CN218274967U - 电池单体、电池以及用电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电池单体、电池以及用电装置，电池单体包括外壳和泄压机构；外壳具有第一壁，第一壁具有通孔；泄压机构设置于第一壁，泄压机构的至少部分位于通孔内。本申请实施例提供的电池单体，通过在外壳的第一壁上设置通孔，并将泄压机构的至少部分位于通孔内，有利于提高外壳对泄压机构的支撑力以及连接强度，降低泄压机构因固定强度不足而影响泄压机构的正常工作的风险，有利于提高电池单体的安全性能。

Description

电池单体、电池以及用电装置
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2022年02月28日提交的名称为“电池单体、电池及用电装置”的国际专利申请PCT/CN2022/078375的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。
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、电池以及用电装置。
背景技术
电池广泛应用于电子设备，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。
在电池单体技术的发展中，除了提高电池单体的使用性能外，安全性问题也是一个需要考虑的问题。因此，如何提高电池单体的安全性能，是电池单体技术中一个亟待解决的问题。
实用新型内容
本申请实施例提供一种电池单体、电池以及用电装置，能够提高电池单体的安全性能。
第一方面，本申请实施例提供一种电池单体包括外壳和泄压机构；外壳，具有第一壁，第一壁具有通孔；泄压机构，设置于第一壁，泄压机构的至少部分位于通孔内。
本申请实施例提供的电池单体，通过在外壳的第一壁上设置通孔，并将泄压机构的至少部分位于通孔内，有利于提高外壳对泄压机构的支撑力以及连接强度，降低泄压机构因固定强度不足而影响泄压机构的正常工作的风险，有利于提高电池单体的安全性能。
在一些实施例中，泄压机构完全容纳于通孔。如此，进一步有利于对泄压机构提供有效的防护，降低电极组件内部或者外部的其它部件对泄压机构施加压力而影响泄压机构的正常工作的风险，有利于保持泄压机构致动压力的稳定性，进一步提高电池单体的安全性能。
在一些实施例中，通孔包括第一孔段、第二孔段以及连接第一孔段和第二孔段的第一连接面，沿第一壁的厚度方向，第一孔段的投影面积小于第二孔段的投影面积，第一孔段位于第二孔段靠近外壳内部的一侧，第二孔段的内壁用于与泄压机构的周侧面相配合。如此，降低电极组件因与泄压机构接触而在受到冲击或者振动而对泄压机构产生压力的风险，有利于降低电极组件影响泄压机构的正常工作的风险。
在一些实施例中，沿厚度方向，第一孔段的尺寸T1满足：T1≥ 0.3mm。如此，有利于保证泄压机构与电极组件之间有足够的间距，以在第一壁即使产生形变的情况下，泄压机构与电极组件依然能够间隔设置，进一步降低由于电极组件膨胀或者电池单体冲击振动时，电极组件与泄压机构接触而对泄压机构产生压力的风险。
在一些实施例中，沿厚度方向，第一孔段的尺寸为T1，第二孔段的尺寸为T2，T1+T2≥0.5mm。如此，有利于实现第一孔段的正常加工，并有利于实现泄压机构完全位于第二孔段内，以进一步降低外界的零部件对泄压机构产生压力而影响泄压机构的正常工作的风险。
在一些实施例中，T1+T2≤3mm。如此，在保证第一孔段和第二孔段均具有足够的尺寸的基础上，有利于尽可能地降低第一壁的厚度，以实现电池单体的轻量化，并有利于提高电池单体的体积能量密度。
在一些实施例中，泄压机构包括本体部和连接部，连接部环绕本体部设置并抵接于第一连接面，本体部包括基体区和薄弱区，薄弱区的破裂应力小于基体区的破裂应力。如此设置，可以根据需要设置薄弱区的破裂应力的具体尺寸，以实现电池单体内部压力达到阈值时，薄弱区打开或者破裂，以及时排出电池单体内部的气体。另外，可以通过设置薄弱区的具体形状，设置泄压机构打开时的排气通道的形态，以快速排出电池单体内部的气体。
在一些实施例中，薄弱区沿厚度方向的投影位于第一孔段内，且沿垂直于厚度方向的方向，薄弱区与第二孔段的内壁间隔设置。如此，有利于薄弱区的正常破裂或者爆破，有利于降低第二孔段内壁对薄弱区的正常破裂产生不良影响的风险。
在一些实施例中，在第一方向上，连接部的尺寸为S1，第一连接面的宽度为D1，S1≥D1，第一方向为经过泄压机构的几何中心并垂直于厚度方向的方向。如此设置，有利于降低连接部对泄压机构的正常破裂或者爆破产生不利影响的风险，进一步保证泄压机构正常致动并正常泄压，以提高电池单体的工作安全性。
在一些实施例中，通孔还包括第三孔段和连接第三孔段和第二孔段的第二连接面，沿厚度方向，第三孔段的投影面积大于第二孔段的投影面积；沿第一方向，第二连接面的宽度D2满足：D2≥0.5mm，第一方向为经过泄压机构的几何中心并垂直于厚度方向的方向。如此，为泄压与第一壁焊接后的焊印预留足够的空间，有利于保证对泄压机构焊接操作的正常进行
在一些实施例中，D2≤1.2mm。如此设置，在保证泄压机构的正常焊接工艺的前提下，尽可能地降低第二连接面沿第一方向的宽度，降低泄压机构占用的第一壁的空间，有利于降低第一壁的尺寸，进而有利于提高电池单体的体积能量密度。
