CN221080283U - 圆柱电池、电池组及电子设备 - Google Patents

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陆天奇
郑浩贤
赵功威
孙振彪
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Abstract

本实用新型提供一种圆柱电池、电池组及电子设备,该圆柱电池包括壳体、电极组件、端盖和集流构件;壳体包括环绕的侧壁,侧壁的一端形成有开口;电极组件容纳于壳体内,电极组件包括面向开口的极耳;端盖密封安装于开口;壳体和电极组件通过集流构件电连接,集流构件包括第一孔和若干第二孔,若干个第二孔围绕第一孔设置,相邻的第二孔之间形成有第一连接区;至少部分第一连接区与极耳固定连接;其中,第一孔和第二孔之间包括薄弱部,薄弱部被配置为当圆柱电池的内压超过阈值时断裂,以使第一孔和第二孔在圆柱电池的径向上连通,可以在改善电池发生热失控时内部物质的排出受集流构件阻挡问题的同时,改善集流构件与极耳焊接可靠性低的技术问题。

Description

圆柱电池、电池组及电子设备
技术领域
本实用新型涉及电池领域,具体涉及一种圆柱电池、电池组及电子设备。
背景技术
圆柱电池被广泛应用于新能源车辆。目前,常规的圆柱电池包括壳体、设置在壳体内的圆柱电芯,以及设置在壳体的端壁和电芯的相应端面之间的集流构件。此外,在壳体的一个或两个端壁上构造有防爆阀,以便于在电池发生热失控时,防爆阀打开以排出电池的内部物质。
通常在电池发生热失控时,即使防爆阀顺利打开,集流构件仍然会对电池的内部物质排出造成较大的阻挡,这会降低电池的安全性,为了解决此问题,在一些集流构件中,使集流构件相邻的极耳连接部互相断开不连接,在泄压时可以翻折以减少对内部物质排出的遮挡,这种设置会降低集流盘整体的强度,很难使四个极耳连接部在一个平面上,因此影响集流盘的平面度,进而会增加集流盘与极耳焊接的难度,还会降低集流盘与极耳间焊接连接的可靠性。
实用新型内容
鉴于以上现有技术的缺点,本实用新型提供一种圆柱电池、电池组及电子设备,可以在改善电池发生热失控时内部物质的排出受集流构件阻挡问题。
为实现上述目的及其它相关目的,本实用新型提供一种圆柱电池,包括壳体、电极组件、端盖和集流构件;壳体包括环绕的侧壁,侧壁的一端形成有开口;电极组件容纳于壳体内,电极组件包括面向开口的极耳;端盖密封安装于开口;集流构件设置于电极组件与端盖之间,壳体和电极组件通过集流构件电连接,集流构件包括第一孔和若干第二孔,第一孔与电极组件的中心孔对应设置,若干个第二孔围绕第一孔设置,相邻的第二孔之间形成有第一连接区;至少部分第一连接区与极耳固定连接;其中,沿电极组件的径向方向,第一孔和第二孔之间包括薄弱部,薄弱部被配置为当圆柱电池的内压超过阈值时断裂,以使第一孔和第二孔在圆柱电池的径向上连通。
在本实用新型圆柱电池一示例中,第一连接区的径向外侧设置有第二连接区,第二连接区与侧壁或端盖固定连接。
在本实用新型圆柱电池一示例中,第一孔为圆孔,多个第二孔均布在第一孔周围,第二孔为扇形,且扇形的弧边与圆孔同心,扇形的相邻两边连接处设置有圆角。
在本实用新型圆柱电池一示例中,端盖上设置有排放区,沿圆柱电池高度方向上,排放区覆盖第一连接区,且在排放区开启时,第一连接区能够沿排放区的边缘向排放区外部翻折。
在本实用新型圆柱电池一示例中,薄弱部包括泄压孔和/或刻痕。
在本实用新型圆柱电池一示例中,第一孔和至少一个第二孔之间设置有至少一个泄压孔。
在本实用新型圆柱电池一示例中,泄压孔的形状为菱形、椭圆形、多孔组合结构中的一种或多种的组合。
在本实用新型圆柱电池一示例中,泄压孔为与第一孔和/或第二孔连通的齿形,且齿形的尖角向第二孔和/或第一孔延伸。
在本实用新型圆柱电池一示例中,第一孔和每个第二孔之间均设置有至少一个刻痕,刻痕两端连接或接近第一孔和第二孔。
本实用新型还提供一种电池组,该电池组包括上述任一项的圆柱电池。
本实用新型还提供一种电子设备,该电子设备包括上述的电池组。
