CN220510197U - 电池及电池组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电池技术领域，提出了一种电池及电池组。电池包括：电池壳体，电池壳体包括盖板组件和壳体件，盖板组件包括盖板和极柱结构，极柱结构设置于盖板上，盖板与侧壁部分相连接；电芯，电芯设置于电池壳体内，极耳部与极柱结构电连接；防爆机构，防爆机构设置于底壁部分上；盖板朝向电芯主体的内表面与底壁部分朝向电芯主体的内表面之间的距离为a，电芯主体朝向盖板的一端与电芯主体朝向底壁部分的另一端之间的距离为b，0.75≤b/a≤0.999，不仅可以保证电芯的热量能够通过电池壳体进行散出，保证电芯内部产气排放到电池壳体内，且在防爆机构爆开后，气体可以顺利地由电池壳体内排出，由此避免引发安全风险，从而来提高电池的安全使用性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池及电池组。
背景技术
相关技术中，电池可以包括电池壳体、电芯以及设置在电池壳体上的防爆机构，在电池内部压力达到一定高度之后，防爆机构可以爆开，由此实现对电池内部压力的释放，然而，由于电池内部空间限制，可能会出现气体或者热量排出不顺的情况。
实用新型内容
本实用新型提供一种电池及电池组，以改善电池的使用性能。
根据本实用新型的第一个方面，提供了一种电池，包括：
电池壳体，电池壳体包括盖板组件和壳体件，盖板组件包括盖板和极柱结构，极柱结构设置于盖板上，壳体件包括侧壁部分和底壁部分，盖板与侧壁部分相连接，且盖板与底壁部分相对设置；
电芯，电芯设置于电池壳体内，电芯包括电芯主体和极耳部，极耳部由电芯主体延伸而出，极耳部与极柱结构电连接；
防爆机构，防爆机构设置于底壁部分上；
其中，盖板朝向电芯主体的内表面与底壁部分朝向电芯主体的内表面之间的距离为a，电芯主体朝向盖板的一端与电芯主体朝向底壁部分的另一端之间的距离为b，0.75≤b/a≤0.999。
本实用新型实施例的电池包括电池壳体、电芯以及防爆机构，电芯设置在电池壳体内，防爆机构设置在电池壳体上，由此形成对电池的安全保护。极柱结构设置于电池壳体的盖板上，防爆机构设置于电池壳体的底壁部分上，由此可以使得极柱结构和防爆机构设置在电池壳体的相对两侧，从而形成热电分离，提高电池的安全使用性能。盖板朝向电芯主体的内表面与底壁部分朝向电芯主体的内表面之间的距离为a，电芯主体朝向盖板的一端与电芯主体朝向底壁部分的另一端之间的距离为b，0.75≤b/a≤0.999，不仅可以保证电芯的热量能够通过电池壳体进行散出，保证电芯内部产气排放到电池壳体内，且在防爆机构爆开后，气体可以顺利地由电池壳体内排出，由此避免引发安全风险，从而来提高电池的安全使用性能。且在保证在电池正常工作状态下，电芯的热量可以快速到达盖板和底壁部分，通过盖板和底壁部分实现有效散热，而在电池发生热失控时，防爆机构爆开，可以保证气体顺畅地由电池壳体内排出，避免引发更大的安全风险，提高电池的安全使用性能。
根据本实用新型的第二个方面，提供了一种电池组，包括上述的电池，电池为多个。
本实用新型实施例的电池组包括多个电池，电池包括电池壳体、电芯以及防爆机构，电芯设置在电池壳体内，防爆机构设置在电池壳体上，由此形成对电池的安全保护。极柱结构设置于电池壳体的盖板上，防爆机构设置于电池壳体的底壁部分上，由此可以使得极柱结构和防爆机构设置在电池壳体的相对两侧，从而形成热电分离，提高电池的安全使用性能。盖板朝向电芯主体的内表面与底壁部分朝向电芯主体的内表面之间的距离为a，电芯主体朝向盖板的一端与电芯主体朝向底壁部分的另一端之间的距离为b，0.75≤b/a≤0.999，不仅可以保证电芯的热量能够通过电池壳体进行散出，保证电芯内部产气排放到电池壳体内，且在防爆机构爆开后，气体可以顺利地由电池壳体内排出，由此避免引发安全风险，从而来提高电池组的安全使用性能。且在保证在电池正常工作状态下，电芯的热量可以快速到达盖板和底壁部分，通过盖板和底壁部分实现有效散热，而在电池发生热失控时，防爆机构爆开，可以保证气体顺畅地由电池壳体内排出，避免引发更大的安全风险，提高电池组的安全使用性能。
附图说明
为了更好地理解本公开，可参考在下面的附图中示出的实施例。在附图中的部件未必是按比例的，并且相关的元件可能省略，以便强调和清楚地说明本公开的技术特征。另外，相关要素或部件可以有如本领域中已知的不同的设置。此外，在附图中，同样的附图标记在各个附图中表示相同或类似的部件。其中：
图1是根据第一个示例性实施方式示出的一种电池的结构示意图；
图2是根据第二个示例性实施方式示出的一种电池的结构示意图；
图3是根据一示例性实施方式示出的一种电池的分解结构示意图；
图4是根据一示例性实施方式示出的一种电池的电芯的一个视角的结构示意图；
图5是根据一示例性实施方式示出的一种电池的电芯的另一个视角的结构示意图；
图6是根据一示例性实施方式示出的一种电池的电芯的局部展开结构示意图；
图7是根据一示例性实施方式示出的一种电池的正极极片或负极极片的结构示意图；
图8是根据第三个示例性实施方式示出的一种电池的结构示意图；
图9是根据第四个示例性实施方式示出的一种电池的结构示意图；
图10是根据一示例性实施方式示出的一种电池组的结构示意图；
图11是根据另一示例性实施方式示出的一种电池组的结构示意图。
附图标记说明如下：
10、电池壳体；11、盖板组件；111、盖板；1111、本体；1112、凸起；1113、容纳腔室；112、极柱结构；113、绝缘件；1131、主体；1132、凸出部；114、注液孔；12、壳体件；121、侧壁部分；122、底壁部分；20、电芯；21、电芯主体；211、正极极片；212、隔膜；213、负极极片；214、凹陷；22、极耳部；23、绝缘膜；30、防爆机构；40、保护贴片；41、刻痕；50、换热组件；60、底端支撑结构；61、排气通道。
