CN220692261U - 电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

电池单体、电池及用电装置 Download PDF

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杨道伟
郑挺
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Abstract

本申请涉及电池技术领域,公开了一种电池单体、电池及用电装置,电池单体包括外壳、电极组件、绝缘保护件和过滤件,外壳包括第一壁,第一壁上设置有泄压结构,泄压结构具有泄压区,电极组件设置于外壳内,绝缘保护件设于第一壁面向电极组件的一侧,绝缘保护件对应泄压结构的位置设置有排放通道;过滤件包括过滤部,过滤部上间隔设置有多个通气孔,过滤部设置于排放通道内,泄压区向过滤件的投影位于过滤部内。电池单体发生热失控时,过滤件可以对火星、熔融金属等进行过滤,减少了火星、熔融金属等溢出电池单体的量,降低了火星、熔融金属对电池单体周围构件的影响。

Description

电池单体、电池及用电装置
技术领域
本申请涉及电池技术领域,尤其涉及一种电池单体、电池及用电装置。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本申请相关的背景信息,其并不必然是现有技术。
电池能够储存电能,可广泛用于电子设备,例如手机、笔记本 电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电 动玩具飞机和电动工具等。
电池出现外部短路、过充、针刺、平板冲击等情况时,容易发生热失控,热失控程度较严重时,甚至会出现爆炸的风险。如何降低电池发生热失控的蔓延程度,是电池技术发展的过程中不可忽略的问题。
实用新型内容
鉴于上述问题,本申请提供一种电池单体、电池及用电装置,以在电池单体发生热失控时,减少火星或熔融金属颗粒溢出电池单体,降低热失控的蔓延的可能。
本申请的第一方面提出了一种电池单体,包括外壳、电极组件、绝缘保护件和过滤件,所述外壳具有第一壁,所述第一壁上设置有泄压结构,所述泄压结构具有泄压区;电极组件设置于所述外壳内;绝缘保护件设于所述第一壁面向所述电极组件的一侧,所述绝缘保护件对应所述泄压结构的位置设置有排放通道;过滤件包括过滤部,所述过滤部上间隔设置有多个通气孔,所述过滤部设置于所述排放通道内,所述泄压区向所述过滤件的投影位于所述过滤部内。
本申请实施例的技术方案中,电池单体发生热失控时,电池单体的排放物可以流经过滤件后再流向泄压结构,过滤件可以对排放物中的火星、熔融金属等进行过滤,减少了火星、熔融金属等溢出电池单体的量,降低了火星、熔融金属对电池单体周围构件的影响,从而降低了当前电池单体发生热失控时,向整体电池蔓延的可能。
在本申请的一些实施例中,所述绝缘保护件包括本体和凸起结构,所述本体设有排放口;所述凸起结构设置于所述本体背离所述第一壁的一侧,并与所述排放口的位置对应,所述凸起结构设置有中空槽,所述中空槽与所述排放口连通,并形成所述排放通道,所述凸起结构包括底壁和侧壁,所述底壁与所述排放口相对设置,并与所述电极组件抵接,所述侧壁连接在所述底壁与所述本体之间,所述底壁和/或侧壁上设置有与所述中空槽连通的连通口;所述过滤部设置于所述中空槽内。绝缘保护件的凸起结构可以对电极组件起到较好的限位支撑作用,凸起结构使得本体的部分位置与电极组件的主体部之间具有间隔空隙,该间隔空隙用于极耳、连接片等构件的布置。
在本申请的一些实施例中,所述过滤部与所述第一壁间隔设置和/或所述过滤部与所述底壁间隔设置。过滤部与底壁和/或第一壁间隔设置,使得过滤部与底壁和/或第一壁之间形成流动间隙,有利于降低过滤部的通气孔被排放物封堵的可能,有利于维持排放物排放的流畅性和及时性,降低了排放物在外壳内集聚而不能有效排放导致电池进一步发生危险的可能。
在本申请的一些实施例中,沿所述第一壁朝向所述电极组件的方向,所述第一壁与所述底壁之间的尺寸为D1,所述过滤部与所述底壁之间的尺寸为D2,所述D2取值范围的最小值为0.5毫米,D2取值范围的最大值为1/2倍的D1。本实施例对于所述过滤部与所述底壁之间的尺寸D2的设定,有利于降低过滤部的通气孔被排放物封堵的可能,且在侧壁设置有连通口的方式中,流经侧壁的连通口的排放物也可以经由过滤部与底壁之间的流动间隙,而经过滤部过滤后流向泄压结构,有利于提高火星、熔融金属的拦截率,降低火星、熔融金属的溢出量。
在本申请的一些实施例中,所述D2为1/3倍的D1。
在本申请的一些实施例中,所述底壁为封闭结构,所述侧壁上设置有所述连通口。凸起结构的底壁设置为封闭结构,连通口设置在侧壁上,在电池单体跌落或振动导致电解液或气流向第一壁侧冲击时,电解液或气流先冲击底壁,然后沿底壁向侧面流动,降低了电解液或气流正面直接冲击泄压结构的可能,从而降低了电池单体跌落或振动而导致泄压结构开启而使电解液泄漏的可能,提高了电池单体的抗冲击能力。
在本申请的一些实施例中,所述侧壁包括第一侧部和第二侧部,所述第一侧部与所述第二侧部相对设置,并分别设置于所述中空槽的两侧,所述第一侧部和所述第二侧部上均设置有所述连通口。通过在中空槽的相对的两侧上分别设置连通口,在电池单体发生热失控时,可以使电池单体内的排放物通过中空槽的两侧进入中空槽,使排放物可以分散流动,提高了排放物的排出方便性。并且,在电池单体或振动时,外壳内的电解液或气流可以分散流动,且电解液和气流可以在第一侧部的连通口与第二侧部的连通口之间形成回路,该回路大致与泄压结构的底面平行,可以进一步降低电解液或气流对泄压结构的冲击作用,降低了电解液在电池单体或振动时泄漏的可能。
在本申请的一些实施例中,沿第一方向,所述中空槽的最大尺寸L1大于或等于所述泄压区的最大尺寸W1的1.2倍,所述第一方向为所述第一侧部的长度方向;和/或,沿第二方向,所述中空槽的最大尺寸L2大于或等于所述泄压区的最大尺寸W2的1.2倍,所述第二方向为所述第一侧部朝向所述第二侧部的方向。对于中空槽沿第一方向和/或第二方向的尺寸限制,使得可以在中空槽内设置尺寸大于泄压区的过滤部,有利于降低排放物未经过过滤部过滤而直接流向泄压结构的可能。
在本申请的一些实施例中,所有所述连通口的总流通面积大于所述泄压结构的泄压面积。所有连通口的总连通面积大于泄压结构的泄压面积,这样在电池单体发生热失控时,电池单体内的排放物可以较为顺利的通过连通口流向泄压结构,降低了连通口对排放物的限流作用,有利于维持排放物的有效排放。
在本申请的一些实施例中,所有所述连通口的总流通面积大于或等于泄压结构的泄压面积的1.2倍。
在本申请的一些实施例中,沿第三方向,所述过滤部的最大尺寸R1大于等于所述泄压区的最大尺寸W1的1.2倍,沿第四方向,所述过滤部的最大尺寸R2大于等于所述泄压区的最大尺寸W2的1.2倍,所述第三方向与所述第四方向相交,且所述第三方向与所述第四方向均与所述第一壁朝向所述电极组件的方向垂直。本实施例对于过滤部沿第一方向和第二方向的尺寸设定,有利于降低排放物未经过过滤部过滤而直接流向泄压结构的可能。
在本申请的一些实施例中,所有所述通气孔的总流通面积大于所述泄压结构的泄压面积。所有通气孔的总连通面积大于泄压结构的泄压面积,这样在电池单体发生热失控时,电池单体内的排放物可以较为顺利的通过排气孔流向泄压结构,降低了排气孔对排放物的限流作用,有利于维持排放物的有效排放。
在本申请的一些实施例中,所有所述通气孔的总流通面积大于或等于泄压结构的泄压面积的1.1倍。
在本申请的一些实施例中,所述通气孔沿任意径向的尺寸为1.5毫米至5毫米。本实施例对于通气孔的尺寸限定,可以兼顾过滤性能和排气及时性。
在本申请的一些实施例中,所述过滤件还包括连接部,所述过滤部与所述连接部连接,并通过所述连接部与所述第一壁连接。在组装电池单体时,可以先将过滤件与第一壁进行连接,再将第一壁和过滤件一起与绝缘保护件连接,操作较为方便。
在本申请的一些实施例中,所述过滤部的相对两端分别连接有所述连接部。
