CN215989098U - 电池单体、电池以及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电池单体、电池以及用电装置。电池单体，包括：外壳，外壳具有壁部；电极组件，电极组件容纳于外壳内，电极组件包括正极极片、隔离件和负极极片；泄压机构，泄压机构设于壁部，泄压机构包括薄弱部、本体部和连接部，薄弱部被配置为在外壳内部的压力达到阈值时被破坏以释放压力，本体部位于薄弱部所围成的区域内，连接部位于薄弱部的外侧，并用于连接所述壁部；本体部相对于连接部向背离电极组件的方向凸出，泄压机构在面向电极组件的一侧与本体部相对应的位置形成有第一凹部。本申请实施例提供的电池单体旨在解决电池单体不能及时爆破泄压的问题。

Description

电池单体、电池以及用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，并且更具体地，涉及一种电池单体、电池以及用电装置。

背景技术

电池单体广泛用于电子设备，例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等等。电池单体可以包括镉镍电池单体、氢镍电池单体、锂离子电池单体和二次碱性锌锰电池单体等。

在电池技术的发展中，除了提高电池单体的性能外，安全问题也是一个不可忽视的问题。如果电池单体的安全问题不能保证，那该电池单体就无法使用。因此，如何增强电池单体的安全性，是电池技术中一个亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请提供一种电池单体、电池以及用电装置，能够增强电池单体的安全性。

第一方面，根据本申请实施例提出了一种电池单体，包括：外壳，外壳具有壁部；电极组件，电极组件容纳于外壳内，电极组件包括正极极片、隔离件和负极极片；泄压机构，泄压机构设于壁部，泄压机构包括薄弱部、本体部和连接部，薄弱部被配置为在外壳内部的压力达到阈值时被破坏以释放压力，本体部位于薄弱部所围成的区域内，连接部位于薄弱部的外侧，并用于连接所述壁部；本体部相对于连接部向背离电极组件的方向凸出，泄压机构在面向电极组件的一侧与本体部相对应的位置形成有第一凹部。

上述方案中，根据本申请实施例提供的电池单体，本体部相对于连接部向背离电极组件的方向凸出，在薄弱部处发生断面突变，薄弱部产生应力集中，且泄压机构在面向电极组件的一侧与本体部相对应的位置形成有第一凹部，进一步加剧了薄弱部的应力集中，使得薄弱部容易破裂，在外壳内压力达到阈值时能够释放压力，保证电池单体在发生热失控时的安全，有利于提高电池单体的使用安全性和稳定性。

在一些实施例中，薄弱部通过在泄压机构上设置凹槽形成。

上述方案中，通过设置凹槽减小泄压机构的局部厚度，以形成薄弱部。

在一些实施例中，本体部的厚度和连接部的厚度均大于薄弱部的厚度。

上述方案中，薄弱部的强度相较于本体部和连接部更小，更容易被破坏，可以及时将电池单体泄压。

在一些实施例中，连接部的厚度为B1，薄弱部的厚度为W1，其中，0.1≤W1/B1≤0.5。

上述方案中，薄弱部和连接部的厚度在上述数值范围时，可以提高薄弱部的加工精度，从而提高薄弱部的厚度均一性，薄弱部受到交变应力时，薄弱部被破坏的程度较为均一，从而可以提高电池的爆破一致性。

当W1/B1＜0.1时，薄弱部的厚度相对较薄，薄弱部的强度较低，在电池单体未发生热失控时，薄弱部容易被破坏。并且在形成此厚度的薄弱部时，薄弱部的尺寸波动较大，其厚度均一性较差，不同电池单体的薄弱部受到交变应力时，发生疲劳老化的区域或程度可能不同，导致不同电池单体的爆破泄压的一致性较差。

当W1/B1＞0.5时，薄弱部的厚度相对较厚，薄弱部的强度较高，在电池单体的预设压力值较小的情况下，薄弱部不容易被破坏，在电池单体发生热失控时，电池单体内部的气体无法及时排出，电池单体容易发生膨胀甚至爆炸等现象。

在一些实施例中，凹槽和第一凹部在第一方向的投影至少部分重叠设置，第一方向垂直于泄压机构的厚度方向。

上述方案中，凹槽和薄弱部在厚度方向对应设置，凹槽和第一凹部在第一方向的投影至少部分重叠设置，将加剧薄弱部的应力集中，薄弱部更容易被破坏，可以及时将电池单体进行泄压。