具体实施方式
下面将结合本公开示例实施例中的附图，对本公开示例实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。本文中的描述的示例实施例仅仅是用于说明的目的，而并非用于限制本公开的保护范围，因此应当理解，在不脱离本公开的保护范围的情况下，可以对示例实施例进行各种修改和改变。
在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；术语“和/或”包括一个或多个相关联列出项目的任何组合和所有组合。特别地，提到“该/所述”对象或“一个”对象同样旨在表示可能的多个此类对象中的一个。
除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
进一步地，本公开的描述中，需要理解的是，本公开的示例实施例中所描述的“上”、“下”、“内”、“外”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本公开的示例实施例的限定。还需要理解的是，在上下文中，当提到一个元件或特征连接在另外元件(一个或多个)“上”、“下”、或者“内”、“外”时，其不仅能够直接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”，也可以通过中间元件间接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”。
本实用新型的一个实施例提供了一种电池，请参考图1至图9，电池包括：电池壳体10，电池壳体10包括盖板组件11和壳体件12，盖板组件11包括盖板111和极柱结构112，极柱结构112设置于盖板111上，壳体件12包括侧壁部分121和底壁部分122，盖板111与侧壁部分121相连接，且盖板111与底壁部分122相对设置；电芯20，电芯20设置于电池壳体10内，电芯20包括电芯主体21和极耳部22，极耳部22由电芯主体21延伸而出，极耳部22与极柱结构112电连接；防爆机构30，防爆机构30设置于底壁部分122上；其中，盖板111朝向电芯主体21的内表面与底壁部分122朝向电芯主体21的内表面之间的距离为a，电芯主体21朝向盖板111的一端与电芯主体21朝向底壁部分122的另一端之间的距离为b，0.75≤b/a≤0.999。
本实用新型一个实施例的电池包括电池壳体10、电芯20以及防爆机构30，电芯20设置在电池壳体10内，防爆机构30设置在电池壳体10上，由此形成对电池的安全保护。极柱结构112设置于电池壳体10的盖板111上，防爆机构30设置于电池壳体10的底壁部分122上，由此可以使得极柱结构112和防爆机构30设置在电池壳体10的相对两侧，从而形成热电分离，提高电池的安全使用性能。盖板111朝向电芯主体21的内表面与底壁部分122朝向电芯主体21的内表面之间的距离为a，电芯主体21朝向盖板111的一端与电芯主体21朝向底壁部分122的另一端之间的距离为b，0.75≤b/a≤0.999，不仅可以保证电芯20的热量能够通过电池壳体10进行散出，保证电芯20内部产气排放到电池壳体10内，且在防爆机构30爆开后，气体可以顺利地由电池壳体10内排出，由此避免引发安全风险。且在保证在电池正常工作状态下，电芯20的热量可以快速到达盖板111和底壁部分122，通过盖板111和底壁部分122实现有效散热，而在电池发生热失控时，防爆机构30爆开，可以保证气体顺畅地由电池壳体10内排出，避免引发更大的安全风险，提高电池的安全使用性能。
需要说明的是，结合图1和图2所示，电池壳体10包括盖板组件11和壳体件12，盖板组件11和壳体件12实现对电芯20的保护。而盖板组件11包括盖板111和极柱结构112，盖板111可以与壳体件12相连接，例如，盖板111可以与壳体件12焊接连接。
结合图1和图2所示，壳体件12包括侧壁部分121和底壁部分122，盖板111与侧壁部分121相连接，且盖板111与底壁部分122相对设置，即盖板111和壳体件12可以形成有容纳电芯20的空间，由此形成对电芯20的防护作用。
结合图4所示，电芯20包括电芯主体21和极耳部22，极耳部22由电芯主体21延伸而出，极柱结构112设置于盖板111上，极耳部22与极柱结构112电连接，从而可以使得电芯20通过极柱结构112进行充放电的连接。
极柱结构112可以为两个，一个为正极极柱结构，另一个为负极极柱结构，极耳部22可以为两个，两个极耳部22中的一个为正极极耳，另一个为负极极耳，正极极柱结构和正极极耳电连接，负极极耳和负极极柱结构电连接。
结合图2和图3所示，防爆机构30设置于底壁部分122上，从而可以使得极柱结构112和防爆机构30设置于电池壳体10的相对两侧，由此增加极柱结构112和防爆机构30的距离，实现了电池的热电分离，一定程度上可以提高电池的安全性能。
结合图2所示，盖板111朝向电芯主体21的内表面与底壁部分122朝向电芯主体21的内表面之间的距离表示为a，电芯主体21朝向盖板111的一端与电芯主体21朝向底壁部分122的另一端之间的距离表示为b，电芯主体21朝向盖板111的一端与电芯主体21朝向底壁部分122的另一端之间的距离b与盖板111朝向电芯主体21的内表面与底壁部分122朝向电芯主体21的内表面之间的距离a之间的比值可以为0.75-0.999。
