CN218769817U - 电池单体、电池及用电设备 - Google Patents

电池单体、电池及用电设备 Download PDF

Info

Publication number
CN218769817U
CN218769817U CN202221839791.3U CN202221839791U CN218769817U CN 218769817 U CN218769817 U CN 218769817U CN 202221839791 U CN202221839791 U CN 202221839791U CN 218769817 U CN218769817 U CN 218769817U
Authority
CN
China
Prior art keywords
insulating layer
electric core
core assembly
battery cell
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202221839791.3U
Other languages
English (en)
Inventor
钱欧
李耀
陈小波
蔡加进
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contemporary Amperex Technology Co Ltd filed Critical Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority to CN202221839791.3U priority Critical patent/CN218769817U/zh
Priority to PCT/CN2023/074107 priority patent/WO2024011892A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN218769817U publication Critical patent/CN218769817U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/244—Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

本申请涉及电池领域，具体涉及一种电池单体、电池及用电设备。本申请的电池单体包括壳体、电芯组件和绝缘层，壳体的内部设有安装腔，电芯组件设于安装腔，至少部分电芯组件与壳体间设有绝缘层。本申请的技术方案中，通过将至少部分电芯组件与壳体间设有绝缘层，当壳体发生绝缘失效并产生电拉弧或电弧时，由于绝缘层的设置，壳体产生的电拉弧或电弧不会击穿绝缘层，从而对与绝缘层相对设置的至少部分电芯组件起到防护的作用，减少或避免对电芯组件造成损害，防止电芯组件的内部发生短路现象，进而避免安全事故的发生，提高电池单体使用的安全性和可靠性。

Description

电池单体、电池及用电设备
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种电池单体、电池及用电设备。
背景技术
目前随着环境问题的日益突出，人们开始积极倡导低碳经济。新能源汽车随着越来越严重的空气质量而兴起。广大生产商和消费者也开始逐步认可混合动力汽车和纯电动汽车作为代表的新能源汽车。动力电池作为新能源汽车的主要动力源，已成为电动汽车的核心部件之一。
当电池系统发生绝缘失效时，电池内部的电芯组件容易发生短路，引发电池发生热失控，更有甚者还会造成起火安全事故。
实用新型内容
鉴于现有技术存在的缺陷，本申请提出了一种电池单体、电池及用电设备，能够有效地解决电芯组件容易发生短路的问题。
第一方面，本申请提供了一种电池单体，所述电池单体包括：
壳体，所述壳体的内部设有安装腔；
电芯组件，所述电芯组件设于所述安装腔；
绝缘层，至少部分所述电芯组件与所述壳体间设有所述绝缘层。
本申请的技术方案中，通过将至少部分电芯组件与壳体间设有绝缘层，当壳体发生绝缘失效并产生电拉弧或电弧时，由于绝缘层的设置，壳体产生的电拉弧或电弧不会击穿绝缘层，从而对与绝缘层相对设置的至少部分电芯组件起到防护的作用，减少或避免对电芯组件造成损害，防止电芯组件的内部发生短路现象，进而避免安全事故的发生，提高电池单体使用的安全性和可靠性。
在本申请的一实施方式中，所述电池单体还包括端盖，所述壳体上设有与所述安装腔相连通的开口，所述端盖盖设于所述开口处，至少部分所述电芯组件与所述端盖间设有所述绝缘层。通过在电芯组件与端盖间设置绝缘层，当端盖发生绝缘失效并产生电拉弧或电弧时，电芯组件与绝缘层相对应的部分不会被电拉弧或电弧所击穿，从而减少或避免电芯组件发生短路现象。
在本申请的一实施方式中，所述电池单体还包括极柱，所述极柱穿设于所述端盖，所述极柱通过导电片与所述电芯组件相连，至少部分所述电芯组件与所述导电片间设有所述绝缘层。通过在电芯组件与导电片间设置绝缘层，当极柱或导电片发生绝缘失效并产生电拉弧或电弧时，电芯组件与绝缘层相对应的部分不会被电拉弧或电弧所击穿，从而减少或避免电芯组件发生短路现象。
在本申请的一实施方式中，所述绝缘层沿垂直于所述电芯组件的极耳的方向搭接于所述极耳的端部。当电芯组件内部压力升高时，由于绝缘层搭接于极耳的端部，有助于电芯组件进行排气，从而防止由于高压气体无法及时排除而引起爆炸现象。
在本申请的一实施方式中，所述导电片上设有弯折部，所述绝缘层上设有插接孔，所述弯折部穿过所述插接孔与所述极耳相连。通过设置插接孔，便于弯折部穿过绝缘层后与极耳相连，从而通过极柱进行外部供电。
