CN220710545U - 电池单体、电池及用电设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种电池单体、电池及用电设备,属于电池技术领域。电池单体包括壳体和第一绝缘件。壳体设置有泄压机构。第一绝缘件包覆于壳体的外表面,第一绝缘件具有第一重叠区,第一重叠区与泄压机构不重叠。这样,使得第一绝缘件的第一重叠区并未对泄压机构造成遮挡,降低因第一绝缘件的第一重叠区遮挡泄压机构,而造成泄压机构不能及时泄压的风险,提高了泄压机构的泄压及时性,提高了电池单体的可靠性。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2023年02月28日提交的名称为“电池单体、电池及用电设备”的国际专利申请(PCT/CN2023/078796)的优先权,该申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本申请涉及电池技术领域,具体而言,涉及一种电池单体、电池及用电设备。
背景技术
电池广泛用于电子设备,例如用于手机、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中。
在电池技术中,可以在电池单体中设置泄压机构,在电池单体热失控时通过泄压机构泄压。对于一般的电池单体而言,仍然存在泄压不及时的情况,电池单体的可靠性较差。因此,如何提高电池单体的可靠性是电池技术一个亟需解决的技术问题。
实用新型内容
本申请实施例提供一种电池单体、电池及用电设备,能够有效提高电池单体的可靠性。
第一方面,本申请实施例提供一种电池单体,包括壳体和第一绝缘件;壳体设置有泄压机构;第一绝缘件包覆于壳体的外表面,第一绝缘件具有第一重叠区,第一重叠区与泄压机构不重叠。
在上述技术方案中,第一绝缘件的第一重叠区与泄压机构不重叠,使得第一绝缘件的第一重叠区并未对泄压机构造成遮挡,降低因第一绝缘件的第一重叠区遮挡泄压机构,而造成泄压机构不能及时泄压的风险,提高了泄压机构的泄压及时性,提高了电池单体的可靠性。
在一些实施例中,壳体包括第一壁部和第二壁部,泄压机构设置于第一壁部,第一重叠区设置于第二壁部的外表面。这样,泄压机构和第一重叠区分别位于两个壁部,进一步降低第一重叠区对泄压机构的影响。
在一些实施例中,第一绝缘件覆盖第一壁部的外表面和第二壁部的外表面。实现第一壁部和第二壁部与外部部件的绝缘,提高电池单体的绝缘性能,降低电池单体短路的风险。
在一些实施例中,壳体还包括第三壁部和第四壁部,第三壁部和第四壁部沿电池单体的厚度方向相对设置,第一壁部和第二壁部均连接第三壁部和第四壁部。第三壁部和第四壁部为壳体沿电池单体的厚度方向相对设置的两个壁部,在壳体内部的电极组件发生膨胀时,电极组件在电池单体的厚度方向的膨胀量更大,第三壁部和第四壁部的变形量较第一壁部和第二壁部的变形量更大。由于泄压机构设置于第一壁部,能够降低电极组件发生膨胀而对泄压机构的影响,提高泄压机构的使用寿命。由于第一绝缘件的第一重叠区设置第二壁部的外表面,第一重叠区未位于电池单体的厚度方向上,第一重叠区并不占用电池单体沿厚度方向膨胀的膨胀空间,为电池单体提供更多地膨胀空间,提高电池单体的使用寿命。
在一些实施例中,第一壁部与第二壁部相对设置,第一壁部、第三壁部、第二壁部和第四壁部首尾依次连接。这样,泄压机构和第一重叠区分别位于壳体相对的两个壁部,使得泄压机构和第一重叠区相距更远,进一步降低第一重叠区对泄压机构的影响。
在一些实施例中,壳体相对的两端均形成有开口,第一壁部、第三壁部、第二壁部和第四壁部沿开口的周向依次设置。第一壁部、第三壁部、第二壁部和第四壁部形成相对的两端形成开口的壳体,这种结构的壳体结构简单。在组装电池单体时,电极组件可以从壳体的任意一个开口进入壳体内,能够提高电极组件的入壳效率。
在一些实施例中,第一绝缘件覆盖第一壁部的外表面、第二壁部的外表面、第三壁部的外表面和第四壁部的外表面。实现第一壁部、第二壁部、第三壁部、第四壁部与外部部件的绝缘,提高电池单体的绝缘性能,降低电池单体短路的风险。
在一些实施例中,壳体还包括第五壁部,第一壁部、第三壁部、第二壁部和第四壁部围设于第五壁部的周围,壳体在与第五壁部相对的一端形成有开口。这种结构的壳体仅设置有一个开口,第五壁部连接第一壁部、第二壁部、第三壁部和第四壁部,使得壳体具有更好的结构稳定性,不易变形。在组装电池单体时,将电极组件通过开口装入壳体内后,只需要封闭壳体的一个开口,能够有效提高电池单体的组装效率。
在一些实施例中,壳体还包括第五壁部,第二壁部与第五壁部相对设置,第二壁部、第三壁部、第五壁部和第四壁部首尾依次连接,并围设于第一壁部的周围,壳体在与第一壁部相对的一端形成有开口。由于泄压机构设置于第一壁部,即泄压机构设置在壳体与开口相对的壁部上,在电池单体热失控时,电极组件产生的排放介质能够快速到达泄压机构,实现快速泄压。
在一些实施例中,第一绝缘件覆盖第一壁部的外表面、第二壁部的外表面、第三壁部的外表面、第四壁部的外表面和第五壁部的外表面。实现第一壁部、第二壁部、第三壁部、第四壁部和第五壁部与外部部件的绝缘,提高电池单体的绝缘性能,降低电池单体短路的风险。
在一些实施例中,电池单体还包括电极组件,电极组件至少一部分容纳于壳体内,电极组件包括正极片和负极片;电极组件为叠片结构,正极片和负极片沿电池单体的厚度方向层叠设置;或,电极组件为卷绕结构,电极组件具有平直区,正极片和负极片位于平直区内的部分沿电池单体的厚度方向层叠设置。若电极组件为叠片结构,减少极片的弯折,能够有效降低电极组件析锂。由于正极片和负极片的层叠方向与电池单体的厚度方向一致,电极组件在膨胀时电池单体的厚度方向的膨胀量更大,第一壁部在电极组件膨胀时受到的影响较小,降低电极组件发生膨胀而对泄压机构的影响。若电极组件为卷绕结构,电极组件的成型效率更高。由于正极片和负极片位于平直区的部分的层叠方向与电池单体的厚度方向一致,电极组件膨胀时在电池单体的厚度方向的膨胀量更大,第一壁部在电极组件膨胀时受到的影响较小,降低电极组件发生膨胀而对泄压机构的影响。
在一些实施例中,第一壁部和/或第二壁部平行于电池单体的厚度方向。在壳体内部的电极组件发生膨胀时,电极组件在电池单体的厚度方向的膨胀量更大。若第一壁部平行于电池单体的厚度方向,由于泄压机构设置于第一壁部,能够降低电极组件发生膨胀而对泄压机构的影响,提高泄压机构的使用寿命。若第二壁部平行于电池单体的厚度方向,由于第一绝缘件的第一重叠区设置第二壁部的外表面,第一重叠区未位于电池单体的厚度方向上,第一重叠区并不占用电池单体沿厚度方向膨胀的膨胀空间,为电池单体提供更多地膨胀空间,提高电池单体的使用寿命。
在一些实施例中,壳体包括第一壁部,泄压机构设置于第一壁部;第一绝缘件包括覆盖第一壁部的外表面的第一绝缘部,第一绝缘部对应泄压机构的区域形成有第一泄压区,第一泄压区被配置为允许泄压机构排放的排放介质从第一绝缘部面向泄压机构的一侧运动至第一绝缘部背离泄压机构的一侧。第一泄压区的设置能够降低第一绝缘部对泄压机构的影响,使得泄压机构在电池单体热失控时能够及时泄压,电池单体内部的排放介质可以依次通过泄压机构和第一泄压区快速排出,提高了电池单体的泄压及时性。
在一些实施例中,第一泄压区包括设置于第一绝缘部上的第一通孔。这种第一泄压区结构简单,易于成型。在电池单体热失控时,第一绝缘部对泄压机构阻碍作用更小,电池单体内部的排放介质能够更快速地通过泄压机构排出。
在一些实施例中,第一绝缘部设置有第一薄弱部,第一薄弱部限定出第一泄压区。这样,第一绝缘部可以覆盖泄压机构,提高电池单体的绝缘性能。第一绝缘部在第一薄弱部的位置的强度更低,在电池单体热失控时,第一绝缘部能够在第一薄弱部的位置裂开,以打开第一泄压区,使得电池单体内部的排放介质能够快速排除。
在一些实施例中,第一薄弱部包括设置于第一绝缘部的第一线形槽和/或第一破断线。通过在第一绝缘部上设置第一线形槽和/或第一破断线,实现对第一绝缘部局部弱化,实现方式简单。
在一些实施例中,壳体具有开口,第一绝缘件沿开口的周向包覆于壳体的外表面,沿开口的周向,第一绝缘件的两个端部彼此层叠的部分形成第一重叠区。第一绝缘件沿开口的周向包覆于壳体的外表面,能够实现对壳体的外表面的更多区域进行快速覆盖,从而提高电池单体的绝缘性能。将第一绝缘件沿开口的周向包覆于壳体的外表面,并将第一绝缘件的两个端部彼此层叠,则可实现第一绝缘件覆盖壳体的外表面,实现方式简单。
在一些实施例中,壳体具有焊印区,第一重叠区覆盖焊印区的至少一部分。由于第一重叠区为第一绝缘件更厚的区域,通过第一重叠区覆盖焊印区的至少一部分,降低了焊印区刺破第一绝缘件,而造成电池单体绝缘失效的风险,提高了电池单体的绝缘性能。
在一些实施例中,第一重叠区覆盖焊印区的全部。增大第一重叠区与焊印区的重叠区域,进一步降低焊印区刺破第一绝缘件的风险。
在一些实施例中,壳体由板材弯折成型,板材的两个端部焊接连接,以形成焊印区。在成型壳体时,只需要将板材弯折,并将板材的两个端部焊接,壳体的成型方式简单,相较于传统的冲压或拉伸成型壳体更容易成型,能够有效降低壳体的成型难度,成型效率以及成品优率更高。
在一些实施例中,壳体包括第一壁部,泄压机构设置于第一壁部;泄压机构与第一壁部一体成型;或,泄压机构与第一壁部分体设置,泄压机构安装于第一壁部。若泄压机构与第一壁部一体成型,泄压机构的可靠性更高,省去了泄压机构与第一壁部的连接工艺,能够降低电池单体的生产成本。若泄压机构与第一壁部分体设置,泄压机构为独立于壳体的部件,泄压机构和壳体可以单独生产在组装,生产难度低且效率高。
在一些实施例中,电池单体还包括电极组件和第二绝缘件;电极组件至少部分设置于壳体内;第二绝缘件设置于电极组件和壳体之间,第二绝缘件被配置为绝缘隔离电极组件和壳体;其中,第二绝缘件具有第二重叠区,第二重叠区与泄压机构不重叠。第二绝缘件位于电极组件和壳体之间,起到分隔电极组件和壳体的作用,以实现电极组件与壳体绝缘。第二重叠区与泄压机构不重叠,使得第二绝缘件的第二重叠区并未对泄压机构造成遮挡,降低第二重叠区对泄压机构的影响,提高了泄压机构的泄压及时性。
在一些实施例中,壳体包括第一壁部和第二壁部,泄压机构设置于第一壁部,第二重叠区设置于第二壁部的内侧,且位于第二壁部和电极组件之间。这样,使得泄压机构和第二重叠区分别对应壳体的两个壁部设置,进一步降低第二重叠区对泄压机构的影响。
在一些实施例中,壳体具有开口,第二绝缘件沿开口的周向包覆于电极组件的外表面,沿开口的周向,第二绝缘件的两个端部彼此层叠的部分形成第二重叠区。第二绝缘件沿开口的周向包覆于电极组件的外表面,能够实现对电极组件的外表面的更多区域进行快速覆盖,从而提高电极组件与壳体之间的绝缘性能。将第二绝缘件沿开口的周向包覆于电极组件的外表面,并将第二绝缘件的两个端部彼此层叠,则可实现第二绝缘件覆盖电极组件的外表面,实现方式简单。
在一些实施例中,壳体包括第一壁部,泄压机构设置于第一壁部;第二绝缘件包括位于第一壁部和电极组件之间的第二绝缘部,第二绝缘部对应泄压机构的区域形成有第二泄压区,第二泄压区被配置为允许电池单体内部的排放介质从第二绝缘部背离泄压机构的一侧运动至第二绝缘部面向泄压机构的一侧。第二泄压区的设置能够降低第二绝缘部对排放介质的阻碍作用,使得电极组件产生的排放介质可以通过第二泄压区快速地到达泄压机构,缩短电极组件产生的排放介质运动至泄压机构的路径,提高了电池单体的泄压及时性。
