CN219917472U - 电芯结构、动力电池包及用电设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电芯结构、动力电池包及用电设备，涉及动力电池技术领域。电芯结构包括：极柱机构配置为沿左右方向分布，且极柱机构沿左右方向配置有泄压通道；泄压机构通过连接端配置于极柱机构的内腔，且自由端的至少部分结构与泄压通道对应，以使得泄压通道形成导通状态或者封闭状态。自由端处于原始位置，泄压通道为封闭状态，电芯结构长时间充放电工作会产生气体会推动自由端移动，致使泄压通道转为导通状态，将其气体排出；当压力下降至正常情况时，自由端恢复至原始位置，以对泄压通道形成封闭状态，能够自适应泄压；当遇到电芯结构工作异常时，其高温高压混合气体推动自由端进行移动，并从泄压通道定向排出，确保不会形成热蔓延。

Description

电芯结构、动力电池包及用电设备

技术领域

本申请涉及动力电池技术领域，具体而言，涉及一种电芯结构、动力电池包及用电设备。

背景技术

现阶段基于技术、工艺成熟度及加工成本考虑，针对电芯热失控后泄压处理，主流新能源汽车均选用在电芯上设置防爆阀方案，这种布局方案具备结构成熟，布局简单等优势，但是也存在以下缺点：①防爆阀开启压力较大：当电芯工作异常时，如发生热失控，其防爆阀开启压力一般为0.8-1.3MPa,此时高压高温混合气从电芯喷射出来，方向不可控制，无法做到定向排泄，且容易点燃周边的零部件，如汇流排的绝缘层，及线束的绝缘层。②防爆阀无法自适应调整泄压：当电芯工作正常时，电芯充放电工作会产气，其气体积累越来越多，如无法正常排泄，电芯内部会形成高压高温的密封空间，进一步提高热失控发生的概率。另一方面，电芯热失控后至电芯防爆阀开启前这段时间，如能自动泄压，将会降低热蔓延发生几率。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种电芯结构、动力电池包及用电设备，能够自适应泄压，降低热蔓延发生几率。

为达上述目的，本申请采用以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种电芯结构，包括：极柱机构，其被配置为沿左右方向分布，且所述极柱机构沿所述左右方向配置有泄压通道；泄压机构，其配置有自由端及连接端，所述泄压机构通过所述连接端配置于所述极柱机构的内腔，且所述自由端的至少部分结构与所述泄压通道对应，以使得所述自由端沿着所述左右方向移动时，所述泄压通道形成导通状态或者封闭状态。

在上述实现的过程中，极柱机构设置有沿左右方向分布的泄压通道，泄压机构设置于极柱机构的内腔，且泄压机构的连接端与极柱机构连接，其自由端与泄压通道进行对应，使得极柱机构与电芯结构的极耳连接后，正常情况下，自由端处于原始位置，并对泄压通道形成封闭状态，电芯结构进行工作时，电芯结构长时间充放电工作会产生气体，气体积累到一定的压力，气体会推动自由端沿着左右方向移动，致使泄压通道转为导通状态，将其气体排出；当压力下降至正常情况时，自由端恢复至原始位置，以对泄压通道形成封闭状态，能够自适应泄压；当遇到电芯结构工作异常时，其高温高压混合气体推动自由端进行移动，并从泄压通道定向排出，确保不会形成热蔓延。

在一些实施例中，所述泄压通道沿所述极柱机构的周缘间隔设置有若干个，且所述极柱机构的内腔设置有与所述泄压通道连通的环形槽。通过在极柱机构的周缘设置若干泄压通道，环形槽与泄压通道连通，使得自由端处于原始位置时，能够对环形槽对应，进而实现对环形槽的封闭，当需要进行排气时，自由端沿着远离环形槽的方向进行移动，进而环形槽与电芯结构的内腔形成导通，进而气体依次进入环形槽及泄压通道，最后排放至外界，完成自动泄压。

在一些实施例中，所述泄压机构包括固定件、连接件、弹性组件及泄压件，所述固定件与所述极柱机构连接，所述连接件与所述固定件连接，且沿所述左右方向分布，所述泄压件与所述连接件远离所述固定件的一侧连接，所述弹性组件配置于所述固定件与所述泄压件之间。

在上述实现的过程中，连接件的一端与固定件连接，其另一端与泄压件连接，且固定件与泄压件之间设置弹性组件，使得电芯结构处于正常情况下时，泄压件在弹性组件的作用下，对泄压通道形成密封，当电芯结构发生热失控或者由于工作产生气体时，泄压件在气体的作用下进行移动，且弹性组件逐渐处于压缩的状态，直至气体排出，实现气体的定向排放，确保不会出现热蔓延。

