CN217740672U - 缓冲垫、电池单体及电池 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种缓冲垫，用于电池，缓冲垫包括：缓冲层；以及抗热收缩层，设置在缓冲层的至少一侧，抗热收缩层的热收缩率小于缓冲层的热收缩率，和/或抗热收缩层的孔隙率小于缓冲层的孔隙率。

Description

缓冲垫、电池单体及电池

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种缓冲垫、电池单体及电池。

背景技术

节能减排是汽车产业可持续发展的关键，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。

电池在使用的过程中，随着发热，电芯可能发生如鼓胀或模组向外方向上的膨胀变形。为了减少电芯变形对电池造成的影响，常在电芯之间放置缓冲垫以起到缓冲的效果。

然而目前市面上常规的电池用缓冲垫以常规发泡材料制成，结构稳定性差。缓冲垫在电池的生产使用过程中，尤其是在高温环境或真空环境下容易发生变形，甚至产生结构的坍塌，难以保证持续的缓冲效果。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提出一种缓冲垫，以改善缓冲垫在高温环境或真空环境下变形的问题。

本申请第一方面的实施例提供一种缓冲垫，用于电池，所述缓冲垫包括：缓冲层；以及抗热收缩层，设置在所述缓冲层的至少一侧，所述抗热收缩层的热收缩率小于所述缓冲层的热收缩率，和/或所述抗热收缩层的孔隙率小于所述缓冲层的孔隙率。

本申请实施例的技术方案中，采用上述设置可以改善缓冲层的热收缩性能，避免缓冲垫在真空或热环境下出现不规则热收缩，在电池生产使用过程中保证缓冲垫的缓冲性能，从而进一步保证电池的电化学性能、使用寿命和安全性。

在一些实施例中，所述抗热收缩层涂覆在所述缓冲层的至少一个表面上。抗热收缩层涂覆在缓冲层的表面上能够有效提高抗热收缩层的抗热收缩效果，并且涂覆工艺成本低、工艺简单，适合推广应用。

在一些实施例中，所述抗热收缩层涂覆在所述缓冲层的所有表面。抗热收缩层涂覆在缓冲层的所有表面可以起到全面防护的作用，防止缓冲层释放的气体从边缘逃逸导致缓冲层的热收缩，进一步提高了缓冲垫的抗热收缩性。

在一些实施例中，所述缓冲垫还包括隔热层，所述抗热收缩层位于所述隔热层和缓冲层之间。隔热层起到阻隔电芯与电芯或卷芯与卷芯间的热传递的作用，减少电芯件的热累积，同时提升极端情况下的热蔓延时间，能够提升整个电池单体以及电池的安全性。

在一些实施例中，所述抗热收缩层的涂覆密度为0.065-130g/m²。抗热收缩层的涂覆密度过低难以起到有效抗热收缩的作用，抗热收缩层的涂覆密度过高会影响缓冲层的变形，降低缓冲垫的缓冲性能，同时也会增加缓冲垫和电池的质量，降低电池的使用效能。

在一些实施例中，所述抗热收缩层的涂覆密度为0.65-65g/m²。合理的设置涂覆密度可以同时保证缓冲垫的抗热收缩性能和缓冲性能。

在一些实施例中，所述抗热收缩层和所述隔热层的厚度之和与所述缓冲垫的厚度的比值小于或等于0.4，所述缓冲垫的厚度为所述缓冲层、抗热收缩层和隔热层三者的厚度之和。合理的设置抗热收缩层和隔热层的厚度可以同时保证缓冲垫的抗热收缩性能和缓冲性能。

在一些实施例中，所述缓冲垫的厚度为0.1-10mm，所述抗热收缩层的厚度为0.001-0.6mm，所述隔热层的厚度为0.005-2mm。合理的设置缓冲垫、抗热收缩层和隔热层的厚度可以同时保证缓冲垫的抗热收缩性能和缓冲性能。

在一些实施例中，所述缓冲垫的厚度为0.8-5mm。缓冲垫的厚度过小无法有效起到缓冲作用，缓冲垫的厚度过大占用电池空间过大，降低电池使用效能，设置缓冲垫的厚度在合理范围内可以保证缓冲效果。

在一些实施例中，所述抗热收缩层的长度和所述缓冲层的长度之间的比值大于或等于0.9，并且所述抗热收缩层的宽度和所述缓冲层的宽度之间的比值大于或等于0.9。上述比值设置能够保证抗热收缩层对缓冲层主要的受热面实现覆盖，保证抗热收缩效果。