在一些实施例中,第二泄压区包括设置于第二绝缘部上的第二通孔。这种第二泄压区结构简单,易于成型。在电池单体热失控时,电极组件产生的排放介质能够更快速地通过第二通孔到达泄压机构。
在一些实施例中,第二绝缘部设置有第二薄弱部,第二薄弱部限定出第二泄压区。在正常使用电池单体的过程中,第二泄压区并未打开,第二绝缘件在电极组件和壳体之间能够起到更好的绝缘效果。第二绝缘部在第二薄弱部的位置的强度更低,在电池单体热失控时,第二绝缘部能够在第二薄弱部的位置裂开,以打开第二泄压区,使得电极组件产生的排放介质能够快速地经过第二绝缘部到达泄压机构。
在一些实施例中,第二薄弱部包括设置于第二绝缘部的第二线形槽和/或第二破断线。通过在第二绝缘部上设置第二线形槽和/或第二破断线,实现对第二绝缘部局部弱化,实现方式简单。
第二方面,本申请实施例提供一种电池,包括第一方面任意一个实施例提供的电池单体。
第三方面,本申请实施例提供一种用电设备,包括第一方面任意一个实施例提供的电池单体。
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人员来讲,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为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图;
图2为本申请一些实施例提供的电池的爆炸图;
图3为本申请一些实施例提供的电池单体的轴测图;
图4为图3所示的电池单体的爆炸图;
图5为本申请一些实施例提供的壳体和第一绝缘件的爆炸图;
图6为图5所示的壳体和第一绝缘件的装配图;
图7为图6中A处的局部放大图;
图8为图6所示的壳体的结构示意图;
图9为图8所示的壳体的B-B剖视图;
图10为本申请另一些实施例提供的电池单体的爆炸图;
图11为图10所示的壳体的轴测图;
图12为本申请又一些实施例提供的电池单体的爆炸图;
图13为图12所示的壳体的轴测图;
图14为图13所示的壳体的结构示意图;
图15为本申请一些实施例提供的电极组件的结构示意图;
图16为本申请另一些实施例提供的电极组件的结构示意图;
图17为本申请另一些实施例提供的壳体和第一绝缘件的爆炸图;
图18为图17所示的壳体和第一绝缘件的装配图;
图19为图18中C处的局部放大图;
图20为本申请一些实施例提供的壳体和第一绝缘件装配后的局部放大图;
图21为本申请一些实施例提供的第一绝缘部的结构示意图;
图22为本申请另一些实施例提供的第一绝缘部的结构示意图;
图23为图18中D处的局部放大图;
图24为图18所示的壳体的结构示意图;
图25为图24中E处的局部放大图;
图26为本申请另一些实施例提供的壳体的结构示意图;
图27为图26中F处的局部放大图;
图28为本申请一些实施例提供的电池单体的装配图;
图29为图28中G处的局部放大图;
图30为图29中I处的局部放大图;
图31为图28中H处的局部放大图;
图32为本申请另一些实施例提供的电池单体的局部放大图;
图33为本申请一些实施例提供的第二绝缘部的结构示意图;
图34为本申请另一些实施例提供的第二绝缘部的结构示意图。
图标:1-外壳;11-壳体;111-第一壁部;1111-凹槽;1112-泄压孔;112-第二壁部;1121-第一端部;1122-第二端部;113-第三壁部;114-第四壁部;115-第五壁部;116-开口;117-焊印区;12-端盖;2-电极组件;21-极耳;22-正极片;23-负极片;24-隔离件;25-平直区;26-弯折区;3-泄压机构;31-刻痕槽;4-第一绝缘件;41-第一重叠区;42-第一绝缘部;421-第一泄压区;4211-第一通孔;4212-第一薄弱部;42121-第一线形槽;42122-第一破断线;5-第二绝缘件;51-第二重叠区;52-第二绝缘部;521-第二泄压区;5211-第二通孔;5212-第二薄弱部;52121-第二线形槽;52122-第二破断线;6-电极端子;10-电池单体;20-箱体;201-第一部分;202-第二部分;100-电池;200-控制器;300-马达;1000-车辆;X-第一方向;Y-第二方向;Z-第三方向。
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。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员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。
除非另有定义,本申请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;本申请中在申请的说明书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。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本申请中提及“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。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”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人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请中术语“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,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的实施例中,相同的附图标记表示相同的部件,并且为了简洁,在不同实施例中,省略对相同部件的详细说明。应理解,附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸,以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明,而不应对本申请构成任何限定。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
本申请实施例中,电池单体可以为二次电池,二次电池是指在电池单体放电后可通过充电的方式使活性材料激活而继续使用的电池单体。
电池单体包括但不限于锂离子电池、钠离子电池、钠锂离子电池、锂金属电池、钠金属电池、锂硫电池、镁离子电池、镍氢电池、镍镉电池、铅蓄电池等。
电池单体一般包括电极组件。电极组件包括正极、负极以及隔离件。在电池单体充放电过程中,活性离子(例如锂离子)在正极和负极之间往返嵌入和脱出。隔离件设置在正极和负极之间,可以起到防止正负极短路的作用,同时可以使活性离子通过。
在一些实施例中,正极可以为正极片,正极片可以包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极活性材料。
作为示例,正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面,正极活性材料设置在正极集流体相对的两个表面的任意一者或两者上。
作为示例,正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如,作为金属箔片,可采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、碳、镍或钛等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材)上而形成。
作为示例,正极活性材料可包括以下材料中的至少一种:含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料,还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。其中,含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如LiFePO4(也可以简称为LFP))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如LiMnPO4)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物(如LiCoO2)、锂镍氧化物(如LiNiO2)、锂锰氧化物(如LiMnO2、LiMn2O4)、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物(如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(也可以简称为NCM333)、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(也可以简称为NCM523)、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2(也可以简称为NCM211)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(也可以简称为NCM622)、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(也可以简称为NCM811)、锂镍钴铝氧化物(如LiNi0.85Co0.15Al0.05O2)及其改性化合物等中的至少一种。
在一些实施例中,正极可以采用泡沫金属。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金、或泡沫碳等。泡沫金属作为正极时,泡沫金属表面可以不设置正极活性材料,当然也可以设置正极活性材料。作为示例,在泡沫金属内还可以填充或/和沉积有锂源材料、钾金属或钠金属,锂源材料为锂金属和/或富锂材料。
在一些实施例中,负极可以为负极片,负极片可以包括负极集流体。
作为示例,负极集流体可采用金属箔片、泡沫金属或复合集流体。例如,作为金属箔片,可以采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、用碳、镍或钛等。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金、或泡沫碳等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材)上而形成。
作为示例,负极片可以包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极活性材料。
作为示例,负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面,负极活性材料设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