在本申请的一实施方式中，所述绝缘层上设有通孔，所述通孔与所述端盖上的泄压件相连通。当电池单体的内部压力升高时，产生的高压气体能够通过通孔作用于于泄压件，从而使泄压件爆破，进而将高压气体排出至电池单体的外部，保证电池单体使用的安全性和可靠性。
在本申请的一实施方式中，所述绝缘层与所述电芯组件相连。将绝缘层与电芯组件相连，通过绝缘层对电芯组件进行防护，防止电芯组件被电拉弧或电弧击穿，进而提高电池单体使用的安全性和可靠性。
在本申请的一实施方式中，所述绝缘层与所述壳体相连。将绝缘层与壳体相连，通过绝缘层对电芯组件进行防护，防止电芯组件被电拉弧或电弧击穿，进而提高电池单体使用的安全性和可靠性。
在本申请的一实施方式中，所述绝缘层固定于所述壳体和所述电芯组件之间。将绝缘层固定于壳体和电芯组件之间，通过绝缘层对电芯组件进行防护，防止电芯组件被电拉弧或电弧击穿，进而提高电池单体使用的安全性和可靠性。
在本申请的一实施方式中，所述绝缘层与所述导电片相连。将绝缘层与导电片相连，通过绝缘层对电芯组件进行防护，防止电芯组件被电拉弧或电弧击穿，进而提高电池单体使用的安全性和可靠性。
在本申请的一实施方式中，所述绝缘层固定于所述导电片和所述电芯组件之间。将绝缘层固定于导电片和电芯组件之间，通过绝缘层对电芯组件进行防护，防止电芯组件被电拉弧或电弧击穿，进而提高电池单体使用的安全性和可靠性。
在本申请的一实施方式中，所述绝缘层的熔点大于250℃小于1000℃。将绝缘层的熔点设置为大于250℃小于1000℃，能够防止绝缘层在电拉弧或电弧的作用下发生熔化，从而对电芯组件进行有效的防护。
在本申请的一实施方式中，所述绝缘层包括聚酰亚胺层、酚醛塑料层、陶瓷层和聚四氟乙烯层中的至少一种。上述几种材料层均具有绝缘性和一定耐热性，从而满足绝缘层的绝缘性和耐热性的要求。
在本申请的一实施方式中，所述绝缘层厚度尺寸为D，0.05mm＜D＜ 2mm，所述电池单体的电压为V，200V/mm＜V/D＜40000V/mm。上述绝缘层的厚度范围，能够有效地防止在对应电压下产生的电拉弧或电弧击穿绝缘层，从而对电芯组件进行防护。
在本申请的一实施方式中，所述绝缘层的总重量为所述电池单体的总重量的0.1％～1％。上述绝缘层的重量对应的尺寸面积，既能够防止电拉弧或电弧击穿绝缘层和电芯组件，同时绝缘层又不会占据壳体内的过多体积，从而满足电池单体的小型化和轻型化的要求。
在本申请的一实施方式中，所述电芯组件为方体形结构，所述电芯组件的长度方向的两侧面中的至少一个与所述壳体间设有所述绝缘层。通过上述设置方式，能够防止电芯组件的长度方向的至少一个侧面被电拉弧或电弧击穿。
在本申请的一实施方式中，所述电芯组件为方体形结构，所述电芯组件的宽度方向的两侧面中的至少一个与所述壳体间设有所述绝缘层。通过上述设置方式，能够防止电芯组件的宽度方向的至少一个侧面被电拉弧或电弧击穿。
在本申请的一实施方式中，所述电芯组件为方体形结构，所述电芯组件的底面与所述壳体间设有所述绝缘层。通过上述设置方式，能够防止电芯组件的底面被电拉弧或电弧击穿。
在本申请的一实施方式中，所述电芯组件为方体形结构，所述电芯组件的顶面设有所述绝缘层。通过上述设置方式，能够防止电芯组件的顶面被电拉弧或电弧击穿。
在本申请的一实施方式中，所述绝缘层完全覆盖相对应的所述电芯组件的表面。通过将绝缘层完全覆盖相对应的表面，能够全面有效地防止相应表面被电拉弧或电弧击穿。
第二方面，本申请提供了一种电池，其具有上述实施方式中的电池单体。
第三方面，本申请提供了一种用电设备，其具有上述实施方式中的电池。
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
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请一实施方式的车辆的结构示意图；
图2为本申请一实施方式的电池包的结构示意图；
图3为本申请一实施方式的电池模块的结构示意图；
图4为本申请一实施方式的电池单体的分解结构示意图；
图5为本申请一实施方式的电芯组件与第一绝缘层的连接结构示意图；
图6为本申请一实施方式的电芯组件与第一绝缘层的另一角度的连接结构示意图；
图7为本申请一实施方式的第一绝缘层的结构示意图；
图8为本申请一实施方式的电芯组件与第二绝缘层的连接结构示意图；
图9为本申请一实施方式的电芯组件与第二绝缘层的另一角度的连接结构示意图；
图10为本申请一实施方式的第二绝缘层的结构示意图；
图11为本申请一实施方式的电芯组件与第三绝缘层的连接结构示意图；
图12为本申请一实施方式的电芯组件与第三绝缘层的另一角度的连接结构示意图；
图13为本申请一实施方式的第三绝缘层的结构示意图；
图14为本申请一实施方式的电芯组件与第四绝缘层的连接结构示意图；
图15为本申请一实施方式的电芯组件与第四绝缘层的另一角度的连接结构示意图。
具体实施方式中的附图标号如下：
1：车辆；
10：电池、11：控制器、12：马达；
20：电池模块、21：电池单体、211：壳体、212：端盖、213：电芯组件、 2131：极耳、214：第一绝缘层、2141：第一主体部、2142：第一侧部、2143：第二侧部、215：极柱、216：导电片、217：第二绝缘层、2171：第二主体部、 2172：插接孔、2173：通孔、218：第三绝缘层、2181：第三主体部、2182：第一凸部、2183：第二凸部、219：第四绝缘层；
30：箱体、301：第一部分、302：第二部分。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施方式进行详细的描述。以下实施方式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。