在一些实施例中，所述抗热收缩层成型为袋装结构，所述缓冲层密封放置于所述抗热收缩层中。抗热收缩层成型为袋装结构，缓冲层密封放置于抗热收缩层中使得即便缓冲层的闭孔结构发生了破坏，发泡材料中的气体释放，但释放的气体会密封于热收缩层形成的袋装结构中，持续的发挥缓冲的作用。通过袋装结构既实现了对缓冲层的保护，又简化了抗热收缩层的制备工艺、降低了生产成本，同时通过柔性材料制备的袋装结构密封缓冲层，避免了缓冲垫对隔膜或裸电芯造成损伤，提升了电池单体以及电池结构整体的可靠性。

在一些实施例中，制备所述抗热收缩层的材料采用可被电解液分解的材料。抗热收缩层可被电解液分解，使得抗热收缩层制成的缓冲袋在电解液注入后可以被电解液分解，避免了在后续的电池使用过程中缓冲垫占用电芯内部的空间，可以提升电芯整体的空间利用率。

在一些实施例中，隔热层，所述隔热层涂覆在所述缓冲层的至少一个表面上。隔热层起到阻隔电芯在使用过程中电芯与电芯或卷芯与卷芯间的热传递的作用，减少电芯件的热累积，同时提升极端情况下的热蔓延时间，能够提升整个电池单体以及电池的安全性。

在一些实施例中，所述抗热收缩层的厚度和所述缓冲垫的厚度之间的比值小于或等于0.2，所述缓冲垫的厚度为所述缓冲层和隔热层两者的厚度之和。抗热收缩层的厚度过小难以起到有效抗热收缩的作用，抗热收缩层的厚度过大会影响缓冲层的变形，降低缓冲垫的缓冲性能，同时也会增加缓冲垫和电池的体积，降低电池的使用效能。

在一些实施例中，所述抗热收缩层的厚度为0.02-0.8mm。

在一些实施例中，所述抗热收缩层的热收缩率和所述缓冲层的热收缩率的比值小于或等于0.3，所述抗热收缩层的孔隙率小于或等于0.1。该设置能够保证抗热收缩层的抗热收缩效果。

在一些实施例中，制备所述抗热收缩层的材料包括无机材料和粘结剂。无机材料刚性大、不易变形，能够起到更加显著的抗热收缩的作用。同时，无机材料兼具较强的阻燃性和隔热性，包含无机材料的抗热收缩层能够在实现抗热收缩的同时兼具阻燃和隔热功能，有助于进一步提高缓冲垫的整体性能。

本申请第二方面的实施例提供一种电池单体，包括：壳体；至少两个电芯组件，装配于所述壳体内；以及任一实施例中所述的缓冲垫，设置于相邻两个所述电芯组件之间。上述电池单体通过设置有抗热收缩的缓冲垫，表现出更优异的电化学性能、使用寿命和安全性能。

在一些实施例中，每相邻两个电芯组件之间均装配有所述缓冲垫。在每相邻两个电芯组件之间均装配有缓冲垫以最大化的发挥缓冲垫的抗热收缩性能，进一步提高电池性能。

本申请第三方面的实施例提供一种电池，其包括箱体；和至少一个任意实施例所述的电池单体，装配于所述箱体内。上述电池通过设置有抗热收缩的缓冲垫，表现出更优异的电化学性能、使用寿命和安全性能。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。

图1为本申请一些实施例的车辆的结构示意图；

图2位本申请一些实施例的电池的分解结构示意图；

图3为本申请一些实施例的电池单体的结构示意图；

图4为本申请一些实施例的电池单体的俯视图；

图5为本申请一些实施例的缓冲垫的分解结构示意图；

图6为本申请另一些实施例的缓冲垫的结构示意图；

图7为本申请另一些实施例的缓冲垫的侧视图；

图8为本申请另一些实施例的缓冲垫的结构示意图；

图9为本申请另一些实施例的缓冲垫的侧视图；

图10为本申请另一些实施例的缓冲垫的结构示意图；

图11为本申请另一些实施例的缓冲垫的结构示意图。

附图标记说明：

车辆1000；

电池100，控制器200，马达300；

箱体10，第一部分11，第二部分12；

电池单体20，壳体21，电芯组件22；

缓冲垫1，缓冲层2，抗热收缩层3，隔热层4。

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。

缓冲垫设置于电芯组件的内部可以将原本用于在电芯组件之间设置缓冲垫的空间全部让渡给电芯组件，提高电芯组件的空间利用率与成组效率。然而缓冲垫放置于电芯组件内部时，缓冲垫需要和电芯组件共同经历顶盖焊接、烘烤、注液、化成等诸多工序，对缓冲垫的性能有所影响。烘烤的目的是为了去除电芯中的水分，如果不及时去除电芯中的水分，水分会导致注入的电解液的分解，同时会产生腐蚀气体HF，HF会腐蚀电池，对电池的电化学性能、使用寿命和安全性产生严重影响。去除水分的最快速且有效的方式就是对注液前的电芯在真空下进行高温烘烤，然而缓冲垫在高温真空环境中容易发生热收缩、热变形、甚至结构产生坍塌，难以保证在后续使用过程中发挥缓冲效果。