在一些实施例中，电池单体还包括保护构件，保护构件连接于第一壁，并设置于泄压机构靠近外壳外部的一侧，沿厚度方向，保护构件与泄压机构的最小间距h满足：h≥0.2mm。设置保护构件，能够对泄压机构进行防护，降低电池单体外部的异物对泄压机构产生划伤等伤害。设置保护构件与泄压机构的最小间距h满足上述关系，有利于实现在电池单体内部的压力达到阈值时，泄压机构能够正常致动的目的。
在一些实施例中，通孔包括第三孔段、第四孔段和连接第三孔段和第四孔段的第三连接面；第三孔段设置于第二孔段和第四孔段之间，沿厚度方向，第三孔段的投影面积小于第四孔段的投影面积；保护构件连接于第三连接面，沿厚度方向，保护构件的最大尺寸小于或者等于第四孔段的尺寸。如此降低外部的构件对保护构件产生刮擦而造成保护构件脱落的风险，有利于提高保护构件与第一壁的连接稳定性。
在一些实施例中，沿垂直于厚度方向的方向，保护构件的外边缘与第三孔段的内壁的间距h1满足：h1≥0.5mm。如此，有利于提高保护构件与第三连接面的连接可靠性。
在一些实施例中，沿第一方向，保护构件的外边缘与第四孔段的内壁的间距w满足：0.2mm≤w≤3mm，第一方向为经过泄压机构的几何中心并垂直于厚度方向的方向。如此，可以降低保护构件与第一壁发生干涉的风险，并便于在第一壁上集成设置其它构件。
在一些实施例中，外壳包括壳体和端盖，壳体具有开口，端盖用于盖合开口；泄压机构设置于壳体，或者，泄压机构设置于端盖，可以根据实际需要，灵活设置泄压机构的具体位置，以为电池单体其它相关结构的集成预留足够的空间。
在一些实施例中，泄压机构设置于壳体，壳体包括第一壁、第二壁和两个第三壁，第一壁和第二壁相对设置，两个第三壁相对设置，各第三壁连接第一壁和第二壁；泄压机构设置于第一壁。在保证泄压机构的正常工作的前提下，根据电池单体内各零部件的空间布局，合理设置泄压机构的位置。
在一些实施例中，第一壁的表面积小于第三壁的表面积。如此设置，电池单体在组成电池或者电池模组的过程中，可以将电池单体的面积较大的一侧表面，如第三壁对应的表面，彼此贴合设置，以提高电池内的空间利用率和电池的能量密度。
在一些实施例中，壳体具有相对设置的两个开口，端盖设置为两个，两个端盖分别盖合于两个开口。如此，使得电池单体的组装过程更加方便、快捷。
第二方面，本申请实施例提供一种电池，包括上述任一实施例提供的电池单体。
本申请实施例提供的电池，由于采用了上述任意一实施例提供的电池单体，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
第三方面，本申请实施例提供一种用电装置，包括上述实施例提供的电池，电池用于提供电能。
本申请实施例提供的用电装置，由于采用了上述实施例提供的电池，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
本申请实施例提供的电池单体、电池以及用电装置，通过在外壳的第一壁上设置通孔，并将泄压机构的至少部分位于通孔内，有利于提高外壳对泄压机构的支撑力和连接强度，降低泄压机构因支撑力不足而影响泄压机构的正常工作的风险，有利于提高电池单体的安全性能。
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是本申请实施例提供的车辆的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的电池的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的电池中电池模块的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种电池单体的爆炸结构示意图；
图5是本申请实施例提供的另一种电池单体的爆炸结构示意图；
图6是本申请实施例提供的电池单体的主视图；
图7是图6中的电池单体省略电极组件后沿A-A的剖视结构示意图；
图8是图7中B处的一种局部放大图；
图9是图7中B处的另一种局部放大图；
图10是图7中B处的再一种局部放大图。
在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。
标记说明：
1、车辆；1a、马达；1b、控制器；
10、电池；11、第一箱体部；12、第二箱体部；
20、电池模块；
30、电池单体；
31、外壳；31a、容置腔；311、壳体；311a、开口；3111、第二壁； 3112、第三壁；312、端盖；
32、第一壁；32a、通孔；321a、第一孔段；322a、第二孔段；323a、第一连接面；324a、第三孔段；325a、第二连接面；326a、第四孔段； 327a、第三连接面；
33、电极组件；
34、泄压机构；341、本体部；341a、基体区；341b、薄弱区；342、连接部；
35、保护构件；
X、厚度方向；Y、第一方向。
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。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”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。
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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