作为示例,负极活性材料可采用本领域公知的用于电池单体的负极活性材料。作为示例,负极活性材料可包括以下材料中的至少一种:人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料,还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。这些负极活性材料可以仅单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
在一些实施例中,正极集流体的材料可以为铝,负极集流体的材料可以为铜。
在一些实施方式中,隔离件为隔离膜。隔离膜可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。
作为示例,隔离膜的主要材质可包括玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜,也可以是多层复合薄膜。在隔离膜为多层复合薄膜时,各层的材料可以相同或不同。隔离件可以是单独的一个部件位于正负极之间,也可以附着在正负极的表面。
在一些实施方式中,隔离件为固态电解质。固态电解质设于正极和负极之间,同时起到传输离子和隔离正负极的作用。
在一些实施方式中,电池单体还包括电解质,电解质在正、负极之间起到传导离子的作用。电解质可以是液态的、凝胶态的或固态的。其中,液态电解质包括电解质盐和溶剂。
在一些实施方式中,电解质盐可以包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。
在一些实施方式中,溶剂可以包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。溶剂也可选醚类溶剂。醚类溶剂可以包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二苯醚及冠醚中的一种或多种。
其中,凝胶态电解质包括以聚合物作为电解质的骨架网络,搭配离子液体-锂盐。
其中,固态电解质包括聚合物固态电解质、无机固态电解质、复合固态电解质。
作为示例,聚合物固态电解质可以为聚醚(聚氧化乙烯)、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、单离子聚合物、聚离子液体-锂盐、纤维素等。
作为示例,无机固态电解质可以包括氧化物固体电解质(晶态的钙钛矿、钠超导离子导体、石榴石、非晶态的LiPON薄膜)、硫化物固体电解质(晶态的锂超离子导体(锂锗磷硫、硫银锗矿)、非晶体硫化物)以及卤化物固体电解质、氮化物固体电解质及氢化物固体电解质中的一种或多种。
作为示例,复合固态电解质通过在聚合物固体电解质中增加无机固态电解质填料形成。
在一些实施方式中,电极组件为卷绕结构。正极片、负极片卷绕成卷绕结构。
在一些实施方式中,电极组件为叠片结构。
作为示例,正极片、负极片可分别设置多个,多个正极片和多个负极片交替层叠设置。
作为示例,正极片可设置多个,负极片折叠形成多个层叠设置的折叠段,相邻的折叠段之间夹持一个正极片。
作为示例,正极片和负极片均折叠形成多个层叠设置的折叠段。
作为示例,隔离件可设置多个,分别设置在任意相邻的正极片或负极片之间。
作为示例,隔离件可连续地设置,通过折叠或者卷绕方式设置在任意相邻的正极片或负极片之间。
在一些实施方式中,电极组件的形状可以为圆柱状,扁平状或多棱柱状等。
在一些实施方式中,电极组件设有极耳,极耳可以将电流从电极组件导出。极耳包括正极耳和负极耳。
在一些实施方式中,电池单体可以包括外壳。外壳用于封装电极组件及电解质等部件。外壳可以为钢壳、铝壳、塑料壳(如聚丙烯)、复合金属壳(如铜铝复合外壳)或铝塑膜等。
作为示例,电池单体可以为圆柱形电池单体、棱柱电池单体、软包电池单体或其它形状的电池单体,棱柱电池单体包括方壳电池单体、刀片形电池单体、多棱柱电池,多棱柱电池例如为六棱柱电池等,本申请没有特别的限制。
本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。
在一些实施例中,电池可以为电池模块,电池单体有多个时,多个电池单体排列并固定形成一个电池模块。
在一些实施例中,电池可以为电池包,电池包包括箱体和电池单体,电池单体或电池模块容纳于箱体中。
在一些实施例中,箱体可以作为车辆的底盘结构的一部分。例如,箱体的部分可以成为车辆的地板的至少一部分,或者,箱体的部分可以成为车辆的横梁和纵梁的至少一部分。
在一些实施例中,电池可以为储能装置。储能装置包括储能集装箱、储能电柜等。
电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素,例如,能量密度、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数,另外,还需要考虑电池单体的可靠性。
在电池技术中,可以在电池单体中设置泄压机构来提高电池单体的可靠性。电池单体上的泄压机构对电池的可靠性有着重要影响。例如,当发生短路、过充等现象时,可能会导致电池单体内部发生热失控从而压力或温度骤升。这种情况下通过泄压机构可以将内部压力及温度向外释放,以降低电池单体发生爆炸、起火的概率。
在电池单体中,可以在壳体的外侧设置绝缘件,以实现电池单体绝缘,降低电池单体发生短路的风险。一般情况下,绝缘件包覆于壳体的外表面后,绝缘件会形成重叠区,重叠区覆盖壳体上的泄压机构。由于重叠区的厚度相较于绝缘件的其他区域厚度更厚,重叠区在电池单体热失控时不易被破坏,重叠区对泄压机构造成较大的影响,导致泄压机构不能及时泄压,电池单体的可靠性降低。
鉴于此,本申请实施例提供一种电池单体,通过将包覆于壳体的外表面的第一绝缘件的第一重叠区与壳体上的泄压机构不重叠设置,来降低第一重叠区对泄压机构的影响,提高了泄压机构的泄压及时性,提高了电池单体的可靠性。
本申请实施例描述的电池单体适用于电池以及使用电池单体的用电设备。
用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。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;电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具,例如,电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。
以下实施例为了方便说明,以用电设备为车辆为例进行说明。
请参照图1,图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。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为本申请一些实施例提供的电池100的爆炸图。电池100包括电池单体10和箱体20,电池单体10容纳于箱体20内。
其中,箱体20是容纳电池单体10的部件,箱体20为电池单体10提供容纳空间,箱体20可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体20可以包括第一部分201和第二部分202,第一部分201与第二部分202相互盖合,以限定出用于容纳电池单体10的容纳空间。第一部分201和第二部分202可以是多种形状,比如,长方体、圆柱体等。第一部分201可以是一侧开放的空心结构,第二部分202也可以是一侧开放的空心结构,第二部分202的开放侧盖合于第一部分201的开放侧,则形成具有容纳空间的箱体20。也可以是第一部分201为一侧开放的空心结构,第二部分202为板状结构,第二部分202盖合于第一部分201的开放侧,则形成具有容纳空间的箱体20。第一部分201与第二部分202可以通过密封元件来实现密封,密封元件可以是密封圈、密封胶等。
在电池100中,电池单体10可以是一个、也可以是多个。若电池单体10为多个,多个电池单体10之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体10中既有串联又有并联。可以是多个电池单体10先串联或并联或混联组成电池模块,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20内。也可以是所有电池单体10之间直接串联或并联或混联在一起,再将所有电池单体10构成的整体容纳于箱体20内。
请参照图3和图4,图3为本申请一些实施例提供的电池单体10的轴测图;图4为图3所示的电池单体10的爆炸图。电池单体10可以包括外壳1、电极组件2、泄压机构3、第一绝缘件4和第二绝缘件5。
外壳1为用于容纳电极组件2及电解质等的部件。作为示例,外壳1可以包括壳体11和端盖12。
壳体11可以是一端形成开口116的空心结构,壳体11也可以是相对的两端形成开口116的空心结构。壳体11可以是多种形状,比如,圆柱状、棱柱状等。壳体11的材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、钢、铝合金、塑料等。
端盖12是封闭壳体11的开口116以将电池单体10的内部环境与外部环境隔绝的部件。端盖12与壳体11共同限定出用于容纳电极组件2、电解质以及其他部件的收容空间。端盖12的形状可以与外壳1的形状相适配,比如,壳体11为长方体结构,端盖12为与外壳1相适配的矩形板状结构,再如,壳体11为圆柱体结构,端盖12为与壳体11相适配的圆形板状结构。端盖12的材质也可以是多种,比如,铜、铁、铝、钢、铝合金、塑料等,端盖12与壳体11的材质可以相同,也可以不同。在一些实施例中,为提高电池单体10的绝缘性能,可以在端盖12的外表面设置绝缘贴片。
在壳体11为一端形成开口116的实施例中,端盖12可以对应设置一个。在壳体11为相对的两端形成开口116的实施例中,端盖12可以对应设置两个,两个端盖12分别封闭壳体11的两个开口116,两个端盖12与壳体11共同限定出收容空间。
泄压机构3为设置于外壳1上用于泄放电池单体10内部压力的部件。可以是在电池单体10内部压力达到阈值时,通过泄压机构3排出电池单体10内部的排放介质,以达到泄压的目的。排放介质包括但不限于:电解液、被溶解或分裂的正负极片、隔离件的碎片、反应产生的气体等。
第一绝缘件4为设置于壳体11的外侧,以实现电池单体10绝缘的部件。第一绝缘件4为绝缘材质,第一绝缘件4可以是塑料、橡胶等材质。
第二绝缘件5为设置于壳体11的内侧,以实现壳体11与电极组件2绝缘隔离的部件。第二绝缘件5为绝缘材质,第二绝缘件5可以是塑料、橡胶等材质。
在一些实施例中,电池单体10还可以包括电极端子6,电极端子6设置外壳1上,电极端子6用于与电极组件2的极耳21电连接,以输入或输出电池单体10的电能。电极端子6可以设置于外壳1的壳体11上,也可以设置于外壳1的端盖12上。电极端子6与极耳21可以直接连接,比如,电极端子6与极耳21直接焊接。电极端子6与极耳21也可以间接连接,比如,电极端子6与极耳21通过集流构件间接连接。集流构件可以是金属导体,金属导体可以是铜、铁、铝、钢、铝合金等材质。