本实用新型圆柱电池中,集流构件包括第一孔和若干第二孔,可以减少集流构件的阻挡面积,沿电极组件的径向方向,第一孔和第二孔之间包括薄弱部,薄弱部被配置为当圆柱电池的内压超过阈值时断裂,以使第一孔和第二孔在圆柱电池的径向上连通;薄弱部断裂后,第一孔和第二孔连通,集流构件被分成若干薄片,在内压力的冲击下,集流构件中部各个薄片均向远离电极组件的方向翻折,进一步地减小了阻挡面积,有助于圆柱电池内部物质的排出,从而有助于防止圆柱电池发生爆炸,提高了圆柱电池的安全性能;另一方面,正常情况下,薄弱部连接第一孔和若干第二孔,使得集流构件为一整体平面,提高了集流构件的平面度,平面度越高,集流构件和极耳之间的焊接越容易,且焊接连接越牢固可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,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的实施例。
图1为本实用新型圆柱电池一实施例的整体结构示意图;
图2为图1中A处的局部放大图;
图3为本实用新型圆柱电池一实施例端盖和第一集流构件的爆炸图;
图4为本实用新型圆柱电池第一实施例中第一集流构件示意图;
图5为本实用新型圆柱电池第二实施例中第一集流构件示意图;
图6为本实用新型圆柱电池第三实施例中第一集流构件示意图;
图7为本实用新型圆柱电池第四实施例中第一集流构件示意图;
图8为图7中B处的局部放大图;
图9为本实用新型圆柱电池第五实施例一示例的第一集流构件示意图;
图10为本实用新型圆柱电池第五实施例另一示例的第一集流构件示意图;
图11为本实用新型圆柱电池第五实施例又一示例的第一集流构件示意图;
图12为本实用新型圆柱电池的另一实施例的第一集流构件示意图;
图13本实用新型电池组一实施例的示意图;
图14为本实用新型电子设备一实施例的示意图。
元件标号说明
1、电子设备;10、电池组;11、工作部;101、箱体;102、箱盖;100、圆柱电池;110、壳体;111、端壁;112、侧壁;1121、环槽;1122、密封圈;1123、凹槽;1124、第一侧壁;113、开口;120、电极组件;121、第二极耳;122、第一极耳;130、第一集流构件;131、第一孔;132、第二孔;133、第一连接区;134、第一薄弱部;1341、泄压孔;1342、第二刻痕;1343、第一连接处;1344、第二连接处;1345、第三连接处;1346、第四连接处;1347、第五连接处;1348、第六连接处;1349、第七连接处;13410、第八连接处;135、第二连接区;1351、主体部;1352、引脚;13521、主体连接部;13522、外壳连接部;140、第二集流构件;150、极柱;160、端盖;161、排放区;162、第二薄弱部;1621、第一刻痕。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解,本实用新型实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案,而不是为了限制本实用新型的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法,通常按照常规条件,或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时,应理解,除非本实用新型另有说明,每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义,本实用新型中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本实用新型的记载,还可以使用与本实用新型实施例中的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本实用新型。
须知,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本实用新型可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本实用新型可实施的范畴。
