CN220856821U - 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;防爆结构,防爆结构设置于电池壳体上,防爆结构包括薄弱部和泄压段,薄弱部环绕泄压段设置,薄弱部的壁厚小于泄压段的壁厚,防爆结构用于在电池泄压时沿着薄弱部爆开;其中,泄压段的最大壁厚为d1,泄压段的最小壁厚为d2,0<d1‑d2≤0.5mm,从而可以使得泄压段不存在相对过薄弱的位置,由此可以降低气体在薄弱部处力的分散几率,从而可以保证薄弱部能够及时充分地爆开,由此使得泄压段可以充分揭开,提供充足的气体释放区域,由此提高了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,电池壳体上可以设置有防爆结构,防爆结构可以包括薄弱部和泄压段,在电池内部压力达到一定高度之后,薄弱部可以爆开,由此实现气体的释放,然而,由于泄压段的结构限制,可能会影响到薄弱部的正常爆开。
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;
防爆结构,防爆结构设置于电池壳体上,防爆结构包括薄弱部和泄压段,薄弱部环绕泄压段设置,薄弱部的壁厚小于泄压段的壁厚,防爆结构用于在电池泄压时沿着薄弱部爆开;
其中,泄压段的最大壁厚为d1,泄压段的最小壁厚为d2,0<d1-d2≤0.5mm。
本实用新型一个实施例的电池包括电池壳体和防爆结构,防爆结构设置于电池壳体上,由此在电池内部压力达到一定高度之后,防爆结构可以爆开,由此实现对电池的安全保护。而防爆结构包括薄弱部和薄弱部环绕的泄压段,薄弱部的壁厚小于泄压段的壁厚,从而在电池内部压力达到一定高度之后,薄弱部可以爆开,由此使得泄压段实现对电池内部压力的释放,而泄压段具有最大壁厚d1和最小壁厚d2,即泄压段为非等壁厚结构,而0<d1-d2≤0.5mm,从而可以使得泄压段不存在相对过薄弱的位置,由此可以降低气体在薄弱部处力的分散几率,从而可以保证薄弱部能够及时充分地爆开,由此使得泄压段可以充分揭开,提供充足的气体释放区域,由此提高了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。
本实用新型一个实施例的电池组的电池包括电池壳体和防爆结构,防爆结构设置于电池壳体上,由此在电池内部压力达到一定高度之后,防爆结构可以爆开,由此实现对电池的安全保护。而防爆结构包括薄弱部和薄弱部环绕的泄压段,薄弱部的壁厚小于泄压段的壁厚,从而在电池内部压力达到一定高度之后,薄弱部可以爆开,由此使得泄压段实现对电池内部压力的释放,而泄压段具有最大壁厚d1和最小壁厚d2,即泄压段为非等壁厚结构,而0<d1-d2≤0.5mm,从而可以使得泄压段不存在相对过薄弱的位置,由此可以降低气体在薄弱部处力的分散几率,从而可以保证薄弱部能够及时充分地爆开,由此使得泄压段可以充分揭开,提供充足的气体释放区域,由此提高了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是根据一示例性实施方式示出的一种电池的一个视角的结构示意图;
图2是根据一示例性实施方式示出的一种电池的另一个视角的结构示意图;
图3是根据一示例性实施方式示出的一种电池的电芯的结构示意图;
图4是根据第一个示例性实施方式示出的一种电池的局部分解结构示意图;
图5是根据第二个示例性实施方式示出的一种电池的局部分解结构示意图;
图6是根据第三个示例性实施方式示出的一种电池的局部分解结构示意图;
图7是根据第一个示例性实施方式示出的一种电池组的结构示意图;
图8是根据第二个示例性实施方式示出的一种电池组的结构示意图;
图9是根据第三个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、第一壁;12、第二壁;20、防爆结构;21、薄弱部;22、泄压段;221、第一边缘区域;222、第二边缘区域;223、第一部分;224、第二部分;23、过渡段;24、加强部;25、缓冲部;26、凹槽;27、凸台;30、电芯;40、极柱组件;50、换热组件;60、底部支撑板。
