CN217823121U - 电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种电池单体、电池及用电装置，其中，电池单体(100)包括：壳体(10)，其上设有电极引出部(3；3’)和泄压部件(21)，且所述电极引出部(3；3’)和所述泄压部件(21)分别设在所述壳体(10)沿第一方向(z)相对的两端；和电极组件(4)，设在所述壳体(10)内，所述电极组件(4)呈卷绕结构且包括电极主体(41)和极性相反的第一极耳(42)和第二极耳(43)，卷绕结构的卷绕轴线(K)与所述第一方向(z)一致，所述第一极耳(42)和所述第二极耳(43)从所述电极主体(41)引出，所述第一极耳(42)和所述第二极耳(43)中的至少一个与对应的所述电极引出部(3；3’)电连接。

Description

电池单体、电池及用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池单体、电池及用电装置。

背景技术

由于锂离子等电池具有能量密度高、功率密度高、循环使用次数多、存储时间长等优点，在电动汽车上面已普遍应用。

但是，提高电动汽车中电池在使用过程中的安全性，一直是业内的一个难题。

实用新型内容

本申请的目的在于提高电池在使用过程中的安全性。

根据本申请的第一方面，提供了一种电池单体，包括：

壳体，其上设有电极引出部和泄压部件，且电极引出部和泄压部件分别设在壳体沿第一方向相对的两端；和

电极组件，设在壳体内，电极组件呈卷绕结构且包括电极主体和极性相反的第一极耳和第二极耳，卷绕结构的卷绕轴线与第一方向一致，第一极耳和第二极耳从电极主体引出，第一极耳和第二极耳中的至少一个与对应的电极引出部电连接。

该实施例将电极引出部和泄压部件分别设在壳体相对的两端，当电池单体内部发生热失控时，活性物质会从泄压部件所在端喷出，远离电池单体的电极引出部，可减少在热失控发生时对电连接的影响，防止电池中出现大面积的短路或高压打火，以免造成整个动力电池系统发生热失控，甚至导致起火爆炸，提高动力电池系统工作的安全性。

在一些实施例中，壳体包括：容纳部和端盖，容纳部具有开口，端盖用于盖合开口，电极引出部设置于容纳部远离开口的一端，泄压部件设在端盖上。

该实施例将泄压部件设在独立于容纳部的端盖上，能够降低设置泄压部件的工艺难度，更方便在端盖上一体设置泄压部件，而且在加工时更容易控制泄压部件的薄弱区域的尺寸精度，以提高泄压部件开启压力的设置精度，在电池单体发生热失控时泄压部件能够可靠开启，从而提高电池单体工作的安全性。

在一些实施例中，电极引出部包括第一电极引出部，第一极耳和第二极耳分别从电极主体沿第一方向的两端引出，第一极耳与第一电极引出部电连接，第二极耳与壳体电连接。

该实施例通过将第一电极引出部作为电池单体的一个输出极，并将壳体作为电池单体的另一个输出极，可省去一个电极引出部，解决了电池单体端部面积小布局困难的问题，简化了电池单体的结构；而且可使第一极耳和第二极耳分别从电极主体的两端引出，可提高过流能力，且容易保证第一极耳和第二极耳之间的绝缘可靠性，从而提高电池单体的工作性能。

在一些实施例中，电池单体还包括第二集流件，第二集流件位于泄压部件和第二极耳之间，第二极耳通过第二集流件与壳体实现电连接，第二集流件上设有镂空部。

该实施例考虑到电极引出部和泄压部件设在壳体相对的两端，通过在第二集流件上设有镂空部，可使电池单体内部任何区域在发生热失控时，都能够使高温高压气体顺利地通过镂空部到达泄压部件，以通过泄压部件及时向外排出，提高电池单体在发生热失控时的安全性。

在一些实施例中，电池单体还包括第二集流件，第二极耳通过第二集流件与壳体实现电连接；电极组件由第一极片和第二极片卷绕形成圆柱形，第一极片和第二极片分别具有第一极耳和第二极耳；

第二极片的总长度L1、第二集流件沿第一方向的厚度t3、第二集流件的电阻率ρ1，壳体的直径φ，壳体的壁厚d，壳体的电阻率ρ2满足如下关系：

该实施例通过使第二极片的总长度L、第二集流件沿第一方向z的厚度t、第二集流件的电阻率ρ、壳体的直径φ、壳体的壁厚d和壳体的电阻率ρ在设计时满足上述关系，能够为壳体的壁厚设计提供依据，既能够防止电池快充时温度过高，减少电池性能衰减，延长工作寿命，也可提高电池单体的能量密度。

在一些实施例中，电池单体还包括第一集流件和第二集流件，第一极耳通过第一集流件与第一电极引出部电连接，第二极耳通过第二集流件与壳体电连接；其中，

第一电极引出部的底座的厚度t1、第一集流件的厚度t2和第二集流件的厚度t3满足如下关系：

其中，第一电极引出部的底座位于壳体内且用于与第一集流件连接。

该实施例通过对第一电极引出部的底座、第一集流件和第二集流件设置合适的厚度关系，既可保证在电池单体发生热失控时气体通过泄压部件排出，防止气体从电极引出部一侧喷出，从而提高电池单体工作的安全性，又能尽量提高电池单体的能量密度。

在一些实施例中，第一电极引出部的底座的厚度t1的尺寸范围为：0.6mm≤t1≤1.2mm；和/或第一集流件的厚度t2的尺寸范围为：0.3mm≤t2≤0.7mm；和/或第二集流件的厚度t3的尺寸范围为：0.3mm≤t3≤0.7mm。

该实施例通过对第一电极引出部的底座、第一集流件和第二集流件设置合适的厚度，可保证在电池单体发生热失控时气体通过泄压部件排出，防止气体从电极引出部一侧喷出，从而提高电池单体工作的安全性。

在一些实施例中，电极引出部包括第一电极引出部和第二电极引出部，第一极耳与第一电极引出部电连接，第二极耳与第二电极引出部电连接。

该实施例将电池单体的两个输出极均设计为电极引出部的形式，且将第一电极引出部和第二电极引出部设在壳体的同一端，可在电池单体整体高度不增加的基础上，无需使壳体带电，可提高相邻电池单体之间的绝缘可靠性，降低电池内发生短路的风险。

在一些实施例中，电池单体沿第一方向的高度为h，60mm≤h≤135mm。

该实施例通过为电池单体设置合适的高度，既能够保证整个电池系统具有足够的电量，充分利用电池的内部空间，还能在电池内的底部区域设置泄压部件释放排出物的空间，在发生热失控的情况下，可保证电池单体的排出物顺利导出，防止瞬间出现高温高压导致电池发生起火爆炸。

在一些实施例中，壳体呈圆柱形且直径为φ，15mm≤φ≤70mm。

该实施例能够保证电池具有充足的电量，满足动力需求，而且可根据箱体组件的内部空间选择合适直径的电池单体，可尽量提高箱体组件内的空间利用率，减少内部浪费空间，在电池体积一定的情况下尽量增大总电量，提高电池的能量密度。

在一些实施例中，壳体呈圆柱形，且壳体的直径为φ，高度为h，

该实施例通过对电池单体设置合适的高度与直径的比值，能够使电池单体在内部任意区域发生热失控时，都能使内部高压气体迅速地到达泄压部件并顺利排出，防止高压气体和热量在电池单体内部聚集，避免整个动力电池系统发生起火爆炸等事件，提高电池工作的安全性。

在一些实施例中，壳体呈圆柱形，泄压部件设在中心位置且呈圆形，且泄压部件的直径φ1与壳体的直径φ满足如下关系：

该实施例通过设置泄压部件与壳体的直径比例关系，在电池单体发生热失控时，既能够保证泄压部件具有足有的打开面积，使热量快速排出电池单体，防止电极引出部或壳体发生损伤甚至热泄露；而且，在保证泄压部件可靠开启的基础上，还能提高壳体设置泄压部件一端的强度，防止电池单体在正常使用过程中内部气压使打开发生漏液、电连接异常问题。

在一些实施例中，电极引出部包括第一电极引出部，第一电极引出部设置于壳体的第一端壁，泄压部件设置于壳体的第二端壁，第一端壁的厚度l1和第二端壁的厚度l2满足如下关系：l1≥l2。

该实施例使第一端壁的厚度l1大于第二端壁l2，能够电池单体内部发生热失控时，使壳体在泄压部件侧的变形量大于电连接侧的变形量，使热失控产生的气体可靠地从第二端壁上的泄压部件排出，防止气体朝向第一电极引出部所在侧流动使第一端壁发生较大的变形量，防止壳体在热失控时破损发生热泄露。

