CN219998449U - 电池、电池包、储能系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电池、电池包、储能系统及车辆，电池包括壳体、顶盖、第一连接件、电芯、电解液，壳体和顶盖围设成密封空间，电芯设置在密封空间内，电解液设置在密封空间内，电芯浸在电解液中，顶盖设有负极柱，负极柱通过第一连接件和电芯电连接，第一连接件包括溶断部，溶断部位于负极柱和电芯之间的电连接路径上，溶断部和电解液接触，溶断部用于在电池的电压小于等于电压阈值的情况下，与电解液发生电化学反应，以断开负极柱与电芯之间的电连接关系。本方案通过断开电池过放回路保护电池，使其不因过放电而失效，也可以保证电池不出现爆炸、起火或漏液等安全问题。

Description

电池、电池包、储能系统及车辆

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池、电池包、储能系统及车辆。

背景技术

在二次电池中，若电池进入过放电状态仍未断开过放回路时，将使得电池在过放状态下仍持续放电、产热和产气，这不仅可能导致电池失效，还可能导致电池出现爆炸、起火或漏液等安全问题。因此，断开电池的过放电回路是当前二次电池的研究问题之一。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种电池、电池包、储能系统及车辆，该电池能够断开过放回路，这可以保护电池，使其不因过放电而失效，也可以保证电池不出现爆炸、起火或漏液等安全问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种电池，电池包括壳体、顶盖、第一连接件、电芯、电解液，所述壳体和顶盖围设成密封空间，所述电芯设置在所述密封空间内，所述电解液设置在所述密封空间内，所述电芯浸在所述电解液中，所述顶盖设有负极柱，所述负极柱通过第一连接件和所述电芯电连接，所述第一连接件包括溶断部，所述溶断部位于所述负极柱和所述电芯之间的电连接路径上，溶断部和电解液接触，所述溶断部用于在所述电池的电压小于等于电压阈值的情况下，与所述电解液发生电化学反应，以断开所述负极柱与所述电芯之间的电连接关系。

本方案中，一方面，电池正常工作时，第一连接件可以电连接负极柱与电芯，以使得电池可以正常对外放电，当电路故障，出现短路的情况下，电池过放，负极柱以及溶断部的电位急速升高，使得电池的电压小于或等于电压阈值(电压阈值是指电池过放的情况下，可以激发溶断部与电解液发生电化学反应的正极与负极的电压之差)，此时，溶断部与电解液所发生电化学反应可以将溶断部溶解，从而可以断开故障电路，避免电池持续过放，进而可以保护电池不因过放而失效，也可以保证电池不因过放而出现爆炸、起火或漏液等安全问题。

另一方面，在电池制作完成之后，需要对它进行测试，测试合格才能进入正常工作状态，其中包括过放测试，过放测试是指测试电池在过放状态下是否出现爆炸、起火或漏液等安全问题，如果电池没有出现爆炸、起火或漏液等安全问题，则代表电池可以通过过放测试。过放测试的过程中，电池进入过放状态后，负极柱以及溶断部的电位将可以随着过放的进行而逐渐升高，电池的正极与负极之间的电压逐渐降低。当电池的电压小于或等于电压阈值时，溶解部可以因与电解液发生电化学反应而溶解，从而可以断开电芯与负极柱之间的电连接，这使得电池因过放电路的断开而停止放电、产热和产气，从而可以避免电池出现爆炸、起火或漏液等现象，即使得电池可以通过过放测试。

在第一方面的一种实现方式中，电池还设有吸液件，吸液件连接至第一连接件，吸液件用于存储部分电解液，吸液件在溶断部的至少一侧覆盖溶断部。本方案设计了吸液件与溶断部的位置关系，这使得溶断部始终可以与电解液相接触，从而可以提升溶断部在过放时断开电池的过放回路的可靠性。而且，密封空间内的电解液的量可以控制在合适的量，不需要浸没第一连接件，只需要吸液件储存部分电解液，就可以实现电解液和溶断部之间接触，能够保证电池的使用寿命。吸液件可以为泡棉等具有孔隙的结构，吸液件能吸收电解液，而且由于密封空间的密闭性，吸液件中的电解液也不会挥发或减少至无法与溶断部发生电化学反应。

吸液件与第一连接件之间的具体连接结构可以为但不限于如下方式：例如吸液件可以通过螺丝等紧固件连接至第一连接件，吸液件也可以通过固定带绑定的方式连接至第一连接件，吸液件也可以通过其它卡扣结构与第一连接件连接。

在第一方面的一种实现方式中，吸液件呈环状套设于溶断部的外周。本方案中，吸液件环设于溶断部的外周的设计，不仅可以使得溶断部与吸液件可以更稳固的连接，还可以保证溶断部始终可以与电解液相接触，从而可以提升溶断部在过放时断开电池的过放回路的可靠性。

在第一方面的一种实现方式中，吸液件具有绝缘性能，吸液件包括依次相接的第一端部、中间部和第二端部，在负极柱和电芯之间的电连接路径的延伸方向上，第一端部位于溶断部的一侧，第二端部位于溶断部的另一侧，中间部和溶断部重叠。通过设计具有绝缘性能的吸液件的两端部位于溶断部相对两侧，可以使得溶断部可以充分接触与电解液，这使得电池过放时溶断部可以及时与电解液发生电化学反应，断开电池的过放回路。

在第一方面的一种实现方式中，所述溶断部浸在所述电解液中。本方案限定的溶断部浸在电解液中，可以理解为：溶断部在所述密封空间中呈裸露状态，且至少部分位于电解液中，溶断部的外部没有其它的物质吸附电解液。本方案不需要设置类似吸液环的结构特征来实现电解液与溶断部的接触，只需要将密封空间中的电解液能够浸没溶断部。例如可以将密封空间中的电解液设置的足够多，也可以在电池工作状态下，正确设置其摆放的方向，使得溶断部浸在电解液中。本方案具有结构设计简洁，易于组装的优势。