电芯主体21朝向盖板111的一端与电芯主体21朝向底壁部分122的另一端之间的距离b与盖板111朝向电芯主体21的内表面与底壁部分122朝向电芯主体21的内表面之间的距离a之间的比值过小时，电芯主体21高度较小，电池正常工作状态下，电芯20产生的热量需要通过盖板111和底壁部分122进行传递，由于电芯主体21高度较小，电芯主体21距离盖板111较远，或者，电芯主体21距离底壁部分122较远，导致电芯20产生的热量不能有效地传递到盖板111或底壁部分122，导致热量无法充分散出去；电芯主体21朝向盖板111的一端与电芯主体21朝向底壁部分122的另一端之间的距离b与盖板111朝向电芯主体21的内表面与底壁部分122朝向电芯主体21的内表面之间的距离a之间的比值过大时，即电芯主体21距离盖板111较近，或者，电芯主体21距离底壁部分122较近，由于底壁部分122上设置有防爆机构30，电芯主体21距离防爆机构30过近，容易阻碍气体排放，电芯主体21距离盖板111较近，也会影响气体从电芯20内部排放到电池壳体10空间内。
防爆机构30可以是相关技术中的防爆阀，例如，防爆机构30可以金属薄片，金属薄片可以焊接于底壁部分122上，或者，金属薄片可以一体成型于底壁部分122上，此处不作限定，防爆机构30可以根据实际需求进行选择。
在一个实施例中，盖板111朝向电芯主体21的内表面与底壁部分122朝向电芯主体21的内表面之间的距离为a，电芯主体21朝向盖板111的一端与电芯主体21朝向底壁部分122的另一端之间的距离为b，0.9≤b/a≤0.99，在保证电芯20内部气体可以正常散入到电池壳体10内的基础上，也可以保证热量可以通过电池壳体10进行散出，并且也可以避免防爆机构30爆开之后，气体散出速度较慢的情况发生。
需要说明的是，电芯主体21朝向盖板111的一端与电芯主体21朝向底壁部分122的另一端之间的距离b与盖板111朝向电芯主体21的内表面与底壁部分122朝向电芯主体21的内表面之间的距离a之间的比值可以为0.75、0.77、0.78、0.79、0.8、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、0.89、0.9、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99、0.992、0.994、0.995、0.996、0.997、0.998或者0.999等等。
在一个实施例中，如图1和图2所示，侧壁部分121和底壁部分122为一体成型式结构，不仅可以保证侧壁部分121和底壁部分122的结构强度，避免出现连接缝隙，且可以有效提高电池的制造效率。可以采用冲压工艺一体成型出壳体件12的侧壁部分121和底壁部分122。
在一个实施例中，如图8所示，盖板111包括本体1111和凸起1112，凸起1112朝向远离电芯20的一侧凸出，以在靠近电芯20的另一侧形成有容纳腔室1113，从而可以增加电池壳体10的内部空间，方便电池壳体10内部部件的布置，例如，极柱结构112可以设置在凸起1112上，从而可以使得极柱结构112能够利用容纳腔室1113。
其中，凸起1112朝向电芯主体21的内表面与底壁部分122朝向电芯主体21的内表面之间的距离为a，0.75≤b/a≤0.99，不仅可以保证电芯20的热量能够通过电池壳体10进行散出，保证电芯20内部产气排放到电池壳体10内，且在防爆机构30爆开后，气体可以顺利地由电池壳体10内排出，由此避免引发安全风险，而凸起1112的存在也可以增加热量传递面积。
在一个实施例中，如图2所示，极耳部22由电芯主体21朝向盖板111的一端延伸而出，从而可以缩短极耳部22与极柱结构112之间的距离，从而提高电池壳体10的空间利用率。
极耳部22与极柱结构112可以直接连接，例如，极耳部22与极柱结构112可以焊接连接；或者，极耳部22与极柱结构112可以间接连接，例如，极耳部22与极柱结构112可以通过转接片进行连接，当然，极耳部22与极柱结构112可以通过导电胶连接。
极耳部22可以为两个，两个极耳部22由电芯主体21朝向盖板111的同一端延伸而出。
在一个实施例中，结合图6所示，电芯主体21包括正极极片211、隔膜212以及负极极片213，隔膜212位于正极极片211和负极极片213之间，从而可以使得隔膜212形成对正极极片211和负极极片213的绝缘隔离。
其中，隔膜212朝向盖板111的一端超出负极极片213的尺寸为0.5mm-3mm，和/或，隔膜212朝向底壁部分122的另一端超出负极极片213的尺寸为0.5mm-3mm，不仅可以使得隔膜212形成对负极极片213的保护，并且也可以避免隔膜212影响到电芯20的散热。
负极极片213的尺寸可以大于正极极片211的尺寸，因此，隔膜212超出负极极片213时，隔膜212也会超出正极极片211。
隔膜212超出负极极片213的尺寸过大时，例如，隔膜212为高分子材质，导热性能比较差，隔膜212超出负极极片213的尺寸过大容易造成电芯20的热量无法有效传递到盖板111和/或底壁部分122。隔膜212超出负极极片213的尺寸过小时，隔膜212填充在电芯主体21与盖板111之间的间隙处，和/或，隔膜212填充在电芯主体21与底壁部分122之间的间隙处，隔膜212超出负极极片213的尺寸过小，电池壳体10的毛刺等容易损伤刺破隔膜212并进一步损伤负极极片213。
隔膜212朝向盖板111的一端超出负极极片213的尺寸可以为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm或者3mm等等。
隔膜212朝向底壁部分122的另一端超出负极极片213的尺寸可以为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm或者3mm等等。
在一个实施例中，电芯主体21包括正极极片211、隔膜212以及负极极片213，隔膜212位于正极极片211和负极极片213之间；其中，隔膜212的导热系数为0.1W/(m·K)-0.8W/(m·K)，从而可以保证隔膜212也能够形成热量的传递，提高电芯20的散热性能，避免电芯20热量集中严重。
隔膜212的导热系数不能太差，隔膜212导热系数太差，热量需要穿过隔膜等到达电芯外表面并传递到电池壳体10。