在一些实施例中，第一端壁的厚度l1的尺寸范围为：0.5mm≤l1≤1mm；和/或第二端壁的厚度l2的尺寸范围为：0.3mm≤l2≤1mm。

该实施例通过为第一端壁和第二端壁设计合适的厚度，在电池单体发生热失控时，在内部高压气体的作用下造成壳体较大的变形量，防止壳体在热失控时破损发生热泄露。

在一些实施例中，电极引出部包括第一电极引出部，第一电极引出部设置于壳体的第一端壁，壳体的第二端壁上设有刻痕，第二端壁由刻痕围成的区域形成泄压部件，第一端壁的厚度l1和第二端壁在设置刻痕处的厚度l3满足如下关系：l1≥2*l3。

该实施例通过设置第一端壁的厚度l与第二端壁在设置刻痕处厚度l3的尺寸关系，可在刻痕处形成相对于第一端壁强度较低的薄弱部位，在电池单体发生热失控时，可使内部气体优先在薄弱部位变形使泄压部件快速开启，从而使内部气体顺利排出；而且，即使是靠近电极引出部的一侧发生热失控，也可使气体优先朝向泄压部件流动，可防止第一端壁所在区域在内部高压气体的作用下出现较大的变形量，防止壳体在热失控时破损发生热泄露，并提高电池单体的电连接侧的安全性。

在一些实施例中，第一电极引出部设置于壳体的第一端壁，第一端壁上设有用于安装第一电极引出部的第一通孔，且泄压部件呈圆形，第一通孔的直径φ2和泄压部件的直径φ1满足如下关系：φ2≤φ1。

该实施例使用于安装第一电极引出部的第一通孔的直径φ2不超过泄压部件的直径φ1，能够提高壳体在电极引出部设置一端的强度，在电池单体发生热失控时，可使气体优先朝向泄压部件流动，可防止第一端壁所在区域在内部高压气体的作用下出现较大的变形量，防止壳体在热失控时破损发生热泄露，并提高电池单体的电连接侧的安全性。

在一些实施例中，第一通孔的直径φ2的尺寸范围为：8mm≤φ2≤25mm；和/或泄压部件的直径φ1的尺寸范围为：20mm≤φ1≤35mm。

该实施例通过为第一通孔和泄压部件的直径设计合适的尺寸，能够保证壳体在电极引出部设置一端的强度，在电池单体发生热失控时，可使气体优先朝向泄压部件流动，可防止第一端壁所在区域在内部高压气体的作用下出现较大的变形量，防止壳体在热失控时破损发生热泄露，并提高电池单体的电连接侧的安全性。

在一些实施例中，电极组件的中心设有沿第一方向延伸的第二通孔，且泄压部件呈圆形，第二通孔的直径φ3与泄压部件的直径φ1满足如下关系：φ3≥0.12*φ1。

该实施例使第二通孔的直径φ3与泄压部件的直径φ1满足上述关系，在电池单体发生热失控时，第二通孔具有足够的通道尺寸允许内部的高压气体迅速地流动至泄压部件，以使泄压部件顺利开启，防止热量在电池单体内部聚集无法释放，并防止壳体发生较大变形破损发生热泄露，从而提高电池单体工作的安全性。

根据本申请的第二方面，提供了一种电池，包括上述实施例的电池单体，电池单体设在箱体组件内。

在一些实施例中，电池单体设有多个，每个电池单体的电极引出部均包括设在壳体的第一端壁上的第一电极引出部，第一极耳与第一电极引出部电连接，第二极耳与壳体电连接；电池还包括汇流件，汇流件的第一端与其中一个电池单体的第一电极引出部电连接，汇流件的第二端与另一个电池单体的第一端壁电连接。

该实施例将第一电极引出部作为电池单体的一个输出极，并将壳体作为电池单体的另一个输出极，在实现电池内部多个电池单体的串联、并联或混联时，可直接将汇流件的两端分别连接于第一电极引出部和壳体，由于壳体的第一端壁上仅设置了一个第一电极引出部，因此利于增大第一电极引出部的导电面积，而且第一端壁上也较容易通过焊接或通过紧固件连接的方式实现电连接，因此能够降低多个电池单体电连接的难度，并提高电连接的可靠性，保证电池的工作性能和可靠性。

在一些实施例中，电池还包括支撑板和箱体组件，电池单体通过支撑板安装于箱体组件内，支撑板上设有第三通孔，用于供泄压部件的排出物流动，泄压部件与箱体组件内壁之间的距离D与泄压部件的直径φ1满足如下关系：0.4*φ1≤D≤1.2*φ1。

该实施例通过在泄压部件与箱体组件内壁之间设置合适的距离D，既能在电池单体发生热失控时，使内部气体和活性物质有效喷出，使电池快速降温，也能在满足热失控安全性的基础上，尽量增加电池单体的高度，从而增加电池单体的能量密度，使电池能够提供更大的动力。

根据本申请的第三方面，提供了一种用电装置，包括上述实施例的电池，电池用于为用电装置提供电能。

在一些实施例中，用电装置包括车辆，电池设在座舱与车辆底板之间，电极引出部朝向座舱设置，泄压部件朝向车辆底板设置。

该实施例能够使电池在使用过程中发生热失控的情况下，由于电池单体的泄压部件朝向车辆底板设置，即朝下设置，若泄压部件开启，则电池释放的排出物会向车辆下方喷出，可减小高温高压对座舱及乘客的影响，提高车辆在使用过程中的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据附图获得其他的附图。

图1为本申请将电池安装于车辆的一些实施例的结构示意图。

图2为本申请电池的一些实施例的分解图。

图3为本申请电池单体的一些实施例的结构示意图。

图4为本申请电池单体的一些实施例的分解图。

图5为本申请电池单体的一些实施例的剖视图。

图6为电极组件的一些实施例的结构示意图。

图7为电极组件的一些实施例的端部示意图。

图8A、图8B、图8C、图8D和图8E分别为第二集流件的不同实施例的结构示意图。

图9为本申请电池单体的一些实施例的尺寸示意图。

图10为图9中的A处放大图。

图11为本申请电池单体的另一些实施例的结构示意图。

图12为将两个电池单体电连接的结构示意图。

图13为本申请电池中电池单体通过支撑板安装于箱体组件的结构示意图。

在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。

标记说明：

100、电池单体；10、壳体；1、容纳部；11、开口；12、第一通孔；13、第一端壁；14、第二端壁；2、端盖；21、泄压部件；22、刻痕；23、凹入部；3、第一电极引出部；3’、第二电极引出部；4、电极组件；41、电极主体；42、第一极耳；43、第二极耳；44、第二通孔；45、第一极片；45’、第一涂覆层；46、第二极片；46’、第二涂覆层；47、隔离件；5、第一集流件；6、第二集流件；6’、镂空部；61、第四通孔；62、刻线；63、切口；7、绝缘件；8、盖板；K、卷绕轴线；z、第一方向；y、第二方向；x、第三方向；

200、电池；201、箱体组件；201A、箱体部；201B、第一盖体；201C、第二盖体；202、汇流件；202A、第一部；202B、第二部；202C、第三部；203、支撑板；203’、第三通孔；300、车辆；301、座舱；302、底板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。

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)。

本申请采用了“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系的描述，这仅是为了便于描述本申请，而不是指示或暗示所指的装置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保护范围的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

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些实施例中。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。

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、方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。

目前的电池单体通常包括壳体和容纳于壳体内的电极组件，并在壳体内填充电解质。电极组件主要由极性相反的第一极片和第二极片层叠或卷绕形成，并且通常在第一极片与第二极片之间设有隔膜。第一极片和第二极片涂覆有涂覆的部分构成电极组件的主体部，第一极片和第二极片未涂覆的部分各自构成第一极耳和第二极耳。在锂离子电池中，第一极片可以为正极片，包括正极集流体和设于正极集流体两侧的正极涂覆层，正极集流体的材料例如可以为铝，正极涂覆例如可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等；第二极片可以为负极片，包括负极集流体和设于负极集流体两侧的负极涂覆层，负极集流体的材料例如可以为铜，负极涂覆例如可以为石墨或硅等。第一极耳和第二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。在电池单体的充放电过程中，正极涂覆和负极涂覆与电解液发生反应，极耳连接电极引出部以形成电流回路。

