CN215578755U - 一种端盖、端盖组件、电池单体、电池及用电设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种端盖、端盖组件、电池单体、电池及用电设备。端盖包括：两个通孔，贯穿端盖，用于安装电极端子；凹槽，凹槽由端盖的表面沿厚度方向凹陷形成，凹槽的底壁形成泄压机构；薄弱部，设置于泄压机构上，泄压机构被配置为在电池单体的内部压力达到阈值时沿薄弱部裂开；其中，沿两个通孔的连线的中垂线的一侧或两侧远离中垂线的方向，薄弱部的深度逐渐减小。本申请提供的端盖不存在连接缺陷，端盖的结构强度较高，端盖上的泄压机构能够方向可控地泄压，该端盖能够有效提高电池的安全性。

Description

一种端盖、端盖组件、电池单体、电池及用电设备
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种端盖、端盖组件、电池单体、电池及用电设备。
背景技术
在追求节能减排的大环境下，电动车辆由于节能环保的优势，成为汽车产业的发展新趋势，是汽车产业可持续发展的重要组成部分。电动车辆使用中，以及在其他用电设备使用中，其所携带的电池在充放电过程中，若出现内压异常升高容易出现安全问题，而电池的安全性关乎设备安全和使用者人身安全，如何提高电池的安全性是重要的研发方向。
实用新型内容
本申请旨在提供一种端盖、端盖组件、电池单体、电池及用电设备，以提高电池的安全性。
本申请的实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种端盖，用于电池单体，其包括：
两个通孔，贯穿所述端盖，用于安装电极端子；
凹槽，所述凹槽由所述端盖的表面沿厚度方向凹陷形成，所述凹槽的底壁形成泄压机构；
薄弱部，设置于所述泄压机构上，所述泄压机构被配置为在所述电池单体的内部压力达到阈值时沿所述薄弱部裂开；
其中，沿所述两个通孔的连线的中垂线的一侧或两侧远离所述中垂线的方向，所述薄弱部的深度逐渐减小。
现有泄压机构一般是独立成型后连接在端盖上，连接部位容易出现连接缺陷，本申请提供的端盖，泄压机构直接成型在端盖上，无需连接，不存在连接缺陷问题。泄压机构在薄弱部处的厚度减小，薄弱部的深度越大，泄压机构在薄弱部处的厚度越小，电池单体的内部压力达到阈值时，泄压机构沿薄弱部裂开，以泄放电池单体的内部压力。
现有泄压机构上的薄弱部容易影响端盖的结构强度，本申请的薄弱部仅局部深度最大，其余部位深度减小，随着薄弱部的深度减小，泄压机构的厚度逐渐增加，提高了泄压机构的结构强度，进而提高了端盖的结构强度。
由于电池单体的内部压力增大时，端盖膨胀变形，两个通孔的连线的中垂线为端盖的应力变形中心线，在应力变形中心线上端盖的应力相对集中，通过将泄压机构的薄弱部的深度最大位置设置在两个通孔的中垂线上，当电池单体的内部压力达到阈值时，端盖的受到的最大应力作用在薄弱部的深度最大的位置，保证泄压机构的薄弱部在深度最大的位置处裂开，薄弱部裂开后，在电池单体的内部压力作用下，泄压机构易于沿薄弱部继续裂开，增加开阀面积，实现有效泄压，保证电池安全性。泄压机构沿薄弱部裂开的方向限定了泄压机构的开阀方向，以便提前做好应对措施，进一步提高电池安全性。
因此，本申请提供的端盖不存在连接缺陷，端盖的结构强度较高，端盖上的泄压机构能够方向可控地泄压，该端盖能够有效提高电池的安全性。
在本申请的一些实施例中，所述两个通孔的连线的中垂线经过所述薄弱部的中部。
在上述技术方案中，薄弱部的最深位置在中部，在电池单体的内部压力达到阈值时泄压机构沿薄弱部由中部向两侧裂开，泄压机构的开阀速度快，能够快速泄压，提高安全性。
在本申请的一些实施例中，所述薄弱部关于所述中垂线对称。
在上述技术方案中，薄弱部在中垂线两侧的受力一致，保证泄压机构沿薄弱部由中部向两侧裂开，进一步控制泄压机构的开阀方向，提高安全性。
在本申请的一些实施例中，所述凹槽关于所述中垂线对称。
在上述技术方案中，凹槽关于中垂线对称、薄弱部关于中垂线对称，则泄压机构关于中垂线对称，泄压机构在中垂线两侧的结构强度一致，应力承受能力一致，保证泄压机构在电池单体的内压达到阈值时两侧同步开启，泄压机构的开阀方向更准确，安全性更高。
在本申请的一些实施例中，所述端盖为圆形，所述中垂线经过所述端盖的圆心，所述薄弱部沿所述端盖的周向延伸。
在上述技术方案中，端盖整体在中垂线的两侧的两个部分结构强度一致，承受能力一致，确保端盖的应力集中在中垂线上，进一步保证端盖能够先从中垂线上的薄弱部的最深位置处裂开，确保泄压机构的开阀方向，保证电池安全性。
另外，通过使薄弱部沿端盖的周向延伸，使得薄弱部相对远离端盖的中心而靠近端盖的边缘，而圆形的端盖受内压作用变形时中心位置变形较大、边缘位置变形较小，因此，同等开阀压力下，薄弱部设置在靠近端盖的边缘的位置时，薄弱部的深度需要设置的相对较大，以保证泄压机构能够在内压下沿薄弱部裂开实现开阀。由于端盖整体厚度小，泄压机构、薄弱部则更为精细，薄弱部的深度相对较大时，加工难度较小，便于加工。