在本申请的一些实施例中,所述连接部包括第一板段和第二板段,所述第一板段沿所述过滤部朝向所述第一壁的方向延伸,所述第一板段的一端与所述过滤部连接,所述第一板段的另一端与所述第二板段连接,所述第二板段沿所述第一壁的延伸方向延伸并背离所述过滤部设置,所述第二板段与所述第一壁朝向所述电极组件的侧面连接。通过设置第一板段和第二板段,既可以是实现过滤部与第一壁的连接,而且可以使得过滤部与第一壁之间间隔设置;第二板段与第一壁可以贴合设置,以提高连接稳定性。
在本申请的一些实施例中,所述过滤件为金属件。金属材质的过滤件具有较好的散热性能,电池单体发生热失控时,过滤件可以将拦截的火星或熔融金属的热量及时向外散出,提高电池单体的排气散热性能。
在本申请的一些实施例中,沿所述第一壁朝向所述电极组件的方向,所述过滤部相对的两侧面之间的尺寸h为0.8毫米至1.5毫米。过滤部的厚度为0.8毫米至1.5毫米,可以兼顾过滤部的强度,且可以降低过滤部的耗材,同时也不易与其他构件产生相互干涉。
在本申请的一些实施例中,所述本体与所述凸起结构为一体结构;和/或,所述本体与所述凸起结构均为塑胶件。
在本申请的一些实施例中,所述本体的相对两端还设置有凸出部,所述凸出部连接于所述本体朝向所述电极组件的一侧,所述凸出部与所述电极组件抵接,且所述凸出部与所述凸起结构间隔设置。凸出部可以支撑本体,并可以与电极组件抵接,以增加对电极组件的固定作用,降低电极组件在外壳内振动或晃动的可能,凸出部可以设置有中空结构。
在本申请的一些实施例中,所述外壳包括壳体和端盖,所述壳体具有开口,所述端盖盖合于所述开口,所述第一壁为所述端盖。
本申请的第二方面提出了一种电池,包括本申请或本申请任意实施例提出的电池单体。
本申请的第三方面提出了一种用电装置,包括本申请或本申请任意实施例提出的电池,所述电池用于提供电能。
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,用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中:
图1示意性地示出了本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图;
图2示意性地示出了本申请一些实施例提供的电池的爆炸图;
图3示意性地示出了本申请一些实施例提供的电池单体的分解结构示意图;
图4示意性地示出了本申请一些实施例的端盖、过滤件与绝缘保护件的组装结构图;
图5示意性地示出了本申请一些实施例的端盖、过滤件与绝缘保护件的组装俯视图;
图6示意性地示出了图5的A-A剖视示意图;
图7示意性地示出了图6的B部放大图;
图8示意性地示出了本申请一些实施例的端盖、过滤件和绝缘保护件的分体示意图;
图9示意性地示出了本申请一些实施例的绝缘保护件的示意图;
图10示意性地示出了图9的C部放大图;
图11示意性地示出了本申请一些实施例的过滤件的示意图。
具体实施方式中的附图标号如下:
1000、车辆;
100、电池;10、箱体;11、第一部分;12、第二部分;20、电池单体;201、外壳;202、第一壁;21、端盖;211、电极端子;212、泄压结构;213、泄压区;22、壳体;23、电极组件;231、极耳;232、主体部;24、连接片;25、绝缘片;
30、绝缘保护件;301、排放通道;31、本体;311、排放口;32、凸起结构;321、底壁;322、侧壁;3221、第一侧部;3222、第二侧部;3223、第三侧部;3224、第四侧部;323、连通口;324、中空槽;325、加强筋;33、凸出部;34、中空腔;35、加强板;
40、过滤件;41、过滤部;411、通气孔;42、连接部;421、第一板段;422、第二板段;
200、控制器;
300、马达;
X、第一方向;Y、第二方向;X1、第三方向;Y1、第四方向;Z、高度方向。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例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。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施例的描述中,技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象,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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中,“多个”的含义是两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中,术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中,术语“多个”指的是两个以上(包括两个),同理,“多组”指的是两组以上(包括两组),“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本申请实施例的描述中,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例和简化描述,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例的限制。
在本申请实施例的描述中,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例中的具体含义。
随着新能源产业的蓬勃发展,大容量电芯容量越来越多,对于电池的性能要求也越来越高。电池的抗冲击能力是电池的一项重要性能,在电池生产过程中,也会对电池的抗冲击能力进行测试,以使电池能够满足抗冲击能力的基本要求。
电池通常包括一个或多个电池单体。电池出现外部短路、过充、针刺、平板冲击等情况时,容易引发热失控。电池热失控后,电池单体内会产生高温排放物,这些排放物包括高温烟气、熔融金属、火星等。
研究发现,熔融金属、火星等大量溢出会对电池的其他结构造成影响,且在其中一个电池单体发生热失控后,该电池单体溢出的熔融金属、火星等会与其他电池单体接触,而引发其他电池单体发生热失控,从而使得电池的热失控进一步蔓延,电池的热失控程度会进一步加深,导致更加危险的情况发生。
基于此,为了缓解电池热失控的蔓延程度,本申请提供一种电池单体,电池单体的端盖与电极组件之间设置有绝缘保护件,绝缘保护件上与泄压结构的位置对应设置有排放通道,过滤件的过滤部设置于排放通道内,泄压组件的泄压区向过滤件的投影位于过滤部内。
在电池单体发生热失控时,电池单体的排放物可以流经过滤件后,再流向泄压结构,过滤件可以对排放物中的火星、熔融金属等进行过滤,减少了火星、熔融金属等溢出电池单体的量,降低了火星、熔融金属对电池单体周围构件的影响,从而降低了当前电池单体发生热失控时,向其他电池单体或电池其他结构蔓延的可能,有利于降低电池热失控的引发的风险。
本申请实施例公开的电池单体可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的电池单体、电池等组成该用电装置的电源系统,这样,有利于缓解并自动调节电芯膨胀力恶化,补充电解液消耗,提升电池性能的稳定性和电池寿命。
本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置,用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中,电动玩具可以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,航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
以下实施例为了方便说明,以本申请一实施例的一种用电装置为车辆1000为例进行说明。