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6,电池包括:电池壳体10;防爆结构20,防爆结构20设置于电池壳体10上,防爆结构20包括薄弱部21和泄压段22,薄弱部21环绕泄压段22设置,薄弱部21的壁厚小于泄压段22的壁厚,防爆结构20用于在电池泄压时沿着薄弱部21爆开;其中,泄压段22的最大壁厚为d1,泄压段22的最小壁厚为d2,0<d1-d2≤0.5mm。
本实用新型一个实施例的电池包括电池壳体10和防爆结构20,防爆结构20设置于电池壳体10上,由此在电池内部压力达到一定高度之后,防爆结构20可以爆开,由此实现对电池的安全保护。而防爆结构20包括薄弱部21和薄弱部21环绕的泄压段22,薄弱部21的壁厚小于泄压段22的壁厚,从而在电池内部压力达到一定高度之后,薄弱部21可以爆开,由此使得泄压段22实现对电池内部压力的释放,而泄压段22具有最大壁厚d1和最小壁厚d2,即泄压段22为非等壁厚结构,而0<d1-d2≤0.5mm,从而可以使得泄压段22不存在相对过薄弱的位置,由此可以降低气体在薄弱部21处力的分散几率,从而可以保证薄弱部21能够及时充分地爆开,由此使得泄压段22可以充分揭开,提供充足的气体释放区域,由此提高了电池的安全使用性能。
需要说明的是,防爆结构20包括薄弱部21和泄压段22,薄弱部21环绕泄压段22设置,即薄弱部21的内侧为泄压段22,在薄弱部21爆开之后,泄压段22可以释放防爆孔,从而实现气体的快速排放,由此提高电池的安全使用性能。例如,薄弱部21可以为周向封闭式结构,则薄弱部21完全环绕泄压段22设置,薄弱部21的内侧为完整的泄压段22;或者,薄弱部21为非周向封闭式结构,则薄弱部21部分环绕泄压段22设置,但薄弱部21的内侧依然可以表示为泄压段22。
薄弱部21沿泄压段22环绕设置,电池发生热失控的时候,薄弱部21作为最薄弱点,可以及时裂开,带动泄压段22整体撕开,即防爆结构20用于在电池泄压时沿着薄弱部21爆开,以此将气体释放出去。而泄压段22具有最大壁厚d1和最小壁厚d2,即泄压段22为非等壁厚结构,泄压段22的最大壁厚d1与泄压段22的最小壁厚d2的差值大于0,且小于等于0.5mm,如果泄压段22的最大壁厚d1与泄压段22的最小壁厚d2的差值较大,则泄压段22存在相对比较薄弱的位置,会分散气体冲击薄弱部21的力,造成薄弱部21裂开不及时或者不充分的问题。
且由于泄压段22存在相对薄弱的位置,便于薄弱部21带动着泄压段22揭开,提供充足的气体释放区域,实现气体的快速排放,由此提高了电池的安全使用性能。
结合图4所示,泄压段22的最大壁厚表示为d1,泄压段22的最小壁厚表示为d2。
在一个实施例中,泄压段22的最大壁厚为d1,泄压段22的最小壁厚为d2,0<d1-d2≤0.2mm,从而可以避免泄压段22出现过薄区域,由此保证薄弱部21能够正常爆开,使得泄压段22充分释放气体,提高了电池的安全使用性能。
需要说明的是,泄压段22的最大壁厚d1与泄压段22的最小壁厚d2的差值可以为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.08mm、0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、0.15mm、0.16mm、0.18mm、0.2mm、0.21mm、0.22mm、0.23mm、0.24mm、0.25mm、0.26mm、0.28mm、0.3mm、0.31mm、0.32mm、0.33mm、0.34mm、0.35mm、0.36mm、0.38mm、0.4mm、0.41mm、0.42mm、0.43mm、0.44mm、0.45mm、0.46mm、0.48mm或者0.5mm等等。
在一个实施例中,防爆结构20具有长度方向和宽度方向,沿防爆结构20的长度方向上,泄压段22为非等壁厚结构,从而可以使得泄压段22相对较薄的区域便于翻转爆开,从而提高气体的释放效率,提高对电池的泄压保护能力。
在一个实施例中,防爆结构20具有长度方向和宽度方向,沿防爆结构20的宽度方向上,泄压段22为非等壁厚结构,从而可以方便泄压段22的翻转,保证气体可以及时排放,进而来提高电池的安全使用性能。
在一个实施例中,防爆结构20具有长度方向和宽度方向,沿防爆结构20的长度方向上,泄压段22为非等壁厚结构,沿防爆结构20的宽度方向上,泄压段22为非等壁厚结构,从而可以便于薄弱部21带动泄压段22揭开,提供充足的气体释放区域,由此来提高防爆结构20对电池的安全泄压保护。