在一些实施例中，所述极柱机构设置有一容纳槽，所述容纳槽位于所述泄压通道的内缘，且所述容纳槽被配置为用于容纳所述泄压机构。通过极柱机构设置用于容纳泄压机构的容纳槽，不仅能够在泄压机构的作用下实现对泄压通道的密封及导通，也能确保整体结构的紧凑性，有利于提高空间的利用率。

在一些实施例中，所述极柱机构包括极柱件、固定块及极柱块，所述固定块与所述极柱块分别与所述极柱件连接，所述极柱件配置有所述泄压通道，且所述极柱块配置有与所述泄压通道连通的泄压孔。通过在极柱件上设置泄压通道，极柱块设置泄压孔，能够取消传统的防爆阀结构，简化工序，降低成本，提高空间体积利用率，实现整个结构的高度集成化。

在一些实施例中，所述电芯结构还包括水汽平衡膜，所述水汽平衡膜配置于所述极柱件远离所述极柱块的一侧，且所述水汽平衡膜盖设于所述泄压通道处。通过在泄压通道处盖设水汽平衡膜，能够避免外部水汽经泄压通道进入电芯结构的内部，提升电芯结构工作过程中的安全性。

在一些实施例中，所述电芯结构还包括绝缘件，所述绝缘件套设于所述极柱机构。

在一些实施例中，所述电芯结构还包括端盖，所述端盖沿所述左右方向贯穿设置有配合槽，所述绝缘件穿设于所述配合槽。

第二方面，本申请还提供一种动力电池包，包括如上述任一项所述的电芯结构。

因本申请第二方面实施例提供的动力电池包，因包括第一方面技术方案中所述的电芯结构，因而具有上述实施例所具有的一切技术效果，在此不再赘述。

第三方面，本申请还提供一种用电设备，包括如上所述的动力电池包。

因本申请第三方面实施例提供的用电设备，因包括第二方面技术方案中所述的动力电池包，因而具有上述实施例所具有的一切技术效果，在此不再赘述。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术使用者来讲，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是本申请实施例公开的一种电芯结构的结构示意图。

图2是本申请实施例公开的一种电芯结构的剖视图。

图3是本申请实施例公开的一种电芯结构的局部放大示意图。

图4是本申请实施例公开的一种电芯结构的极柱机构的结构示意图。

图5是本申请实施例公开的一种电芯结构的极柱机构的剖视图。

附图标记

100、极柱机构；101、极柱件；1011、泄压通道；1012、环形槽；200、泄压机构；201、固定件；202、连接件；203、弹性组件；204、泄压件；300、电极组件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术使用者在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

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。

在本申请的描述中，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”、“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“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使用者而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例

本申请中，电芯结构可以包括锂离子电芯结构、锂硫电芯结构、钠锂离子电芯结构、钠离子电芯结构或镁离子电芯结构等，本申请实施例对此并不限定。电芯结构可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电芯结构一般按封装的方式分成三种：柱形电芯结构、方体方形电芯结构和软包电芯结构，本申请实施例对此也不限定。

电芯结构设置有电极组件和电解液，电极组件由正极极片、负极极片和隔离件组成。电芯结构主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极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。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离件的材质可以为聚丙烯(Polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)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。

如图1-图4所示，第一方面，本申请提供一种电芯结构，包括：极柱机构100，其被配置为沿左右方向分布，且所述极柱机构100沿所述左右方向配置有泄压通道1011；泄压机构200，其配置有自由端及连接端，所述泄压机构200通过所述连接端配置于所述极柱机构100的内腔，且所述自由端的至少部分结构与所述泄压通道1011对应(也即当电芯结构处于正常情况下时，所述自由端与泄压通道1011平齐，以对所述泄压通道1011进行封闭)，以使得所述自由端沿着所述左右方向移动时，所述泄压通道1011形成导通状态或者封闭状态。

