CN218101464U - 电芯和电池模组 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电芯和电池模组，涉及电池技术领域。本申请实施例提供的电芯包括壳体、卷芯、极柱、隔板以及泄压结构，极柱和泄压结构设置于壳体，并且极柱与泄压结构位于壳体的不同侧。泄压结构包括开设于壳体的泄压孔，卷芯与隔板设置于壳体内，隔板覆盖壳体的部分内表面以将卷芯与壳体的部分内表面分隔，隔板上开设有连接通孔，连接通孔连通泄压孔。在壳体内部压力达到阈值时，电芯会通过泄压孔释放壳体内部的压力。由于本申请的电芯中，泄压结构和极柱分别位于壳体的不同侧，因此即便泄压孔中有高温物质喷出，喷发物也不容易接触极柱导致拉弧、短路等问题，因此该电芯的安全性较佳。本申请实施例提供的电池模组包含了上述的电芯。

Description

电芯和电池模组

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电芯和电池模组。

背景技术

随着锂离子电池技术的不断发展，锂离子电池的性能不断提高，其热失控后释放的能量也更多，对安全性能也提出了更高的要求。锂离子电池上的泄压件是电池安全性能的重要保障。当电芯发生挤压、针刺、短路、过充等现象时，可能会导致电芯内部热失控进而使内部气压骤升，此时泄压件会在压力作用下将内部气压向外释放，从而防止电池发生爆炸。但在泄压件释放压力时，可能会伴随着一些物质从电芯内部喷发到电芯外部。而现有的电芯的泄压件在生效时，容易使喷发物落到极柱上，导致拉弧、短路等问题。因此现有的电芯存在安全性不佳的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电芯和电池模组，其能够在热失控而产生喷发物时，不容易导致拉弧、短路等问题，安全性较高。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供一种电芯，包括壳体、卷芯、极柱、隔板以及泄压结构，极柱和泄压结构设置于壳体，并且极柱与泄压结构位于壳体的不同侧，泄压结构包括开设于壳体的泄压孔，卷芯与隔板设置于壳体内，隔板覆盖壳体的部分内表面以将卷芯与壳体的部分内表面分隔，隔板上开设有连接通孔，连接通孔连通泄压孔。

在可选的实施方式中，壳体包括第一端板和第二端板，第一端板与第二端板分别位于壳体的相对两端，极柱设置于第一端板，泄压孔设置于第二端板。

在可选的实施方式中，隔板朝向卷芯的一侧的表面设置有沟槽，沟槽与连接通孔连通。

在可选的实施方式中，沟槽包括多个沿第一方向延伸且在第二方向间隔排布的第一沟槽，沟槽还包括沿第二方向延伸的第二沟槽，第二沟槽经过连接通孔以及部分第一沟槽，第一方向垂直于第二方向。

在可选的实施方式中，泄压结构还包括泄压件，泄压件封堵泄压孔，泄压件朝向壳体内的一侧具有向壳体外侧下沉的凹坑。

在可选的实施方式中，泄压结构还包括设置于泄压件的第一保护膜，第一保护膜覆盖凹坑的开口。

在可选的实施方式中，泄压件包括底板以及设置于底板边缘的侧边部，侧边部与底板共同围成凹坑，侧边部上设置有向外延展的搭接部，搭接部搭接于壳体的内表面，侧边部与底板嵌入至泄压孔。

在可选的实施方式中，凹坑的底部开设有第一沉槽，第一沉槽沿凹坑的底部边缘设置。

在可选的实施方式中，泄压结构还包括第二保护膜，第二保护膜设置于壳体的外表面，第二保护膜覆盖泄压孔。

在可选的实施方式中，壳体的外表面设置有第二沉槽，第二沉槽沿泄压孔的边缘设置，第二保护膜嵌入至第二沉槽。

第二方面，本实用新型提供一种电池模组，包括前述实施方式中任一项的电芯。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型实施例提供的电芯包括壳体、卷芯、极柱、隔板以及泄压结构，极柱和泄压结构设置于壳体，并且极柱与泄压结构位于壳体的不同侧。泄压结构包括开设于壳体的泄压孔，卷芯与隔板设置于壳体内，隔板覆盖壳体的部分内表面以将卷芯与壳体的部分内表面分隔，隔板上开设有连接通孔，连接通孔连通泄压孔。在壳体内部压力达到阈值时，电芯会通过泄压孔释放壳体内部的压力。由于本申请实施例的电芯中，泄压结构和极柱分别位于壳体的不同侧，因此即便泄压孔中有高温物质喷出，喷发物也不容易接触极柱导致拉弧、短路等问题，因此该电芯的安全性较佳。