在一个实施例中,防爆结构20具有长度方向和宽度方向,沿防爆结构20的长度方向上,泄压段22具有最大壁厚d1和最小壁厚d2,从而可以有效控制泄压段22的翻转时机,提高电池的泄压能力,进而来提高防爆结构20对电池的安全保护能力。
在一个实施例中,防爆结构20具有长度方向和宽度方向,沿防爆结构20的宽度方向上,泄压段22具有最大壁厚d1和最小壁厚d2,从而可以增加泄压段22由宽度方向翻转的几率,有利于提高气体的释放效率。
在一个实施例中,如图5所示,泄压段22包括第一边缘区域221和第二边缘区域222,第一边缘区域221的壁厚大于第二边缘区域222的壁厚,第一边缘区域221的壁厚与第二边缘区域222的壁厚之差大于0且小于等于0.5mm,从而可以在薄弱部21爆开之后,能够使得薄弱部21带着较薄的第二边缘区域222开启,从而提高泄压段22释放气体的几率。
泄压段22包括第一边缘区域221和第二边缘区域222,泄压段22的边缘区域是指泄压段22与薄弱部21相连接的周向边缘位置,例如,泄压段22的周向边缘为矩形,此时,第一边缘区域221和第二边缘区域222可以是矩形的相对两个边缘,或者,第一边缘区域221和第二边缘区域222可以是矩形的相交的两个边缘;或者,泄压段22的周向边缘可以为椭圆形等等,此处不作限定,重在体现第一边缘区域221和第二边缘区域222可以是其边缘。
第一边缘区域221的壁厚与第二边缘区域222的壁厚之差不能过大,如果第二边缘区域222的壁厚比较小,在爆开的时候,薄弱部21带着第二边缘区域222一侧的部分开启,第一边缘区域221因为厚度较大,可能仅薄弱部21局部区域开启,造成该侧气体释放慢。而第一边缘区域221的壁厚与第二边缘区域222的壁厚之差大于0且小于等于0.5mm,薄弱部21裂开时,其中稍薄的第二边缘区域222带动整个泄压段22开启,由此来实现对气体的快速释放,提高电池的安全使用性能。
第一边缘区域221的壁厚与第二边缘区域222的壁厚之差可以为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.08mm、0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、0.15mm、0.16mm、0.18mm、0.2mm、0.21mm、0.22mm、0.23mm、0.24mm、0.25mm、0.26mm、0.28mm、0.3mm、0.31mm、0.32mm、0.33mm、0.34mm、0.35mm、0.36mm、0.38mm、0.4mm、0.41mm、0.42mm、0.43mm、0.44mm、0.45mm、0.46mm、0.48mm或者0.5mm等等。
第一边缘区域221的壁厚可以具有泄压段22的最大壁厚d1,第二边缘区域222的壁厚可以具有泄压段22的最小壁厚d2。
在一个实施例中,防爆结构20具有长度方向和宽度方向,沿防爆结构20的长度方向上,泄压段22包括第一边缘区域221和第二边缘区域222,从而可以泄压段22能够沿着防爆结构20的长度方向进行开启,增加泄压段22的爆开速度,提高气体的排放速度。
在一个实施例中,防爆结构20具有长度方向和宽度方向,沿防爆结构20的宽度方向上,泄压段22包括第一边缘区域221和第二边缘区域222,从而可以泄压段22能够沿着防爆结构20的宽度方向进行开启,保证泄压段22能够快速爆开,由此实现气体的排放速度,提高了电池的安全性能。
需要说明的是,防爆结构20具有长度方向和宽度方向,防爆结构20的长度方向可以指防爆结构20长度较大的方向,而防爆结构20的宽度方向可以指防爆结构20尺寸较小的方向,例如,防爆结构20基本为椭圆形,防爆结构20的长度方向可以指防爆结构20的长轴方向,防爆结构20的宽度方向可以指防爆结构20的短轴方向。电池可以具有长度方向和宽度方向,电池的长度方向可以与防爆结构20的长度方向相平行,或者,电池的长度方向可以与防爆结构20的宽度方向相平行。
在一个实施例中,如图6所示,泄压段22包括第一部分223和第二部分224,第一部分223的相对两端分别连接薄弱部21和第二部分224,第一部分223环绕第二部分224设置;其中,第一部分223的壁厚大于第二部分224的壁厚,从而可以使得靠近薄弱部21的第一部分223的厚度稍大,用于增强薄弱部21的结构强度,提升薄弱部21周围的结构强度,避免防爆结构20在电池受到膨胀或者外力时发生变形或损坏,从而来保证防爆结构20实现对电池的安全保护,提高电池的安全使用性能。