示例性的，所述极柱机构100可以是正极机构也可以是负极机构，可根据电芯结构的具体结构进行设定，在此不一一赘述；其中以所述极柱机构100为负极机构为例，所述极柱机构100沿所述左右方向设置成柱状，所述泄压通道1011可设置有若干个，若干个所述泄压通道1011沿所述极柱机构100的周缘间隔分布，所述极柱机构100的内腔设置有环形槽1012，通过所述环形槽1012可实现将若干个所述泄压通道1011进行连通；需要说明的是，所述泄压机构200设置于所述极柱机构100的内腔，当所述泄压机构200的自由端处于原始位置时，所述自由端位于所述环形槽1012的内缘，以对所述环形槽1012进行封闭，进而实现所述泄压通道1011的封闭状态，当需要所述自由端进行排气时，所述自由端沿所述左右方向进行移动(即所述自由端沿着远离所述环形槽1012的方向移动)，使得所述环形槽1012与所述电芯结构的内腔形成导通，进而通过所述泄压通道1011将气体排出，完成自动泄压的过程。

在上述实现的过程中，极柱机构100设置有沿左右方向分布的泄压通道1011，泄压机构200设置于极柱机构100的内腔，且泄压机构200的连接端与极柱机构100连接，其自由端与泄压通道1011进行对应，使得极柱机构100与电芯结构的极耳连接后，正常情况下，自由端处于原始位置，并对泄压通道1011形成封闭状态，电芯结构进行工作时，电芯结构长时间充放电工作会产生气体，气体积累到一定的压力(如0.21MPa-0.7MPa)，气体会推动自由端沿着左右方向移动，致使泄压通道1011转为导通状态，将其气体排出；当压力下降至正常情况时(如≤0.2MPa)，自由端恢复至原始位置，以对泄压通道1011形成封闭状态，能够自适应泄压；当遇到电芯结构工作异常时，其高温高压混合气体推动自由端进行移动，并从泄压通道1011定向排出，确保不会形成热蔓延。

如图3-图5所示，所述泄压机构200包括固定件201、连接件202、弹性组件203及泄压件204，所述固定件201与所述极柱机构100连接，所述连接件202与所述固定件201连接，且沿所述左右方向分布，所述泄压件204与所述连接件202远离所述固定件201的一侧连接，所述弹性组件203配置于所述固定件201与所述泄压件204之间。

示例性的，所述固定件201包括但不局限于固定板，所述泄压件204包括但不局限于所述泄压板，所述连接件202包括打不局限于连接柱，所述固定件201远离所述连接件202的一侧为所述连接端，所述泄压板远离所述连接件202的一侧为所述自由端，在一实施例中，所述连接件202可间隔设置有两个(所述连接件202的数量不做特殊的限定，只要能够实现对所述泄压件204移动进行定向即可，例如本申请方案采用四个)，所述泄压件204套设于所述连接件202，在正常情况下，所述泄压件204在所述弹性组件203的作用下与所述极柱机构100的容纳槽进行贴合，以对所述环形槽1012进行封闭。

在上述实现的过程中，连接件202的一端与固定件201连接，其另一端与泄压件204连接，且固定件201与泄压件204之间设置弹性组件203，使得电芯结构处于正常情况下时，泄压件204在弹性组件203的作用下，对泄压通道1011形成密封，当电芯结构发生热失控或者由于工作产生气体时，泄压件204在气体的作用下进行移动，且弹性组件203逐渐处于压缩的状态，直至气体排出，实现气体的定向排放，确保不会出现热蔓延。

请再参照图3或图5所示，所述弹性组件203套设于所述连接件202，所述弹性组件203包括但不局限于弹簧。通过将弹性组件203设置于连接件202上，能够确保电芯结构在正常情况下，弹性组件203处于松张状态，并确保泄压件204将泄压通道1011进行密封，当电芯结构发生热失控或者由于工作产生气体时，泄压件204能够在气体的作用下，带动弹性组件203进行移动，使得弹性组件203处于收紧状态，完成对气体的定向排放，随后泄压件204在弹性组件203的作用下，移动至原始位置，并对泄压通道1011再次实现密封，保证了电芯结构的正常工作。

在一些实施例中，所述极柱机构100设置有一容纳槽，所述容纳槽位于所述泄压通道1011的内缘，且所述容纳槽被配置为用于容纳所述泄压机构200。通过极柱机构100设置用于容纳泄压机构200的容纳槽，不仅能够在泄压机构200的作用下实现对泄压通道1011的密封及导通，也能确保整体结构的紧凑性，有利于提高空间的利用率。