请参阅图1至图14,本实用新型提供一种圆柱电池100、及包括该圆柱电池100的电池组10及电子设备1,在该圆柱电池100中集流构件包括第一孔131和若干第二孔132,沿电极组件120的径向方向,第一孔131和第二孔132之间包括薄弱部,薄弱部被配置为当圆柱电池100的内压超过阈值时断裂,以使第一孔131和第二孔132在圆柱电池100的径向上连通。可以在改善电池发生热失控时内部物质的排出受集流构件阻挡问题的同时,改善集流构件与极耳因平面度较差造成的焊接可靠性低的技术问题。
请参阅图1,该圆柱电池100包括壳体110、电极组件120、极柱150、端盖160和集流构件。
请参阅图1,壳体110包括端壁111和环绕端壁111的侧壁112,只要能够形成稳定的密封和电连接关系,端壁111与侧壁112之间的连接可以通过多种方式来实现,例如可以为一体冲压成型、一体铸造成型或者分体焊接等形式。侧壁112的环绕不受限定,可以呈圆筒形或棱柱形环绕,也可以沿其它任何能够与端壁111相配的闭环轮廓环绕,作为一个实施例,本实施例中端壁111的外边缘为圆形,侧壁112呈圆筒状环绕在端壁111的外边缘,并在侧壁112背离端壁111的一端形成有圆形的开口113。端壁111和侧壁112围成的壳体110内形成有容纳腔,用于容纳电极组件120、电解液(未示出)以及其他电池必要部件。具体地,壳体110的直径大小可以根据电极组件120的具体尺寸大小来确定,如18mm、21mm、46mm等。壳体110的材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、钢、铝合金等,为了防止长期使用时壳体110生锈,还可以在壳体110的表面镀一层防锈材料如金属镍等。
请参阅图1,电极组件120容纳于壳体110内,电极组件120是圆柱电池100中发生电化学反应的部件。壳体110内可以包含一个或更多个电极组件120。电极组件120主要由正极极片和负极极片卷绕或层叠放置形成,并且通常在正极极片与负极极片之间设有隔膜。正极极片包括正极集流体和正极活性物质,正极活性物质涂覆于正极集流体的表面;正极集流体包括涂覆有活性物质的涂覆区和未涂覆活性物质的未涂覆区,未涂覆区卷绕后形成电极组件120的正极极耳。负极极片包括负极集流体和负极活性物质,负极活性物质涂覆于负极集流体的表面;负极集流体包括涂覆有活性物质的涂覆区和未涂覆活性物质的未涂覆区,未涂覆区卷绕后形成电极组件120的负极极耳。以锂离子圆柱电池100为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质包括正极活性物质,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质包括负极活性物质,负极活性物质可以为碳或硅等。隔膜的材质可以为PP(polypropylene,聚丙烯)或PE(polyethylene,聚乙烯)等。为对电芯起到防护和绝缘作用,还可以在电芯外部包覆绝缘膜,绝缘膜可由PP、PE、PET、PVC或其它高分子聚合物材料合成。
本实用新型中的电极组件120包括面向端壁111的和面向开口113的两个极耳,为了方便区分,面向开口113的命名为第一极耳122,面向端壁111的命名为第二极耳121,第二极耳121可以为正极极耳也可以为负极极耳,第一极耳122与第二极耳121的电性相反,当第二极耳121为正极极耳时第一极耳122为负极极耳,当第二极耳121为负极极耳时,第一极耳122为正极极耳,两个极耳均连接有集流构件,同样为了方便区分,与第一极耳122连接的命名为第一集流构件130,与第二极耳121连接的命名为第二集流构件140,第二极耳121通过第二集流构件140与极柱150电连接,第一集流构件130设置于电极组件120面向开口113的一端,并与第一极耳122焊接连接。本实施例中,第二极耳121为正极极耳,极柱150与第二极耳121电连接带正电,第一极耳122为负极极耳,壳体110与端壁111相对的开口113侧与第一极耳122电连接,从而带负电。
