CN218677480U - 电芯和电池包 - Google Patents

Abstract

本公开提供的一种电芯和电池包，涉及电池技术领域。该电芯表面设有预撕裂部，预撕裂部用于在电芯发生热失控的状态下形成散热开口，散热开口的面积与散热开口所在的电芯的表面的面积之比大于等于25％。通过设置较大面积的预撕裂部，发生热失控时，电芯迅速形成散热开口，快速将热失控前期的热量扩散，不至引发其他电芯热失控，而发生热失控的单体电芯能更快降温，避免热蔓延。

Description

电芯和电池包

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包。

背景技术

目前的锂电池单体容量大，发生热失控时会持续大量产热，并且热量会向相邻电芯传递。虽然通常有电芯间的隔热设计，但是如果热量积累时间足够长，仍会引起相邻电芯发生热失控，引起热蔓延。

当前单体电芯发生热失控时，散热的路径主要是从电芯底部和侧壁向模组或电池包散热，电芯两个大面向相邻电芯散热，以及电芯顶部通过极柱、连接排散热或防爆阀喷射高温物质散热。如果想减小热失控单体电芯向相邻电芯的热传导，需要降低热失控电芯大面散热速度，提高其他方向的散热速度。因此常用电芯大面间夹设隔热棉的方案，但是这种方案起到的是堵的效果，会使发生热失控的单体电芯内部温升更高，引起更剧烈的放热反应。

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包，其能够快速将热失控前期的热量扩散，不至引发其他电芯热失控，而发生热失控的单体电芯能更快降温，避免热蔓延的效果。

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，在电芯表面设有预撕裂部，所述预撕裂部用于在电芯发生热失控的状态下形成散热开口，所述散热开口的面积与所述散热开口所在的电芯的表面的面积之比大于等于25％。

在可选的实施方式中，所述电芯包括多个表面，多个表面中的至少一个表面设有至少一个所述预撕裂部；若所述预撕裂部的数量为多个，多个所述预撕裂部在同一表面的投影面积之和大于等于该表面的面积的25％。

在可选的实施方式中，所述电芯包括壳体和顶盖，所述壳体与所述顶盖熔接，所述熔接处作为所述预撕裂部。

在可选的实施方式中，所述预撕裂部形成的散热开口的面积等于所述顶盖所在的表面的面积。

在可选的实施方式中，所述预撕裂部的厚度小于所述顶盖或所述壳体的厚度。

在可选的实施方式中，所述预撕裂部在其所在表面的投影可以是封闭图形或不封闭图形。

在可选的实施方式中，所述电芯包括正极柱、负极柱和注液孔，所述正极柱、所述负极柱和所述注液孔的至少一个位于所述预撕裂部内。

在可选的实施方式中，所述电芯采用方形电芯，所述预撕裂部沿所述电芯的长度方向设置。

在可选的实施方式中，在所述电芯内的压力大于或等于预设压力时，所述预撕裂部形成所述散热开口，所述预设压力为1～1.8MPa。

第二方面，本实用新型提供一种电池包，包括多个堆叠设置的电芯，电芯具有堆叠面和热失控散热面，所述堆叠面和所述热失控散热面连接，所述堆叠面用于与相邻的所述电芯接触，所述预撕裂部设于所述热失控散热面。

在可选的实施方式中，包括连接排，所述电芯设有正极柱和负极柱，所述连接排与所述正极柱或所述负极柱连接，所述正极柱或所述负极柱所在的表面设有所述预撕裂部，所述预撕裂部在形成散热开口后，以使所述连接排和所述正极柱或所述负极柱分离。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本实用新型实施例提供的电芯，设置有较大面积的预撕裂部，发生热失控时，电芯上的预撕裂部迅速形成散热开口，快速将热失控前期的热量扩散，不至引发其他电芯热失控，而发生热失控的单体电芯能更快降温，避免热蔓延。

本实用新型实施例提供的电池包，包括上述的电芯，电芯具有堆叠面和热失控散热面，预撕裂部设于热失控散热面上，可快速将热失控前期的热量扩散，不至引发其他电芯热失控，而发生热失控的单体电芯能更快降温，避免热蔓延。