基于发现的以上技术问题，发明人经过深入研究，提供了一种缓冲垫，缓冲垫中包括抗热收缩层，抗热收缩层能够有效地保证缓冲垫在真空环境和/或热环境下保持缓冲性能，从而进一步提高电池的电化学性能、使用寿命和安全性。以下将结合具体实施例对本申请进行阐述。

本申请实施例公开的电池单体可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的电池单体、电池等组成该用电装置的电源系统，这样，有利于提升电池的电化学性能、使用寿命和安全性。

本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，用电装置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装置为车辆1000为例进行说明。

请参照图1，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的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。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。车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000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100不仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。

请参照图2，电池100包括箱体10和电池单体20，电池单体20容纳于箱体10内。其中，箱体10用于为电池单体20提供容纳空间，箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体10可以包括第一部分11和第二部分12，第一部分11与第二部分12相互盖合，第一部分11和第二部分12共同限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第二部分12可以为一端开口的空心结构，第一部分11可以为板状结构，第一部分11盖合于第二部分12的开口侧，以使第一部分11与第二部分12共同限定出容纳空间；第一部分11和第二部分12也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分11的开口侧盖合于第二部分12的开口侧。当然，第一部分11和第二部分12形成的箱体10可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

在电池100中，电池单体20可以是多个，多个电池单体20之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内；当然，电池100也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体10内。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，用于实现多个电池单体20之间的电连接。

其中，每个电池单体20可以为二次电池或一次电池；还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。电池单体20可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。

请参照图3-图4，电池单体20是指组成电池的最小单元。如图3、图4所示，电池单体20包括有端盖(图中未示出)、壳体21、电芯组件22以及其他的功能性部件。

端盖是指盖合于壳体21的开口处以将电池单体20的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖的形状可以与壳体21的形状相适应以配合壳体21。可选地，端盖可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成，这样，端盖在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体20能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖上可以设置有如电极端子等的功能性部件。电极端子可以用于与电芯组件22电连接，以用于输出或输入电池单体20的电能。在一些实施例中，端盖上还可以设置有用于在电池单体20的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。端盖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，在端盖的内侧还可以设置有绝缘件，绝缘件可以用于隔离壳体21内的电连接部件与端盖，以降低短路的风险。示例性的，绝缘件可以是塑料、橡胶等。

壳体21是用于配合端盖以形成电池单体20的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电芯组件22、电解液以及其他部件。壳体21和端盖可以是独立的部件，可以于壳体21上设置开口，通过在开口处使端盖盖合开口以形成电池单体20的内部环境。不限地，也可以使端盖和壳体21一体化，具体地，端盖和壳体21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21的内部时，再使端盖盖合壳体21。壳体21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21的形状可以根据电芯组件22的具体形状和尺寸大小来确定。壳体21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。

电芯组件22是电池单体100中发生电化学反应的部件。壳体21内可以包含一个或更多个电芯组件22。电芯组件22主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成，并且通常在正极片与负极片之间设有隔膜。正极片和负极片具有活性物质的部分构成电芯组件22的主体部，正极片和负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，极耳连接电极端子以形成电流回路。

根据本申请的一些实施例，请参照图3-图5，提供一种缓冲垫1，用于电池100，缓冲垫1包括：缓冲层2以及抗热收缩层3，抗热收缩层3设置在缓冲层2的至少一侧，抗热收缩层3的热收缩率小于缓冲层2的热收缩率，和/或抗热收缩层3的孔隙率小于缓冲层2的孔隙率。

缓冲层2的主要功能是为电芯的膨胀提供缓冲，减小电芯使用过程的膨胀力增长、改善使用过程中电芯受力分布不均的问题，提升电芯的使用寿命和可靠性。缓冲层2通常由柔性材料或发泡材料制成，优选以下材料中的一种或多种组成：发泡聚丙烯(MPP)、聚氨酯(PU)、聚丙烯(PP)、可发性聚乙烯(EPE)、可发性聚丙烯(EPP)、聚乙烯(PE)、丁苯橡胶(SBR)、硅橡胶、硅树脂、含氟聚合物。

