CN217655975U

CN217655975U - 电芯、电池模组和车辆

Info

Publication number: CN217655975U
Application number: CN202221538208.5U
Authority: CN
Inventors: 于东朋; 杨红新; 张放南; 高飞; 刘静; 夏天军; 王俊; 宁亚军; 左帆帆; 刘峰
Original assignee: Svolt Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Svolt Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2022-06-17
Filing date: 2022-06-17
Publication date: 2022-10-25
Anticipated expiration: 2032-06-17

Abstract

本实用新型公开了电芯、电池模组和车辆。该电芯包括：壳体、盖板和防爆阀。壳体包括沿电芯长度方向相对设置的第一端和第二端，以及沿电芯宽度方向相对设置的第一面和第二面；第一端和第二端的至少之一上设有盖板；沿电芯长度方向包括至少三个间隔分布的防爆阀，防爆阀设在第一端和第二端的至少之一上，以及第一面和第二面的至少之一上；在电芯的长度方向上相邻两个防爆阀的间距不小于10mm。该电芯可以增大防爆阀的泄压速度，实现精准、快速泄压，保证电池的安全性。

Description

电芯、电池模组和车辆

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，具体而言，涉及电芯、电池模组和车辆。

背景技术

随着社会的发展和人们日益增长的需求，传统能源的储量已岌岌可危，目前全国都在大力发展新型能源，尤其是汽车行业，如今越来越多的汽车企业开始研发并制造电动汽车，作为电动汽车的核心部件及能量来源，动力电池是研究的重点，动力电池的存储能力决定了汽车的续航里程，动力电池的最小存储单元即为电芯，电芯的安全性决定了动力电池的安全性，电芯中防爆阀的布置方式对其安全性能发挥了至关重要的作用。传统电芯通常只有一个防爆阀，一般设置在盖板上，防爆阀的面积设计受到盖板尺寸的限制。当电芯在过充过放或大功率输出等极端情况下内部热失控，产生大量气体导致电芯内部气压迅速升高，从而使防爆阀开启泄压时，如果防爆阀数量较少，面积较小，会导致泄压速度小于内部产气速度，存在电芯爆炸的风险。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出电芯、电池模组和车辆，以增大防爆阀的泄压速度，实现精准、快速泄压，保证电池的安全性。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种电芯。根据本实用新型的实施例，该电芯包括壳体、盖板和防爆阀。所述壳体包括沿所述电芯长度方向相对设置的第一端和第二端，以及沿所述电芯宽度方向相对设置的第一面和第二面；所述第一端和所述第二端的至少之一上设有所述盖板；沿所述电芯长度方向包括至少三个间隔分布的所述防爆阀，所述防爆阀设在所述第一端和所述第二端的至少之一上，以及所述第一面和所述第二面的至少之一上；在所述电芯的长度方向上相邻两个所述防爆阀的间距不小于10mm。

进一步地，所述电芯包括至少三个所述防爆阀，至少三个所述防爆阀沿所述电芯的长度方向均匀分布。

进一步地，所述第一端设有正极盖板，所述第二端设有负极盖板，所述正极盖板和所述负极盖板上均设有所述防爆阀。

进一步地，仅所述第一端设有所述盖板，所述盖板上连接有正极极柱和负极极柱，所述盖板和所述第二端的壳体上均设有所述防爆阀。

进一步地，仅所述第一端设有所述盖板，所述盖板上连接有正极极柱和负极极柱，所述盖板上不设所述防爆阀，所述第二端的壳体上设有所述防爆阀。

进一步地，包括至少三个所述防爆阀且仅所述第一端设有所述盖板，所述第二端的壳体上、所述第一面上和所述第二面上分别独立地设有至少一个所述防爆阀，位于所述第二面上的所述防爆阀在所述第一面上的投影与位于所述第一面上的所述防爆阀不重合。

进一步地，所述防爆阀设在所述壳体或所述盖板上，设在所述壳体上的所述防爆阀为冲压刻痕结构，冲压刻痕的残厚不小于60不小且不大于所述壳体厚度的1/2。

进一步地，所述防爆阀的冲压形状为C形。

进一步地，所述防爆阀在所述壳体上的投影宽度与所述壳体厚度的比值为0.4～0.9，设在所述第一端或所述第二端上的所述防爆阀在所述壳体上的投影长度与所述壳体宽度之比为0.01～0.5，设在所述第一面或所述第二面上的所述防爆阀在所述壳体上的投影长度与所述壳体长度之比为0.01～0.5。

进一步地，所述壳体的长度与厚度之比为10～100。

进一步地，设在所述第一端或所述第二端上的所述防爆阀在所述壳体上的投影长度与所述壳体宽度之比为0.01～0.2，设在所述第一面或所述第二面上的所述防爆阀在所述壳体上的投影长度与所述壳体长度之比为0.01～0.1。