第一部分223可以是等壁厚结构,而第二部分224也可以是等壁厚结构;或者,第一部分223可以是变壁厚结构,而第二部分224也可以是变壁厚结构,例如,第一部分223到第二部分224的壁厚可以是逐渐减薄的,重点在于说明第一部分223的壁厚大于第二部分224的壁厚。
在一个实施例中,第一部分223的壁厚与第二部分224的壁厚之差为0.01mm-0.5mm,从而可以避免第一部分223的壁厚与第二部分224的壁厚不会有过大的差距,由此来保证泄压段22能够实现正常爆开,提高防爆结构20对电池的保护能力,由此来提高电池的安全使用性能。
第一部分223的壁厚与第二部分224的壁厚之差可以为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.08mm、0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm、0.15mm、0.16mm、0.18mm、0.2mm、0.21mm、0.22mm、0.23mm、0.24mm、0.25mm、0.26mm、0.28mm、0.3mm、0.31mm、0.32mm、0.33mm、0.34mm、0.35mm、0.36mm、0.38mm、0.4mm、0.41mm、0.42mm、0.43mm、0.44mm、0.45mm、0.46mm、0.48mm或者0.5mm等等。
第一部分223的壁厚可以具有泄压段22的最大壁厚d1,第二部分224的壁厚可以具有泄压段22的最小壁厚d2。
在一个实施例中,如图4至图6所示,防爆结构20还包括加强部24,加强部24连接于薄弱部21背离泄压段22的一侧,薄弱部21位于加强部24和泄压段22之间;其中,加强部24的壁厚大于泄压段22的壁厚,从而可以使得加强部24实现对防爆结构20的整体结构提升,降低防爆结构20出现误损伤的几率,由此来保证防爆结构20能够实现对电池的可靠保护。
结合图4至图6所示,薄弱部21的相对两端可以分别连接加强部24和泄压段22,加强部24实现了对薄弱部21的保护,由此避免薄弱部21出现误爆开,而泄压段22沿着薄弱部21可以形成裂开,由此实现气体的快速释放。
薄弱部21可以由刻痕形成,或者,薄弱部21可以挤压成型,或者,薄弱部21可以拉伸成型,此处不作限定。
在一个实施例中,加强部24的壁厚与泄压段22的壁厚之比大于1且小于等于3,不仅可以提高防爆结构20的整体结构强度,且可以避免防爆结构20整体结构过重的问题。
结合图4所示,加强部24的壁厚可以表示为a,加强部24的壁厚可以认为是加强部24的顶端距离加强部24的底端之间的距离。
加强部24的壁厚大于泄压段22的壁厚,可以提升防爆结构20的结构强度,但是加强部24的壁厚与泄压段22的壁厚之比不能太大,加强部24的壁厚过大,会导致防爆结构20重量增加,进而增加电池整体重量,造成电池能量密度降低。
加强部24的壁厚与泄压段22的壁厚之比可以为1.01、1.05、1.1、1.15、1.2、1.3、1.5、1.8、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或者3等等。
在一个实施例中,如图4至图6所示,防爆结构20还包括缓冲部25,缓冲部25连接于薄弱部21背离泄压段22的一侧,从而可以使得缓冲部25能够吸收电池膨胀或者受到碰撞时的部分变形,避免电池膨胀或者受到外部作用力时,防爆结构20发生变形或者损坏,从而来保证电池的安全性能。
在一个实施例中,缓冲部25朝向电池壳体10内部的一侧设置有凹槽26,和/或,缓冲部25远离电池壳体10内部的另一侧设置有凹槽26,从而可以使得凹槽26能够形成吸振空间,吸收电池膨胀或者受到外部作用力时产生的力,由此来避免防爆结构20发生变形或者损坏,从而来提高电池的安全使用性能。
凹槽26的设置可以实现对力的吸收,避免电池壳体10与薄弱部21之间出现力的过大传递,由此降低了薄弱部21发生损伤的几率,从而提高了防爆结构20对于电池的安全保护能力,进而来实现了电池的安全使用性能。
需要说明的是,缓冲部25可以是弯折结构,由此实现力的吸收。
在一个实施例中,缓冲部25的壁厚与薄弱部21的壁厚之比大于1且小于等于2.5,既可以保证电池发生热失控的时候,力可以集中于薄弱部21,且可以保证缓冲部25能够起到吸收电池膨胀或者受碰撞挤压变形的能力,从而来提高电池的安全使用性能。