在本申请的一些实施例中，所述凹槽包括弧形壁和平直壁，所述弧形壁与所述平直壁围合，所述弧形壁沿所述端盖的周向延伸。
在上述技术方案中，凹槽设置为弓形，加工薄弱部时，能够以弧形壁作为基准，沿弧形壁加工薄弱部即可，加工方便。并且，相对于同样具有弧形部的腰形或其他形状，在薄弱部的长度一定的情况下，也即弧形壁的长度一定的情况下，弓形相对于其他形状的开阀面积更大，进一步提高安全性。
在本申请的一些实施例中，所述弧形壁所包围的弧形角小于等于180°。
在上述技术方案中，端盖的中心位置不在凹槽中，保证端盖的结构强度，并为在端盖上设置其他功能部件余留位置。
在本申请的一些实施例中，所述薄弱部与所述弧形壁具有第一间隔距离。
在上述技术方案中，薄弱部与弧形壁间隔设置，弧形壁与凹槽的底壁的连接位置不平整时，由于设有第一间隔距离，薄弱部不容易出现成型不良的问题，确保薄弱部成型良好，保证泄压机构能够沿薄弱部裂开。
在本申请的一些实施例中，所述薄弱部的两端与所述平直壁具有第二间隔距离。
在上述技术方案中，端盖的边缘受挤压时，不容易通过平直壁将变形传递至薄弱部，薄弱部不容易裂开，端盖的结构强度高，电池单体的内压没有达到阈值时，泄压机构不容易沿薄弱部裂开，保证端盖正常使用。
在本申请的一些实施例中，所述弧形壁与所述端盖的边缘具有第三间隔距离。
在上述技术方案中，凹槽的弧形壁与端盖的边缘间隔，提高端盖对应弧形壁处的边缘的结构强度。
在本申请的一些实施例中，所述弧形壁和所述平直壁之间圆弧过渡。
在上述技术方案中，弧形壁和平直壁的连接位置的转角为圆角，缓解转角处应力集中的问题，以免端盖的边缘受挤压时，端盖从凹槽的转角处损坏，提高端盖的结构强度。
在本申请的一些实施例中，所述凹槽的侧壁上形成有台阶面，所述台阶面沿所述凹槽的周向延伸。
端盖边缘受挤压时，首先是台阶面以上的侧壁抵抗变形，其次应力才会通过台阶面传导台阶面以下的侧壁和底壁，因此上述方案能够有效缓解端盖的边缘受挤压导致薄弱部损坏的问题，提高端盖的结构强度。
第二方面，本申请实施例提供一种端盖组件，其包括：
如前所述的端盖；
电极端子，设置于所述端盖。
本申请提供的端盖组件，结构强度高，能够有效且方向可控地开阀泄压，提高电池的安全性。
第三方面，本申请实施例提供一种电池单体，其包括：
壳体，具有开口；和
如前所述的端盖组件，所述端盖封闭所述开口。
本申请提供的电池单体，其端盖不容易损坏，整体结构稳定，其端盖上的泄压机构能够有效且方向可控地开阀泄压，安全性高。
在本申请的一些实施例中，所述凹槽设置于所述端盖的背离所述壳体的一侧。
在上述技术方案中，凹槽从端盖的外表面凹陷成型，泄压机构远离端盖的外表面，泄压机构不容易接触其他物体导致损坏。
第四方面，本申请实施例提供一种电池，其包括前述的电池单体。
本申请提供的电池具有前述的安全性较高的电池单体，故电池的安全性较高，性能稳定。
第五方面，本申请实施例提供一种用电设备，其包括前述的电池。
本申请提供的用电设备，采用安全性高、性能稳定的电池，实现稳定工作。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请一实施例提供的车辆的结构示意图；
图2为本申请一实施例提供的电池的分解示意图；
图3为本申请一实施例提供的电池模块的结构示意图；
图4为本申请一实施例提供的电池单体的结构示意图；
图5为本申请一实施例提供的电池单体的分解示意图；
图6为本申请一实施例提供的端盖的平面示意图；
图7为图6的A-A剖面图；
图8为图7的B部分放大图；
图9为本申请一实施例提供的端盖的立体示意图；
图10为图9的C部分放大图；
图11为本申请一实施例提供的端盖组件的平面示意图；
图12为本申请另一实施例提供的端盖组件的平面示意图。
图标：1000-车辆；100-电池；200-马达；300-控制器；101-箱体；1011-第一部分；1012-第二部分；102-电池模块；1-电池单体；11-电极组件；12-壳体；121-开口；13-端盖组件；131-端盖；132-电极端子；133-凹槽；1331-弧形壁；1332-平直壁；1333-台阶面；134-泄压机构；1341-薄弱部；135-通孔；136-防护膜；L1-第一间隔距离；L2-第二间隔距离；L3-第三间隔距离；α-中垂线；β-端盖的厚度方向；γ-弧形角。
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。
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集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体，未涂敷正极活性物质层的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集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体，未涂敷负极活性物质层的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。隔膜的材质可以为PP或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。