隔膜212导热系数不能太差，隔膜导热系数太差，热量需要穿过隔膜等到达电芯外表面并传递到壳体，隔膜212导热系数太差，热量传递慢，不利于提高电池的安全性能。
隔膜212的导热系数可以为0.1W/(m·K)、0.15W/(m·K)、0.2W/(m·K)、0.25W/(m·K)、0.3W/(m·K)、0.35W/(m·K)、0.4W/(m·K)、0.5W/(m·K)、0.55W/(m·K)、0.6W/(m·K)、0.65W/(m·K)、0.7W/(m·K)、0.75W/(m·K)或者0.8W/(m·K)等等。
在一个实施例中，电芯主体21包括正极极片211、隔膜212以及负极极片213，隔膜212位于正极极片211和负极极片213之间；其中，隔膜212的厚度为8μm-15μm，不仅可以保证隔膜212的绝缘防护能力，保证隔膜212的热传递能力，且可以避免隔膜212的厚度过大而影响到电池的整体能量密度。
隔膜212的厚度可以为8μm、8.5μm、9μm、9.5μm、10μm、10.5μm、11μm、11.5μm、12μm、12.5μm、13μm、13.5μm、14μm、14.5μm或者15μm等等。
在一个实施例中，电芯主体21包括正极极片211和负极极片213，正极极片211包括正极集流体和正极活性物质层，负极极片213包括负极集流体和负极活性物质层；其中，正极集流体设置有正极活性物质层的至少一侧设置有凹陷214，和/或，负极集流体设置有负极活性物质层的至少一侧设置有凹陷214，不仅可以保证集流体和活性物质层之间的结合强度，并且也可以增加正极极片211和负极极片213之间的间隙，提供膨胀空间，且有利于热量的传递。
结合图7所示，正极极片211和负极极片213中的正极集流体或者负极集流体上可以设置有凹陷214，单个正极集流体或者负极集流体上可以设置有一个或者多个凹陷214。
正极集流体的一侧可以设置有正极活性物质层，此时，正极集流体设置有正极活性物质层的一侧可以设置有凹陷214，或者，正极集流体的两侧可以均设置有正极活性物质层，此时，正极集流体的至少一侧可以设置有凹陷214。相应的，负极集流体的一侧可以设置有负极活性物质层，此时，负极集流体设置有负极活性物质层的一侧可以设置有凹陷214，或者，负极集流体的两侧可以均设置有负极活性物质层，此时，负极集流体的至少一侧可以设置有凹陷214。
在一个实施例中，如图3所示，盖板组件11还包括绝缘件113，绝缘件113设置于盖板111和电芯20之间，从而可以使得绝缘件113形成对盖板111和电芯20的绝缘保护，提高电池的安全使用性能。
其中，绝缘件113的厚度为0.1mm-10mm，在保证绝缘能力的基础上，避免绝缘件113厚度过大影响热量的传递，并且会影响到电池的整体能量密度。
绝缘件113可以采用非金属材质，例如，塑料或者橡胶等等，绝缘件113热量传递速度慢，绝缘件113过厚会影响到热量的快速散出，不利于提高电池的安全性能。而绝缘件113过薄，绝缘件113不容易起到盖板111和电芯20之间的绝缘作用。
在一个实施例中，绝缘件113的厚度为0.1mm-1.5mm，不仅可以有效控制绝缘件113的绝缘性能，也可以控制绝缘件113的传热能力，保证电池的散热性能，并且也可以保证电池的能量密度。
需要说明的是，绝缘件113的厚度可以为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、2mm、2.4mm、2.8mm、3mm、3.4mm、3.8mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm或者10mm等等。
在一个实施例中，如图3所示，绝缘件113包括主体1131和凸出部1132，凸出部1132由主体1131朝向电芯20的一侧凸出，从而可以使得凸出部1132能够与电芯主体21相抵接，由此实现定位，主体1131上可以设置有至少两个凸出部1132，例如，两个凸出部1132可以沿着主体1131的长度方向间隔设置。
其中，主体1131的厚度为0.1mm-1.5mm，不仅可以有效控制主体1131的绝缘性能，也可以保证主体1131具有一定的传热能力，进而保证电池的散热性能，提高电池的安全使用性能，并且也可以保证电池的能量密度。
在一个实施例中，沿预设方向上，极耳部22的宽度与电芯主体21的长度之比为0.1-0.4，预设方向平行于电芯主体21引出极耳部22的端面，且平行于极耳部22拉直之后的大表面，不仅可以保证极耳部22的过流能力，并且也可以保证电芯主体21能够具有可靠的散热空隙，提高电池的散热能力，进而来保证电池的安全使用性能。
电芯主体21可以具有引出极耳部22的端面，当然，考虑到正极极片211、隔膜212以及负极极片213的堆叠情况，该端面实际上并不是平面，但将其定义为平面，由此来方便引出预设方向，而极耳部22拉直即可以认为是将形成极耳部22的多个单片极耳进行拉直，从而形成了与电芯主体21的大表面相平行的平面。预设方向可以认为是电芯主体21引出极耳部22的端面的长度方向。
极耳部22的宽度与电芯主体21的长度之比过小，极耳部22的宽度相对较小，影响过流能力；极耳部22的宽度与电芯主体21的长度之比过大，极耳部22的宽度相对较大，造成电芯主体21裸露出来的部分的宽度较小，不利用热量传递到盖板111，并通过盖板111传递出去。
在一个实施例中，极耳部22的宽度与电芯主体21的长度之比为0.15-0.3，从而可以有效控制极耳部22的过流能力，以及电芯主体21的散热能力，由此提高电池的安全使用性能。
需要说明的是，极耳部22的宽度与电芯主体21的长度之比可以为0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.2、0.22、0.25、0.28、0.3、0.32、0.33、0.35、0.38、0.39或者0.4等等。