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为本实用新型实施例提供的电芯的第一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电芯的第二种结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的电芯的第三种结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的电芯的第四种结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的电芯的第五种结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的电芯的第六种结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的电芯的第七种结构示意图。

图标：100-电芯；101-上表面；102-下表面；103-侧立面；105-大面；110-预撕裂部；120-壳体；130-顶盖；140-正极柱；150-负极柱；160-注液孔。

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。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。

请参照图1至图7，本实施例提供一种电芯100，可在电芯100发生热失控时，快速将热失控前期的热量扩散，不至引发其他电芯100热失控，而发生热失控的单体电芯100能更快降温，避免热蔓延。

电芯100表面设有预撕裂部110，预撕裂部110用于在电芯100发生热失控的状态下形成散热开口，散热开口的面积与散热开口所在的电芯100的表面的面积之比大于等于25％。由于在电芯100表面设有较大面积的预撕裂部110，可以形成较大面积的散热开口，从而在发生热失控的状态下，可以快速将热量从电芯100内扩散出去，迅速降低热失控电芯100的温度，避免热扩散。

可以理解，预撕裂部110的结构强度相对电芯100其它部位的结构强度较低，在电芯100发生热失控时，电芯100内部压力增加，很容易将预撕裂部110冲破，从而在预撕裂部110处形成散热开口。散热开口作为散热和喷射通道，快速将热失控前期的热量以及易燃物质扩散、喷发到整个模组或电池包中，由于整个模组或电池包的总体热容大，相同热量引起各处的温升相对较低，不至引发其他电芯100热失控。而发生热失控的单体电芯100能更快降温，减少更高温下剧烈放热反应的发生，如满充阴极材料在高温下持续放氧，令各种可燃物充分燃烧放出最高热量等，这样也减少了热失控的单体电芯100向相邻电芯100的热量扩散，实现避免热蔓延的效果。

可选的，预撕裂部110可以是预先在电芯100表面设置的凹槽、刻痕或开口等，也可以是经过冲压或切割等方式处理后形成的相对薄弱的结构，只要便于在电芯100内部达到一定预设压力后，能够将预撕裂部110冲破，从而快速形成散热开口即可，这里不作具体限定。本实施例中，当电芯100内的压力大于或等于预设压力时，预撕裂部110被冲破形成散热开口，其中，预设压力为1～1.8MPa，比如1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa、1.5MPa、1.6MPa或1.7MPa等。当然，在其它实施方式中，预设压力的大小可以根据实际需要灵活调整。

预撕裂部110的形状、数量以及在电芯100表面的分布位置可以根据实际需要灵活设定。比如，电芯100包括多个表面，多个表面中的至少一个表面设有至少一个预撕裂部110。若预撕裂部110的数量为多个，多个预撕裂部110形成的散热开口在同一表面的投影面积之和大于等于该表面的面积的25％。

需要说明的是，多个预撕裂部110可以分布在电芯100的同一表面，也可以分散在电芯100的不同表面，每个预撕裂部110的薄弱程度可以相同或不相同。若预撕裂部110的薄弱程度相同，可能在发生热失控时，多个预撕裂部110同时被冲破。若预撕裂部110的薄弱程度不相同，可能在发生热失控时，多个预撕裂部110按一定先后顺序依次被冲破。可选地，当电芯100发生热失控时，至少有一个表面上的一个预撕裂部110先被撕裂。当第一个预撕裂部110撕裂后形成的散热开口的面积不足以实现泄气或散热时，第二个预撕裂部110被撕裂形成散热开口，直至热失控停止或所有预撕裂部110均被冲破。多个预撕裂部110按序撕裂，散热开口的面积之和逐渐增大，最终所有散热开口在同一表面上的投影面积和该表面的面积占比应当大于等于25％。

可选的，电芯100采用方形电芯100，具有六个表面。电芯100包括壳体120和顶盖130，顶盖130所在的面为电芯100的上表面101，壳体120底部与顶盖130相对设置，壳体120底部所在的面为下表面102，其余四个侧面中，包括两个相对设置的大面105以及两个相对设置的侧立面103。

结合图1，正极柱140、负极柱150和注液孔160位于电芯100的上表面101，预撕裂部110设于电芯100的上表面101，其中，预撕裂部110设于正极柱140和负极柱150之间，且分别与正极柱140、负极柱150和注液孔160间隔设置。当然，在其它实施方式中，正极柱140、负极柱150和注液孔160可以部分或全部落于预撕裂部110在上表面101的投影区域内。