需要注意的是，除非另有说明，本申请实施方式使用的技术术语或者科学术语应当为本申请实施方式所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请实施方式的描述中，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方式和简化描述，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方式的限制。
此外，技术术语“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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请实施方式的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请实施方式的描述中，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方式中的具体含义。
在本申请实施方式的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
本发明人注意到，由于电池单体的壳体和极柱通常选用金属件，当电池系统发生双点绝缘失效时，电池单体中的正负极柱、壳体(铝制或者钢制)等金属带电部件发生电拉弧。电拉弧会击穿带极柱、金属壳体，进一步地会对电池内部的电芯组件造成损害，使电芯组件发生内部短路，引发电池发生热失控，更有甚者或造成起火安全事故。
为了解决电拉弧击穿极柱或金属外壳后损伤电芯组件的问题，申请人研究发现，可在电芯组件的外部设置绝缘层。当电池单体发生绝缘失效，并使金属带电部件发生电拉弧时，由于绝缘层的设置，金属带电部件发生的电拉弧不会击穿绝缘层，从而对与绝缘层相对设置的至少部分电芯组件起到防护的作用，减少或避免对电芯组件造成损害，防止电芯组件的内部发生短路现象，进而避免安全事故的发生，提高电池单体使用的安全性和可靠性。
请参照图1，图1为本申请一实施方式提供的车辆1的结构示意图。车辆 1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11和马达12，控制器11用来控制电池10为马达12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。
在本申请一实施方式中，电池10不仅可以作为车辆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。
为了满足不同的使用电力需求，电池10可以包括多个电池单体21，电池单体21是指组成电池模块20或电池包的最小单元。多个电池单体21可经由极柱而被串联和/或并联在一起以应用于各种应用场合。本申请中所提到的电池包括电池模块20或电池包。其中，多个电池单体21之间可以串联或并联或混联，混联是指串联和并联的混合。电池10也可以称为电池包。本申请的实施方式中多个电池单体21可以直接组成电池包，也可以先组成电池模块20，电池模块20再组成电池包。
图2示出了本申请一实施方式的电池10的结构示意图。图2中，电池10 可以包括多个电池模块20和箱体30，多个电池模块20容纳于箱体30内部。箱体30用于容纳电池单体21或电池模块20，以避免液体或其他异物影响电池单体21的充电或放电。箱体30可以是单独的长方体或者圆柱体或球体等简单立体结构，也可以是由长方体或者圆柱体或球体等简单立体结构组合而成的复杂立体结构，本申请实施方式对此并不限定。箱体30的材质可以是如铝合金、铁合金等合金材料，也可以是如聚碳酸酯、聚异氰脲酸酯泡沫塑料等高分子材料，或者是如玻璃纤维加环氧树脂的复合材料，本申请实施方式对此也并不限定。
在本申请的一实施方式中，箱体30可以包括第一部分301和第二部分302，第一部分301与第二部分302相互盖合，第一部分301和第二部分302共同限定出用于容纳电池单体21的空间。第二部分302可以为一端开口的空心结构，第一部分301可以为板状结构，第一部分301盖合于第二部分302的开口侧，以使第一部分301与第二部分302共同限定出容纳电池单体21的空间；第一部分301和第二部分302也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分301的开口侧盖合于第二部分302的开口侧。
图3示出了本申请一实施方式的电池模块20的结构示意图。图3中，电池模块20可以包括多个电池单体21，多个电池单体21可以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组成电池10。本申请中，电池单体21可以包括锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施方式对此并不限定。电池单体21可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施方式对此也不限定。电池单体21一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方体形电池单体和软包电池单体，本申请实施方式对此也不限定。但为描述简洁，下述实施方式均以方体形电池单体为例进行说明。
图4为本申请一实施方式提供的电池单体21的分解结构示意图。电池单体21是指组成电池10的最小单元。如图4，电池单体21包括有壳体211、端盖212和电芯组件213。