泄压部件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。泄压部件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，泄压部件执行动作或者泄压部件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”是指泄压部件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。泄压部件产生的动作可以包括但不限于：泄压部件中的至少一部分破裂、破碎、被撕裂或者打开，等等。泄压部件在致动时，电池单体的内部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。

其中，此处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(如CH4、CO等可燃气体)、火焰，等等。

目前的电池在使用过程中，会出现安全性较差的问题，发明人通过研究发现，车载动力电池的安全是最重要的性能要求，为了满足更高续航里程，电池单体的能量密度越来越高，能量密度高使内部化学材料的不稳定性增加，使电池单体的热失控边界随之降低。因此保证整个动力电池系统和车辆的安全的关键在于电池单体热失控之后不发生热蔓延。

在传统圆柱电池中，为了简化电池单体结构，正负极电极引出部与泄压部件设在同一端，当电池单体发生热失控后，从泄压部件排出的物质会喷到电连接界面，由于动力电池系统或者模组中有大量串并联连接的电池，电压通常在100V以上，可能出现大面积的短路或者高压打火，造成整个整个动力电池系统发生起火爆炸，造成车辆损坏、烧毁甚至人员伤亡。

针对上述缺陷，发明人想到使泄压部件的设置位置尽量远离电极引出部，以便在电池单体发生热失控后，减小高温高压排出物对电连接界面的影响，防止整个动力电池系统的热失控。

基于这一改进思路，本申请提供了一种改进的电池单体。该电池单体包括：壳体和电极组件；其中，壳体上设有电极引出部和泄压部件，且电极引出部和泄压部件分别设在壳体沿第一方向相对的两端；电极组件设在壳体内，电极组件包括电极主体和极性相反的第一极耳和第二极耳，第一极耳和第二极耳从电极主体引出，第一极耳和第二极耳中的至少一个与电极引出部电连接。

本申请实施例的电池单体适用于电池以及使用电池的用电装置。

用电装置可以是手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等，例如，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。

如图1所示，用电装置可以是车辆300，例如新能源汽车，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；或者用电装置也可以是无人机或轮船等。车辆300可包括座舱301和车辆底板302，电池200设在座舱301与车辆底板302之间。电池200可以设置在车辆300的底部、头部或尾部，用于为马达以及车辆中其它部件的工作提供电能。

如图2所示，电池200包括电池单体100。在电池200中，电池单体100可以是一个，也可以是多个。若电池单体100为多个，多个电池单体100之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体100中既有串联又有并联，可以是多个电池单体100先串联或并联或混联组成电池模块，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体组件201内。也可以是所有电池单体100之间直接串联或并联或混联在一起，再将所有电池单体100构成的整体容纳于箱体组件201内。

图2中的电池200还包括箱体组件201，箱体组件201内部中空，用于容纳一个或多个电池单体100，根据所容纳电池单体100的形状、数量、组合方式以及其他要求，箱体组件201也可以具有不同形状的尺寸。例如，箱体组件201可包括：箱体部201A、第一盖体201B和第二盖体201C，箱体部201A相对的两端均具有开口，第一盖体201B和第二盖体201C分别用于封闭箱体部201A的两端开口，例如根据多个电池单体100的排列方式，箱体部201A呈矩形筒状结构。为了便于电池200的维护，箱体组件201可拆卸地安装于用电装置。

例如，电池单体100呈圆柱形，其轴线沿第一方向z设置，多个电池单体100可在垂直于第一方向z的xoy平面内设置多个，多个电池单体100可沿第二方向y和第三方向x以矩形阵列的方式排布，第二方向y垂直于第三方向x。

可选地，用电装置的结构件形成用于容纳电池单体100的空间，其作用相当于电池200中的箱体组件201，例如，电池单体100用于车辆300时，车架形成用于容纳电池单体100的空间。

电池单体100例如可以为锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池或镁离子电池等。

本申请提供了一种电池单体100，后续实施例以圆柱形电池单体100为例进行说明。图3为电池单体100的外形示意图，图4为电池单体100的分解图，图5为电池单体100的剖视图。

在一些实施例中，电池单体100包括：壳体10和电极组件4；其中，壳体10上设有电极引出部和泄压部件21，且电极引出部和泄压部件21分别设在壳体10沿第一方向z相对的两端；电极组件4设在壳体10内，电极组件4呈卷绕结构且包括电极主体41和极性相反的第一极耳42和第二极耳43，卷绕结构的卷绕轴线K与第一方向z一致，第一极耳42和第二极耳43从电极主体41引出，第一极耳42和第二极耳43中的至少一个与对应的电极引出部电连接。

其中，壳体10可呈薄壁中空结构，用于容纳电极组件4。壳体10可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。

电极引出部用于输入或输出电能，第一极耳42和第二极耳43中的至少一个与对应的电极引出部可采用焊接、弹性接触等方式实现电连接，极耳与电极引出部可直接连接，或者通过集流体实现连接。可选地，电极引出部的至少部分凸出于壳体10的外避，以便于通过汇流体实现不同电池单体100之间的电连接。可选地，壳体10上仅设置一个电极引出部，此种结构通过电极引出部和壳体10分别引出电极组件4的正极电能和负极电能，第一极耳42或第二极耳43与电极引出部电连接；或者壳体10上设有两个电极引出部，分别用于引出电极组件4的正极电能和负极电能，第一极耳42和第二极耳43分别与两个电极引出部电连接。

可选地，电极引出部可以为电极端子，壳体10上可设置第一通孔12，电极端子安装于第一通孔12。电极端子可设计为极柱，极柱可呈圆柱形、方形柱状结构，或者也可呈其它形状的柱体结构。电极引出部与壳体10之间绝缘。

泄压部件21的具体结构已在前面进行描述。以圆柱形电池单体100为例，第一方向z与电池单体100的中心轴线方向一致，电极引出部和泄压部件21分别设在壳体10沿第一方向z相对的两端。对于设置两个电极引出部的结构，两个电极引出部位于电池单体100的同一端，且均与泄压部件21相对设置。

电极组件4设在壳体10内，如图6和图7所示，电极组件4由极性相反的第一极片45和第二极片46绕卷绕轴线K卷绕形成，卷绕轴线K与第一方向z一致，且通常在第一极片45和第二极片46之间设有隔离件47，例如隔膜。对于圆柱形电池单体100，卷绕后的电极组件4可以呈圆柱形；对于长方体状的电池单体100，卷绕后的电极组件4可呈扁平状。

第一极片45包括第一集流体，第一集流体包括第一主体部和第一极耳42，第一极耳42从第一主体部沿卷绕方向K的端面向外凸出。其中，第一主体部的侧面设有第一涂覆层45’，第一涂覆层45’可设在第一主体部的两侧，对于最内层或最外层极片，可仅在第一主体部的单侧设置第一涂覆层45’。第一极耳42可沿第一极片45的长度方向连续延伸，形成连续极耳；或者也可对连续极耳进行模切，以形成锯齿状的极耳。例如，第一极片45为正极片，第一集流体可采用铝，第一涂覆层45’可包括第一活性物质层，例如钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。

第二极片46包括第二集流体，第二集流体包括第二主体部和第二极耳43，第二极耳43从第二主体部沿卷绕方向K的端面向外凸出。其中，第二主体部的侧面设有第二涂覆层46’，第二涂覆层46’可设在第二主体部的两侧，对于最内层或最外层极片，可仅在第二主体部的单侧设置第二涂覆层46’。第二极耳43可沿第二极片46的长度方向连续延伸，形成连续极耳；或者也可对连续极耳进行模切，以形成锯齿状的极耳。例如，第二极片46为负极片，第二集流体可采用铜，第二涂覆层46’可包括第二活性物质层，例如石墨或硅等。或者，第一极片45也可为负极片，第二极片46为正极片。

对于卷绕式电极组件4，电极组件4包括电极主体41、第一极耳42和第二极耳43，第一极片45的第一主体部和第二极片46的第二主体部形成电极主体41，第一极耳42和第二极耳43均从电极主体41上引出，例如，第一极耳42和第二极耳43可分别从电极主体41沿第一方向z的两端引出，或者也可从电极主体41沿第一方向z朝向电极引出部的一端引出。

该实施例将电极引出部和泄压部件21分别设在壳体10相对的两端，当电池单体100内部发生热失控时，活性物质会从泄压部件21所在端喷出，远离电池单体100的电极引出部，可减少在热失控发生时对电连接的影响，防止电池200中出现大面积的短路或高压打火，以免造成整个动力电池系统发生热失控，甚至导致起火爆炸，提高动力电池系统工作的安全性。