作为示例,如图4所示,壳体11为相对的两端形成开口116的空心结构,壳体11相对的两端均设置有端盖12,壳体11两端的端盖12上均设置有电极端子6,电极组件2相对的两端均形成极耳21,电极组件2一端的极耳21为正极耳,电极组件2另一端的极耳21为负极耳,一个端盖12上的电极端子6与正极耳电连接,另一个端盖12上的电极端子6与负极耳电连接。
请参照图5-图7,图5为本申请一些实施例提供的壳体11和第一绝缘件4的爆炸图;图6为图5所示的壳体11和第一绝缘件4的装配图;图7为图6中A处的局部放大图。本申请实施例提供一种电池单体10,包括壳体11和第一绝缘件4。壳体11设置有泄压机构3。第一绝缘件4包覆于壳体11的外表面,第一绝缘件4具有第一重叠区41,第一重叠区41与泄压机构3不重叠。
壳体11可以是一端形成开口116,也可以是相对的两端形成开口116。壳体11可以是棱柱状、圆柱状等,棱柱可以是三棱柱、四棱柱、五棱柱、六棱柱等。第一绝缘件4可以是包覆于壳体11的外表面的绝缘膜。第一绝缘件4可以固定于壳体11,比如,第一绝缘件4粘接于壳体11。
以壳体11为棱柱状为例,壳体11可以包括多个壁部,多个壁部共同限定出壳体11的内部空间。第一绝缘件4可以覆盖所有壁部的外表面,第一绝缘件4也可以覆盖部分壁部的外表面。在壳体11一端形成开口116的实施例中,可以是第一绝缘件4覆盖壳体11沿开口116的周向设置的多个壁部的外表面,不覆盖壳体11与开口116相对的壁部的外表面,也可以是第一绝缘件4既覆盖壳体11沿开口116的周向设置的多个壁部的外表面,又覆盖壳体11与开口116相对的壁部的外表面。在壳体11相对的两端形成开口116的实施例中,第一绝缘件4可以覆盖壳体11沿开口116的周向设置的多个壁部的外表面。
壳体11上的泄压机构3可以是一个,也可以是多个。泄压机构3与壳体11可以一体成型;泄压机构3与壳体11也可以分体设置,泄压机构3安装于壳体11,比如,泄压机构3为安装于第一壁部111的防爆片、防爆阀、安全阀等。
第一重叠区41为第一绝缘件4的至少两部分层叠在一起的部分,第一重叠区41的厚度相较于第一绝缘件4的其他部分的厚度更厚。第一重叠区41可以是在第一绝缘件4包覆于壳体11的外表面后多个部分层叠在一起形成的多层结构,第一重叠区41可以是两层结构、三层结构、四层结构、五层结构等。第一绝缘件4上的第一重叠区41可以是一个,也可以是多个。
第一重叠区41与泄压机构3不重叠,可理解的是,第一重叠区41不覆盖泄压机构3,第一重叠区41并未对泄压机构3造成遮挡。可以是第一重叠区41与泄压机构3对应壳体11的同一个壁部设置,也可以是第一重叠区41与泄压机构3分别对应壳体11的两个壁部设置。
在本申请实施例中,第一绝缘件4的第一重叠区41与泄压机构3不重叠,使得第一绝缘件4的第一重叠区41并未对泄压机构3造成遮挡,降低因第一绝缘件4的第一重叠区41遮挡泄压机构3,而造成泄压机构3不能及时泄压的风险,提高了泄压机构3的泄压及时性,提高了电池单体10的可靠性。
在一些实施例中,请继续参照图6,壳体11包括第一壁部111和第二壁部112,泄压机构3设置于第一壁部111,第一重叠区41设置于第二壁部112的外表面。
第一壁部111和第二壁部112为壳体11的两个壁部,第一壁部111和第二壁部112可以是壳体11相邻的两个壁部,也可以是壳体11相对的两个壁部。在图6示出的实施例中,第一壁部111和第二壁部112相对设置。
第一绝缘件4可以覆盖第一壁部111的外表面和第二壁部112的外表面,第一绝缘件4也可以覆盖第二壁部112的外表面,不覆盖第一壁部111的外表面。
泄压机构3与第一壁部111可以是一体成型;泄压机构3与第一壁部111也可以分体设置,泄压机构3安装于第一壁部111。第一重叠区41可以覆盖第二壁部112的外表面的全部,也可以覆盖第二壁部112的外表面的一部分。
在本实施例中,泄压机构3和第一重叠区41分别位于两个壁部,进一步降低第一重叠区41对泄压机构3的影响。
在一些实施例中,第一绝缘件4覆盖第一壁部111的外表面和第二壁部112的外表面。
第一绝缘件4可以覆盖第一壁部111的外表面的全部,也可以覆盖第一壁部111的外表面的一部分;第一绝缘件4可以覆盖第二壁部112的外表面的全部,也可以覆盖第二壁部112的外表面的一部分。第一绝缘件4可以仅覆盖第一壁部111的外表面和第二壁部112的外表面,比如,第一壁部111和第二壁部112为壳体11相邻的两个壁部,第一绝缘件4可以仅覆盖第一壁部111的外表面和第二壁部112的外表面;第一绝缘件4还可以覆盖壳体11的其他壁部,比如,如图6所示,第一壁部111与第二壁部112相对设置,第一绝缘件4还覆盖壳体11中连接第一壁部111和第二壁部112的壁部。
在本实施例中,第一绝缘件4覆盖第一壁部111的外表面和第二壁部112的外表面,实现第一壁部111和第二壁部112与外部部件的绝缘,提高电池单体10的绝缘性能,降低电池单体10短路的风险。
在一些实施例中,壳体11还包括第三壁部113和第四壁部114,第三壁部113和第四壁部114沿电池单体10的厚度方向相对设置,第一壁部111和第二壁部112均连接第三壁部113和第四壁部114。
第三壁部113和第四壁部114为壳体11沿电池单体10的厚度方向相对的两个壁部,第三壁部113和第四壁部114可以是壳体11中外表面的面积最大的两个壁部。第一壁部111和第二壁部112均连接于第三壁部113和第四壁部114,第一壁部111和第二壁部112可以是相邻的两个壁部,也可以是相对的两个壁部。第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113和第四壁部114可以一体成型。壳体11也可以通过板材弯折成型,以对应形成第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113和第四壁部114。
第三壁部113和第四壁部114沿第一方向X相对设置,第一方向X为电池单体10的厚度方向,第一方向X也是壳体11的宽度方向。以方壳电池单体为例,电池单体10的厚度小于电池单体10的长度和高度,电池单体10的厚度方向、长度方向和高度方向两两垂直。
在本实施例中,第三壁部113和第四壁部114为壳体11沿电池单体10的厚度方向相对设置的两个壁部,在壳体11内部的电极组件2发生膨胀时,电极组件2在电池单体10的厚度方向的膨胀量更大,第三壁部113和第四壁部114的变形量较第一壁部111和第二壁部112的变形量更大。由于泄压机构3设置于第一壁部111,能够降低电极组件2发生膨胀而对泄压机构3的影响,提高泄压机构3的使用寿命。由于第一绝缘件4的第一重叠区41设置第二壁部112的外表面,第一重叠区41未位于电池单体10的厚度方向上,第一重叠区41并不占用电池单体10沿厚度方向膨胀的膨胀空间,为电池单体10提供更多地膨胀空间,提高电池单体10的使用寿命。
在一些实施例中,请继续参照图6,第一壁部111与第二壁部112相对设置,第一壁部111、第三壁部113、第二壁部112和第四壁部114首尾依次连接。
第一壁部111和第二壁部112为壳体11相对的两个壁部。第一壁部111和第二壁部112沿第二方向Y相对设置,第二方向Y可以垂直于第一方向X,第二方向Y可以是壳体11的高度方向,壳体11可以呈长方体状。
在本实施例中,泄压机构3和第一重叠区41分别位于壳体11相对的两个壁部,使得泄压机构3和第一重叠区41相距更远,进一步降低第一重叠区41对泄压机构3的影响。
在一些实施例中,请参照图8和图9,图8为图6所示的壳体11的结构示意图;图9为图8所示的壳体11的B-B剖视图。壳体11相对的两端均形成有开口116,第一壁部111、第三壁部113、第二壁部112和第四壁部114沿开口116的周向依次设置。
可以理解的是,壳体11为相对的两端形成开口116的空心结构。壳体11的两个开口116沿第三方向Z相对设置,第三方向Z、第二方向Y和第一方向X可以两两垂直,第三方向Z可以是壳体11的长度方向。作为示例,开口116为矩形,矩形的四边的设置方向即为开口116的周向,第一壁部111、第三壁部113、第二壁部112和第四壁部114分别位于矩形的四边。
在电池单体10中,端盖12可以对应设置两个,两个端盖12分别封闭壳体11的两个开口116。
第一壁部111、第三壁部113、第二壁部112和第四壁部114形成相对的两端形成开口116的壳体11,这种结构的壳体11结构简单。在组装电池单体10时,电极组件2可以从壳体11的任意一个开口116进入壳体11内,能够提高电极组件2的入壳效率。
在一些实施例中,请继续参见图6,第一绝缘件4覆盖第一壁部111的外表面、第二壁部112的外表面、第三壁部113的外表面和第四壁部114的外表面。
第一绝缘件4可以覆盖第一壁部111的外表面的全部,也可以覆盖第一壁部111的外表面的一部分;第一绝缘件4可以覆盖第二壁部112的外表面的全部,也可以覆盖第二壁部112的外表面的一部分;第一绝缘件4可以覆盖第三壁部113的外表面的全部,也可以覆盖第三壁部113的外表面的一部分;第一绝缘件4可以覆第四壁部114的外表面的全部,也可以覆盖第四壁部114的外表面的一部分。
第一绝缘件4可以沿开口116的周向包覆于壳体11的外表面,以覆盖第一壁部111的外表面、第二壁部112的外表面、第三壁部113的外表面和第四壁部114的外表面。
在本实施例中,第一绝缘件4实现了第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113、第四壁部114与外部部件的绝缘,提高电池单体10的绝缘性能,降低电池单体10短路的风险。
在一些实施例中,请参照图10和图11,图10为本申请另一些实施例提供的电池单体10的爆炸图;图11为图10所示的壳体11的轴测图。壳体11还包括第五壁部115,第一壁部111、第三壁部113、第二壁部112和第四壁部114围设于第五壁部115的周围,壳体11在与第五壁部115相对的一端形成有开口116。
可以理解的是,壳体11为一端形成开口116的空心结构。在电池单体10中,端盖12可以对应设置一个,该端盖12封闭壳体11的开口116。端盖12上可以设置两个电极端子6,两个电极端子6分别与电极组件2的两个极耳21电连接,两个极耳21极性相反且位于电极组件2面向端盖12一端。
第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113和第四壁部114为壳体11围设于第五壁部115的周围的四个侧壁。第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113、第四壁部114和第五壁部115可以一体成型。壳体11也可以通过板材弯折成型,以对应形成第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113、第四壁部114和第五壁部115。
可以是第一绝缘件4覆盖第一壁部111的外表面、第二壁部112的外表面、第三壁部113的外表面和第四壁部114的外表面,第一绝缘件4不覆盖第五壁部115的外表面;也可以是第一绝缘件4覆盖第一壁部111的外表面、第二壁部112的外表面、第三壁部113的外表面、第四壁部114的外表面和第五壁部115的外表面。