请参照图1,图1示意性地示出了本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图。车辆1000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1000的内部设置有电池100,电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电,例如,电池100可以作为车辆1000的操作电源。车辆1000还可以包括控制器200和马达300,控制器200用来控制电池100为马达300供电,例如,用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中,电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源,还可以作为车辆1000的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
请参照图2,图2示意性地示出了本申请一些实施例提供的电池的爆炸图,电池100包括箱体10和电池单体20,电池单体20容纳于箱体10内。其中,箱体10用于为电池单体20提供容纳空间,箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体10可以包括第一部分11和第二部分12,第一部分11与第二部分12相互盖合,第一部分11和第二部分12共同限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第二部分12可以为一端开口的空心结构,第一部分11可以为板状结构,第一部分11盖合于第二部分12的开口侧,以使第一部分11与第二部分12共同限定出容纳空间;第一部分11和第二部分12也可以是均为一侧开口的空心结构,第一部分11的开口侧盖合于第二部分12的开口侧。当然,第一部分11和第二部分12形成的箱体10可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。
在电池100中,电池单体20可以是多个,多个电池单体20之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内;当然,电池100也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式,多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体10内。电池100还可以包括其他结构,例如,该电池100还可以包括汇流部件,用于实现多个电池单体20之间的电连接。
其中,每个电池单体20可以为二次电池或一次电池;还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池,但不局限于此。电池单体20可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
请参照图3,图3示意性地示出了本申请一些实施例提供的电池单体的分解结构示意图。电池单体20是指组成电池的最小单元。如图3所示,电池单体20包括有绝缘保护件30、外壳201、电极组件23以及其他的功能性部件。
外壳201包括壳体22和端盖21,端盖21是指盖合于壳体22的开口处以将电池单体20的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地,端盖21的形状可以与壳体22的形状相适应以配合壳体22。可选地,端盖21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21在受挤压碰撞时就不易发生形变,使电池单体20能够具备更高的结构强度,安全性能也可以有所提高。端盖21上可以设置有如电极端子211等的功能性部件。电极端子211可以用于通过连接片24与电极组件23电连接,以用于输出或输入电池单体20的电能。在一些实施例中,端盖21上还可以设置有用于在电池单体20的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压结构212,泄压结构212具体可以采用诸如防爆阀、气阀、泄压阀或安全阀等的形式,并可以具体采用压敏或温敏的元件或构造,即,当电池单体20的内部压力或温度达到预定阈值时,泄压结构212执行动作或泄压结构212中设有的薄弱结构被破坏,从而形成可供电池单体20的内部压力泄放的开口或通道。端盖21的材质也可以是多种的,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等,本申请实施例对此不作特殊限制。
壳体22是用于配合端盖21以形成电池单体20的内部环境的组件,其中,形成的内部环境可以用于容纳电极组件23、电解液以及其他部件。壳体22和端盖21可以是独立的部件,可以于壳体22上设置开口,通过在开口处使端盖21盖合开口以形成电池单体20的内部环境。不限地,也可以使端盖21和壳体22一体化,具体地,端盖21和壳体22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22的内部时,再使端盖21盖合壳体22。壳体22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22的形状可以根据电极组件23的具体形状和尺寸大小来确定。壳体22的材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等,本申请实施例对此不作特殊限制。壳体22内还可设置有绝缘片25,绝缘片25可以包覆在电极组件23的外侧,以隔离电极组件23与壳体22。
电极组件23是电池单体20中发生电化学反应的部件。壳体22内可以包含一个或更多个电极组件23。电极组件23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。电极组件23包括主体部232和极耳231,其中,主体部232主要包括正极片和负极片具有活性物质的部分,正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳231。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231可以通过连接片24连接电极端子211以形成电流回路。
绝缘保护件30是位于端盖21与电极组件23之间的部件,绝缘保护件30可以是塑胶件,绝缘保护件可以由塑胶一体预制成型或由各塑胶部件组装而成,材质为绝缘材料。绝缘保护件也可以是其他材质的构件,例如橡胶件等。绝缘保护件30主要作用有两点,一是可以用于隔离壳体22内的电连接部件与端盖21,以降低短路的风险,二是对电极组件23的端面进行有效支撑,由于电极组件23在入壳装配到位,并完成端盖21焊接后,电极组件23的内部卷芯是处于轻微受压的状态,而且电极组件23在装车使用过程中也会处在振动的环境下,如果对电极组件23的束缚不够,就会很容易影响卷芯寿命或者发生短路,所以在绝缘保护件30需要对卷芯端面进行有效的支撑,以降低电极组件23上下移动的可能。
根据本申请的一些实施例,参考图3,并进一步结合图4至图7所示,图4示意性地示出了本申请一些实施例的端盖、过滤件与绝缘保护件的组装结构图,图5示意性地示出了本申请一些实施例的端盖、过滤件与绝缘保护件的组装俯视图,图6示意性地示出了图5的A-A剖视示意图,图7示意性地示出了图6的B部放大图,本申请实施例提出一种电池单体20,包括外壳201、电极组件23、绝缘保护件30和过滤件40,外壳201具有第一壁202,第一壁202上设置有泄压结构212,泄压结构212具有泄压区213;电极组件23设置于外壳201内,绝缘保护件30设于端盖21面向电极组件23的一侧,绝缘保护件30对应泄压结构212的位置设置有排放通道301;过滤件40包括过滤部41,过滤部41上间隔设置有多个通气孔411,过滤部41设置于排放通道301内,泄压区213向过滤件40的投影位于过滤部41内。