在一些实施例中，壳体10包括：容纳部1和端盖2，容纳部1具有开口11，端盖2用于盖合开口11，电极引出部设置于容纳部1远离开口11的一端，泄压部件21设在端盖2上。

其中，端盖2与容纳部1为独立的部件，端盖2可采用钢等金属材料或合金材料制成，在电极组件4安装完毕后，端盖2可采用焊接、粘接或紧固件连接的方式与容纳部1固定。例如，对于圆柱形电池单体100，容纳部1可以为一端具有开口11的圆柱形结构，端盖2为圆盘形结构，用于盖合开口11。可选地，容纳部1远离开口11的一端封闭，或者容纳部1的两端均设有开口11，两端的开口11均通过端盖2盖合，电极引出部和泄压部件21分别设在两个端盖2上。

可选地，电极组件4的中心设有沿第一方向z延伸的第二通孔44，泄压部件21设在端盖2的中央区域，以在电池单体100发生热失控时，内部高温高压气流可沿第二通孔44到达泄压部件21，并有效地作用于泄压部件21，以使泄压部件21可靠开启。例如，泄压部件21一体形成于端盖2，即在端盖2上设置厚度减薄部，厚度减薄部围合形成的区域构成泄压部件21。例如，厚度减薄部可以为刻痕22，刻痕22可设在端盖2的内壁和/或外壁上。在泄压部件21开启后，泄压部件21在厚度减薄部处被破坏，从而形成可供内部压力或温度泄放的开口或通道。

该实施例将泄压部件21设在独立于容纳部1的端盖2上，能够降低设置泄压部件21的工艺难度，更方便在端盖2上一体设置泄压部件21，而且在加工时更容易控制泄压部件21的薄弱区域的尺寸精度，以提高泄压部件21开启压力的设置精度，在电池单体100发生热失控时泄压部件21能够可靠开启，从而提高电池单体100工作的安全性。

在一些实施例中，如图5所示，电极引出部包括第一电极引出部3，第一极耳42和第二极耳43分别从电极主体41沿第一方向z的两端引出，第一极耳42与第一电极引出部3电连接，第二极耳43与壳体10电连接。

其中，第一电极引出部3可以为电极端子，电极端子可设计为极柱，第一电极引出部3可设在容纳部1远离端盖2的一端。容纳部1远离端盖2的一端可设有第一通孔12，第一电极引出部3可从容纳部1的内腔安装于第一通孔12，第一电极引出部3与容纳部1之间设有绝缘件7，以实现第一电极引出部3与容纳部1之间的绝缘，第一电极引出部3通过盖板8覆盖。第一极耳42与第一电极引出部3可直接连接，或者第一极耳42与第一电极引出部3也可通过第一集流件5电连接，第一极耳42可与第一集流件5通过焊接的方式固定，在电极组件4和第一集流件5一起装入容纳部1之后，从容纳部1外侧将第一电极引出部3与第一集流件5焊接。

第二极耳43与壳体10可直接连接，或者第二极耳43可通过第二集流件6与壳体10电连接，下面给出具体的实现方式。

在一种实现方式中，第二集流件6与容纳部1的侧壁接触，第二极耳43传输的电能可直接通过第二集流件6传递至容纳部1侧壁，以实现第二极耳43与壳体10的电连接。

在另一种实现方式中，第二集流件6与容纳部1的侧壁未接触，端盖2与第二集流件6连接，第二极耳43传输的电能通过第二集流件6传递至端盖2，从而传递至容纳部1，以实现第二极耳43与壳体10的电连接。

在其它实现方式中，第二集流件6与容纳部1的侧壁接触，且端盖2与第二集流件6连接，第二极耳43传输的电能可同时通过上面两种导电通路传递至壳体10。

可选地，端盖2与第二集流件6可通过焊接的方式连接。为了使电池单体100发生热失控时气体能穿过第二集流件6作用于泄压部件21，端盖2与第二集流件6之间在第一方向z上具有预设距离，为了实现端盖2与第二集流件6的焊接，如图5所示，端盖2具有整体朝向靠近电极组件4的方向突出的凹入部23，凹入部23与第二集流件6抵接，凹入部23位于泄压部件21的径向外侧，可从端盖2外侧将凹入部23与第二集流件6焊接。例如，凹入部23可以为整体的环形结构，同轴设在泄压部件21外侧，以便实现更大面积的焊接，提高电连接可靠性；或者泄压部件21的外周沿周向设置至少一个凹入部23。

可选地，泄压部件21相对于端盖2最外端的壁面可向内凹入预设距离，防止电池单体100在端盖2朝下放置时对泄压部件21施加额外的作用力，以保护泄压部件21。

可选地，第一电极引出部3为正极输出极，壳体10作为负极输出极，因为第一极耳42和第一集流件5的材料为铝，第一电极引出部3相应地采用铝材料即可，无需设置复合材料的电极引出部。或者，第一电极引出部3为负极输出极，壳体10作为正极输出极。

可选地，壳体10的极性与第一极片45和第二极片46中位于最外层的极片极性相同，当电极组件4与壳体10之间存在金属颗粒时，颗粒刺穿电极组件4最外圈的隔离件47后，会刺穿隔离件47后使最外层的极片与壳体10之间发生导通，如果最外层极片的极性与壳体10的极性相同，则可避免电池单体100发生短路，能够提高电池200的安全性能。

该实施例通过将第一电极引出部3作为电池单体100的一个输出极，并将壳体10作为电池单体100的另一个输出极，可省去一个电极引出部，解决了电池单体100端部面积小布局困难的问题，简化了电池单体100的结构；而且可使第一极耳42和第二极耳43分别从电极主体41的两端引出，可提高过流能力，且容易保证第一极耳42和第二极耳43之间的绝缘可靠性，从而提高电池单体100的工作性能。

在一些实施例中，如图8A至图8E所示，电池单体100还包括第二集流件6，第二集流件6位于泄压部件21和第二极耳43之间，第二极耳43通过第二集流件6与壳体10实现电连接，第二集流件6上设有镂空部6’。

其中，镂空部6’的设置形状和尺寸需要既能满足第二集流件6的强度，又能使电池单体100发生热失控时内部的气体快速顺利地到达泄压部件21。

如图8A所示，镂空部6’可包括设在第二集流件6上的第四通孔61和刻线62，例如，第二集流件6可呈圆形，第四通孔61可位于第二集流件6的中心，刻线62贯通第二集流件6，刻线62的一端与第四通孔61连通，另一端沿径向向外延伸。例如，刻线62可连续或间断设置，刻线62可设置多条，并呈放射状。例如，可设置四条刻线62形成十字形。

如图8B所示，镂空部6’可包括设在第二集流件6上的第四通孔61和切口63，例如，第二集流件6可呈圆形，第四通孔61可位于第二集流件6的中心，切口63贯通第二集流件6，且可沿径向延伸。切口63可设置多条，并呈放射状，例如，可设置四条切口63形成十字形。

如图8C所示，镂空部6’可包括设在第二集流件6上的至少一个第四通孔61，例如，第四通孔61可设置一个，对于圆形的第二集流件6，第四通孔61可设在第二集流件6的中心位置；或者第四通孔61可设置多个，例如，其中一个第四通孔61位于第二集流件6的中心位置，其余第四通孔61分布在中心的第四通孔61的周围。

如图8D所示，与图8A的不同之处在于，刻线62呈曲线，例如，刻线62为圆弧形或者圆形。刻线62可与第四通孔61同心设置。

如图8E所示，与图8B的不同之处在于，切口63呈曲线，例如，切口63为圆弧形或者圆形，切口63可与第四通孔61同心设置。例如，切口63可连续设置，或者切口63设有多段，多段切口63在第四通孔61的外周间隔设置。

该实施例考虑到电极引出部和泄压部件21设在壳体10相对的两端，通过在第二集流件6上设有镂空部6’，可使电池单体100内部任何区域在发生热失控时，都能够使高温高压气体顺利地通过镂空部6’到达泄压部件21，以通过泄压部件21及时向外排出，提高电池单体100在发生热失控时的安全性。

在一些实施例中，如图9所示，电池单体100还包括第二集流件6，第二极耳43通过第二集流件6与壳体10实现电连接；电极组件4由第一极片45和第二极片46卷绕形成圆柱形，第一极片45和第二极片46分别具有第一极耳42和第二极耳43；