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。
本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池单体、锂离子一次电池单体、锂硫电池单体、钠锂离子电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体等，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，电极组件由正极片、负极片和隔离件组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正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。隔离件的材质可以为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。
在电池单体中，多次经历充放电循环，存在副反应，持续产生气体，使电池单体的内部存在一定的气压，随着气压的升高会导致极片之间的气体不能及时排除，从而影响锂离子的嵌入和脱出，进而导致析锂风险，或者当电池单体内部发生短路甚至热失控时，电池单体内部的压力会持续升高。为保证电池单体的安全性，一般会在电池单体的壳体上设置泄压机构，通过泄压机构来排出电池单体内部产生的气体、释放压力，以保证电池单体的安全性。
发明人发现电池单体的工作安全性不高的问题后，便对电池单体的结构和工作过程进行了系统的分析和研究，结果发现，电池单体的外壳对泄压机构的支撑力不足，电池单体在工作的过程中，泄压机构相对于外壳产生一定的移位和松动，影响了泄压机构的正常工作。如此，电池单体的内部气压达到泄压机构的预设压力后，电池单体的泄压机构依然没有致动，或者，在电池单体内部的气压还没有达到预设压力时，泄压机构就已经致动，如此，给电池单体造成一定的安全隐患。
基于发明人发现的上述问题，发明人对电池单体的结构进行了改进，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。
根据本申请实施例提供的电池单体包括外壳和泄压机构，外壳具有第一壁，第一壁具有通孔。泄压机构设置于第一壁，泄压机构的至少部分位于通孔内。
本申请实施例提供的电池单体，通过在外壳的第一壁上设置通孔，并将泄压机构的至少部分位于通孔内，有利于提高外壳对泄压机构的支撑力和连接强度，降低泄压机构因固定强度不足而影响泄压机构的正常工作的风险，有利于提高电池单体的安全性能。
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，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。
参见图2所示，电池10包括电池单体(图2未示出)。电池10还可以包括用于容纳电池单体的箱体。
箱体用于容纳电池单体，箱体可以是多种结构形式。在一些实施例中，箱体可以包括第一箱体部部11和第二箱体部12。第一箱体部11与第二箱体部12相互盖合。第一箱体部11和第二箱体部12共同限定出用于容纳电池单体的容纳空间。第二箱体部12可以是一端开口的空心结构，第一箱体部11为板状结构，第一箱体部11盖合于第二箱体部12的开口侧，以形成具有容纳空间的箱体；第一箱体部11和第二箱体部12也可以均为一侧开口的空心结构。第一箱体部11的开口侧盖合于第二箱体部12的开口侧，以形成具有容纳空间的箱体。当然，第一箱体部11和第二箱体部 12可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
为提高第一箱体部11和第二箱体部12连接后的密封性，第一箱体部 11和第二箱体部12之间还可以设置密封件，比如，密封胶、密封圈等。
假设第一箱体部11盖合于第二箱体部12，第一箱体部11亦可称之为上箱盖，第二箱体部12亦可称之为下箱体。
在电池10中，电池单体可以是一个，也可以是多个。若电池单体为多个，多个电池单体之间可串联或并联或混联。混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体构成的整体容纳于箱体内，也可以是多个电池单体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，图3为图2所示的电池模块20的结构示意图。在电池模块20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，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和图5分别示出了本申请实施例提供的不同电池单体30的爆炸结构示意图。
如图4和图5所示，本申请实施例提供的电池单体30包括外壳31和泄压机构34，外壳31具有第一壁32，第一壁32具有通孔32a。泄压机构 34设置于第一壁32，泄压机构34的至少部分位于通孔32a内。
可选地，电池单体30还包括电极组件33，外壳31具有容置腔31a，电极组件33容纳于容置腔31a内。