热收缩率用以表征材料在热环境下的收缩程度，常以体积热收缩率或面积热收缩率来表征层状材料的热收缩率。

体积热收缩率e通过式1计算：

其中，V₂是材料在110℃、-80Kpa条件下真空加热24h后，取出静置1h后测量的体积，V₁是材料在真空加热处理前的初始体积。

面积热收缩率f通过式2计算：

其中，S₂是材料在110℃、-80Kpa条件下真空加热24h后，取出静置1h后测量的表面积，V₁是材料在真空加热处理前的初始面积。

孔隙率是指材料内部孔隙体积占其总体积的比例。发泡材料往往具有较高的孔隙率，在真空环境或软环境下，闭孔内的气体容易发生逃逸，导致材料收缩变形。因此，通过在缓冲层2表面设置孔隙率更低的抗热收缩层3，可以减少缓冲层2在真空环境下或热环境下发生的气体逃逸，提高缓冲垫1的抗热收缩性。孔隙率可采用标准气体吸附法进行测试。

抗热收缩层3设置在缓冲层2的至少一侧是指抗热收缩层3位于缓冲层2的至少一侧。可以理解，抗热收缩层3与缓冲层2可以直接接触，也可以不直接接触。

采用上述设置可以改善缓冲层2的热收缩性能，避免缓冲垫1在真空或热环境下出现不规则热收缩，在电池生产使用过程中保证缓冲垫1的缓冲性能，从而进一步保证电池的电化学性能、使用寿命和安全性。

根据本申请的一些实施例，请参照图6-图7，抗热收缩层3涂覆在缓冲层2的至少一个表面上。

抗热收缩层3涂覆在缓冲层2的至少一个表面上使得抗热收缩层3直接附着在缓冲层2的表面上，缓冲层2上的抗热收缩层3通过物理限制直接阻碍缓冲层2的收缩。在一些实施例中，请继续参照图2，抗热收缩层3对称涂覆在缓冲层2的两个面积最大的相对表面上，两个面积最大的表面发挥着主要的缓冲作用，也更容易发生热收缩，因此，将抗热收缩层3设置在缓冲层2的这两个表面上，可以有效地提高抗热收缩层3的抗热收缩效果。

涂覆方式可以为喷涂、浸涂、凹版等任意涂覆方式。凹版的涂覆方式是指将凹版辊浸入涂覆浆料中，随着凹版辊转动，涂覆浆料填充凹版辊表面的凹坑中，用刮刀刮平凹版辊表面多余的涂覆浆料，当凹版辊转动到与缓冲层2接触的位置时，在压辊的作用下，将凹坑中的涂覆浆料转移印刷在缓冲层2的表面。重复凹版辊的滚动，实现多层涂覆。喷涂是指将涂覆浆料以喷雾的形式涂覆于缓冲层2的表面。涂覆的具体方式可以根据涂覆浆料的组成材料、浓度以及缓冲垫1的应用场景进行选择。

在一些实施例中，抗热收缩层3通过化学反应，如液相沉淀法、水热法、化学镀、共发泡等方法直接生长于缓冲层2的表面。在一些实施例中，抗热收缩层3通过物理沉积，如溅射、物理气相沉积等方法沉积在缓冲层2的表面。

抗热收缩层3涂覆在缓冲层2的表面上能够有效提高抗热收缩层3的抗热收缩效果，并且涂覆工艺成本低、工艺简单，适合推广应用。

根据本申请的一些实施例，如图8-图9所示，抗热收缩层3涂覆在缓冲层2的所有表面。

可以理解，抗热收缩层3涂覆在缓冲层2的所有表面时，缓冲层2的任意表面都不会直接暴露在环境中。以MPP缓冲层为例，其材料为微孔结构，且微孔大部分为闭孔，即微孔不与外界联通，微孔内填充有气体与微孔壁共同支撑缓冲层。在真空加热过程中，闭孔破裂，孔内的气体容易从缓冲层2的未被抗热收缩层3防护的四周边缘逃逸，导致缓冲层2出现热收缩、热变形，甚至整体结构出现坍塌。

抗热收缩层3涂覆在缓冲层2的所有表面可以起到全面防护的作用，防止缓冲层2释放的气体从边缘逃逸导致缓冲层2的热收缩，进一步提高了缓冲垫1的抗热收缩性。

根据本申请的一些实施例，如图10所示，缓冲垫1还包括隔热层4，抗热收缩层3位于隔热层4和缓冲层1之间。

隔热层4能够阻隔热量的传递，降低抗热收缩层3受到的热量以及热量在电芯间的传递。隔热层4由隔热材料制成。在一些实施例中，隔热层4选自气凝胶、白炭黑改性聚烷烃硅氧烷、三聚氰胺板材的一种或多种。