对于电池单体来说，主要的安全危险来自于充电和放电过程，同时还有适宜的环境温度设计，为了有效地避免不必要的损失，对电池单体一般会有至少三重保护措施。具体而言，保护措施至少包括开关元件、选择适当的隔离膜材料以及泄压机构。开关元件是指电池单体内的温度或者电阻达到一定阈值时而能够使电池停止充电或者放电的元件。隔离膜用于隔离正极极片和负极极片，可以在温度上升到一定数值时自动溶解掉附着在其上的微米级(甚至纳米级)微孔，从而使金属离子不能在隔离膜上通过，终止电池单体的内部反应。
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。该阈值设计根据设计需求不同而不同。所述阈值可能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。本申请中所提到的“致动”是指泄压机构产生动作或被激活至一定的状态，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、破碎、被撕裂或者打开，等等。泄压机构在致动时，电池单体的内部的高温高压物质作为排放物会从致动的部位向外排出。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。泄压机构可以采用诸如防爆阀、气阀、泄压阀或安全阀等的形式，并可以具体采用压敏或温敏的元件或构造，即，当电池单体的内部压力或温度达到预定阈值时，泄压机构执行动作或者泄压机构中设有的薄弱结构被破坏，从而形成可供内部压力或温度泄放的贯通口或通道。
目前一般是在端盖上设置用于泄压的通道，泄压机构连接在端盖上并封闭泄压的通道。然而现有电池单体在设置泄压机构后，仍然存在一定安全风险，例如，泄压机构在致动时产生的碎片飞起，泄压机构在致动时的排放物(如高温高压气体)冲出等等，并且电池单体还容易出现漏液的情况。进一步研究发现，端盖由于需要开设设置泄压机构的通道导致结构强度降低，端盖容易受损而导致漏液，而且泄压机构与端盖的连接部位容易出现连接缺陷，导致连接不严密而漏液，例如泄压机构与端盖的焊缝出现气泡、裂纹等。
鉴于此，为解决泄压机构致动导致的安全问题和漏液导致的安全问题，本申请提供一种端盖，端盖的表面沿厚度方向凹陷形成凹槽，凹槽的底壁形成泄压机构，泄压机构上设置薄弱部，泄压机构被配置为在电池单体的内部压力达到阈值时沿薄弱部裂开，端盖上形成有两个用于安装电极端子的通孔，两个通孔的连线的中垂线与薄弱部相交，沿两个通孔的连线的中垂线的一侧或两侧远离中垂线的方向，薄弱部的深度逐渐减小。
本申请提供的端盖，通过在端盖上设置凹槽，凹槽的底壁厚度比端盖的厚度薄，将厚度较薄的凹槽的底壁作为泄压机构，该泄压机构直接成型在端盖上，泄压机构与端盖无需连接，不存在连接缺陷问题，不会出现连接缺陷导致的漏液问题。
泄压机构上进一步设置薄弱部，使得泄压机构在薄弱部处的厚度进一步减薄，薄弱部可以为形成在泄压机构上的凹部，该凹部用于减薄泄压机构的厚度(也即前述凹槽的底壁的厚度)，该凹部可以为刻痕，也可以为通过挤压、冲压、一体铸造成型等方式在泄压机构上形成的槽体。现有技术中泄压机构的薄弱部整体深度一致，而本申请的薄弱部的深度是变化的，薄弱部仅在与两个通孔的连线的中垂线的相交位置处深度最大，沿远离该中垂线的方向上，薄弱部的深度逐渐减小，使得泄压机构在薄弱部处的厚度逐渐增加，提高了泄压机构的结构强度，进而提高了端盖的结构强度，在电池单体的内压未达到阈值时，端盖不容易意外损坏而漏液。
电池单体的内部压力增大时，端盖膨胀变形，两个通孔的连线的中垂线为端盖的应力变形中心线，在应力变形中心线上端盖的应力相对集中，通过将泄压机构的薄弱部的深度最大位置设置在两个通孔的中垂线上，当电池单体的内部压力达到阈值时，端盖的受到的最大应力作用在薄弱部的深度最大的位置，保证泄压机构的薄弱部在深度最大的位置处裂开，薄弱部裂开后，在电池单体的内部压力作用下，泄压机构易于沿薄弱部继续裂开，扩大开阀面积，实现有效泄压，保证电池安全性。
并且，通过设置薄弱部的深度，确定了薄弱部的初始裂开位置和裂开的方向，从而限定出泄压机构的开阀方向，以便提前做好应对措施，缓解泄压机构在致动时碎片飞起、排放物冲出导致的安全问题，进一步提高电池安全性。
本申请实施例公开的端盖，用于电池单体，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。
本实施例公开的电池单体可以但不限于用于车辆、船舶或飞行器等用电设备中。可以使用具备本申请公开的电池单体、电池等组成该用电设备的电源系统，这样，有利于缓解电池漏液和充放电导致的安全风险，提升电池性能的安全性和电池寿命。