缓冲部25的壁厚与薄弱部21的壁厚之比不可以过小,缓冲部25的壁厚与薄弱部21的壁厚比值过小,缓冲部25和薄弱部21同时作为薄弱点,电池发生热失控的时候,缓冲部25也会被破坏,吸收了部分受力,造成力不能集中作用于薄弱部21,无法利用薄弱部21和泄压段22一起爆开。缓冲部25的壁厚与薄弱部21的壁厚之比不能过大,缓冲部25的壁厚与薄弱部21的壁厚比值过大,缓冲部25不能起到吸收电池膨胀或者受碰撞挤压变形的能力,不利于提高防爆结构20对电池的保护能力。
缓冲部25的壁厚与薄弱部21的壁厚之比可以为1.01、1.05、1.1、1.15、1.2、1.3、1.5、1.8、2、2.1、2.2、2.3、2.4或者2.5等等。
在一个实施例中,缓冲部25的壁厚与泄压段22的壁厚之比大于等于0.4且小于1,不仅可以使得缓冲部25能够实现对力的吸收,提高防爆结构20的整体结构强度,由此可以提高防爆结构20的使用寿命和可靠性。
缓冲部25的壁厚与泄压段22的壁厚之比大于等于0.4且小于1,一方面能够缓解因缓冲部25的壁厚过小而导致防爆结构20的整体结构强度较弱,容易出现断裂的风险,以提升防爆结构20的使用寿命和可靠性。另一方面能够缓解因缓冲部25的壁厚过大而造成缓冲部25在电池单体受到内、外冲击作用力时吸收变形能量的效果不佳的现象。
缓冲部25的壁厚与泄压段22的壁厚之比可以为0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、0.96或者0.98等等。
在一个实施例中,如图4至图6所示,缓冲部25远离电池壳体10内部的一侧设置有凸台27,凸台27凸出电池壳体10的外表面设置,不仅可以使得凸台27增加防爆结构20的结构强度,同时可以避免电解液注入过程中滴落到防爆结构20,降低电解液对防爆结构20的腐蚀影响。
需要说明的是,缓冲部25远离电池壳体10内部的一侧设置有凸台27,而缓冲部25朝向电池壳体10内部的另一侧设置有凹槽26。
在一个实施例中,防爆结构20与电池壳体10为一体成型式结构,即防爆结构20可以一体成型于电池壳体10上,即防爆结构20直接成型于电池壳体10上,不仅可以保证防爆结构20的成型效率,提高电池的制造效率,且可以保证防爆结构20的结构强度。
防爆结构20可以通过冲压成型,或者,防爆结构20可以通过挤压成型,或者,防爆结构20可以通过刻蚀成型,此处不作限定。
需要说明的是,在某些实施例中,不排除防爆结构20与电池壳体10为独立的结构,例如,防爆结构20可以焊接于电池壳体10上。
在一个实施例中,薄弱部21的壁厚与电池壳体10的壁厚之比为0.001-0.6,不仅可以保证薄弱部21的爆开能力,且可以避免薄弱部21出现误裂开的问题。
薄弱部21的壁厚与电池壳体10的壁厚之比过大时,电池内部气体较高的时候,薄弱部21不容易被冲开,因此无法及时释放气体,从而引发安全风险。而薄弱部21的壁厚与电池壳体10的壁厚之比过小时,防爆结构20强度不够,在电池受到振动,或者转运过程中,薄弱部21可能会出现裂开,造成误开启,影响电池的正常使用。
薄弱部21的壁厚与电池壳体10的壁厚之比可以为0.001、0.005、0.01、0.015、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.12、0.15、0.18、0.2、0.23、0.25、0.27、0.28、0.3、0.33、0.35、0.37、0.38、0.4、0.43、0.45、0.47、0.48、0.5、0.53、0.55、0.57、0.58或者0.6等等。
在一个实施例中,电池壳体10包括第一壁11,泄压段22设置于第一壁11上,防爆结构20的周向外边缘围成的面积与第一壁11的周向外边缘围成的面积之比为0.01-0.5,从而可以保证防爆结构20爆开之后,使得气体能够快速实现释放,且可以避免防爆结构20过大影响到电池壳体10的结构强度,从而可靠提高了电池的安全使用性能。
防爆结构20的周向外边缘围成的面积即为防爆结构20的面积,防爆结构20的面积不能过小,防爆结构20的面积过小,爆开时气体排放不及时,热量无法充分散出去,引发更严重的安全事故。防爆结构20的面积不能过大,防爆结构20的面积过大,造成第一壁11其余区域面积小,第一壁11强度不够,尤其是在防爆结构20设置在电池底部时,第一壁11还要承担支撑电芯30的作用,第一壁11强度不够,对电芯30支撑效果差,不利于提高电池的安全性能。