请参阅图1,壳体110的端壁111上安装有极柱150,极柱150穿过端壁111,且与端壁111绝缘。极柱150的结构形式可以为能够穿过端壁111与电极组件120的第二极耳121电连接的一切合适形式,例如截面可以为圆形、方形、棱柱形或能够实现稳定导电的异形轮廓,极柱150朝向电极组件120的一端穿过端壁111与第二极耳121直接电连接或通过间接转接电连接,本实施例中,极柱150通过第二集流构件140与第二极耳121转接电连接,极柱150朝向开口113的一端与第二集流构件140焊接连接,第二集流构件140背离极柱150的一侧与第二极耳121焊接连接。极柱150背离电极组件120的一端裸露至壳体110的外部,以形成正极。
请参阅图1至图2,端盖160密封安装于开口113;端盖160的外边缘形状与开口113形状相对应,并与侧壁112连接以密封开口113。在具体实施例中,壳体110侧壁112上靠近外端的区域辊压出一圈环槽1121,该环槽1121能够限制电极组件120的轴向位移,端盖160安装在该环槽1121内侧形成的台阶上,开口113的边缘采用旋压工艺与端盖160的边缘铆合,形成可靠连接,本实施例中,端盖160边缘与壳体110之间设置有密封圈1122,可以理解的是,在其它一些实施例中,也可以将密封圈1122移出,使端盖160与壳体110直接电连接。
请参阅图1至图3,本实用新型圆柱电池100的一示例中,第一集流构件130设置于电极组件120与端盖160之间,壳体110和电极组件120通过集流构件电连接,具体地,第一集流构件130面向电极组件120的一侧与第一极耳122固定电连接,第一集流构件130与第一极耳122的固定方式包括焊接连接,包括但不限于穿透焊和激光焊接等,第一集流构件130与壳体110的电连接方式包括直接固定连接,也包括第一集流构件130先与端盖160电连接,端盖160再与壳体110电连接,进而实现壳体110与电极组件120电连接而带负电;集流构件包括第一孔131和若干第二孔132,第一孔131与电极组件120的中心孔对应设置,第一孔131的形状可以为圆形、方形、多边形等,第一孔131的设置是为了减小第一集流构件130对内部物质排出的阻挡,有助于在圆柱电池100内部压力过大时,内部物质的排出。
请参阅图3至图12,为了进一步减小第一集流构件130对内部物质排出的阻挡,围绕第一孔131设置有若干个第二孔132,第二孔132的形状及数量不做限定,其形状包括但不限于圆形、方形、多边形等;相邻的第二孔132之间形成有第一连接区133;第一连接区133用于与极耳的固定连接,以实现第一集流构件130导电的可靠稳定性;较佳地,本实施例中,第二孔132设置有四个,形成的第一连接区133为十字形,可以较好的与第一极耳122焊接固定。
请参阅图3至图12,考虑到圆柱电池100在发热失控时,内部压力可以加以利用来撕裂第一集流构件130,使撕裂后的第一集流构件130向上翻折,以获得更大的通过面积,在沿电极组件120的径向方向,第一孔131和第二孔132之间设置薄弱部,为了与端盖160上的薄弱部区分,第一集流构件130上的薄弱部定义为第一薄弱部134,该第一薄弱部134被配置为当圆柱电池100的内压超过阈值时断裂,以使第一孔131和第二孔132在圆柱电池100的径向上连通,此时,集流构件被分成四个个薄片,接着,在内压力的冲击下,集流构件中部各个薄片均向远离电极组件120的方向翻折,进一步地减小了阻挡面积,较佳地,四个第二孔132均布阵列在第一孔131周围,以实现四个第二孔132同时与第一孔131连通,四个薄片同时翻折,避免较薄弱的某个第二孔132先连通第一孔131,导致压力卸掉而不足以将第一薄弱部134的其他位置冲破。