本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电设备，用电设备可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以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，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电设备为车辆为例进行说明。
例如，如图1所示，图1示出了本申请一实施例的一种车辆1000，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。车辆1000的内部可以设置电池100、控制器300以及马达200，控制器300用来控制电池100为马达200的供电。例如，在车辆1000的底部或车头或车尾可以设置电池100。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，用于车辆1000的电路系统，例如，用于车辆1000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。
为了满足不同的使用电力需求，电池100可以包括多个电池单体1，其中，多个电池单体1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100也可以称为电池100包。可选地，请结合图2和图3所示，多个电池单体1可以先串联或并联或混联组成电池模块102，多个电池模块102再串联或并联或混联组成电池100。也就是说，多个电池单体1可以直接组成电池100，也可以先组成电池模块102，电池模块102再组成电池100。
电池100可以包括多个电池单体1。电池100还可以包括箱体101(或称罩体)，箱体101内部为中空结构，多个电池单体1容纳于箱体101内。箱体101可以包括两个用于容纳的部分(可参照图2)，这里分别称为第一部分1011和第二部分1012，第一部分1011和第二部分1012扣合在一起。第一部分1011和第二部分1012的形状可以根据多个电池单体1组合的形状而定，第一部分1011和第二部分1012可以均具有一个开口。例如，第一部分1011和第二部分1012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1011的开口和第二部分1012的开口相对设置，并且第一部分1011和第二部分1012相互扣合形成具有封闭腔室的箱体101。第一部分1011和第二部分1012中，也可以一者为具有开口的长方体，另一者为盖板结构以封闭长方体的开口。多个电池单体1相互并联或串联或混联组合后置于第一部分1011和第二部分1012扣合后形成的箱体101内。
可选地，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，汇流部件用于实现多个电池单体1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1的电极端子实现电池单体1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1的电极端子。多个电池单体1的电能可进一步通过导电机构穿过箱体101而引出。可选地，导电机构也可属于汇流部件。
下面针对任意一个电池单体1进行详细描述，如图4和图5所示，电池单体1包括电极组件11、壳体12和端盖组件13。
电极组件11是电池单体1中发生电化学反应的部件。一个电池单体1可以包含一个或多个电极组件11。电极组件11主要由正极极片和负极极片卷绕或层叠放置形成，并且通常在正极极片与负极极片之间设有隔膜。正极极片和负极极片具有活性物质的部分构成电极组件11的主体部，正极极片和负极极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池100的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳连接电极端子132以形成电流回路。
壳体12是用于配合端盖131以形成电池单体1的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电极组件11、电解液以及其他部件。壳体12和端盖131可以是独立的部件，可以于壳体12上设置开口121，通过使端盖131盖合开口121以形成电池单体1的内部环境。不限地，也可以使端盖131和壳体12一体化，具体地，端盖131和壳体12可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面，当需要封装壳体12的内部时，再使端盖131盖合壳体12。壳体12可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地，壳体12的形状可以根据电极组件11的具体形状和尺寸大小来确定。壳体12的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。