在一些实施例中，隔热层4位于抗热收缩层3和缓冲层1之间。

隔热层4起到阻隔电芯与电芯或卷芯与卷芯间的热传递的作用，减少电芯件的热累积，同时提升极端情况下的热蔓延时间，能够提升整个电池单体以及电池的安全性。

根据本申请的一些实施例，抗热收缩层3的涂覆密度为0.065-130g/m²。

涂覆密度通过涂覆的浆料质量除以涂覆面积计算得到。

抗热收缩层3的涂覆密度过低难以起到有效抗热收缩的作用，抗热收缩层3的涂覆密度过高会影响缓冲层2的变形，降低缓冲垫11的缓冲性能，同时也会增加缓冲垫1和电池的质量，降低电池的使用效能。

根据本申请的一些实施例，抗热收缩层3的涂覆密度为0.65-65g/m²。

涂覆密度可以根据缓冲层2的厚度来合理设置。涂覆密度可以通过调节涂覆的浆料的组成材料、浓度以及涂覆工艺参数进行调节。

合理的设置涂覆密度可以同时保证缓冲垫1的抗热收缩性能和缓冲性能。

根据本申请的一些实施例，抗热收缩层3和隔热层4的厚度之和与缓冲垫1的厚度的比值小于或等于0.4，缓冲垫1的厚度为缓冲层2、抗热收缩层3和隔热层4三者的厚度之和。

抗热收缩层3和隔热层4的厚度可以根据涂覆密度和缓冲垫1的应用场景相应调节。可以理解，根据实际应用需要，缓冲垫1上可以设置除抗热收缩层3、隔热层4以外的其他辅助层。所有辅助层的厚度之和与缓冲垫1的厚度的比值应小于或等于0.4，以保证缓冲垫1的缓冲性能不会受到影响。

抗热收缩层3和隔热层4的厚度过小难以起到有效抗热收缩的作用，抗热收缩层3和隔热层4的厚度过大会影响缓冲层2的变形，降低缓冲垫1的缓冲性能，同时也会增加缓冲垫1和电池的体积，降低电池的使用效能。

合理的设置抗热收缩层3和隔热层4的厚度可以同时保证缓冲垫1的抗热收缩性能和缓冲性能。

根据本申请的一些实施例，缓冲垫1的厚度为0.1-10mm，抗热收缩层3的厚度为0.001-0.6mm，隔热层4的厚度为0.005-2mm。

在一些实施例中，缓冲垫1的压缩率在1％～99％的范围内。在一些实施例中，缓冲垫1的压缩率在40％～99％的范围内。压缩率是指缓冲垫1在压力作用下厚度的变化率，可选地，压力为0-3MPa。

合理的设置缓冲垫1、抗热收缩层3和隔热层4的厚度可以同时保证缓冲垫1的抗热收缩性能和缓冲性能。

根据本申请的一些实施例，缓冲垫1的厚度为0.8-5mm。

缓冲垫1的厚度过小无法有效起到缓冲作用，缓冲垫1的厚度过大占用电池空间过大，降低电池使用效能，设置缓冲垫1的厚度在合理范围内可以保证缓冲效果。

根据本申请的一些实施例，抗热收缩层3的长度和缓冲层2的长度之间的比值大于或等于0.9，并且抗热收缩层3的宽度和缓冲层2的宽度之间的比值大于或等于0.9。

上述比值设置能够保证抗热收缩层3对缓冲层2主要的受热面实现覆盖，保证抗热收缩效果。

根据本申请的一些实施例，如图11所示，抗热收缩层3成型为袋装结构，缓冲层2密封放置于抗热收缩层3中。

缓冲层3可以通过热封、胶封等低成本密封方式封装于抗热收缩层2中。成型为袋装结构的抗热收缩层2由聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、硅橡胶、三聚氰胺、硅胶、聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或多种材料制成。

抗热收缩层3成型为袋装结构，缓冲层2密封放置于抗热收缩层3中使得即便缓冲层2的闭孔结构发生了破坏，发泡材料中的气体释放，但释放的气体会密封于热收缩层3形成的袋装结构中，持续的发挥缓冲的作用。

通过袋装结构既实现了对缓冲层2的保护，又简化了抗热收缩层3的制备工艺、降低了生产成本，同时通过柔性材料制备的袋装结构密封缓冲层2，避免了缓冲垫1对隔膜或裸电芯造成损伤，提升了电池单体以及电池结构整体的可靠性。

根据本申请的一些实施例，制备抗热收缩层3的材料采用可被电解液分解的材料。

在一些实施例中，抗热收缩层3由硅胶、SiO₂、硅酸钾、SiO₂填充的聚烷烃硅氧烷材料中的一种或几种制成。包含可被电解液分解的材料制成的抗热收缩层3的缓冲垫优选地放置于电芯内部。