在一些实施例中，连接部沿泄压机构的厚度方向上具有第一外表面和第一内表面，第一内表面面向电极组件；凹槽相对于第一内表面沿背离电极组件的方向凹陷；和/或，凹槽相对于第一外表面沿朝向电极组件的方向凹陷。

在一些实施例中，连接部沿泄压机构的厚度方向上具有第一外表面和第一内表面，第一内表面面向电极组件；第一凹部相对于第一内表面沿背离电极组件的方向凹陷，本体部至少一部分凸出于第一外表面。

在一些实施例中，在泄压机构的厚度方向上，连接部的厚度为B1，本体部的高度为H，其中，H/B1≤2。

上述方案中，连接部和本体部的厚度在上述数值范围时，本体部的高度适中，容易加工成型，在加剧薄弱部处的应力集中的情况下，可以防止本体部与电池单体外的异物发生干涉。

当H/B1＞2时，本体部的高度过高，不容易加工成型，并且过高的本体部可能会凸出于电池单体的表面，与电池单体外的异物发生干涉。

在一些实施例中，第一凹部具有底壁，第一凹部从第一内表面沿背离电极组件的方向凹陷至底壁，底壁沿背离电极组件的方向不超出于第一外表面。

上述方案中，沿厚度方向，随底壁与第一外表面的间距减小，第一凹部在厚度方向的凹陷程度越深，与第一凹部位置相对应的本体部，和薄弱部的连接处更容易形成应力集中，薄弱部更容易被破坏。

在一些实施例中，泄压机构还包括过渡部，过渡部环绕连接部设置并用于连接壁部和连接部，且过渡部的厚度大于连接部的厚度。

上述方案中，过渡部的厚度相对更厚，可提高过渡部的焊接强度，防止过渡部厚度较小，在焊接时发生扭曲变形或烧穿等。并且连接部的厚度相对更薄，泄压机构受到交变应力时，容易破裂，可及时泄压。

在一些实施例中，连接部的厚度为B1，过渡部的厚度为B2，其中，B1/B2≤2/3。

上述方案中，连接部和过渡部的厚度在此数值范围时，连接部和过渡部的厚度适中，既可以满足过渡部的焊接强度，又可以满足连接部的强度要求。

在一些实施例中，连接部沿泄压机构的厚度方向上具有第一外表面和第一内表面，第一内表面面向电极组件；过渡部沿泄压机构的厚度方向上具有第二外表面和第二内表面，第二内表面面向电极组件；沿背离电极组件的方向，第二外表面凸出于第一外表面；和/或，沿靠近电极组件的方向，第二内表面凸出于第一内表面。