本申请实施例提供的电池模组包含了上述的电芯，因此也具有安全性较佳的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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为本申请一种实施例中电芯在第一视角下的示意图；

图2为本申请一种实施例中电芯在第二视角下的示意图；

图3为本申请一种实施例中电芯的剖视图；

图4为图3中局部IV的放大图；

图5为本申请实施例中隔板的示意图；

图6为本申请实施例中隔板的安装示意图(未安装泄压件)；

图7为本申请一种实施例中泄压件的示意图；

图8为本申请一种实施例中泄压件与第一保护膜的配合示意图；

图9为本申请一种实施例中壳体在第二端板一侧视角下的示意图。

图标:100-电芯；110-壳体；111-第一端板；112-第二端板；113-泄压孔；114-第二沉槽；120-极柱；130-卷芯；140-隔板；141-连接通孔；142-第一沟槽；143-第二沟槽；150-泄压件；151-底板；152-凹坑；153-第一沉槽；154-侧边部；155-搭接部；160-第一保护膜；170-第二保护膜。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

当锂离子电池的电芯发生挤压、针刺、短路、过充等现象时，可能会导致电芯内部热失控进而使内部气压骤升，此时需要泄压件生效，以将内部气压向外释放，从而防止电芯发生爆炸。现有的电芯中，泄压件设置在极柱的同一侧，当泄压件生效，泄压孔释放压力时，电芯中可能会有一些喷发物从泄压孔中喷出，如果喷出物接触极柱，可能导致正极柱、负极柱之间短路或者产生拉弧，因此现有的电芯存在安全性较低的问题。

为了改善现有技术中电芯存在安全性较低的问题，本申请实施例提供一种电芯以及电池模组，通过将泄压孔、泄压件设置在与极柱相对的另一侧，使得即便电芯因热失控而从泄压孔喷出一些物质时，这些喷出物也不容易落在极柱上，导致拉弧、短路等问题发生。此外，将泄压件设置在电芯底部，可以利用电芯底部的隔板来分隔泄压件与卷芯，避免了在极柱所在的端板与卷芯之间额外设置隔离支架，节省了电芯空间；另一方面也提升了卷芯在壳体内所占的空间比例，从而提升电芯的能量。

图1为本申请一种实施例中电芯100在第一视角下的示意图；图2为本申请一种实施例中电芯100在第二视角下的示意图；图3为本申请一种实施例中电芯100的剖视图。如图1至图3所示，本实施例提供的电芯100，包括壳体110、卷芯130、极柱120、隔板140以及泄压结构。在本实施例中，卷芯130与隔板140设置于壳体110内，壳体110内还灌注有电解液。泄压结构和极柱120均设置于壳体110上，并且位于壳体的不同侧。在本实施例中，电芯100整体呈长方体，壳体110包括第一端板111和第二端板112，第一端板111与第二端板112分别位于壳体110的相对两端，极柱120外凸于第一端板111，而泄压件150设置于第二端板112。泄压结构包括设置于壳体110的泄压孔113和用于封堵泄压孔113的泄压件150。具体的，泄压孔113设置于第二端板112上，泄压件150封堵泄压孔113，并用于在壳体110内部压力达到阈值时打开泄压孔113以释放壳体110内部的压力。在本实施例中，电芯100具有两个极柱120，分别为正极柱和负极柱，电芯100通过极柱120可以与外部的设备或者其他电芯100连接。在本申请实施例中，由于泄压孔113与极柱120分别位于壳体110的不同侧，因此即便电芯100发生热失控而导致一些物质从泄压孔113喷出，喷出物也不容易落在极柱120上而导致短路、拉弧等安全问题。

在其他可选的实施例中，极柱120与泄压结构不限定于设置在壳体110的相对两侧，也可以是位于相邻侧，相较于将极柱120和泄压结构设置在壳体110的同一侧的情况而言，二者设置在相邻侧也能够一定程度上提高电芯100的安全性。

在本实施例中，壳体110的材质可以选为铝；根据需要，也可以将壳体110的形状设置为圆柱状等其他形状。

图4为图3中局部IV的放大图；图5为本申请实施例中隔板140的示意图；图6为本申请实施例中隔板140的安装示意图(未安装泄压件150)。如图4至图6所示，在本申请实施例中，隔板140覆盖壳体110的部分内表面以将卷芯130与壳体110的部分内表面分隔，隔板140上开设有连接通孔141，连接通孔141连通泄压孔113。具体在本实施例中，隔板140覆盖第二端板112的内表面以将卷芯130与第二端板112分隔。当电芯100发生热失控时，电芯100内部的高压气体会经过连接通孔141作用到泄压件150上，当压力超过阈值时，泄压件150会被破坏或者从壳体110上撕脱，从而打开泄压孔113，高压气体便可从泄压孔113释放到电芯100外部。这种定向泄压的做法可以避免电芯100因热失控产生的高压而爆炸。在本实施例中，泄压孔113、连接通孔141的形状是相似的，均为腰型孔，并且泄压孔113与连接通孔141分别位于第二端板112和隔板140的中心处且二者正对。可以理解，在可选的其他实施例中，泄压孔113和连接通孔141的开设位置不限于其所在板体的中间位置，并且形状也不限于腰型孔，还可以是矩形、圆形等其他形状。