可选地，外壳31可以包括壳体311和端盖312，壳体311为一侧或多侧(包括两侧)开口的空心结构，端盖312盖合于壳体311的开口311a处并形成密封连接，以形成用于容纳电极组件33和电解质的密封空间。
在组装电池单体30时，可先将电极组件33放入壳体311内，再将端盖312盖合于壳体311的开口311a，然后经由端盖312上的电解质注入口将电解质注入壳体311。
可选地，外壳31还可容纳有电解质，例如电解液。外壳31可以是多种结构形式。
壳体311可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。壳体311的形状可以根据电极组件33的具体形状来确定。例如，若电极组件33为圆柱体结构，壳体311则可选用为圆柱体结构。若电极组件33为长方体结构，壳体311则可选用长方体结构。在图4中，示例性地，壳体311和电极组件33均为长方体结构。
壳体311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311内的电极组件33可以是一个或多个。示例性的，在图4中，容纳于壳体311内的电极组件33为一个。
可选地，电极组件33还包括正极极片、负极极片和隔离件。电极组件33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33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层叠式结构。
电极组件33中的极耳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。
泄压机构34设置于外壳31的第一壁32，可以用于在外壳31内部的气体压力达到阈值时致动，以将气体排出至外壳31的外部，泄压机构34 可以为防爆阀等，在压力达到阈值时能够爆破或者敞开以将气体排出至外壳31的外部。
泄压机构34与外壳31的第一壁32可以为一体结构，当然也可以设置二者分体加工后并连接为一体，例如在二者为分体设置的实施例中，彼此之间可以通过焊接、粘接或者卡接等方式连接。
第一壁32可以为沿厚度方向X的两侧均为平直的平面，或者在沿厚度方向X的任一侧具有凸台，通孔32a可以位于第一壁32具有凸台的部位，即通孔32a贯穿凸台设置。
可选地，第一壁32可以为端盖312或者端盖312的部分，或者，第一壁32可以为壳体311的一部分，示例性地，第一壁32为壳体311的侧壁的一部分。
可选地，第一壁32可以为壳体311面积较小的侧壁，如此，在电池单体30组成电池10后，第一壁32可以朝向电池10的箱体的底部设置，或者，第一壁32可以朝向电池10的箱体的顶部设置，这里不做限制。如图3示出了电池模块20中第一壁32为壳体311的表面积较小的侧壁，且第一壁32朝向箱体的底部设置的实施方式。
可选地，通孔32a的轴向可以与第一壁32的厚度方向X平行，或者，通孔32a的轴向相对于第一壁32的厚度方向X倾斜设置，且二者的夹角呈锐角。
可选地，通孔32a可以呈圆柱状、椭圆柱状，或者通孔32a可以为腰型孔或者其它不规则形状。
可选地，泄压机构34可以完全位于通孔32a内，也可以部分位于通孔 32a内，可以根据需要进行选取，这里不做限制。
本申请实施例提供的电池单体30，通过在外壳31的第一壁32上设置通孔32a，并将泄压机构34的至少部分位于通孔32a内，有利于提高外壳 31对泄压机构34的支撑力以及连接强度，降低泄压机构34因固定强度不足而影响泄压机构34的正常工作的风险，有利于提高电池单体30的安全性能。
在一些实施例中，泄压机构34完全容纳于通孔32a。
设置泄压机构34完全容纳于通孔32a，则泄压机构34的任何一部分都不会凸出第一壁32沿厚度方向X相对设置的两个表面中的任意一者。或者说，泄压机构34沿垂直于厚度方向X的正投影位于第一壁32沿垂直于厚度方向X的正投影之内。
在第一壁32的表面具有凸部的实施例中，通孔32a贯穿凸部设置，则泄压机构完全容纳于通孔32a内。
可选地，泄压机构34沿厚度方向X相对的两侧外表面可以与第一壁 32沿厚度方向X相对的两侧外表面可以平齐设置，或者，二者间隔设置，且泄压机构34沿厚度方向X相对的外表面位于通孔32a内。
可以理解的是，设置泄压机构34完全容纳于通孔32a内，进一步有利于对泄压机构34提供有效的防护，降低内部的电极组件33或者外部的其它部件对泄压机构34施加压力而影响泄压机构34的正常工作的风险，有利于保持泄压机构34致动压力的稳定性，进一步提高电池单体30的安全性能。另外，将泄压机构34完全容纳于通孔32a内，可以减小泄压机构34占用的电池单体30内部或者电池单体30外部、电池10内部的空间，有利于提高电池10的能量密度。
如图6示出了本申请实施例提供的电池单体30的主视图，图7示出了图6沿A-A的剖视结构示意图，图8示出了图7中B处的局部放大图。
如图6至图8所示，在一些实施例中，通孔32a包括第一孔段321a、第二孔段322a以及连接第一孔段321a和第二孔段322a的第一连接面 323a，沿厚度方向X，第一孔段321a的投影面积小于第二孔段322a的投影面积，第一孔段321a位于第二孔段322a靠近外壳31内部的一侧，第二孔段322a的内壁用于与泄压机构34的周侧面相配合。
可选地，第一孔段321a沿厚度方向X的投影面积小于第二孔段322a 的投影面积，则无论是通孔32a沿厚度方向X贯穿设置，还是通孔32a相对于厚度方向X倾斜设置，第一孔段321a的径向尺寸均小于第二孔段 322a的径向尺寸。