在一些实施例中，本体部相对于过渡部向背离电极组件的方向凸出。

上述方案中，本体部、薄弱部、连接部和过渡部之间形成阶梯式结构，薄弱部和连接部容易形成应力集中，尤其会加剧薄弱部的应力集中，薄弱部容易被破坏，电池单体可及时泄压。

在一些实施例中，连接部沿第一方向的最小尺寸大于0.1mm，第一方向垂直于泄压机构的厚度方向。

上述方案中，薄弱部更靠近泄压机构的中心位置，薄弱部受到的交变应力更为均匀，薄弱部发生断裂的一致性更高。

在一些实施例中，电池单体还包括防护片，防护片附接于壁部的外表面并且覆盖泄压机构。

上述方案中，防护片可以对泄压机构形成防护，降低外界物体意外撞击或划擦到泄压机构而导致泄压机构发生扭曲变形或形成凹痕。

在一些实施例中，外壳包括端盖和壳体，壳体设有开口，端盖用于覆盖开口，其中，壁部为端盖。

上述方案中，泄压机构致动排放高温高压物质时，基本不会对端盖的结构造成影响。

第二方面，本申请提供一种电池，其包括如第一方面任一实施例的电池单体。

第三方面，本申请提供一种用电装置，其包括如第三方面的实施例的电池单体。电池单体用于提供电能。

附图说明

下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本申请一实施例的车辆的结构示意图；

图2是本申请一实施例的电池的分解结构示意图；

图3是图2所示的电池模块的结构示意图；

图4是本申请一实施例的电池单体的分解结构示意图；

图5是本申请一实施例的电池单体的剖视结构示意图；

图6是图5中A处放大示意图；

图7是本申请一实施例的电池单体的端盖组件的分解结构示意图；

图8是本申请一实施例的电池单体的泄压机构的俯视结构示意图；

图9是本申请另一实施例的电池单体的泄压机构的俯视结构示意图；

图10是图9中沿F-F方向的剖视结构示意图；

图11是图10中I处放大示意图；

图12是一种可替代实施例提供的电池单体的泄压机构的局部剖视示意图；

图13是另一种可替代实施例提供的电池单体的泄压机构的局部剖视示意图；

图14是又一种可替代实施例提供的电池单体的泄压机构的局部剖视示意图；

图15是再一种可替代实施例提供的电池单体的泄压机构的局部剖视示意图。

在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。

其中，图中各附图标记：

X、厚度方向；Y、第一方向；

1、车辆；1a、马达；1b、控制器；10、电池；11、底壳；12、顶壳；20、电池；30、电池单体；40、外壳；41、端盖；42、壳体；421、开口；412、通孔；50、电极组件；51、极耳；60、电极端子；70、转接部件；80、泄压机构；81、本体部；82、连接部；82a、第一外表面；82b、第一内表面；83、薄弱部；83c、凹槽；84、第一凹部；841、底壁；85、过渡部；85a、第二外表面；85b、第二内表面。

具体实施方式

使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

除非另有定义，本申请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；本申请中在申请的说明书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。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。

在本申请中提及“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。

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“安装”、“相连”、“连接”、“附接”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，可以是两个元件内部的连通。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。

本申请中术语“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，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

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。

本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。

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、负极极片和隔离件组成。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层叠后作为正极极耳。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层叠后作为负极极耳。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。隔膜的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)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。

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、电解液和隔离件中一种或几种的材料。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开口或通道。

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及泄温，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、隔离件的碎片、反应产生的高温高压气体、火焰，等等。

申请人发现电池单体在循环过程中，电池单体在已达到热失控的预定条件时仍未发生爆破泄压的问题之后，对电池单体的结构和使用环境进行了分析和研究。电池单体在运输、温度变化或充放电的过程中，电池单体的内部压力存在高低交替变化的情况，从而导致泄压机构存在往复翻动的情况，即泄压机构受到电池单体内部气体产生的交变应力。申请人发现，在电池单体的预设压力值较小时，对泄压机构的强度要求相应较低。但是为了保证泄压机构的尺寸精度，需要保持泄压机构具有一定的强度。这样，即使受到电池单体内部气体产生的交变应力，也不容易发生疲劳变形或断裂，甚至在电池单体的内部压力超过预设压力值时，泄压机构仍然不会破裂，电池单体无法及时排气，引发安全隐患。

基于申请人发现的上述问题，申请人对电池单体的结构进行改进，本申请实施例描述的技术方案适用于电池单体、包含电池单体的电池以及使用电池的用电装置。

用电装置可以是车辆、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，以用电装置为车辆为例进行说明。

如图1所示，车辆1的内部设置有电池10。电池10可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。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。

车辆1还可以包括控制器1b和马达1a。控制器1b用来控制电池10为马达1a供电，例如，用于车辆1的启动、导航和行驶时的工作用电需求。

在本申请一些实施例中，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，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。

如图2以及图3所示，电池10包括电池单体30(图2未示出)。电池10还可以包括用于容纳电池单体30的箱体。

箱体用于容纳电池单体30，箱体可以是多种结构形式。

在一些实施例中，箱体可以包括底壳11和顶壳12。底壳11与顶壳12相互盖合。底壳11和顶壳12共同限定出用于容纳电池单体30的容纳空间。底壳11和顶壳12可以是均为一侧开口的空心结构。底壳11的开口侧盖合于顶壳12的开口侧，则形成具有容纳空间的箱体。底壳11与顶壳12之间还可以设置密封件，以实现底壳11与顶壳12的密封连接。

在实际运用中，底壳11可盖合于顶壳12的顶部。底壳11也可称之为上箱体，顶壳12也可以称之为下箱体。

底壳11和顶壳12可以是多种形状，例如，圆柱体、长方体等。在图2中，示例性地，底壳11与顶壳12均为长方体结构。

在电池10中，电池单体30可以是一个，也可以是多个。若电池单体30为多个，多个电池单体30之间可串联或并联或混联。混联是指多个电池单体30中既有串联又有并联。多个电池单体30之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体30构成的整体容纳于箱体内，也可以是多个电池单体30先串联或并联或混联组成电池模块20。多个电池模块20再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。