与现有技术相比，该电芯可以具有以下有益效果：1、可在电芯的端部和电芯的中部均设置防爆阀，且通过在电芯长度方向上设有至少三个间隔分布的防爆阀，无论电芯内部失控点在电芯两端或中间，都可以通过距离最近的防爆阀泄压，实现精准快速泄压，进而提高电池的安全性能；2、控制在电芯长度方向上相邻两个防爆阀的间距不小于10mm，可以在使电芯具有高安全性的前提下降低防爆阀的数量，避免防爆阀过于密集影响电芯的整体设计和正常使用要求，同时降低制备工艺难度；3、该电芯结构尤其适用于长度较长的电芯，能解决较长电芯中部泄压路径长，泄压效率低的问题，保证较长电芯的安全性；4、还可以根据防爆阀设置的具体位置来设计防爆阀的尺寸，在不影响电芯的整体结构和使用要求等的前提下，增大防爆阀的设计面积，提高单个防爆阀的泄压能力，由此可以进一步有利于实现快速泄压。

在本实用新型的再一个方面，本实用新型提出了一种电池模组。根据本实用新型的实施例，该电池模组包括在前面所述的电芯。该电池模组具有前面所述的电芯的全部特征及效果，此处不再一一赘述。总的来说，与现有技术相比，该电池模组的安全性能更好。

在本实用新型的又一个方面，本实用新型提出了一种车辆。根据本实用新型的实施例，所述车辆包括前面所述的电池模组。与现有技术相比，该车辆的安全性更高，客户满意度好，市场竞争力更强。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型一个实施例的电芯的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的电芯以及电芯上第一端、第二端、第一面和第二面的平面结构示意图；

图3是根据本实用新型再一个实施例的电芯以及电芯上第一端、第二端、第一面和第二面的平面结构示意图；

图4是根据本实用新型又一个实施例的电芯以及电芯上第一端、第二端、第一面和第二面的平面结构示意图；

图5是根据本实用新型又一个实施例的电芯以及电芯上第一端、第二端、第一面和第二面的平面结构示意图；

图6是根据本实用新型一个实施例的防爆阀与电芯相对尺寸的示意图。

附图说明：

10：壳体；11：防爆阀；12：电芯第一端；13:电芯第二端；14：电芯第一面；15：电芯第二面；16：正极极柱；17：负极极柱；20：盖板。

A₁：防爆阀在壳体上的投影宽度；A₂：防爆阀在壳体上的投影长度；A₃：防爆阀在壳体上的投影长度；B₁：壳体厚度；B₂：壳体长度；B₃：壳体宽度。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“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；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，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种电芯。根据本实用新型的实施例，参考图1理解，该电芯包括壳体10、盖板20和防爆阀11，壳体10包括沿电芯长度方向相对设置的第一端12和第二端13，以及沿电芯宽度方向相对设置的第一面14和第二面15；第一端12和第二端13的至少之一上设有盖板20；沿电芯长度方向包括至少三个间隔分布的防爆阀11，防爆阀11设在第一端12和第二端13的至少之一上，以及第一面14和第二面15的至少之一上；在电芯的长度方向上相邻两个防爆阀11的间距不小于10mm。可以理解的是，壳体10可以为金属外壳，如铝制外壳等。

下面参考图1～6对本实用新型上述实施例的电芯进行详细描述。

根据本实用新型的实施例，参考图2～5理解，电芯可以包括至少三个防爆阀11，该至少三个防爆阀11可以沿电芯的长度方向均匀分布，由此，可以避免相邻两个防爆阀之间间距过长导致局部区域泄压路径过长，泄压速率较低，无法快速精准的泄压。

根据本实用新型的实施例，参考图2理解，电芯的第一端12可以设有正极盖板，第二端13可以设有负极盖板，正极盖板和负极盖板上可以均设有防爆阀11，可以理解的是，此时第一面14和第二面15的至少之一上也设有防爆阀11，其中，图2中(a)为电芯第一端12的平面图，图2中(b)为电芯第二端13的平面图，图2中(c)为电芯第一面14的平面图，图2中(d)为电芯第二面15的平面图(后续图3～6中的(a)、(b)、(c)、(d)同图2)。例如，参考图2理解，可以在第一面14的中部或第二面15的中部设置一个防爆阀11，或者，第一面14和第二面15上可以均设置有防爆阀11，此时该电芯中的四个防爆阀沿电芯的长度方向间隔分布，通过将防爆阀设置在电芯的不同长度水平内，可以进一步降低电芯内部失控点到防爆阀的直线距离，提升电芯泄压时的泄压速度和泄压能力，降低泄压不及时进而发生爆炸的风险。