端盖212是指盖合于壳体211的开口处以将电池单体21的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖212的形状可以与壳体211的形状相适应以配合壳体211。可选地，端盖212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212在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体 21能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖212上可以设置有如极柱215等的功能性部件。极柱215可以用于与电芯组件212电连接，以用于输出或输入电池单体21的电能。在本申请的一实施方式中，端盖212 上还可以设置有用于在电池单体21的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。在本申请的一实施方式中，在端盖212的内侧还可以设置有绝缘件，绝缘件可以用于隔离壳体211内的电连接部件与端盖212，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211是用于配合端盖212以形成电池单体21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212、电解液(在图中未示出)以及其他部件。壳体211和端盖212可以是独立的部件，可以于壳体211上设置开口，通过在开口处使端盖212盖合开口以形成电池单体21的内部环境。不限地，也可以使端盖212和壳体211一体化，具体地，端盖212和壳体211 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211的内部时，再使端盖212盖合壳体211。壳体211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211的形状可以根据电芯组件213的具体形状和尺寸大小来确定。壳体211的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施方式对此不作特殊限制。
电芯组件213是电池单体21中发生电化学反应的部件。壳体211内可以包含一个或更多个电芯组件212。电芯组件213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213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(在图中未示出)。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，极耳连接极柱215以形成电流回路。
在本申请的一实施方式中，结合图4至图6所示，图5为本申请一实施方式的电芯组件213与第一绝缘层214的连接结构示意图，图6为本申请一实施方式的电芯组件213与第一绝缘层214的另一角度的连接结构示意图。本申请提供了一种电池单体21，电池单体21包括壳体211、电芯组件213 和绝缘层，壳体211的内部设有安装腔，电芯组件213设于安装腔，至少部分电芯组件213与壳体211间设有绝缘层。
绝缘层通常采用绝缘材料制成，用于阻止相邻的两个导体间发生导电现象。如图5所示，电芯组件213为方体形结构，电芯组件213的长度方向的两端分别各设有一个第一绝缘层214。具体地，结合图5至图7所示，图7为本申请一实施方式的第一绝缘层214的结构示意图。第一绝缘层214 包括第一主体部2141、第一侧部2142和第二侧部2143，第一侧部2142和第二侧部2143分别设于第一主体部2141的同一侧面且相对设置。其中，第一侧部2142和第二侧部2143分别与电芯组件213的宽度方向的两侧面相连，并使第一主体部2141与电芯组件213的长度方向的一个侧面正对设置，进而通过第一主体部214对电芯组件213的长度方向的侧面进行防护。
当电池单体21发生绝缘失效，并使壳体211产生电拉弧或电弧时，由于第一绝缘层214的设置，壳体211产生的电拉弧或电弧不会击穿电芯组件213的长度方向两侧的第一绝缘层214，从而对电芯组件213的长度方向的两侧面起到防护的作用，减少或避免对电芯组件213造成损害，防止电芯组件213的内部发生短路现象，进而避免安全事故的发生，提高电池单体21使用的安全性和可靠性。
结合图4和图5所示，在本申请的一实施方式中，电池单体21还包括端盖212，壳体211上设有与安装腔相连通的开口，端盖212盖设于开口处，至少部分电芯组件213与端盖212间设有绝缘层。
如图4所示，壳体211和端盖212为分体式结构，绝缘层设置于壳体 211与电芯组件213之间，或，绝缘层设置于端盖212与电芯组件213之间，或，绝缘层同时设置于壳体211与电芯组件213之间，以及端盖212 与电芯组件213之间。
结合图4、图8和图9所示，图8为本申请一实施方式的电芯组件213 与第二绝缘层217的连接结构示意图；图9为本申请一实施方式的电芯组件 213与第二绝缘层217的另一角度的连接结构示意图。在本申请的一实施方式中，电芯组件213的顶面与端盖212间设有第二绝缘层217。通过在电芯组件213与端盖212间设置第二绝缘层217，当端盖212发生绝缘失效并产生电拉弧或电弧时，电芯组件213与第二绝缘层212相对应的顶面不会被电拉弧或电弧所击穿，从而减少或避免电芯组件213发生短路现象。
在本申请的一实施方式中，壳体211和端盖212还可以为一体式结构，通过在电芯组件213的外表面对应设置绝缘层，同样可以对电芯组件213 起到防止被电拉弧或电弧击穿的作用。
再次结合图4、图8和图9所示，在本申请的一实施方式中，电池单体21还包括极柱215，极柱215穿设于端盖212，极柱215通过导电片216 与电芯组件213相连，至少部分电芯组件213与导电片216间设有第二绝缘层217。