作为示例,第三壁部113和第四壁部114沿第一方向X相对设置,第一壁部111和第二壁部112沿第二方向Y相对设置,壳体11的开口116与第五壁部115沿第三方向Z相对设置,第一方向X、第二方向Y和第三方向Z两两垂直。
在本实施例中,壳体11仅设置有一个开口116,第五壁部115连接第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113和第四壁部114,使得壳体11具有更好的结构稳定性,不易变形。在组装电池单体10时,将电极组件2通过开口116装入壳体11内后,只需要封闭壳体11的一个开口116,能够有效提高电池单体10的组装效率。
在一些实施例中,请参照图12-图14,图12为本申请又一些实施例提供的电池单体10的爆炸图;图13为图12所示的壳体11的轴测图;图14为图13所示的壳体11的结构示意图。壳体11还包括第五壁部115,第二壁部112与第五壁部115相对设置,第二壁部112、第三壁部113、第五壁部115和第四壁部114首尾依次连接,并围设于第一壁部111的周围,壳体11在与第一壁部111相对的一端形成有开口116。
第二壁部112、第三壁部113、第五壁部115和第四壁部114为壳体11围设于第一壁部111的周围的四个侧壁。第一壁部111和第二壁部112为壳体11中相邻的两个壁部。第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113、第四壁部114和第五壁部115可以一体成型。壳体11也可以通过板材弯折成型,以对应形成第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113、第四壁部114和第五壁部115。
第一壁部111为壳体11中设置有泄压机构3的壁部,第一绝缘件4可以覆盖第一壁部111的外表面,也可以不覆盖第一壁部111的外表面。
作为示例,壳体11呈长方体状,第三壁部113和第四壁部114沿第一方向X相对设置,第二壁部112和第五壁部115沿第二方向Y相对设置,壳体11的开口116和第一壁部111沿第三方向Z相对设置,第一方向X、第二方向Y和第三方向Z可以两两垂直。其中,第一方向X为电池单体10的厚度方向。
由于泄压机构3设置于第一壁部111,即泄压机构3设置在壳体11与开口116相对的壁部上,在电池单体10热失控时,电极组件2产生的排放介质能够快速到达泄压机构3,实现快速泄压。
在一些实施例中,请继续参照图12-图14,第一绝缘件4覆盖第一壁部111的外表面、第二壁部112的外表面、第三壁部113的外表面、第四壁部114的外表面和第五壁部115的外表面。
第一绝缘件4可以覆盖第一壁部111的外表面的全部,也可以覆盖第一壁部111的外表面的一部分;第一绝缘件4可以覆盖第二壁部112的外表面的全部,也可以覆盖第二壁部112的外表面的一部分;第一绝缘件4可以覆盖第三壁部113的外表面的全部,也可以覆盖第三壁部113的外表面的一部分;第一绝缘件4可以覆第四壁部114的外表面的全部,也可以覆盖第四壁部114的外表面的一部分;第一绝缘件4可以覆第五壁部115的外表面的全部,也可以覆盖第五壁部115的外表面的一部分。
第一绝缘件4可以通过折叠的方式包覆于壳体11的外表面,以使第一绝缘件4覆盖第一壁部111的外表面、第二壁部112的外表面、第三壁部113的外表面、第四壁部114的外表面和第五壁部115的外表面。第一绝缘件4在成型前可以是平铺的薄膜,在折叠时,可以先将第一绝缘件4设置于第一壁部111的底部,使得第一绝缘件4覆盖第一壁部111的外表面,再将第一绝缘件4的四周向上翻折,使得第一绝缘件4覆盖第二壁部112的外表面、第三壁部113的外表面、第四壁部114的外表面和第五壁部115的外表面。作为示例,第一绝缘件4与第二壁部112相对应的区域形成有第一重叠区41,第二绝缘件5与第五壁部115相对应的区域也形成有第一重叠区41。
在本实施例中,通过第一绝缘件4实现了第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113、第四壁部114和第五壁部115与外部部件的绝缘,提高电池单体10的绝缘性能,降低电池单体10短路的风险。
在一些实施例中,请参照图15,图15为本申请一些实施例提供的电极组件2的结构示意图。电池单体10还包括电极组件2,电极组件2至少一部分容纳于壳体11内,电极组件2包括正极片22和负极片23。电极组件2为叠片结构,正极片22和负极片23沿电池单体10的厚度方向层叠设置。
作为示例,如图15所示,正极片22和负极片23均可以为多个,多个正极片22和多个负极片23沿电池单体10的厚度方向交替层叠设置,以实现正极片22和负极片23沿电池单体10的厚度方向层叠设置。第一方向X为电池单体10的厚度方向。
作为示例,也可以是正极片22为多个,负极片23为多个,正极片22折叠形成多个折叠段,多个折叠段和多个负极片23沿电池单体10的厚度方向交替设置,以实现正极片22和负极片23沿电池单体10的厚度方向层叠设置。
作为示例,电极组件2还可以包括隔离件24,隔离件24设置于正极片22和负极片23之间,以绝缘隔离正极片22和负极片23。
在本实施例中电极组件2为叠片结构,减少极片的弯折,能够有效降低电极组件2析锂。由于正极片22和负极片23的层叠方向与电池单体10的厚度方向一致,电极组件2在膨胀时电池单体10的厚度方向的膨胀量更大,第一壁部111在电极组件2膨胀时受到的影响较小,降低电极组件2发生膨胀而对泄压机构3的影响。
在一些实施例中,请参照图16,图16为本申请另一些实施例提供的电极组件2的结构示意图。电池单体10还包括电极组件2,电极组件2至少一部分容纳于壳体11内,电极组件2包括正极片22和负极片23。电极组件2为卷绕结构,电极组件2具有平直区25,正极片22和负极片23位于平直区25内的部分沿电池单体10的厚度方向层叠设置。
作为示例,电极组件2还可以包括隔离件24,隔离件24设置于正极片22和负极片23之间,以绝缘隔离正极片22和负极片23。
作为示例,电极组件2还具有弯折区26,平直区25的两端均设置有弯折区26。正极片22和负极片23两者位于平直区25的部分处于平直状态,两者位于弯折区26的部分处于弯折状态,比如,正极片22和负极片23两者位于弯折区26的部分均为圆弧形。其中,第一方向X为电池单体10的厚度方向,平直区25沿第二方向Y的两端均设置有弯折区26。
在本实施例中,电极组件2为卷绕结构,电极组件2的成型效率更高。由于正极片22和负极片23位于平直区25的部分的层叠方向与电池单体10的厚度方向一致,电极组件2膨胀时在电池单体10的厚度方向的膨胀量更大,第一壁部111在电极组件2膨胀时受到的影响较小,降低电极组件2发生膨胀而对泄压机构3的影响。
在一些实施例中,请参照图8-图14所示、第一壁部111和/或第二壁部112平行于电池单体10的厚度方向。
第一壁部111可以是平行于电池单体10的厚度方向的壁部,使得泄压机构3位于壳体11平行于电池单体10的厚度方向的壁部;第二壁部112可以是平行于电池单体10的厚度方向的壁部,使得第一重叠区41对应位于壳体11平行于电池单体10的厚度方向的壁部设置。
在图8-图14中,第一方向X为电池单体10的厚度方向。其中,在图8-图11示出的实施例中,第一壁部111和第二壁部112均平行于电池单体10的厚度方向,第一壁部111和第二壁部112为壳体11相对的两个壁部,第一壁部111和第二壁部112沿第二方向Y相对设置。在图12-图14示出的实施例中,第一壁部111和第二壁部112均平行于电池单体10的厚度方向,第一壁部111和第二壁部112为壳体11相邻的两个壁部。
在壳体11内部的电极组件2发生膨胀时,电极组件2在电池单体10的厚度方向的膨胀量更大。若第一壁部111平行于电池单体10的厚度方向,由于泄压机构3设置于第一壁部111,能够降低电极组件2发生膨胀而对泄压机构3的影响,提高泄压机构3的使用寿命。若第二壁部112平行于电池单体10的厚度方向,由于第一绝缘件4的第一重叠区41设置第二壁部112的外表面,第一重叠区41未位于电池单体10的厚度方向上,第一重叠区41并不占用电池单体10沿厚度方向膨胀的膨胀空间,为电池单体10提供更多地膨胀空间,提高电池单体10的使用寿命。
在一些实施例中,请参照图17-图19,图17为本申请另一些实施例提供的壳体11和第一绝缘件4的爆炸图;图18为图17所示的壳体11和第一绝缘件4的装配图;图19为图18中C处的局部放大图。壳体11包括第一壁部111,泄压机构3设置于第一壁部111。第一绝缘件4包括覆盖第一壁部111的外表面的第一绝缘部42,第一绝缘部42对应泄压机构3的区域形成有第一泄压区421,第一泄压区421被配置为允许泄压机构3排放的排放介质从第一绝缘部42面向泄压机构3的一侧运动至第一绝缘部42背离泄压机构3的一侧。
第一壁部111为壳体11中设置有泄压机构3的壁部,第一绝缘部42为第一绝缘件4覆盖第一壁部111的外表面的部分。
第一泄压区421为第一绝缘部42在电池单体10热失控时供排放介质通过的区域。第一泄压区421与泄压机构3相对应,即第一泄压区421和泄压机构3沿第一壁部111的厚度方向的投影至少部分重叠。在图17-图19示出的实施例中,壳体11还包括第二壁部112,第一壁部111与第二壁部112沿第二方向Y相对设置,第一重叠区41设置于第二壁部112的外表面,第二方向Y为第一壁部111的厚度方向。
第一泄压区421的设置能够降低第一绝缘部42对泄压机构3的影响,使得泄压机构3在电池单体10热失控时能够及时泄压,电池单体10内部的排放介质可以依次通过泄压机构3和第一泄压区421快速排出,提高了电池单体10的泄压及时性。
在一些实施例中,请继续参照图19,第一泄压区421包括设置于第一绝缘部42上的第一通孔4211。
第一通孔4211可以是多种形状,比如,第一通孔4211可以是圆孔、方孔等。第一通孔4211沿第一壁部111的厚度方向贯穿第一绝缘部42的内外表面。第一泄压区421中的第一通孔4211可以是一个,也可以是多个。在图19示出的实施例中,第一绝缘部42上设置一个第一通孔4211,泄压机构3沿第一壁部111的厚度方向的投影完全位于第一通孔4211内。
在本实施例中,第一泄压区421结构简单,易于成型。在电池单体10热失控时,第一绝缘部42对泄压机构3阻碍作用更小,电池单体10内部的排放介质能够更快速地通过泄压机构3排出。
在一些实施例中,请参照图20,图20为本申请一些实施例提供的壳体11和第一绝缘件4装配后的局部放大图。第一绝缘部42设置有第一薄弱部4212,第一薄弱部4212限定出第一泄压区421。
第一绝缘部42在设置第一薄弱部4212的区域更为薄弱,强度更低,更容易被破坏。第一薄弱部4212沿第一泄压区421的边缘设置,第一泄压区421为第一绝缘部42在电池单体10热失控时能够打开的区域。
在本实施例中,第一绝缘部42可以覆盖泄压机构3,提高电池单体10的绝缘性能。第一绝缘部42在第一薄弱部4212的位置的强度更低,在电池单体10热失控时,第一绝缘部42能够在第一薄弱部4212的位置裂开,以打开第一泄压区421,使得电池单体10内部的排放介质能够快速排除。