在第一方面的一种实现方式中，第一连接件包括极耳连接部和极柱连接部，极耳连接部和极柱连接部位于溶断部相对的两侧，极耳连接部、溶断部和极柱连接部依次电连接，极柱连接部电连接负极柱，极耳连接部电连接电芯的负极耳。本方案中，通过溶断部电连接极耳连接部与极柱连接部的设计、极耳连接部电连接电芯的设计以及极柱连接部电连接负极柱设计，可以使得溶断部在过放时可以有效地断开电芯与负极柱的电连接，由此可以断开电池的过放回路，保护电池以及提升电池的安全性能。

在第一方面的一种实现方式中，极耳连接部中靠近极柱连接部的一端设置有第一凹槽。极柱连接部中靠近极耳连接部的一端设置有第二凹槽。极柱连接部和极耳连接部之间形成容纳间隙。溶断部包括第一部分、第二部分、第三部分和第四部分，第一部分、第四部分和第三部分位于第二部分的同侧，且第一部分、第四部分以及第三部分之间分别存在间隙。第一部分位于第一凹槽内，第三部分位于第二凹槽内，第四部分位于容纳间隙中且分别接触极柱连接部和极耳连接部。本方案提供一种具体的溶断部与极耳连接部、极柱连接部之间的连接结构，溶断部可以独立于极耳连接部、极柱连接部单独制作，再通过组装的方式，将三者结合为一体，第一凹槽和第二凹槽相当于卡扣槽的结构，第一部分和第三部分相当于卡扣结构，通过卡扣结构和卡扣槽结构的配合，实现稳固的连接。

在第一方面的一种实现方式中，所述第四部分填充全部的所述容纳间隙，本方案通过第四部分全部填充容纳间隙，使得溶断部的厚度和极耳连接部、极柱连接部的厚度相同，三者连接后形成厚度一致的第一连接件。

在第一方面的一种实现方式中，所述第四部分填充部分所述容纳间隙，所述第四部分的端面和所述容纳间隙侧臂之间形成缺口。本方案通过第四部分未完全填充容纳间隙，而是留出一个缺口结构，使得溶断部的厚度可以小于极耳连接部、极柱连接部的厚度，有利于溶断部的溶断过程的实现。

在第一方面的一种实现方式中，极耳连接部中靠近极柱连接部的一端设置有第一凸台。极柱连接部中靠近极耳连接部的一端设置有第二凸台。溶断部包括第一部分、第二部分和第三部分，第一部分与第三部分分别与第二部分相对两端连接，第一部分与第三部分沿第二部分的相对两侧延伸，第一部分、第三部分与第二部分在第二部分的两侧围设形成两个容纳空间，第一凸台与第二凸台分别设置于两个容纳空间内，第二部分位于第一凸台和第二凸台之间且分别接触第一凸台和第二凸台。本方案提供了一种具体的溶断部与极耳连接部、极柱连接部之间的连接结构，通过第一凸台与第二凸台设置于容纳空间内，这使得溶断部不易因受到震动或晃动而与极耳连接部以及极柱连接部分离，即提高溶断部和极耳连接部以及极柱连接部连接的可靠性。

在第一方面的一种实现方式中，极柱连接部包括第一顶面、第一底面和第一端面，第一端面连接在第一顶面和第一底面之间，第一端面朝向极耳连接部。极耳连接部包括第二顶面、第二底面和第二端面，第二端面连接在第二顶面和第二底面之间，第二端面朝向极柱连接部。第一端面和第二端面均呈平面状，且二者之间形成容纳间隙，溶断部位于容纳间隙中且分别接触第一端面和第二端面。本方案提供了一种具体的溶断部与极耳连接部、极柱连接部之间的连接结构，溶断部呈平板状，溶断部可以相对第一连接件的厚度方向倾斜设置，也可以和第一连接件的厚度方向平行设置。由于第一端面与第二端面为平面，这使得溶断部可以快速地与极柱连接部以及极耳连接部组装连接。溶断部在容纳间隙中，可以通过过盈配合的方案连接至极耳连接部、极柱连接部。

在第一方面的一种实现方式中，溶断部的材料为易溶金属或易溶金属与铝形成的合金，易溶金属为铜、镁、锰、铁、钴、镍、锌、镓、锗、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铟、银、锡、锑中一种或多种。本方案中，通过对溶断部的材料进行设计，使得溶断部在电池的电压阈值下可以与电解液发生电化学反应，从而使得溶断部可以通过溶解的方式断开电芯与负极柱之间的电连接，也即可以断开电池的过放回路，这可以使得电池不因持续过放电而失效，也可以保证电池不出现爆炸、起火或漏液等安全问题。

在第一方面的一种实现方式中，电池还包括正极柱与第二连接件。正极柱设置于顶盖，且与负极柱间隔设置。第二连接件位于密封空间内，且与第一连接件间隔设置，正极柱电连接在正极柱与电芯之间。本方案通过设计第二连接件电连接正极柱与电芯，使得电池可以通过正极柱以及负极柱对外放电，从而满足产品的设计需求。

第二方面，本申请实施例提供了电池包，电池包包括多个上述电池，电池串联或并联连接。本方案的电池包由于包括该电池，使得在电池出现过放时电池包可以得到有效的保护，从而可以提升电池包的安全性能。