请参阅图3至图12,第一连接区133的径向外侧设置有第二连接区135,第二连接区135与侧壁112或端盖160固定连接。在本实用新型圆柱电池100的一示例中,第二连接区135与壳体110的周向内壁固定电连接,具体地,壳体110的侧壁112具有朝向壳体110内部凹陷的凹槽1123,凹槽1123具有朝向所电极组件120的第一侧壁1124,第一侧壁1124限制电极组件120在壳体110的轴向的位移,第二连接区135位于壳体110内的凹槽1123所在侧,第二连接区135可以配置为整体环形结构,也可以配置为多个部分环形结构,本实施例中第二连接区135配置为四个部分环形结构,具体地,第二连接区135的部分环形结构均相同,包括主体部1351和引脚1352,主体部1351与位于电极组件120的第一极耳122电连接,引脚1352与壳体110电连接,引脚1352包括外壳连接部13522和主体连接部13521,外壳连接部13522与凹槽1123的第一侧壁1124连接,主体连接部13521连接主体部1351和外壳连接部13522,其中主体部1351的底面高于引脚1352的底面。在制备圆柱电池100时,将电极组件120放置在壳体110内,第一集流构件130位于电极组件120的顶部,外壳连接部13522部壳体110的内壁相贴,再在壳体110的第一侧壁1124向内压制备出凹槽1123,凹槽1123的第一侧壁1124让外壳连接部13522弯折至主体连接部13521上方。外壳连接部13522可焊接在壳体110上。主体部1351和引脚1352可为连接在一起的一体式结构。该设置实现了过渡部在该高度下,使得电池内主体部1351下方有更多的空间放置电极组件120,且在对壳体110的顶部进行对圆柱电池100墩封时又不会干扰到第一集流构件130,防止第一集流构件130受到挤压形变。
请参阅图4至图12,在本实用新型圆柱电池100一示例中,第一孔131为圆孔,采用圆孔有利于与多个第二孔132形成均布的关系,使应力集中的点分布均匀,以实现最大限度的撕裂第一薄弱部134,多个第二孔132均布在第一孔131周围,第二孔132为扇形,且扇形的弧边与圆孔同心,扇形的相邻两边连接处设置有圆角,该设置的扇形的圆心所在处最接近圆孔,该处最容易形成应力集中,另一方面在最大限度的设置了第二孔132的面积的前提下,使第一连接区133形成十字结构,有利于第一连接区133与第一极耳122稳定牢固的焊接连接,而且均布的结构可以改善第一集流构件130表面的平面度。
请参阅图2至图3,在本实用新型圆柱电池100一示例中,端盖160上设置有排放区161,排放区161包括端盖160上设置的第二薄弱部162,第二薄弱部162被配置为当壳体110内的压力大于预设值时,能够使第二薄弱部162发生破裂;具体的,第二薄弱部162形状可以为闭合或不闭合的曲线、多边形或不规则图形等,第二薄弱部162例如可以是端盖160表面设置的刻痕,应当理解,在其它一些实施例中,第二薄弱部162也可以采用其它脆性结构来代替,例如改变第二薄弱部162的材料,使其结构强度低于端盖160其它区域的结构强度。本实施例中的第二薄弱部162为闭合的环形的第一刻痕1621,在第一刻痕1621位置厚度骤变,因此在端盖160受力时会由于应力集中现象使端盖160首先在刻痕处出现破裂,排放区161脱落形成排放口,引导内部物质自排放口排出,避免圆柱电池100发生爆炸;沿圆柱电池100高度方向上,排放区161覆盖第一连接区133,以实现排放区161可以覆盖若干第二孔132、第一孔131和第一集流构件130与第一极耳122的焊印,在排放区161开启时,第一连接区133能够沿排放区161的边缘向排放区161外部翻折,使内部物质的排出不受端盖160的阻挡,较佳地,在内部压力未超过阈值时的正常状态下,第一孔131和若干第二孔132的面积之和大于等于所述排放区161面积的10%;该设置一方面使得内部压力超过阈值时,即使第一薄弱部134未撕裂也有空间可以引导内部物质自排放口排出,另一方面,有利于第一薄弱部134撕裂,且在撕裂后形成较大的通过面积。
请参阅图4至图11,在本实用新型圆柱电池100一示例中,第一薄弱部134可以设置为泄压孔1341的方式,使第一孔131和第二孔132之间的连接处比较短,且在第一孔131和第二孔132之间的连接处容易形成应力集中,当圆柱电池100内压超过阈值时,该连接处很快断裂,泄压孔1341的形状不做限定,以能在第一孔131和第二孔132之间产生应力集中效果为适合;也可以采用在第一孔131和第二孔132之间设置刻痕的方式,为了与端盖160上的第一刻痕1621区分,将此处的刻痕定义为第二刻痕1342,在第二刻痕1342位置厚度骤变,因此在第一集流构件130受力时会由于应力集中现象使第一集流构件130首先在第二刻痕1342处出现破裂,第二刻痕1342的形状不做限定,以能够使第一孔131和第二孔132之间撕裂达成连通为适合。