在一些实施例中，如图3所示，在电池中，电池单体30为多个。多个电池单体30先串联或并联或混联组成电池模块20。多个电池模块20再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。

在一些实施例中，电池模块20中的多个电池单体30之间可通过汇流部件实现电连接，以实现电池模块20中的多个电池单体30的并联或串联或混联。

如图4所示，在一些实施例中，电池单体30包括外壳40、电极组件50、电极端子60、绝缘件和转接部件70。外壳40包括壳体42以及端盖41，壳体42具有开口421。电极组件50容纳于壳体42内，电极组件50包括极耳51。端盖41用于盖合于开口421。电极端子60安装于端盖41。绝缘件位于端盖41面向电极组件50的一侧。转接部件70用于连接电极端子60和极耳51，以使极耳51与电极端子60电连接。

其中，壳体42可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。壳体42的形状可以根据电极组件50的具体形状来确定。例如，若电极组件50为圆柱体结构，壳体42则可选用为圆柱体结构。若电极组件50为长方体结构，壳体42则可选用长方体结构。在图4中，示例性地，壳体42和电极组件50均为长方体结构。

壳体42的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等，本申请实施例对此不作特殊限制。

容纳于壳体42内的电极组件50可以是一个或多个。在图4中，容纳于壳体42内的电极组件50为两个。

在一些实施例中，电极组件50还包括正极极片、负极极片和隔离件。电极组件50可以是由正极极片、隔离件和负极极片通过卷绕形成的卷绕式结构。电极组件50也可以是由正极极片、隔离件和负极极片通过层叠布置形成的叠片式结构。

正极极片可以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。负极极片可以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。隔离件在正极极片与负极极片之间，用于将正极极片与负极极片隔离，以降低正极极片与负极极片之间出现短路的风险。

其中，隔离件的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。

电极组件50中的极耳51分为正极耳和负极耳。正极耳可以是正极集流体中未涂覆正极活性物质层的部分。负极耳可以是负极集流体中未涂覆负极活性物质层的部分。

在本申请实施例中，参见图4和图5所示，端盖41用于盖合于壳体42的开口421，以形成用于容纳电极组件50的密闭空间，密闭空间还可用于容纳电解质，例如电解液。电极端子60为用于输出电池单体30的电能的输出部件，可为两个。

壳体42的开口421可以一个，也可以是两个。若壳体42的开口421为一个，则端盖41可以是一个。若壳体42的开口421为两个，则端盖41可以是两个。两个端盖41分别盖合于两个开口421，各端盖41上均可以设置有电极端子60。

在一些实施例中，如图4所示，壳体42的开口421为一个，端盖41也为一个。端盖41中可以设置两个电极端子60。一个电极端子60通过一个转接部件70与电极组件50的一个极耳(正极耳)电连接。另一个电极端子60通过另一个转接部件70与电极组件50的另一个极耳(负极耳)电连接。

在另一些实施例中，壳体42的开口421为两个。两个开口421设置在壳体42相对的两侧，端盖41为两个。两个端盖41分别盖合于壳体42的两个开口421处。在这种情况下，每个端盖41上的电极端子60可以是一个。一个端盖41上的电极端子60通过一个转接部件70与电极组件50的一个极耳(正极耳)电连接；另一个端盖41上的电极端子60通过另一个转接部件70与电极组件50的另一个极耳(负极耳)电连接。

在一些实施例中，如图4所示，电池单体30还可以包括泄压机构80。泄压机构80安装于外壳40上。泄压机构80用于在电池单体30的内部压力或温度达到阈值时泄放电池单体30内部的压力。