第三方面，本申请实施例提供了一种储能系统，储能系统包括功率变换器和上述电池包，所述功率变换器用于将所述电池包输出的电压进行转换输出给电网或者外部负载，和/或，所述功率变换器用于将外部电源输出的电压进行转换输出给所述电池包。本方案的储能装置由于包括该电池包，使得电池包内的电池出现过放时储能装置可以得到有效的保护，从而可以提升储能装置的安全性能。

第四方面，本申请实施例提供了一种车辆，车辆包括车本体和上述电池包，电池包安装于车本体。本方案的车辆由于包括该电池包，在电池包内的电池出现过放时车辆可以得到有效的保护，从而可以提升车辆的安全性能。

附图说明

图1a是本申请实施例提供的储能系统的框架性结构示意图；

图1b是本申请实施例提供的储能系统的另一种框架性结构示意图；

图1c是本申请实施例提供的储能系统的另一种框架性结构示意图；

图2是本申请实施例提供的车辆的结构示意图；

图3是本申请实施例一中的电池的分解结构示意图；

图4a是本申请实施例一中的电池的结构示意图；

图4b是图4a中B处的局部放大剖视示意图；

图5是实施例一中的第一连接件的结构示意图；

图6是图5所示结构的A向示意图；

图7是另一种实施方式中的第一连接件的结构示意图；

图8是图7所示结构的A向示意图；

图9是实施例一中的第一连接件与吸液件的剖视结构示意图；

图10是图4b所示的结构过放电后的结构示意图；

图11是本申请实施例二中的电池的结构示意图；

图12是本申请实施例三中的第一连接件的结构示意图；

图13是图12所示结构的A向示意图；

图14是本申请实施例四中的第一连接件的结构示意图；

图15是图14所示结构的A向示意图；

图16是本申请实施例提供的电池包的示意图。

具体实施方式

为方便理解，下面对本申请实施例所涉及的相关技术术语进行解释和描述。其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个及以上。术语“第一”、“第二”等用词仅用于描述目的，而不能理解为暗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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

此外，本文中的“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是可拆卸地连接，也可以是不可拆卸地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。本文中的“固定”也应做广义理解，例如，“固定”可以是直接固定，也可以通过中间媒介间接固定。

本文中，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。

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

本申请以下实施例提供了一种电池包，该电池包可用于储能系统或车辆等应用场景中。

例如，图1a示意了一种储能系统120的框架性结构示意图。如图1a所示，一种实施例中，储能系统120连接在外部电源110和电网130/外部负载140(电网130/外部负载140指的是电网130或者外部负载140，同下)之间。其中，储能系统120可以包括功率变换器121、电池包122和功率变换器123。

功率变换器121可以集成AC/DC变换电路与DC/DC变换电路，其中，AC/DC转换电路用于与外部交流电源和电池包122均连接，DC/DC变换电路用于实现高低压直流的转换。当外部电源110为直流源时(直流源包括但不限于光伏阵列)，功率变换器121中的DC/DC变换电路可以连接外部电源110与电池包122连接，从而使得外部直流电源可以给电池包122充电。当外部电源110为交流源时，功率变换器121中AC/DC变换电路可以连接外部电源110与电池包122连接，从而使得外部交流电源可以并用于给电池包122充电。

功率变换器123可以集成DC/DC变换电路以及DC/AC变换电路。其中，DC/DC变换电路用于实现高低压直流的转换，DC/AC变换电路用于将电池包122传输的直流电转换为交流电。功率变换器123中的DC/DC变换电路用于与电池包122与电网130/外部负载140均连接，且向电网130/外部负载140传输直流电。功率变换器123中的DC/AC变换电路用于与电池包122与电网130/外部负载140均连接，且向电网130/外部负载140传输交流电。

示意性的，本实施方式中，储能系统120可以包括功率变换器121、电池包122和功率变换器123。其他实施方式中，储能系统120也可以只包括功率变换器121和电池包122，其中，功率变换器121用于连接外部电源110与电池包122，使得外部电源110可以向电池包122充电，如图1b所示。或者，储能系统120也可以只包括功率变换器123和电池包122，其中，功率变换器123用于连接电池包122与电网130/外部负载140，使得电池包122可以向电网130/外部负载140传输电，如图1c所示。

图2示意了一种车辆的结构示意图，其中，车辆200是指以动力装置驱动或牵引的轮式车辆，其中，车辆200可以包括但不限于电动车/电动汽车、纯电动汽车、增程式电动汽车、插电式混合动力汽车、新能源汽车、乘用车、各种具有特定功能的专项作业车(例如工程抢险车、洒水车、吸污车等)或能够行驶的机器人等。

如图2所示，车辆200包括车本体201和车载供电系统202。车载供电系统202安装于车本体201上。其中，车载供电系统202可以通过电池包203为车载负载204供电，以满足车载负载204正常工作的用电需求。其中，根据车载负载204的不同，各车载负载204所需的直流电压包括高压直流电和低压直流电，其中高压直流电传输给高压负载，为高压负载供电，示例性的，高压负载包括压缩机、座椅加热模块、动力系统等，低压直流电传输给低压负载，为低压负载供电，示例性的，低压负载包括仪表盘、控制显示屏、车灯、USB接口等。

如图2所示，在一种实施方式中，车载供电系统202可以通过外部电源充电，电能储存在电池包203中，当需要给车载负载204供电时，电池包203所储存的电能释放，给车载负载204供电。或者，车载供电系统202内可以设置有车载充电器(OBC,On-board charger)和DCDC模块，车载充电器为用于停车时从交流电网为电池包203充电的功能模块，DCDC模块为用于将高压直流转换为车载负载204工作时所需的直流电压的功能模块，示例性的，DCDC模块可为12V的车载负载204供电。