请参阅图4至图11,在本实用新型圆柱电池100一示例中,第一孔131和至少一个第二孔132之间设置有至少一个泄压孔1341,以达到圆柱电池100内压达到阈值后,至少撕裂第一薄弱部134的一处,连通其中一个第二孔132和第一孔131,减小阻挡面积,需要说明的是,每个第二孔132和第一孔131之间均设置有相同数量和相同形状的泄压孔1341为较佳方案,以实现四个第二孔132同时与第一孔131连通,四个薄片同时翻折,避免较薄弱的某个第二孔132先连通第一孔131,导致压力卸掉而不足以将第一薄弱部134的其他位置冲破,以影响获得较大的通过面积。
请参阅图4,在本实用新型圆柱电池100一实施例中,泄压孔1341的形状为菱形,菱形的其中两个相对的角分别接近第一孔131和第二孔132,接近第一孔131和第二孔132的两个相对的角极易形成应力集中,在圆柱电池100内压达到阈值后,内压可以使第一孔131和第二孔132与该菱形孔相连接的第一连接处1343和第二连接处1344先断裂,以实现第一孔131和第二孔132的连通,集流构件被分成四个薄片,在内压力的冲击下,集流构件的四个薄片均向远离电极组件120的方向翻折,进一步地减小了阻挡面积,有助于圆柱电池100内部物质的排出,较佳地,采用菱形中两个相对的锐角分别接近第一孔131和第二孔132,即菱形孔的较长的对角线的延伸线可以连接第一孔131和第二孔132,该设置使得第一孔131和第二孔132与该菱形孔相连接的第一连接处1343和第二连接处1344更短,较佳地,该泄压孔1341设置在第二孔132和第一孔131相距最短的区域,这样设置的泄压孔1341的面积较小,更有利于改善第一集流构件130表面的平面度,另外,需要说明的是菱形长对角线与短对角线的比值越大,泄压孔1341的面积越小,第一集流构件130的平面度越好。
请参阅图5,在本实用新型圆柱电池100第二实施例中,菱形的相邻两边的连接处设置有圆角,该设置在圆柱电池100内压达到阈值后,与上述菱形具有相同的效果,内压使第一孔131和第二孔132与该泄压孔1341相连接的部位先断裂,以实现第一孔131和第二孔132的连通,本实施例中圆角的设置稍微削弱了菱形尖角的应力集中,有助于降低圆柱电池100内压低于阈值时第一薄弱部134撕裂的可能性。
请参阅图6,在本实用新型圆柱电池100第三实施例中,泄压孔1341的形状为椭圆形,椭圆形的长轴沿圆柱电池100的径向延伸,椭圆形长轴向两端的延伸线连接第一孔131和第二孔132,在圆柱电池100内压达到阈值后,内压可以使第一孔131和第二孔132与该椭圆孔相连接的第三连接处1345和第四连接处1346先断裂,以实现第一孔131和第二孔132的连通,该设置使得第一孔131和第二孔132与该椭圆孔相连接的第三连接处1345和第四连接处1346更短,更有利于在压力作用下撕裂,较佳地,该泄压孔1341设置在第二孔132和第一孔131相距最短的区域,这样设置的泄压孔1341的面积较小,更有利于改善第一集流构件130表面的平面度,同时椭圆形本身圆滑的形状应力集中不明显,可以降低圆柱电池100内压低于阈值时第一薄弱部134撕裂的可能性,需要说明的是椭圆形长轴与短短轴的比值越大,泄压孔1341的面积越小,第一集流构件130的平面度越高。
请参阅图7至图8,在本实用新型圆柱电池100第四实施例中,泄压孔1341为多孔组合结构,多孔组合结构包括沿圆柱电池100径向间隔排列的多个分孔,该多孔组合结构连接第一孔131和第二孔132,多个分孔之间的间隔形成多个第五连接处1347,在圆柱电池100内压达到阈值后,内压可以使多个第五连接处1347断裂,以实现第一孔131和第二孔132的连通,分孔的尺寸和数量不做限定,较佳地,多个分孔形状相同间隔相等,以实现多个第五连接处1347同时撕裂,需要说明的是,上述连接处越短,第二薄弱处越容易撕裂,泄压孔1341的面积越小,第一集流构件130的平面度越高,较佳地,在本实施例中,该泄压孔1341设置在第二孔132和第一孔131相距最短的区域,配置为12个极易形成应力集中的矩形孔。