具体地，极柱215的两端分别设于端盖212的两侧，即极柱215的一端伸出至壳体211的外部，极柱215的另一端穿过端盖212后与电芯组件 213相连，从而与电芯组件213形成电回路，用于对外部进行供电。其中，极柱215通过导电片216与电芯组件213相连，导电片216可选用具有导电作用的金属板，或其他线路板。由于极柱215和导电片216均为导电件，因此当电池单体21发生绝缘失效时，极柱215和/或导电片216容易产生电拉弧或电弧，因此为防止极柱215和/或导电片216产生的电拉弧或电弧击穿电芯组件213，可在电芯组件213与导电片216间设置绝缘层。如图8 和图9所示，导电片216和电芯组件213的顶面间设有第二绝缘层217。
通过在电芯组件213与导电片216间设置第二绝缘层217，当极柱215 或导电片216发生绝缘失效并产生电拉弧或电弧时，电芯组件213与第二绝缘层217相对应的顶面不会被电拉弧或电弧所击穿，从而减少或避免电芯组件213发生短路现象。同时，也可以在电芯组件213与壳体211之间设置绝缘层，从而对电芯组件213的其他侧面同时进行防护。
结合图8和图9所示，在本申请的一实施方式中，导电片216与电芯组件213间设有第二绝缘层217，第二绝缘层217沿垂直于电芯组件213 的极耳2131的方向搭接于极耳2131的端部。
具体地，电芯组件213的顶面凸出设有极耳2131，极耳2131用于连接极柱215和电芯组件213。电芯组件213的长度方向的一个侧面上间隔设有两个极耳2131，电芯组件213的长度方向的另一个侧面上同样间隔设有两个极耳2131，且两个侧面上的极耳2131分别一一对应设置。第二绝缘层217搭接于极耳2131的上方的端部，从而使第二绝缘层217与电芯组件213的主体间隔设置。
由于电芯组件213内装大量化学物质，如电解质，在充放电过程中会产生大量混合气体和液体等，伴随而来的还有不断积聚的压力，因此为防止电芯组件213内容易压力过大而发生爆炸，将第二绝缘层217与电芯组件213的主体间隔设置，有助于电芯组件213进行排气，从而防止由于高压气体无法及时排除而引起爆炸现象。
结合图8至图10所示，图10为本申请一实施方式的第二绝缘层217的结构示意图。在本申请的一实施方式中，导电片216上设有弯折部(图中未示出)，第二绝缘层217上设有与弯折部相对应的插接孔2172，弯折部穿过插接孔2172与极耳2131相连。
具体地，与电芯组件213的顶面相对应的第二绝缘层217包括第二主体部2171。由于第二主体部2171设于极耳2131和导电片216之间，为了便于弯折部穿过第二绝缘层217后与极耳2131相连，从而通过极柱215 进行外部供电，第二主体部2171上设有用于供导电片216的弯折部穿过的插接孔2172。其中，电芯组件213包括四个极耳2131，因此需要设置四个弯折部与极耳2131相连接。相应地，第二主体部2171上设有四个插接孔 2172，且四个插接孔2172分别与四个弯折部一一对应设置，四个弯折部分别穿过四个插接孔2172后与极耳2131相连接。
再结合图8至图10所示，在本申请的一实施方式中，第二绝缘层217 上设有通孔2173，通孔2173与端盖212上的泄压件相连通。
具体地，泄压件为防爆阀。防爆阀设于端盖212上，并当电池单体21 内的气压升高时，能够在高压气体的作用下爆破开启，从而排出电池单体 21内的气体并进行泄压，防止电池单体21发生爆炸现象。
当电池单体21的内部压力升高时，产生的高压气体能够通过通孔2173 作用于于泄压件，从而使泄压件爆破，进而将高压气体排出至电池单体21 的外部，保证电池单体21使用的安全性和可靠性。
结合图4、图5和图8所示，在本申请的一实施方式中，绝缘层与电芯组件213相连，和/或，绝缘层与壳体211相连，和/或，绝缘层与导电片216相连，和/或，绝缘层固定于壳体211和电芯组件213之间，和/或，绝缘层固定于导电片216和电芯组件213之间。
具体地，结合图4和图5所示，电芯组件213的长度方向的两侧面分别对应设有一个第一绝缘层214，第一绝缘层214可以与电芯组件213的长度方向的侧面相连，或，第一绝缘层214可以与电芯组件214的长度方向的侧面对应的壳体211相连，或，当电芯组件213和第一绝缘层214安装于壳体211的内部后，通过电芯组件213和壳体211共同夹紧固定第一绝缘层214。结合图4和图8所示，电芯组件213的顶面对应设有一个第二绝缘层217，第二绝缘层217可以与电芯组件213顶面的极耳2131相连，或，第二绝缘层217可以与导电片216相连，或，当导电片216与极耳2131 相连时，通过导电片216和极耳2131共同夹紧固定第二绝缘层217。
上述几种方式均能够将绝缘层对应设于电芯组件213的外部，从而通过绝缘层对电芯组件213进行防护，防止电芯组件213被电拉弧或电弧击穿，进而提高电池单体21使用的安全性和可靠性。
在本申请的一实施方式中，绝缘层的熔点大于250℃小于1000℃。
具体地，绝缘层的熔点即绝缘层由固态转为液态的温度。当绝缘层的温度达到250℃以上，绝缘层则会发生熔化变形，从而失去对电芯组件213 的防护作用。而当绝缘层的温度小于等于250℃，则不会发生熔化变形，始终对电芯组件213起到防护作用。
将绝缘层的熔点设置为大于250℃小于1000℃，能够防止绝缘层在电拉弧或电弧的作用下发生熔化，从而对电芯组件213进行有效的防护。
在本申请的一实施方式中，绝缘层包括聚酰亚胺层、酚醛塑料层、陶瓷层和聚四氟乙烯层中的至少一种。
上述几种材料层均具有绝缘性和一定耐热性，从而满足绝缘层的绝缘性和耐热性的要求。
在本申请的一实施方式中，绝缘层厚度尺寸为D，0.05mm＜D＜2mm，电池单体21的电压为V，200V/mm＜V/D＜40000V/mm。