在一些实施例中,请参照图21和图22,图21为本申请一些实施例提供的第一绝缘部42的结构示意图;图22为本申请另一些实施例提供的第一绝缘部42的结构示意图。第一薄弱部4212包括设置于第一绝缘部42的第一线形槽42121和/或第一破断线42122。
在图21示出的实施例中,第一薄弱部4212为设置于第一绝缘部42的第一线形槽42121,第一线形槽42121可以沿封闭轨迹延伸,以形成环形槽。
在图22示出的实施例中,第一薄弱部4212为设置于第一绝缘部42的第一破断线42122,第一破断线42122包括沿封闭轨迹排布的多个槽或孔。
在另一实施例中,可以是第一薄弱部4212的一部分为第一线形槽42121,另一部分为第一破断线42122。
在本实施例中,通过在第一绝缘部42上设置第一线形槽42121和/或第一破断线42122,实现对第一绝缘部42局部弱化,实现方式简单。
在一些实施例中,请参照图23,图23为图18中D处的局部放大图。壳体11具有开口116(图23未示出),第一绝缘件4沿开口116的周向包覆于壳体11的外表面,沿开口116的周向,第一绝缘件4的两个端部彼此层叠的部分形成第一重叠区41。
第一绝缘件4可以由一片体沿开口116的周向围绕壳体11设置形成。第一绝缘件4可以覆盖壳体11沿开口116的周向设置的壁部的外表面。比如,壳体11相对的两端均形成开口116,壳体11包括第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113和第四壁部114,沿开口116的周向,第一壁部111、第三壁部113、第二壁部112和第四壁部114首尾依次连接,第一绝缘件4沿开口116的周向包覆于壳体11的外表面后,第一绝缘件4可以覆盖第一壁部111的外表面、第二壁部112的外表面、第三壁部113的外表面和第四壁部114的外表面;再如,壳体11一端形成开口116,壳体11包括第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113、第四壁部114和第五壁部115,沿开口116的周向,第一壁部111、第三壁部113、第二壁部112和第四壁部114首尾依次连接,并围设于第五壁部115的周围,壳体11在与第五壁部115相对的一端形成开口116,第一绝缘件4沿开口116的周向包覆于壳体11的外表面后,第一绝缘件4可以覆盖第一壁部111的外表面、第二壁部112的外表面、第三壁部113的外表面和第四壁部114的外表面。当然,第一绝缘件4也可以将第五壁部115的外表面覆盖。
第一绝缘件4的两个端部彼此层叠的部分形成第一重叠区41,第一绝缘件4从一端的端面沿开口116的周向的正向延伸第一预设距离L1的区域内的部分为第一绝缘件4的一个端部,该端部的长度等于第一预设距离L1;第一绝缘件4从另一端的端面沿开口116的周向的反向延伸第二预设距离L2的区域内的部分为第一绝缘件4的另一个端部,该端部的长度等于第二预设距离L2。第一预设距离L1与第二预设距离L2可以相等,也可以不等。作为示例,第一绝缘件4的两个端部共同覆盖与第一壁部111相对的壁部的外表面,在图23示出的实施例中,壳体11中与第一壁部111相对的壁部为第二壁部112。
在本实施例中,第一绝缘件4沿开口116的周向包覆于壳体11的外表面,能够实现对壳体11的外表面的更多区域进行快速覆盖,从而提高电池单体10的绝缘性能。将第一绝缘件4沿开口116的周向包覆于壳体11的外表面,并将第一绝缘件4的两个端部彼此层叠,则可实现第一绝缘件4覆盖壳体11的外表面,实现方式简单。
在一些实施例中,壳体11具有焊印区117,第一重叠区41覆盖焊印区117的至少一部分。
焊印区117为壳体11成型过程中两部分焊接形成的焊印部分,以实现该两部分的固定连接。壳体11上的焊印区117可以是一个,也可以是多个,比如,壳体11由板材弯折成型,板材的两个端部彼此焊接,使得壳体11上形成一个焊印区117;再如,壳体11由多个板体拼接而成,相邻的两个板材彼此焊接,在相邻的两个板体焊接位置形成一个焊印区117,使得壳体11上形成多个焊印区117。第一重叠区41可以与壳体11上的焊印区117一一对应,一个重叠区对应覆盖一个焊印区117;也可以一个重叠区与多个焊印区117相对应,一个重叠区覆盖多个焊印区117。第一重叠区41可以覆盖焊印区117的一部分,也可以覆盖焊印区117的全部。
在对壳体11进行焊接形成焊印区117时,焊印区117容易形成凸出于壳体11的外表面的焊渣,焊渣容易刺破第一绝缘件4,造成电池单体10绝缘失效。由于第一重叠区41为第一绝缘件4更厚的区域,通过第一重叠区41覆盖焊印区117的至少一部分,降低了焊印区117刺破第一绝缘件4,而造成电池单体10绝缘失效的风险,提高了电池单体10的绝缘性能。
在一些实施例中,第一重叠区41覆盖焊印区117的全部。
第一重叠区41覆盖焊印区117的全部,使得焊印区117沿壳体11的壁厚方向的投影完全位于第一重叠区41内,增大第一重叠区41与焊印区117的重叠区域,进一步降低焊印区117刺破第一绝缘件4的风险。
在一些实施例中,请继续参照图23,壳体11由板材弯折成型,板材的两个端部焊接连接,以形成焊印区117。
壳体11在成型前,板材可以是平板结构,板材通过弯折并将板材的两个端部彼此焊接形成壳体11。板材的两个端部分别为第一端部1121和第二端部1122,板材从一端的端面沿壳体11的开口116的周向的正向延伸第三预设距离L3的区域内的部分为第一端部1121,第一端部1121的长度等于第三预设距离L3;板材从另一端的端面沿壳体11的开口116的周向的反向延伸第四预设距离L4的区域内的部分为第二端部1122,第二端部1122的长度等于第四预设距离L4,第三预设距离L3与第四预设距离L4可以相等,也可以不等。作为示例,第一端部1121和第二端部1122共同形成与第一壁部111相对的壁部。
在成型壳体11时,只需要将板材弯折,并将板材的两个端部焊接,壳体11的成型方式简单,相较于传统的冲压或拉伸成型壳体11更容易成型,能够有效降低壳体11的成型难度,成型效率以及成品优率更高,尤其是薄壁壳体,薄壁壳体壁厚不大于0.6mm。
在一些实施例中,请参照图24和图25,图24为图18所示的壳体11的结构示意图;图25为图24中E处的局部放大图。壳体11包括第一壁部111,泄压机构3设置于第一壁部111。泄压机构3与第一壁部111一体成型。
作为示例,第一壁部111设置有凹槽1111,凹槽1111的槽底壁形成泄压机构3,凹槽1111可以是设置于第一壁部111的内表面和/或外表面。在图24和图25示出的实施例中,凹槽1111设置于第一壁部111的外表面,凹槽1111的槽底面与第一壁部111的内表面之间的部分为凹槽1111的槽底壁。
凹槽1111可以通过多种方式形成于第一壁部111,比如,冲压成型、铣削加工成型、激光刻蚀成型等。凹槽1111可以是多种形状的槽,比如,凹槽1111可以是矩形槽、圆形槽、椭圆形槽等。矩形槽为横截面为矩形的槽,圆形槽为横截面为圆形的槽,椭圆形槽为横截面为椭圆形的槽,这里所指的横截面垂直于凹槽1111的深度方向。
作为示例,为提高泄压机构3的泄压灵敏性,可以在泄压机构3上设置刻痕槽31,当电池单体10内部压力达到阈值时,泄压机构3沿着刻痕槽31裂开泄压,以及时泄放电池单体10内部的压力。刻痕槽31可以通过多种方式成型,比如,冲压成型、铣削加工成型、激光刻蚀成型等。刻痕槽31可以是沿封闭轨迹延伸的槽,比如,环形槽;刻痕槽31也可以是沿非封闭轨迹延伸的槽,比如,直线形槽、圆弧形槽、U形槽等。
在本实施例中,泄压机构3与第一壁部111一体成型,泄压机构3的可靠性更高,省去了泄压机构3与第一壁部111的连接工艺,能够降低电池单体10的生产成本。
在一些实施例中,请参照图26和图27,图26为本申请另一些实施例提供的壳体11的结构示意图;图27为图26中F处的局部放大图。壳体11包括第一壁部111,泄压机构3设置于第一壁部111,泄压机构3与第一壁部111分体设置,泄压机构3安装于第一壁部111。
泄压机构3和壳体11为单独的两个部件,两者单独成型后安装在一起。泄压机构3可以是防爆片、防爆阀、安全阀等部件。泄压机构3可以通过粘接、焊接等方式安装于第一壁部111。第一壁部111设置有泄压孔1112,泄压机构3覆盖泄压孔1112,当电池单体10内部压力达到阈值时,泄压机构3打开至少部分泄压孔1112,电池单体10内部的排放介质通过泄压孔1112排出,以泄放电池单体10内部的压力。
作为示例,为提高泄压机构3的泄压灵敏性,可以在泄压机构3上设置刻痕槽31,当电池单体10内部压力达到阈值时,泄压机构3沿着刻痕槽31裂开泄压,以及时泄放电池单体10内部的压力。刻痕槽31可以通过多种方式成型,比如,冲压成型、铣削加工成型、激光刻蚀成型等。刻痕槽31可以是沿封闭轨迹延伸的槽,比如,环形槽;刻痕槽31也可以是沿非封闭轨迹延伸的槽,比如,直线形槽、圆弧形槽、U形槽等。
在本实施例中,泄压机构3与第一壁部111分体设置,泄压机构3为独立于壳体11的部件,泄压机构3和壳体11可以单独生产在组装,生产难度低且效率高。
在一些实施例中,请参照图28-图30,图28为本申请一些实施例提供的电池单体10的装配图;图29为图28中G处的局部放大图;图30为图29中I处的局部放大图。电池单体10还包括电极组件2和第二绝缘件5。电极组件2至少部分设置于壳体11内。第二绝缘件5设置于电极组件2和壳体11之间,第二绝缘件5被配置为绝缘隔离电极组件2和壳体11。其中,第二绝缘件5具有第二重叠区51,第二重叠区51与泄压机构3不重叠。
第二绝缘件5为设置于电极组件2和壳体11之间的绝缘部件,其为绝缘材质,可以是橡胶、塑料等。
第二重叠区51为第二绝缘件5的至少两部分层叠在一起的部分,第二重叠区51的厚度相较于第二绝缘件5的其他部分的厚度更厚。第二重叠区51可以是在第二绝缘件5包覆于电极组件2的外表面后多个部分层叠在一起形成的多层结构,第二重叠区51可以是两层结构、三层结构、四层结构、五层结构等。第二绝缘件5上的第二重叠区51可以是一个,也可以是多个。
第二重叠区51与泄压机构3不重叠,可理解的是,第二重叠区51不覆盖泄压机构3,第二重叠区51并未对泄压机构3造成遮挡。可以是第二重叠区51与泄压机构3对应壳体11的同一个壁部设置,也可以是第二重叠区51与泄压机构3分别对应壳体11的两个壁部设置。
第二绝缘件5位于电极组件2和壳体11之间,起到分隔电极组件2和壳体11的作用,以实现电极组件2与壳体11绝缘。第二重叠区51与泄压机构3不重叠,使得第二绝缘件5的第二重叠区51并未对泄压机构3造成遮挡,降低第二重叠区51对泄压机构3的影响,提高了泄压机构3的泄压及时性。
在一些实施例中,请继续参照图28-图30,壳体11包括第一壁部111和第二壁部112,泄压机构3设置于第一壁部111,第二重叠区51设置于第二壁部112的内侧,且位于第二壁部112和电极组件2之间。
第一壁部111和第二壁部112可以是壳体11相邻的两个壁部,第一壁部111和第二壁部112也可以是壳体11相对的两个壁部。在图28-图30示出的实施例中,第一壁部111和第二壁部112相对设置。