在一个实施例中，沿预设方向上，电芯主体21的长度与盖板111的长度之比为0.8-0.995，预设方向平行于电芯主体21引出极耳部22的端面，且平行于极耳部22拉直之后的大表面，不仅可以保证热量能够快速地传递至侧壁部分121上，并且也可以避免侧壁部分121损伤电芯主体21，由此来提高电池的安全使用性能。
电芯主体21的长度与盖板111的长度之比过小时，热量传递到侧壁部分121较慢，无法充分利用侧壁部分121进行散热，造成热量集中。而电芯主体21的长度与盖板111的长度之比过大时，侧壁部分121容易碰到电芯20，电芯20外表面是隔膜，隔膜质地标记柔软，容易被戳破，可能会造成电池壳体10与电芯20的短路。
在一个实施例中，防爆机构30的周向外边缘围成的面积与底壁部分122的外表面的面积之比为0.05-0.4，不仅可以保证防爆机构30能够具有可靠的泄压保护作用，也可以避免防爆机构30占用面积过大，不利于电芯20的散热。
防爆机构30的周向外边缘围成的面积与底壁部分122的外表面的面积之比过小，防爆机构30的面积会相对较小，可能会存在电芯20内部气体无法及时排出；防爆机构30的周向外边缘围成的面积与底壁部分122的外表面的面积之比过大，防爆机构30的面积会相对较大，底壁部分122其他位置的面积比较小，在电池处于正常状态时，底壁部分122传热面积较小，热量散失速率慢，不利于提高电池的安全性能。
防爆机构30的周向外边缘围成的面积与底壁部分122的外表面的面积之比可以为0.05、0.06、0.08、0.1、0.12、0.15、0.17、0.18、0.2、0.22、0.24、0.25、0.28、0.3、0.32、0.34、0.35、0.37、0.39或者0.4等等。
在一个实施例中，如图1所示，盖板111上设置有注液孔114，注液孔114的周向外边缘围成的面积为30mm2-100mm2，在方便电解液注入，保证注液速率的基础上，也可以降低注液过程中电解液对于电芯主体21的冲击，降低损伤电芯20的风险。
注液孔114的周向外边缘围成的面积过小，会影响到注液速率。而注液孔114的周向外边缘围成的面积过大注液速率过快，当电芯20与盖板111之间距离比较近的时候，较大的注液速率会直接冲击极片，可能会造成极片损伤的风险。
注液孔114的周向外边缘围成的面积可以为30mm2、35mm2、40mm2、45mm2、50mm2、55mm2、60mm2、65mm2、70mm2、75mm2、80mm2、85mm2、90mm2、95mm2或者100mm2等等。
注液孔114可以采用密封钉进行密封，例如，密封钉可以是橡胶结构，或者，密封钉可以是金属结构等等。
在一个实施例中，电芯主体21的外表面上设置有绝缘膜23，绝缘膜23的厚度为20μm-60μm，不仅可以实现对电芯主体21的绝缘保护，也可以降低绝缘膜23过厚而影响到电芯主体21的正常散入，且可以避免绝缘膜23过厚而影响电池的能量密度。
绝缘膜23厚度不能过厚，过厚影响散热，绝缘膜23厚度不能过薄，尤其是面向电池壳体10的一侧，绝缘膜23太薄，电池壳体10容易刺伤电芯20。
绝缘膜23的厚度可以为20μm、21μm、22μm、23μm、25μm、27μm、28μm、30μm、32μm、33μm、35μm、37μm、40μm、42μm、43μm、45μm、47μm、50μm、52μm、53μm、55μm、57μm、58μm或者60μm等等。
绝缘膜23可以覆盖电芯主体21的周向外表面，由此来提高电芯主体21的绝缘性能，且可以避免电芯20损伤。
在一个实施例中，结合图5所示，绝缘膜23至少覆盖电芯主体21朝向底壁部分122的一侧，从而可以使得绝缘膜23形成对正极极片211、隔膜212以及负极极片213的束缚，也可以增加绝缘能力。
其中，绝缘膜23与底壁部分122正对的面积与电芯主体21朝向底壁部分122的端面面积之比为0.2-0.4，在保证实现对正极极片211、隔膜212以及负极极片213有效束缚的基础上，也可以保证电芯主体21能够正常排气。
绝缘膜23与底壁部分122正对的面积可以认为是绝缘膜23在电芯主体21朝向底壁部分122的端面上的投影面积，电芯主体21朝向底壁部分122的端面面积可以认为是电芯主体21朝向底壁部分122的一端的周向外边缘围成的面积。
绝缘膜23与底壁部分122正对的面积与电芯主体21朝向底壁部分122的端面面积之比过小，绝缘膜23面积占比比较小，由于正极极片211、隔膜212以及负极极片213是层叠在一起的，绝缘膜23可以将多个正极极片211、隔膜212以及负极极片213捏合在一起，绝缘膜23面积过小，可能会增加正极极片211和负极极片213掉料风险；绝缘膜23与底壁部分122正对的面积与电芯主体21朝向底壁部分122的端面面积之比过大，电芯20裸露面减少，气体从电芯主体21内部排放空间小，不利于气体排放至电池壳体10内部。
在一个实施例中，防爆机构30与底壁部分122为一体式结构，不仅可以减少焊接工序，也可以充分利用底壁部分122的结构，进而来提高电池壳体10的利用率。
防爆机构30可以利用冲压工艺一体成型于底壁部分122上，或者，防爆机构30可以采用局部减薄一体成型于底壁部分122上，此处不作限定。
在一个实施例中，如图3所示，电池还包括保护贴片40，保护贴片40设置于底壁部分122的外表面，以遮挡防爆机构30，从而可以使得保护贴片40形成对防爆机构30的防护，以此保护防爆机构30，从而提高了防爆机构30的寿命和安全性。
结合图3所示，保护贴片40上设置有刻痕41，刻痕41在常态下可以处于闭合状态，在对电池进行气密性检测时，刻痕41在预设压力作用下可以处于打开状态。
在一个实施例中，电芯主体21包括正极极片211和负极极片213，正极极片211包括正极集流体和正极活性物质层，负极极片213包括负极集流体和负极活性物质层；其中，正极集流体为铝箔，考虑到正极极片211的面电阻更大，产热量也比较大，通过使得正极集流体为铝箔可以将正极极片211的热量快速传递到盖板111和底壁部分122。
