳于壳体内的电极组件和电解液，通过电化学反应输出电能。

二次电池处在过度充电、被金属导体刺穿极片以及热箱测试等情况时，二次电池的内部会快速的积聚热量和气体，由此造成二次电池的内部压力增加，严重时导致二次电池的膨胀和爆炸。

实用新型内容

本申请提供了一种电池单体、电池模块、电池组及使用电池单体作为电源的装置，以解决现有技术中防爆阀的气密性和强度问题，提高电池单体的安全性能。

本申请的第一方面提供了一种电池单体，包括：

外壳，所述外壳设置有第一槽和第二槽；所述第一槽形成在设定区域内，当电池单体内的压力大于或等于设定压力时，所述第一槽能打开，所述第二槽能对所述第一槽的打开提供导向作用；

其中，所述第二槽设置于所述设定区域的边界上或所述边界的外侧。

在一种可能的实现方式中，所述第一槽和所述第二槽不连接。

在一种可能的实现方式中，所述第二槽设置于所述边界的外侧；

所述第二槽与所述边界的距离不大于5mm。

在一种可能的实现方式中，所述第一槽包括第一子槽和第二子槽；

所述第一子槽和所述第二子槽交叉设置。

在一种可能的实现方式中，所述第二槽的延伸方向，和与其相邻的第一子槽和第二子槽的端点的连线的延伸方向相同。

在一种可能的实现方式中，所述第二槽包括多个第三子槽；

每个所述第三子槽的延伸方向，和与其相邻的第一子槽和第二子槽的端点的连线的延伸方向相同。

在一种可能的实现方式中，任意两个所述第三子槽不连接。

在一种可能的实现方式中，所述第一槽和所述第二槽的残厚满足如下要求：0.3<t₁/t₂<0.9；t₁为所述第一槽的残厚，t₂为第二槽的残厚。

本申请第二方面提供了一种电池模块，包括上述的电池单体。

本申请第三方面提供了一种电池组，包括上述的电池模块。

本申请第四方面一种使用电池单体作为电源的装置，所述电池单体为上述任一项所述的电池单体。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的电池单体、电池模组、电池组及装置通过将第二槽设置于设定区域的边界上或边界的外侧，对设定区域沿第一槽打开的过程中，提高了很好的导向作用，从而帮助打开的面积实现最大化，加速电池过充产生的热量和气体排出的速度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施方式，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为本申请实施例提供的使用电池单体作为电源的装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的电池组P的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的电池单体C的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的电池单体C的结构分解示意图；

图5为本申请实施例提供的电池单体C的主剖视图；

图6为本申请实施例提供的电池单体C中盖板组件的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的电池单体C中盖板组件的结构分解示意图；

图8为本申请实施例提供的电池单体C中盖板组件的主剖视图；

图9为本申请实施例提供的电池单体C中盖板组件的俯视图；

图10为图9的局部放大图；

图11为本申请实施例提供的又一种电池单体C中防爆阀的示意图；

图12为图9中的A-A向剖视图；

图13为图9中的B-B向剖视图。

附图标记：

P-电池组；

M-电池模块；

C-电池单体；

1-外壳；

11-壳体；

12-盖板；

13-第一电极；

14-第二电极；

15-第一绝缘件；

16-第二绝缘件；

17-下绝缘件；

2-防爆阀；

21-第一槽；

211-第一子槽；

212-第二子槽；

22-设定区域；

221-边界；

222-开口区；

23-第二槽；

231-第三子槽；

3-电极组件；

4-转接片；

5-绝缘片。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请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。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“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。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

图1为本申请实施例提供的使用电池单体作为电源的装置的结构示意图，如图1所示，一种使用电池单体作为电源的装置，包括车辆、船舶、小型飞机等移动设备，该装置包括动力源，该动力源用于为装置提供驱动力，且该动力源可被配置为向动力源提供电能的电池模块M。其中，该装置的驱动力可全部为电能，也可包括电能和其他能源(例如机械能)，该动力源可为电池模块M(或电池组P)，该动力源也可为电池模块M(或电池组P)和发动机等。因此，只要能够使用电池单体作为电源的装置均在本申请的保护范围内。

以车辆为例，本申请实施例中的车辆可为新能源汽车，该新能源汽车可为纯电动汽车，也可为混合动力汽车或增程式汽车等。其中，该车辆可包括电池组P和车辆主体，该电池组P设置于车辆主体，该车辆主体还设置有驱动电机，且驱动电机与电池组P电连接，由电池组P提供电能，驱动电机通过传动机构与车辆主体上的车轮连接，从而驱动车辆行进。具体地，该电池组P可水平设置车辆主体的底部。

图2为本申请实施例提供的电池组的结构示意图，如图2所示，本实施例提供的一种电池组P，包括箱体以及设置在箱体的电池模块M，箱体可由铝、铝合金或其他金属材料制成，箱体具有容置腔。在一种可能的设计中，箱体为顶部敞开的箱体结构，并包括上箱盖，上箱盖的尺寸与箱体顶部的开口的尺寸相当，上箱盖可通过螺栓等固定件固定于开口，从而形成容置腔。

箱体的容置腔内可容置一个或两个以上的电池模块M，电池模块M在箱体内可以沿电池组P的长度方向并排设置，也可以沿电池组P的宽度方向并排设置，且各电池模块M与箱体固定。

本申请实施例提供了一种电池模块M，其包括多个电池单体C和框架结构，其中，电池单体C可以为能够重复充放电使用的二次电池，多个电池单体C位于框架结构的内腔，其中内腔设置多个，且按顺序排列设置，电池单体C按顺序逐个放入内腔中。

图3为本申请实施例提供的电池单体C的结构示意图，图4为本申请实施例提供的电池单体C的结构分解示意图，图5为本申请实施例提供的电池单体C的主剖视图。

如图3至图5所示，本申请实施例提供了一种电池单体C，包括：外壳1，该外壳1可以包括壳体11和盖板12，壳体11可以为圆柱形壳体，也可以是方形壳体。壳体11内部形成容纳腔，用于容纳电极组件3和电解液，壳体11具有开口，电极组件3的外部具有绝缘片5，电极组件3可通过该开口放置于壳体11的容纳腔，通过盖板12覆盖于开口。其中，壳体11可包括金属材料，例如铝或铝合金等，也可以包括绝缘材料，例如塑胶等。

电极组件3包括极片单元和极耳，极耳从极片单元伸出。极片单元包括负极片、隔离膜与正极片三者顺序层叠或卷绕，形成极片单元。极片单元形成后具有缝隙，电解液能够通过缝隙进入极片单元内，浸润负极片与正极片。

图6为本申请实施例提供的电池单体C中盖板组件的结构示意图，图7为本申请实施例提供的电池单体C中盖板组件的结构分解示意图，图8为本申请实施例提供的电池单体C中盖板组件的主剖视图。

如图6至图8所示，盖板12上设置有第一电极13和第二电极14，第一电极13通过第一绝缘件15与盖板12绝缘，第二电极14通过第二绝缘件16与盖板12绝缘。盖板12下方通过下绝缘件17与电极组件绝缘。

第一电极13和第二电极14中，一者是正电极，另一者是负电极。极耳能够通过转接片4与盖板12上第一电极13和第二电极14连接，以实现电能的输出。

上述的电池单体C在过度充电、被金属导体刺穿极片以及热箱测试等情况时，二次电池的内部会快速的积聚热量和气体，由此造成二次电池的内部压力增加，因此，电池单体C设置有防爆阀2，参照图6，以便在电池单体C发生过充等情况下，防爆阀2可以爆破以释放内部的热量和气体。

该防爆阀2可以通过焊接的方式连接于外壳1，也可以通过其他的方式设置在外壳1上。作为一种具体的实施方式，防爆阀2可以设置在盖板12上。防爆阀2可以焊接于盖板12，也可以与盖板12一体成型。

但是在电池单体C发生过充等情况时，防爆阀2有时会发生难以打开的情况，因此，可以在外壳1上、防爆阀2的附近设置沟槽或刻痕等结构，来帮助防爆阀2顺利的打开。

如果将沟槽或刻痕等结构设置在防爆阀2上，容易导致防爆阀2打开的方向不会按照预期的方向打开，使防爆阀2打开的面积不足，对热量和气体的释放速度产生影响。本申请实施例提供的电池单体C能够解决上述技术问题。