如图5和图6所示，隔板140是覆盖整个第二端板112的内表面的，从而避免卷芯130与第二端板112接触；并且隔板140具有绝缘性，以实现第二端板112与卷芯130之间的电气隔离。在本实施例中，隔板140朝向卷芯130的一侧的表面设置有沟槽，沟槽与连接通孔141连通。而本实施例中沟槽遍布在隔板140的表面，这样使得隔板140朝向卷芯130的表面上不同位置产生了压力后，压力都可以通过沟槽传递到连接通孔141，从而到达泄压件150处。换言之，沟槽能够将卷芯130底部各个位置的压力汇集到连接通孔141和泄压件150处，避免局部位置产生高压后无处释放导致电芯100爆炸。

如图5所示，沟槽包括多个沿第一方向(图中箭头a所指方向)延伸且在第二方向(图中箭头b所指方向)间隔排布的第一沟槽142，沟槽还包括沿第二方向延伸的第二沟槽143，第二沟槽143经过连接通孔141以及部分第一沟槽142，第一方向垂直于第二方向。这样的布置方式使得沟槽均匀地布置在隔板140上，且各个位置的沟槽均与连接通孔141有效地连通。当然，在可选的其他实施例中，沟槽的布置方式可以根据需要进行调整，比如将沟槽设置为迂回状而均匀地布满隔板140的表面，并与连接通孔141连通。

如图6所示，在本实施例中，连接通孔141可以比泄压孔113的尺寸略大，使得泄压孔113边缘处的第二端板112内表面形成台阶，便于泄压件150安装。

图7为本申请一种实施例中泄压件150的示意图。请结合图4、图6和图7，泄压件150的至少一部分嵌入至泄压孔113中，泄压件150朝向壳体110内的一侧具有向壳体110外侧下沉的凹坑152。具体的，泄压件150包括底板151以及设置于底板151边缘的侧边部154，侧边部154与底板151共同围成凹坑152，侧边部154上设置有向外延展的搭接部155，搭接部155搭接于第二端板112的内表面，侧边部154与底板151嵌入至泄压孔113。如图4中所示，泄压件150从壳体110的内侧向外侧嵌入到泄压孔113中，侧边部154的外围尺寸与泄压孔113尺寸匹配，搭接部155的外缘尺寸与连接通孔141的尺寸匹配，使得泄压孔113、连接通孔141对泄压件150起到了良好的限位作用。在本实施例中，泄压件150的材质可选为金属，比如铝，泄压件150的边部(比如侧边部154或者搭接部155)通过焊接的方式连接于第二端板112。在本实施例中，泄压件150的底板151的外表面未超出第二端板112的外表面，使得泄压件150并未从泄压孔113向外凸出，从而保证了电芯100外表面的平整度。

如图7所示，在本实施例中，凹坑152的底部开设有第一沉槽153，第一沉槽153沿凹坑152的底部边缘设置。通过开设第一沉槽153使得泄压件150的底板151的边缘存在薄弱区域，当电芯100发生热失效而产生较大压力时，泄压件150的第一沉槽153处会优先撕裂，从而打开泄压孔113进行压力释放。可以理解，第一沉槽153越深，则底板151在第一沉槽153处越薄弱，因此第一沉槽153的深度可根据所需要的压力阈值(即电芯100在内部压力达到该值时刚好冲破泄压件150)进行设置。可选的，将第一沉槽153的底部厚度设置为小于底板151中部区域的厚度的1/2。本实施例中，第一沉槽153位于底板151的内侧；在可选的其他实施例中，第一沉槽153也可以设置在底板151的外侧。

图8为本申请一种实施例中泄压件150与第一保护膜160的配合示意图。如图4、图8所示，泄压结构还包括设置于泄压件150的第一保护膜160，第一保护膜160覆盖凹坑152的开口，第一保护膜160将凹坑152密封起来，从而避免在正常情况下电芯100内部的电解液侵入凹坑152。可选的，第一保护膜160的材质可选为塑料，通过粘接的方式连接于泄压件150。第一保护膜160的熔点相对于壳体110、泄压件150更低，当电芯100热失控而产生高压时，第一保护膜160会熔化或撕裂，预留出的凹坑152的空间便于压力进行释放。