在一个实施例中,防爆结构20的周向外边缘围成的面积与第一壁11的周向外边缘围成的面积之比为0.025-0.3,在控制第一壁11结构强度的基础上,也可以保证泄压段22爆开之后实现气体的快速释放。
需要说明的是,防爆结构20的周向外边缘围成的面积与第一壁11的周向外边缘围成的面积之比可以为0.01、0.02、0.03、0.05、0.07、0.08、0.1、0.12、0.15、0.18、0.2、0.23、0.25、0.27、0.28、0.3、0.33、0.35、0.37、0.38、0.4、0.43、0.45、0.47、0.48或者0.5等等。
在一个实施例中,如图1,电池还包括极柱组件40,极柱组件40设置于电池壳体10上,从而可以使得电芯30与极柱组件40进行电连接。
电池壳体10上可以设置有两个极柱组件40,电芯30可以包括正极极耳和负极极耳,正极极耳和负极极耳可以分别电连接两个极柱组件40。
结合图1和图2所示,电池壳体10包括第一壁11和第二壁12,第一壁11和第二壁12相对设置,防爆结构20设置于第一壁11上,极柱组件40设置于第二壁12上,从而可以实现电池的热电分离,有效提高电池的安全使用性能,降低安全风险。
在一个实施例中,电池壳体10包括钢,由此来保证电池壳体10的结构强度。
在一个实施例中,电池壳体10包括铝,从而来提升电池的整体能量密度。
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),镍含量小于等于80%,即表示x小于等于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,例如,镍含量可以大于80%,且小于95%,通过提高三元锂电池的镍含量,进而提高电池能量密度。
在一个实施例中,电池可以为磷酸铁锂电池。
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。
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。
需要说明的是,电池包括电芯30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第一极片、与第一极片电性相反的第二极片以及设置在第一极片和第二极片之间的隔膜,从而使得多对第一极片和第二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,将第一极片、与第一极片电性相反的第二极片以及设置在第一极片和第二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,电池可以为圆柱电池,或者,电池可以为六棱柱型电池。电池可以为卷绕式电池,即将第一极片、与第一极片电性相反的第二极片以及设置在第一极片和第二极片之间的隔膜片进行卷绕,得到卷绕式电芯。
在一个实施例中,薄弱部21为周向封闭式结构,从而可以提高薄弱部21的爆开速度,实现气体的快速释放,提高电池的热量排放效率,降低发生安全风险。
需要说明的是,在某些实施例中,不排除薄弱部21为周向非封闭式结构。
在一个实施例中,如图4至图6所示,防爆结构20还包括过渡段23,过渡段23的相对两端分别连接薄弱部21和泄压段22,从而可以使得过渡段23形成对薄弱部21和泄压段22的缓冲,提高防爆结构20的安全性能。
其中,沿薄弱部21和泄压段22的排列方向上,过渡段23的壁厚逐渐增加,过渡段23作为缓冲,避免由薄弱部21到泄压段22厚度突然增厚,降低防爆结构20的刚度梯度,避免薄弱部21稍微受到力就会裂开,从而提高了防爆结构20对于电池的安全保护能力。
沿薄弱部21和泄压段22的排列方向上,过渡段23的壁厚逐渐增加,过渡段23的纵向截面可以为平面,或者,过渡段23的纵向截面可以为曲面,此处不作限定。