在一个实施例中，正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔，正极集流体和负极集流体可以均为金属材质，不仅结构简单，方便成型，且便于热量通过电池壳体10进行传递，提高热量的传递能力，从而实现热量及时散去，由此可靠改善电池的安全使用性能。
正极集流体的相对两侧可以均设置有正极活性物质层，负极集流体的相对两侧可以均设置有负极活性物质层。
在一个实施例中，电池为磷酸铁锂电池，在可靠控制电池容量的基础上，磷酸铁锂电池可以具有相对较高的安全性能。
在一个实施例中电池为磷酸锰铁锂电池，磷酸锰铁锂电池可以具有更宽的工作电压，较高的电压平台，且磷酸锰铁锂电池的低温功率更优，成本相对较低，也可以保证较高的能量密度。
在一个实施例中，电池为三元锂电池，且镍含量≤80％，可以有效提高电池的安全使用性能，降低发生危险的情况。
电池可以为三元锂电池，即电池可以为镍钴锰三元电池，而镍含量小于等于80％。其中，三元材料可以包括LiNixCoyMn(1-x-y)，镍含量大于等于80％，即表示x大于等于0.8。
在一个实施例中，电池可以为三元锂电池，三元锂电池的镍含量可以不作限定。
需要说明的是，磷酸铁锂电池可以指正极活性物质层的主要成分是磷酸铁锂，但是正极活性物质层还可以包括其他比如镍钴锰三元、锰铁锂等其他材料。磷酸锰铁锂电池可以指正极活性物质层的主要成分是磷酸锰铁锂，但是正极活性物质层还可以包括其他比如镍钴锰三元等其他材料。三元锂电池可以指正极活性物质层的主要成分是三元材料，但是正极活性物质层还可以包括其他比如磷酸铁锂、磷酸锰铁锂等等。
在一个实施例中，电池为钠离子电池，相比于锂离子电池，钠离子电池的离子半径大于锂离子电池的离子半径，钠离子的脱嵌速率更慢，离子阻抗增加，产生的热量会更多，通过使得防爆机构30设置于电池壳体10的底壁部分122上，电芯主体21朝向盖板111的一端与电芯主体21朝向底壁部分122的另一端之间的距离b与盖板111朝向电芯主体21的内表面与底壁部分122朝向电芯主体21的内表面之间的距离a之间的比值可以为0.75-0.999，有助于热量传递，及时散热，提高钠离子电池的安全使用性能。
在一个实施例中，电池为固态电池，固态电池可以采用固态电解质，考虑到固态电解质和电极材料的接触面积会比较小，传输速度相对较慢，且由于界面阻抗大，会造成固态电池内阻增加，相应的产热量增加，通过使得防爆机构30设置于电池壳体10的底壁部分122上，电芯主体21朝向盖板111的一端与电芯主体21朝向底壁部分122的另一端之间的距离b与盖板111朝向电芯主体21的内表面与底壁部分122朝向电芯主体21的内表面之间的距离a之间的比值可以为0.75-0.999，有利用热量传递，提高散热能力。
需要说明的是，电池包括电芯和电解质，能够进行诸如充电/放电的电化学反应的最小单元。
电池可以为四棱柱型电池，四棱柱型电池主要是指外形为棱柱形状，但不严格限定棱柱每条边是否一定为严格意义的直线，边与边之间的拐角不一定为直角，可以为圆弧过渡。
电池可以为叠片式电池，不仅成组方便，且可以加工得到长度较长的电池。具体的，电芯为叠片式电芯，电芯具有相互层叠的正极极片、与正极极片电性相反的负极极片以及设置在正极极片和负极极片之间的隔膜，从而使得多对正极极片和负极极片堆叠形成叠片式电芯。
或者，电池可以为卷绕式电池，即电芯为卷绕式电芯，将正极极片、与正极极片电性相反的负极极片以及设置在正极极片和负极极片之间的隔膜进行卷绕，得到卷绕式电芯。
在一个实施例中，电芯20为叠片式电芯，不仅可以提高电池快充能力，且可以成型尺寸较大的电芯20，在电池快充时，产热量也会增加，但叠片式电芯可以具有较大的散热面，进一步通过使得防爆机构30设置于电池壳体10的底壁部分122上，电芯主体21朝向盖板111的一端与电芯主体21朝向底壁部分122的另一端之间的距离b与盖板111朝向电芯主体21的内表面与底壁部分122朝向电芯主体21的内表面之间的距离a之间的比值可以为0.75-0.999，可以实现热量及时散失，降低电池发生热失控的概率。
在一个实施例中，如图9所示，盖板111与侧壁部分121为一体成型式结构，从而可以使得一体成型式结构上设置有极柱结构112，而底壁部分122可以与侧壁部分121独立设置，例如，底壁部分122可以与侧壁部分121焊接，或者，底壁部分122可以与侧壁部分121铆接。
结合图9所示，电池可以为圆柱电池。
本实用新型的一个实施例还提供了一种电池组，包括上述的电池，电池为多个。
本实用新型一个实施例的电池组包括多个电池，电池包括电池壳体10、电芯20以及防爆机构30，电芯20设置在电池壳体10内，防爆机构30设置在电池壳体10上，由此形成对电池的安全保护。极柱结构112设置于电池壳体10的盖板111上，防爆机构30设置于电池壳体10的底壁部分122上，由此可以使得极柱结构112和防爆机构30设置在电池壳体10的相对两侧，从而形成热电分离，提高电池的安全使用性能。盖板111朝向电芯主体21的内表面与底壁部分122朝向电芯主体21的内表面之间的距离为a，电芯主体21朝向盖板111的一端与电芯主体21朝向底壁部分122的另一端之间的距离为b，0.75≤b/a≤0.999，不仅可以保证电芯20的热量能够通过电池壳体10进行散出，保证电芯20内部产气排放到电池壳体10内，且在防爆机构30爆开后，气体可以顺利地由电池壳体10内排出，由此避免引发安全风险，从而来提高电池组的安全使用性能。且在保证在电池正常工作状态下，电芯20的热量可以快速到达盖板111和底壁部分122，通过盖板111和底壁部分122实现有效散热，而在电池发生热失控时，防爆机构30爆开，可以保证气体顺畅地由电池壳体10内排出，避免引发更大的安全风险，提高电池组的安全使用性能。