可选地，预撕裂部110的数量为一个，呈矩形。预撕裂部110的面积和上表面101的面积之比大于等于25％，如占比达到30％、45％、50％、60％、70％或80％等。预撕裂部110的数量可以是多个，如两个、三个、四个、五个、六个、八个或十个等。预撕裂部110的形状可以是圆形、半圆形、拱形、椭圆形、矩形、菱形、三角形、平行四边形、六边形、八边形或其余多边形等，这里不作具体限定。

如图2，电芯100的上表面101设有两个预撕裂部110，两个预撕裂部110间隔设置。可选地，两个预撕裂部110位于正极柱140和负极柱150之间，两个预撕裂部110的形状相似，大小不同。

结合图3，预撕裂部110设于电芯100的侧立面103，预撕裂部110的数量为一个，呈矩形。预撕裂部110的面积和所在侧立面103的面积之比大于等于25％，如占比达到30％、45％、50％、60％、70％或80％等。预撕裂部110的数量和形状大小等可以灵活调整。

预撕裂部110在其所在表面的投影可以是封闭图形或不封闭图形。结合图1、图2和图3，预撕裂部110在其所在表面的投影为封闭图形。结合图4，预撕裂部110设于电芯100的上表面101，预撕裂部110在上表面101的投影形成不封闭的图形。其中，不封闭的图形可以是多段直线连接而成，或者多段曲线连接而成，或者直线和曲线连接而成，这里不作具体限定。本实施例中，不封闭的图形包括三条直线段，其中第一条为沿电芯100的长度方向设置的直线段，其长度大于正极柱140和负极柱150之间的距离。第二条直线段连接在第一条直线段的一端，沿电芯100的宽度方向设置，其长度约为电芯100宽度的一半。第三条直线段连接在第一条直线段的另一端，沿电芯100的宽度方向设置，其长度约为电芯100宽度的一半。

需要说明的是，不封闭的图形也可以设置为多段间隔设置的线段，线段可以是直线段、折线段或曲线段，曲线段可以是弧形、波浪形或任意曲线形状。

结合图5，电芯100的上表面101和侧立面103分别设有预撕裂部110，上表面101设有一个截面为类似矩形的预撕裂部110，侧立面103设有一个截面为类似矩形的预撕裂部110。上表面101的预撕裂部110在上表面101的面积占比大于等于25％，侧立面103的预撕裂部110在侧立面103的面积占比大于等于25％。这样设置，能够在发生热失控时，更快速地散发热量以及喷射高温物体出来，使得热失控单体电芯100的温度下降的更快。

结合图6，可选的，壳体120与顶盖130熔接，熔接处作为预撕裂部110。即预撕裂部110沿顶盖130的一周设置，限定上表面101的四条棱边均为预撕裂部110，这样在电芯100发生热失控时，整个顶盖130被冲开，形成的散热开口的面积与上表面101的面积相等，即预撕裂部110形成的散热开口面积与上表面101的面积占比为100％。这样，能够在发生热失控时，更快速地散发热失控电芯100的热量以及喷射高温物体出来，使得热失控单体电芯100的温度下降的更快，避免热蔓延。

可选的，电芯100包括正极柱140、负极柱150和注液孔160，正极柱140、负极柱150和注液孔160的至少一个位于预撕裂部110内。可以理解，顶盖130一周的熔接处作为预撕裂部110时，若电芯100的顶盖130设有正极柱140、负极柱150和注液孔160，则正极柱140、负极柱150和注液孔160全部位于预撕裂部110内。在发生热失控时，可增加散热开口的面积，并且正极柱140和负极柱150被破坏，断开与连接排的连接，进一步阻断热传导。

结合图7，还可以在壳体120的熔接处设置预撕裂部110。壳体120的熔接处可以根据实际情况设置在任一个侧立面103或同时设置在两个侧立面103上。

可选的，预撕裂部110的厚度小于顶盖130或壳体120的厚度。可以理解，预撕裂部110的边缘厚度或整体厚度小于顶盖130或壳体120的厚度。这样，便于在发生热失控时，电芯100能顺利形成快速散热的开口，避免热蔓延。