电池包的主要构成为电池。本申请提供一种电池的设计架构，详述如下。

通常，电池对外放电的过程中，电池存储的电池容量会逐渐降低，电池正负端的电压也会逐渐降低。当电池的电池容量低于电池的额定容量(电池在指定电流下能够放出的电量)，或电池正负端的电压小于电池的截止电压(电池正常对外放电的电压下限)时，若电池仍继续对外放电则电池将处于过放状态。电池过放时，不仅可能导致电池失效，还可能因为电池的持续放电、产热和产气，导致电池出现爆炸、起火或漏液等安全问题。因此，为了避免电池失效以及确保电池在过放的情况下仍具有安全性能，通常需要电池可以断开过放回路。此外，在电池制作完成之后，需要对它进行测试，测试合格才能将电池投入使用，其中包括过放测试，过放测试时指电池在过放时的一项安全测试，其目的是测试电池在过放中是否会因为过放电而出现爆炸、起火或漏液等安全问题，若电池在过放电时出现爆炸、起火或漏液等情况则不能通过过放测试，反之则是通过测试。而通过过放测试的关键在于断开电池的过放回路，使其不再持续放电、产热和产气，从而避免电池因过放而出现爆炸、起火或漏液等现象。因此，断开电池的过放回路仍是当前研究问题之一。下文将以方形电池为例描述本申请实施例提供的一种电池。

按电池的封装的方式，电池可以是方形电池、圆柱形电池或软包电池，本申请实施例对此也不限定。但为描述简洁，下述实施例均以方形电池为例进行说明。

图3是表示本申请实施例一中的电池300的分解结构示意图，图4a是本申请实施例一种的电池300的结构示意图，图4b是图4a中B处的局部放大剖视示意图。如图3至图4b所示，电池300包括壳体1、电解液2、电芯3、连接件4、吸液件5、顶盖7和极柱6。其中，壳体1可以与顶盖7连接围设形成密封空间，电解液2、电芯3、连接件4和吸液件5可以设置于该密封空间内。极柱6可以设置于顶盖7的外表面。

如图3至图4b所示，电芯3浸在电解液2中，电芯3可以部分浸在电解液2中，例如，电池正立放置时，电解液2的液面位于电芯3的中间部分。电芯3也可以全部浸在电解液2中。电芯3中的正极极耳33可以通过连接件4中的第二连接件42与极柱6中的正极柱62电连接，电芯3中的负极极耳32可以通过连接件4中的第一连接件41与极柱6中的负极柱61电连接。

如图3所示，壳体1可以大致上呈矩形的盒装，且具有开口，以通过该开口连通其内部的容纳空间。壳体1可以由金属材料制成，例如可以是铝或铝合金等。

如图3所示，电解液2可以位于壳体1内部的容纳空间内。示意性的，电解液2可以是含钠离子的有机溶剂。图3中壳体1内部的虚线表示电解液2，图3示意性地表达壳体1内部具有电解液2，并不用于表示壳体1是透明的，也不用于表示电解液2在壳体1中的液面的位置，可以根据具体设计的需求，设计电解液2在壳体1中的容量。

如图3所示，电芯3可以大致呈方形。电芯3可以包括主体31、负极极耳32和正极极耳33。其中，主体31可以通过正极片、负极片以及位于正极片与负极片之间的隔膜共同卷绕或叠片形成，其中，示意性的，正极片可以由含钠化合物制成，负极片可以是可嵌钠材料制成。负极极耳32与正极极耳33间隔设置于主体31背离壳体1的侧面上，其中，负极极耳32可以与主体31的负极片电连接，正极极耳33可以与主体31的正极片电连接。示意性的，负极极耳32与正极极耳33的材料可以是铝。

示意性的，本申请实施例中，电池300可以包括两个电芯3，其中，两个电芯3可以并联设置，且两个电芯3的负极极耳32相对设置，两个电芯的正极极耳33相对设置。在其他实施例中，电芯3的数量可以根据产品需要进行设计，其中，电芯3的数量不限于两个，电芯的数量可以为一个、三个、四个或更多个。

如图3所示，连接件4可以包括第一连接件41与第二连接件42。其中，第一连接件41与第二连接件42间隔设置，即二者之间没有直接的电连接关系，而是通过绝缘介质(可以是空气)隔开。

图5是实施例一中的第一连接件41的结构示意图，图6是图5所示结构的A向示意图。如图5和图6所示，第一连接件41可以大致呈板状。第一连接件41可以包括依次连接的极耳连接部411、溶断部412与极柱连接部413。其中，极柱连接部413与极耳连接部411之间形成有容纳间隙41a，部分溶断部412位于容纳间隙41a内以连接极柱连接部413与极耳连接部411，其中，容纳间隙41a是指厚度方向上分开极柱连接部413与极耳连接部411的间隙。

如图5和图6所示，示意性的，极耳连接部411可以是由多层铝箔重叠而成的软性连接片。极耳连接部411中靠近极柱连接部413的一端可以设有第一凹槽411a，第一凹槽411a的开口可以朝向厚度方向的一侧。示意性的，第一凹槽411a的两个侧壁在厚度方向上可以存在高度差，其中，靠近极柱连接部413的侧壁的高度小于另一侧壁的高度。

如图5和图6所示，示意性的，极柱连接部413可以是由多层铝箔重叠而成的软性连接片。极柱连接部413中靠近极耳连接部411的一端可以设有第二凹槽413a，第二凹槽413a的开口可以朝厚度方向的一侧。示意性的，第二凹槽413a的两个侧壁在厚度方向上可以存在高度差，其中，靠近极耳连接部411的侧壁的高度小于另一侧壁的高度。