示例性地，泄压机构80可以是防爆阀、防爆片、气阀、泄压阀或安全阀等。

在一些实施例中，参阅图4至图7，本申请实施例的外壳40具有壁部，壁部具有通孔412，泄压机构80覆盖通孔412。

在本申请实施例中，参见图4至图7所示，为了使泄压机构80能够及时爆破泄压，本申请实施例提供了一种电池单体30，其包括：外壳40，外壳40具有壁部；电极组件50，电极组件50容纳于外壳40内，电极组件50包括正极极片、隔离件和负极极片；泄压机构80，泄压机构80设于壁部，泄压机构80包括薄弱部83、本体部81和连接部82，薄弱部83被配置为在外壳40内部的压力达到阈值时被破坏以释放压力，本体部81位于薄弱部83所围成的区域内，连接部82位于薄弱部83的外侧，并用于连接壁部；本体部81相对于连接部82向背离电极组件50的方向凸出，泄压机构80在面向电极组件50的一侧与本体部81相对应的位置形成有第一凹部84。

需要说明的是，本申请实施例的电极组件50可以是卷绕式电极组件、叠片式电极组件或其它形式的电极组件。

在一些实施例中，电极组件50为卷绕式电极组件。正极极片、负极极片和隔离件均为带状结构。本申请实施例可以将正极极片、隔离件以及负极极片依次层叠并卷绕两圈以上形成电极组件50。

在另一些实施例中，电极组件50为叠片式电极组件。具体地，电极组件50包括多个正极极片和多个负极极片，正极极片和负极极片交替层叠，层叠的方向平行于正极极片的厚度方向和负极极片的厚度方向。

在本申请实施例中，可以是端盖41包括壁部，即，泄压机构80可以设置在端盖41上；也可以是外壳40包括壁部，即泄压机构80可以设置在外壳40上。本申请实施例的泄压机构80设于壁部，可理解地，外壳40和泄压机构80可以为分体结构，即两者各自独立加工制造再通过机械连接方式进行装配。外壳40和泄压机构80还可以为一体成型结构，例如，本申请可以对壁部的预定区域进行减薄处理以形成泄压机构80。为了简单说明，后述的实施例以端盖41为壁部进行说明。

端盖41的厚度相对于壳体42的厚度更厚，从而使得端盖41的刚性大于壳体42的刚性。在相同压力作用下，端盖41不容易变形。电池单体30在运输、温度变化或充放电的过程中，电池单体30的内部压力存在高低交替变化的情况，因此泄压机构80设置于端盖41时，交变应力作用于泄压机构80，泄压机构80致动排放高温高压物质，而不易破坏端盖41的结构。

在本申请实施例的电池单体30中，薄弱部83指的是泄压机构80上相对于本体部81和连接部82强度偏弱，易于破裂、破碎、被撕裂或者打开的部分。泄压机构80包括薄弱部83、本体部81和连接部82，薄弱部83位于本体部81和连接部82的连接处，可以理解地，对泄压机构80的预定区域进行减薄处理，被减薄处理的部分形成薄弱部83，被薄弱部83分隔并通过薄弱部83连接的两个部分形成本体部81和连接部82。或者，对泄压机构80的预定区域进行材料处理，使得该区域的强度弱于其他区域的强度，强度低的区域形成薄弱部83，强度高且被薄弱部83分隔并通过薄弱部83连接的两个部分形成本体部81和连接部82。

连接部82可以直接连接到壁部，也可以通过其它部分间接地连接到壁部。

在一些示例中，薄弱部83可以环绕本体部81一圈。在另一些示例中，薄弱部83也可以环绕本体部81一定的角度，例如，薄弱部83可以环绕本体部81的180°～300°。

在电池单体30的预设压力值较小时，对薄弱部83的强度要求相应较低。但是为了保证薄弱部83的尺寸精度，需要保持薄弱部83具有一定的强度。电池单体30在运输、温度变化或充放电的过程中，电池单体30的内部压力存在高低交替变化的情况，从而使得泄压机构80存在朝远离电极组件50的方向隆起或者朝靠近电极组件50的方向凹陷的变形情况。泄压机构80在隆起和凹陷变形交替出现时，连接于本体部81以及连接部82的薄弱部83会承载交变应力，为了避免薄弱部83在交变应力的作用下破裂，需要保持薄弱部83具有一定的强度。但由于薄弱部83具有一定的强度，在电池单体30的内部压力超过预设压力值时，薄弱部83可能无法及时破裂。电池单体30内部压力过高，电池单体30内部的气体将无法及时排出，从而可能导致电池单体30膨胀甚至爆炸。