需要说明的是，这里的“径向”可以为经过通孔32a的几何中心，并垂直于通孔32a的轴向的方向。因此，圆孔、方孔、跑道形孔、椭圆孔或者腰型孔等，都存在径向尺寸。
可以理解的是，设置第一孔段321a位于第二孔段322a靠近外壳31内部的一侧，即设置第一孔段321a位于第二孔段322a靠近电极组件33的一侧。由于第二孔段322a的内壁用于与泄压机构34的周侧面配合，则泄压机构34与电极组件33之间至少间隔有第一孔段321a，如此设置，使得泄压机构34与电极组件33间隔设置，降低电极组件33因与泄压机构34接触而在受到冲击或者振动时对泄压机构34产生压力的风险，有利于降低电极组件33影响泄压机构34的正常工作的风险，如此，电池单体30在工作的过程中，泄压机构34可以正常工作，有利于保证电池单体30的安全性能。另外，泄压机构34可以搭接在第一连接面323a，通过设置第一孔段321a具有一定的厚度，以使第一壁32对泄压机构34提供足够的支撑，进一步提高泄压机构34的工作可靠性。
可选地，第一孔段321a沿厚度方向X的尺寸不做限定，均可以实现电极组件33与泄压机构34间隔设置的目的。
上述实施例提供的电池单体30，虽然能够在一定程度上提高电池单体 30的安全性能，然而依然不能让人满意。为此，发明人进行了进一步的研究，结果发现，电池单体30在工作的过程中，内部的电极组件33存在与泄压机构34接触而影响泄压机构34的致动压力的风险，如此，依然会影响电池单体30的工作安全性。
在一些实施例中，沿厚度方向X，第一孔段321a的尺寸T1满足： T1≥0.3mm。
可选地，T1可以为0.3mm、0.5mm、0.6mm或者0.8mm等。
设置T1≥0.3mm，即设置泄压机构34与电极组件33的最小间距为 0.3mm，如此，有利于保证泄压机构34与电极组件33之间有足够的间距，以在第一壁32即使产生形变的情况下，泄压机构34与电极组件33依然能够间隔设置，进一步降低由于电极组件33膨胀或者受到冲击振动时，电极组件33与泄压机构34接触而对泄压机构34产生压力的风险。
在一些实施例中，沿厚度方向X，第一孔段321a的尺寸为T1，第二孔段322a的尺寸为T2，T1+T2≥0.5mm。
具体地，为了使得第一孔段321a具有隔离泄压机构34和电极组件33 的作用，且出于工艺限制，比如，第一孔段321a和第二孔段322a通过冲压等工艺成形时，如果第一孔段321a沿厚度方向X的尺寸较小，无法保证第一孔段321a的形变满足公差要求，因此，第一孔段321a的尺寸T1的最小值为0.2mm。而泄压机构34为了保证在一定的压力下能够正常打开，并保证泄压机构34的相关结构如刻痕的打开形态，泄压机构34沿厚度方向X的最小尺寸为0.3mm，如此，为了使泄压机构34能够完全容纳于第二孔段322a内，则，第二孔段322a的最小尺寸T2为0.3mm。
因此，设置T1+T2≥0.5mm，有利于实现对第一孔段321a的正常加工，并有利于实现泄压机构34完全位于第二孔段322a内，以进一步降低外界的零部件对泄压机构34造成破坏的风险。
可选地，T1+T2的最大值不做限制，只要在满足相关加工工艺的基础上，降低相关部件对泄压机构34的正常工作的影响即可。
在一些实施例中，T1+T2≤3mm。
可选地，T1+T2可以为0.3mm、0.5mm、1mm、2mm或者3mm等。
如此设置，在保证第一孔段321a和第二孔段322a均具有足够的尺寸的基础上，有利于尽可能地降低第一壁32的厚度，以实现电池单体30的轻量化，并有利于提高电池单体30的体积能量密度。
在一些实施例中，泄压机构34包括本体部341和连接部342，连接部 342环绕本体部341设置并抵接于第一连接面323a。本体部341包括基体区341a和薄弱区341b，薄弱区341b的爆破应力小于基体区341a的爆破应力。
具体地，连接部342用于实现泄压机构34与第一连接面323a的连接，以提高泄压机构34与第一壁32的连接强度。可选地，连接部342可以通过粘接、焊接或者卡接等方式实现与第一连接面323a的连接。
连接部342环绕本体部341设置，则泄压机构34的一周都与第一连接面323a连接，有利于保证泄压机构34与第一连接面323a的连接强度。
可选地，薄弱区341b可以呈环形设置，或者，薄弱区341b可以为环形的一部分设置。
设置薄弱区341b的破裂应力小于基体区341a的破裂应力，则薄弱区 341b可承受的最大应力小于基体区341a可承受的最大应力，该应力可以是压应力、剪应力或者拉应力等。如此，随着电池单体30内部气体的累积，电池单体30内部气体对泄压机构34的压力逐渐增大，当气体的压力达到泄压机构34的压力阈值时，薄弱区341b优先发生破裂，以实现电池单体30内部的泄压。
可选地，为了实现薄弱区341b的破裂应力小于基体区341a的破裂应力，可以设置薄弱区341b和基体区341a的材料相同，而薄弱区341b沿厚度方向X上的尺寸小于基体区341a沿厚度方向X上的尺寸，即可以在泄压机构34与薄弱区341b对应的部位设置刻痕，并根据具体的泄压机构34 的压力阈值，设置薄弱区341b具有合适的厚度，以实现在电池单体30内部压力达到阈值时，薄弱区341b及时破裂。或者，可以设置二者材料不同，薄弱区341b材料的结构强度小于基体区341a材料的结构强度。或者，设置薄弱区341b和基体区341a的材料和沿厚度方向X的尺寸均不同。具体可以根据实际需求进行设置，只要能够实现薄弱区341b的破裂应力小于基体区341a的破裂应力即可。