作为示例,第二壁部112具有焊印区117,第二重叠区51对应焊印区117设置,第二重叠区51覆盖焊印区117的至少一部分。可以理解的是,第二重叠区51可以覆盖焊印区117的全部,也可以覆盖焊印区117的一部分。由于第二重叠区51为第二绝缘件5更厚的区域,通过第二重叠区51覆盖焊印区117至少一部分,降低了焊印区117刺破第二绝缘件5,而造成壳体11与电极组件2之间绝缘失效的风险。
在本实施例中,泄压机构3和第二重叠区51分别对应壳体11的两个壁部设置,进一步降低第二重叠区51对泄压机构3的影响。在壳体11中的第三壁部113和第四壁部114在电池单体10的厚度方向相对设置的实施例中,第二重叠区51并未位于电池单体10的厚度方向上,第二重叠区51并未占用电极组件2与第三壁部113或第四壁部114之间的膨胀空间,能够为电极组件2提供更多地膨胀空间。
在一些实施例中,请继续参照图28-图30,壳体11具有开口116(图28-图30未示出),第二绝缘件5沿开口116的周向包覆于电极组件2的外表面,沿开口116的周向,第二绝缘件5的两个端部彼此层叠的部分形成第二重叠区51。
第二绝缘件5可以由一片体沿开口116的周向围绕电极组件2设置形成。在一些实施例中,壳体11相对的两端形成开口116,壳体11包括第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113和第四壁部114,沿开口116的周向,第一壁部111、第三壁部113、第二壁部112和第四壁部114首尾依次连接,第二绝缘件5沿开口116的周向包覆于电极组件2的外表面后,第二绝缘件5可以覆盖电极组件2面向第一壁部111、第三壁部113、第二壁部112和第四壁部114的外表面。在另一些实施例中,壳体11一端形成开口116,壳体11包括第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113、第四壁部114和第五壁部115,沿开口116的周向,第一壁部111、第三壁部113、第二壁部112和第四壁部114首尾依次连接,并围设于第五壁部115的周围,壳体11在与第五壁部115相对的一端形成开口116,第二绝缘件5沿开口116的周向包覆于电极组件2的外表面后,第二绝缘件5可以覆盖电极组件2面向与第一壁部111、第三壁部113、第二壁部112和第四壁部114的外表面。当然,第二绝缘件5也可以覆盖电极组件2面向第五壁部115的外表面。
第二绝缘件5的两个端部彼此层叠的部分形成第二重叠区51,第二绝缘件5从一端的端面沿开口116的周向的正向延伸第五预设距离L5的区域内的部分为第二绝缘件5的一个端部,该端部的长度等于第五预设距离L5;第二绝缘件5从另一端的端面沿开口116的周向的反向延伸第六预设距离L6的区域内的部分为第二绝缘件5的另一个端部,该端部的长度等于第六预设距离L6。第五预设距离L5与第六预设距离L6可以相等,也可以不等。作为示例,第二绝缘件5的两个端部共同覆盖电极组件2面向第二壁部112的外表面。
第二绝缘件5沿开口116的周向包覆于电极组件2的外表面,能够实现对电极组件2的外表面的更多区域进行快速覆盖,从而提高电极组件2与壳体11之间的绝缘性能。将第二绝缘件5沿开口116的周向包覆于电极组件2的外表面,并将第二绝缘件5的两个端部彼此层叠,则可实现第二绝缘件5覆盖电极组件2的外表面,实现方式简单。
在一些实施例中,请参照图31,图31为图28中H处的局部放大图。壳体11包括第一壁部111,泄压机构3设置于第一壁部111。第二绝缘件5包括位于第一壁部111和电极组件2之间的第二绝缘部52,第二绝缘部52对应泄压机构3的区域形成有第二泄压区521,第二泄压区521被配置为允许电池单体10内部的排放介质从第二绝缘部52背离泄压机构3的一侧运动至第二绝缘部52面向泄压机构3的一侧。
第二绝缘部52为第二绝缘件5位于电极组件2与第一壁部111之间的部分。第二泄压区521为第二绝缘部52在电池单体10热失控时供排放介质通过的区域。第二绝缘部52与泄压机构3相对应,即第二泄压区521和泄压机构3沿第一壁部111的厚度方向的投影至少部分重叠。作为示例,第一壁部111与第二壁部112(图28示出)沿第二方向Y相对设置,第二方向Y为第一壁部111的厚度方向。
第二泄压区521的设置能够降低第二绝缘部52对排放介质的阻碍作用,使得电极组件2产生的排放介质可以通过第二泄压区521快速地到达泄压机构3,缩短电极组件2产生的排放介质运动至泄压机构3的路径,提高了电池单体10的泄压及时性。
在一些实施例中,请继续参照图31,第二泄压区521包括设置于第二绝缘部52上的第二通孔5211。
第二通孔5211可以是多种形状,比如,第二通孔5211可以是圆孔、方孔等。第二通孔5211沿第一壁部111的厚度方向贯穿第二绝缘部52的内外表面。第二泄压区521中的第二通孔5211可以是一个,也可以是多个。在图31示出的实施例中,第二绝缘部52上设置一个第二通孔5211,泄压机构3沿第二壁部112的厚度方向的投影完全位于第二通孔5211内。
在本实施例中,第二泄压区521结构简单,易于成型。在电池单体10热失控时,电极组件2产生的排放介质能够更快速地通过第二通孔5211到达泄压机构3。
在一些实施例中,请参照图32,图32为本申请另一些实施例提供的电池单体10的局部放大图。第二绝缘部52设置有第二薄弱部5212,第二薄弱部5212限定出第二泄压区521。
第二绝缘部52在设置第二薄弱部5212的区域更为薄弱,强度更低,更容易被破坏。第二薄弱部5212沿第二泄压区521的边缘设置,第二泄压区521为第二绝缘部52在电池单体10热失控时能够打开的区域。
在正常使用电池单体10的过程中,第二泄压区521并未打开,第二绝缘件5在电极组件2和壳体11之间能够起到更好的绝缘效果。第二绝缘部52在第二薄弱部5212的位置的强度更低,在电池单体10热失控时,第二绝缘部52能够在第二薄弱部5212的位置裂开,以打开第二泄压区521,使得电极组件2产生的排放介质能够快速地经过第二绝缘部52到达泄压机构3。
在一些实施例中,请参照图33和图34,图33为本申请一些实施例提供的第二绝缘部52的结构示意图;图34为本申请另一些实施例提供的第二绝缘部52的结构示意图。第二薄弱部5212包括设置于第二绝缘部52的第二线形槽52121和/或第二破断线52122。
在图33示出的实施例中,第二薄弱部5212为设置于第二绝缘部52的第二线形槽52121,第二线形槽52121可以沿封闭轨迹延伸,以形成环形槽。
在图34示出的实施例中,第二薄弱部5212为设置于第二绝缘部52的第二破断线52122,第二破断线52122包括沿封闭轨迹排布的多个槽或孔。
在另一实施例中,可以是第二薄弱部5212的一部分为第二线形槽52121,另一部分为第二破断线52122。
在本实施例中,通过在第二绝缘部52上设置第二线形槽52121和/或第二破断线52122,实现对第二绝缘部52局部弱化,实现方式简单。
本申请实施例提供一种电池100,包括上述任意一个实施例提供的电池单体10。
本申请实施例提供一种用电设备,包括上述任意一个实施例提供的电池单体10。
请参照图3-图9所示,本申请实施例提供一种电池单体10,电池单体10包括外壳1、电极组件2、泄压机构3、第一绝缘件4和第二绝缘件5。外壳1包括壳体11和端盖12,壳体11具有开口116,端盖12与开口116一一对应,端盖12封闭壳体11的开口116。壳体11包括第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113和第四壁部114,沿开口116的周向,第一壁部111、第三壁部113、第二壁部112和第四壁部114首尾依次连接,第三壁部113沿第四壁部114沿第一方向X相对设置,第一壁部111与第二壁部112沿第二方向Y相对设置,沿第三方向Z,壳体11相对的两端均形成有开口116,第一方向X为电池单体10的厚度方向,第一方向X、第二方向Y和第三方向Z两两垂直。第一绝缘件4包覆于壳体11的外表面,以覆盖第一壁部111的外表面、第二壁部112的外表面、第三壁部113的外表面和第四壁部114的外表面。电极组件2容纳于壳体11内,沿第三方向Z,电极组件2相对的两端形成有极性相反的极耳21,端盖12上设置有电极端子6,两个端盖12上的电极端子6分别与电极组件2两端的极耳21电连接。泄压机构3设置于第一壁部111,第一绝缘件4具有第一重叠区41,第一重叠区41设置于第二壁部112的外表面,以使第一重叠区41与泄压机构3不重叠。第二绝缘件5设置于电极组件2和壳体11之间,第二绝缘件5被配置为绝缘隔离电极组件2和壳体11。第二绝缘件5具有第二重叠区51,第二重叠区51设置于第二壁部112的内侧,且位于第二壁部112和电极组件2之间,以使第二重叠区51与泄压机构3不重叠。
其中,第一绝缘件4包括覆盖第一壁部111的外表面的第一绝缘部42,第一绝缘部42对应泄压机构3的区域形成有第一泄压区421,第一泄压区421被配置为允许泄压机构3排放的排放介质从第一绝缘部42面向泄压机构3的一侧运动至第一绝缘部42背离泄压机构3的一侧。第一泄压区421可以包括设置于第一绝缘部42上的第一通孔4211;第一泄压区421也可以是由第一绝缘部42上的第一薄弱部4212限定出的区域,第一薄弱部4212可以包括设置于第一绝缘部42的第一线形槽42121和/或第一破断线42122。
第二绝缘件5包括位于第一壁部111和电极组件2之间的第二绝缘部52,第二绝缘部52对应泄压机构3的区域形成有第二泄压区521,第二泄压区521被配置为允许电池单体10内部的排放介质从第二绝缘部52背离泄压机构3的一侧运动至第二绝缘部52面向泄压机构3的一侧。第二泄压区521可以包括设置于第二绝缘部52上的第二通孔;第二泄压区521也可以是由第二绝缘部52上的第二薄弱部5212限定出的区域,第二薄弱部5212可以包括设置于第二绝缘部52的第二线形槽52121和/或第二破断线52122。
请参照图10-图11所示,本申请实施例提供一种电池单体10,电池单体10包括外壳1、电极组件2、泄压机构3、第一绝缘件4和第二绝缘件5。外壳1包括壳体11和端盖12,壳体11具有开口116,端盖12与开口116一一对应,端盖12封闭壳体11的开口116。壳体11包括第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113、第四壁部114和第五壁部115,沿开口116的周向,第一壁部111、第三壁部113、第二壁部112和第四壁部114首尾依次连接,并围设于第五壁部115的周围,第三壁部113沿第四壁部114沿第一方向X相对设置,第一壁部111与第二壁部112沿第二方向Y相对设置,沿第三方向Z,第五壁部115与开口116相对设置,第一方向X为电池单体10的厚度方向,第一方向X、第二方向Y和第三方向Z两两垂直。第一绝缘件4包覆于壳体11的外表面,以覆盖第一壁部111的外表面、第二壁部112的外表面、第三壁部113的外表面和第四壁部114的外表面。电极组件2容纳于壳体11内,沿第三方向Z,电极组件2的一端形成有极性相反的两个极耳21,端盖12上设置有两个电极端子6,两个电极端子6分别与两个极耳21电连接。泄压机构3设置于第一壁部111,第一绝缘件4具有第一重叠区41,第一重叠区41设置于第二壁部112的外表面,以使第一重叠区41与泄压机构3不重叠。第二绝缘件5设置于电极组件2和壳体11之间,第二绝缘件5被配置为绝缘隔离电极组件2和壳体11。第二绝缘件5具有第二重叠区51,第二重叠区51设置于第二壁部112的内侧,且位于第二壁部112和电极组件2之间,以使第二重叠区51与泄压机构3不重叠。