第二极片46的总长度L1、第二集流件6沿第一方向z的厚度t3、第二集流件6的电阻率ρ1，壳体10的直径φ，壳体10的壁厚d，壳体10的电阻率ρ2满足如下关系：

其中，第二极片46的总长度L1是指卷绕之前处于展开状态的长度；第二集流件6可以为薄板状结构；壳体10的直径φ是指外径尺寸；壳体10的壁厚d是指容纳部1侧壁的厚度。

对于第二集流件6的电阻率ρ1，第二集流件6采用单一的金属材料时，其电阻率ρ1为该金属材料的电阻率；第二集流件6采用复合金属材料时，例如，对于负极侧，第二集流件6的主体部分采用铜制成，铜的表面镀有镍层，其电阻率ρ1可通过现有技术中试验测试的方式得出，镍层的作用主要是便于第二集流件6与钢制的端盖2进行焊接，而且能起到防腐蚀的效果。

对于壳体10的电阻率ρ2，壳体10采用单一的金属材料时，其电阻率ρ2为该金属材料的电阻率；壳体10采用复合金属材料时，例如，壳体10的主体部分采用钢制成，钢的表面镀有镍层，其电阻率ρ2可通过现有技术中试验测试的方式得出，镍层的作用主要是便于壳体10与铝制的汇流件202进行焊接，而且能起到防腐蚀的效果。

其中，通过该公式可以得出：

当

壳体10过薄，电池200快充时温度过高，会加速电池200的衰减；当

壳体10过厚，电池200的能量密度不足。为了达到较优的效果，

下面通过表1来说明壳体10壁厚d对于电池单体100性能的影响，下面表格中，ρ1和ρ2的单位为欧姆·米(Ω·m)，L1、t3、φ和d的单位为mm，能量密度的单位为Wh/kg，快充时壳体温度的单位为℃。

表1壳体10壁厚d对于电池单体100性能的影响

该实施例通过使第二极片46的总长度L1、第二集流件6沿第一方向z的厚度t3、第二集流件6的电阻率ρ1、壳体10的直径φ、壳体10的壁厚d和壳体10的电阻率ρ2在设计时满足上述关系，能够为壳体10的壁厚设计提供依据，既能够防止电池200快充时温度过高，减少电池200性能衰减，延长工作寿命，也可提高电池单体100的能量密度。

在一些实施例中，如图9所示，电池单体100还包括第一集流件5和第二集流件6，第一极耳42通过第一集流件5与第一电极引出部3电连接，第二极耳43通过第二集流件6与壳体10电连接；其中，第一电极引出部3的底座的厚度t1、第一集流件5的厚度t2和第二集流件6的厚度t3满足如下关系：

其中，第一电极引出部3的底座位于壳体10内且用于与第一集流件5连接。

可选地，第一集流件5为薄板结构，第一电极引出部3的底座在第一方向z上位于容纳部1远离端盖2的一端与第一集流件5之间。具体地，底座嵌设在绝缘件7与第一集流件5之间。

其中，为了达到较优的效果，

通过使t1和t2之和超出t3预设倍数，可防止在电池单体100发生热失控的情况下，气流首先将第一集流件5和第一电极引出部3的底座压迫变形甚至损坏，确保气流朝向泄压部件21的方向流动。

下面通过表2来说明厚度t1、t2和t3对于电池单体100安全性的影响，表格中各参数的单位均为mm。

表2厚度t1、t2和t3对于电池单体100安全性的影响

在表2中，在靠近电连接侧进行针刺试验时，即在电池单体100的壳体10上靠近电极引出部的位置进行针刺试验，以引发短路，如果电极引出部未发生破损，说明电池单体100的电连接侧仍然能正常工作；如果电极引出部发生破损，说明电池200的电连接侧会出现短路，可能存在高压打火的风险。

对于实施例4，

未满足上述公式，那么在靠近电连接侧针刺失效时电极引出部发生了破损。而对于实施例1～3，在靠近电连接侧针刺失效时电极引出部均为发生破损。但是，对于实施例1，

该比值较大，将会较大程度上减小阴极极片的宽度，降低了电池单体100的能量密度。

该实施例通过对第一电极引出部3的底座、第一集流件5和第二集流件6设置合适的厚度关系，既可保证在电池单体100发生热失控时气体通过泄压部件21排出，防止气体从电极引出部一侧喷出，从而提高电池单体100工作的安全性，又能尽量提高电池单体100的能量密度。

在一些实施例中，如图9所示，第一电极引出部3的底座厚度t1的尺寸范围为：0.6mm≤t1≤1.2mm；和/或第一集流件5的厚度t2的尺寸范围为：0.3mm≤t2≤0.7mm；和/或第二集流件6的厚度t3的尺寸范围为：0.3mm≤t3≤0.7mm。

其中，为了达到更好的效果，0.8mm≤t1≤1mm，0.4mm≤t2≤0.6mm，和/或0.4mm≤t3≤0.6mm。

例如，第一电极引出部3的底座厚度t1可大于第一集流件5的厚度t2或第二集流件6的厚度t3，以防止电池单体100在发生热失控时气流通过第一电极引出部3的安装位置喷出。

该实施例通过对第一电极引出部3的底座、第一集流件5和第二集流件6设置合适的厚度，可保证在电池单体100发生热失控时气体通过泄压部件21排出，防止气体从电极引出部一侧喷出，从而提高电池单体100工作的安全性。

在一些实施例中，电池单体100沿第一方向z的高度为h，60mm≤h≤135mm。

其中，为了达到较优的效果，h可在70mm～125mm之间选择。当h＜60mm时，电池单体100高度不足，导致整个动力电池系统电量低，当h＞135mm时，电池200内的底部难以设置泄压部件21释放排出物的空间，单个电池单体100热失控后会发生爆炸，造成整个电池200发生起火爆炸。

该实施例通过为电池单体100设置合适的高度，既能够保证整个电池系统具有足够的电量，充分利用电池200的内部空间，还能在电池200内的底部区域设置泄压部件21释放排出物的空间，在发生热失控的情况下，可保证电池单体100的排出物顺利导出，防止瞬间出现高温高压导致电池200发生起火爆炸。

在一些实施例中，壳体10呈圆柱形且直径为φ，15mm≤φ≤70mm。

其中，为了达到较优的效果，φ可在30mm～55mm之间选择。当φ＜15mm和φ＞70mm时，电池200的电量不足。当壳体10的直径过小时，电池单体100的能量密度较小，且在电池单体100成组时，例如对于圆柱形电池单体100，会浪费较多空间，导致电池200的电量不足。当壳体10的直径过大时，虽然提高了电池单体100的能量密度，但是有可能在电池200内剩余空间较大时仍不足以多容纳一排电池单体100，由于每排电池单体100的数量较多，会导致电池200损失较多电量。

下面通过表3来说明h和φ的设计对于电池200总电量的影响，下表中h和φ的单位均为mm，总电量的单位为kWh。

表3h和φ的设计对于电池200总电量的影响

该实施例能够保证电池200具有充足的电量，满足动力需求，而且可根据箱体组件201的内部空间选择合适直径的电池单体100，可尽量提高箱体组件201内的空间利用率，减少内部浪费空间，在电池200体积一定的情况下尽量增大总电量，提高电池200的能量密度。

在一些实施例中，壳体10呈圆柱形，且壳体10的直径为φ，高度为h，

其中，为了达到较优的效果，

当

时，不适合采用电极引出部和泄压部件21设在壳体10相对两端的结构，因为在电池单体100为细长形状，当电池单体100内靠近电极引出部的某点发生热失控时，内部气体不能及时流动至泄压部件21所在端，能不热量聚集增多，气体更容易从电极引出部所在区域喷出，会造成整个动力电池系统发生起火等安全事件。

下面通过表4来说明

对于电池单体100安全性的影响，下表中尺寸参数的的单位均为mm。

表4

对于电池单体100安全性的影响

	h	φ	h/φ	靠近电连接侧针刺失效时,电连接侧是否破损
					实施例1	80	45	1.78	否
实施例2	100	45	2.22	否
					实施例3	120	45	2.67	否
实施例4	140	45	3.11	否
					实施例5	160	45	3.56	是
实施例6	180	45	4.00	是
					实施例7	80	30	2.67	否
实施例8	100	30	3.33	否
					实施例9	120	30	4.00	是

在表4中，对于实施例5、6和9，

电池单体100的高度与直径的比值较大，呈细长形。在靠近电连接侧进行针刺失效试验时，电池单体100发生短路，内部发生热失控时，高温高压气体不能及时到达泄压部件21或从泄压部件21排出，气体会朝向电极引出部的一侧排出，会造成电极引出部发生破损，从而导致电池单体100的电连接失效。对于其它实施例，