可以理解的是，设置薄弱区341b的破裂应力小于基体区341a的破裂应力，可以根据需要设置薄弱区341b的破裂应力的具体尺寸，以实现电池单体30内部压力达到阈值时，薄弱区341b优先打开或者破裂，以及时排出电池单体30内部的气体。另外，可以通过设置薄弱区341b的具体形状，设置泄压机构34打开时的排气通道的形态，以实现快速排出电池单体30内部的气体的目的，有利于进一步提高电池单体30的工作安全性。
在一些实施例中，薄弱区341b沿厚度方向X的投影位于第一孔段 321a内，且沿垂直于厚度方向X的方向，薄弱区341b与第二孔段322a的内壁间隔设置。
设置薄弱区341b位于第一孔段321a内，以使电池单体30内部的气体压力能够对薄弱区341b产生作用，以使薄弱区341b受压发生破裂或者爆破。而设置薄弱区341b与第二孔段322a的内壁间隔设置，有利于降低第二孔段322a内壁对薄弱区341b的正常破裂产生不良影响，而使得薄弱区 341b无法正常破裂或者爆破的风险，或者，降低第二孔段322a的内壁影响薄弱区341b破裂后的形态而导致电池单体30内部气体排出不顺的风险。
在一些实施例中，在第一方向Y上，连接部342的尺寸为S1，第一连接面323a的宽度为D1，S1≥D1，第一方向Y为经过泄压机构34的几何中心并垂直于厚度方向X的方向。
设置S1≥D1，即设置泄压机构34与第一连接面323a的连接区域位于第一连接面323a所在的尺寸范围内，而没有位于第二孔段322a内部，如此设置，有利于降低连接部342对泄压机构34的正常破裂或者爆破产生不利影响的风险，进一步保证泄压机构34正常致动并正常泄压，以提高电池单体30的工作安全性。
如图9示出了图7中B处的另一种局部放大图。
如图6、图7和图9所示，在一些实施例中，通孔32a还包括第三孔段324a和连接第三孔段324a和第二孔段322a的第二连接面325a，沿厚度方向X，第三孔段324a的投影面积大于第二孔段322a的投影面积。沿第一方向Y，第二连接面325a的宽度D2满足：D2≥0.5mm，第一方向Y为经过泄压机构34的几何中心并垂直于厚度方向X的方向。
具体地，第三孔段324a位于第二孔段322a背离第一孔段321a的一侧，沿厚度方向X，第三孔段324a的投影面积大于第二孔段322a的投影面积，则第三孔段324a的径向尺寸大于第二孔段322a的径向尺寸，在通孔32a的轴向平行于厚度方向X的情况下，第二孔段322a沿厚度方向X 的正投影可以完全落入第三孔段324a的正投影之内。
可以理解的是，在对泄压机构34和第一壁32进行焊接的过程中，焊印的最小尺寸为0.3mm，考虑定位误差在0.2mm，设置第三孔段324a的宽度D2≥0.5mm，如此，为泄压机构34与第一壁32焊接后的焊印预留足够的空间，有利于保证对泄压机构34焊接操作的正常进行。
可以理解的是，可以根据需要合理设置D2的尺寸，以在满足泄压机构34与第一壁32的正常焊接需求的前提下，也设置通孔32a具有合适的尺寸，这里不做限制。
在一些可选的实施例中，D2≤1.2mm。
可选地，D2可以为0.5mm、0.6mm、0.8mm、1mm或者1.2mm等。
如此设置，在保证泄压机构34的正常焊接工艺的前提下，尽可能地降低第二连接面325a沿第一方向Y的宽度，降低泄压机构34占用的第一壁32的空间，有利于降低第一壁32的尺寸，进而有利于提高电池单体30 的体积能量密度。
如图10示出了图7中B处的再一种局部放大图。
如图6、图7以及图10所示，在一些实施例中，电池单体30还包括保护构件35，保护构件35连接于第一壁32，并设置于泄压机构34靠近外壳31外部的一侧，沿厚度方向X，保护构件35与泄压机构34的最小间距h满足：h≥0.2mm。
可选地，保护构件35可以呈膜状，可以包括PET(Polyethylene erephthalate，聚对苯二甲酸乙二酯)等材料，保护构件35可以连接于第一壁32背离电极组件33一侧的外表面，或者保护构件35设置于通孔32a内部并覆盖泄压机构34设置。
可选地，保护构件35与泄压机构34的最小间距h可以为0.2mm、0.3mm或者0.5mm等。
设置保护构件35，能够对泄压机构34进行防护，降低电池单体30外部的异物对泄压机构34产生划伤等伤害。同时，保护构件35、通孔32a 的孔壁和泄压机构34之间腔室的形成，有利于实现当电池单体30内部压力达到阈值时，泄压机构34能够致动，降低保护构件35对泄压机构34的正常致动产生不良影响的风险。
因此，设置保护构件35与泄压机构34的最小间距h满足上述关系，有利于在电池单体30内部的压力达到阈值时，泄压机构34能够正常致动，降低保护构件35对泄压机构34的致动压力产生不良影响，而导致泄压机构34不能正常致动的风险。
在一些实施例中，通孔32a包括第三孔段324a、第四孔段326a和连接第三孔段324a和第四孔段326a的第三连接面327a。第三孔段324a设置于第二孔段322a和第四孔段326a之间，沿厚度方向X，第三孔段324a的投影面积小于第四孔段326a的投影面积。保护构件35连接于第三连接面 327a，沿厚度方向X，保护构件35的最大尺寸小于或者等于第四孔段 326a的尺寸。