请参阅图9至图11,在本实用新型圆柱电池100第五实施例中,泄压孔1341设置为在第一孔131圆周上接近第二孔132的位置开出的齿形孔,该齿形的尖角朝向第二孔132延伸,齿形的尖角与第二孔132之间形成有第六连接处1348,请参阅图10;又一种可选方案为,泄压孔1341设置为在第二孔132接近第一孔131的一侧开出的齿形孔,该齿形的尖角向第一孔131延伸,齿形的尖角与第一孔131之间形成有第七连接处1349,请参阅图11;再一种可选方案为,泄压孔1341设置为分别在第一孔131圆周上和第二孔132接近第一孔131的一侧均开设齿形孔,两个齿形孔尖角相对,两个齿形尖角之间形成有第八连接处13410,请参阅图12。齿形尖角处极易产生应力集中,第六连接处1348、第七连接处1349和第八连接处13410均可以在圆柱电池100内压达到阈值后,在内压作用下发生断裂,以实现第一孔131和第二孔132的连通,需要说明的是,上述齿形尖角角度越小,第一薄弱部134越容易撕裂,泄压孔1341的面积越小,第一集流构件130的平面度越高。
请参阅图12,在本实用新型圆柱电池100另一示例中,第一孔131和每个第二孔132之间均设置有至少一个第二刻痕1342,使在第一集流构件130在第二刻痕1342位置厚度骤变,以达到圆柱电池100内压达到阈值后,至少撕裂第一薄弱部134的一处,连通其中一个第二孔132和第一孔131,减小阻挡面积,需要说明的是,每个第二孔132和第一孔131之间均设置有相同数量和相同形状的第二刻痕1342为较佳方案,以实现四个第二孔132同时与第一孔131连通,四个薄片同时翻折,避免较薄弱的某个第二孔132先连通第一孔131,导致压力卸掉而不足以将第一薄弱部134的其他位置撕裂,影响获得较大的通过面积。第二刻痕1342的两端连接或接近第一孔131和第二孔132,第二刻痕1342的形状可以为直线、曲线、折线等,但不限于此,较佳地,第二刻痕1342为一条直线,且连接在第一孔131和第二孔132距离最短处,该设置使得第二刻痕1342最短,最容易实现撕裂,且加工成本也较低。
请参阅图13,本实用新型还提供一种电池组,电池组10包括上述任一项的圆柱电池100,在本实用新型电池组10的一实施例中,电池组10包括箱体101、箱盖102和多个圆柱电池100,多个圆柱电池100放置在箱体101中,相互之间串联或并联,或者串联和并联混合,箱盖102封盖在箱体101上,以对多个圆柱电池100进行防护。需要说明的是,电池组10除了本实用新型圆柱电池100外也可以包括电池组10热管理系统、电路板等部分,电池组10可以是电池模组也可以是电池包,储能电柜等;在此不再一一展开说明。
请参阅图14,本实用新型还提供一种电子设备,电子设备1包括上述的电池组10。工作部11与电池组10电连接,以获取电能支持。作为一个示例,本实施例中,电子设备1为车辆,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,但不依此为限。工作部11为车身,电池组10设置于车身的底部,并为车辆的行驶或车内电气元件的运行提供电能支持。然而在其他一些实施例中,电子设备1还可以是手机、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。航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等;工作部11可以为能够获取电池组10的电能,并做出对应工作的单元部件,例如风扇的扇叶旋转单元,吸尘器的吸尘工作单元等。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电子设备1不作特殊限制。