第一壁202可以是端盖21,也可以是外壳201的其他侧壁。
绝缘保护件30可以固定于第一壁202上,并位于第一壁202靠近电极组件23的一侧。第一壁202靠近电极组件23的一侧是第一壁202的内侧,在电池单体20正向放置(如图3所示,端盖21在上、壳体22在下的放置状态为正向放置)时,也是第一壁202(即端盖21)的下侧。以下为了便于描述,均以电池单体20正向放置时的状态对相应构件进行说明。
排放通道301用于在电池单体20发生热失控时,使外壳201内产生的排放物流向泄压结构212。如图8至图10所示,图8示意性地示出了本申请一些实施例的端盖、过滤件和绝缘保护件的分体示意图,图9示意性地示出了本申请一些实施例的绝缘保护件的示意图,图10示意性地示出了图9的C部放大图,排放通道301可以具有连通口323和排放口311,其中,连通口323与绝缘保护件30背离第一壁(即端盖21)一侧连通,排放口311与绝缘保护件30朝向第一壁(即端盖21)的一侧连通。如图6和图7所示,排放通道301与泄压结构212的位置对应可以理解为,泄压结构212与排放通道301正对设置,具体的,排放通道301可以位于泄压结构212的正下方。
过滤件40是能够对电池单体20热失控产生的排放物进行过滤的结构,也就是说,过滤件40可以对排放物中的较大颗粒进行拦截。过滤部41是过滤件40起到过滤作用的部分,也就是说,过滤件40上设置有过滤孔的部分可以作为过滤部41。过滤部41可以是网孔状结构。通气孔411的孔径可以允许颗粒较小的烟气通过,对于较大的火星或熔融金属等起到过滤、止挡作用,具体通气孔411的孔径可以设置为1.5毫米至5毫米。过滤件40可以具有耐高温和耐电解液或排放物腐蚀的性质,过滤件40具体可以金属件等。
过滤件40可以与绝缘保护件30连接,以使过滤件40固定设置,过滤件40也可以通过与第一壁202连接,以使过滤件40固定设置。过滤件40可以与泄压区213的形状相同或相似。
泄压区213是第一壁202对应于泄压结构212的区域,即,第一壁202可以被泄压结构212打开而与外壳201外侧连通的区域。泄压结构212设置于泄压区213,在自然状态下,泄压结构212密封泄压区213,在电池单体20发生热失控时,泄压结构212可以使泄压区213开启。泄压区213向过滤件40的投影是泄压区213向过滤件40所在一侧的正投影,也就是泄压区213沿电池单体20的高度方向Z向过滤件40的投影。泄压区213向过滤件40的投影位于过滤部41内,也就是说,沿从下往上的方向,过滤部41可以遮挡泄压区213,这样可以降低排放物未经过过滤部41过滤而流向泄压区213的可能。
过滤件40可以通过连接部42固定连接于第一壁202上,并可具体连接于第一壁202朝向电极组件23的侧面,即第一壁202的底面上。过滤件40也可通过连接部42固定连接在绝缘保护件30,并可具体连接于绝缘保护件30朝向第一壁202的侧面,即绝缘保护件30的顶面上。过滤件40也可以通过第一壁202与绝缘保护件30的抵压作用,夹设固定在第一壁202与绝缘保护件30之间。
本实施例电池单体20发生热失控时,电池单体20发生热失控时,电池单体20的排放物可以流经过滤件40后再流向泄压结构212,过滤件40可以对排放物中的火星、熔融金属等进行过滤,减少了火星、熔融金属等溢出电池单体20的量,降低了火星、熔融金属对电池单体20周围构件的影响,从而降低了当前电池单体20发生热失控时,向整体电池100蔓延的可能。并且,在对电池单体20抽样进行外部短路、挤压、热箱等测试过程中,被测试的电池单体20的火星和熔融金属颗粒溢出的可能性降低,也会降低测试的安全风险。
根据本申请的一些实施例,可选地,如图6至图10所示,绝缘保护件30包括本体31和凸起结构32,本体31设有排放口311,凸起结构32设置于本体31背离第一壁(即端盖21)的一侧,并与排放口311的位置对应,凸起结构32设置有中空槽324,中空槽324与排放口311连通,并形成排放通道301。凸起结构32包括底壁321和侧壁322,底壁321与排放口311相对设置,并与电极组件23抵接,侧壁322连接在底壁321与本体31之间,底壁321和/或侧壁322上设置有与中空槽324连通的连通口323;过滤部41设置于中空槽324内。
绝缘保护件30的本体31和凸起结构32可以是一体结构,具体可以是注塑一体成型结构,也可以是通过粘贴等方式连接为一体的结构。本体31和凸起结构32的材质可以相同,均可以是绝缘材料,具体可以是塑胶件。
本体31上的排放口311贯通本体31面向第一壁202的侧面和本体31背离第一壁202的侧面,也就是说,排放口311贯通本体31的顶面和底面。其中,凸起结构32与泄压结构212分别对应排放口311所在的位置设置,并分设于排放口311的两侧,且通过排放口311相对。由于第一壁202设置于绝缘保护件30的顶面侧,所以第一壁202(参照端盖21理解)上的泄压结构212设置于本体31的顶面侧(面向第一壁202的一侧),相应的凸起结构32设置于本体31的底面侧(背离第一壁202的一侧)。具体的,凸起结构32可以设置于排放口311的正下方,泄压结构212可以遮盖于排放口311的正上方。
侧壁322与底壁321连接,且与底壁321配合围设形成中空槽324。底壁321可以与电极组件23的主体部232的顶面抵接,以提高电极组件23的固定稳定性。中空槽324的形状可以与泄压结构212的泄压区213相似或相同。凸起结构32可以是内部中空,从而形成中空槽324。凸起结构32可以是顶面镂空,以使中空槽324与排放口311连通,凸起结构32的顶面镂空区与排放口311可以形状、面积均相同,并对齐设置。
排放通道301包括本体31上的排放口311和凸起结构32上的中空槽324,相应的,本体31上的排放口311也即是排放通道301的排放口311,与中空槽324连通的连通口323也即是排气通道的连通口323。连通口323可以仅设置在底壁321上,也可以仅设置在侧壁322上,也可以在底壁321和侧壁322上均设置连通口323。连通口323的数量可以是一个或多个。
需要说明的是,由于过滤部41设置于中空槽324内,泄压区213向过滤件40的投影位于过滤部41内,相应的,泄压区213向底壁321的投影也位于中空槽324内。也就是说,中空槽324或排放口311可以大于泄压区213的尺寸。
本实施例绝缘保护件30的凸起结构32可以对电极组件23起到较好的限位支撑作用,凸起结构32使得本体31的部分位置与电极组件23的主体部232之间具有间隔空隙,该间隔空隙用于极耳231、连接片24等构件的布置。
根据本申请的一些实施例,可选地,如图6和图7所示,过滤部41与第一壁(参照端盖21理解)间隔设置和/或过滤部41与底壁321间隔设置。
在一些实现方式中,过滤部41可以与第一壁202间隔设置,即,过滤部41的顶面与第一壁(即端盖21)的底面之间间隔设置。过滤部41与第一壁202之间间隔设置,使得过滤部41与第一壁202之间具有流动间隙,有利于降低过滤部41的通气孔411被排放物封堵的可能,有利于维持排放物排放的流畅性和及时性,降低了排放物在外壳201内集聚而不能有效排放,导致电池100进一步发生危险的可能。
在一些实现方式中,过滤部41可以与底壁321间隔设置,即过滤部41的底面与底壁321的顶面之间间隔设置。过滤部41与底壁321间隔设置,使得过滤部41与底壁321之间形成流动间隙,有利于降低过滤部41的通气孔411被排放物封堵的可能,有利于维持排放物排放的流畅性和及时性,降低了排放物在外壳201内集聚而不能有效排放导致电池100进一步发生危险的可能。并且,在侧壁322设置有连通口323的方式中,流经侧壁322的连通口323的排放物也可以经由过滤部41与底壁321之间的流动间隙,而经过滤部41过滤后流向泄压结构212,有利于提高火星、熔融金属的拦截率,降低火星、熔融金属的溢出量。