可选的，本实施例的电芯100采用方形电芯100，预撕裂部110沿电芯100的长度方向设置，这样形成的散热开口面积相对较大，便于热量的快速散发，以及其他易燃物的喷出。

本实用新型实施例还提供一种电池包，包括多个堆叠设置的电芯100，电芯100具有堆叠面和热失控散热面，堆叠面和热失控散热面连接，堆叠面用于与相邻的电芯100接触，预撕裂部110设于热失控散热面。本实施例中，电芯100采用方形电芯100，电芯100的堆叠面即为电芯100的两个相对设置的大面105。

应当理解，预撕裂部110可以设置在电芯100的六个表面中的任何一个或多个表面上。由于根据不同的产品需要，电芯100在电池包中的放置朝向与实际电池包的设计有关，可以朝任意方向设置。因此，预撕裂部110的设置位置可以根据实际电芯100的放置方向来决定。比如，优先将预撕裂部110设置在不与其他电芯100正对的表面上。这样，有利于热量的快速散发，以及其他易燃物的喷出。

可选的，电池包还包括连接排，电芯100设有正极柱140和负极柱150，连接排与正极柱140或负极柱150电连接，正极柱140或负极柱150所在的表面设有预撕裂部110，预撕裂部110在形成散热开口后，以使连接排和正极柱140或负极柱150分离。可以理解，预撕裂部110与极柱(包括正极柱140或负极柱150)设置在同一表面，预撕裂部110在被撕裂后使得整个极柱所在表面发生形变，拉断极柱与相邻电芯100之间连接排的连接，进一步降低向相邻电芯100的定向导热，减少向相邻电芯100的热扩散。

需要说明的是，上述多种实施方式可以相互结合，任意组合成多种实施例，这里不再一一赘述。

综上所述，本实用新型实施例提供的电芯100和电池包，具有以下几个方面的有益效果：

本实用新型实施例提供的电芯100，设置有较大面积的预撕裂部110，发生热失控时，电芯100上的预撕裂部110迅速形成散热开口，快速将热失控前期的热量扩散，不至引发其他电芯100热失控，而发生热失控的单体电芯100能更快降温，避免热蔓延。

本实用新型实施例提供的电池包，包括上述的电芯100，电芯100具有堆叠面和热失控散热面，预撕裂部110设于热失控散热面上，可快速将热失控前期的热量扩散，不至引发其他电芯100热失控，而发生热失控的单体电芯100能更快降温，避免热蔓延。

以上所述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 (10)

1.一种电芯，其特征在于，在电芯表面设有预撕裂部，所述预撕裂部用于在电芯发生热失控的状态下形成散热开口，所述散热开口的面积与所述散热开口所在的电芯的表面的面积之比大于等于25％。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯包括多个表面，多个表面中的至少一个表面设有至少一个所述预撕裂部；若所述预撕裂部的数量为多个，多个所述预撕裂部在同一表面的投影面积之和大于等于该表面的面积的25％。

3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯包括壳体和顶盖，所述壳体与所述顶盖熔接，所述熔接处作为所述预撕裂部。

4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述预撕裂部形成的散热开口的面积等于所述顶盖所在的电芯表面的面积。

5.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯包括相互连接的壳体和顶盖，所述预撕裂部的厚度小于所述顶盖或所述壳体的厚度。

6.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述预撕裂部在其所在表面的投影是封闭图形或不封闭图形。

7.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯包括正极柱、负极柱和注液孔，所述正极柱、所述负极柱和所述注液孔的至少一个位于所述预撕裂部内。

8.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯采用方形电芯，所述预撕裂部沿所述电芯的长度方向设置。

9.一种电池包，其特征在于，包括多个堆叠设置的如权利要求1至8中任一项所述的电芯，所述电芯具有堆叠面和热失控散热面，所述堆叠面和所述热失控散热面连接，所述堆叠面用于与相邻的所述电芯接触，所述预撕裂部设于所述热失控散热面。

10.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于，包括连接排，所述电芯设有正极柱和负极柱，所述连接排与所述正极柱或所述负极柱连接，所述正极柱或所述负极柱所在的表面设有所述预撕裂部，所述预撕裂部在形成散热开口后，以使所述连接排和所述正极柱或所述负极柱分离。

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