在一些实施例中，所述极柱机构100包括极柱件101、固定块及极柱块(其中所述固定块及所述极柱块图中未示意出)，当所述极柱件101为负极柱时，所述极柱块包括但不局限于铜柱块，所述固定块与所述极柱块分别与所述极柱件101连接，即所述固定块套设于所述极柱件101，且采用焊接的固定方式连接，所述极柱块的一端与所述极柱件101焊接，其另一端与所述电芯结构的电极组件300的负极耳焊接，所述极柱件101配置有所述泄压通道1011及所述环形槽1012，且所述极柱块配置有与所述泄压通道1011连通的泄压孔。通过在极柱件101上设置泄压通道1011，极柱块设置泄压孔，能够取消传统的防爆阀结构，简化工序，降低成本，提高空间体积利用率，实现整个结构的高度集成化。

在一些实施例中，所述电芯结构还包括水汽平衡膜，所述水汽平衡膜配置于所述极柱件101远离所述极柱块的一侧，且所述水汽平衡膜盖设于所述泄压通道1011处，其中所述水汽平衡膜具备耐高温耐高压以及防水汽IP68的性能要求。通过在泄压通道1011处盖设水汽平衡膜，能够避免外部水汽经泄压通道1011进入电芯结构的内部，提升电芯结构工作过程中的安全性。

在一些实施例中，所述电芯结构还包括绝缘件，所述绝缘件套设于所述极柱机构100。所述电芯结构还包括端盖，所述端盖沿所述左右方向贯穿设置有配合槽，所述绝缘件穿设于所述配合槽。

第二方面，本申请还提供一种动力电池包，包括如上所述的电芯结构。示例性的，所述动力电池包可以包括若干电芯结构或者电池模组，在电池模组中，电芯结构可以是多个，多个电芯结构之间可串联或并联或混联，混联是指多个电芯结构中既有串联又有并联。多个电芯结构之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电芯结构的平面结构与水冷板贴合；当然，电池模组也可以是多个电芯结构先串联或并联或混联组成模组的形式，多个电池模组再串联或并联或混联形成一个电池包。电池模组还可以包括其他结构，例如，该电池模组还可以包括汇流部件，用于实现多个电芯结构之间的电连接。因本申请第二方面实施例提供的动力电池包，因包括第一方面技术方案中所述的电芯结构，因而具有上述实施例所具有的一切技术效果，在此不再赘述。

第三方面，本申请还提供一种用电设备，包括如上所述的动力电池包。用电装置可以是车辆、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器和电动玩具等等。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。本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。以车辆为例，车辆还可以包括控制器和马达，控制器用来控制动力电池为马达供电，例如，用于车辆的启动、导航和行驶时的工作用电需求。因本申请第三方面实施例提供的用电设备，因包括第二方面技术方案中所述的动力电池包，因而具有上述实施例所具有的一切技术效果，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术使用者来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯结构，其特征在于，包括：

极柱机构，其被配置为沿左右方向分布，且所述极柱机构沿所述左右方向配置有泄压通道；

泄压机构，其配置有自由端及连接端，所述泄压机构通过所述连接端配置于所述极柱机构的内腔，且所述自由端的至少部分结构与所述泄压通道对应，以使得所述自由端沿着所述左右方向移动时，所述泄压通道形成导通状态或者封闭状态。

2.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述泄压通道沿所述极柱机构的周缘间隔设置有若干个，且所述极柱机构的内腔设置有与所述泄压通道连通的环形槽。

3.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述泄压机构包括固定件、连接件、弹性组件及泄压件，所述固定件与所述极柱机构连接，所述连接件与所述固定件连接，且沿所述左右方向分布，所述泄压件与所述连接件远离所述固定件的一侧连接，所述弹性组件配置于所述固定件与所述泄压件之间。

4.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述极柱机构设置有一容纳槽，所述容纳槽位于所述泄压通道的内缘，且所述容纳槽被配置为用于容纳所述泄压机构。

5.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述极柱机构包括极柱件、固定块及极柱块，所述固定块与所述极柱块分别与所述极柱件连接，所述极柱件配置有所述泄压通道，且所述极柱块配置有与所述泄压通道连通的泄压孔。

6.根据权利要求5所述的电芯结构，其特征在于，所述电芯结构还包括水汽平衡膜，所述水汽平衡膜配置于所述极柱件远离所述极柱块的一侧，且所述水汽平衡膜盖设于所述泄压通道处。

7.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述电芯结构还包括绝缘件，所述绝缘件套设于所述极柱机构。

8.根据权利要求7所述的电芯结构，其特征在于，所述电芯结构还包括端盖，所述端盖沿所述左右方向贯穿设置有配合槽，所述绝缘件穿设于所述配合槽。

9.一种动力电池包，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的电芯结构。

10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的动力电池包。