如图3、图4a、图4b、图5和图6所示，所述溶断部412位于所述负极柱61和所述电芯3之间的电连接路径上，部分所述电解液2位于所述溶断部412的外围。

一种实施方式中，溶断部412可以是由易溶金属制成。易溶金属是指在满足电位达到溶解电位的条件的情况下，可以因与电解液发生电化学反应而溶解的金属。易溶金属可以是铜、镁、锰、铁、钴、镍、锌、镓、锗、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铟、银、锡、锑等金属中一种或多种。

一种实施方式中，溶断部412可以是易溶金属与铝形成的合金制成，例如，易溶金属在合金中的质量占比可以位于1％至70％之间。

所述溶断部412用于在所述电池300的电压小于等于电压阈值的情况下，与所述电解液2发生电化学反应。电压阈值是指电池300过放的情况下，可以激发溶断部412与电解液2发生电化学反应的电池的电压。电池工作过程中，电池的电压会持续降低。当电池的电压小于或等于电池的截止电压仍继续放电时，电池会进入过放状态。电池过放电时，负极电位会上升，电池的电压会继续降低。当电池的电压达到电压阈值时，负极的电位将达到溶解电位。此时，溶断部412中的易溶金属可以与电解液2发生电化学反应，使得溶断部412溶解。其中，电池的电压阈值可以小于截止电压，负极的电位可以与溶断部412的电位基本相等。例如，当易溶金属为铜时，电压阈值为-1.2V，当电池的电压小于或等于-1.2V时，溶断部412中的铜可以和电解液2发生电化学反应，并使得溶断部开始溶解。

如图5和图6所示，溶断部412的宽度L1(宽度方向为极耳连接部411、溶断部412与极柱连接部413依次排布的方向)与厚度T1(可以根据产品需要进行设计，其中，溶断部412的宽度L1是指在宽度方向上极耳连接部411与极柱连接部413之间的最小尺寸，溶断部412的厚度T1是指在厚度方向上溶断部412的最大尺寸)示意性的，溶断部412的宽度L1可以位于0.1mm至10mm之间，溶断部412的厚度T1可以位于0.1mm至10mm之间。

如图5和图6所示，溶断部412可以包括第一部分412a、第二部分412b、第三部分412c和第四部分412d。第一部分412a、第四部分412d和第三部分412c依次间隙分布于第二部分412b的同侧，且均与第二部分相连接。其中，第一部分412a与第三部分412c的宽度(沿宽度方向的尺寸，同下)可以分别小于第一凹槽411a与第二凹槽413a的宽度，示意性的，第一部分412a的宽度可以与极耳连接部411中的第一凹槽411a的宽度相适应，第三部分412c的宽度可以与极柱连接部413中的第二凹槽413a的宽度相适应。第一部分412a与第三部分412c的厚度(沿厚度方向的尺寸，同下)可以根据产品需要进行设计，示意性的，第一部分412a与第三部分412c的厚度可以分别与第一凹槽411a和第二凹槽413a的高度(厚度方向上第一凹槽411a的侧壁的最小尺寸)相匹配。第二部分412b与第四部分412d的宽度与厚度可以根据产品需要进行设计，示意性的，第四部分412d和第二部分412b的厚度可以与极耳连接部411的厚度相同，其中，第二部分412b的厚度可以与第一凹槽411a的侧壁的高度差相等。示意性的，第一部分412a与第四部分412d在宽度方向上的间隙可以与第一凹槽411a中靠近极柱连接部413的侧壁的宽度相适应，第三部分412c与第四部分412d在宽度方向上的间隙可以与第二凹槽413a中靠近极耳连接部411的侧壁的宽度相适应。

如图5和图6所示，溶断部412连接极耳连接部411与极柱连接部413时，溶断部412的第一部分412a可以位于极耳连接部411的第一凹槽411a内，溶断部412的第三部分412c可以位于极柱连接部413的第二凹槽413a内，第四部分412d可以位于极柱连接部413与极耳连接部411之间的容纳间隙41a内，且第四部分412d可以分别接触极耳连接部411与极柱连接部413。本方案提供一种具体的溶断部412与极耳连接部411、极柱连接部413之间的连接结构，溶断部412可以独立于极耳连接部411、极柱连接部413单独制作，再通过组装的方式，将三者结合为一体，第一凹槽411a和第二凹槽413a相当于卡扣槽的结构，第一部分412a和第三部分412c相当于卡扣结构，通过卡扣结构和卡扣槽结构的配合，实现稳固的连接。示意性的，本申请实施方式中，第四部分412d可以填充满极柱连接部413与极耳连接部411之间的容纳间隙41a。本方案通过第四部分全部填充容纳间隙，使得溶断部的厚度和极耳连接部、极柱连接部的厚度相同，三者连接后形成厚度一致的第一连接件。

在其他实施方式中，第四部分412d也可以仅填充部分容纳间隙41a，如图7和图8所示，第四部分412d只填充了部分容纳间隙41a，第四部分412d的端面和容纳间隙41a侧臂之间可以形成缺口41b。该缺口41b使得极耳连接部411与极柱连接部413可以通过溶断部412形成弱连接关系，这使得溶断部412可以更容易断开极耳连接部411与极柱连接部413的连接。

示意性的，本申请实施例中，溶断部412是通过咬合连接的方式连接极耳连接部411和极柱连接部413。咬合连接的方式，可以理解为，通过组装过程的过盈配合的方案实现溶断部412连接至极耳连接部、极柱连接部。这使得溶断部412和极耳连接部411之间以及溶断部412和极柱连接部413之间的接触电阻较低，这有利于在相同条件下提升电池300的输出功率。在其他实施例中，溶断部412也可以通过其他方式与极耳连接部411和极柱连接部413进行连接，例如焊接。