可以理解的是，盖板上的防爆阀可以通过在盖板上加工通孔并在该通孔上设置防爆膜得到，该防爆膜可以通过激光焊接与盖板固定相连，实现电池的密封；壳体上的防爆阀采用冲压刻痕的方式制备；当电池内部发生气体膨胀，压力增大到一定程度时，通过防爆膜脱焊、破裂或壳体在冲压刻痕处破裂实现放气泄压。

根据本实用新型的实施例，参考图3～5理解，可以仅在电芯的第一端12设置盖板20，盖板20上同时连接有正极极柱16和负极极柱17，此时，参考图3理解，可以在盖板20和位于第二端13的壳体上均设置防爆阀11，并在壳体第一面14和第二面15的至少之一上也设有防爆阀11，由此，也可以实现电芯的快速、精准泄压；或者，当仅在电芯的第一端12设置盖板20时，若该盖板20连接正极极柱16和负极极柱17后盖板表面空间有限，也可以不在盖板20上设置防爆阀11，此时，参考图4理解，可以在位于第二端13的壳体上设置一个防爆阀11，同时在壳体第一面14和/或第二面15上设置至少两个防爆阀11，该至少两个防爆阀11可以同时设在壳体的第一面14上或同时设在壳体的第二面15上，也可以如图5所示分设在壳体的第一面14和第二面15上，由此，也可以实现电芯的快速、精准泄压。根据本实用新型的一个具体示例，参考图5理解，该电芯可以包括至少三个防爆阀11且仅第一端12设有盖板，第二端13所在的壳体上、第一面14上和第二面15上分别独立地设有至少一个防爆阀11，位于第二面15上的防爆阀11在第一面14上的投影与位于第一面14上的防爆阀11不重合，由此可以使各个防爆阀在电芯长度方向上间隔分布，当电芯内部压力过大时，气体可以通过最接近的一个防爆阀排出，实现精准、快速泄压的目的。

根据本实用新型的实施例，防爆阀11是设在壳体10或盖板20上的，设在壳体10上的防爆阀11为冲压刻痕结构，冲压刻痕的残厚可以不小于60μm且不大于壳体厚度的1/2。当电芯内部发生热失控，电芯中的电解液或活性物质分解会产生大量气体导致电池内局部压力迅速升高，此时通过防爆阀结构破坏实现电芯内部与外界连通泄压，当防爆阀设置在壳体上时，若冲压刻痕残厚过大，设在壳体上的防爆阀耐高压的能力较强，在电芯内部高压下发生破坏所需的极限压力较高，不利于实现快速泄压的需求，而若冲压刻痕残厚过小，其强度又较低，在较小的压力变化下就可能发生破坏，影响电芯的正常使用需求，本实用新型中通过控制防爆阀的冲压刻痕残厚为上述范围，可以使其在满足电芯正常使用需求的前提下能及时泄压，保证电池的安全性。

根据本实用新型的实施例，参考图2～6理解，设在壳体10上的防爆阀11的冲压形状可以为C形。通过在壳体上形成C形防爆阀，当防爆阀在电芯内部压力下发生破坏时，既能在冲压区域形成开口完成泄压，又能保证防爆阀仍有部分区域与壳体相连，避免防爆阀脱离电芯弹出，由此可以进一步提升电芯的安全性能，并避免防爆阀蹦出产生伤人等其它安全风险。

根据本实用新型的实施例，结合图6理解，单个防爆阀11在壳体10上的投影宽度A₁与壳体10厚度B₁的比值可以为0.4～0.9，例如可以为0.5、0.6、0.7或0.8等，设在第一端12或第二端13上的单个防爆阀11在壳体上的投影长度A₃与壳体宽度B₃之比可以为0.01～0.5，例如可以为0.05、0.1、0.2、0.3或0.4等，设在第一面14或第二面15上的单个防爆阀11在壳体上的投影长度A₂与壳体长度B₂之比可以为0.01～0.5，例如可以为0.05、0.1、0.2、0.3或0.4等。需要说明的是，本实用新型中所述的“防爆阀在壳体上的投影”指的是防爆阀在与其所在面平行的壳体表面/截面上的投影，或所述防爆阀在与其所在盖板设置面平行的壳体表面/截面上的投影。发明人发现，当防爆阀的尺寸太小时，其泄压能力不足，泄压速度较慢，无法及时将电芯内部的气体排出；而当防爆阀的尺寸过大时，一方面会影响电芯的整体强度，另一方面，当防爆阀设在盖板上时，还会影响正负极柱的设置，本实用新型中通过控制防爆阀的宽度和长度分别为上述尺寸范围，可以在不影响电池原有结构设计需求的前提下，使位于不同设置位置的防爆阀均具有较高的泄压能力，从而更有利于电芯的及时、快速泄压。进一步地，第一端12或第二端13上的防爆阀11在壳体上的投影长度A₃与壳体宽度B₃之比可以为0.01～0.2，设在第一面14或第二面15上的防爆阀11在壳体上的投影长度A₂与壳体长度B₂之比可以为0.01～0.1，由此可以在满足快速泄压需求的前提下进一步避免对电芯结构及强度可能产生的负面影响。