第三孔段324a的投影面积小于第四孔段326a的投影面积，则在通孔 32a的轴向平行于厚度方向X的情况下，沿厚度方向X，第三孔段324a的正投影完全落入第四孔段326a的正投影之内，即第三孔段324a的径向尺寸小于第四孔段326a的径向尺寸。
保护构件35可以粘接、卡接或者热熔连接于第三连接面327a，第三连接面327a为保护构件35提供一定的支撑作用。
沿厚度方向X，设置保护构件35的最大尺寸小于或者等于第四孔段 326a的尺寸，则保护构件35完全位于第四孔段326a内，如此降低外部的构件对保护构件35产生刮擦而造成保护构件35脱落的风险，有利于提高保护构件35与第一壁32的连接稳定性。
在一些实施例中，保护构件35粘接于第三连接面327a。
粘接连接能够保证保护构件35与第三连接面327a的连接强度，以使电池单体30正常工作的过程中，保护构件35对泄压机构34产生防护作用。另外，在泄压机构34发生致动时，致动力能够破坏保护构件35与第三连接面327a的粘接连接，以使电池单体30能够正常泄压。
在一些实施例中，沿垂直于厚度方向X的方向，保护构件35的边缘与第三孔段324a的内壁的间距h1满足：h1≥0.5mm。
可选地，h1可以为0.5mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.5mm或者2mm 等。
可以理解的是，保护构件35的边缘与第三孔段324a的内壁的间距，可以为保护构件35与第三连接面327a的粘接等连接宽度。因此，设置 h1≥0.5mm，即设置保护构件35与第三连接面327a的粘连接宽度满足上述关系，如此有利于提高保护构件35与第三连接面327a的连接可靠性。
在一些实施例中，沿第一方向Y，保护构件35的外边缘与第四孔段 326a的内壁的间距w满足：0.2mm≤w≤3mm，第一方向Y为经过泄压机构34的几何中心并垂直于厚度方向X的方向。
可选地，w可以为0.2mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm、1mm、1.2mm、 1.5mm、1.8mm、2mm、2.5mm或者3mm等。
设置0.2mm≤w，可以为保护构件35在第四孔段326a内的定位预留 0.2mm的定位公差，降低保护构件35与第一壁32发生干涉的风险。而设置w≤3mm，在降低保护构件35与第一壁32发生干涉的风险的同时，有利于降低第四孔段326a占用的第一壁32沿第一方向Y的空间，便于在第一壁32上集成设置其它构件，或者在电池单体30连接形成电池10后，有利于保证电池10的冷却件对电池单体30的第一壁32的冷却面积。
在一些实施例中，外壳31包括壳体311和端盖312，壳体311具有开口311a，端盖312用于盖合于开口311a。泄压机构34设置于壳体311，或者，泄压机构34设置于端盖312。
可以理解的是，泄压机构34设置于端盖312，或者泄压机构设置于壳体311，均可以实现电池单体30内部气体的排出，可以根据实际需要，灵活设置泄压机构34的具体位置，以为电池单体30内其它相关结构的集成预留足够的空间。
在一些实施例中，泄压机构设置于壳体311，壳体311包括第一壁32、第二壁3111和两个第三壁3112，第一壁32和第二壁3111相对设置，两个第三壁3112相对设置，各第三壁3112连接第一壁32和第二壁 3111。
可选地，第一壁32和第二壁3111的结构或者形状可以相同，或者，第二壁3111和第一壁32分别具有不同的结构和形状。
第三壁3112连接第一壁32和第二壁3111，则第一壁32、第二壁 3111和第三壁3112共同围设在电极组件33的周侧，泄压机构34可以设置于第一壁32的任何位置，以在保证泄压机构34的正常工作的前提下，根据电池单体30内各零部件的空间布局，合理设置泄压机构34的位置。
在一些实施例中，第一壁32的表面积小于第三壁3112的表面积。
即将泄压机构34设置在壳体311中面积较小的壁上，如此，电池单体30在组成电池10或者电池模组20的过程中，可以将电池单体30的面积较大的一侧表面，如第三壁3112对应的表面，彼此贴合设置，以提高电池10内的空间利用率和电池10的能量密度。
在一些实施例中，壳体311具有相对设置的两个开口311a，端盖312 设置为两个，两个端盖312分别盖合于两个开口311a。
可以理解的是，设置壳体311具有两个开口311a，并设置两个端盖 312分别盖合于两个开口311a，则在电极组件33入壳的过程中，可以先将电极组件33装入壳体311内，再分别将两个端盖312盖合于开口 311a。如此，使得电池单体30的组装过程更加方便、快捷。
根据本申请实施例提供的电池10包括上述任一实施例提供的电池单体30。
本申请实施例提供的电池10，由于采用了上述任一实施例提供的电池单体30，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
根据本申请实施例提供的用电装置包括上述实施例提供的电池10，电池10用于提供电能。
本申请实施例提供的用电装置，由于采用了上述实施例提供的电池 10，因而具有同样的技术效果，在此不再赘述。
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 (21)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：