如图3所示，示意性的，第二连接件42可以是由多层铝箔重叠而成的软性连接片，第二连接件42可以大致呈“Y”型。软性连接片的好处在于，易于弯折，可以匹配更多应用环境。

图9是实施例一中的第一连接件41与吸液件5的剖视结构示意图。结合图3、图4a、图4b和图9所示，吸液件5可以由具有绝缘性能的材料制成，示意性的，吸液件5的材料可以是聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氨酯。例如，吸液件5可以为泡棉。吸液件5可以连接至第一连接件41，且吸液件5可以环绕设置于第一连接件41的溶断部412的外周。吸液件5上可以设置有孔隙(图未注)，该孔隙可以在电池300注入电解液2的过程中，吸收部分电解液2，并将该部分电解液2存储于吸液件5内。吸液件5上的孔隙率可以根据产品需要进行设计，示意性的，吸液件5的孔隙率可以位于35％～90％之间。

通过设置吸液件5，可以保证密封空间内的电解液的量可以控制在合适的量，电解液不需要浸没第一连接件，只需要吸液件储存部分电解液，就可以实现电解液和溶断部之间接触，能够保证电池的使用寿命。吸液件可以为泡棉等具有孔隙的结构，吸液件能吸收电解液，而且由于密封空间的密闭性，吸液件中的电解液也不会挥发或减少至无法与溶断部发生电化学反应。

吸液件5可以包括沿宽度方向依次相接的第一端部51、中间部52和第二端部53，第一端部51、中间部52和第二端部53可以一体成型。其中，第一端部51可以位于极耳连接部411的外周，中间部52可以位于溶断部412的外周，第二端部53可以位于极柱连接部413的外周。示意性的，吸液件的宽度L2与溶断部的宽度L1关系可以为L2>L1+2mm。吸液件5的厚度T2可以根据产品需要进行设计，示意性的，吸液件5的厚度T2可以位于0.2mm至5mm之间。

示意性的，本申请实施例中，吸液件5呈环状且套设在溶断部412的外周。在其他实施例中，吸液件5与溶断部412的位置关系可以根据需要进行设计，例如，吸液件5也可以仅设置于溶断部412的一侧，例如溶断部412厚度方向的一侧。或者，吸液件5也可以设置于溶断部412相邻的三个侧面的外周(即吸液件5大致可以呈“C”型)。

如图3所示，顶盖7可以大致呈薄板状。顶盖的尺寸与形状可以与壳体1的开口相匹配。顶盖7可以由金属材料制成，示意性的，顶盖7的材料可以与壳体1的材料相同。

如图3所示，极柱6可以包括间隔设置于顶盖7的外表面的负极柱61和正极柱62。示意性的，负极柱61和顶盖7之间以及正极柱62和顶盖7之间可以设置具有绝缘性能的连接部件，以使极柱6与顶盖7之间无电流流动。

上文描述了电池300的基本结构，下面将描述电池300在过放电时断开过放回路的工作原理。

结合图3、图4a、图4b和图9所示，连接件4中的第一连接件41可以电连接在两个电芯3的负极极耳32和极柱6的负极柱61之间，具体的，第一连接件41的极耳连接部411可以与两个电芯3的负极极耳32电连接，第一连接件41的极柱连接部413可以与极柱6的负极柱61电连接，溶断部412可以位于负极柱61与负极极耳32之间。吸液件5可以位于第一连接件41的溶断部412外周，即吸液件5位于负极极耳32与负极柱61之间的电连接路径上。

结合图3、图4a、图4b和图9所示，当电池300的负极柱61与正极柱62与外界负载电连接时，电芯3、第二连接件42、正极柱62、外界负载、负极柱61和第一连接件41之间可以形成导电路径，此时，电芯3内部的正极片与负极片可以在电解液2的环境下发生化学反应，电池300可以对外放电。电池300开始对外放电的时，因为电池300的电池容量大于额定容量，以及电池300的正极与负极之间的电压大于电池300的截止电压，所以电池300处于正常放电阶段。随着电池300持续对外放电，电池300的电池容量开始下降，电池300的正极与负极之间的电压也逐渐降低。当电池300的电池容量小于额定容量，或电池300的正极与负极之间的电压小于截止电压时，电池300进入过放状态。

图10是图4b所示的结构过放电后的结构示意图。如图4a、图4b、图9和图10所示，随着电池300的持续过放电，电池300的电池容量将继续减少，负极的电位将持续上升，电池300正极与负极的电压将持续减小。当电池300的电压小于或等于电压阈值时，负极的电位达到溶解电位。此时溶断部412将与电解液2发生电化学反应，使得溶断部412溶解。从而可以断开极耳连接部411与极柱连接部413之间以及负极极耳32与负极柱61之间的电连接关系。即可以断开电池300的过放回路，使得电池300不再继续放电。

除了上述电池300的持续放电可能使得电池300进入过放状态外，正常工作状态下的电池300遇到电路故障(如短路)时，也可能急速过放，此时，电池300的负极电位可以急速上升，从而使得电池的电压也可以小于或等于电压阈值，这使得溶断部412可以因发生电化学反应而溶解，从而使得电池300的过放回路被断开，即电池300可以通过溶断部412与电解液2发生的电化学反应来断开故障电路。

本实施例中，电池300可以通过溶解溶断部412的方式实现过放电回路的断开。这不仅能够保护电池300不因过放电而失效，而且还能够避免电池300因过放电而持续放电、产热和产气。又因电池300不继续放电、产热和产气，所以可以避免电池300出现的漏液、起火或爆炸等安全问题，从而可以保证电池300可以顺利通过过放测试。