根据本实用新型的实施例，结合图5理解，壳体的长度B₂与厚度B₁之比可以为10～100，例如可以为20、30、40、50、60、70、80或90等。本实用新型中的电芯适用于长度较长的电芯，基于现有电芯厚度水平，当B₂/B₁太小时，电芯长度较小，在电芯长度方向设置至少三个防爆阀的设计一方面对电芯精准、快速泄压的促进作用不明显，另一方面还会存在工艺浪费；而当B₂/B₁太大时，电芯长度过长，一方面难以保证电芯的整体长度，另一方面电芯的通用性及适配性也都较差，在实际设计、制造和应用上，技术挑战和难度都很大，本实用新型中通过控制壳体为上述尺寸范围，既可以满足电芯的整体强度需求，还可以实现电芯的精准、快速泄压，保证电芯的高安全性。

在本实用新型的再一个方面，本实用新型提出了一种电池模组。根据本实用新型的实施例，该电池模组包括前面任一项实施例所述的电芯。该电池模组具有前面所述电芯的全部技术特征及效果，此处不再一一赘述，总的来说，与现有技术相比，该电池模组的安全性能更好。可以理解的是，该电池模组还可以包括箱体结构等相关组件，优选还可以包括电芯散热组件，此处不再一一赘述，其中电芯位于该箱体结构内。

在本实用新型的又一个方面，本实用新型提出了一种车辆。根据本实用新型的实施例，该车辆包括前面所述的电池模组。该车辆具有前面所诉的电池模组的全部技术特征及效果，此处不再一一赘述，总的来说，与现有技术相比，该车辆的安全性更高，客户满意度好，市场竞争力更强。需要说明的是，该车辆的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不再一一赘述，例如可以为电动车、新能源汽车等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种电芯，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体包括沿所述电芯长度方向相对设置的第一端和第二端，以及沿所述电芯宽度方向相对设置的第一面和第二面；

盖板，所述第一端和所述第二端的至少之一上设有所述盖板；

防爆阀，沿所述电芯长度方向包括至少三个间隔分布的所述防爆阀，所述防爆阀设在所述第一端和所述第二端的至少之一上，以及所述第一面和所述第二面的至少之一上；在所述电芯的长度方向上相邻两个所述防爆阀的间距不小于10mm。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，包括至少三个所述防爆阀，至少三个所述防爆阀沿所述电芯的长度方向均匀分布。

3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一端设有正极盖板，所述第二端设有负极盖板，所述正极盖板和所述负极盖板上均设有所述防爆阀；或者，

仅所述第一端设有所述盖板，所述盖板上连接有正极极柱和负极极柱，所述盖板和所述第二端的壳体上均设有所述防爆阀；或者，

仅所述第一端设有所述盖板，所述盖板上连接有正极极柱和负极极柱，所述盖板上不设所述防爆阀，所述第二端的壳体上设有所述防爆阀。

4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，包括至少三个所述防爆阀且仅所述第二端设有所述盖板，所述第一端的壳体上、所述第一面上和所述第二面上分别独立地设有至少一个所述防爆阀，位于所述第二面上的所述防爆阀在所述第一面上的投影与位于所述第一面上的所述防爆阀不重合。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的电芯，其特征在于，所述防爆阀设在所述壳体或所述盖板上，设在所述壳体上的所述防爆阀为冲压刻痕结构，冲压刻痕的残厚不小于60μm且不大于所述壳体厚度的1/2。

6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述防爆阀的冲压形状为C形。

7.根据权利要求1~4中任一项所述的电芯，其特征在于，所述防爆阀在所述壳体上的投影宽度与所述壳体厚度的比值为0.4~0.9，设在所述第一端或所述第二端上的所述防爆阀在所述壳体上的投影长度与所述壳体宽度之比为0.01~0.5，设在所述第一面或所述第二面上的所述防爆阀在所述壳体上的投影长度与所述壳体长度之比为0.01~0.5；和/或，

所述壳体的长度与厚度之比为10~100。

8.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，设在所述第一端或所述第二端上的所述防爆阀在所述壳体上的投影长度与所述壳体宽度之比为0.01~0.2，设在所述第一面或所述第二面上的所述防爆阀在所述壳体上的投影长度与所述壳体长度之比为0.01~0.1。

9.一种电池模组，其特征在于，包括权利要求1~8中任一项所述的电芯。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的电池模组。