抗热收缩层3可被电解液分解，使得抗热收缩层3制成的缓冲袋在电解液注入后可以被电解液分解，避免了在后续的电池使用过程中缓冲垫1占用电芯内部的空间，可以提升电芯整体的空间利用率。

根据本申请的一些实施例，请继续参照图11，缓冲垫1还包括隔热层4，隔热层4涂覆在缓冲层2的至少一个表面上。

隔热层4起到阻隔电芯在使用过程中电芯与电芯或卷芯与卷芯间的热传递的作用，减少电芯件的热累积，同时提升极端情况下的热蔓延时间，能够提升整个电池单体以及电池的安全性。

根据本申请的一些实施例，请继续参照图11，抗热收缩层3的厚度和缓冲垫1的厚度之间的比值小于或等于0.2，缓冲垫1的厚度为缓冲层2和隔热层4两者的厚度之和。

根据本申请的一些实施例，抗热收缩层3的厚度为0.02-0.8mm。

抗热收缩层3的厚度过小难以起到有效抗热收缩的作用，抗热收缩层3的厚度过大会影响缓冲层2的变形，降低缓冲垫1的缓冲性能，同时也会增加缓冲垫1和电池的体积，降低电池的使用效能。

根据本申请的一些实施例，抗热收缩层3的热收缩率和缓冲层2的热收缩率的比值小于或等于0.3，抗热收缩层3的孔隙率小于或等于0.1。

该设置能够进一步保证抗热收缩层3的抗热收缩效果。

根据本申请的一些实施例，制备抗热收缩层3的材料包括无机材料和粘结剂。

在一些实施例中，无机材料选自Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂、CaO、CaCO₃、MgO中的一种或多种；粘结剂选自聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸盐、羟甲基纤维素纳、聚乙烯呲咯烷酮、乙酸乙酯、苯聚乙烯醚、聚乙烯醚、碳酸乙烯酯、丙三醇缩水甘油醚、碳酸丙烯酯、丙酮、纯丙乳液中的一种或多种；无机材料和粘结剂混合后制成浆料，涂覆于缓冲层表面。

在一些实施例中，无机材料选自Al₂O₃、ZrO₂、MgO粉末中的一种或多种，无机材料的平均粒径Dv50在0.2～6.0um，无机材料的质量相对于涂覆浆料的含量比在80％-98％；粘结剂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物、苯乙烯-丁二烯聚合物、聚丙烯酸、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸盐、羟甲基纤维素纳、聚乙烯呲咯烷酮、乙酸乙酯、苯聚乙烯醚、聚乙烯醚、丙三醇缩水甘油醚、碳酸丙烯酯中的一种或多种；以及涂覆浆料中包括溶剂，溶剂选自乙醇、水、丙酮、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。

在一些实施例中，制备抗热收缩层的材料只包括有机材料，有机材料选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物、苯乙烯-丁二烯聚合物、聚丙烯酸中的至少一种；所述粘结剂为聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸盐、羟甲基纤维素纳、聚乙烯呲咯烷酮、乙酸乙酯、苯聚乙烯醚、聚乙烯醚、碳酸乙烯酯、丙三醇缩水甘油醚、碳酸丙烯酯、丙酮、纯丙乳液中的一种或多种。仅由有机材料制成的抗热收缩层3可以涂覆于缓冲层2的表面，也可以形成袋装结构，将缓冲层2密封放置其中。

无机材料刚性大、不易变形，能够起到更加显著的抗热收缩的作用。同时，无机材料兼具较强的阻燃性和隔热性，包含无机材料的抗热收缩层3能够在实现抗热收缩的同时兼具阻燃和隔热功能，有助于进一步提高缓冲垫1的整体性能。

根据本申请的一些实施例，请参照图3、图4，提供一种电池单体20，包括：壳体21；至少两个电芯组件22，装配于壳体21内；以及任一实施例中的缓冲垫1，设置于相邻两个电芯组件22之间。

在一些实施例中，提供一种电芯组件22，任一实施例中的缓冲垫1设置于电芯组件22中。虽然图3和图4中仅示意两个电芯组件22，并不限定本申请的方案仅适用于包括两个电芯组件22的电池单体20，也适用于包括三个或三个以上电芯组件22的电池单体20。