应当理解，在可选的其他实施例中，泄压件150的具体形状以及设置方式可根据实际需要进行选择。比如，将泄压件150整体完全嵌入至泄压孔113中，或者泄压件150从壳体110的外侧嵌入一部分到泄压孔113中，并焊接固定。

图9为本申请一种实施例中壳体110在第二端板112一侧视角下的示意图。如图2和图9所示，本实施例中的泄压结构还包括第二保护膜170，第二保护膜170设置于壳体110的外表面，具体设置于第二端板112的外表面并覆盖泄压孔113。可选的，第二保护膜170为塑料材质，并通过粘接的方式连接于第二端板112，从而对泄压件150进行密封保护。在本实施例中，第二端板112的外表面设置有第二沉槽114，第二沉槽114沿泄压孔113的边缘设置，第二保护膜170嵌入至第二沉槽114。通过设置第二沉槽114，能够便于对第二保护膜170进行定位；并且，第二保护膜170嵌入第二沉槽114中，其表面不会从第二端板112外表面凸出，从而保证了壳体110底部的平整性。

本申请实施例还提供一种电池模组(图中未示出)，电池模组包含一个或者多个上述的电芯100。各电芯100可通过串联或并联的方式电连接。各个电芯100的第一端板111和第二端板112朝向相同，即所有电芯100的第一端板111朝向同一侧，而第二端板112朝向另一侧，避免电芯100因热失控而喷出的物质影响其他相邻电芯的电极。该电池模组可用作汽车等载具的动力电池。

综上所述，本实用新型实施例提供的电芯100包括壳体110、卷芯130、极柱120、隔板140以及泄压结构，极柱120和泄压结构均设置于壳体110，且位于壳体110的不同侧。卷芯130与隔板140设置于壳体110内，隔板140覆盖壳体110的部分内表面以将卷芯130与壳体110的部分内表面分隔，隔板140上开设有连接通孔141，连接通孔141连通泄压孔113。在壳体110内部压力达到阈值时，电芯100会通过泄压孔113释放壳体110内部的压力。由于本申请实施例的电芯100中，泄压结构和极柱120分别位于壳体110的不同侧，因此即便泄压孔113中有高温物质喷出，喷发物也不容易接触极柱导致拉弧、短路等问题，因此该电芯100的安全性较佳。

本申请实施例提供的电池模组包含了上述的电芯100，因此也具有安全性较佳的优点。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电芯，其特征在于，包括壳体、卷芯、极柱、隔板以及泄压结构，所述极柱和所述泄压结构设置于所述壳体，并且所述极柱与所述泄压结构位于所述壳体的不同侧，所述泄压结构包括开设于所述壳体的泄压孔，所述卷芯与所述隔板设置于所述壳体内，所述隔板覆盖所述壳体的部分内表面以将所述卷芯与所述壳体的所述部分内表面分隔，所述隔板上开设有连接通孔，所述连接通孔连通所述泄压孔。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述壳体包括第一端板和第二端板，所述第一端板与所述第二端板分别位于所述壳体的相对两端，所述极柱设置于所述第一端板，所述泄压孔设置于所述第二端板。

3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述隔板朝向所述卷芯的一侧的表面设置有沟槽，所述沟槽与所述连接通孔连通。

4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述沟槽包括多个沿第一方向延伸且在第二方向间隔排布的第一沟槽，所述沟槽还包括沿所述第二方向延伸的第二沟槽，所述第二沟槽经过所述连接通孔以及部分所述第一沟槽，所述第一方向垂直于所述第二方向。

5.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述泄压结构还包括泄压件，所述泄压件封堵所述泄压孔，所述泄压件朝向所述壳体内的一侧具有向所述壳体外侧下沉的凹坑。

6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述泄压结构还包括设置于所述泄压件的第一保护膜，所述第一保护膜覆盖所述凹坑的开口。

7.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述泄压件包括底板以及设置于所述底板边缘的侧边部，所述侧边部与所述底板共同围成所述凹坑，所述侧边部上设置有向外延展的搭接部，所述搭接部搭接于所述壳体的内表面，所述侧边部与所述底板嵌入至所述泄压孔。

8.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述凹坑的底部开设有第一沉槽，所述第一沉槽沿所述凹坑的底部边缘设置。

9.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述泄压结构还包括第二保护膜，所述第二保护膜设置于所述壳体的外表面，所述第二保护膜覆盖所述泄压孔。

10.根据权利要求9所述的电芯，其特征在于，所述壳体的外表面设置有第二沉槽，所述第二沉槽沿所述泄压孔的边缘设置，所述第二保护膜嵌入至所述第二沉槽。

11.一种电池模组，其特征在于，包括权利要求1-10中任一项所述的电芯。

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