其中,第一绝缘件4包括覆盖第一壁部111的外表面的第一绝缘部42,第一绝缘部42对应泄压机构3的区域形成有第一泄压区421,第一泄压区421被配置为允许泄压机构3排放的排放介质从第一绝缘部42面向泄压机构3的一侧运动至第一绝缘部42背离泄压机构3的一侧。第一泄压区421可以包括设置于第一绝缘部42上的第一通孔4211;第一泄压区421也可以是由第一绝缘部42上的第一薄弱部4212限定出的区域,第一薄弱部4212可以包括设置于第一绝缘部42的第一线形槽42121和/或第一破断线42122。
第二绝缘件5包括位于第一壁部111和电极组件2之间的第二绝缘部52,第二绝缘部52对应泄压机构3的区域形成有第二泄压区521,第二泄压区521被配置为允许电池单体10内部的排放介质从第二绝缘部52背离泄压机构3的一侧运动至第二绝缘部52面向泄压机构3的一侧。第二泄压区521可以包括设置于第二绝缘部52上的第二通孔;第二泄压区521也可以是由第二绝缘部52上的第二薄弱部5212限定出的区域,第二薄弱部5212可以包括设置于第二绝缘部52的第二线形槽52121和/或第二破断线52122。
请参照图12-图14所示,本申请实施例提供一种电池单体10,电池单体10包括外壳1、电极组件2、泄压机构3、第一绝缘件4和第二绝缘件5。外壳1包括壳体11和端盖12,壳体11具有开口116,端盖12与开口116一一对应,端盖12封闭壳体11的开口116。壳体11包括第一壁部111、第二壁部112、第三壁部113、第四壁部114和第五壁部115,沿开口116的周向,第二壁部112、第三壁部113、第五壁部115和第四壁部114首尾依次连接,并围设于第一壁部111的周围,第三壁部113沿第四壁部114沿第一方向X相对设置,第二壁部112与第五壁部115沿第二方向Y相对设置,沿第三方向Z,第一壁部111与开口116相对设置,第一方向X为电池单体10的厚度方向,第一方向X、第二方向Y和第三方向Z两两垂直。第一绝缘件4包覆于壳体11的外表面,以覆盖第一壁部111的外表面、第二壁部112的外表面、第三壁部113的外表面、第四壁部114的外表面和第五壁部115的外表面。电极组件2容纳于壳体11内,沿第三方向Z,电极组件2的一端形成有极性相反的两个极耳21,端盖12上设置有两个电极端子6,两个电极端子6分别与两个极耳21电连接。泄压机构3设置于第一壁部111,第一绝缘件4具有第一重叠区41,第一重叠区41设置于第二壁部112的外表面,以使第一重叠区41与泄压机构3不重叠。第二绝缘件5设置于电极组件2和壳体11之间,第二绝缘件5被配置为绝缘隔离电极组件2和壳体11。第二绝缘件5具有第二重叠区51,第二重叠区51设置于第二壁部112的内侧,且位于第二壁部112和电极组件2之间,以使第二重叠区51与泄压机构3不重叠。
其中,第一绝缘件4包括覆盖第一壁部111的外表面的第一绝缘部42,第一绝缘部42对应泄压机构3的区域形成有第一泄压区421,第一泄压区421被配置为允许泄压机构3排放的排放介质从第一绝缘部42面向泄压机构3的一侧运动至第一绝缘部42背离泄压机构3的一侧。第一泄压区421可以包括设置于第一绝缘部42上的第一通孔4211;第一泄压区421也可以是由第一绝缘部42上的第一薄弱部4212限定出的区域,第一薄弱部4212可以包括设置于第一绝缘部42的第一线形槽42121和/或第一破断线42122。
第二绝缘件5包括位于第一壁部111和电极组件2之间的第二绝缘部52,第二绝缘部52对应泄压机构3的区域形成有第二泄压区521,第二泄压区521被配置为允许电池单体10内部的排放介质从第二绝缘部52背离泄压机构3的一侧运动至第二绝缘部52面向泄压机构3的一侧。第二泄压区521可以包括设置于第二绝缘部52上的第二通孔;第二泄压区521也可以是由第二绝缘部52上的第二薄弱部5212限定出的区域,第二薄弱部5212可以包括设置于第二绝缘部52的第二线形槽52121和/或第二破断线52122。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,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 (30)
1.一种电池单体,其特征在于,包括:
壳体,设置有泄压机构;
第一绝缘件,包覆于所述壳体的外表面,所述第一绝缘件具有第一重叠区,所述第一重叠区与所述泄压机构不重叠。
2.如权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述壳体包括第一壁部和第二壁部,所述泄压机构设置于第一壁部,所述第一重叠区设置于所述第二壁部的外表面。
3.如权利要求2所述的电池单体,其特征在于,所述第一绝缘件覆盖所述第一壁部的外表面和所述第二壁部的外表面。
4.如权利要求2所述的电池单体,其特征在于,所述壳体还包括第三壁部和第四壁部,所述第三壁部和所述第四壁部沿所述电池单体的厚度方向相对设置,所述第一壁部和所述第二壁部均连接所述第三壁部和所述第四壁部。
5.如权利要求4所述的电池单体,其特征在于,所述第一壁部与所述第二壁部相对设置,所述第一壁部、所述第三壁部、所述第二壁部和所述第四壁部首尾依次连接。
6.如权利要求5所述的电池单体,其特征在于,所述壳体相对的两端均形成有开口,所述第一壁部、所述第三壁部、所述第二壁部和所述第四壁部沿所述开口的周向依次设置。
7.如权利要求4所述的电池单体,其特征在于,所述第一绝缘件覆盖所述第一壁部的外表面、所述第二壁部的外表面、所述第三壁部的外表面和所述第四壁部的外表面。
8.如权利要求5所述的电池单体,其特征在于,所述壳体还包括第五壁部,所述第一壁部、所述第三壁部、所述第二壁部和所述第四壁部围设于所述第五壁部的周围,所述壳体在与所述第五壁部相对的一端形成有开口。
9.如权利要求4所述的电池单体,其特征在于,所述壳体还包括第五壁部,所述第二壁部与所述第五壁部相对设置,所述第二壁部、所述第三壁部、所述第五壁部和所述第四壁部首尾依次连接,并围设于所述第一壁部的周围,所述壳体在与所述第一壁部相对的一端形成有开口。
10.如权利要求9所述的电池单体,其特征在于,所述第一绝缘件覆盖所述第一壁部的外表面、所述第二壁部的外表面、所述第三壁部的外表面、所述第四壁部的外表面和所述第五壁部的外表面。
11.如权利要求4所述的电池单体,其特征在于,所述电池单体还包括电极组件,所述电极组件至少一部分容纳于所述壳体内,所述电极组件包括正极片和负极片;
所述电极组件为叠片结构,所述正极片和所述负极片沿所述电池单体的厚度方向层叠设置;或,所述电极组件为卷绕结构,所述电极组件具有平直区,所述正极片和所述负极片位于所述平直区内的部分沿所述电池单体的厚度方向层叠设置。
12.如权利要求2所述的电池单体,其特征在于,所述第一壁部和/或第二壁部平行于所述电池单体的厚度方向。
13.如权利要求1-12中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述壳体包括第一壁部,所述泄压机构设置于所述第一壁部;
所述第一绝缘件包括覆盖所述第一壁部的外表面的第一绝缘部,所述第一绝缘部对应所述泄压机构的区域形成有第一泄压区,所述第一泄压区被配置为允许所述泄压机构排放的排放介质从所述第一绝缘部面向所述泄压机构的一侧运动至所述第一绝缘部背离所述泄压机构的一侧。
14.如权利要求13所述的电池单体,其特征在于,所述第一泄压区包括设置于所述第一绝缘部上的第一通孔。
15.如权利要求13所述的电池单体,其特征在于,所述第一绝缘部设置有第一薄弱部,所述第一薄弱部限定出所述第一泄压区。
16.如权利要求15所述的电池单体,其特征在于,所述第一薄弱部包括设置于所述第一绝缘部的第一线形槽和/或第一破断线。
17.如权利要求1-12中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述壳体具有开口,所述第一绝缘件沿所述开口的周向包覆于所述壳体的外表面,沿所述开口的周向,所述第一绝缘件的两个端部彼此层叠的部分形成所述第一重叠区。
18.如权利要求1-12中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述壳体具有焊印区,所述第一重叠区覆盖所述焊印区的至少一部分。
19.如权利要求18所述的电池单体,其特征在于,所述第一重叠区覆盖所述焊印区的全部。
20.如权利要求18所述的电池单体,其特征在于,所述壳体由板材弯折成型,所述板材的两个端部焊接连接,以形成所述焊印区。
21.如权利要求1-12中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述壳体包括第一壁部,所述泄压机构设置于所述第一壁部;
所述泄压机构与所述第一壁部一体成型;或,所述泄压机构与所述第一壁部分体设置,所述泄压机构安装于所述第一壁部。
22.如权利要求1-12中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述电池单体还包括:
电极组件,至少部分设置于所述壳体内;
第二绝缘件,设置于所述电极组件和所述壳体之间,所述第二绝缘件被配置为绝缘隔离所述电极组件和所述壳体;
其中,所述第二绝缘件具有第二重叠区,所述第二重叠区与所述泄压机构不重叠。
23.如权利要求22所述的电池单体,其特征在于,所述壳体包括第一壁部和第二壁部,所述泄压机构设置于第一壁部,所述第二重叠区设置于所述第二壁部的内侧,且位于所述第二壁部和所述电极组件之间。
24.如权利要求22所述的电池单体,其特征在于,所述壳体具有开口,所述第二绝缘件沿所述开口的周向包覆于所述电极组件的外表面,沿所述开口的周向,所述第二绝缘件的两个端部彼此层叠的部分形成所述第二重叠区。
25.如权利要求22所述的电池单体,其特征在于,所述壳体包括第一壁部,所述泄压机构设置于所述第一壁部;
所述第二绝缘件包括位于所述第一壁部和所述电极组件之间的第二绝缘部,所述第二绝缘部对应所述泄压机构的区域形成有第二泄压区,所述第二泄压区被配置为允许所述电池单体内部的排放介质从所述第二绝缘部背离所述泄压机构的一侧运动至所述第二绝缘部面向所述泄压机构的一侧。
26.如权利要求25所述的电池单体,其特征在于,所述第二泄压区包括设置于所述第二绝缘部上的第二通孔。
27.如权利要求25所述的电池单体,其特征在于,所述第二绝缘部设置有第二薄弱部,所述第二薄弱部限定出所述第二泄压区。
28.如权利要求27所述的电池单体,其特征在于,所述第二薄弱部包括设置于所述第二绝缘部的第二线形槽和/或第二破断线。
29.一种电池,其特征在于,包括如权利要求1-28中任一项所述的电池单体。
30.一种用电设备,其特征在于,包括如权利要求1-28中任一项所述的电池单体。
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