根据本申请的一些实施例,可选地,参照图3和图7所示,沿第一壁202(即端盖21)朝向电极组件23的方向,第一壁202(即端盖21)与底壁321之间的尺寸为D1,过滤部41与底壁321之间的尺寸为D2,D2取值范围的最小值为0.5毫米,D2取值范围的最大取值为1/2倍的D1。
其中,第一壁202与底壁321之间的尺寸D1是第一壁202的底面与底壁321的顶面之间的距离。第一壁202与底壁321之间的尺寸D1的1/2倍大于等于0.5毫米,也就是说,第一壁202与底壁321之间的尺寸D1为1毫米及以上。如图6和图7所示,凸起结构32的底面与本体31的底面之间沿高度方向Z的之间的尺寸可认为是绝缘保护件30的厚度H1,底壁321的顶面与底面之间的尺寸可认为是底壁321的厚度H2,绝缘保护件30的顶面(即本体31的顶面)大致为平面,并可以与第一壁202的底面贴合,凸起结构32的底面,也即底壁321的底面可以与电极组件23的主体部232抵接,从而第一壁202与底壁321之间的尺寸D1实际上也是绝缘保护件30的厚度H1与底壁321的厚度H2之差,即,D1=H1-H2。绝缘保护件30的厚度H1可以为3毫米至7毫米,底壁321的厚度H2可以为0.3毫米至1.7毫米,相应的第一壁202与底壁321之间的尺寸D1可以为1.3毫米至6.7毫米。
过滤部41与底壁321之间的尺寸D2是过滤部41的底面与底壁321的顶面之间的距离。过滤部41与底壁321之间的尺寸D2取值范围的最小值为0.5毫米,最大取值为1/2倍的D1,即0.5毫米≤D2≤(D1*1/2),具体的,过滤部41与底壁321之间的尺寸D2可以是0.5毫米、1/3*D1、1/2*D1等。
需要说明的是,对于通过过滤部41与底壁321之间的尺寸D2也可以反推出过滤部41与第一壁202之间的尺寸D3,D3=D1-D2-h,其中,h为沿第一壁202朝向电极组件23的方向,过滤部41相对的两侧面之间的尺寸,即过滤部41的顶面与底面之间的厚度尺寸。过滤部41相对的两侧面之间的尺寸h可以为0.8毫米至1.5毫米。
本实施例对于过滤部41与底壁321之间的尺寸D2的设定,有利于降低过滤部41的通气孔411被排放物封堵的可能,且在侧壁322设置有连通口323的方式中,流经侧壁322的连通口323的排放物也可以经由过滤部41与底壁321之间的流动间隙,而经过滤部41过滤后流向泄压结构212,有利于提高火星、熔融金属的拦截率,降低火星、熔融金属的溢出量。
根据本申请的一些实施例,可选地,过滤部41与底壁321之间的尺寸D2为1/3倍的D1。
过滤部41与底壁321之间的尺寸D2设定为1/3倍的D1,过滤部41大致处于第一壁202与底壁321沿高度方向Z的中间位置,可以兼顾过滤部41与第一壁202之间的流动间隙以及过滤部41与底壁321之间的流动间隙,有利于降低过滤部41的通气孔411被排放物封堵的可能。
根据本申请的一些实施例,可选地,如图8至图10所示,底壁321为封闭结构,侧壁322上设置有连通口323。
底壁321为封闭结构可理解为底壁321为实体连续结构,外壳201内电解液或气流不能或基本不能经过底壁321流向中空槽324,进而直接冲击泄压结构212,也就是底壁321不设置通孔,或者底壁321并没镂空设置。侧壁322上的连通口323,可以是侧壁322镂空形成,连通口323贯通侧壁322两相对的侧面,使得连通口323与凸起结构32内的中空槽324和凸起结构32外的外壳201的空间连通。连通口323可以在侧壁322上设置一个,也可以在侧壁322上间隔设置多个。
本申请实施例的电池单体20发生热失控时,电池单体20内的排放物可以经过连通口323流向中空槽324,然后经排放口311流向泄压结构212,实现电池单体20内部压力的泄放。
底壁321上设置有供电池单体20内的排放物流经的连通口323的情况下,由于底壁321与泄压结构212相对,在电池单体20掉落或振动时,外壳201内的电解液或气流等会经过底壁321上的连通口323向上正向冲击泄压结构212,容易导致泄压结构212开启而使电解液泄漏,电池单体20被损坏。本实施例凸起结构32的底壁321设置为封闭结构,连通口323设置在侧壁322上,在电池单体20跌落或振动导致电解液或气流向第一壁202侧冲击时,电解液或气流先冲击底壁321,然后沿底壁321向侧面流动,降低了电解液或气流正面直接冲击泄压结构212的可能,从而降低了电池单体20跌落或振动而导致泄压结构212开启而使电解液泄漏的可能,提高了电池单体20的抗冲击能力。
根据本申请的一些实施例,可选地,如图8至图10所示,侧壁322包括第一侧部3221和第二侧部3222,第一侧部3221与第二侧部3222相对设置,并分别设置于中空槽324的两侧,第一侧部3221和第二侧部3222上均设置有连通口323。
第一侧部3221和第二侧部3222均是围设形成中空槽324的部分侧壁322。第一侧部3221和第二侧部3222上均设置有连通口323,可以使得中空槽324的相对两侧上分别具有连通口323。
第一侧部3221上可以设置多个连通口323,多个连通口323可以分散设置,具体可以沿第一侧部3221的高度方向Z间隔布置,也可以沿第一侧部3221的长度方向间隔设置。在一些实现方式中,如图10所示,第一侧部3221上的连通口323沿第一侧部3221的长度方向(可参照第一方向X理解)间隔设置,每个连通口323可以从第一侧部3221的顶端延伸至第一侧部3221的底端。
第二侧部3222上可以设置多个连通口323,多个连通口323可以分散设置,具体可以沿第二侧部3222的高度方向Z间隔布置,也可以沿第二侧部3222的长度方向间隔设置。在一些实现方式中,第二侧部3222上的连通口323沿第二侧部3222的长度方向间隔设置,每个连通口323可以从第二侧部3222的顶端延伸至第一侧部3221的底端。
第一侧部3221上的连通口323的数量可以与第二侧部3222上的连通口323的数量相同,也可以不同。第一侧部3221上的连通口323与第二侧部3222上的连通口323可以正对设置,也可以错位设置。在一些实现方式中,第一侧部3221与第二侧部3222对称设置,两者上的连通口323也对称设置。通过在第一侧部3221和/或第二侧部3222上设置连通口323,在电池单体20跌落或振动时,可以将电解液进行分流,降低电解液的冲击作用。并且,多个连通口323之间间隔设置,侧壁322在相邻两个连通口323之间的部分可以起到支撑作用,使得第一侧部3221或第二侧部3222依然具有较好的强度,可以对电极组件23的端面进行有效支撑。
可选地,如图9和图10所示,侧壁322上设置有加强筋325,加强筋325的两侧均设置有连通口323,加强筋325的宽度L3为2毫米至5毫米。其中,加强筋325可以是侧壁322的一部分,具体的,两个连通口323之间的侧壁322可以作为加强筋325理解。连通口323可以在侧壁322上镂空形成,侧壁322在相邻两个连通口323之间的部分相当于加强筋325。在第一侧部3221上设置有多个连通口323的情况下,第一侧部3221的两个相邻的连通口323之间形成加强筋325,在第二侧部3222上设置有多个连通口323的情况下,第二侧部3222的两个相邻的连通口323之间形成加强筋325。加强筋325与其所在的侧壁322的厚度相同,大致可以是0.3毫米至1.2毫米,加强筋325的宽度L3可以是2毫米至5毫米,具体可以是2毫米、2.5毫米、3毫米、3.5毫米、4毫米或5毫米。其中,侧壁322的厚度是侧壁322朝向中空槽324的侧面与侧壁322背离中空槽324的侧面之间的最小距离,也就是侧壁322的两相反侧面之间的距离,加强筋325的厚度可以参照侧壁322的厚度理解;加强筋325的宽度L1是加强筋325沿两相邻连通口323的排列方向的尺寸。
加强筋325在相邻两个连通口323之间,其可以起到支撑作用,使得侧壁322具有较好的强度,侧壁322可以对电极组件23的端面进行有效支撑。