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的电池包括电池壳体10和防爆结构20,防爆结构20设置于电池壳体10上,由此在电池内部压力达到一定高度之后,防爆结构20可以爆开,由此实现对电池的安全保护。而防爆结构20包括薄弱部21和薄弱部21环绕的泄压段22,薄弱部21的壁厚小于泄压段22的壁厚,从而在电池内部压力达到一定高度之后,薄弱部21可以爆开,由此使得泄压段22实现对电池内部压力的释放,而泄压段22具有最大壁厚d1和最小壁厚d2,即泄压段22为非等壁厚结构,而0<d1-d2≤0.5mm,从而可以使得泄压段22不存在相对过薄弱的位置,由此可以降低气体在薄弱部21处力的分散几率,从而可以保证薄弱部21能够及时充分地爆开,由此使得泄压段22可以充分揭开,提供充足的气体释放区域,由此提高了电池组的安全使用性能。
在一个实施例中,如图7所示,电池组还包括换热组件50,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8所示,电池组还包括换热组件50,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,相邻两个电池的大表面相对设置,可以有利于提高空间利用率,方便电池的成组。
在一个实施例中,如图9所示,电池组还包括底部支撑板60,电池设置于底部支撑板60上,电池的防爆结构20朝向底部支撑板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。
底部支撑板60可以是电池箱体的底部结构,例如,底部支撑板60可以是换热组件50,或者,底部支撑板60可以是电池箱体的底板等等,此处不作限定,重在体现底部支撑板60可以实现对电池的支撑。
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 (26)
1.一种电池,其特征在于,包括:
电池壳体(10);
防爆结构(20),所述防爆结构(20)设置于所述电池壳体(10)上,所述防爆结构(20)包括薄弱部(21)和泄压段(22),所述薄弱部(21)环绕所述泄压段(22)设置,所述薄弱部(21)的壁厚小于所述泄压段(22)的壁厚,所述防爆结构(20)用于在所述电池泄压时沿着所述薄弱部(21)爆开;
其中,所述泄压段(22)的最大壁厚为d1,所述泄压段(22)的最小壁厚为d2,0<d1-d2≤0.5mm。
2.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,0<d1-d2≤0.2mm。
3.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述防爆结构(20)具有长度方向和宽度方向,沿所述防爆结构(20)的长度方向上,所述泄压段(22)为非等壁厚结构,和/或,沿所述防爆结构(20)的宽度方向上,所述泄压段(22)为非等壁厚结构。
4.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述防爆结构(20)具有长度方向和宽度方向,沿所述防爆结构(20)的长度方向上,所述泄压段(22)具有最大壁厚d1和最小壁厚d2,或者,沿所述防爆结构(20)的宽度方向上,所述泄压段(22)具有最大壁厚d1和最小壁厚d2。
5.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述泄压段(22)包括第一边缘区域(221)和第二边缘区域(222),所述第一边缘区域(221)的壁厚大于所述第二边缘区域(222)的壁厚,所述第一边缘区域(221)的壁厚与所述第二边缘区域(222)的壁厚之差大于0且小于等于0.5mm;
其中,所述防爆结构(20)具有长度方向和宽度方向,沿所述防爆结构(20)的长度方向上,所述泄压段(22)包括所述第一边缘区域(221)和所述第二边缘区域(222),或者,沿所述防爆结构(20)的宽度方向上,所述泄压段(22)包括所述第一边缘区域(221)和所述第二边缘区域(222)。
6.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述泄压段(22)包括第一部分(223)和第二部分(224),所述第一部分(223)的相对两端分别连接所述薄弱部(21)和所述第二部分(224),所述第一部分(223)环绕所述第二部分(224)设置;
其中,所述第一部分(223)的壁厚大于所述第二部分(224)的壁厚。
7.根据权利要求6所述的电池,其特征在于,所述第一部分(223)的壁厚与所述第二部分(224)的壁厚之差为0.01mm-0.5mm。