外壳，具有第一壁，所述第一壁具有通孔；
泄压机构，设置于所述第一壁，所述泄压机构的至少部分位于所述通孔内。
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述泄压机构完全容纳于所述通孔。
3.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述通孔包括第一孔段、第二孔段以及连接所述第一孔段和所述第二孔段的第一连接面，沿所述第一壁的厚度方向，所述第一孔段的投影面积小于所述第二孔段的投影面积，所述第一孔段位于所述第二孔段靠近所述外壳内部的一侧，所述第二孔段的内壁用于与所述泄压机构的周侧面相配合。
4.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，沿所述厚度方向，所述第一孔段的尺寸T1满足：T1≥0.3mm。
5.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，沿所述厚度方向，所述第一孔段的尺寸为T1，所述第二孔段的尺寸为T2，T1+T2≥0.5mm。
6.根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于，T1+T2≤3mm。
7.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述泄压机构包括本体部和连接部，所述连接部环绕所述本体部设置并抵接于所述第一连接面，所述本体部包括基体区和薄弱区，所述薄弱区的破裂应力小于所述基体区的破裂应力。
8.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述薄弱区沿所述厚度方向的投影位于所述第一孔段内，且沿垂直于所述厚度方向的方向，所述薄弱区与所述第二孔段的内壁间隔设置。
9.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，在第一方向上，所述连接部的尺寸为S1，所述第一连接面的宽度为D1，S1≥D1，所述第一方向为经过所述泄压机构的几何中心并垂直于所述厚度方向的方向。
10.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述通孔还包括第三孔段和连接所述第三孔段和所述第二孔段的第二连接面，沿所述厚度方向，所述第三孔段的投影面积大于所述第二孔段的投影面积；沿所述第一方向，所述第二连接面的宽度D2满足：D2≥0.5mm，所述第一方向为经过所述泄压机构的几何中心并垂直于所述厚度方向的方向。
11.根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，D2≤1.2mm。
12.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括保护构件，所述保护构件连接于所述第一壁，并设置于所述泄压机构靠近所述外壳外部的一侧，沿所述厚度方向，所述保护构件与所述泄压机构的最小间距h满足：h≥0.2mm。
13.根据权利要求12所述的电池单体，其特征在于，所述通孔包括第三孔段、第四孔段和连接所述第三孔段和所述第四孔段的第三连接面；所述第三孔段设置于所述第二孔段和所述第四孔段之间，沿所述厚度方向，所述第三孔段的投影面积小于所述第四孔段的投影面积；
所述保护构件连接于所述第三连接面，沿所述厚度方向，所述保护构件的最大尺寸小于或者等于所述第四孔段的尺寸。
14.根据权利要求13所述的电池单体，其特征在于，沿垂直于所述厚度方向的方向，所述保护构件的外边缘与所述第三孔段的内壁的间距h1满足：h1≥0.5mm。
15.根据权利要求13所述的电池单体，其特征在于，沿第一方向，所述保护构件的外边缘与所述第四孔段的内壁的间距w满足：0.2mm≤w≤3mm，所述第一方向为经过所述泄压机构的几何中心并垂直于所述厚度方向。
16.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述外壳包括壳体和端盖，所述壳体具有开口，所述端盖用于盖合所述开口；
所述泄压机构设置于所述壳体，或者，所述泄压机构设置于所述端盖。
17.根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，所述泄压机构设置于所述壳体，所述壳体包括所述第一壁、第二壁和两个第三壁，所述第一壁和所述第二壁相对设置，两个所述第三壁相对设置，各所述第三壁连接所述第一壁和所述第二壁。
18.根据权利要求17所述的电池单体，其中，所述第一壁的表面积小于所述第三壁的表面积。
19.根据权利要求16所述的电池单体，其中，所述壳体具有相对设置的两个所述开口，所述端盖设置为两个，两个所述端盖分别盖合于两个所述开口。
20.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1至19任一项所述的电池单体。
21.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求20所述的电池，所述电池用于提供电能。
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