在本申请实施例提供的电池单体30中，本体部81相对于连接部82向背离电极组件50的方向凸出，在薄弱部83处发生断面突变，薄弱部83产生应力集中，且泄压机构80在面向电极组件50的一侧与本体部81相对应的位置形成有第一凹部84，进一步加剧了薄弱部83的应力集中，使得薄弱部83容易破裂，在外壳40内压力达到阈值时能够释放压力，保证电池单体30在发生热失控时的安全，有利于提高电池单体30的使用安全性和稳定性。

在一些实施例中，电池单体30还包括防护片90。防护片90附接于外壳40壁部的外表面并且覆盖泄压机构80。

防护片90可以对泄压机构80形成防护，降低外界物体意外撞击或划擦到泄压机构80而导致泄压机构80发生扭曲变形或形成凹痕，进而影响泄压机构80的薄弱部83正常发生断裂爆破的可能性。

在一些示例中，防护片90位于端盖41上侧并覆盖通孔412。防护片90的材料可以是聚乙烯或聚丙烯等塑料。

在本申请实施例的电池单体30中，薄弱部83可以是曲线形结构、环形结构等形状。当薄弱部83为环形结构或环形结构时，则本体部81位于薄弱部83所围成的区域内，连接部82位于薄弱部83的外侧，连接部82用于连接外壳40的壁部。

在一些实施例中，薄弱部83可以是通过在泄压机构80上形成有刻痕、凹槽或其它结构，以减小泄压机构80的局部强度。

在一些实施例中，参见图8至图15，薄弱部83通过在泄压机构80上设置凹槽83c形成。连接部82沿泄压机构80的厚度方向X上具有第一外表面82a和第一内表面82b，第一内表面82b面向电极组件50。

示例性地，可以采用机加工方式在泄压机构80上去除材料以形成凹槽83c，有利于降低加工成本和加工难度。沿厚度方向X，薄弱部83和凹槽83c相对应设置。

在一些实施例中，参见图8，泄压机构80上的凹槽83c呈曲线形，与凹槽83c对应的薄弱部83为曲线形结构。泄压机构80上的凹槽83c呈条形，与凹槽83c对应的薄弱部83为条形结构。

在电池单体30的内部压力存在高低交替变化的情况时，薄弱部83容易发生疲劳老化或断裂，本体部81在薄弱部83断裂后发生翻转，从而将电池单体30泄压。

在一些实施例中，参见图9，泄压机构80上的凹槽83c呈环形。与凹槽83c对应的薄弱部83也呈环形。本体部81位于薄弱部83所围成的区域内。连接部82用于连接壁部。

在一些示例中，凹槽83c所围成的区域可以为跑道型、圆形、矩形或椭圆形形状。在电池单体30的内部压力存在高低交替变化的情况时，薄弱部83容易发生疲劳老化或断裂，薄弱部83断裂后，暴露出壁部的通孔412，电池单体30和外部环境连通，电池单体30可以快速泄压。

在一些实施例中，凹槽83c沿厚度方向X凹陷。

在一些示例中，参见图10和图11，凹槽83c相对于第一外表面82a沿朝向电极组件50的方向凹陷。

在另一些示例中，参见图12，凹槽83c相对于第一内表面82b沿背离电极组件50的方向凹陷。

在又一些示例中，参见图13，凹槽83c为两个，一个凹槽83c相对于第一内表面82b沿背离电极组件50的方向凹陷，并且另一个凹槽83c相对于第一外表面82a沿朝向电极组件50的方向凹陷。

本申请实施例的电池单体30，参见图14，本体部81的厚度和连接部82的厚度均大于薄弱部83的厚度。薄弱部83的强度相较于本体部81和连接部82更小，更容易被破坏，可以及时将电池单体30泄压。

在一些实施例中，连接部82的厚度为B1，薄弱部83的厚度为W1，其中，0.1≤W1/B1≤0.5。薄弱部83和连接部82的厚度在上述数值范围时，可以提高薄弱部83的加工精度，从而提高薄弱部83的厚度均一性，薄弱部83受到交变应力时，薄弱部83被破坏的程度较为均一，从而可以提高电池的爆破一致性。

当W1/B1＜0.1时，薄弱部83的厚度相对较薄，薄弱部83的强度较低，在电池单体30未发生热失控时，薄弱部83容易被破坏。并且在形成此厚度的薄弱部83时，薄弱部83的尺寸波动较大，其厚度均一性较差，不同电池单体30的薄弱部83受到交变应力时，发生疲劳老化的区域或程度可能不同，导致不同电池单体30的爆破泄压的一致性较差。