端盖组件13是指配合于壳体12的开口121处以将电池单体1的内部环境隔绝于外部环境的部件。端盖组件13包括端盖131、电极端子132、泄压机构134及其他功能部件，其中端盖131用于连接壳体12以封闭开口121。不限地，端盖131的形状可以与壳体12的形状相适应以配合壳体12。可选地，端盖131可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成，这样，端盖131在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体1能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖131的材质也可以是多种的，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中，在端盖131的内侧还可以设置有绝缘件，绝缘件可以用于隔离壳体12内的电连接部件与端盖131，以降低短路的风险。示例性的，绝缘件可以是塑料、橡胶等。电极端子132设置于端盖131，电极端子132可以用于与电极组件11的极耳电连接，以用于输出或输入电池单体1的电能。泄压机构134设置于端盖131，用于在电池单体1的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力。
根据本申请的一些实施例，如图6、图7和图8所示，本申请提供了一种端盖131，用于电池单体1(如图5所示)。端盖131上设有凹槽133和两个通孔135，凹槽133由端盖131的表面沿厚度方向凹陷形成，凹槽133的底壁形成泄压机构134，泄压机构134上设置薄弱部1341，泄压机构134被配置为在电池单体1的内部压力达到阈值时沿薄弱部1341裂开；两个通孔135贯穿端盖131，用于安装电极端子132，沿两个通孔135的连线的中垂线α的一侧或两侧远离中垂线α的方向，薄弱部1341的深度逐渐减小。
如图中所示，β方向为端盖的厚度方向，凹槽133的凹陷方向、薄弱部1341的深度方向均沿端盖的厚度方向β。
如图7所示，通过在端盖131上设置凹槽133，凹槽133的底壁厚度比端盖131的厚度薄，该厚度较薄的凹槽133的底壁作为泄压机构134，也即在电池单体1的内部压力达到阈值时，凹槽133的底壁破坏以泄放内压。凹槽133可以是在端盖131上通过切削等方式成型，也可以是与端盖131一体铸造成型，还可以是凹槽133与端盖131一次冲压成型，或者先冲压原料形成凹槽133、再冲压形成端盖131。
如图8所示，薄弱部1341为形成在泄压机构134上的凹部，也即在凹槽133的底壁上形成的另一凹槽133(为便于区分，以下称第二凹槽)，凹槽133的底壁由表面沿端盖的厚度方向β凹陷形成第二凹槽，第二凹槽减薄凹槽133的底壁的厚度(也即减薄泄压机构134的厚度)。第二凹槽可以为在泄压机构134的表面设置的刻痕，也可以通过在泄压机构134上二次冲压形成，或者在铸造端盖131时一体成型。薄弱部1341用于限定泄压机构134的优先破坏位置，在电池单体1的内部压力达到阈值时，泄压机构134优先从薄弱部1341破坏以泄放内压。
端盖131上的两个通孔135，两个通孔135沿端盖的厚度方向β贯穿端盖131，两个电极端子132分别安装于两个通孔135，每个电极端子132与通孔135的连接处密封，以避免漏液。可选地，每个电极端子132与通孔135的连接处设置绝缘件，以免端盖131带电，减少端盖131带电导致短路的安全隐患。两个电极端子132的极性可以相同，也可以不同。
电池单体1的内部压力增大时，端盖131会受到挤压甚至膨胀变形，端盖131在通孔135处的结构强度相对较低，且两个通孔135的连线的中垂线α为端盖131的应力变形中心线，也就是说，在两个通孔135的连线的中垂线α上，端盖131的应力相对集中。中垂线α是指线段的垂直平分线，也即，过两个通孔135的连线的中点所作的垂线。不限地，两个通孔135的形状为圆形，其他实施例中两个通孔135也可以是其他形状。两个通孔135的连线是指两个通孔135的形心的连线，如两个通孔135为圆形时，两个通孔135的连线为两个通孔135的圆心的连线。
两个通孔135的连线的中垂线α(以下简称中垂线α)经过薄弱部1341，也即中垂线α与薄弱部1341相交，中垂线α与薄弱部1341之间具有交点，薄弱部1341被配置为在交点处的深度最大，且薄弱部1341的深度向中垂线α的一侧或两侧沿远离中垂线α的方向减小，换句话说，沿薄弱部1341的延伸方向上，越远离薄弱部1341与中垂线α的交点，薄弱部1341的深度越小，泄压机构134被薄弱部1341所减薄后剩余的厚度越大。