具体地，绝缘层厚度尺寸为单个绝缘层的厚度尺寸。根据现有电池单体21的尺寸大小，绝缘层的厚度尺寸D一般选择大于0.05mm，小于2mm，从而能够满足绝缘层不会被电拉弧击穿，从而为电芯组件213提供防护作用。进一步地，绝缘层厚度尺寸还可以根据电池单体21的电压V进行选择，一般情况下，200V/mm＜V/D＜40000V/mm。
上述绝缘层的厚度范围，能够有效地防止在对应电压下产生的电拉弧或电弧击穿绝缘层，从而对电芯组件213进行防护。
在本申请的一实施方式中，绝缘层的总重量为电池单体21的总重量的0.1％～1％。其中，绝缘层的总重量是指电池单体21内的所有绝缘层的重量总和。
上述绝缘层的重量对应的尺寸面积，既能够防止电拉弧击穿绝缘层和电芯组件213，同时绝缘层又不会占据壳体211内的过多体积，从而满足电池单体21的小型化和轻型化的要求。
在本申请一实施方式中，电芯组件213为方体形结构，电芯组件213 的长度方向的两侧面中的至少一个与壳体间设有绝缘层。
具体地，如图5所示，在本申请的一实施方式中，电芯组件213为方体形结构，电芯组件213的长度方向的两侧面分别对应设有第一绝缘层214。
在本申请一实施方式中，电芯组件213为方体形结构，电芯组件213 的顶面设有绝缘层。
如图8所示，在本申请的一实施方式中，电芯组件213为方体形结构，电芯组件213的顶面对应设有第二绝缘层217。
在本申请一实施方式中，电芯组件213为方体形结构，电芯组件213 的宽度方向的两侧面中的至少一个与壳体211设有绝缘层。
结合图11至图14所示，图11为本申请一实施方式的电芯组件213 与第三绝缘层218的连接结构示意图；图12为本申请一实施方式的电芯组件213与第三绝缘层218的另一角度的连接结构示意图；图13为本申请一实施方式的第三绝缘层218的结构示意图。在本申请的一实施方式中，电芯组件213的宽度方向的两侧面分别对应设有第三绝缘层218。具体地，第三绝缘层218包括第三主体部2181，第三主体部2181的顶部还设有间隔设置的第一凸部2182和第二凸部2183，其中，第三主体部2181与电芯组件213宽度方向的侧面对应设置，第一凸部2182和第二凸部2183分别与极耳2131对应设置，从而对电芯组件213的宽度方向的侧面进行全面的防护，防止电拉弧或电弧击穿电芯组件213的宽度方向的侧面，或者，电拉弧或者电弧通过极耳2131击穿电芯组件213的宽度方向的侧面。
在本申请一实施方式中，电芯组件213为方体形结构，电芯组件213 的底面与壳体211间设有绝缘层
结合图14和图15所示，图14为本申请一实施方式的电芯组件213与第四绝缘层219的连接结构示意图；图15为本申请一实施方式的电芯组件213 与第四绝缘层219的另一角度的连接结构示意图。在本申请的一实施方式中，电芯组件213的底面对应设有第四绝缘层219，通过第四绝缘层219对电芯组件213的底面进行防护，防止电拉弧或电弧击穿电芯组件213的底面。
本申请中的绝缘层可对应设于电芯组件213的任一个表面，或同时设于电芯组件213的多个表面或全部表面，从而对电芯组件213进行有效地防护，防止电芯组件213被电拉弧或电弧击穿。
在本申请的一实施方式中，绝缘层完全覆盖相对应的电芯组件213的表面。
具体地，如图5所示，第一绝缘层214与电芯组件213的长度方向的两侧面分别正对设置，且完全覆盖正对设置的电芯组件213的长度方向的两侧面，从而能够全面有效地防止电芯组件213的长度方向的两侧面被电拉弧或电弧击穿。
如图8所示，第二绝缘层217与电芯组件213的顶面正对设置，且完全覆盖电芯组件213的顶面，从而能够全面有效地防止电芯组件213的顶面被电拉弧或电弧击穿。
如图11所示，第三绝缘层218与电芯组件213的宽度方向的两侧面分别正对设置，且完全覆盖正对设置的电芯组件213的宽度方向的两侧面，从而能够全面有效地防止电芯组件213的宽度方向的两侧面被电拉弧或电弧击穿。
如图14所示，第四绝缘层219与电芯组件213的底面正对设置，且完全覆盖电芯组件213的底面，从而能够全面有效地防止电芯组件213的底面被电拉弧或电弧击穿。
通过将绝缘层完全覆盖正对设置的表面，能够全面有效地防止相应侧表面被电拉弧或电弧击穿。
第二方面，结合图2和图3所示，本申请提供了一种电池10，其具有上述实施方式中的电池单体21。
第三方面，结合图1和图2所示，本申请提供了一种用电设备，其具有上述任一实施方式的电池10，并且电池10用于为用电设备提供电能。
其中，用电设备可以是前述任一应用电池的设备或系统。
由于本申请中的电池和用电设备具有与上述实施方式中的电池单体相同的技术特征，能够达到相同的技术效果，在此不再进行赘述。
在本申请的一个实施方式中，结合图4和图15所示，电池单体21包括壳体211、端盖212、电芯组件213和绝缘层。壳体211的内部设有安装腔，电芯组件213设于安装腔。壳体211上设有与安装腔相连通的开口，端盖212盖设于开口处。电池单体21还包括极柱215，极柱215穿设于端盖212，极柱215通过导电片216与电芯组件213相连。其中，电芯组件 213为方体形结构，电芯组件213的长度方向的两侧面分别与壳体211间设有第一绝缘层214，电芯组件213的顶面与导电片216间设有第二绝缘层217，电芯组件213的宽度方向的两侧面分别与壳体211间设有第三绝缘层218，电芯组件213的底面与壳体211间设有第四绝缘层219，且第一绝缘层214完全覆盖电芯组件213的长度方向的两侧面，第二绝缘层217 完全覆盖电芯组件213的顶面，第三绝缘层218完全覆盖电芯组件213的宽度方向的两侧面，第四绝缘层219完全覆盖电芯组件213的底面。其中，第二绝缘层217设于导电片216与电芯组件213之间，且第二绝缘层217 沿垂直于电芯组件213的极耳2131的方向搭接于极耳2131的端部。