当W1/B1＞0.5时，薄弱部83的厚度相对较厚，薄弱部83的强度较高，在电池单体30的预设压力值较小的情况下，薄弱部83不容易被破坏，在电池单体30发生热失控时，电池单体30内部的气体无法及时排出，电池单体30容易发生膨胀甚至爆炸等现象。

在本申请实施例的电池单体30中，参见图14，第一凹部84相对于第一内表面82b沿背离电极组件50的方向凹陷。在薄弱部83处形成应力集中，薄弱部83容易被破坏，从而可以及时将电池单体30进行泄压。

在一些实施例中，凹槽83c和第一凹部84在第一方向Y的投影至少部分重叠设置，第一方向Y垂直于泄压机构80的厚度方向X。凹槽83c和薄弱部83在厚度方向X对应设置，凹槽83c和第一凹部84在第一方向Y的投影至少部分重叠设置，将加剧薄弱部83的应力集中，薄弱部83更容易被破坏，可以及时将电池单体30进行泄压。

在一些实施例中，参见图14，第一凹部84相对于第一内表面82b沿背离电极组件50的方向凹陷，本体部81至少一部分凸出于第一外表面82a。本体部81至少一部分凸出于第一外表面82a，本体部81和连接部82之间形成阶梯式结构，在本体部81和连接部82的连接处的应力将显著增高，而薄弱部83位于本体部81和连接部82的连接处，则薄弱部83处的应力集中将会被加剧。

在一些实施例中，参见图14，在泄压机构80的厚度方向X上，连接部82的厚度为B1，本体部81的高度为H，其中H/B1≤2。连接部82和本体部81的厚度在上述数值范围时，本体部81的高度适中，容易加工成型，在加剧薄弱部83处的应力集中的情况下，可以防止本体部81与电池单体30外的异物发生干涉。

当H/B1＞2时，本体部81的高度过高，不容易加工，并且过高的本体部81可能会凸出于电池单体30的表面，与电池单体30外的异物发生干涉。

在一些实施例中，参见图14，第一凹部84具有底壁841，第一凹部84从第一内表面82b沿背离电极组件50的方向凹陷至底壁841，底壁841沿背离电极组件50的方向不超出于第一外表面82a。沿厚度方向X，随底壁841与第一外表面82a的间距减小，第一凹部84在厚度方向X的凹陷程度越深，与第一凹部84位置相对应的本体部81，和薄弱部83的连接处更容易形成应力集中，薄弱部83更容易被破坏。

在一些实施例中，本申请实施例的泄压机构80还包括过渡部85，参见图14，过渡部85环绕连接部82设置并用于连接壁部和连接部82，过渡部85的厚度大于连接部82的厚度。过渡部85的厚度相对更厚，可提高过渡部85的焊接强度，防止过渡部85厚度较小，在焊接时发生扭曲变形或烧穿等。并且连接部82的厚度相对更薄，泄压机构80受到交变应力时，容易破裂，可及时泄压。

在一些实施例中，连接部82的厚度为B1，过渡部85的厚度为B2，其中，B1/B2≤2/3。连接部82和过渡部85的厚度在此数值范围时，连接部82和过渡部85的厚度适中，既可以满足过渡部85的焊接强度，又可以满足连接部82的强度要求。

需要说明的是，过渡部85沿泄压机构80的厚度方向X上具有第二外表面85a和第二内表面85b，第二内表面85b面向电极组件50。

在一些实施例中，沿背离电极组件50的方向，第二外表面85a凸出于第一外表面82a。

在一些实施例中，沿靠近电极组件50的方向，第二内表面85b凸出于第一内表面82b。

在一些实施例中，沿背离电极组件50的方向，第二外表面85a凸出于第一外表面82a；以及沿靠近电极组件50的方向，第二内表面85b凸出于第一内表面82b。

作为示例，连接部82的厚度为B1，过渡部85的厚度为B2，其中，B1/B2≤2/3。连接部82和过渡部85的厚度在此数值范围时，连接部82和过渡部85的厚度适中，既可以满足过渡部85的焊接强度，又可以满足连接部82的撕裂强度。