本实施例通过在中空槽324的相对的两侧上分别设置连通口323,在电池单体20发生热失控时,可以使电池单体20内的排放物通过中空槽324的两侧进入中空槽324,使排放物可以分散流动,提高了排放物的排出方便性。并且,在电池单体20或振动时,外壳201内的电解液或气流可以分散流动,且电解液和气流可以在第一侧部3221的连通口323与第二侧部3222的连通口323之间形成回路,该回路大致与泄压结构212的底面平行,可以进一步降低电解液或气流对泄压结构212的冲击作用,降低了电解液在电池单体20或振动时泄漏的可能。
根据本申请的一些实施例,可选地,沿第一方向X,中空槽324的最大尺寸L1大于或等于泄压区213的最大尺寸W1的1.2倍,第一方向X为第一侧部3221的长度方向;和/或,沿第二方向Y,中空槽324的最大尺寸L2大于或等于泄压区213的最大尺寸W2的1.2倍,第二方向Y为第一侧部3221朝向第二侧部3222的方向。在一些实现方式中,如图8和图10所示,沿第一方向X,中空槽324的最大尺寸L1大于或等于泄压区213的最大尺寸W1的1.2倍,第一方向X为第一侧部3221的长度方向。
第一侧部3221的高度方向与底壁321垂直,第一侧部3221的长度方向垂直于底壁321,第一方向X可相当于底壁321的长度方向。第一侧部3221和第二侧部3222相对设置,两者的延伸方向可以大致一致。
底壁321可以与泄压区213的形状相同或相似,中空槽324的中心线、底壁321的中心线以及泄压区213的中心线可以共线设置。泄压区213可以是中部为矩形、且矩形两端连接有半圆形的跑道型结构,泄压区213沿第一方向X的最大尺寸W1,可以是两端的半圆形中距离最远的两点之间的距离。中空槽324为与泄压区213类似的结构,第一侧部3221和第二侧部3222可以是凸起结构32的中延伸长度较长的两相对侧部,在第一侧部3221和第二侧部3222的两端还设置有第三侧部3223和第四侧部3224,第三侧部3223与第四侧部3224相对且大致平行设置,中空槽324沿第一方向X的最大尺寸L1可参照第三侧部3223与第四侧部3224之间的内部尺寸理解。
中空槽324沿第一方向X的最大尺寸L1可以是泄压区213沿第一方向X的最大尺寸W1的1.2倍、1.3倍、1.4倍、2倍、2.4倍等。中空槽324沿第一方向X的最大尺寸L1不超出凸起结构32以及本体31沿第一方向X的尺寸。
由于中空槽324沿第一方向X的最大尺寸L1大于泄压区213沿第一方向X的最大尺寸W1,这样,第一侧部3221与中空槽324对应的长度尺寸和第二侧部3222与中空槽324对应的长度尺寸较大,有利于设置较多连通口323,使得所有连通口323的总流通面积增大。
在一些实现方式中,沿第二方向Y,中空槽324的最大尺寸L2大于或等于泄压区213的最大尺寸W2的1.2倍,第二方向Y为第一侧部3221朝向第二侧部3222的方向。
第二方向Y与底壁321平行,第二方向Y可以与第一方向X垂直,第二方向Y相当于中空槽324的宽度方向。
中空槽324沿第二方向Y的最大尺寸L2可以是泄压区213沿第二方向Y的最大尺寸W2的1.2倍、1.3倍、1.5倍、1.7倍、2倍,2.4倍等。中空槽324沿第二方向Y的最大尺寸L2不超出凸起结构32以及本体31沿第二方向Y的尺寸。
中空槽324的尺寸的限定也是对底壁321尺寸的限定,底壁321可以为封闭结构,中空槽324的尺寸较大,可以提高底壁321对电解液或气流的缓冲作用,降低电解液或气流冲击底壁321而使底壁321变形而冲击泄压结构212的可能,提高了泄压结构212在电池单体20掉落或振动时的稳定性。
本实施例中,对于中空槽324沿第一方向X和第二方向Y的尺寸限制,使得可以在中空槽324内设置尺寸大于泄压区213的过滤部41,有利于降低排放物未经过过滤部41过滤而直接流向泄压结构212的可能。
根据本申请的一些实施例,可选地,所有连通口323的总流通面积大于泄压结构212的泄压面积。
其中,所有连通口323的总流通面积是所有的连通口323的流通面积之和。在底壁321和侧壁322上均设置有连通口323的方案中,所有连通口323的总流通面积是是包括底壁321上的所有连通口以及侧壁322上的所有连通口的流通面积之和;在只有侧壁322的第一侧部3221和第二侧部3222上设置有连通口323的情况下,所有连通口323的总流通面积是第一侧部3221上的所有连通口323和第二侧部3222上的所有连通口323的流通面积之和。其中,连通口323的流通面积可参照连通口323的流通截面的面积理解,流通截面是垂直于连通口323的轴向的截面。
泄压结构212的泄压面积是泄压结构212在开启时,可以形成的供电池单体20内的排放物流出的泄压区213的面积。泄压区213的面积是泄压区213在第一壁202所在的平面内的面积,不涉及泄压区213在第一壁202的厚度方向的尺寸。
所有连通口323的总连通面积大于泄压结构212的泄压面积,这样在电池单体20发生热失控时,电池单体20内的排放物可以较为顺利的通过连通口323流向泄压结构212,降低了连通口323对排放物的限流作用,有利于维持排放物的有效排放。
根据本申请的一些实施例,可选地,所有连通口323的总流通面积大于或等于泄压结构212的泄压面积的1.2倍。
具体的,所有连通口323的总流通面积可以是泄压结构212的泄压面积的1.2倍、1.3倍、1.5倍、2倍、3倍等。
需要说明的是,所有连通口323的总流通面积越大越有利于电解液、气体或排放物等介质的流动。连通口323的设置受限于凸起结构32的侧壁322和/或底壁321的尺寸。其中,凸起结构32使得本体31的部分位置与电极组件23的主体部232之间具有间隔空隙,该间隔空隙用于极耳231、连接片24等构件的布置,且极耳231、连接片24可以被本体31抵压,所以凸起结构32的高度(即侧壁322的高度)受限于电极组件23的主体部232与第一壁202之间的构件(例如,极耳231、连接片24等)的高度;凸起结构32在垂直于高度方向的平面内,要避让极耳231、连接片24等构件,且凸起结构32通常不超出绝缘保护件30的本体31,所以侧壁322的长度也有一定的限制。而侧壁322还需要有一定的支撑强度,所以侧壁322不能完全镂空,所以所有连通口323的总流通面积通常小于侧壁322的面积。简而言之,所有连通口323的总流通面积的最大值,应当不影响绝缘保护件30对电极组件23的支撑要求,且绝缘保护件30不发生与其他构件的相互干涉。
根据本申请的一些实施例,可选地,沿第三方向X1,过滤部41的最大尺寸R1大于等于泄压区213的最大尺寸W1的1.2倍,沿第四方向Y1,过滤部41的最大尺寸R2大于等于泄压区213的最大尺寸W2的1.2倍,第三方向X1与第四方向Y1相交,且第三方向X1与第四方向Y1均与第一壁202朝向电极组件23的方向垂直。
第一壁202朝向电极组件23的方向也即是电池单体20的高度方向Z。第三方向X1可以与第一方向X和第二方向Y相交,也可以与第一方向X和第二方向Y中的其中一者一致,第四方向Y1可以与第一方向X和第二方向Y相交,也可以与第一方向X和第二方向Y中的其中另一者一致。第三方向X1与第四方向Y1可以垂直。本实施例中,以第三方向X1与第一方向X一致,第二方向Y与第四方向Y1为例进行说明。
需要说明的是,垂直关系不要求严格垂直,大致垂直也属于本实施例所限定的垂直关系。
过滤部41可以设计为与泄压区213的形状相同或相似的结构。过滤部41可以位于泄压区213的正下方。
本实施例对于过滤部41沿第一方向X和第二方向Y的尺寸设定,有利于降低排放物未经过过滤部41过滤而直接流向泄压结构212的可能。
根据本申请的一些实施例,可选地,所有通气孔411的总流通面积大于泄压结构212的泄压面积。
所有通气孔411的总流通面积是所有的通气孔411的流通面积之和。通气孔411的流通面积可以参照通气孔411的流通截面的面积理解,流通截面是通气孔411垂直于其轴线的截面。
所有通气孔411的总连通面积大于泄压结构212的泄压面积,这样在电池单体20发生热失控时,电池单体20内的排放物可以较为顺利的通过排气孔流向泄压结构212,降低了排气孔对排放物的限流作用,有利于维持排放物的有效排放。
根据本申请的一些实施例,可选地,所有通气孔411的总流通面积大于或等于泄压结构212的泄压面积的1.1倍。