导电片216上设有弯折部，第二绝缘层上217设有与弯折部相对应的插接孔 2172，弯折部穿过插接孔2172与极耳2131相连。第二绝缘层217上还设有通孔2173，通孔2173与端盖212上的泄压件相连通。其中，本实施方式中的第一绝缘层214、第二绝缘层217和第三绝缘层218分别于电芯组件213相连，第四绝缘层219与导电片216相连。第一绝缘层214、第二绝缘层217、第三绝缘层218和第四绝缘层219的熔点分别大于250℃小于 1000℃。第一绝缘层214、第二绝缘层217、第三绝缘层218和第四绝缘层 219分别包括聚酰亚胺层、酚醛塑料层、陶瓷层和聚四氟乙烯层中的至少一种。第一绝缘层214、第二绝缘层217、第三绝缘层218和第四绝缘层219的厚度尺寸分别为D，0.05mm＜D＜2mm，电池单体21的电压为V，且200V/mm＜V/D＜40000V/mm。第一绝缘层214、第二绝缘层217、第三绝缘层218和第四绝缘层219的总重量为电池单体21的总重量的 0.1％～1％。
最后应说明的是：以上各实施方式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方式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方式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方式技术方案的范围，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，各个实施方式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方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (22)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体的内部设有安装腔；
电芯组件，所述电芯组件设于所述安装腔；
绝缘层，至少部分所述电芯组件与所述壳体间设有所述绝缘层。
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括端盖，所述壳体上设有与所述安装腔相连通的开口，所述端盖盖设于所述开口处，至少部分所述电芯组件与所述端盖间设有所述绝缘层。
3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括极柱，所述极柱穿设于所述端盖，所述极柱通过导电片与所述电芯组件相连，至少部分所述电芯组件与所述导电片间设有所述绝缘层。
4.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述绝缘层沿垂直于所述电芯组件的极耳的方向搭接于所述极耳的端部。
5.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，所述导电片上设有弯折部，所述绝缘层上设有插接孔，所述弯折部穿过所述插接孔与所述极耳相连。
6.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述绝缘层上设有通孔，所述通孔与所述端盖上的泄压件相连通。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述绝缘层与所述电芯组件相连。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述绝缘层与所述壳体相连。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述绝缘层固定于所述壳体和所述电芯组件之间。
10.根据权利要求3至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述绝缘层与所述导电片相连。
11.根据权利要求3至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述绝缘层固定于所述导电片和所述电芯组件之间。
12.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述绝缘层的熔点大于250℃小于1000℃。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述绝缘层包括聚酰亚胺层、酚醛塑料层、陶瓷层和聚四氟乙烯层中的至少一种。
14.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述绝缘层厚度尺寸为D，0.05mm＜D＜2mm，所述电池单体的电压为V，200V/mm＜V/D＜40000V/mm。
15.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述绝缘层的总重量为所述电池单体的总重量的0.1％～1％。
16.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电芯组件为方体形结构，所述电芯组件的长度方向的两侧面中的至少一个与所述壳体间设有所述绝缘层。
17.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电芯组件为方体形结构，所述电芯组件的宽度方向的两侧面中的至少一个与所述壳体间设有所述绝缘层。
18.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电芯组件为方体形结构，所述电芯组件的底面与所述壳体间设有所述绝缘层。