通过在端盖131上直接形成泄压机构134，在泄压机构134上设置深度渐变的薄弱部1341，并将薄弱部1341的最深位置设置在两个通孔135的连线的中垂线α上，端盖131整体强度较高，泄压机构134与端盖131不存在连接缺陷，有效缓解漏液问题；还保证端盖131上的泄压机构134能够从薄弱部1341的最深位置定点裂开，以确保泄压机构134在内压下有效致动；并且泄压机构134在电池单体1的内压下进一步地沿薄弱部1341裂开，以扩大开阀面积，在限定了泄压机构134的初始破坏位置和后续裂开方向情况下，泄压机构134的开阀位置和方向可控，便于针对泄压机构134预先准备，如在泄压机构134的泄放方向上设置防护，从而提高电池100的安全性。泄压机构134裂开后形成的连通电池单体1内部和外部的通道，用于泄放排放物，本申请中所说的开阀面积是指该通道的流通截面积。
根据本申请的一些实施例，两个通孔135的连线的中垂线α经过薄弱部1341的中部。
如前所述，薄弱部1341的延伸方向与中垂线α成一定角度，薄弱部1341与中垂线α的交点在薄弱部1341的延伸方向的中点位置。
由于薄弱部1341的最深位置在中部，在电池单体1的内部压力达到阈值时，泄压机构134沿薄弱部1341由中部向两侧同步裂开，泄压机构134的开阀速度快，使电池单体1快速泄压，提高安全性。
根据本申请的一些实施例，薄弱部1341关于中垂线α对称。
薄弱部1341与中垂线α的交点在薄弱部1341的延伸方向的中点位置，薄弱部1341的延伸方向与中垂线α垂直，使得薄弱部1341关于中垂线α对称。
由于中垂线α是应力集中线，应力集中线两侧的应力分布相近，薄弱部1341在中垂线α两侧的受力一致，保证泄压机构134沿薄弱部1341由中部向两侧裂开，进一步控制泄压机构134的开阀方向，提高安全性。
根据本申请的一些实施例中，凹槽133关于中垂线α对称。
通过使凹槽133关于中垂线α对称，进一步保证端盖131的应力集中位置在中垂线α上，进一步保证泄压机构134从薄弱部1341与中垂线α的交点处破坏，控制开阀位置。当凹槽133关于中垂线α对称，且薄弱部1341关于中垂线α对称时，泄压机构134关于中垂线α对称，泄压机构134在中垂线α两侧的结构强度一致，应力承受能力一致，保证泄压机构134在电池单体1的内压达到阈值时，泄压机构134从薄弱部1341与中垂线α的交点向中垂线α的两侧同步开启，开阀方向更准确、开阀速度更快，安全性更高。
根据本申请的一些实施例，端盖131为圆形，中垂线α经过端盖131的圆心，薄弱部1341沿端盖131的周向延伸。
请再参照图6，两个通孔135对称布置在圆形的端盖131上，两个通孔135的连线的中垂线α经过圆形的端盖131的圆心，两个通孔135关于中垂线α对称。薄弱部1341沿端盖131的周向延伸，也即，薄弱部1341沿弧形方向延伸，弧形的圆心与圆形的端盖131的圆心重合。本申请所说的重合，可以是完全重合；也可以是弧形的圆心在端盖131的圆心的附近呈接近重合的状态。
通过上述设置，端盖131整体关于中垂线α对称，端盖131在中垂线α的两侧的两个部分的结构强度一致，承受能力一致，确保端盖131的应力集中在中垂线α上，进一步保证端盖131能够先从中垂线α上的薄弱部1341的最深位置处裂开，进一步保证泄压机构134的开阀方向。
圆形的端盖131受内压作用变形时中心位置(圆心处)变形较大、边缘位置变形较小。由于薄弱部1341沿端盖131的周向延伸，薄弱部1341相对更靠近端盖131的便于，相对更远离端盖131的中心位置，薄弱部1341靠近变形较小的端盖131的边缘时，同等开阀压力下，薄弱部1341的深度需要设置的相对较大，以保证薄弱部1341能够裂开。由于端盖131整体厚度小，泄压机构134、薄弱部1341则更为精细，对于加工精度要求较高，通过将薄弱部1341的深度设置得相对较大，有效减小加工难度。
根据本申请的一些实施例，凹槽133包括弧形壁1331和平直壁1332，弧形壁1331与平直壁1332围合，弧形壁1331沿端盖131的周向延伸。
请再参照图6所示，弧形壁1331在端盖131上的投影为弧线，弧线的圆心与圆形的端盖131的圆心重合。本申请所说的重合，可以是完全重合；也可以是弧线的圆心在端盖131的圆心的附近呈接近重合的状态。平直壁1332在端盖131上的投影为直线段，直线段的两端连接弧线的两端，形成弓形。也即，凹槽133在端盖131上的投影形状为弓形，或者说凹槽133的形状为弓形。
加工薄弱部1341时，如通过刻划、冲压等方式在泄压机构134上加工薄弱部1341时，以弧形壁1331作为基准，沿弧形壁1331加工薄弱部1341即可，加工方便。
泄压机构134沿薄弱部1341裂开后，泄压机构134与平直壁1332连接，以防泄压机构134破坏后飞起，泄压机构134的开口方向朝向端盖131的边缘方向，限定排放物向端盖131的边缘方向泄放。