在一个实施例中，如图10所示，电池组还包括换热组件50；其中，换热组件50位于相邻两个电池之间，从而可以使得换热组件50能够形成对电池的快速散热，降低电池组出现热失控的风险。
在一个实施例中，如图11所示，电池组还包括换热组件50；其中，换热组件50位于电池的底部，不仅可以使得换热组件50形成对电池的支撑，且可以实现对电池的快速散热，也可以有利于电池箱体内设置有更多的电池，提高电池组的容量。
需要说明的是，换热组件50内部可以具有流道，流道内部可以填充有相变材料，或者，流道内部可以设置有气体换热介质，或者，流道内部可以设置有液体换热介质等等。
在一个实施例中，如图10所示，电池组还包括底端支撑结构60，电池设置于底端支撑结构60上，电池的防爆机构30朝向底端支撑结构60设置，从而可以在电池组用于车辆时，电池发生热失控时，可以避免热量冲击乘员舱，提高驾乘员的安全。
底端支撑结构60可以是电池箱体的底部结构，例如，底端支撑结构60可以是换热组件50，或者，底端支撑结构60可以是电池箱体的底板等等，此处不作限定，重在体现底端支撑结构60可以实现对电池的支撑。
在一个实施例中，如图10所示，底端支撑结构60形成有排气通道61，以在防爆机构30爆开之后，电池排出的气体进入排气通道61，从而可以实现气体的快速散出，避免引发热失控的问题。
底端支撑结构60上可以设置有通孔，或者，底端支撑结构60上可以设置有薄弱结构，而防爆机构30可以朝向通孔或者薄弱结构。例如，底端支撑结构60上可以设置有薄弱结构，由此在防爆机构30爆开之后，气体可以冲破薄弱结构进行进入到排气通道61内。排气通道61可以是底端支撑结构60的型腔结构。
在一个实施例中，电池组为电池模组或电池包。
电池模组包括多个电池，电池模组还可以包括端板和侧板，端板和侧板用于固定多个电池。
需要说明的是，多个电池可以形成电池模组后设置在电池箱体内，多个电池可以通过端板和侧板进行固定。多个电池可以直接设置在电池箱体内，即无需对多个电池进行成组，此时，可以去除端板和侧板。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型创造后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和示例实施方式仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的保护范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (30)
1.一种电池，其特征在于，包括：
电池壳体(10)，所述电池壳体(10)包括盖板组件(11)和壳体件(12)，所述盖板组件(11)包括盖板(111)和极柱结构(112)，所述极柱结构(112)设置于所述盖板(111)上，所述壳体件(12)包括侧壁部分(121)和底壁部分(122)，所述盖板(111)与所述侧壁部分(121)相连接，且所述盖板(111)与所述底壁部分(122)相对设置；
电芯(20)，所述电芯(20)设置于所述电池壳体(10)内，所述电芯(20)包括电芯主体(21)和极耳部(22)，所述极耳部(22)由所述电芯主体(21)延伸而出，所述极耳部(22)与所述极柱结构(112)电连接；
防爆机构(30)，所述防爆机构(30)设置于所述底壁部分(122)上；
其中，所述盖板(111)朝向所述电芯主体(21)的内表面与所述底壁部分(122)朝向所述电芯主体(21)的内表面之间的距离为a，所述电芯主体(21)朝向所述盖板(111)的一端与所述电芯主体(21)朝向所述底壁部分(122)的另一端之间的距离为b，0.75≤b/a≤0.999。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，0.9≤b/a≤0.99。
3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述侧壁部分(121)和所述底壁部分(122)为一体成型式结构，或者，所述盖板(111)与所述侧壁部分(121)为一体成型式结构。
4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述盖板(111)包括本体(1111)和凸起(1112)，所述凸起(1112)朝向远离所述电芯(20)的一侧凸出，以在靠近所述电芯(20)的另一侧形成有容纳腔室(1113)；
其中，所述凸起(1112)朝向所述电芯主体(21)的内表面与所述底壁部分(122)朝向所述电芯主体(21)的内表面之间的距离为a，0.75≤b/a≤0.99。
5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述极耳部(22)由所述电芯主体(21)朝向所述盖板(111)的一端延伸而出。
6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电芯主体(21)包括正极极片(211)、隔膜(212)以及负极极片(213)，所述隔膜(212)位于所述正极极片(211)和所述负极极片(213)之间；
其中，所述隔膜(212)朝向所述盖板(111)的一端超出所述负极极片(213)的尺寸为0.5mm-3mm，和/或，所述隔膜(212)朝向所述底壁部分(122)的另一端超出所述负极极片(213)的尺寸为0.5mm-3mm。
7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电芯主体(21)包括正极极片(211)、隔膜(212)以及负极极片(213)，所述隔膜(212)位于所述正极极片(211)和所述负极极片(213)之间；
其中，所述隔膜(212)的导热系数为0.1W/(m·K)-0.8W/(m·K)。