电池单体100的高度与直径的比值适中，在靠近电连接侧进行针刺失效试验时，电池单体100发生短路，内部发生热失控时，高温高压气体可及时到达泄压部件21或从泄压部件21排出，可防止气体朝向电极引出部的一侧排出，以免造成电极引出部发生破损，保证电池单体100的电连接正常。

对于实施例4，

未满足上述公式，那么在靠近电连接侧针刺失效时电极引出部发生了破损。而对于实施例1～3，在靠近电连接侧针刺失效时电极引出部均为发生破损。但是，对于实施例1，

该比值较大，将会较大程度上减小阴极极片的宽度，降低了电池单体100的能量密度。

该实施例通过对电池单体100设置合适的高度与直径的比值，能够使电池单体100在内部任意区域发生热失控时，都能使内部高压气体迅速地到达泄压部件21并顺利排出，防止高压气体和热量在电池单体100内部聚集，避免整个动力电池系统发生起火爆炸等事件，提高电池工作的安全性。

在一些实施例中，如图9所示，壳体10呈圆柱形，泄压部件21设在中心位置且呈圆形，且泄压部件21的直径φ1与壳体10的直径φ满足如下关系：

当φ1＜0.35*φ时，电池单体100中靠近电极引出部引发热失控时泄压部件21打开面积不够，热量排出电池单体100的速率过慢，电极引出部或壳体10可能发生损伤甚至热泄露；当φ1＞0.85*φ时，壳体10底部强度不足，电池单体100使用过程中内部产气的气压使泄压部件21打开，发生漏液、电连接异常问题。

下面通过表5来说明泄压部件21直径设计对于电池单体100安全性的影响，下表中尺寸参数的单位均为mm。

表5泄压部件21直径设计对于电池单体100安全性的影响

在表5中，对于实施例1，

泄压部件21相对于壳体10端部的面积占比较小，在靠近电连接侧进行针刺失效试验时，电池单体100发生短路，内部发生热失控时，由于形成泄压部件21的薄弱部位较小，例如刻痕较短，增大了开启难度，即便泄压部件21开启后，高温高压气体从泄压部件21排出的速度也较慢，瞬时的高压会使气体朝向电极引出部的一侧排出，会造成电极引出部发生破损，从而导致电池单体100的电连接失效。但是，由于泄压部件21的面积较小，能够保证设置泄压部件21的端盖2的强度，在使用过程中不容易出现漏液现象。

对于实施例2，

泄压部件21相对于壳体10端部的面积占比较大，在靠近电连接侧进行针刺失效试验时，电池单体100发生短路，内部发生热失控时，由于形成泄压部件21的薄弱部位较大，例如刻痕较长，降低了开启难度，而且泄压部件21开启后，高温高压气体可从泄压部件21快速排出，防止气体从朝向电极引出部的一侧排出，从而避免电极引出部发生破损，保证电池单体100的电连接有效。但是，由于泄压部件21的面积较大，降低了设置泄压部件21的端盖2的强度，在使用过程中出现了漏液现象。

该实施例通过设置泄压部件21与壳体10的直径比例关系，在电池单体100发生热失控时，既能够保证泄压部件21具有足有的打开面积，使热量快速排出电池单体100，防止电极引出部或壳体10发生损伤甚至热泄露；而且，在保证泄压部件21可靠开启的基础上，还能提高壳体10设置泄压部件21一端的强度，防止电池单体100在正常使用过程中内部气压使泄压部件21打开发生漏液、电连接异常问题。

在一些实施例中，如图9所示，电极引出部包括第一电极引出部3，第一电极引出部3设置于壳体10的第一端壁13，泄压部件21设置于壳体10的第二端壁14，第一端壁13的厚度l1和第二端壁14的厚度l2满足如下关系：l1≥l2。

其中，壳体10可包括容纳部1和端盖2，端盖2封闭容纳部1的开口11，泄压部件21设在端盖2上，壳体10的第二端壁14为端盖2，第二端壁14的厚度l2即为端盖2的厚度，该厚度并非设置刻痕22处的厚度；壳体10的第一端壁13为容纳部1远离开口11的端壁，即容纳部1设置第一电极引出部3的端壁。

其中，为了达到较优的效果，l1≥1.5*l2。当l1＜l2时，电池单体100内部发生热失控时，壳体10在泄压部件21侧的变形量小于电连接侧的变形量，且热失控时易破损发生热泄露。

该实施例使第一端壁13的厚度l1大于第二端壁14的厚度l2，能够电池单体100内部发生热失控时，使壳体10在泄压部件21侧的变形量大于电连接侧的变形量，使热失控产生的气体可靠地从第二端壁14上的泄压部件21排出，防止气体朝向第一电极引出部3所在侧流动使第一端壁13发生较大的变形量，防止壳体10在热失控时破损发生热泄露。

在一些实施例中，第一端壁13的厚度l1的尺寸范围为：0.5mm≤l1≤1mm；和/或第二端壁14的厚度l2的尺寸范围为：0.3mm≤l2≤1mm。

其中，为了达到较好的效果，0.6mm≤l1≤0.8mm，0.5mm≤l2≤0.8mm。

该实施例通过为第一端壁13和第二端壁14设计合适的厚度，在电池单体100发生热失控时，在内部高压气体的作用下造成壳体10较大的变形量，防止壳体10在热失控时破损发生热泄露。

在一些实施例中，如图9和图10所示，电极引出部包括第一电极引出部3，第一电极引出部3设置于壳体10的第一端壁13，壳体10的第二端壁14上设有刻痕22，第二端壁14由刻痕22围成的区域形成泄压部件21，第一端壁13的厚度l1和第二端壁14在设置刻痕22处的厚度l3满足如下关系：l1≥2*l3。

该实施例通过设置第一端壁13的厚度l1与第二端壁14在设置刻痕22处厚度l3的尺寸关系，可在刻痕22处形成相对于第一端壁13强度较低的薄弱部位，在电池单体100发生热失控时，可使内部气体优先在薄弱部位变形使泄压部件21快速开启，从而使内部气体顺利排出；而且，即使是靠近电极引出部的一侧发生热失控，也可使气体优先朝向泄压部件21流动，可防止第一端壁13所在区域在内部高压气体的作用下出现较大的变形量，防止壳体10在热失控时破损发生热泄露，并提高电池单体100的电连接侧的安全性。

在一些实施例中，第一端壁13的厚度l1与第二端壁14在设置刻痕22处的厚度l3满足如下关系：l1≥6*l3。为了达到较好的效果，l1≥12*l3。

表6厚度l1与厚度l3的关系对电池单体100安全性的影响

表6中，对于实施例3和4，l1<6*l3，在靠近电连接侧进行针刺失效试验时，电池单体100发生短路，内部发生热失控时，由于第一端壁13的厚度较薄，高温高压气体更容易从朝向第一端壁13的方向流动，使第一端壁13发生变形或破坏，瞬时的高压会使气体朝向电极引出部的一侧排出，会造成电极引出部发生破损，从而导致电池单体100的电连接失效。

在一些实施例中，第一电极引出部3设置于壳体10的第一端壁13，第一端壁13上设有用于安装第一电极引出部3的第一通孔12，且泄压部件21呈圆形，第一通孔12的直径φ2和泄压部件21的直径φ1满足如下关系：φ2≤φ1。

其中，当φ2＞φ1时，电池单体100内部发生热失控时，泄压部件21侧的变形量小于电极引出部侧的变形量，电极引出部安装区域容易破损发生热泄露。为了达到更优的效果，φ2≤0.8*φ1。

该实施例使用于安装第一电极引出部3的第一通孔12的直径φ2不超过泄压部件21的直径φ1，能够提高壳体10在电极引出部设置一端的强度，在电池单体100发生热失控时，可使气体优先朝向泄压部件21流动，可防止第一端壁13所在区域在内部高压气体的作用下出现较大的变形量，防止壳体10在热失控时破损发生热泄露，并提高电池单体100的电连接侧的安全性。

在一些实施例中，第一通孔12的直径φ2的尺寸范围为：8mm≤φ2≤25mm；和/或泄压部件21的直径φ1的尺寸范围为：20mm≤φ1≤35mm。

为了达到较好的效果，10mm≤φ2≤20mm，22mm≤φ1≤32mm。

其中，第一通孔12用于安装第一电极引出部3，若第一通孔12的尺寸太小，会限制第一电极引出部3的直径，影响电池单体100的过流能力；若第一通孔12的尺寸太大，会降低容纳部1远离端盖2的第一端壁13的整体强度，在电池单体发生热失控时，第一通孔12与第一电极引出部3连接部位容易发生变形，气体从该薄弱部位逸出后会影响电连接侧的安全性。