在其他实施例中，凹槽133还可以设置为其他形状，例如腰形，腰形具有两个沿端盖131的周向延伸的弧形壁1331，其中一个弧形壁1331相对靠近端盖131的中心，另一个弧形壁1331相对靠近端盖131的边缘。可选地，沿靠近端盖131的边缘的弧形壁1331加工薄弱部1341，以使泄压机构134沿薄弱部1341裂开后，泄压机构134连接于靠近端盖131中心的弧形壁1331，防止泄压机构134破坏后飞起，且泄压机构134的开口方向朝向端盖131的边缘方向，限定排放物向端盖131的边缘方向泄放。
在薄弱部1341的长度一定的情况下，弓形相比腰形的开阀面积更大，能够进一步提高安全性。在开阀面积一定的情况下，弓形相比腰形，其沿端盖131的边缘的延伸长度更小，凹槽133对于端盖131的结构强度影响较小，设置弓形的端盖131的结构强度更高。
根据本申请的一些实施例，弧形壁1331所包围的弧形角γ小于等于180°。
请再参照图6，图中示出了弓形的弧形壁1331的包围的弧形角γ，通过使弧形角γ≤180°，使端盖131的中心位置不在凹槽133中，保证端盖131的结构强度，并为在端盖131上设置其他功能部件余留位置。
根据本申请的一些实施例，薄弱部1341与弧形壁1331具有第一间隔距离L1。
请再参照图6，薄弱部1341不是贴紧弧形壁1331与凹槽133的底壁的连接位置设置，而是使薄弱部1341与弧形壁1331之间具有第一间隔距离L1。可选地，第一间隔距离L1＞1mm。
弧形壁1331与凹槽133的底壁的连接位置不平整时，由于设置第一间隔距离L1薄弱部1341的形状不容易受到影响，避免薄弱部1341出现成型不良的问题，确保薄弱部1341成型良好，保证泄压机构134能够沿薄弱部1341裂开。
通过设置第一间隔距离L1，还容许凹槽133具有一定的加工误差，避免由于加工误差，薄弱部1341的位置处于凹槽133以外。
根据本申请的一些实施例，薄弱部1341的两端与平直壁1332具有第二间隔距离L2。
请再参照图6，薄弱部1341的两端不延伸至平直壁1332与凹槽133的底壁的连接位置，而是使薄弱部1341的两端与平直壁1332之间具有第二间隔距离L2。可选地，第二间隔距离L2≥0.5mm。
由于薄弱部1341的两端与平直壁1332具有第二间隔距离L2，端盖131的边缘受挤压时，不容易通过平直壁1332将变形传递至薄弱部1341，薄弱部1341不容易裂开，端盖131的结构强度高，在电池单体1的内压没有达到阈值时，泄压机构134不容易沿薄弱部1341意外裂开。
根据本申请的一些实施例，弧形壁1331与端盖131的边缘具有第三间隔距离L3。
请再参照图6，凹槽133的弧形壁1331与端盖131的边缘设置第三间隔距离L3，以保证端盖131对应弧形壁1331处的边缘的结构强度。可选地，第三间隔距离L3＞3mm。
根据本申请的一些实施例，弧形壁1331和平直壁1332之间圆弧过渡。
请再参照图6，弧形壁1331和平直壁1332的连接位置的转角为圆角，以实现弧形壁1331和平直壁1332圆弧过渡。
通过将弧形壁1331和平直壁1332设置为圆弧过渡，缓解弧形壁1331和平直壁1332的转角处应力集中的问题，以免端盖131的边缘受挤压时，端盖131从凹槽133的转角处损坏，提高端盖131的结构强度。
根据本申请的一些实施例，凹槽133的侧壁上形成有台阶面1333，台阶面1333沿凹槽133的周向延伸。
凹槽133的侧壁包括弧形壁1331和平直壁1332，如图9和图10所示，台阶面1333垂直于弧形壁1331和平直壁1332，并在端盖的厚度方向β上，将弧形壁1331和平直壁1332构成的侧壁分成上下两部分，其中上部分的侧壁与下部分的侧壁错开，凹槽133的开口面积大于凹槽133的底壁面积。在其他实施例中，也可以是凹槽133的开口面积小于凹槽133的底壁面积。
通过设置台阶面1333，若端盖131边缘受到朝向圆心的挤压力，首先是上部分的侧壁抵抗变形，其次应力才会通过台阶面1333传导至下部分的侧壁，进而才会传导至底壁，有效缓解端盖131边缘受挤压对薄弱部1341的影响，以免电池单体1的内部压力未达到阈值情况下破坏薄弱部1341，提高端盖131的结构强度。
根据本申请的一些实施例，如图11所示，本申请实施例提供一种端盖组件13，端盖组件13包括以上任一方案所述的端盖131和电极端子132。两个电极端子132设置于端盖131的两个通孔135中，以将电池单体1的电能导出，或向电池单体1内充入电能。
根据本申请的一些实施例，如图4、图5和图11所示，本申请实施例提供一种电池单体1，电池单体1包括壳体12和前述的端盖组件13。壳体12上具有开口，端盖131封闭该开口。
根据本申请的一些实施例，凹槽133设置于端盖131的背离壳体12的一侧。
凹槽133从端盖131的外表面凹陷成型，以使泄压机构134远离端盖131的外表面，泄压机构134不容易接触其他物体导致损坏。这里所说的端盖131的外表面是指端盖131背离壳体12的一侧的表面。
在一些实施例中，如图12所示，电池单体1的端盖组件13还包括防护膜136，防护膜136覆盖凹槽133的开口，以保护泄压机构134。
根据本申请的一些实施例，本申请实施例提供一种电池100，电池100包括前述的电池单体1。