8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电芯主体(21)包括正极极片(211)、隔膜(212)以及负极极片(213)，所述隔膜(212)位于所述正极极片(211)和所述负极极片(213)之间；
其中，所述隔膜(212)的厚度为8μm-15μm。
9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电芯主体(21)包括正极极片(211)和负极极片(213)，所述正极极片(211)包括正极集流体和正极活性物质层，所述负极极片(213)包括负极集流体和负极活性物质层；
其中，所述正极集流体设置有所述正极活性物质层的至少一侧设置有凹陷(214)，和/或，所述负极集流体设置有所述负极活性物质层的至少一侧设置有凹陷(214)。
10.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述盖板组件(11)还包括绝缘件(113)，所述绝缘件(113)设置于所述盖板(111)和所述电芯(20)之间；
其中，所述绝缘件(113)的厚度为0.1mm-10mm。
11.根据权利要求10所述的电池，其特征在于，所述绝缘件(113)的厚度为0.1mm-1.5mm。
12.根据权利要求10所述的电池，其特征在于，所述绝缘件(113)包括主体(1131)和凸出部(1132)，所述凸出部(1132)由所述主体(1131)朝向所述电芯(20)的一侧凸出；
其中，所述主体(1131)的厚度为0.1mm-1.5mm。
13.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，沿预设方向上，所述极耳部(22)的宽度与所述电芯主体(21)的长度之比为0.1-0.4，所述预设方向平行于所述电芯主体(21)引出所述极耳部(22)的端面，且平行于所述极耳部(22)拉直之后的大表面。
14.根据权利要求13所述的电池，其特征在于，所述极耳部(22)的宽度与所述电芯主体(21)的长度之比为0.15-0.3。
15.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，沿预设方向上，所述电芯主体(21)的长度与所述盖板(111)的长度之比为0.8-0.995，所述预设方向平行于所述电芯主体(21)引出所述极耳部(22)的端面，且平行于所述极耳部(22)拉直之后的大表面。
16.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述防爆机构(30)的周向外边缘围成的面积与所述底壁部分(122)的外表面的面积之比为0.05-0.4。
17.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述盖板(111)上设置有注液孔(114)，所述注液孔(114)的周向外边缘围成的面积为30mm2-100mm2。
18.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电芯主体(21)的外表面上设置有绝缘膜(23)，所述绝缘膜(23)的厚度为20μm-60μm。
19.根据权利要求18所述的电池，其特征在于，所述绝缘膜(23)至少覆盖所述电芯主体(21)朝向所述底壁部分(122)的一侧；
其中，所述绝缘膜(23)与所述底壁部分(122)正对的面积与所述电芯主体(21)朝向所述底壁部分(122)的端面面积之比为0.2-0.4。
20.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述防爆机构(30)与所述底壁部分(122)为一体式结构。
21.根据权利要求2至19中任一项所述的电池，其特征在于，所述防爆机构(30)与所述底壁部分(122)为一体式结构。
22.根据权利要求1至20中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池还包括保护贴片(40)，所述保护贴片(40)设置于所述底壁部分(122)的外表面，以遮挡所述防爆机构(30)；
其中，所述保护贴片(40)上设置有刻痕(41)。
23.根据权利要求1至20中任一项所述的电池，其特征在于，所述电芯主体(21)包括正极极片(211)和负极极片(213)，所述正极极片(211)包括正极集流体和正极活性物质层，所述负极极片(213)包括负极集流体和负极活性物质层；
其中，所述正极集流体为铝箔。
24.根据权利要求23所述的电池，其特征在于，所述负极集流体为铜箔。
25.根据权利要求1至20中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池为磷酸铁锂电池，或，所述电池为磷酸锰铁锂电池，或，所述电池为钠离子电池，或，所述电池为固态电池，或，所述电池为三元锂电池，且镍含量≤80％。
26.根据权利要求1至20中任一项所述的电池，其特征在于，所述电芯(20)为叠片式电芯。
27.一种电池组，其特征在于，包括权利要求1至26中任一项所述的电池，所述电池为多个。
28.根据权利要求27所述的电池组，其特征在于，所述电池组还包括换热组件(50)，所述换热组件(50)位于相邻两个所述电池之间，或者，所述换热组件(50)位于所述电池的底部。
29.根据权利要求27或28所述的电池组，其特征在于，所述电池组还包括底端支撑结构(60)，所述电池设置于所述底端支撑结构(60)上，所述电池的防爆机构(30)朝向所述底端支撑结构(60)设置。
30.根据权利要求29所述的电池组，其特征在于，所述底端支撑结构(60)形成有排气通道(61)，以在所述防爆机构(30)爆开之后，所述电池排出的气体进入所述排气通道(61)。
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