图11是本申请实施例二中的电池400的结构示意图。对比图11与图4a所示，与图4a所示电池300不同的是，电池400中的溶断部412的外周不设置有吸液件5，在壳体1与顶盖7形成的密封空间中，溶断部412呈裸露状态，即溶断部412未覆盖任何其它物质，溶断部412浸在电解液2中。本方案不需要设置类似吸液环的结构特征来实现电解液与溶断部的接触，只需要将密封空间中的电解液能够浸没溶断部。例如可以将密封空间中的电解液设置的足够多，也可以在电池工作状态下，正确设置其摆放的方向，使得溶断部浸在电解液中。本方案具有结构设计简洁，易于组装的优势。

如图11所示，电池400过放时，溶断部412同样可以与壳体1内电解液2发生电化学反应，使得溶断部412可以被电解液2溶解，从而可以断开电芯3与负极柱之间的电连接，即溶断部412同样可以断开电池400的过放回路。

本申请实施例中，电池400中的溶断部412同样可以断开过放电回路，这不仅可以避免电池400因过放而失效，也可以保证电池400可以通过过放测试。

图12是本申请实施例三中的第一连接件41的结构示意图，图13是图12所示结构的A向示意图。如图12和图13所示，与实施例一所示方案不同的是，极耳连接部411中靠近极柱连接部413的一端可以设有第一凸台411b，第一凸台411b可以由极耳连接部411中靠近极柱连接部413的一端的五个侧面依次弯折连接形成，弯折角例如可以为90度。极柱连接部413中靠近极耳连接部411的一端可以设有第二凸台413b，第二凸台413b可以由极柱连接部413中靠近极耳连接部411的五个侧面依次弯折连接形成，弯折角例如可以为90度。溶断部412可以包括第一部分412a、第二部分412b和第三部分412c，其中，第一部分412a与第三部分412c分别与第二部分412b的相对两端连接，且第一部分412a与第三部分412c均可以沿第二部分412b相对两侧延伸，使得第一部分412a、第二部分412b和第三部分412c可以在第二部分412b的相对两侧分别形成容纳空间41c。示意性的，两个容纳空间41c在厚度方向上的尺寸可以分别与第一凸台411b以及第二凸台413b的厚度相适应。当溶断部412连接极耳连接部411与极柱连接部413时，第一凸台411b和第二凸台413b可以分别位于与其尺寸相匹配的两个容纳空间41c内。示意性的，第一凸台411b和第二凸台413b可以同时与第一部分412a、第二部分412b和第三部分412c相连接。其他实施例中，第一凸台411b和第二凸台413b也可以仅与第二部分412b连接，或者，也可以仅与第二部分412b以及第一部分412a或第三部分412c连接。

与图4a所示方案相同，当电池过放时，第一连接件41中的溶断部412可以与电解液2发生电化学反应，从而使得溶断部412可以被电解液2溶解，进而可以断开电芯3与负极柱之间的电连接，也可以断开电池400的过放回路。

本申请实施例中，电池中的溶断部412同样可以断开过放电回路。这不仅可以避免电池因过放而失效，也可以保证电池可以顺利通过过放测试。此外，因为第一凸台411b和第二凸台413b分别设置于第一部分412a、第二部分412b与第三部分412c形成的两个容纳空间41c内，这使得溶断部412不易因受到震动或晃动而与极耳连接部411以及极柱连接部413分离，即提高溶断部412和极耳连接部411以及极柱连接部413连接的可靠性。

图14是本申请实施例四中的第一连接件41的结构示意图，图15是图14所示结构的A向示意图。如图14和图15所示，与实施例一所示方案不同的是，极耳连接部411可以包括第一顶面411c、第一端面411d和第一底面411e，其中，第一端面411d连接在第一顶面411c与第一底面411e之间，且第一端面411d朝向极柱连接部413。极柱连接部413可以包括第二顶面413c、第二端面413d和第二底面413e，其中，第二端面413d连接在第二顶面413c与第二底面413e之间，且第二端面413d朝向极耳连接部411。第一端面411d与第二端面413d可以大致成平面状，且两者之间形成容纳间隙41a。示意性的，第一端面411d与第二端面413d的法线可以与宽度方向相交。在其他实施例中，第一端面411d与第二端面413d的法线也可以与宽度方向大致平行。当溶断部412连接极耳连接部411与极柱连接部413时，溶断部412位于容纳间隙41a中且分别接触第一端面411d和第二端面413d。

示意性的，本申请实施例中，第一端面411d的法线与第二端面413d的法线可以大致平行。在其他实施例中，第一端面411d的法线与第二端面413d的法线之间也可以相交。

示意性的，本申请实施例中，溶断部412可以填充满第一端面411d与第二端面413d之间的容纳间隙41a。在其他实施例中，溶断部412也可以不填充满容纳间隙41a，即溶断部412连接极耳连接部411与极柱连接部413后，部分第一端面411d与部分第二端面413d之间存在间隙。

与图4a所示方案相同，当电池过放时，第一连接件41中的溶断部412可以与电解液2发生电化学反应，从而使得溶断部412可以被电解液2溶解，进而可以断开电芯3与负极柱之间的电连接，也可以断开电池400的过放回路。

本申请实施例中，电池中的溶断部412同样可以断开过放电回路，这不仅可以避免电池因过放而失效，也可以保证电池可以顺利通过过放测试。此外，因为第一端面411d与第二端面413d大致呈平面状，这使得溶断部412可以简易地与极耳连接部411以及极柱连接部413连接。另外，因为第一端面411d与第二端面413d的法线与宽度方向的成夹角，这有利于增加溶断部412与极耳连接部411之间以及溶断部412与极柱连接部413之间的接触面积，从而可以保证溶断部412有效地电连接极耳连接部411以及极柱连接部413。