该实施例通过为第一通孔12和泄压部件21的直径φ1设计合适的尺寸，能够保证壳体10在电极引出部设置一端的强度，在电池单体100发生热失控时，可使气体优先朝向泄压部件21流动，可防止第一端壁13所在区域在内部高压气体的作用下出现较大的变形量，防止壳体10在热失控时破损发生热泄露，并提高电池单体100的电连接侧的安全性。

在一些实施例中，电极组件4的中心设有沿第一方向z延伸的第二通孔44，且泄压部件21呈圆形，第二通孔44的直径φ3与泄压部件21的直径φ1满足如下关系：φ3≥0.12*φ1。

其中，为了达到更好的效果，φ3≥0.15*φ1，以在电池单体100发生热失控时气体能够快速地沿第二通孔44到达泄压部件21。

表7第二通孔44与泄压部件21的直径关系电池单体100安全性的影响

其中，表7的实施例1中，φ3<0.12*φ1，在靠近电连接侧进行针刺失效试验时，电池单体100发生短路，内部发生热失控时，由于第二通孔44的直径过小，高温高压气体不能及时顺着第二通孔44到达泄压部件21，排出的速度较慢，瞬时的高压会使气体朝向电极引出部的一侧排出，会造成电极引出部发生破损，从而导致电池单体100的电连接失效。

该实施例使第二通孔44的直径φ3与泄压部件21的直径φ1满足上述关系，在电池单体100发生热失控时，第二通孔44具有足够的通道尺寸允许内部的高压气体迅速地流动至泄压部件21，以使泄压部件21顺利开启，防止热量在电池单体100内部聚集无法释放，并防止壳体10发生较大变形破损发生热泄露，从而提高电池单体100工作的安全性。

在一些实施例中，如图11所示，电极引出部包括第一电极引出部3和第二电极引出部3’，第一极耳42与第一电极引出部3电连接，第二极耳43与第二电极引出部3’电连接。

其中，第一电极引出部3和第二电极引出部3’之间可设置绝缘部件。第一极耳42和第二极耳43可均从电极主体41沿第一方向z的同端引出，以简化极耳与电极引出部的电连接结构；或者第一极耳42和第二极耳43可分别从电极主体41沿第一方向z的两端引出，并通过靠近泄压部件21一端的第二极耳43通过设置导电件与第二电极引出部3’电连接，例如导电件可穿过第二通孔44。

该实施例将电池单体100的两个输出极均设计为电极引出部的形式，且将第一电极引出部3和第二电极引出部3’设在壳体10的同一端，可在电池单体100整体高度不增加的基础上，无需使壳体10带电，可提高相邻电池单体100之间的绝缘可靠性，降低电池200内发生短路的风险。

在一些实施例中，如图12所示，电池单体100设有多个，每个电池单体100的电极引出部均包括设在壳体10的第一端壁13上的第一电极引出部3，第一极耳42与第一电极引出部3电连接，第二极耳43与壳体10电连接。电池200还包括汇流件202，汇流件202的第一端与其中一个电池单体100的第一电极引出部3电连接，汇流件202的第二端与另一个电池单体100的第一端壁13电连接。

其中，汇流件202可采用薄板结构，并采用金属导电材料。例如，汇流件202可包括：第一部202A、第二部202B和第三部202C，第二部202B连接于第一部202A和第三部202C之间，第一部202A与其中一个电池单体100的第一电极引出部3连接，第三部202C与另一个电池单体100的第一端壁13连接，这两个电池单体100可以是相邻设置也可间隔设置。例如，第一部202A的形状与第一电极引出部3的形状匹配，例如圆形或矩形，第三部202C可呈矩形，第三部202C远离第二部202B的侧边上可设置缺口，以避让另一个电池单体100的第一电极引出部3。

该实施例将第一电极引出部3作为电池单体100的一个输出极，并将壳体10作为电池单体100的另一个输出极，在实现电池200内部多个电池单体100的串联、并联或混联时，可直接将汇流件202的两端分别连接于第一电极引出部3和壳体10，由于壳体10的第一端壁13上仅设置了一个第一电极引出部3，因此利于增大第一电极引出部3的导电面积，而且第一端壁13上也较容易通过焊接或通过紧固件连接的方式实现电连接，因此能够降低多个电池单体100电连接的难度，并提高电连接的可靠性，保证电池200的工作性能和可靠性。

在一些实施例中，如图13所示，电池200还包括箱体组件201和支撑板203，电池单体100通过支撑板203安装于箱体组件201内，支撑板203上设有第三通孔203’，用于供经过泄压部件21逸出的排出物流动，泄压部件21与箱体组件201内壁之间的距离D与泄压部件21的直径φ1满足如下关系：0.4*φ1≤D≤1.2*φ1。

例如，支撑板203设在箱体组件201的内底面，支撑板203上设有多个第三通孔203’，多个电池单体100均泄压部件21朝下安装于支撑板203，泄压部件21与第三通孔203’具有重合部分，例如，泄压部件21、第三通孔203’和端盖2同心设置。第三通孔203’供电池单体100内部逸出的排出物流动至电池200内的排放通道，最终可经过电池200的箱体组件201上的泄压部件排出外部。

其中，距离D根据泄压部件21的直径φ1设计。为了达到较优的效果，0.67*φ1≤D≤φ1。当D＜0.4*φ1时，泄压部件21与箱体组件201内壁之间的距离D过小，导致活性物质无法有效喷出，电池200无法快速降温；当D＞1.2*φ1时，泄压部件21与箱体组件201内壁之间的距离D过大，占用电池单体100的高度，影响能量密度。

例如，φ1的尺寸范围为20mm～35mm，优选的为22mm～32mm。D的尺寸范围为10mm～30mm之间，优选的为15mm～25mm。

下面通过表8来说明距离D的设计对电池热失控后降低至预设温度的影响，以下表格中各尺寸参数的单位均为mm。

表8电池中距离D的设计对电池热失控后温度的影响

其中，对于实施例1，D<0.67*φ1，距离D过小，电池单体100发生热失控时排出物无法及时通过第三通孔203’排出，电池200内部温度会急剧升高，降低至120℃需要的时间是其它实施例的两倍。对于实施例4，D>1.2*φ1，距离D过大，虽然电池单体100发生热失控时排出物无法及时通过第三通孔203’排出，但是支撑板203厚度较大，明显降低了电池单体100的高度，会影响电池单体100的能量密度。

该实施例通过在泄压部件21与箱体组件201内壁之间设置合适的距离D，既能在电池单体100发生热失控时，使内部气体和活性物质有效喷出，使电池200快速降温，也能在满足热失控安全性的基础上，尽量增加电池单体100的高度，从而增加电池单体100的能量密度，使电池200能够提供更大的动力。

在一些实施例中，用电装置包括车辆300，电池200设在座舱301与车辆底板302之间，电极引出部朝向座舱301设置，泄压部件21朝向车辆底板302设置。

该实施例能够使电池200在使用过程中发生热失控的情况下，由于电池单体100的泄压部件21朝向车辆底板302设置，即朝下设置，若泄压部件21开启，则电池200释放的排出物会向车辆下方喷出，可减小高温高压对座舱301及乘客的影响，提高车辆300在使用过程中的安全性。

在一些具体的实施例中，如图3至图5所示，电池单体100呈圆柱形，且包括壳体10、电极组件4和第一电极引出部3。壳体10包括容纳部1和端盖2，容纳部1呈圆柱形筒状结构，且沿第一方向z(中心轴线)的一端设有开口11，端盖2封闭开口11。

端盖2上一体设有泄压部件21，泄压部件21可呈圆形，且泄压部件21设在端盖2的中心位置。容纳部1远离端盖2的一端设有第一通孔12，第一电极引出部3安装于第一通孔12。

电极组件4包括电极主体41、第一极耳42和第二极耳43，第一极耳42和第二极耳43沿着第一方向z分别位于电极主体41的两端，第一方向z与卷绕轴线一致。第一极耳42通过第一集流体5与第一电极引出部3电连接，第二极耳42通过第二集流体6与端盖2电连接，端盖2与容纳部1焊接，以使第二极耳43通过第二集流体6和端盖2将电能传递至容纳部1。例如，第一电极引出部3作为正极输出极，壳体10作为负极输出极。