在一些实施例中，过渡部85和连接部82平滑过渡连接，在安装过程中，防止过渡部85和连接部82的连接处发生断裂。

在一些实施例中，参见图15，沿厚度方向X，本体部81相对于过渡部85向背离电极组件50的方向凸出。并且过渡部85的厚度大于连接部82的厚度。本体部81、薄弱部83、连接部82和过渡部85之间形成阶梯式结构，薄弱部83和连接部82容易形成应力集中，尤其会加剧薄弱部83的应力集中，薄弱部83容易被破坏，电池单体30可及时泄压。

本申请实施例的连接部82沿第一方向Y的最小尺寸大于0.1mm。薄弱部83更靠近泄压机构80的中心位置，薄弱部83受到的交变应力更为均匀，薄弱部83发生断裂的一致性更高。

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 (18)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳具有壁部；

电极组件，所述电极组件容纳于所述外壳内，所述电极组件包括正极极片、隔离件和负极极片；

泄压机构，所述泄压机构设于所述壁部，所述泄压机构包括薄弱部、本体部和连接部，所述薄弱部被配置为在所述外壳内部的压力达到阈值时被破坏以释放所述压力，所述本体部位于所述薄弱部所围成的区域内，所述连接部位于所述薄弱部的外侧，并用于连接所述壁部；

所述本体部相对于所述连接部向背离所述电极组件的方向凸出，所述泄压机构在面向所述电极组件的一侧与所述本体部相对应的位置形成有第一凹部。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述薄弱部通过在所述泄压机构上设置凹槽形成。

3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述本体部的厚度和所述连接部的厚度均大于所述薄弱部的厚度。

4.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述连接部的厚度为B1，所述薄弱部的厚度为W1，其中，0.1≤W1/B1≤0.5。

5.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述凹槽和所述第一凹部在第一方向的投影至少部分重叠设置，所述第一方向垂直于所述泄压机构的厚度方向。

6.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述连接部沿所述泄压机构的厚度方向上具有第一外表面和第一内表面，所述第一内表面面向所述电极组件；

所述凹槽相对于所述第一内表面沿背离所述电极组件的方向凹陷；和/或，所述凹槽相对于所述第一外表面沿朝向所述电极组件的方向凹陷。

7.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述连接部沿所述泄压机构的厚度方向上具有第一外表面和第一内表面，所述第一内表面面向所述电极组件；

所述第一凹部相对于所述第一内表面沿背离所述电极组件的方向凹陷，所述本体部至少一部分凸出于所述第一外表面。

8.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，在所述泄压机构的厚度方向上，所述连接部的厚度为B1，所述本体部的高度为H，其中，H/B1≤2。

9.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述第一凹部具有底壁，所述第一凹部从所述第一内表面沿背离所述电极组件的方向凹陷至所述底壁，所述底壁沿背离所述电极组件的方向不超出于所述第一外表面。

10.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述泄压机构还包括过渡部，所述过渡部环绕所述连接部设置并用于连接所述壁部和所述连接部，且所述过渡部的厚度大于所述连接部的厚度。

11.根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，所述连接部的厚度为B1，所述过渡部的厚度为B2，其中，B1/B2≤2/3。

12.根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，

所述连接部沿所述泄压机构的厚度方向上具有第一外表面和第一内表面，所述第一内表面面向所述电极组件；

所述过渡部沿所述泄压机构的厚度方向上具有第二外表面和第二内表面，所述第二内表面面向所述电极组件；

沿背离所述电极组件的方向，所述第二外表面凸出于所述第一外表面；和/或，沿靠近所述电极组件的方向，所述第二内表面凸出于所述第一内表面。

13.根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，所述本体部相对于所述过渡部向背离所述电极组件的方向凸出。

14.根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，所述连接部沿第一方向的最小尺寸大于0.1mm，所述第一方向垂直于所述泄压机构的厚度方向。

15.根据权利要求1至14任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括防护片，所述防护片附接于所述壁部的外表面并且覆盖所述泄压机构。

16.根据权利要求1至14任一项所述的电池单体，其特征在于，所述外壳包括端盖和壳体，所述壳体设有开口，所述端盖用于覆盖所述开口，

其中，所述壁部为所述端盖。

17.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1至16任一项所述的电池单体。

18.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求17所述的电池，所述电池用于提供电能。

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