参阅图16，本申请实施例中，电池包122可以包括多个电池300以及外壳。其中，各个电池300可以均设置于外壳1221内部，且多个电池之间可以是串联或并联连接，电池300之间的串联是指一个电池的正极柱与另一个电池的负极柱电连接；并联是指一个电池的正极柱与负极柱分别与另一个电池的正极柱与负极柱对应电连接。电池300也可以称为电池单体。电池300可以存储电能。电池包122上还可以设有电池管理单元(Battery ManagementUnit，BMU)，电池管理单元对电池包的温度、电压和电流进行实时检测，同时还进行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒，计算剩余容量和放电功率，报告电池劣化程度和剩余容量状态。

本申请实施例中，不限定电池的类型。示意性的，电池可以是钠离子电池。钠离子电池的正负集流体的材料可以是铝箔。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种电池，其特征在于，包括：壳体、顶盖、第一连接件、电芯、电解液，所述壳体和顶盖围设成密封空间，所述电芯设置在所述密封空间内，所述电解液设置在所述密封空间内，所述电芯浸在所述电解液中，所述顶盖设有负极柱，所述负极柱通过第一连接件和所述电芯的负极耳电连接，所述第一连接件包括溶断部，所述溶断部位于所述负极柱和所述电芯之间的电连接路径上，所述溶断部和所述电解液接触，所述溶断部用于在所述电池的电压小于等于电压阈值的情况下，与所述电解液发生电化学反应，以断开所述负极柱与所述电芯之间的电连接关系。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池还设有吸液件，所述吸液件连接至所述第一连接件，所述吸液件用于存储部分所述电解液，所述吸液件在所述溶断部的至少一侧覆盖所述溶断部。

3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述吸液件呈环状且套设于所述溶断部的外周。

4.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述吸液件具有绝缘性能，所述吸液件包括依次相接的第一端部、中间部和第二端部，在所述负极柱和所述电芯之间的电连接路径的延伸方向上，所述第一端部位于所述溶断部的一侧，所述第二端部位于所述溶断部的另一侧，所述中间部和所述溶断部重叠。

5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述溶断部浸在所述电解液中。

6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一连接件包括极耳连接部和极柱连接部，所述极耳连接部和所述极柱连接部位于所述溶断部相对的两侧，所述极耳连接部、所述溶断部和所述极柱连接部依次电连接，所述极柱连接部电连接所述负极柱，所述极耳连接部电连接所述电芯的负极耳。

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述极耳连接部中靠近所述极柱连接部的一端设置有第一凹槽；所述极柱连接部中靠近所述极耳连接部的一端设置有第二凹槽；所述极柱连接部和所述极耳连接部之间形成容纳间隙；

所述溶断部包括第一部分、第二部分、第三部分和第四部分，所述第一部分、所述第四部分和所述第三部分位于所述第二部分的同侧，且所述第一部分、所述第四部分以及所述第三部分之间分别存在间隙；所述第一部分位于所述第一凹槽内，所述第三部分位于所述第二凹槽内，所述第四部分位于所述容纳间隙中且分别接触所述极柱连接部和所述极耳连接部。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述第四部分填充全部的所述容纳间隙；或，所述第四部分填充部分所述容纳间隙，所述第四部分的端面和所述容纳间隙侧臂之间形成缺口。

9.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述极耳连接部中靠近所述极柱连接部的一端设置有第一凸台；所述极柱连接部中靠近所述极耳连接部的一端设置有第二凸台；所述溶断部包括第一部分、第二部分和第三部分，所述第一部分与所述第三部分分别与所述第二部分相对两端连接，所述第一部分与所述第三部分沿所述第二部分的相对两侧延伸，所述第一部分、第三部分与所述第二部分在所述第二部分的两侧围设形成两个容纳空间，所述第一凸台与所述第二凸台分别设置于两个所述容纳空间内，所述第二部分位于所述第一凸台和所述第二凸台之间且分别接触所述第一凸台和所述第二凸台。

10.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述极柱连接部包括第一顶面、第一底面和第一端面，所述第一端面连接在所述第一顶面和所述第一底面之间，所述第一端面朝向所述极耳连接部；

所述极耳连接部包括第二顶面、第二底面和第二端面，所述第二端面连接在所述第二顶面和所述第二底面之间，所述第二端面朝向所述极柱连接部；

所述第一端面和所述第二端面均呈平面状，且二者之间形成容纳间隙，所述溶断部位于所述容纳间隙中且分别接触所述第一端面和所述第二端面。

11.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述溶断部的材料为易溶金属或易溶金属与铝形成的合金，所述易溶金属为铜、镁、锰、铁、钴、镍、锌、镓、锗、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铟、锡、锑中一种或多种。

12.根据权利要求1至11任一项所述的电池，其特征在于，所述电池还包括正极柱与第二连接件；所述正极柱设置于所述顶盖，且与所述负极柱间隔设置；所述第二连接件位于所述密封空间内，且与所述第一连接件间隔设置，所述正极柱电连接在所述正极柱与所述电芯之间。

13.一种电池包，其特征在于所述电池包包括多个如权利要求1-12任一项所述的电池，所述多个电池串联或者并联连接。

14.一种储能系统，其特征在于，所述储能系统包括功率变换器和如权利要求13所述的电池包，所述功率变换器用于将所述电池包输出的电压进行转换输出给电网或者外部负载，和/或，所述功率变换器用于将外部电源输出的电压进行转换输出给所述电池包。

15.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括车本体和如权利要求13所述的电池包，所述电池包安装于所述车本体。