可以理解的，本申请的缓冲垫也可以设置于电芯组件22和壳体21之间。

上述电池单体10通过设置有抗热收缩的缓冲垫1，表现出更优异的电化学性能、使用寿命和安全性能。

缓冲垫1设置于电芯组件22的内部可以将原本用于在电芯组件22之间设置缓冲垫1的空间全部让渡给电芯组件22，提高了电芯组件22的空间利用率与成组效率。同时，电芯组件22设置于缓冲垫1内能够提高电芯组件22的保液性能、降低电芯组件22的注液难度、提升电芯组件22的长期性能；且缓冲垫1在电芯组件22的内部提高了电芯组件22的硬度，进而显著提高电池单体20的硬度与刚度，并且有利于开发更大尺寸的电池100。

根据本申请的一些实施例，每相邻两个电芯组件22之间均装配有缓冲垫1。

在每相邻两个电芯组件22之间均装配有缓冲垫1以最大化的发挥缓冲垫1的抗热收缩性能，进一步提高电池性能。

根据本申请的一些实施例，请参照图2，提供一种电池100，包括：箱体10，上述任一实施例中描述的电池单体20，装配于箱体10内。

可以理解的，本申请的缓冲垫也可以设置于电池单体21和箱体10之间。

上述电池100通过设置有抗热收缩的缓冲垫1，表现出更优异的电化学性能、使用寿命和安全性能。

实施例

下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

制备方法：

电芯结构的制备方法：电芯结构包括卷芯和壳体，通过卷绕将电芯的正极料片、隔离膜和负极料片卷绕成卷芯，对卷芯进行冷压后焊接上极耳，再置于壳体，焊接上顶盖，真空烘烤以去除水分，注入电解液液，化成对注液后的电芯进行激活，测试其容量，完成成品电芯制备。

涂覆层的制备方法：将中值粒径Dv50在0.2～6.0um范围内的Al₂O₃与乙酸乙酯、乙醇混合制备成浆料，其中Al₂O₃的质量含量占80％～98％，乙酸乙酯的质量含量占2～20％。将凹版辊浸入浆料中，随着凹版辊转动，待涂浆料充满辊表面的凹坑中，用刮刀将辊表面的浆料刮掉，只留下凹坑中的浆料。当辊转到与基材接触位置，在压辊的作用下，将凹坑中的浆料转移印刷在基材表面重复下一周期。

缓冲层制备方法：发泡聚乙烯模压制备。

缓冲垫1-1的制备方法：在缓冲层的两个面积最大的相对的表面涂上涂覆层，

缓冲垫1-2的制备方法：在缓冲层的所有表面涂上涂覆层，

缓冲垫1-3的制备方法：将缓冲层置于聚酰亚胺制备成的袋装结构中。

对比例1的制备方法：电芯制备过程同电芯结构的制备方法，电芯内部不加缓冲层或缓冲垫。

对比例2的制备方法：电芯制备过程同电芯结构的制备方法，电芯内部加入缓冲层。

实施例1的制备方法：电芯制备过程同电芯结构的制备方法，电芯内部加入缓冲垫1-1。

实施例2的制备方法：电芯制备过程同电芯结构的制备方法，电芯内部加入缓冲垫1-2。

实施例3的制备方法：电芯制备过程同电芯结构的制备方法，电芯内部加入缓冲垫1-3。

测试方法：

热收缩率：将缓冲垫或缓冲层冲切为大小100*100mm的正方形片，在105℃，-80KPa下真空加热24h后取出，常温静置1h，计算真空加热后缓冲垫面积的减小值与真空加热前缓冲垫面积的比值。

95％SOH循环数：对电芯不带夹具以0.33C的充电倍率充电至100％SOC后界面拆解，进行电芯带钢板夹具测试，对于对比例1的测试，电芯外壳与夹具间添加1mmGAP框，对于其他实施例和对比例的测试，电芯外壳与夹具间不添加GAP框，保持等效群裕度一致，夹具力3000N；使用恒温箱，在25℃温度，进行1C/1C循环保持率测试，并在容量衰减至95％时记录电芯的循环数。

95％SOH膨胀力增长：对电芯不带夹具以0.33C的充电倍率充电至100％SOC后界面拆解，进行电芯带钢板夹具测试，对于对比例1的测试，电芯外壳与夹具间添加1mmGAP框，对于其他实施例和对比例的测试，电芯外壳与夹具间不添加GAP框，保持等效群裕度一致，夹具力3000N；使用恒温箱，在25℃温度，进行1C/1C循环保持率测试，并在容量衰减至95％时记录电芯增长的膨胀力。

阳极界面：对电芯不带夹具以0.33C的充电倍率充电至100％SOC后进行界面拆解，观察阳极界面。

热蔓延时间：将2个电芯串联组成简易模组，电芯与电芯间不设置其他任何GAP或隔热装置，放置200W加热板从模组一侧紧贴电芯的面积大的表面，加热直至该电芯失效，定义肉眼可见火星为失效起始点，以失效起始时间为t₁，另一个电芯失效的起始时间记为t₂，以t₂-t₁作为热蔓延时间。