具体的,所有通气孔411的总流通面积可以是泄压结构212的泄压面积的1.1倍、1.2倍、1.3倍。其中,过滤部41上的多个通气孔411之间具有间隔,所有通气孔411的总流通面积的最大值小于过滤部41的面积。
根据本申请的一些实施例,可选地,通气孔411沿任意径向的尺寸为1.5毫米至5毫米。
通气孔411的任意径向是通气孔411在垂直于通气孔411轴线的平面(该平面可以参照垂直于高度方向Z的平面理解)内的任意方向。
通气孔411沿任意径向的尺寸为1.5毫米至5毫米,也就是说,通气孔411的最大尺寸的取值范围为1.5毫米至3.5毫米,通气孔411沿径向的最小尺寸的取值范围为1.5毫米至3.5毫米,且通气孔411沿径向的最大尺寸大于或等于通气孔411沿径向的最小尺寸。例如,通气孔411可以圆形孔,圆形孔沿进行的任意尺寸相同,其最大尺寸与最小尺寸相同,均可以取值为1.5毫米、1.8毫米、2毫米、3毫米、3.5毫米或5毫米。通气孔411也可以其他形状的孔,例如,椭圆形孔、方形孔或不规则形孔,在这些非圆形的通气孔411中,通气孔411沿不同径向的尺寸可能不同,例如,通气孔411为长方形时,其宽边的取值小于长边的取值,宽边可以取值为1.5毫米,长边可以取值为2毫米等。
本实施例对于通气孔411的尺寸限定,既可以使得排放物中的小颗粒烟气较为顺利的通过,又可以对危险性较大的大颗粒进行较为有效的过滤,可以兼顾过滤性能和排气及时性。
根据本申请的一些实施例,可选地,如图8和图11所示,图11示意性地示出了本申请一些实施例的过滤件的示意图,过滤件40还包括连接部42,过滤部41与连接部42连接,并通过连接部42与第一壁(即端盖)连接。
连接部42与过滤部41可以是一体结构,具体可以是一体成型结构或焊接等方式连接为一体的结构。连接部42可以与第一壁202的底面连接,具体可以是粘接等。连接部42可以是一个,也可以是多个,连接部42可以设置于过滤部41的周向的边缘或靠近边缘的位置,以降低连接部42对排放物流动的影响。
过滤件40通过连接部42连接在第一壁202上,在组装电池单体20时,可以先将过滤件40与第一壁202进行连接,再将第一壁202和过滤件40一起与绝缘保护件30连接,操作较为方便。
根据本申请的一些实施例,可选地,如图8和图11所示,过滤部41的相对两端分别连接有连接部42。
过滤部41相对的两端可以是沿第一方向X的两端,也可以是沿第二方向Y的两端。在本实施例中,在过滤部41延伸较长的第一方向X的两端均设置有连接部42。
过滤部41的两端均设置有连接部42,可以提高过滤部41的固定稳定性。
根据本申请的一些实施例,可选地,连接部42包括第一板段421和第二板段422,第一板段421沿过滤部41朝向第一壁202的方向延伸,第一板段421的一端与过滤部41连接,第一板段421的另一端与第二板段422连接,第二板段422沿第一壁202的延伸方向延伸并背离过滤部41设置,第二板段422与第一壁202朝向电极组件23的侧面连接。
具体的,过滤部41朝向第一壁202的方向可以参照高度方向Z理解。第一板段421的下端与过滤部41连接,上端与第二板段422连接。第一板段421、过滤部41、第二板端可以为一体结构。
第二板段422沿第一壁202的延伸方向可理解为,第二板端与第一壁202大致平行设置,第二板段422位于第一板段421背离过滤部41的一侧。第一壁202朝向电极组件23的侧面也即是第一壁202的底面,第二板段422的顶面与第一壁202的底面可以采用粘接等方式固定连接。第二板段422的底面还可以与绝缘保护件30抵接。第二板段422可以是实体结构,也可以局部镂空设置。
通过设置第一板段421和第二板段422,既可以是实现过滤部41与第一壁202的连接,而且可以使得过滤部41与第一壁202之间间隔设置;第二板段422与第一壁202可以贴合设置,以提高连接稳定性。
根据本申请的一些实施例,可选地,过滤件40为金属件。
过滤件40可以是与第一壁202的材质相同的金属件,具体的,可以是铝或不锈钢等耐高温的金属件。
金属材质的过滤件40具有较好的散热性能,电池单体20发生热失控时,过滤件40可以将拦截的火星或熔融金属的热量及时向外散出,提高电池单体20的排气散热性能。
根据本申请的一些实施例,可选地,沿第一壁202朝向电极组件23的方向,过滤部41相对的两侧面之间的尺寸h为0.8毫米至1.5毫米。
过滤部41相对的两侧面之间的尺寸h,也即是过滤部41的厚度。过滤部41的厚度为0.8毫米至1.5毫米,可以兼顾过滤部41的强度,且可以降低过滤部41的耗材,同时也不易与其他构件产生相互干涉。
根据本申请的一些实施例,可选地,本体31与凸起结构32为一体结构;和/或,本体31与凸起结构32均为塑胶件。
本体31与凸起结构32可以是一体成型结构,加工方便,且具有较好的结构稳定性。
根据本申请的一些实施例,可选地,如图6、图8和图9所示,本体31的相对两端还设置有凸出部33,凸出部33连接于本体31朝向电极组件23的一侧。凸出部33与电极组件23抵接,且凸出部33与凸起结构32间隔设置。
其中,凸出部33可以设置于本体31沿长度方向的两端,并沿本体31的宽度方向延伸。凸出部33可以支撑本体31,并可以与电极组件23抵接,以增加对电极组件23的固定作用,降低电极组件23在外壳201内振动或晃动的可能,凸出部33可以设置有中空结构。
凸出部33与本体31的材质可以相同,且可与本体31为一体结构。
根据本申请的一些实施例,可选地,如图3所示,外壳201包括壳体22和端盖21,壳体22具有开口,端盖21盖合于开口,第一壁202为端盖21。
本申请的一些实施例,还提供了一种电池100,包括本申请或本申请任意实施例提出的电池单体20。
本申请的一些实施例,还提供了一种用电装置,包括以上任一方案的电池100,并且电池100用于为用电装置提供电能。
用电装置可以是前述任一应用电池100的设备或系统。
根据本申请的一些实施例,如图3至图11所示,本实施例提供一种电池单体20包括壳体22、端盖21、电极组件23、绝缘保护件30和过滤件。壳体22具有开口,端盖21盖合于开口,端盖21上设置有泄压结构212;电极组件23设置于壳体22内,绝缘保护件30设于端盖21面向电极组件23的一侧,绝缘保护件30包括本体31和凸起结构32,本体31与凸起结构32为一体结构,本体31与凸起结构32均为塑胶件。本体31设有排放口311,凸起结构32与泄压结构212相对设置于排放口311的两侧。凸起结构32设置有中空槽324,凸起结构32包括底壁321和侧壁322,底壁321与泄压结构212相对并与电极组件23抵接,底壁321为封闭结构,侧壁322连接在底壁321与本体31之间。过滤件40可以是金属件,包括过滤部41和连接部42,过滤部41通过连接部42连接在端盖上,且过滤部41设置在中空槽324内,泄压区213向过滤部41的投影位于过滤部41内,过滤部41上设置有多个通气孔411,通气孔411的径向尺寸可以在1.5毫米至5毫米,所有通气孔的总流通面积大于或等于泄压结构的泄压面积的1.1倍。沿高度方向,过滤部相对的两侧面之间的尺寸h为0.8毫米至1.5毫米。
侧壁322包括第一侧部3221和第二侧部3222,第一侧部3221与第二侧部3222相对设置于中空槽324的两侧,第一侧部3221和第二侧部3222上均设置有多个连通口323。所有连通口323的总流通面积大于或等于泄压结构212的泄压面积的1.2倍。泄压结构212具有泄压区213,泄压区213向底壁321的投影位于中空槽324内,沿第一方向X,中空槽324的最大尺寸L1大于或等于泄压区213的最大尺寸W1的1.2倍,第一方向X为第一侧部3221的长度方向;沿第二方向Y,中空槽324的最大尺寸L2大于或等于泄压区213的最大尺寸W2的1.2倍,第二方向Y为第一侧部3221朝向第二侧部3222的方向。