本实用新型圆柱电池中,集流构件包括第一孔和若干第二孔,可以减少集流构件的阻挡面积,沿电极组件的径向方向,第一孔和第二孔之间包括薄弱部,薄弱部被配置为当圆柱电池的内压超过阈值时断裂,以使第一孔和第二孔在圆柱电池的径向上连通;薄弱部断裂后,第一孔和第二孔连通,集流构件被分成若干薄片,在内压力的冲击下,集流构件中部各个薄片均向远离电极组件的方向翻折,进一步地减小了阻挡面积,有助于圆柱电池内部物质的排出,从而有助于防止圆柱电池发生爆炸,提高了圆柱电池的安全性能;另一方面,正常情况下,薄弱部连接第一孔和若干第二孔,使得集流构件为一整体平面,提高了集流构件的平面度,平面度越高,集流构件和极耳之间的焊接越容易,且焊接连接越牢固可靠。所以,本实用新型有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效,而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种圆柱电池,其特征在于,包括:
壳体,包括环绕的侧壁,所述侧壁的一端形成有开口;
电极组件,容纳于所述壳体内,所述电极组件包括面向所述开口的极耳;
端盖,密封安装于所述开口;
集流构件,设置于所述电极组件与所述端盖之间,所述壳体和所述电极组件通过所述集流构件电连接,所述集流构件包括第一孔和若干第二孔,所述第一孔与所述电极组件的中心孔对应设置,若干个所述第二孔围绕所述第一孔设置,相邻的所述第二孔之间形成有第一连接区;至少部分所述第一连接区与所述极耳固定连接;
其中,沿所述电极组件的径向方向,所述第一孔和所述第二孔之间包括薄弱部,所述薄弱部被配置为当圆柱电池的内压超过阈值时断裂,以使所述第一孔和所述第二孔在所述圆柱电池的径向上连通。
2.根据权利要求1所述的圆柱电池,其特征在于,所述第一连接区的径向外侧设置有第二连接区,所述第二连接区与所述侧壁或所述端盖固定连接。
3.根据权利要求1所述的圆柱电池,其特征在于,所述第一孔为圆孔,多个所述第二孔均布在所述第一孔周围,所述第二孔为扇形,且所述扇形的弧边与所述圆孔同心,所述扇形的相邻两边连接处设置有圆角。
4.根据权利要求1所述的圆柱电池,其特征在于,所述端盖上设置有排放区,沿所述圆柱电池高度方向上,所述排放区覆盖所述第一连接区,且在所述排放区开启时,所述第一连接区能够沿所述排放区的边缘向所述排放区外部翻折。
5.根据权利要求1所述的圆柱电池,其特征在于,所述薄弱部包括泄压孔和/或刻痕。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的圆柱电池,其特征在于,所述第一孔和至少一个所述第二孔之间设置有至少一个泄压孔。
7.根据权利要求6所述的圆柱电池,其特征在于,所述泄压孔的形状为菱形、椭圆形、多孔组合结构中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求6所述的圆柱电池,其特征在于,所述泄压孔为与所述第一孔和/或所述第二孔连通的齿形,且所述齿形的尖角向所述第二孔和/或所述第一孔延伸。
9.根据权利要求5所述的圆柱电池,其特征在于,所述第一孔和每个所述第二孔之间均设置有至少一个刻痕,所述刻痕两端连接或接近所述第一孔和所述第二孔。
10.一种电池组,其特征在于,包括权利要求1至9中任一项所述的圆柱电池。
11.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求10所述的电池组。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP4661166A1 (en) * 2024-06-07 2025-12-10 Shenzhen Bak Power Battery Co., Ltd. Safe cylindrical battery

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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