在一种可能的实现方式中，防爆阀2可以焊接于外壳1，防爆阀2的防爆片上设置有第一槽21和第二槽23。在另一种可能的实现方式中，防爆阀2与外壳1一体成型，第一槽21和第二槽23直接形成于外壳1，即第一槽21和第二槽23组成防爆阀2。

本实施例中，防爆阀2与盖板12一体成型。

图9为本申请实施例提供的电池单体C中盖板组件的俯视图，图10为图9的局部放大图。如图9和图10所示，第一槽21和第二槽23设置于盖板12。

其中，第一槽21形成在设定区域22内，当电池单体C内的压力大于或等于设定压力时，第一槽21能打开，第二槽23能对第一槽21的打开提供导向作用。

需要说明的是，该设定区域22是根据第一槽21的形状形成的区域，第一槽21在向盖板12做投影时，能够完全落入该区域内。一旦防爆阀2发生爆破，爆破区也处于该区域。本实施例中，如图10所示，第一槽21的相邻的端点之间连线，能够围成上述设定区域22。

其中，第二槽23设置于设定区域22的边界221上或边界221的外侧。

本申请实施例提供的电池单体C通过将第二槽23设置于设定区域22的边界221上或边界221的外侧，对防爆阀2在沿第一槽21打开的过程中，提高了很好的导向作用，从而帮助打开的面积实现最大化，加速电池过充产生的热量和气体排出的速度。

在一种具体的实施方式中，第一槽21和第二槽23不连接，防止在制造第一槽21和第二槽23过程中，第一槽21和第二槽23连接处会发生应力集中，将盖板12打穿。

通过设置第一槽21和第二槽23不连接，能够使防爆阀沿第一槽21裂开后，沿着与第二槽23之间的区域为大致的转轴翻转，以使防爆阀2打开的面积更大。

在一种具体的实施方式中，第二槽23设置于边界221的外侧，第二槽23与边界221的距离不大于5mm。

本实施例中，第二槽23与边界221的距离不能太远，如果太远会无法引导防爆阀2的打开，如果太近则会影响防爆阀2的打开面积。因此，设置第二槽23与边界221的距离不大于5mm能够保证防爆阀2在顺利打开的情况下，兼顾较大的打开面积。

图11为本申请实施例提供的又一种电池单体C中防爆阀的示意图，如图11所示，第二槽23可以包括多个第三子槽231，第二槽23设置于设定区域22的边界221上。可以理解的是，多个第三子槽231中，可以部分设置在边界221上，另一部分设置于边界221的外侧。

参照图9和图10，在一种具体的实施方式中，第一槽21包括第一子槽211和第二子槽212，第一子槽211和第二子槽212交叉设置。

第一子槽211和第二子槽212交叉设置能够使防爆阀2沿多处裂开，以使其打开的面积足够大。

本领域技术人员可以理解的是，第一槽21也可以是一条槽状结构，其可以是弯曲状、圆弧状等结构。

第一子槽211和第二子槽212可以交叉形成顶点相交的状态，类似于缺少一条边的三角形，或者组合成其他的状态。

在一种具体的实施方式中，参照图10，第二槽23可以包括多个第三子槽231，第二槽23的延伸方向，和与其相邻的第一子槽211和第二子槽212的端点的连线的延伸方向相同。在本实施例中，第二槽23能够大致地平行于边界221。

本领域技术人员可以理解的是，第二槽23也可以是直槽、弯曲状的槽状结构等。当第二槽23为直槽结构时，其可以与边界221平行，也可以不平行。

通过设置第二槽23的延伸方向，和与其相邻的第一子槽211和第二子槽212的端点的连线的延伸方向相同，使第二槽23能够大致地平行于边界221，这样，使防爆阀2在沿着第一槽21裂开时，各部分受力较为均衡，也能够沿着第二槽23的延伸方向为轴均匀地打开，以便使打开面积足够大。