实验结果：

表1对比例和实施例测试结果表

通过实施例和对比例的对比可见，缓冲层表面设置抗热收缩层，缓冲垫的热收缩率大幅度下降，而且当缓冲层的所有表面均设置抗热收缩层时，即抗热收缩层涂覆在缓冲层的所有表面或者抗热收缩层成型为袋装结构密封缓冲层时，缓冲垫在热收缩率测试过程中不表现出热收缩。

缓冲垫1-1、1-2和1-3在电芯内的设置提高了电芯95％SOH时的循环数，降低了95％SOH时增加的膨胀力，使得阳极界面在自由满充时未发生打皱说明表面设置抗热收缩层的缓冲垫提高了电池的使用寿命。

缓冲垫1-1、1-2和1-3在电芯内的设置提高了电池在极端情况下的热蔓延时间，说明表面设置抗热收缩层的缓冲垫提高了电池的安全性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。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 (19)

1.一种缓冲垫，用于电池，其特征在于，所述缓冲垫包括：

缓冲层；以及

抗热收缩层，设置在所述缓冲层的至少一侧，所述抗热收缩层的热收缩率小于所述缓冲层的热收缩率，和/或所述抗热收缩层的孔隙率小于所述缓冲层的孔隙率。

2.根据权利要求1所述的缓冲垫，其特征在于，所述抗热收缩层涂覆在所述缓冲层的至少一个表面上。

3.根据权利要求2所述的缓冲垫，其特征在于，所述抗热收缩层涂覆在所述缓冲层的所有表面。

4.根据权利要求2所述的缓冲垫，其特征在于，还包括：

隔热层，所述抗热收缩层位于所述隔热层和缓冲层之间。

5.根据权利要求2所述的缓冲垫，其特征在于，所述抗热收缩层的涂覆密度为0.065-130g/m²。

6.根据权利要求5所述的缓冲垫，其特征在于，所述抗热收缩层的涂覆密度为0.65-65g/m²。

7.根据权利要求4所述的缓冲垫，其特征在于，所述抗热收缩层和所述隔热层的厚度之和与所述缓冲垫的厚度的比值小于或等于0.4，所述缓冲垫的厚度为所述缓冲层、抗热收缩层和隔热层三者的厚度之和。

8.根据权利要求4所述的缓冲垫，其特征在于，所述缓冲垫的厚度为0.1-10mm，所述抗热收缩层的厚度为0.001-0.6mm，所述隔热层的厚度为0.005-2mm。

9.根据权利要求8所述的缓冲垫，其特征在于，所述缓冲垫的厚度为0.8-5mm。

10.根据权利要求2-9中任一项所述的缓冲垫，其特征在于，所述抗热收缩层的长度和所述缓冲层的长度之间的比值大于或等于0.9，并且所述抗热收缩层的宽度和所述缓冲层的宽度之间的比值大于或等于0.9。

11.根据权利要求1所述的缓冲垫，其特征在于，所述抗热收缩层成型为袋装结构，所述缓冲层密封放置于所述抗热收缩层中。

12.根据权利要求11所述的缓冲垫，其特征在于，制备所述抗热收缩层的材料采用可被电解液分解的材料。

13.根据权利要求11或12所述的缓冲垫，其特征在于，还包括：

隔热层，所述隔热层涂覆在所述缓冲层的至少一个表面上。

14.根据权利要求13所述的缓冲垫，其特征在于，所述抗热收缩层的厚度和所述缓冲垫的厚度之间的比值小于或等于0.2，所述缓冲垫的厚度为所述缓冲层和隔热层两者的厚度之和。

15.根据权利要求14所述的缓冲垫，其特征在于，所述抗热收缩层的厚度为0.02-0.8mm。

16.根据权利要求1所述的缓冲垫，其特征在于，所述抗热收缩层的热收缩率和所述缓冲层的热收缩率的比值小于或等于0.3，所述抗热收缩层的孔隙率小于或等于0.1。

17.一种电池单体，其特征在于，包括：

壳体；

至少两个电芯组件，装配于所述壳体内；以及

权利要求1-16中任一项所述的缓冲垫，设置于相邻两个所述电芯组件之间。

18.根据权利要求17所述的电池单体，其特征在于，每相邻两个电芯组件之间均装配有所述缓冲垫。

19.一种电池，其特征在于，包括：

箱体；

至少一个权利要求17或18所述的电池单体，装配于所述箱体内。

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