8.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述防爆结构(20)还包括加强部(24),所述加强部(24)连接于所述薄弱部(21)背离所述泄压段(22)的一侧,所述薄弱部(21)位于所述加强部(24)和所述泄压段(22)之间;
其中,所述加强部(24)的壁厚大于所述泄压段(22)的壁厚。
9.根据权利要求8所述的电池,其特征在于,所述加强部(24)的壁厚与所述泄压段(22)的壁厚之比大于1且小于等于3。
10.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述防爆结构(20)还包括缓冲部(25),所述缓冲部(25)连接于所述薄弱部(21)背离所述泄压段(22)的一侧。
11.根据权利要求10所述的电池,其特征在于,所述缓冲部(25)朝向所述电池壳体(10)内部的一侧设置有凹槽(26),和/或,所述缓冲部(25)远离所述电池壳体(10)内部的另一侧设置有凹槽(26)。
12.根据权利要求10所述的电池,其特征在于,所述缓冲部(25)的壁厚与所述薄弱部(21)的壁厚之比大于1且小于等于2.5。
13.根据权利要求10所述的电池,其特征在于,所述缓冲部(25)的壁厚与所述泄压段(22)的壁厚之比大于等于0.4且小于1。
14.根据权利要求10所述的电池,其特征在于,所述缓冲部(25)远离所述电池壳体(10)内部的一侧设置有凸台(27),所述凸台(27)凸出所述电池壳体(10)的外表面设置。
15.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述防爆结构(20)与所述电池壳体(10)为一体成型式结构。
16.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述薄弱部(21)的壁厚与所述电池壳体(10)的壁厚之比为0.001-0.6。
17.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述电池壳体(10)包括第一壁(11),所述泄压段(22)设置于所述第一壁(11)上,防爆结构(20)的周向外边缘围成的面积与所述第一壁(11)的周向外边缘围成的面积之比为0.01-0.5。
18.根据权利要求17所述的电池,其特征在于,所述防爆结构(20)的周向外边缘围成的面积与所述第一壁(11)的周向外边缘围成的面积之比为0.025-0.3。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的电池,其特征在于,所述电池还包括极柱组件(40),所述极柱组件(40)设置于所述电池壳体(10)上;
其中,所述电池壳体(10)包括第一壁(11)和第二壁(12),所述第一壁(11)和所述第二壁(12)相对设置,所述防爆结构(20)设置于所述第一壁(11)上,所述极柱组件(40)设置于所述第二壁(12)上。
20.根据权利要求1至18中任一项所述的电池,其特征在于,所述电池壳体(10)包括钢,或者,所述电池壳体(10)包括铝,所述电池为圆柱电池,或者,所述电池为四棱柱型电池。
21.根据权利要求1至18中任一项所述的电池,其特征在于,所述薄弱部(21)为周向封闭式结构。
22.根据权利要求1至18中任一项所述的电池,其特征在于,所述防爆结构(20)还包括过渡段(23),所述过渡段(23)的相对两端分别连接所述薄弱部(21)和所述泄压段(22);
其中,沿所述薄弱部(21)和所述泄压段(22)的排列方向上,所述过渡段(23)的壁厚逐渐增加。
23.一种电池组,其特征在于,包括权利要求1至22中任一项所述的电池,所述电池为多个。
24.根据权利要求23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。
25.根据权利要求24所述的电池组,其特征在于,相邻两个所述电池的大表面相对设置。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的电池组,其特征在于,所述电池组还包括底部支撑板(60),所述电池设置于所述底部支撑板(60)上,所述电池的防爆结构(20)朝向所述底部支撑板(60)设置。
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