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 (23)

1.一种电池单体(100)，其特征在于，包括：

壳体(10)，设有电极引出部(3；3’)和泄压部件(21)，且所述电极引出部(3；3’)和所述泄压部件(21)分别设在所述壳体(10)沿第一方向(z)相对的两端；和

电极组件(4)，设在所述壳体(10)内，所述电极组件(4)呈卷绕结构且包括电极主体(41)和极性相反的第一极耳(42)和第二极耳(43)，所述卷绕结构的卷绕轴线(K)与所述第一方向(z)一致，所述第一极耳(42)和所述第二极耳(43)从所述电极主体(41)引出，所述第一极耳(42)和所述第二极耳(43)中的至少一个与对应的所述电极引出部(3；3’)电连接。

2.根据权利要求1所述的电池单体(100)，其特征在于，所述壳体(10)包括：容纳部(1)和端盖(2)，所述容纳部(1)具有开口(11)，所述端盖(2)用于盖合所述开口(11)，所述电极引出部(3；3’)设置于所述容纳部(1)远离所述开口(11)的一端，所述泄压部件(21)设在所述端盖(2)上。

3.根据权利要求1所述的电池单体(100)，其特征在于，所述电极引出部(3；3’)包括第一电极引出部(3)，所述第一极耳(42)和所述第二极耳(43)分别从所述电极主体(41)沿所述第一方向(z)的两端引出，所述第一极耳(42)与所述第一电极引出部(3)电连接，所述第二极耳(43)与所述壳体(10)电连接。

4.根据权利要求3所述的电池单体(100)，其特征在于，还包括第二集流件(6)，所述第二集流件(6)位于所述泄压部件(21)和所述第二极耳(43)之间，所述第二极耳(43)通过所述第二集流件(6)与所述壳体(10)实现电连接，所述第二集流件(6)上设有镂空部(6’)。

5.根据权利要求3所述的电池单体(100)，其特征在于，还包括第二集流件(6)，所述第二极耳(43)通过所述第二集流件(6)与所述壳体(10)实现电连接；所述电极组件(4)由第一极片(45)和第二极片(46)卷绕形成圆柱形，所述第一极片(45)和所述第二极片(46)分别具有所述第一极耳(42)和所述第二极耳(43)；

所述第二极片(46)的总长度L1、所述第二集流件(6)沿所述第一方向(z)的厚度t3、所述第二集流件(6)的电阻率ρ1、所述壳体(10)的直径φ、所述壳体(10)的壁厚d和所述壳体(10)的电阻率ρ2满足如下关系：

6.根据权利要求3所述的电池单体(100)，其特征在于，还包括第一集流件(5)和第二集流件(6)，所述第一极耳(42)通过所述第一集流件(5)与所述第一电极引出部(3)电连接，所述第二极耳(43)通过所述第二集流件(6)与所述壳体(10)电连接；其中，

所述第一电极引出部(3)的底座的厚度t1、所述第一集流件(5)的厚度t2和所述第二集流件(6)的厚度t3满足如下关系：

其中，所述第一电极引出部(3)的底座位于所述壳体(10)内且用于与所述第一集流件(5)连接。

7.根据权利要求6所述的电池单体(100)，其特征在于，

所述第一电极引出部(3)的底座厚度t1的尺寸范围为：0.6mm≤t1≤1.2mm；和/或

所述第一集流件(5)的厚度t2的尺寸范围为：0.3mm≤t2≤0.7mm；和/或

所述第二集流件(6)的厚度t3的尺寸范围为：0.3mm≤t3≤0.7mm。

8.根据权利要求1所述的电池单体(100)，其特征在于，所述电极引出部(3；3’)设有两个且包括第一电极引出部(3)和第二电极引出部(3’)，所述第一极耳(42)与所述第一电极引出部(3)电连接，所述第二极耳(43)与所述第二电极引出部(3’)电连接。

9.根据权利要求1～8任一项所述的电池单体(100)，其特征在于，所述电池单体(100)沿所述第一方向(z)的高度为h，60mm≤h≤135mm。

10.根据权利要求1～8任一项所述的电池单体(100)，其特征在于，所述壳体(10)呈圆柱形且直径为φ，15mm≤φ≤70mm。

11.根据权利要求1～8任一项所述的电池单体(100)，其特征在于，所述壳体(10)呈圆柱形，且所述壳体(10)的直径为φ，高度为h，

12.根据权利要求1～8任一项所述的电池单体(100)，其特征在于，所述壳体(10)呈圆柱形，所述泄压部件(21)设在中心位置且呈圆形，且所述泄压部件(21)的直径φ1与所述壳体(10)的直径φ满足如下关系：

13.根据权利要求1～8任一项所述的电池单体(100)，其特征在于，所述电极引出部(3；3’)包括第一电极引出部(3)，所述第一电极引出部(3)设置于所述壳体(10)的第一端壁(13)，所述泄压部件(21)设置于所述壳体(10)的第二端壁(14)，所述第一端壁(13)的厚度l1和所述第二端壁(14)的厚度l2满足如下关系：l1≥l2。

14.根据权利要求13所述的电池单体(100)，其特征在于，所述第一端壁(13)的厚度l1的尺寸范围为：0.5mm≤l1≤1mm；和/或所述第二端壁(14)的厚度l2的尺寸范围为：0.3mm≤l2≤1mm。

15.根据权利要求1～8任一项所述的电池单体(100)，其特征在于，所述电极引出部(3；3’)包括第一电极引出部(3)，所述第一电极引出部(3)设置于所述壳体(10)的第一端壁(13)，所述壳体(10)的第二端壁(14)上设有刻痕(22)，所述第二端壁(14)由所述刻痕(22)围成的区域形成所述泄压部件(21)，所述第一端壁(13)的厚度l1和所述第二端壁(14)在设置所述刻痕(22)处的厚度l3满足如下关系：l1≥2*l3。

16.根据权利要求1～8任一项所述的电池单体(100)，其特征在于，所述第一电极引出部(3)设置于所述壳体(10)的第一端壁(13)，所述第一端壁(13)上设有用于安装所述第一电极引出部(3)的第一通孔(12)，且所述泄压部件(21)呈圆形，所述第一通孔(12)的直径φ2和所述泄压部件(21)的直径φ1满足如下关系：φ2≤φ1。

17.根据权利要求16所述的电池单体(100)，其特征在于，所述第一通孔(12)的直径φ2的尺寸范围为：8mm≤φ2≤25mm；和/或所述泄压部件(21)的直径φ1的尺寸范围为：20mm≤φ1≤35mm。

18.根据权利要求1～8任一项所述的电池单体(100)，其特征在于，所述电极组件(4)的中心设有沿所述第一方向(z)延伸的第二通孔(44)，且所述泄压部件(21)呈圆形，所述第二通孔(44)的直径φ3与所述泄压部件(21)的直径φ1满足如下关系：φ3≥0.12*φ1。

19.一种电池(200)，其特征在于，包括：权利要求1～18任一项所述的电池单体(100)。

20.根据权利要求19所述的电池(200)，其特征在于，所述电池单体(100)设有多个，每个所述电池单体(100)的电极引出部(3；3’)均包括设在所述壳体(10)的第一端壁(13)上的第一电极引出部(3)，所述第一极耳(42)与所述第一电极引出部(3)电连接，所述第二极耳(43)与所述壳体(10)电连接；

所述电池(200)还包括汇流件(202)，所述汇流件(202)的第一端与其中一个所述电池单体(100)的所述第一电极引出部(3)电连接，所述汇流件(202)的第二端与另一个所述电池单体(100)的所述第一端壁(13)电连接。

21.根据权利要求19或20所述的电池(200)，其特征在于，所述电池(200)还包括支撑板(203)和箱体组件(201)，所述电池单体(100)通过所述支撑板(203)安装于所述箱体组件(201)内，所述支撑板(203)上设有第三通孔(203’)，用于供经过所述泄压部件(21)逸出的排出物流动，所述泄压部件(21)与所述箱体组件(201)内壁之间的距离D与所述泄压部件(21)的直径φ1满足如下关系：0.4*φ1≤D≤1.2*φ1。

22.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求19～21任一项所述的电池(200)，所述电池(200)用于为所述用电装置提供电能。

23.根据权利要求22所述的用电装置，其特征在于，所述用电装置包括车辆(300)，所述电池(200)设在座舱(301)与车辆底板(302)之间，所述电极引出部(3；3’)朝向所述座舱(301)设置，所述泄压部件(21)朝向所述车辆底板(302)设置。

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