在一种具体的实现方式中，如图10所示，上文已述及，第二槽23包括多个第三子槽231，每个第三子槽231的延伸方向，和与其相邻的两个第一子槽211和第二子槽212的端点的连线的延伸方向相同。

在本实施例中，第一子槽211与第二子槽212交叉形成多个开口区222，每个第三子槽213均能对应一个开口区222，每个所述第三子槽231的延伸方向，和与其相邻的第一子槽211和第二子槽212的端点的连线的延伸方向相同，使防爆阀2在裂开时，向各个方向打开的程度大致相同，以使打开的面积足够大。

在一种具体的实现方式中，任意两个第三子槽231不连接，以避免池单体C在发生过充时，第三子槽231与盖板12的连接过于薄弱，而使整个防爆阀2从盖板12脱落。

图12为图9中的A-A向剖视图；图13为图9中的B-B向剖视图。在一种具体的实施方式中，第一槽21和第二槽23的残厚满足如下要求：t₁<t₂。

优选地，0.3<t₁/t₂<0.9。

t₁为第一槽21的残厚，t₂为第二槽23的残厚。

需要说明的是，上述残厚指的是，盖板12在刻蚀沟槽后剩余的厚度。本实施例中，第一槽21的残厚为第一槽21对应的盖板12处的厚度，第二槽23的残厚为第二槽23对应的盖板12处的厚度。

通过设置第一槽21和第二槽23的厚度关系，使防爆阀2在打开时，能够沿着第一槽21打开，而不会沿着第二槽23打开，同时第二槽23又能起到引导防爆阀2打开的作用。

上述的第一槽21和第二槽23的残厚之间的关系，如果t₁/t₂小于0.3，第一槽21的残厚太小，制造时不容易控制，导致开阀压力的不精准。若果t₁/t₂大于等于0.9，第二槽23则容易破裂，起不到导向效果。进一步优选地，0.4<t₁/t₂<0.7，从而能同时兼顾精准的开阀压力，并使第二槽23能够起到导向作用。

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 (11)

1.一种电池单体(C)，其特征在于，包括：

外壳(1)，所述外壳(1)设置有第一槽(21)和第二槽(23)；所述第一槽(21)形成在设定区域(22)内，当电池单体(C)内的压力大于或等于设定压力时，所述第一槽(21)能打开，所述第二槽(23)能对所述第一槽(21)的打开提供导向作用；

其中，所述第二槽(23)设置于所述设定区域(22)的边界(221)上或所述边界(221)的外侧。

2.根据权利要求1所述的电池单体(C)，其特征在于，所述第一槽(21)和所述第二槽(23)不连接。

3.根据权利要求1或2所述的电池单体(C)，其特征在于，所述第二槽(23)设置于所述边界(221)的外侧；

所述第二槽(23)与所述边界(221)的距离不大于5mm。

4.根据权利要求1或2所述的电池单体(C)，其特征在于，所述第一槽(21)包括第一子槽(211)和第二子槽(212)；

所述第一子槽(211)和所述第二子槽(212)交叉设置。

5.根据权利要求4所述的电池单体(C)，其特征在于，所述第二槽(23)的延伸方向，和与其相邻的第一子槽(211)和第二子槽(212)的端点的连线的延伸方向相同。

6.根据权利要求5所述的电池单体(C)，其特征在于，

所述第二槽(23)包括多个第三子槽(231)；

每个所述第三子槽(231)的延伸方向，和与其相邻的第一子槽(211)和第二子槽(212)的端点的连线的延伸方向相同。

7.根据权利要求6所述的电池单体(C)，其特征在于，任意两个所述第三子槽(231)不连接。

8.根据权利要求1或2所述的电池单体(C)，其特征在于，所述第一槽(21)和所述第二槽(23)的残厚满足如下要求：

0.3<t₁/t₂<0.9；t₁为所述第一槽(21)的残厚，t₂为第二槽(23)的残厚。

9.一种电池模块(M)，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的电池单体(C)。

10.一种电池组(P)，其特征在于，包括权利要求9所述的电池模块(M)。

11.一种使用电池单体(C)作为电源的装置，其特征在于，所述电池单体(C)为权利要求1-8任一项所述的电池单体(C)。

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