侧壁322包括第三侧部3223和第四侧部3224,第三侧部3223和第四侧部3224均连接在第一侧部3221与第二侧部3222之间,且第三侧部3223与第四侧部3224相对设置于中空槽324的两端,第三侧部3223和第四侧部3224均为封闭结构。本体31相对两端还设置有凸出部33,凸出部33位于本体31朝向电极组件23的一侧,凸出部33与电极组件23抵接,且凸出部33与凸起结构32间隔设置。侧壁322还可以包括第三侧部3223和第四侧部3224,第三侧部3223和第四侧部3224均连接在第一侧部3221与第二侧部3222之间,且第三侧部3223与第四侧部3224相对设置于中空槽324的两端,第三侧部3223可以为实体的封闭结构,其上未设置与中空槽324连通的镂空孔,可以具有较好的镂空强度,提高侧壁322的支撑能力。第四侧部3224可以为实体的封闭结构,其上未设置与中空槽324连通的镂空孔,可以具有较好的镂空强度,提高侧壁322的支撑能力。
其中,第三侧部3223和第四侧部3224可以局部设置有中空腔34,中空腔34与镂空孔隔离设置,中空腔34内可以设置有加强板35。中空腔34可以降低绝缘保护件30的重量,且有利于使得绝缘保护件30在各处的厚度保持基本一致,这样绝缘保护件30的变形更加均匀,降低了绝缘保护件30由于第三侧部3223和第四侧部3224的厚度较大,而导致绝缘保护件30发生形变时局部扭曲的可能。中空腔34内设置加强板35可以维持第三侧部3223和第四侧部3224的支撑强度。
第三侧部3223和第四侧部3224可以沿本体31的宽度方向依次排列,并分别沿本体31的长度方向延伸。第一侧部3221和第二侧部3222可以沿本体31的长度方向依次排列,并分别沿本体31的宽度方向延伸。
上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处,其相同或相似之处可以相互参考,为了简洁,本文不再赘述。
最后应说明的是:以上各实施例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例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例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例技术方案的范围,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,各个实施例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例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (24)

1.一种电池单体,其特征在于,包括:
外壳,包括第一壁,所述第一壁上设置有泄压结构,所述泄压结构具有泄压区;
电极组件,设置于所述外壳内;
绝缘保护件,设于所述第一壁面向所述电极组件的一侧,所述绝缘保护件对应所述泄压结构的位置设置有排放通道;
过滤件,包括过滤部,所述过滤部上间隔设置有多个通气孔,所述过滤部设置于所述排放通道内,所述泄压区向所述过滤件的投影位于所述过滤部内。
2.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述绝缘保护件包括:
本体,所述本体设有排放口;
凸起结构,设置于所述本体背离所述第一壁的一侧,并与所述排放口的位置对应,所述凸起结构设置有中空槽,所述中空槽与所述排放口连通,并形成所述排放通道,所述凸起结构包括底壁和侧壁,所述底壁与所述排放口相对设置,并与所述电极组件抵接,所述侧壁连接在所述底壁与所述本体之间,所述底壁和/或侧壁上设置有与所述中空槽连通的连通口;
所述过滤部设置于所述中空槽内。
3.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于,所述过滤部与所述第一壁间隔设置和/或所述过滤部与所述底壁间隔设置。
4.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一壁朝向所述电极组件的方向,所述第一壁与所述底壁之间的尺寸为D1,所述过滤部与所述底壁之间的尺寸为D2,所述D2取值范围的最小值为0.5毫米,D2取值范围的最大值为1/2倍的D1。
5.根据权利要求4所述的电池单体,其特征在于,所述D2为1/3倍的D1。
6.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于,所述底壁为封闭结构,所述侧壁上设置有所述连通口。
7.根据权利要求2-6任一项所述的电池单体,其特征在于,所述侧壁包括第一侧部和第二侧部,所述第一侧部与所述第二侧部相对设置,并分别设置于所述中空槽的两侧,所述第一侧部和所述第二侧部上均设置有所述连通口。
8.根据权利要求7所述的电池单体,其特征在于,沿第一方向,所述中空槽的最大尺寸L1大于或等于所述泄压区的最大尺寸W1的1.2倍,所述第一方向为所述第一侧部的长度方向;
和/或,沿第二方向,所述中空槽的最大尺寸L2大于或等于所述泄压区的最大尺寸W2的1.2倍,所述第二方向为所述第一侧部朝向所述第二侧部的方向。
9.根据权利要求2-6任一项所述的电池单体,其特征在于,所有所述连通口的总流通面积大于所述泄压结构的泄压面积。
10.根据权利要求9所述的电池单体,其特征在于,所有所述连通口的总流通面积大于或等于泄压结构的泄压面积的1.2倍。
11.根据权利要求1-6任一项所述的电池单体,其特征在于,沿第三方向,所述过滤部的最大尺寸R1大于等于所述泄压区的最大尺寸W1的1.2倍,沿第四方向,所述过滤部的最大尺寸R2大于等于所述泄压区的最大尺寸W2的1.2倍,所述第三方向与所述第四方向相交,且所述第三方向与所述第四方向均与所述第一壁朝向所述电极组件的方向垂直。
12.根据权利要求1-6任一项所述的电池单体,其特征在于,所有所述通气孔的总流通面积大于所述泄压结构的泄压面积。
13.根据权利要求12所述的电池单体,其特征在于,所有所述通气孔的总流通面积大于或等于泄压结构的泄压面积的1.1倍。
14.根据权利要求1-6任一项所述的电池单体,其特征在于,所述通气孔沿任意径向的尺寸为1.5毫米至5毫米。
15.根据权利要求1-6任一项所述的电池单体,其特征在于,所述过滤件还包括连接部,所述过滤部与所述连接部连接,并通过所述连接部与所述第一壁连接。
16.根据权利要求15所述的电池单体,其特征在于,所述过滤部的相对两端分别连接有所述连接部。
17.根据权利要求15所述的电池单体,其特征在于,所述连接部包括第一板段和第二板段,所述第一板段沿所述过滤部朝向所述第一壁的方向延伸,所述第一板段的一端与所述过滤部连接,所述第一板段的另一端与所述第二板段连接,所述第二板段沿所述第一壁的延伸方向延伸并背离所述过滤部设置,所述第二板段与所述第一壁朝向所述电极组件的侧面连接。
18.根据权利要求1-6任一项所述的电池单体,其特征在于,所述过滤件为金属件。
19.根据权利要求1-6任一项所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一壁朝向所述电极组件的方向,所述过滤部相对的两侧面之间的尺寸h为0.8毫米至1.5毫米。
20.根据权利要求2-6任一项所述的电池单体,其特征在于,所述本体与所述凸起结构为一体结构;
和/或,所述本体与所述凸起结构均为塑胶件。
21.根据权利要求2-6任一项所述的电池单体,其特征在于,所述本体的相对两端还设置有凸出部,所述凸出部连接于所述本体朝向所述电极组件的一侧,所述凸出部与所述电极组件抵接,且所述凸出部与所述凸起结构间隔设置。
22.根据权利要求1-6任一项所述的电池单体,其特征在于,所述外壳包括壳体和端盖,所述壳体具有开口,所述端盖盖合于所述开口,所述第一壁为所述端盖。
23.一种电池,其特征在于,包括权利要求1-22任一项所述的电池单体。
24.一种用电装置,其特征在于,包括权利要求23所述的电池,所述电池用于提供电能。
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