根据本申请的一些实施例，本申请实施例提供一种用电设备，其包括前述的电池100。
用电设备可以是前述任一应用电池100的设备或系统。
根据本申请的一些实施例，参见图6-图10，本申请提供一种端盖131，端盖131为圆形，端盖131设有两个用于安装电极端子132的通孔135，两个通孔135关于端盖131的圆心对称布置，两个通孔135的连线的中垂线α过端盖131的圆心。
端盖131还设有凹槽133，凹槽133关于中垂线α对称。凹槽133的侧壁包括弧形壁1331和平直壁1332，弧形壁1331的两端与平直壁1332的两端连接，使凹槽133的侧壁围合形成弓形，且弧形壁1331和平直壁1332圆弧过渡，使得凹槽133的侧壁的转角为圆角。弧形壁1331沿端盖131的周向延伸，弧形壁1331与端盖131的边缘间隔第三间隔距离L3，第三间隔距离L3为3.5mm。凹槽133由端盖131背离电池单体1的壳体12的表面沿厚度方向凹陷形成，以使凹槽133的底壁厚度相对端盖131的厚度减薄，凹槽133的底壁作为泄压机构134，泄压机构134上设置薄弱部1341，薄弱部1341为冲压形成的第二凹槽或刻痕，凹槽133的底壁的薄弱部1341处进一步减薄。薄弱部1341关于中垂线α对称，薄弱部1341的深度设置为连续渐变的形式，薄弱部1341在与中垂线α的交点处最深，沿远离中垂线α的方向，薄弱部1341的深度向中垂线α的两侧逐渐减小。当电池单体1的内部压力达到阈值时，端盖131在中垂线α上的应力相对集中，整个泄压机构134上，薄弱部1341与中垂线α的交点处厚度最薄但受力最大，起到定点破坏的效果，保证泄压机构134从交点处破裂，在电池单体1的内压作用下，泄压机构134进一步沿薄弱部1341裂开，泄压机构134裂开后仍与平直壁1332连接，以防泄压机构134破坏后飞起，并限定排放物向端盖131的边缘方向泄放，提高安全性。
凹槽133的侧壁上形成有台阶面1333，台阶面1333将凹槽133的侧壁沿端盖的厚度方向β分成上下两部分，上部分的侧壁与下部分的侧壁错开，凹槽133的开口面积大于凹槽133的底壁面积，以便于排放物泄放。
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 (17)

1.一种端盖，用于电池单体，其特征在于，包括：
两个通孔，贯穿所述端盖，用于安装电极端子；
凹槽，所述凹槽由所述端盖的表面沿厚度方向凹陷形成，所述凹槽的底壁形成泄压机构；
薄弱部，设置于所述泄压机构上，所述泄压机构被配置为在所述电池单体的内部压力达到阈值时沿所述薄弱部裂开；
其中，沿所述两个通孔的连线的中垂线的一侧或两侧远离所述中垂线的方向，所述薄弱部的深度逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的端盖，其特征在于，所述两个通孔的连线的中垂线经过所述薄弱部的中部。
3.根据权利要求2所述的端盖，其特征在于，所述薄弱部关于所述中垂线对称。
4.根据权利要求2或3所述的端盖，其特征在于，所述凹槽关于所述中垂线对称。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的端盖，其特征在于，所述端盖为圆形，所述中垂线经过所述端盖的圆心，所述薄弱部沿所述端盖的周向延伸。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的端盖，其特征在于，所述凹槽包括弧形壁和平直壁，所述弧形壁与所述平直壁围合，所述弧形壁沿所述端盖的周向延伸。
7.根据权利要求6所述的端盖，其特征在于，所述弧形壁所包围的弧形角小于等于180°。
8.根据权利要求6或7所述的端盖，其特征在于，所述薄弱部与所述弧形壁具有第一间隔距离。
9.根据权利要求6或7所述的端盖，其特征在于，所述薄弱部的两端与所述平直壁具有第二间隔距离。
10.根据权利要求6或7所述的端盖，其特征在于，所述弧形壁与所述端盖的边缘具有第三间隔距离。
11.根据权利要求6或7所述的端盖，其特征在于，所述弧形壁和所述平直壁之间圆弧过渡。
12.根据权利要求1-11任一项所述的端盖，其特征在于，所述凹槽的侧壁上形成有台阶面，所述台阶面沿所述凹槽的周向延伸。
13.一种端盖组件，其特征在于，包括：
如权利要求1-12任一项所述的端盖；
电极端子，设置于所述端盖。
14.一种电池单体，其特征在于，包括：
壳体，具有开口；和
如权利要求13所述的端盖组件，所述端盖封闭所述开口。
15.根据权利要求14所述的电池单体，其特征在于，所述凹槽设置于所述端盖的背离所述壳体的一侧。
16.一种电池，其特征在于，包括权利要求14或15所述的电池单体。
17.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求16所述的电池。
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