19.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电芯组件为方体形结构，所述电芯组件的顶面设有所述绝缘层。
20.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述绝缘层完全覆盖相对应的所述电芯组件的表面。
21.一种电池，其特征在于，具有根据权利要求1至20中任一项所述的电池单体。
22.一种用电设备，其特征在于，具有根据权利要求21所述的电池。
CN202221839791.3U 2022-07-15 2022-07-15 电池单体、电池及用电设备 Active CN218769817U (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202221839791.3U CN218769817U (zh) 2022-07-15 2022-07-15 电池单体、电池及用电设备
PCT/CN2023/074107 WO2024011892A1 (zh) 2022-07-15 2023-02-01 电池单体、电池及用电设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202221839791.3U CN218769817U (zh) 2022-07-15 2022-07-15 电池单体、电池及用电设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN218769817U true CN218769817U (zh) 2023-03-28

Family

ID=85690564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202221839791.3U Active CN218769817U (zh) 2022-07-15 2022-07-15 电池单体、电池及用电设备

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN218769817U (zh)
WO (1) WO2024011892A1 (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4744096B2 (ja) * 2004-04-30 2011-08-10 三洋電機株式会社 パック電池
CN215989141U (zh) * 2021-05-27 2022-03-08 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池以及用电装置
CN215266598U (zh) * 2021-07-30 2021-12-21 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池以及用电装置
CN216750230U (zh) * 2022-01-07 2022-06-14 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电池单体、电池及用电装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024011892A1 (zh) 2024-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN214589171U (zh) 电池及用电装置
CN216213729U (zh) 电池单体、电池及用电设备
CN217562780U (zh) 顶盖组件、电池单体、电池及用电设备
CN216720252U (zh) 一种卷绕式电极组件、电池单体、电池及用电装置
CN217485657U (zh) 顶盖组件、电池单体、电池及用电设备
CN217719740U (zh) 电池及用电装置
CN115064757B (zh) 电池单体、电池及用电装置
CN216872135U (zh) 电池及电池模组、电能设备
CN217788704U (zh) 电池单体、电池和用电设备
CN217740741U (zh) 电池单体、电池及用电设备
CN218769817U (zh) 电池单体、电池及用电设备
CN217158375U (zh) 一种盖组件、电池单体、电池和用电装置
KR101576597B1 (ko) 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩
CN115968515A (zh) 电池、用电设备、制备电池的方法和设备
CN114696012A (zh) 电池单体及其制造方法、电池以及用电装置
CN219321476U (zh) 端盖组件、电池单体、电池和用电装置
WO2012169793A2 (ko) 전지팩 안전장치
CN220692426U (zh) 插座结构、电池箱、电池和用电装置
CN220963648U (zh) 电池单体、电池及用电设备
CN217468723U (zh) 电池及用电装置
CN217934145U (zh) 电池单体、电池及用电装置
CN218414960U (zh) 电极组件、电池单体、电池及用电装置
CN216015615U (zh) 转接部件、电池单体、电池、用电装置以及电池单体的制造设备
CN220382161U (zh) 电极组件、电池单体、电池及用电设备
CN220291028U (zh) 电池单体、电池、用电设备

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant