JP7782014B2 - 電池及び電力消費機器 - Google Patents

電池及び電力消費機器

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Description

本願は電池技術分野に関し、特に電池及び電力消費装置に関する。
電池技術の絶え間ない進歩に伴い、電池をエネルギー貯蔵装置とする様々な新エネルギー産業が急速に発展している。電池技術の発展において、電池の性能を向上させる以外に、安全上の問題も無視できない課題である。電池の安全上の問題を保証できない場合、該電池を使用することはできない。従って、電池の安全性をどのように向上させるかは、電池技術における早急に解決すべき技術的課題である。
本願の実施例は電池の安全性を向上させることができる電池及び電力消費装置を提供する。
第１態様によれば、筐体と、電池セルと、第１通路及び第２通路と、を含む電池であって、筐体は電気キャビティを含み、電池セルは該電気キャビティに収容され、該電池セルの第１壁に減圧機構が設置され、該第１通路及び第２通路は該減圧機構の作動時に、該減圧機構を介して該電池セルの内部と連通できるように配置され、該第１通路は該減圧機構から排出された排出物を該電気キャビティ内に排出することに用いられ、該第２通路は該減圧機構から排出された排出物を該電気キャビティから排出することに用いられる電池を提供する。
電池セルに熱暴走又は他の異常な状況が発生した場合、電池セルの内部で生成された高温高圧の排出物は電池セルに設置された減圧機構の方向に排出される。一般的にこのような排出物の威力及び破壊力は大きく、１つの通路しか設置されていない場合、該通路又は該通路の周囲の１つ又は複数の構造を突き破り、さらなる安全上の問題を引き起こす可能性がある。従って、本願の実施例の電池において、該電池の筐体は電気キャビティを含み、該電池はさらに第１通路及び第２通路を含む。該電気キャビティは電池セルを収容することに用いられる。該電池セルの第１壁に減圧機構が設置され、該第１通路は減圧機構から排出された排出物を電気キャビティ内に排出することに用いられ、該第２通路は減圧機構から排出された排出物を該電気キャビティから排出することに用いられる。すなわち減圧機構を経て排出された排出物は２つの通路に分けられて共同で排出することができ、排出速度を加速させることができ、電池爆発のリスクを低下させる。
いくつかの実施例において、該電気キャビティは第２壁を含み、該第１壁は該第２壁に面する。
これにより、電池セルの減圧機構は電気キャビティの壁に向いており、他の電池セルには向いておらず、電気キャビティの壁に逃がし構造を設置しやすく、減圧機構に変形した逃がし空間を提供することに用いられ、電池の空間利用率を向上させることができ、熱暴走が発生した電池セルが他の電池セルに熱暴走を発生させるリスクを低下させることもでき、電池の安全性を向上させる。
いくつかの実施例において、該第２壁と該第１壁との間に第１間隙が設置され、該第１通路は該第１間隙を含む。
第１間隙を介して第１通路を実現し、一方では実現が容易であり、且つ他の部材を追加する必要がなく、空間を節約することができる。他方では、第１壁と第２壁との間に第１間隙が設置され、電気キャビティの密封性の要件を低下させることができ、特に第２壁の密封性に対する要件を低下させることができ、電池の加工の難易度を低下させ、電池の加工効率を向上させることができる。
いくつかの実施例において、該電池はさらに、接続構造を含み、該接続構造は該第１壁と該第２壁との間に設置され、該接続構造は該第１通路の少なくとも一部を形成するために用いられる。
接続構造によって少なくとも一部の第１通路を実現し、一方では第１壁と第２壁との間の構造安定性を向上させることができる。特に電池セルに熱暴走が発生していない場合、該接続構造によって第１壁と第２壁との間の相対的な固定を実現することができ、又は第１壁と第２壁との間の密封性を実現することができる。他方では、接続構造の具体的な形態及び位置を合理的に設置することにより、第１通路の位置を調整することができ、それにより第１通路を通過する排出物の指向性排出を実現することができ、電池の安全性を向上させる。
いくつかの実施例において、該接続構造に第１流路が設置され、該第１通路は該第１流路を含む。
減圧機構によって排出された排出物は第１流路を介して電気キャビティ内に排出することができ、これにより、該第１流路の位置を合理的に設置することにより、排出物の指向性排出を実現することができ、排出物が電気キャビティ内の個別の部材に与える影響を減少させ、電池の安全性を向上させる。
いくつかの実施例において、該第１流路は該接続構造を貫通する貫通孔及び／又は凹溝を含み、加工しやすいだけでなく、排出物を迅速に通過させることができ、堆積を回避する。
いくつかの実施例において、該第１流路の径方向の寸法は２ｍｍ以下であり、該径方向は該第１流路内の該排出物の流動方向に垂直である。
これにより第１流路の寸法を過度に大きくすることを回避し、該第１流路を排出物が過剰に流れることも回避し、該第１流路を粒径が大きい排出物が流れることも回避することができ、排出物に対して濾過作用を有し、熱暴走した電池セルの排出物が他の電池セルに与える影響を低下させることができ、電池の熱拡散をできるだけ回避する。
いくつかの実施例において、該接続構造は該減圧機構の作動時に破壊されることに用いられ、それにより該第１壁と該第２壁との間に第２間隙を形成し、該第１通路は該第２間隙を含む。
接続構造の材料を合理的に選択することにより、接続構造は減圧機構の作動時に破壊され、第２間隙を形成することができ、接続構造に対して追加の加工を行う必要がなく、より簡便であり、電池セルが正常に使用される時の密封性を保証することもできる。
いくつかの実施例において、該接続構造は該第１壁と該第２壁との間に設置された溶融層を含み、該溶融層は該減圧機構の作動時に溶融することに用いられ、それにより該第１壁と該第２壁との間に該第２間隙を形成する。
減圧機構によって排出された排出物は高温排出物であるため、設置された溶融層は電池セルが熱暴走した時に溶融し、第２間隙を形成することができ、電池セルは正常に使用している過程では破壊されにくく、電池の安全性及び安定性を保証することができる。
いくつかの実施例において、該溶融層の厚さは０．５ｍｍ～３ｍｍである。
溶融層の厚さは一般的に０．５ｍｍ以上であり、これにより、厚さを薄くしすぎて溶融層が溶融した後に形成される第２間隙が小さくなったり、効果的な第２間隙を形成できなかったりすることを回避し、第１通路が小さくなりすぎて排出物の排出を阻害することを回避することができ、電池の爆発が発生することを回避する。また、溶融層の厚さは一般的に３ｍｍ以下である。溶融層の厚さを厚くしすぎた場合、溶融した部分が大きくなり、すなわち形成された第２間隙が過度に大きくなり、大量の排出物が第２間隙を通過して電気キャビティに排出され、電気キャビティに大面積の破壊を引き起こす可能性があり、特に異なるバス部材の短絡を引き起こし、電池の安全性に影響を与える可能性がある。
いくつかの実施例において、該接続構造には該減圧機構に対応する逃がし領域が設置され、該逃がし領域は該減圧機構の作動時に変形空間を提供することに用いられる。それにより接続構造が該減圧機構を遮断して減圧機構の作動がリアルタイムではなくなることを回避し、該減圧機構を介して排出物を迅速に排出することができる。
いくつかの実施例において、該逃がし領域は少なくとも２つの減圧機構に対応し、それにより逃がし領域の加工を容易にする。
いくつかの実施例において、該接続構造はさらに、該第１壁と該第２壁との間に設置され且つ該減圧機構の周囲に位置する遮断構造を含み、該遮断構造は該減圧機構を通過して排出された排出物が該電池セルの電極端子に到達することを遮断することに用いられる。
接続構造は少なくとも一部の第１通路を形成するために用いることができるため、該第１通路は減圧機構を通過した排出物を電気キャビティ内に排出するが、電極端子も電気キャビティ内に位置しており、排出物が電極端子を接続したバス部材の所に排出されると、異なるバス部材の短絡が生じやすく、電池の二次損傷を引き起こし、電池の爆発に至る。従って、遮断構造を設置することにより、電池の爆発を回避することができ、電池の安全性を向上させる。また、接続構造が接着剤を含む場合、本願の実施例の遮断構造はさらに接着剤の溢れを回避することに用いることができる。
いくつかの実施例において、該電極端子は該電池セルの第３壁に位置し、該第３壁と該第１壁とは交差し、該遮断構造は該減圧機構の該電極端子に近接する側に設置される。これにより、減圧機構が作動する時、排出物は遮断構造の遮断作用を経て、該遮断構造を越えて第３壁に到達できる部分は存在しないか又はわずかに存在するだけであり、バス部材の短絡のリスクを低下させることができ、電池の安全性を向上させる。
いくつかの実施例において、該接続構造は該第１壁と該第２壁との間に設置された熱伝導パッド及び／又は密封パッドを含む。接続構造は第１壁と第２壁との間に設置された熱伝導パッドを含み、電池の使用過程において、該熱伝導パッドを介して電池セルの放熱を行うことができる。接続構造が密封パッドを含む場合、第１壁と第２壁との間の密封性を向上させることができる。
いくつかの実施例において、該電池は、電池セルモジュールを含み、該電池セルモジュールは第１方向に沿って配列された複数の該電池セルを含み、該電気キャビティは該第２壁と交差する第４壁を含み、該電池セルモジュールの該第４壁に面する端面と該第４壁との間に第３間隙が設置され、該第１通路は該第３間隙を含む。
第３間隙により第１通路の少なくとも一部が実現し、追加の部材を必要とせず、加工の難易度を低下させ、さらに、端面と第４壁との間の密封の要件を低下させることができる。
いくつかの実施例において、該電池はさらに、該端面と該第４壁との間に設置される第１間隔構造を含み、該第１間隔構造は少なくとも一部の該第１通路を形成することに用いられる。
第１間隔構造により少なくとも一部の第１通路が形成され、一方では端面と第４壁との間の構造安定性を向上させることができる。特に電池セルに熱暴走が発生していない場合、該第１間隔構造により端面と第４壁との間の相対的な固定を実現することができ、又は端面と第４壁との間の密封性を実現することができる。他方では、第１間隔構造の具体的な形態及び位置を合理的に設置することにより、第１通路の位置及び方向を調整することができ、それにより第１通路を通過する排出物の指向性排出を実現することができ、電池の安全性を向上させる。
いくつかの実施例において、該第１間隔構造に第２流路が設置され、該第１通路は該第２流路を含む。減圧機構によって排出された排出物は該第２流路を介して排出することができる。したがって、該第２流路の位置を合理的に設置することにより、排出物の指向性排出を実現することができ、排出物が電気キャビティ内の個別の部材に影響を与えることを減少させ、例えば、電極端子及びバス部材に対する影響を回避して、電池の安全性を向上させる。
いくつかの実施例において、該電池はさらに、隣接する２つの電池セルの間に設置される第２間隔構造を含み、該第２間隔構造は少なくとも一部の該第１通路を形成することに用いられる。
電池における隣接する２つの電池セルの間に設置される第２間隔構造は、電池セルが正常に使用される状況下で、電池セルの膨張変形を吸収することに用いられ、電池セルの下方の隔離部材が熱管理部材である場合、熱管理部材から発生する水蒸気を遮断することにも用いられ、電池セルに熱暴走が発生した場合、一方では電池セル間で伝達される熱を遮断することができる。他方では、該第２間隔構造は少なくとも一部の第１通路を形成することに用いられ、第２間隔構造は少量の排出物を電気キャビティに排出することを許容して、排出物の排出経路を増加し、排出物の排出効率を向上させる。
いくつかの実施例において、該第２間隔構造は該減圧機構の作動時に破壊され、該２つの電池セルの間に第４間隙が形成され、該第１通路は該第４間隙を含む。
したがって、第２間隔構造の材料を合理的に選択することにより、第２間隔構造は減圧機構の作動時に破壊され、第４間隙を形成することができ、第２間隔構造に対して追加の加工を行う必要がなく、より簡便であり、電池セルが正常に使用される時の密封性及び安定性を保証することができる。
いくつかの実施例において、該第２間隔構造に第３流路が設置され、該第１通路は該第３流路を含む。該第３流路の位置を合理的に設置することにより、排出物の指向性排出を実現することができ、排出物が電気キャビティ内の個別の部材に与える影響を減少させ、電池セル間の熱拡散を回避することができ、電池の安全性を向上させる。
いくつかの実施例において、該第２壁には該減圧機構に対応する減圧領域が設置され、該減圧領域は少なくとも一部の該第２通路を形成することに用いられる。排出物は該減圧領域を通過して電気キャビティから排出されてもよく、例えば、排出物は減圧領域を通過して収集キャビティに排出されてもよい。
いくつかの実施例において、該減圧領域は該第２壁を貫通する貫通孔であり、貫通方向は該第１壁に垂直である。減圧領域が貫通孔である場合、一方では加工が容易であり、他方では減圧機構から排出された排出物を迅速に放出することができる。
いくつかの実施例において、該減圧領域は、次の式を満たす。
式中、Ｓは該減圧領域の該第２壁における正投影の面積を該減圧領域に対応する減圧機構の数で割ったものであり、Ｄは該第２壁と該第１壁との間の距離である。
Ｄ／Ｓが大きくなり、例えば上記制限を超える場合、該パラメータＤは極大値にある可能性があり、パラメータＳは極小値にある可能性がある。この場合、電気キャビティへの第１通路は大きく、排出物を電気キャビティから排出するための第２通路は小さいため、熱暴走で排出された排出物は該電気キャビティに戻りやすい。すなわち電気キャビティに入る排出物が多く、電気キャビティから排出される排出物が少ないため、収集キャビティを利用して排出物を収集することに不利であり、バス部材の短絡を引き起こしやすいなど、電気キャビティの安全性に影響を与える可能性がある。従って、大部分の排出物が電気キャビティから排出され、例えば収集キャビティに入ることを保証するために、Ｄ／Ｓが過大になるようにパラメータを設定することは好ましくない。
逆に、Ｄ／Ｓが小さくなり、例えば上記制限を超えると、パラメータＤは極小値にある可能性があり、Ｓは極大値にある。この場合、電気キャビティへの第１通路は小さく、熱暴走した排出物が電気キャビティに戻りにくく、第１通路は効果を発揮しにくくなり、パラメータＳに対応する減圧領域は、電池のフレーム構造の強度を考慮した状況下で、同時に大量の排出物を電気キャビティから排出することと両立できない可能性がある。従ってＤ／Ｓが過小であることも好ましくない。
いくつかの実施例において、該電池はさらに、該電池において隣接する２つの電池セルの間に設置される第２間隔構造を含み、該第２間隔構造は少なくとも一部の該第１通路を形成することに用いられ、該減圧領域は、次の式を満たす。
式中、Ｓは該減圧領域の該第２壁における正投影の面積を該減圧領域に対応する減圧機構の数で割ったものであり、ｔは該２つの電池セル間の距離である。
なお、パラメータｔ／Ｓが大きくなり、例えば上記制限を超えると、パラメータｔは極大値にある可能性があり、Ｓは極小値にある。この時、電気キャビティへの第１通路は大きく、排出物を電気キャビティから排出するための第２通路は小さいため、熱暴走で排出された排出物は該電気キャビティに戻りやすい。すなわち電気キャビティに入る排出物が多く、電気キャビティから排出される排出物が少ないため、収集キャビティを利用して排出物を収集することに不利であり、バス部材の短絡を引き起こしやすいなど、電気キャビティの安全性に影響を与える可能性がある。従って、大部分の排出物が電気キャビティから排出され、例えば収集キャビティに入ることを保証するために、ｔ／Ｓが過大になるようにパラメータを設定することは好ましくない。
逆に、ｔ／Ｓが小さくなり、例えば上記制限を超えると、パラメータｔは極小値にある可能性があり、Ｓは極大値にある。この場合、電気キャビティへの第１通路は小さく、熱暴走した排出物が電気キャビティに戻りにくく、第１通路は効果を発揮しにくくなり、パラメータＳに対応する減圧領域は、電池のフレーム構造の強度を考慮した状況下で、同時に大量の排出物を電気キャビティから排出することと両立できない可能性がある。従ってｔ／Ｓが過小であることも好ましくない。
いくつかの実施例において、該減圧領域は該第２壁の脆弱領域であり、該脆弱領域は該減圧機構の作動時に破壊されることに用いられ、それにより少なくとも一部の該第２通路を形成する。
減圧領域を脆弱領域として設置することにより、減圧機構が作動していない時、例えば、電池の正常な使用過程において、該第２壁を密封状態にさせ、減圧機構が外部からの力で破壊されて失効することから効果的に保護する。且つ、減圧機構が作動する時、脆弱領域は破壊され、それにより減圧機構を備える電池セルからの排出物は脆弱領域を突き抜けて通って電気キャビティから排出され、例えば、脆弱領域を突き抜けて収集キャビティに入ることができる。
いくつかの実施例において、該減圧領域は、次の式を満たす。
式中、ｄは該脆弱領域内の異なる位置における厚さの最小値であり、Ｄは該第２壁と該第１壁との間の距離である。
なお、パラメータＤが増加する場合、電気キャビティへの第１通路は増大し、熱暴走で排出された排出物は該電気キャビティに戻りやすくなる。従って対応するパラメータｄは低下するものとして設計されるべきであり、それにより排出物が減圧領域を突き破る難易度を低下させ、すなわち排出物が電気キャビティから排出される難易度を低下させて、排出物が電気キャビティから排出されやすくする。従って、パラメータｄは排出物の排出要件を満たすと同時に電池の構造強度の要件を両立させ、値が過小であってはならない状況で、パラメータＤを過大に設定することは好ましくなく、すなわちＤ／ｄを過大に設定するべきではない。
逆に、Ｄが極小値にある場合、電気キャビティへの第１通路が小さく、熱暴走の排出物が電気キャビティに戻りにくく、第１通路は効果を発揮しにくくなり、大量の排出物は第２壁の減圧領域を介して排出される必要がある。パラメータｄの値は、排出された排出物によって第２壁がスムーズ且つ迅速に突き破られることを保証すべきであり、従ってｄの値が過大であることも好ましくなく、すなわちＤ／ｄの値が過小であっても好ましくない。
いくつかの実施例において、該電池はさらに、該電池において隣接する２つの電池セルの間に設置される第２間隔構造を含み、該第２間隔構造は少なくとも一部の該第１通路を形成することに用いられ、該減圧領域は、次の式を満たす。
式中、ｄは該脆弱領域内の異なる位置における厚さの最小値であり、ｔは該２つの電池セル間の距離である。
なお、パラメータｔが増加する場合、電気キャビティへの第１通路は増大し、熱暴走で排出された排出物は該電気キャビティに戻りやすくなる。従って対応するパラメータｄは低下するものとして設計されるべきであり、それにより排出物が減圧領域を突き破る難易度を低下させ、すなわち排出物が電気キャビティから排出される難易度を低下させて、排出物が電気キャビティから排出されやすくする。従って、パラメータｄは排出物の排出要件を満たすと同時に電池の構造強度の要件を両立させ、値が過小であってはならない状況で、パラメータｔを過大に設定することは好ましくなく、すなわちｔ／ｄを過大に設定するべきではない。
逆に、ｔが極小値にある場合、電気キャビティへの第１通路が小さく、熱暴走の排出物が電気キャビティに戻りにくく、第１通路は効果を発揮しにくくなり、大量の排出物は第２壁の減圧領域を介して排出される必要がある。パラメータｄの値は、排出された排出物によって第２壁がスムーズ且つ迅速に突き破られることを保証すべきであり、従ってｄの値が過大であることも好ましくなく、すなわちｔ／ｄの値が過小であっても好ましくない。
いくつかの実施例において、該筐体はさらに、該減圧機構の作動時に該第２通路を介して排出される排出物を収集することに用いられる収集キャビティを含む。
該収集キャビティは該排出物を集中的に收集及び／又は処理し、排出物を電池の外部に排出することができる。例えば、該収集キャビティは冷却媒体などの液体を含んでもよく、又は、収集キャビティに入る排出物の温度をさらに下げるために、該液体を収容する部材が設置されてもよい。
いくつかの実施例において、該電池はさらに、該電気キャビティと該収集キャビティを隔離することに用いられる隔離部材を含む。隔離部材を用いて電気キャビティと収集キャビティを隔離し、すなわち、電池セル及びバス部材を収容する電気キャビティと排出物を収集する収集キャビティとを分離し、両者の間で相互に影響することを回避する。
第２態様によれば、電気エネルギーを供給するために用いられる第１態様に記載の電池を含む電力消費装置電池を提供する。
いくつかの実施例において、前記電力消費装置は車両、船舶又は宇宙機である。
本願の実施例における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下に本願の実施例に必要な図面を簡単に説明し、理解すべき点として、以下に示された図面は本願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、図面に基づいて他の図面をさらに取得することができる。
本願の一実施例に係る車両の構造概略図である。 本願の一実施例に係る電池の構造概略図である。 本願の一実施例に係る電池の分解構造概略図である。 本願の一実施例に係る電池の断面概略図である。 本願の一実施例に係る電池の部分断面拡大図である。 本願の一実施例に係る別の電池の断面概略図である。 本願の一実施例に係る別の電池の部分断面拡大図である。 本願の一実施例に係る電池の部分構造概略図である。 本願の一実施例に係る電池の部分構造拡大図である。 本願の一実施例に係る別の電池の部分構造拡大図である。 本願の一実施例に係る別の電池の部分構造概略図である。 本願の一実施例に係るさらに別の電池の部分構造概略図である。 本願の一実施例に係るさらに別の電池の部分構造拡大図である。 本願の一実施例に係るさらに別の電池の部分構造概略図である。 本願の一実施例に係るさらに別の電池の部分構造拡大図である。 本願の一実施例に係る別の電池の分解構造概略図である。 本願の一実施例に係る別の電池の断面概略図である。 本願の一実施例に係る接続構造の概略図である。 本願の一実施例に係る接続構造と第２壁の概略図である。 本願の一実施例に係るさらに別の電池の分解構造概略図である。 本願の一実施例に係るさらに別の電池の断面概略図である。 本願の一実施例に係るさらに別の電池の部分断面概略図である。 本願の一実施例に係るさらに別の電池の部分構造概略図である。 本願の実施例に係る第２間隔構造の構造概略図である。 本願の実施例に係る他の第２間隔構造の構造概略図である。 本願の実施例に係る他の第２間隔構造の構造概略図である。 本願の実施例に係る他の第２間隔構造の構造概略図である。 本願の一実施例に係るさらに別の電池の部分断面概略図である。 本願の一実施例に係る第２壁の概略図である。
図面において、図面は実際の比率に従って描かれたものではない。
以下に図面及び実施例を参照しながら本願の実施形態をさらに詳細に説明する。以下の実施例の詳細な説明及び図面は本願の原理を例示的に説明するために用いられるが、本願の範囲を限定するものではなく、本願は記載された実施例に限定されない。
本願の記載において説明すべきことは、別途説明されない限り、「複数」は、２つ以上という意味であり、「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」等の用語が指示する方位又は位置関係は、本願の説明を容易にして、説明を簡略化するものであるに過ぎず、対象の装置や素子が特定の方位を有し、特定の方位で構成され及び操作されるべきであることを示す又は暗示するものではなく、従って本願を限定するものと理解すべきではない。さらに、「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、説明する目的で用いられるに過ぎず、相対的な重要性を示す又は暗示するものと理解すべきではない。「垂直」は、厳密な意味での垂直ではなく、誤差の許容範囲内にあるものである。「平行」は、厳密な意味での平行ではなく、誤差の許容範囲内にあるものである。
以下の説明に出現する方位表現はいずれも図に示す方向であり、本願の具体的な構造を限定するものではない。本願の記載においてさらに説明すべきことは、別途明確に規定及び限定されない限り、「取り付ける」、「つながっている」、「接続」という用語は広義に理解すべきであり、例えば、固定接続であってもよく、取り外し可能な接続であってもよく、又は一体接続であってもよい。また、直接つながっていてもよく、中間媒体を介して間接的につながっていてもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本願における具体的な意味を理解することができる。
本願の実施例において、同一の符号は同一の部材を示し、異なる実施例においては、簡潔にするために同一の部材の詳細な説明を省略する。なお、図面に示される本願の実施例における各部材の厚さ、長さ、幅等の寸法、及び集積装置の全体の厚さ、長さ、幅等の寸法は例示的な説明に過ぎず、本願を何ら限定するものではない。
本願において、電池セルはリチウムイオン二次電池、リチウムイオン一次電池、リチウム硫黄電池、ナトリウムリチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池又はマグネシウムイオン電池等を含むことができ、本願の実施例はこれに限定されない。電池セルは円筒、扁平体、直方体、又は他の形状等であってもよく、本願の実施例はこれにも限定されない。電池セルは一般的にパッケージの方式により円筒形電池セル、角形電池セル及びソフトパック電池セルの３種類に分けられ、本願の実施例はこれにも限定されない。
本願の実施例で言及される電池は、より高い電圧及び容量を提供するために１つ以上の電池セルを含む単一の物理的モジュールを指す。例えば、本願で言及される電池は、電池モジュール又は電池パックなどを含むことができる。電池は、一般的に１つ又は複数の電池セルをパッケージ化するための筐体を含む。筐体は、液体又は他の異物が電池セルの充放電に影響を及ぼすことを防止する。
電池セルは電極アセンブリ及び電解液を含み、電極アセンブリは正極シート、負極シート及びセパレータで構成される。電池セルは、主に金属イオンが正極シートと負極シートとの間を移動することによって動作する。正極シートは正極集電体及び正極活物質層を含み、正極活物質層は正極集電体の表面に塗布され、正極活物質層が塗布されていない集電体は正極活物質層が塗布された集電体から突出し、正極活物質層が塗布されていない集電体を正極タブとする。リチウムイオン電池を例とすると、正極集電体の材料はアルミニウムであってもよく、正極活物質はコバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、三元系リチウム又はマンガン酸リチウム等であってもよい。負極シートは負極集電体及び負極活物質層を含み、負極活物質層は負極集電体の表面に塗布され、負極活物質層が塗布されていない集電体は負極活物質層が塗布された集電体から突出し、負極活物質層が塗布されていない集電体を負極タブとする。負極集電体の材料は銅であってもよく、負極活物質は炭素又はシリコン等であってもよい。大電流によって溶断が発生しないことを保証するために、正極タブの数は複数であり且つ一体に積層され、負極タブの数は複数であり且つ一体に積層される。セパレータの材質は、ポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）等であってもよい。また、電極アセンブリは捲回式構造であってもよく、又は積層式構造であってもよく、本願の実施例はこれに限定されない。
電池技術の発展には多方面の設計要素、例えば、エネルギー密度、サイクル寿命、放電容量、充放電効率等の性能パラメータを同時に考慮する必要があり、また、電池の安全性を考慮する必要がある。電池セルにとって、安全上の主な危険性は充電及び放電プロセスに由来し、電池の安全性を向上させるために、電池セルには一般的に減圧機構が設置される。減圧機構とは、電池セルの内部圧力又は温度が所定の閾値に達した時に作動して、内部圧力又は温度を解放する素子又は部品である。該所定の閾値は設計要件に応じて調整することができる。例えば、該所定の閾値は電池セルにおける正極シート、負極シート、電解液及びセパレータのうちの１つ又は複数の材料に依存する可能性がある。減圧機構は感圧又は感温の素子又は部材を用いることができ、すなわち、電池セルの内部圧力又は温度が所定の閾値に達すると、減圧機構が作動し、それにより内部圧力又は温度を解放することができる流路を形成する。
現在の減圧機構の設計手段は、主に電池セル内部の高圧及び高熱を逃がすこと、つまり電池セルの排出物を電池セルの外部に排出することに注目している。しかしながら、該高温高圧の排出物が電池セルから排出された後にどのように排出することで、電池にさらなる安全上の問題を引き起こさないようにするかは、現在解決が待たれる問題の一つである。
電池セルに熱暴走又は他の異常な状況が発生した場合、電池セルの内部で生成された高温高圧の排出物は電池セルに設置された減圧機構の方向に排出される。一般的にこのような排出物の威力及び破壊力は大きく、１つの通路しか設置されていない場合、該通路又は該通路の周囲の１つ又は複数の構造を突き破り、さらなる安全上の問題を引き起こす可能性がある。これに鑑みて、本願は電池を提供し、該電池の筐体は電気キャビティを含み、該電池はさらに第１通路及び第２通路を含み、該電気キャビティは電池セルを収容することに用いられ、該電池セルの第１壁に減圧機構が設置される。該減圧機構の作動時、第１通路及び第２通路は該減圧機構を介して該電池セルの内部と連通でき、該第１通路は減圧機構から排出された排出物を電気キャビティ内に排出することに用いられ、該第２通路は減圧機構から排出された排出物を該電気キャビティから排出することに用いられる。すなわち減圧機構を経て排出された排出物は２つの通路に分けられて共同で排出することができ、排出速度を加速させることができ、電池爆発のリスクを低下させる。
本願の実施例に記載の技術的解決手段はいずれも電池を使用する電力消費装置に適用される。
電力消費装置は車両、携帯電話、携帯機器、ノートパソコン、船舶、宇宙機、電動玩具、電動工具などであってもよい。車両はガソリン自動車、天然ガス自動車又は新エネルギー自動車であってもよく、新エネルギー自動車は純粋な電気自動車、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー自動車等であってもよい。宇宙機は航空機、ロケット、宇宙飛行機及び宇宙船等を含む。電動玩具はゲーム機、電動自動車玩具、電動船舶玩具及び電動航空機玩具等の固定式又は移動式の電動玩具を含む。電動工具は電動ドリル、電動グラインダ、電動レンチ、電動ドライバ、電動ハンマ、電動インパクトドライバ、コンクリートバイブレータ及び電動カンナ等の金属切削電動工具、研磨電動工具、組立電動工具及び鉄道用電動工具を含む。本願の実施例は上記電力消費装置について特に限定しない。
以下の実施例は説明の便宜上、電力消費装置として車両を例に説明する。
例えば、図１は本願の実施例に係る車両１の構造概略図を示し、車両１はガソリン自動車、天然ガス自動車又は新エネルギー自動車であってもよく、新エネルギー自動車は純粋な電気自動車、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー自動車等であってもよい。車両１の内部にモータ４０、コントローラ３０及び電池１０を設置することができ、コントローラ３０は電池１０を制御してモータ４０に給電するために用いられる。例えば、車両１の底部又は前側又は後側に電池１０を設置することができる。電池１０は車両１への給電に用いられ、例えば、電池１０は車両１の動作電源として、車両１の回路システムに用いることができ、例えば、車両１の起動、ナビゲーション及び走行時の動作電力の必要を賄う。本願の別の実施例において、電池１０は車両１の動作電源としてだけでなく、車両１の駆動電源として、燃料又は天然ガスを代替又は部分的に代替して車両１に駆動動力を提供することができる。
異なる使用電力需要を満たすために、電池は複数の電池セルを含むことができ、複数の電池セルの間は直列接続又は並列接続又は直並列接続することができ、直並列接続は直列接続及び並列接続の混合を指す。電池は電池パックとも呼ばれる。例えば、複数の電池セルがまず直列接続又は並列接続又は直並列接続されて電池モジュールを構成し、複数の電池モジュールがさらに直列接続又は並列接続又は直並列接続されて電池を構成してもよい。すなわち、複数の電池セルが電池を直接構成してもよく、又はまず電池モジュールを構成し、さらに電池モジュールが電池を構成してもよい。
図２は本願の実施例における電池１０の概略図を示す。図２に示すように、電池１０は、筐体１１と、電池セル２０と、第１通路１５及び第２通路１６と、を含み、筐体１１は電気キャビティ１１ａを含み、電池セル２０は該電気キャビティ１１ａに収容され、該電池セル２０の第１壁２１ａに減圧機構２１３が設置される。該第１通路１５及び第２通路１６は該減圧機構２１３の作動時に、該減圧機構２１３を介して該電池セル２０の内部と連通できるように配置される。該第１通路１５は該減圧機構２１３から排出された排出物を該電気キャビティ１１ａ内に排出することに用いられ、該第２通路１６は該減圧機構２１３から排出された排出物を該電気キャビティ１１ａから排出することに用いられる。
なお、本願の実施例の減圧機構２１３とは、電池セル２０の内部圧力又は温度が所定の閾値に達した時に作動して、内部圧力又は温度を解放する素子又は部品である。該閾値の設計は、設計要件によって異なる。該閾値は電池セル２０における正極シート、負極シート、電解液及びセパレータのうちの１つ又は複数の材料に依存する可能性がある。
本願で言及する「作動」とは、減圧機構２１３が動作し又は一定の状態まで活性化され、それにより電池セル２０の内部圧力及び温度を逃がすことである。減圧機構２１３が動作することは、減圧機構２１３の少なくとも一部が破裂する、破砕する、引き裂かれる又は開く等を含むがこれらに限定されない。減圧機構２１３が作動すると、電池セル２０の内部の高温高圧物質が、排出物として作動した箇所から外に排出される。この方式により、制御可能な圧力又は温度の状況下で電池セル２０から圧力及び温度を逃がすことができ、潜在的でより深刻な事故の発生を回避する。
本願で言及する電池セル２０からの排出物は、電解液、溶解又は分裂した正負極シート、セパレータの破片、反応により生成された高温高圧ガス、火炎等を含むがこれらに限定されない。
本願の実施例の該減圧機構２１３は電池セル２０の第１壁２１ａに設置され、該減圧機構２１３は第１壁２１ａの一部であってもよいし、第１壁２１ａと分離した構造で、例えば溶接する方法で第１壁２１ａに固定されていてもよい。例えば、減圧機構２１３が第１壁２１ａの一部である場合、例えば、減圧機構２１３は、第１壁２１ａに浅い溝を設ける方法で形成することができ、該浅い溝に対応する第１壁２１ａの厚さは、減圧機構２１３の浅い溝以外の他の領域の厚さより薄い。浅い溝の箇所は、減圧機構２１３における最も脆弱な位置である。電池セル２０が生成する気体が多すぎてハウジング２１１の内部圧力が上昇し且つ閾値に達するか、又は電池セル２０の内部反応により熱が発生して電池セル２０の内部温度が上昇し且つ閾値に達した場合、減圧機構２１３は浅い溝の箇所で破裂してハウジング２１１の内外を連通させ、ガスの圧力及び温度は減圧機構２１３の裂開により外へ放出されて、電池セル２０の爆発を防止することができる。
例えば、減圧機構２１３は第１壁２１ａと分離した構造であってもよい。減圧機構２１３は防爆弁、空気弁、減圧弁又は安全弁等の形式を用いることができ、且つ具体的には感圧又は感温の素子又は構造を用いることができる。すなわち、電池セル２０の内部圧力又は温度が所定の閾値に達すると、減圧機構２１３が動作を実行するか又は減圧機構２１３に設けられた脆弱構造が破壊され、内部圧力又は温度を逃がすことができる開口又は流路を形成する。
なお、図２に示すように、本願の実施例の電気キャビティ１１ａは電池セル２０を収容することに用いられ、すなわち電気キャビティ１１ａは電池セル２０の取り付け空間を提供する。電気キャビティ１１ａは封止されていても、封止されていなくてもよい。電気キャビティ１１ａの形状は、収容される１つ又は複数の電池セル２０及びバス部材１２に基づいて決定することができる。例えば、図２は電気キャビティ１１ａが直方体であることを例としているが、本願の実施例はこれに限定されない。
電池セル２０に熱暴走又は他の異常な状況が発生した場合、電池セルの内部で生成された高温高圧の排出物は電池セル２０に設置された減圧機構２１３の方向に排出される。一般的にこのような排出物の威力及び破壊力は大きく、１つの通路しか設置されていない場合、該通路の構造又は該通路の周囲に位置する１つ又は複数の構造を突き破り、さらなる安全上の問題を引き起こす可能性がある。従って、本願の実施例の電池１０の筐体１１は電池セルを収容するための電気キャビティ１１ａを含み、電池１０はさらに第１通路１５及び第２通路１６を含み、該第１通路１５及び第２通路１６は該減圧機構２１３の作動時に、該減圧機構２１３を介して電池セル２０の内部と連通することができる。該第１通路１５は該減圧機構２１３から排出された排出物を該電気キャビティ１１ａ内に排出することができ、該第２通路１６は該減圧機構２１３から排出された排出物を該電気キャビティ１１ａから排出することに用いられる。これにより、減圧機構２１３を介して排出された排出物は２つの通路に分けて共同で排出することができ、排出速度を加速させることができ、電池１０の爆発のリスクを低下させる。
なお、図２に示すように、本願の実施例の電気キャビティ１１ａはさらにバス部材１２を収容することに用いられてもよく、すなわち電気キャビティ１１ａは電池セル２０及びバス部材１２の取り付け空間を提供する。該バス部材１２は複数の電池セル２０の間の電気的接続、例えば並列接続又は直列接続又は直並列接続を実現するために用いられる。バス部材１２は電池セル２０の電極端子２１４を接続することによって電池セル２０の間の電気的接続を実現することができる。いくつかの実施例において、バス部材１２は溶接により電池セル２０の電極端子２１４に固定されてもよい。
電池セル２０は２つの電極端子２１４を含んでもよく、２つの電極端子２１４はそれぞれ正極端子２１４ａ及び負極端子２１４ｂである。本願の実施例の電極端子２１４は電池セル２０内部の電極アセンブリのタブと電気的に接続され、電気エネルギーを出力することに用いられる。本願の実施例の２つの電極端子２１４は電池セル２０の同じ壁又は異なる壁に設置することができる。
選択的に、図２に示すように、本願の実施例の筐体１１にはさらに、減圧機構２１３の作動時に第２通路１６を介して排出された排出物を收集及び／又は処理し、さらに排出物を電池１０の外部に排出することに用いられる収集キャビティ１１ｂが含まれてもよい。収集キャビティ１１ｂは排出物を収集するために用いられ、封止されていても、封止されていなくてもよい。いくつかの実施例において、該収集キャビティ１１ｂ内に空気、又はその他の気体が含まれていてもよい。選択的に、該収集キャビティ１１ｂ内は、冷却媒体などの液体を含んでもよく、又は、収集キャビティ１１ｂに入る排出物の温度をさらに下げるために、該液体を収容する部材が設置されてよい。さらに選択的に、収集キャビティ１１ｂ内の気体又は液体は循環し流動している。
選択的に、図２に示すように、本願の実施例の電池１０はさらに、電気キャビティ１１ａと収集キャビティ１１ｂを隔離することに用いられる隔離部材１３を含む。ここで言及する「隔離」とは、分離を指しており、封止されていなくてよい。具体的に、隔離部材１３を用いて電気キャビティ１１ａと収集キャビティ１１ｂを隔離し、すなわち、電池セル２０及びバス部材１を収容する電気キャビティ１１ａと排出物を収集する収集キャビティ１１ｂとは分離されている。
本願の実施例において、隔離部材１３は電気キャビティ１１ａと収集キャビティ１１ｂが共有する壁を含む。図２に示すように、隔離部材１３（又はその一部）をそのまま電気キャビティ１１ａと収集キャビティ１１ｂが共有する壁とすることができ、これにより、電気キャビティ１１ａと収集キャビティ１１ｂとの間の距離をできるだけ短縮することができ、空間を節約して、筐体１１の空間利用率を向上させる。
選択的に、本願の実施例の隔離部材１３は熱管理部材であってもよく、該熱管理部材は電池セル２０の温度を調節することに用いられる。具体的に、該隔離部材１３は電池セル２０の温度を調節するための流体を収容することに用いることができる。電池セル２０の温度を下げる場合、該隔離部材１３は、電池セル２０の温度を調節するための冷却媒体を収容してもよく、この場合、隔離部材１３は冷却部材、冷却システム又は冷却プレート等と称することができる。また、隔離部材１３は加熱に用いられてもよく、本願の実施例はこれに限定されない。選択的に、隔離部材１３における流体は、より良好な温度調節効果を達成するために、循環流であってもよい。
なお、本願の実施例の筐体１１は様々な方法で実現でき、本願の実施例はこれに限定されない。例えば、図２を例とすると、電気キャビティ１１ａに対して、筐体１１は開口を有する第１カバー１１０が含まれてもよく、隔離部材１３は該第１カバー１１０の開口部をカバーし、これにより、電気キャビティ１１ａを形成するための壁は該第１カバー１１０及び該隔離部材１３を含む。該第１カバー１１０は様々な方法で実現することができる。例えば、該第１カバー１１０は一端が開口した中空の一体式構造であってもよく、又は、該第１カバー１１０は第１部分及び対向する両側にそれぞれ開口を有する第２部分が含まれてもよく、第１部分は第２部分の片側の開口をカバーし、それにより一端が開口した第１カバー１１０が形成され、隔離部材１３は第２部分の他の側の開口をカバーし、それにより電気キャビティ１１ａを形成する。収集キャビティ１１ｂに対応し、筐体１１はさらに、隔離部材１３を保護することに用いられる保護部材１４を含み、該保護部材１４は隔離部材１３とともに収集キャビティ１１ｂを形成することができ、すなわち該収集キャビティ１１ｂの壁は保護部材１４と隔離部材１３を含む。
さらに例えば、上記図２に示される方法とは異なり、筐体１１には、密閉された第２カバーが含まれてもよい。該第２カバーは電気キャビティ１１ａを形成することに用いることができ、又は、隔離部材１３を該カバーの内部に設置することにより、カバー内部を、電気キャビティ１１ａになるように隔離し、さらに、収集キャビティ１１ｂになるように隔離することができる。該第２カバーも様々な方法で実現することができ、例えば、該第２カバーに第３部分及び第４部分が含まれてもよく、第４部分の片側は開口を有し半密閉構造が形成され、隔離部材１３は第４部分の内部に設置され、第３部分は第４部分の開口をカバーし、密閉された第２カバーを形成する。
説明の便宜上、本願は主に図２に示す筐体１１を例として説明するが、本願の実施例はこれに限定されない。以下に図面を参照しながら、本願の実施例の電池１０を詳細に説明する。
図３は本願の実施例に係る電池１０の分解構造概略図である。図３に示すように、本願の実施例の電池１０は、筐体１１を含むことができる。該筐体１１は第１カバー１１０、隔離部材１３及び保護部材１４を含み、第１カバー１１０及び隔離部材１３は電気キャビティ１１ａを形成することに用いることができ、隔離部材１３及び保護部材１４は収集キャビティ１１ｂを形成することに用いることができる。具体的には、図３に示すように、該第１カバー１１０はさらに第１部分１１１及び対向する両側にそれぞれ開口を有する第２部分１１２を含み、第１部分１１１は第２部分１１２の片側の開口をカバーすることに用いられ、それにより一端が開口した第１カバー１１０が形成される。隔離部材１３は第２部分１１２の他の側の開口をカバーすることに用いられ、それにより電気キャビティ１１ａを形成する。
本願の実施例において、電気キャビティ１１ａは複数の壁を有し、減圧機構２１３は電池セル２０の第１壁２１ａに設置され、該第１壁２１ａは電池セル２０の電気キャビティ１１ａに向く任意の壁であってもよい。なお、本願の実施例の電池セル２０の形状は、実際の用途に応じて設定することができる。例えば、本願は主に長方形の電池セル２０を例として説明するが、本願の実施例はこれに限定されず、例えば、電池セル２０はさらに円筒又は他の形状であってもよい。該第１壁２１ａは電池セル２０の１つの壁である。
例えば、電気キャビティ１１ａは第２壁１１ｃを含み、第１壁２１ａは第２壁１１ｃに面する。これにより、電池セル２０の減圧機構２１３は電気キャビティ１１ａの壁に向いており、他の電池セル２０には向いておらず、これにより電気キャビティ１１ａの壁に逃がし構造を設置しやすく、減圧機構２１３に変形した逃がし空間を提供することに用いられる。よって、電池１０の空間利用率を向上させることができ、熱暴走が発生した電池セル２０が他の電池セル２０に熱暴走を発生させるリスクを低下させることもでき、電池１０的の安全性を向上させる。
例えば、図３は減圧機構２１３が電池セル２０の隔離部材１３に向く壁に設置されることを例とし、すなわち第２壁１１ｃは隔離部材１３である。具体的には、図４は図３に示す電池１０の断面概略図であり、該断面は隔離部材１３に対して垂直である。図５は図４における領域Ａの拡大概略図である。図４及び図５に示すように、減圧機構２１３は電池セル２０の第１壁２１ａに設置され、該第１壁２１ａは電池セル２０の底壁であり、電気キャビティ１１ａの第２壁１１ｃは隔離部材１３であり、該第１壁２１ａは隔離部材１３に面している。
さらに例えば、図３～図５とは異なり、図６は本願の別の実施例に係る電池１０の断面図である。該断面は隔離部材１３に対して垂直であり、例えば、図６が示す断面の方向は図４の断面方向と一致していてもよい。図７は図６における領域Ｂの拡大概略図である。図６及び７に示すように、筐体１１はさらに少なくとも１つの梁１１３を含み、梁１１３は複数の電池セル２０の間に位置し、梁１１３は筐体１１の構造強度を高めるために用いることができる。また、梁１１３はさらに電気キャビティ１１ａを少なくとも２つのサブ電気キャビティに分割するために用いることができる。例えば、図６及び図７の筐体１１に１つの梁１１３が設置される場合、該梁１１３は電気キャビティ１１ａを左右２つのサブ電気キャビティに分割することができ、該梁１１３は該電気キャビティ１１ａの１つの壁とみなされてもよい。
図６及び図７に示すように、該電気キャビティ１１ａの第２壁１１ｃはさらに梁１３３であってもよく、すなわち電池セル２０の減圧機構２１３は梁１１３に面している。具体的には、梁１１３は中空構造であってもよく、該中空構造は収集キャビティ１１ｂを形成するために用いることができ、すなわち梁１１３は電気キャビティ１１ａ及び収集キャビティ１１ｂが共有する壁を含む。具体的には、図６及び図７に示すように、隔離部材１３及び保護部材１４は収集キャビティ１１ｂの一部を形成することに用いられてもよく、該梁１１３の中空構造も収集キャビティ１１ｂの一部を形成することに用いられてもよい。すなわち隔離部材１３及び保護部材１４が形成する収集キャビティ１１ｂの一部は梁１１３の中空構造と連通し、減圧機構２１３が該梁１１３に向けて設置される場合、すなわち梁１１３が第２壁１１ｃとして減圧機構２１３が位置する第１壁２１ａに面する場合、減圧機構２１３を介して排出された排出物は梁１１３を介して収集キャビティ１１ｂに入ることができる。
なお、本願の実施例の第１通路１５の少なくとも一部は第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間に設置されてもよく、該第１通路１５は様々な方法で実現することができる。例えば、図３～図５に示すように、電池１０はさらに、接続構造１５１を含み、接続構造１５１は第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間に設置され、接続構造１５１は少なくとも一部の第１通路１５を形成することに用いられる。接続構造１５１によって少なくとも一部の第１通路１５を実現し、一方では第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間の構造安定性を向上させることができる。特に電池セル２０に熱暴走が発生していない場合、該接続構造１５１によって第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間の相対的な固定を実現することができ、又は第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間の密封性を実現することができる。他方では、接続構造１５１の具体的な形態及び位置を合理的に設置することにより、第１通路１５の位置を調整することができ、それにより第１通路１５を通過する排出物の指向性排出を実現することができ、電池１０の安全性を向上させる。
さらに例えば、図６及び図７に示すように、第２壁１１ｃと第１壁２１ａとの間に第１間隙１５２が設置され、第１通路１５は第１間隙１５２を含む。第１間隙１５２を介して第１通路１５を実現し、一方では実現が容易であり、且つ他の部材を追加する必要がなく、空間を節約することができる。他方では、第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間に第１間隙１５２が設置され、電気キャビティ１１ａの密封性の要件を低下させることができ、特に第２壁１１ｃの密封性に対する要件を低下させることができ、電池１０の加工の難易度を低下させ、電池１０の加工効率を向上させることができる。
なお、接続構造１５１を介して少なくとも一部の第１通路１５を実現する方法及び第１間隙１５２を介して少なくとも一部の第１通路１５を実現する方法は単独で使用してもよく、互いに組み合わせて使用してもよい。例えば接続構造１５１及び第１間隙１５２によって該第１通路１５を共同で実現してもよく、本願の実施例はこれに限定されない。
以下に図面を参照しながら、本願の実施例の接続構造１５１を詳細に説明する。説明の便宜を図り、本願の実施例は主に隔離部材１３を第２壁１１ｃとして用いることを例とするが、本願の実施例はこれに限定されず、関連する説明は梁１１３を第２壁１１ｃとすることにも同様に適用され、簡潔にするために、ここでは説明を省略する。
本願の実施例において、接続構造１５１は様々な方法によって第１通路１５の少なくとも一部を実現することができる。例えば、本願の実施例の接続構造１５１に第１流路１５１１が設置され、第１通路１５は第１流路１５１１を含む。減圧機構２１３によって排出された排出物は第１流路１５１１を介して電気キャビティ１１ａ内に排出することができる。したがって、該第１流路１５１１の位置を合理的に設置することにより、排出物の指向性排出を実現することができ、排出物が電気キャビティ１１ａ内の個別の部材に与える影響を減少させ、電池１０の安全性を向上させる。
具体的に、図８は本願の実施例に係る電池１０の部分構造概略図であり、例えば、図８は図３に示す電池１０の部分構造概略図であってもよい。且つ図８は電池１０の平面構造概略図であり、図９は図８における領域Ｃの拡大図であり、図１０は図８における領域Ｄの拡大図である。図８～図１０に示すように、本願の実施例の第１流路１５１１は接続構造１５１を貫通する貫通孔及び／又は凹溝を含み、加工しやすいだけでなく、排出物を迅速に通過させることができる。
なお、本願の実施例の第１流路１５１１の寸法は実際の用途に応じて設定することができる。例えば、第１流路１５１１の径方向の寸法は２ｍｍ以下であり、径方向は排出物の第１流路１５１１内での流動方向に垂直である。それにより第１流路１５１１の寸法を過度に大きくすることを回避し、該第１流路１５１１を排出物が過剰に流れることも回避し、該第１流路１５１１を粒径が大きい排出物が流れることも回避することができ、排出物に対して濾過作用を有し、熱暴走した電池セル２０の排出物が他の電池セル２０に与える影響を低下させることができ、電池１０の熱拡散をできるだけ回避する。具体的に、該第１流路１５１１が貫通孔である場合、該第１流路１５１１の径方向の寸法は該第１流路１５１１の孔径の最大値であってもよく、該第１流路１５１１が凹溝である場合、該第１流路１５１１の径方向の寸法は該凹溝の深さ又は凹溝の幅の最大値であってもよく、本願の実施例はこれに限定されない。
なお、第１流路１５１１内に充填物が設置されてもよく、充填物は減圧機構２１３が作動しない時に第１流路１５１１を密封することに用いられ、且つ減圧機構２１３の作動時に破壊され、それにより第１流路１５１１の流れを導通する。これにより電池セル２０に熱暴走が発生していない時、電気キャビティ１１ａの密封性を向上させ、電池セル２０が影響を受け又は破壊されることを回避する。該充填物の材料は実際の用途に応じて選択することができ、例えば、該充填物の材料は発泡接着剤及び／又はプラスチックが含まれてもよく、本願の実施例はこれに限定されない。
本願の実施例において、図８～図１０は、第１流路１５１１が接続構造１５１に設置される凹溝であることを例とする。図８～図１０に示すように、接続構造１５１には複数の第１流路１５１１が含まれてもよい。該複数の第１流路１５１１は、接続構造１５１の第１壁２１ａに面する表面に設置される凹溝であって、すなわち凹溝の開口が第１壁２１ａの表面に面するもの、及び／又は、接続構造１５１の第２壁１１ｃに面する表面に設置される凹溝であって、すなわち凹溝の開口が第２壁１１ｃに面するものが含まれてもよい。
いくつかの実施例において、接続構造１５１には少なくとも１つの方向に沿って延伸する複数の第１流路１５１１が設置され、少なくとも１つの方向は第１壁２１ａに平行であり、すなわち、接続構造１５１の面積が大きい表面に１つ又は複数の方向に沿って延伸する複数の第１流路１５１１が設置される。複数の第１流路１５１１を設置することで排出物の排出方向を分散させることができ、高温の排出物が単一方向に向かって排出されて、該方向の部材が破壊されることを回避する。
なお、本願の実施例の第１流路１５１１の延伸方向は実際の用途に応じて設定することができる。例えば、電池セル２０の電極端子２１４と減圧機構２１３との位置関係に基づいて、第１流路１５１１の延伸方向を合理的に設置することができ、排出物が電極端子２１４及び電極端子２１４を接続するバス部材１２へ与える影響を回避することができる。
いくつかの実施例において、図８～図１０に示すように、電極端子２１４と減圧機構２１３は同じ壁に位置しておらず、且つ電極端子２１４が位置する壁と第１壁２１ａは交差せず、例えば、該電極端子２１４が位置する壁が第１壁２１ａと対向して設置される場合、該第１流路１５１１の延伸方向は制限しなくてよい。例えば、接続構造１５１には第１方向Ｘに沿って延伸する１つ又は複数のＸ方向第１流路１５１１ａが設置されてもよく、さらに例えば、該接続構造１５１には第２方向Ｙに沿って延伸する１つ又は複数のＹ方向第１流路１５１１ｂが設置されてもよく、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは互いに垂直である。又は、該接続構造１５１にはさらに他の方向の第１流路１５１１が含まれてもよく、本願の実施例はこれに限定されない。
いくつかの実施例において、図８～図１０とは異なり、電極端子２１４が電池セル２０の第３壁２１ｂに設置され、第３壁２１ｂと第１壁２１ａが交差する場合、少なくとも１つの方向は第１方向Ｘを含む。第１方向Ｘは第３壁２１ｂに平行であり、すなわち第１方向Ｘは第３壁２１ｂに垂直であってはならず、それにより排出物が第１流路１５１１を経て第３壁２１ｂに流れることを回避し、排出物が第３壁２１ｂ上の電極端子２１４に影響を与えることを回避する。例えば、排出物中の金属くずにより、電極端子２１４を接続する異なるバス部材１２の間が短絡することを回避することができ、電池１０の安全性を向上させる。
例えば、図１１は本願の実施例に係る電池１０の他の部分構造概略図である。図１０に示すように、図８と比べると分かるように、図１０において電極端子２１４が電池セル２０の第３壁２１ｂに設置される場合、接続構造１５１は第２方向Ｙに沿って延伸するＹ方向第１流路１５１１ｂを含まず、該第２方向Ｙは第３壁２１ｂに垂直であるが、該接続構造１５１は１つ又は複数の第１方向Ｘに沿って延伸するＸ方向第１流路１５１１ａを含むことができ、第１方向Ｘは第３壁２１ｂに平行である。
なお、図８～図１１に示すように、本願の実施例の接続構造１５１は第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間に設置される熱伝導パッド及び／又は密封パッドを含む。具体的には、接続構造１５１は第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間に設置された熱伝導パッドを含み、電池１０の使用過程において、該熱伝導パッドを介して電池セル２０の放熱を行うことができる。例えば、該第２壁１１ｃが熱管理部材である場合、熱伝導パッドを介して電池セル２０の熱を熱管理部材に伝送することができ、それにより該電池セル２０の温度を即時調整し、電池セル２０の正常な使用を保証する。例えば、図８～図１０に示すように、接続構造１５１には熱伝導パッドが含まれてもよく、該熱伝導パッドは図において第２方向Ｙに沿って延伸する複数のＹ方向第１流路１５１１ｂが設置された部分であってもよい。
また、接続構造１５１が密封パッドを含む場合、第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間の密封性を向上させることができる。例えば、図８～図１１に示すように、接続構造１５１には密封パッドが含まれてもよく、該密封パッドは図において第１方向Ｘに沿って延伸する複数のＸ方向第１流路１５１１ａを有する部分であってもよい。図８～図１１に示すように、密封パッドは熱伝導パッドの少なくとも片側の縁部に設置されてもよく、例えば、密封パッドは熱伝導パッドの対向する両側の縁部にそれぞれ設置されてもよく、それにより第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間の密封性を向上させる。
なお、本願の実施例の密封パッドと熱伝導パッドとの間の距離は２ｍｍ以下であり、密封パッドと熱伝導パッドとの間の隙間は第１流路１５１１として用いられ、排出物の排出を誘導することができる。
本願の実施例の熱伝導パッドの材料及び密封パッドの材料は実際の用途に応じて選択することができる。例えば、熱伝導パッドの材料は熱伝導性シリコンが含まれてもよい。さらに例えば、密封パッドの材料は、シリコーンゴム、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）、可溶性ポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ、ＰＦＡ）及びポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）のうちの少なくとも１つを含む。
本願の実施例において、接続構造１５１はさらに他の方法で第１通路１５の少なくとも一部を形成することができる。例えば、接続構造１５１は減圧機構２１３の作動時に破壊されることに用いられ、それにより第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間に第２間隙を形成し、第１通路１５は第２間隙を含む。このため、接続構造１５１の材料を合理的に選択することにより、接続構造１５１は減圧機構２１３の作動時に破壊され、第２間隙を形成することができ、接続構造１５１に対して追加の加工を行う必要がなく、より簡便であり、電池セル２０が正常に使用される時の密封性を保証することもできる。
具体的には、本願実施例における接続構造１５１が破壊されることは、該接続構造１５１の少なくとも一部が破壊されることが含まれてもよい。例えば、減圧機構２１３の作動時に、該接続構造１５１は外部のみが破壊され、接続構造１５１の露出した一部の内部部材は破壊されない可能性がある。又は、該接続構造１５１の内部構造が破壊される可能性がある。例えば、該接続構造１５１は多層構造であってもよく、多層構造における一部の構造層が破壊され、又は、該接続構造１５１は全て破壊される可能性もあり、本願の実施例はこれに限定されない。
なお、本願の実施例の接続構造１５１が減圧機構２１３の作動時に破壊されることは、様々な方法で実現することができる。例えば、該接続構造１５１に構造強度が弱い領域が含まれていてもよく、減圧機構２１３の作動時に、該接続構造１５１に対する排出物の衝撃力により、接続構造１５１が破壊される。
さらに例えば、接続構造１５１は第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間に設置された溶融層を含み、溶融層は減圧機構２１３の作動時に溶融することに用いられ、それにより第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間に第２間隙を形成する。減圧機構２１３によって排出された排出物は高温排出物であるため、設置された溶融層は電池セル２０が熱暴走した時に溶融し、第２間隙を形成することができ、電池セル２０の正常な使用過程では破壊されにくく、電池１０の安全性及び安定性を保証することができる。
選択的に、該溶融層の厚さは実際の用途に応じて設定することができる。例えば、溶融層の厚さは０．５ｍｍ～３ｍｍである。すなわち溶融層の厚さは一般的に０．５ｍｍ以上である。これにより、溶融層の厚さを薄くしすぎて溶融層が溶融した後に形成される第２間隙が小さくなったり、効果的な第２間隙を形成できなかったりすることを回避し、第１通路１５が小さくなりすぎて排出物の排出を阻害することを回避することができ、電池１０の爆発が発生することを回避する。また、溶融層の厚さは一般的に３ｍｍ以下である。溶融層の厚さを厚くしすぎた場合、溶融した部分が大きくなり、すなわち形成された第２間隙が過度に大きくなり、大量の排出物が第２間隙を通過して電気キャビティ１１ａに排出され、電気キャビティ１１ａに大面積の破壊を引き起こす可能性があり、特に異なるバス部材１２の短絡を引き起こし、電池１０の安全性に影響を与える可能性がある。
なお、本願の実施例の接続構造１５１は厚さ方向に沿って多層構造であってもよく、該溶融層は多層構造のいずれかの層に位置していてもよい。例えば、該溶融層は固定することに用いられる接着剤が含まれていてもよい。例えば、図８～図１１に示すように、接続構造１５１には熱伝導パッドが含まれてもよく、該熱伝導パッドは接着剤によって電池セル２０の第１壁２１ａと固定することができ、該接着剤は減圧機構２１３の作動時に破壊され第２間隙を形成することができる。
選択的に、本願の実施例の接着剤の材料は実際の用途に応じて設定することができる。例えば、該接着剤の材料はエポキシ系構造用接着剤、アクレリート構造用接着剤、ポリイミド構造用接着剤、マレイミド構造用接着剤、ポリウレタン構造用接着剤及びアクリル接着剤のうち少なくとも１つを含む。さらに例えば、接着剤層の材料はポリマー接着剤及び熱伝導材料を含み、ポリマー接着剤の材料は、エポキシ樹脂、シリコン接着剤、ポリイミドのうちの少なくとも１つを含み、熱伝導材料は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＢｅＯ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＢＮ、ＳｉＣ、Ｂ４Ｃ、カーボンナノチューブ及びグラファイトナノシートのうちの少なくとも１つを含むが、本願の実施例はこれに限定されない。
なお、接続構造１５１が第１流路１５１１を有して少なくとも一部の第１通路１５を形成する上記方法、及び接続構造１５１が減圧機構２１３の作動時に破壊されて第１通路に含まれる第２間隙を形成する上記方法は、独立して使用してもよく、互いに組み合わせて使用してもよく、本願の実施例はこれに限定されない。例えば、図８～図１１に示すように、接続構造１５１には第１流路１５１１が設置され、同時に、該接続構造１５１に溶融層が含まれてよく、減圧機構２１３の作動時に、該溶融層の少なくとも一部が溶融し第２間隙を形成する。
図１２は本願の実施例に係る電池１０の別の部分構造の分解概略図であり、図１２において第２壁１１ｃを隔離部材１３とすることを例とし、且つ図１２は接続構造１５１を電池セル２０の第１壁２１ａに設置する状態を示している。図１３は図１２における領域Ｅの拡大図である。図１４は本願の実施例に係る電池１０のさらに別の部分構造の分解概略図である。図１４が示す電池１０と図１２が示す電池１０とは一致し、いずれも第２壁１１ｃを隔離部材１３とすることを例とするが、異なる場合、図１４は接続構造１５１を隔離部材１３に設置する状態を示している。図１５は図１４における領域Ｆの拡大図である。
本願の実施例において、図１２～図１５に示すように、接続構造１５１には減圧機構２１３に対応する逃がし領域１５１２が設置される。逃がし領域１５１２は減圧機構２１３の作動時に変形空間を提供することに用いられ、接続構造１５１が該減圧機構２１３を遮蔽して減圧機構２１３の作動がリアルタイムではなくなることを回避し、該減圧機構２１３を介して排出物を迅速に排出することができる。
なお、接続構造１５１に位置する該逃がし領域１５１２は減圧機構２１３に変形空間を提供することに用いることができる。従って、減圧機構２１３を通過した排出物は電池セル２０から排出された後、該逃がし領域１５１２を通過して流出する。従って、該逃がし領域１５１２は第１通路１５の少なくとも一部とみなすことができ、排出物は該逃がし領域１５１２を通過して電気キャビティ１１ａに排出することができる。
図１２～図１５に示すように、該逃がし領域１５１２は少なくとも２つの減圧機構２１３に対応し、電池１０内の複数の電池セル２０が一般的に一定の順序で配列されることを考慮すると、該逃がし領域１５１２は同時に複数の減圧機構２１３に対応することができ、加工が容易である。例えば、該接続構造１５１に設置された逃がし領域１５１２は開口領域であってもよく、該開口領域は１列の電池セル２０に対応させることができるが、本願の実施例はこれに限定されない。
なお、図１２～図１５に示すように、逃がし領域１５１２に類似して、本願の実施例の第２壁１１ｃには該減圧機構２１３に対応する減圧領域１１４が設置される。減圧領域１１４は少なくとも一部の第２通路１６を形成することに用いられる。すなわち排出物は減圧領域１１４を通過して電気キャビティ１１ａに排出することができ、例えば、排出物は減圧領域１１４を通過して収集キャビティ１１ｂに排出することができる。
本願の実施例において、図１２～図１５に示すように、接続構造１５１はさらに、第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間に設置され且つ減圧機構２１３の周囲に位置する遮断構造１５１３を含み、遮断構造１５１３は減圧機構２１３を通過して排出された排出物が電池セル２０の電極端子２１４に到達することを遮断するために用いられる。接続構造１５１は少なくとも一部の第１通路１５を形成するために用いることができるため、該第１通路１５は減圧機構２１３を通過した排出物を電気キャビティ１１ａ内に排出するが、電極端子２１４も電気キャビティ１１ａ内に位置しており、排出物が電極端子２１４に接続されたバス部材１２の所に排出されると、異なるバス部材１２の短絡が生じやすく、電池１０の二次損傷を引き起こし、電池１０の爆発に至る。従って、遮断構造１５１３を設置することにより、電池１０の爆発を回避することができ、電池１０の安全性を向上させる。また、接続構造１５１が接着剤を含む場合、本願の実施例の遮断構造１５１３はさらに接着剤の溢れを回避することに用いることができる。
なお、本願の実施例の遮断構造１５１３は減圧機構２１３の周囲に位置し、該遮断構造１５１３は減圧機構２１３の少なくとも１つの側辺に位置することが含まれてもよい。例えば、図１２～図１５に示すように、該遮断構造１５１３は減圧機構２１３の１つの側辺箇所に位置してもよく、且つ、第１方向Ｘに沿って配列された同一列の減圧機構２１３の周囲に同一の遮断構造１５１３が設置されてもよく、取り付けが容易である。
且つ、図１２～図１５に示すように、該遮断構造１５１３は逃がし領域１５１２を形成するために用いられてもよい。例えば該遮断構造１５１３は逃がし領域１５１２の少なくとも１つの側辺を形成することに用いられてもよく、加工が容易であり、接続構造１５１の加工の難易度を低下させる。
具体的には、図１２～図１５を例とすると、電極端子２１４は電池セル２０の第３壁２１ｂに位置し、第３壁２１ｂと第１壁２１ａとは交差し、遮断構造１５１３は減圧機構２１３の電極端子２１４に近接する側に設置される。これにより、減圧機構２１３の作動時に、排出物は遮断構造１５１３の遮断作用を受け、該遮断構造１５１３を越えて第３壁２１ｂに到達できる部分は存在しないか又はわずかに存在するだけであり、バス部材１２の短絡のリスクを低下させることができ、電池１０の安全性を向上させる。
選択的に、本願の実施例の遮断構造１５１３の材料は実際の用途に応じて設定することができる。例えば、電池セル２０が熱暴走する時に排出される排出物が一般的に高温の排出物であることを考慮すると、該遮断構造１５１３の材料は、アルミニウム、鋼、硬質プラスチック、セラミック材料及びマイカのうちの少なくとも１つを含み、それにより該遮断構造１５１３が破壊されないことを可能な限り保証し、さらに該遮断構造１５１３の遮断作用に影響を与えることを回避し、遮断構造１５１３の不良を回避する。
いくつかの実施例において、本願の実施例の第２壁１１ｃはさらに係止溝１３１を含む。例えば、該第２壁１１ｃが隔離部材１３である場合、該隔離部材１３の電池セル２０に向く表面に係止溝１３１が設置されてもよく、それにより該遮断構造１５１３の取り付け及び位置決めを容易にし、取り付け効率を向上させる。
なお、以上の各図面は主に電池セル２０の減圧機構２１３と電極端子２１４が異なる壁に位置することを例とするが、関係する説明は、減圧機構２１３と電極端子２１４が同一の壁に位置する状況に同様に適用できる。また、以上の各図面は主に接続構造１５１が中実構造であることを例とするが、関係する説明は、中空構造に同様に適用でき、本願の実施例はこれに限定されない。
例えば、図１６は本願の実施例のさらに別の電池１０の分解構造概略図であり、依然として第２壁１１ｃが隔離部材１３であることを例とし、且つ、図１６とそれまでの各図を比較すると、相違点は図１６において減圧機構２１３と電極端子２１４が同一の壁に位置しており、対応して、接続構造１５１も異なることである。図１７は図１６に示す電池１０の断面概略図であり、該断面は隔離部材１３に垂直である。図１８は図１６に示す電池１０に含まれる接続構造１５１の概略図である。図１９は図１６に示す電池１０に含まれる接続構造１５１及び隔離部材１３の概略図である。
図１６～図１９に示すように、電池１０は第１方向Ｘに沿って配列された複数の電池セル２０を含む。該第１方向Ｘは複数の電池セル２０に含まれる複数の減圧機構２１３の配列方向でもある。電池セル２０は電極端子２１４を含む。電極端子２１４は第１壁２１ａに設置され、電極端子２１４と減圧機構２１３は第２方向Ｙに沿って配列され、第１方向Ｘは第２方向Ｙに垂直である。
図１６～図１９に示すように、減圧機構２１３が電極端子２１４と同一壁に位置することを考慮すると、電極端子２１４に影響を与えないために、接続構造１５１は２つの電極端子２１４の間に設置されてもよく、それにより該接続構造１５１は電極端子２１４を遮断しない。
また、前記接続構造１５１と類似して、図１６～図１９に示す接続構造１５１は少なくとも１つの方向に延伸する複数の第１流路１５１１が含まれてもよい。例えば、接続構造１５１は第３方向Ｚに沿って延伸する複数の第１流路１５１１が含まれてもよい。具体的には、接続構造１５１の複数の第１流路１５１１は接続構造１５１の第１方向Ｘに垂直な側壁に位置してもよい。例えば、該第１流路１５１１は接続構造１５１の側壁上の狭いスリットであってもよく、それにより少量の排出物を電気キャビティ１１ａ内に排出し、且つ該排出物のバス部材１２への影響をできるだけ回避することに用いられる。
また、前記接続構造１５１と類似し、図１６～図１９に示すように、接続構造１５１には逃がし領域１５１２が設置され、減圧機構２１３に変形空間を提供することに用いられる。且つ、逃がし領域１５１２を形成した該接続構造１５１の壁は遮断構造１５１３とみなすこともでき、減圧機構２１３から排出された排出物が電極端子２１４及びバス部材１２に流れることを遮断するために用いられる。
なお、本願の実施例の接続構造１５１の材料は実際の用途に応じて設定することができる。例えば、接続構造１５１の材料は、アルミニウム、鋼、硬質プラスチック、セラミック材料及びマイカのうちの少なくとも１つを含み、それにより該接続構造１５１の強度を保証し、減圧機構２１３の作動時に、接続構造１５１は排出物の衝撃に抵抗することができ、大面積で破壊されることを回避し、排出物のバス部材１２への影響を回避することができる。
本願の実施例において、接続構造１５１は一般的に接続強度が大きい材料を選択するため、従って、接続構造１５１と電池セル２０との間に圧縮可能なフォーム１５１４を設置することができ、一方では該接続構造１５１と電池セル２０との間の固定を実現するために用いることができ、他方では該接続構造１５１と電池セル２０との組み立て公差を吸収することができる。
上記では主に接続構造１５１によって少なくとも一部の第１通路１５を実現する実施例を説明し、以下では図面を参照しながら、少なくとも一部の第１通路１５を実現する他の実施例を説明する。
具体的には、図２０は本願のさらに別の実施例に係る電池１０の分解構造概略図である。図２１は図２０に示される電池１０の断面概略図を示し、該断面は電池１０の高さ方向Ｚに垂直である。図２２は図２１における領域Ｇの拡大図である。図２０～図２２に示すように、本願の実施例において、電池１０は、電池セルモジュール２０１を含み、電池セルモジュール２０１は第１方向Ｘに沿って配列される複数の電池セル２０を含む。
図２０～図２２に示すように、本願の実施例において、電気キャビティ１１ａは第２壁１１ｃと交差する第４壁１１ｄを含み、電池セルモジュール２０１の第４壁１１ｄに面する端面２０１１と第４壁１１ｄとの間は少なくとも一部の第１通路１５を形成することに用いられる。具体的には、該第４壁１１ｄは第２壁１１ｃと交差する電気キャビティ１１ａのいずれか１つの壁であってもよい。例えば、第２壁１１ｃが隔離部材１３であれば、該第４壁１１ｄは筐体１１の第２部分１１２のいずれか１つの壁であってもよく、又は、該第４壁１１ｄは梁１１３であってもよい。第４壁１１ｄと電池セルモジュール２０１の端面２０１１が第１通路１５の少なくとも一部を形成することにより、第２壁１１ｃと第１壁２１ａとの間に少なくとも一部の第１通路１５が形成されることに基づいて、第１通路１５の長さをさらに延長することができ、排出物の排出経路を長くし、排出物の温度をさらに下げ及び濾過することができ、電池１０の安全性を向上させる。
なお、第４壁１１ｄと電池セルモジュール２０１の端面２０１１との間は、様々な方法によって少なくとも一部の第１通路１５を形成することができる。例えば、電池セルモジュール２０１の第４壁１１ｄに面する端面２０１１と第４壁１１ｄとの間に第３間隙が設置される。第１通路１５は第３間隙を含み、第３間隙によって少なくとも一部の第１通路１５が実現され、部材を追加する必要がなく、加工の難易度を低下させ、端面２０１１と第４壁１１ｄとの間の密封の要件を低下させることもできる。
さらに例えば、図２０～図２２が示すように、電池１０はさらに、端面２０１１と第４壁１１ｄとの間に設置される第１間隔構造１５３を含み、第１間隔構造１５３は少なくとも一部の第１通路１５を形成することに用いられる。第１間隔構造１５３によって少なくとも一部の第１通路１５が形成され、一方では端面２０１１と第４壁１１ｄとの間の構造安定性を向上させることができる。特に電池セル２０に熱暴走が発生していない場合、該第１間隔構造１５３により端面２０１１と第４壁１１ｄとの間の相対的な固定を実現することができ、又は端面２０１１と第４壁１１ｄとの間の密封性を実現することができる。他方では、第１間隔構造１５３の具体的な形態及び位置を合理的に設置することにより、第１通路１５の位置及び方向を調整することができ、それにより第１通路１５を通過する排出物の指向性排出を実現することができ、電池１０の安全性を向上させる。
なお、第１間隔構造１５３を介して少なくとも一部の第１通路１５を実現する方法及び第３間隙を介して少なくとも一部の第１通路１５を実現する方法は単独で使用してもよく、互いに組み合わせて使用してもよく、本願の実施例はこれに限定されない。説明の便宜上、本願は主に図面を参照して第１間隔構造１５３を詳細に説明する。
なお、本願の実施例の第１間隔構造１５３は様々な方法によって少なくとも一部の第１通路１５を実現することができる。例えば、図２０～図２２に示すように、第１間隔構造１５３に第２流路１５３１が設置され、第１通路１５は第２流路１５３１を含む。減圧機構２１３によって排出された排出物は該第２流路１５３１を介して排出することができる。これにより、該第２流路１５３１の位置を合理的に設置することにより、排出物の指向性排出を実現することができ、排出物が電気キャビティ１１ａ内の個別の部材に与える影響を減少させ、例えば、電極端子２１４及びバス部材１２に与える影響を回避して、電池１０の安全性を向上させる。
具体的には、本願の実施例の第２流路１５３１は第１間隔構造１５３を貫通する貫通孔及び／又は凹溝であってもよく、加工しやすいだけでなく、排出物を迅速に通過させることができる。例えば、図２０～図２２に示すように、ここでは該第２流路１５３１が第１間隔構造１５３を貫通する貫通孔であることを例とし、すなわち該第１間隔構造１５３は多孔質構造であってもよく、例えば、該第１間隔構造１５３はハニカム構造を選択してもよい。
なお、本願の実施例の第２流路１５３１の寸法は実際の用途に応じて設定することができる。例えば、第２流路１５３１の径方向の寸法は２ｍｍ以下であり、径方向は排出物の第２流路１５３１内での流動方向に垂直である。それにより第２流路１５３１の寸法を過度に大きくすることを回避し、該第２流路１５３１を排出物が過剰に流れることも回避し、該第２流路１５３１を粒径が大きい排出物が流れることも回避することができる。第２流路１５３１は排出物に対して濾過作用を有し、大きい寸法の粒子を濾過することができ、最終的に電気キャビティ１１ａに戻る排出物に含まれる高温の粒子は小さく、気体の温度は低く、熱暴走した電池セル２０の排出物が他の電池セル２０に与える影響を低下させることができ、電池１０内の熱拡散をできるだけ回避し、電池１０内部の接続部品を基本的に損傷しない。具体的には、該第２流路１５３１が貫通孔である場合、該第２流路１５３１の径方向の寸法は該第２流路１５３１の孔径の最大値であってもよく、該第２流路１５３１が凹溝である場合、該第２流路１５３１の径方向の寸法は該凹溝の深さ又は凹溝の幅の最大値であってもよく、本願の実施例はこれに限定されない。
本願の実施例において、第２流路１５３１内に充填物が設置され、充填物は減圧機構２１３が作動しない時に第２流路１５３１を密封することに用いられ、且つ減圧機構２１３の作動時に破壊され、第２流路１５３１を導通する。これにより電池セル２０に熱暴走が発生していない時、電気キャビティ１１ａの密封性を向上させ、電池セル２０が影響を受け又は破壊されることを回避する。該充填物の材料は実際の用途に応じて選択することができ、例えば、該充填物の材料は発泡接着剤及び／又はプラスチックが含まれてもよく、本願の実施例はこれに限定されない。
本願の実施例において、該第１間隔構造１５３に少なくとも１つの方向に延伸する複数の第２流路１５３１が設置されてもよい。具体的には、本願の実施例の第２流路１５３１の延伸方向は実際の用途に応じて設定することができる。例えば、電池セル２０の電極端子２１４と減圧機構２１３との位置関係に基づいて、第２流路１５３１の延伸方向を合理的に設置することができ、排出物が電極端子２１４及び電極端子２１４を接続するバス部材１２へ与える影響を回避することができる。例えば、図２０～図２２に示すように、減圧機構２１３と電極端子２１４が対向して設置された２つの壁に位置することを例とし、該第１間隔構造１５３には、第３方向Ｚに沿って延伸する複数の第２流路１５３１が設置されてもよい。該第３方向Ｚは第２壁１１ｃに垂直であり、それにより排出物は該第２流路１５３１を通過し、指向性排出を実現し、さらに電極端子２１４及び電極端子２１４を接続するバス部材１２へ与える影響を回避することができる。
選択的に、本願の実施例の第１間隔構造１５３の材料は実際の用途に応じて設定することができる。例えば、第１間隔構造１５３が排出物を濾過し、吸熱して温度を低下し及び部分的に遮断する機能を有することを考慮すると、第１間隔構造１５３の不良や、排出物が該第１間隔構造１５３を大面積で破壊することを回避するために、第１間隔構造１５３の材料は、金属、セラミック、シリコーンゴム及びプラスチックのうちの少なくとも１つが含まれてもよい。
なお、本願の実施例はさらに他の方法で第１通路１５の少なくとも一部を実現することができる。図２３は本願のさらに別の実施例的の電池１０における部分構造の概略図を示す。図２３に示すように、電池１０はさらに、隣接する２つの電池セル２０の間に設置される第２間隔構造１５４を含み、第２間隔構造１５４は少なくとも一部の第１通路１５を形成することに用いられる。電池１０における隣接する２つの電池セル２０の間に設置される第２間隔構造１５４は、電池セル２０が正常に使用される状況下で、電池セル２０の膨張変形を吸収することに用いられ、電池セル２０の下方の隔離部材１３が熱管理部材である場合、熱管理部材から発生する水蒸気を遮断することにも用いられ、電池セル２０に熱暴走が発生した場合、一方では電池セル２０間で伝達される熱を遮断することができる。他方では、該第２間隔構造１５４は少なくとも一部の第１通路１５を形成することに用いられ、第２間隔構造１５４は少量の排出物を電気キャビティ１１ａに排出することを許容して、排出物の排出経路を長くし、排出物の排出効率を向上させる。
なお、本願の実施例の第２間隔構造１５４は様々な方法で少なくとも一部の第１通路１５を形成することができる。例えば、第２間隔構造１５４は減圧機構２１３の作動時に破壊され、それにより２つの電池セル２０の間に第４間隙を形成することに用いられ、第１通路１５は第４間隙を含む。したがって、第２間隔構造１５４の材料を合理的に選択することにより、第２間隔構造１５４は減圧機構２１３の作動時に破壊され、第４間隙を形成することができ、第２間隔構造１５４に対して追加の加工を行う必要がなく、より簡便であり、電池セル２０が正常に使用される時の密封性及び安定性を保証することができる。
具体的には、本願の実施例における第２間隔構造１５４が破壊されることは、該第２間隔構造１５４の少なくとも一部が破壊されることが含まれてもよい。例えば、減圧機構２１３の作動時に、該第２間隔構造１５４は外部のみが破壊され、第２間隔構造１５４から露出した一部の内部部材は破壊されない可能性がある。又は、該第２間隔構造１５４の内部構造が破壊される可能性がある。例えば、該第２間隔構造１５４は多層構造であってもよく、多層構造における一部の構造層が破壊され、又は、該第２間隔構造１５４は全て破壊される可能性もあり、本願の実施例はこれに限定されない。
なお、本願の実施例の第２間隔構造１５４が減圧機構２１３の作動時に破壊されることは、様々な方法で実現することができる。例えば、該第２間隔構造１５４に構造強度が弱い領域が含まれていてもよく、減圧機構２１３の作動時に、該第２間隔構造１５４に対する排出物の衝撃力により、第２間隔構造１５４が破壊される。
さらに例えば、第２間隔構造１５４は多層構造であり、多層構造は溶融層を含み、溶融層は減圧機構２１３の作動時に溶融し、それにより２つの電池セル２０の間に第４間隙を形成することに用いられる。減圧機構２１３を介して排出される排出物は高温の排出物であるため、設置された溶融層は電池セル２０の正常な使用過程では破壊されにくく、電池１０の安全性及び安定性を保証することができる。
なお、該溶融層は第２間隔構造１５４のいずれかの層に位置してもよい。例えば、溶融層は第２間隔構造１５４の最外層であってもよく、それにより該溶融層は電池セル２０と直接接触しやすく、直ちに溶融する。
図２４及び図２５はそれぞれ本願の実施例に係る第２間隔構造１５４の２種類の可能な概略図である。図２４及び図２５に示すように、いくつかの実施例において、該第２間隔構造１５４は第１領域１５４１及び第２領域１５４２が含まれてもよい。第１領域１５４１の融点は第２領域１５４２の融点よりも高く、第２領域１５４２は減圧機構２１３の作動時に溶融し、それにより２つの電池セル２０の間に第４間隙を形成することに用いられる。これにより、第２間隔構造１５４は高温に対応する第１領域１５４１及び高温に対応しない第２領域１５４２を含み、減圧機構２１３の作動時に、排出物は第２領域１５４２を溶融することができ、それにより第１通路１５を形成する。同時に、第２間隔構造１５４の第１領域１５４１は基本的に破壊されず、電池セル２０の間の熱の伝達を遮断することができ、熱拡散を回避する。
なお、本願の実施例の第１領域１５４１及び第２領域１５４２の位置は、実際の用途に応じて段階的に設定することができる。例えば、図２４及び図２５に示すように、該第１領域１５４１は中央領域であってもよく、断熱しやすい。第２領域１５４２は一般的に縁部領域であり、該第２領域１５４２が破壊されても、断熱作用に対する影響は小さい。又は、図２５に示すように、該第２領域１５４２は一部の中間領域が含まれてもよく、それにより該第２領域１５４２の分布面積を増加させ、排出物の排出速度を加速させる。
いくつかの実施例において、第１領域１５４１の面積は第２領域１５４２の面積より大きく、それにより熱を遮断するための第１領域１５４１の面積の占有割合が５０％より大きくなることを保証して、熱拡散を回避する。
いくつかの実施例において、第１領域１５４１及び第２領域１５４２の材料は実際の用途に応じて設定することができる。例えば、第２領域１５４２の材料はゴム及び／又はプラスチックを含み、第２領域１５４２が高温の排出物により破壊されることを回避する。
図２６及び図２７はそれぞれ本願の実施例に係る第２間隔構造１５４の他の２種類の可能な実現方法である。図２６及び図２７に示すように、第２間隔構造１５４に第３流路１５４３が設置され、第１通路１５は第３流路１５４３を含む。減圧機構２１３によって排出された排出物は第３流路１５４３を介して電気キャビティ１１ａ内に排出することができる。このように、該第３流路１５４３の位置を合理的に設置することにより、排出物の指向性排出を実現することができ、排出物が電気キャビティ１１ａ内の個別の部材に与える影響を減少させ、電池セル２０の間の熱拡散を回避することができ、電池１０の安全性を向上させる。
本願の実施例において、該第２間隔構造１５４に少なくとも１つの方向に沿って延伸する複数の第３流路１５４３が設置されてもよい。具体的には、本願の実施例の第３流路１５４３の延伸方向は実際の用途に応じて設定することができる。例えば、図２６～図２７に示すように、該第２間隔構造１５４に第３方向Ｚに沿って延伸する複数の第３流路１５４３が設置されてもよい。該第３方向Ｚは該第２間隔構造１５４を挟持する２つの電池セル２０の配列方向に垂直であり、第３方向Ｚは電気キャビティ１１ａの第２壁１１ｃにも垂直であり、それにより排出物は該第３流路１５４３を通過し、指向性排出を実現し、さらに高温排出物が隣接する２つの電池セル２０に与える影響を回避することができる。
本願の実施例において、複数の第３流路１５４３は第２間隔構造１５４を貫通する貫通孔、及び／又は、第２間隔に設置されて２つの電池セル２０のうちの少なくとも１つの電池セル２０の表面に向く凹溝が含まれてもよく、それにより加工が容易である。例えば、図２６に示すように、複数の第３流路１５４３は互いに平行に分布する複数の貫通孔が含まれてもよく、各貫通孔は第３方向Ｚに沿って第２間隔構造１５４を貫通する。さらに例えば、図２７に示すように、複数の第３流路１５４３は複数の凹溝が含まれてもよく、該複数の凹溝は、開口部が該第２間隔構造１５４を挟持する２つの電池セル２０のうちの少なくとも１つの電池セル２０に向く凹溝が含まれてもよい。例えば、図２７は複数の第３流路１５４３が、開口部が対向する両側を向く凹溝を含むことを例とし、且つ、図２７における複数の第３流路１５４３は互いに平行であり、且つ均等に分布し、加工が容易であり、該第３流路１５４３を通過する排出物を相対的に分散させることができ、排出物が集中して一部の領域の排出物が過剰になるという問題を回避して、電池セル２０及び電池１０の安全性を保証する。
本願の実施例において、第３流路１５４３内に充填物が設置されてもよい。充填物は減圧機構２１３が作動しない時に第３流路１５４３を密封することに用いられ、且つ減圧機構２１３の作動時に破壊され、第３流路１５４３を導通し、これにより電池セル２０に熱暴走が発生していない時、電池セル２０間の熱の伝達を遮断することに用いられる。該充填物の材料は実際の用途に応じて選択することができ、例えば、該充填物の材料は発泡接着剤及び／又はプラスチックが含まれてもよく、本願の実施例はこれに限定されない。
なお、本願の実施例の第１通路１５は減圧機構２１３によって排出された排出物を電気キャビティ１１ａに排出することができ、さらに、電池１０の筐体１１の壁に第１バランス弁が設置されてもよい。該第１バランス弁は第１通路１５を通過した排出物を筐体１１から排出することに用いられ、それにより排出物が筐体１１内に堆積して熱拡散を引き起こすことを回避し、電池１０の安全性を向上させる。具体的には、該第１バランス弁は電気キャビティ１１ａを形成するための壁に設置されてもよく、それにより排出物を電気キャビティ１１ａから直ちに排出する。
同様に、第２通路１６は減圧機構２１３によって排出された排出物を電気キャビティ１１ａから排出することができる。例えば、収集キャビティ１１ｂに排出することができるが、収集キャビティ１１ｂの空間には限界があるため、該筐体１１の壁に第２バランス弁が設置されてもよい。第２バランス弁は第２通路１６を通過して排出された排出物を筐体１１から排出することに用いられ、例えば、排出物を収集キャビティ１１ｂ内から電池１０の外部に排出することができ、それにより排出物が筐体１１の収集キャビティ１１ｂ内に堆積して熱拡散又は爆発を引き起こすことを回避し、電池１０の安全性を向上させる。具体的には、第２バランス弁は収集キャビティ１１ｂを形成するための壁に設置されてもよく、それにより排出物を収集キャビティ１１ｂから直ちに排出する。
電池セル２０に熱暴走又は他の異常な状況が発生した場合、電池セルの内部で生成された高温高圧の排出物は電池セル２０に設置された減圧機構２１３の方向に排出される。一般的にこのような排出物の威力及び破壊力は大きく、１つの通路しか設置されていない場合、該通路の構造又は該通路の周囲に位置する１つ又は複数の構造を突き破り、さらなる安全上の問題を引き起こす可能性がある。従って、本願の実施例の電池１０は、第１通路１５を設置することにより該減圧機構２１３から排出された排出物を該電気キャビティ１１ａ内に排出することができ、第２通路１６を設置することにより該減圧機構２１３から排出された排出物を該電気キャビティ１１ａから排出することができる。これにより、減圧機構２１３を介して排出された排出物は２つの通路に分けて共同で排出することができ、排出速度を加速させることができ、電池１０の爆発のリスクを低下させる。
なお、上記では主に構造の観点から本願の実施例の電池１０を詳細に説明したが、以下では図面を参照しながら、本願の実施例における電池１０に関連する寸法設計を説明する。図２８は本願の実施例に係る電池１０の部分断面概略図である。該断面は電池１０の隔離部材１３に垂直であり、例えば、該断面は第２方向Ｙに垂直である。且つ、説明の便宜上、図２８において隔離部材１３を第２壁１１ｃとして用いることを例とし、電池セル２０の減圧機構２１３と電極端子２１４が対向して設置された２つの壁に位置することも例とする。関連する説明は他の状況にも同様に適用することができるが、簡潔にするため、ここでは説明を省略する。図２９は本願の実施例に係る第２壁１１ｃの電池セル２０に向く表面の概略図であり、該第２壁１１ｃは電気キャビティ１１ａの任意の壁であってもよい。
図２８及び図２９に示すように、本願の実施例の第２壁１１ｃには減圧機構２１３に対応する減圧領域１１４が設置される。減圧領域１１４は少なくとも一部の第２通路１６を形成することに用いられる。すなわち該減圧領域１１４は排出物を電気キャビティ１１ａから排出することに用いられ、例えば排出物を収集キャビティ１１ｂに排出することができる。例えば、図２８は第２壁１１ｃが隔離部材１３であることを例とし、該隔離部材１３は該減圧領域１１４を含む。
なお、第２壁１１ｃに設置される各減圧領域１１４は１つ又は複数の減圧機構２１３に対応することができる。例えば、第２壁１１ｃに複数の減圧領域１１４が設置され、複数の減圧領域１１４と複数の電池セル２０の減圧機構２１３とは一対一で対応する。さらに例えば、第２壁１１ｃには１つ又は複数の減圧領域１１４が設置され、各減圧領域１１４は複数の減圧機構２１３に対応する。図２９を例とすると、図２９は１つの減圧領域１１４のみを示し、該減圧領域１１４内に６つの領域２１３’を含む。該領域２１３’は電池セル２０の減圧機構２１３の該第２壁１１ｃの表面における正投影を示す。従って、図２９に示す減圧領域１１４は６つの減圧機構２１３に対応するが、本願の実施例はこれに限定されない。
いくつかの実施例において、減圧領域１１４は第２壁１１ｃを貫通する貫通孔であり、貫通方向は第１壁２１ａに垂直である。例えば、図２８は減圧領域１１４が第２壁１１ｃを貫通する貫通孔であることを例とし、貫通方向は第１壁２１ａに垂直であり、すなわち貫通方向は第３方向Ｚである。減圧領域１１４が貫通孔である場合、一方では加工が容易であり、他方では減圧機構２１３から排出された排出物を迅速に放出することができる。
減圧領域１１４が貫通孔である場合、減圧領域１１４は以下の式（１）を満たす。
式中、Ｓは減圧領域１１４の第２壁１１ｃにおける正投影の面積を減圧領域１１４に対応する減圧機構２１３の数で割ったものであり、Ｄは第２壁１１ｃと第１壁２１ａとの間の距離である。具体的には、図２８及び図２９に示すように、本願の実施例におけるパラメータＳは減圧領域１１４の該第２壁１１ｃにおける正投影の総面積を該減圧領域１１４に対応する減圧機構２１３の数で割ったものであってもよく（例えば図２９における該数は６である）、例えば、Ｓは図２９に示される斜線部分の面積にほぼ対応する。Ｄは第２壁１１ｃと第１壁２１ａとの間の距離を示し、例えば、図２８における第１壁２１ａから第２壁１１ｃまでの間に接続構造１５１のみが設置されることを例とすると、Ｄは該接続構造１５１の厚さを示すことができる。又は、第１壁２１ａから第２壁１１ｃまでの間にさらに第１間隙１５２が設置される場合、Ｄは接続構造１５１の厚さと該第１間隙１５２の厚さとの和を示す。また、本願の実施例において該第１壁２１ａと第２壁１１ｃは互いに平行であることを例としているが、逆に、該第１壁２１ａと第２壁１１ｃが平行ではない場合、パラメータＤは第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間の距離の平均値を示し、又は減圧機構２１３の周囲の領域を示し、該第１壁２１ａと第２壁１１ｃとの間の距離の平均値、最大値又は最小値であってもよく、本願の実施例はこれに限定されない。
なお、Ｄ／Ｓが大きくなり、例えば式（１）の制限を超える場合、該パラメータＤは極大値にある可能性があり、パラメータＳは極小値にある可能性がある。この場合、電気キャビティ１１ａへの第１通路１５は大きく、排出物を電気キャビティ１１ａから排出するための第２通路１６は小さいため、熱暴走で排出された排出物が該電気キャビティ１１ａに戻りやすい。すなわち電気キャビティ１１ａに入る排出物が多く、電気キャビティ１１ａから排出される排出物が少ないため、収集キャビティ１１ｂを利用して排出物を収集することに不利であり、バス部材１２の短絡を引き起こしやすいなど、電気キャビティ１１ａの安全性に影響を与える可能性がある。従って、大部分の排出物が電気キャビティ１１ａから排出され、例えば収集キャビティ１１ｂに入ることを保証するために、Ｄ／Ｓが過大になるようにパラメータを設定することは好ましくない。
逆に、Ｄ／Ｓが小さくなり、例えば公式（１）の制限を超えると、パラメータＤは極小値にある可能性があり、Ｓは極大値にある。この場合、電気キャビティ１１ａへの第１通路１５は小さく、熱暴走した排出物が電気キャビティ１１ａに戻りにくく、第１通路１５は効果を発揮しにくくなり、パラメータＳに対応する減圧領域１１４は、電池１０のフレーム構造の強度を考慮した状況下で、同時に大量の排出物を電気キャビティ１１ａから排出することと両立できない可能性がある。従ってＤ／Ｓが過度に小さいことも好ましくない。
同様に、依然として減圧領域１１４が貫通孔である場合、第２間隔構造１５４が電池における隣接する２つの電池セル２０の間に設置される場合、該第２間隔構造１５４は少なくとも一部の第１通路１５を形成することに用いられ、減圧領域１１４は以下の式（２）を満たす。
式中、Ｓは減圧領域１１４の第２壁１１ｃにおける正投影の面積を減圧領域１１４に対応する減圧機構２１３の数で割ったものであり、ｔは２つの電池セル２０の間の距離である。具体的には、パラメータＳは式（１）の意味と一致しており、パラメータｔは２つの電池セル２０の間の距離を示す。例えば、図２８に示すように、２つの電池セル２０の間に第２間隔構造１５４のみが設置される場合、ｔは該第２間隔構造１５４の厚さとも等しい。また、本願の実施例は該第２間隔構造１５４を挟持する２つの電池セル２０の表面が互いに平行であることを例としているが、逆に、２つの電池セル２０の表面が平行ではない場合、換言すれば、該第２間隔構造１５４の厚さが不均一である場合、パラメータｔは２つの電池セル２０の間の平均距離、又は第２間隔構造１５４の平均厚さを示すことができる。
なお、パラメータｔ／Ｓが大きくなり、例えば式（２）の制限を超えると、パラメータｔは極大値にある可能性があり、Ｓは極小値にある可能性がある。この場合、電気キャビティ１１ａへの第１通路１５は大きく、排出物を電気キャビティ１１ａから排出するための第２通路１６は小さいため、熱暴走で排出された排出物は該電気キャビティ１１ａに戻りやすい。すなわち電気キャビティ１１ａに入る排出物が多く、電気キャビティ１１ａから排出される排出物が少ないため、収集キャビティ１１ｂを利用して排出物を収集することに不利であり、バス部材１２の短絡を引き起こしやすいなど、電気キャビティ１１ａの安全性に影響を与える可能性がある。従って、大部分の排出物が電気キャビティ１１ａから排出され、例えば収集キャビティ１１ｂに入ることを保証するために、ｔ／Ｓが過大になるようにパラメータを設定することは好ましくない。
逆に、ｔ／Ｓが小さくなり、例えば式（２）の制限を超えると、パラメータｔは極小値にある可能性があり、Ｓは極大値にある。この場合、電気キャビティ１１ａへの第１通路１５は小さく、熱暴走した排出物が電気キャビティ１１ａに戻りにくく、第１通路１５は効果を発揮しにくくなり、パラメータＳに対応する減圧領域１１４は電池１０のフレーム構造の強度を考慮した状況下で、同時に大量の排出物を電気キャビティ１１ａから排出することと両立できない可能性がある。従ってｔ／Ｓが過度に小さいことも好ましくない。
本願の実施例において、減圧領域１１４は貫通孔として設置されなくてもよい。例えば、減圧領域１１４は第２壁１１ｃの脆弱領域であり、脆弱領域は減圧機構２１３の作動時に破壊され、少なくとも一部の第２通路１６を形成することに用いられる。具体的には、減圧機構２１３の作動時に、脆弱領域は破壊され、それにより減圧機構２１３を備える電池セル２０からの排出物は脆弱領域を突き抜けて電気キャビティ１１ａから排出され、例えば、脆弱領域を突き抜けて収集キャビティ１１ｂに入ることができる。減圧領域１１４を脆弱領域として設置することにより、減圧機構２１３が作動していない時、例えば、電池１０の正常な使用過程において、該第２壁１１ｃを密封状態にして、減圧機構２１３が外部からの力で破壊されて失効することから効果的に保護する。
なお、減圧領域１１４が脆弱領域である場合、該脆弱領域は排出物に破壊されやすい様々な設置を用いることができ、本願の実施例はこれに限定されるものではなく、以下に例を挙げて説明する。例えば、減圧領域１１４は第２壁１１ｃにおける厚さが薄い領域であってもよく、それにより該減圧領域１１４の強度が弱くなり、脆弱領域を形成する。厚さが薄い脆弱領域を使用すること以外に、低融点材料を使用して脆弱領域を形成してもよく、それにより排出物による溶融破壊を容易にする。すなわち、脆弱領域は第２壁１１ｃの残りの部分に比べてより低い融点を有してもよい。例えば、脆弱領域に使用される材料の融点は４００℃未満である。
なお、減圧領域１１４が脆弱領域である場合、脆弱領域は融点が低く且つ厚さが薄い材料を同時に使用することができ、すなわち、上記２種類の実施形態は単独で実施されてもよく、組み合わせて実施されてもよく、本願の実施例はこれに限定されない。
減圧領域１１４が脆弱領域である場合、該減圧領域１１４は下記の式（３）を満たす。
式中、ｄは脆弱領域内の異なる位置における厚さの最小値であり、Ｄは第２壁１１ｃと第１壁２１ａとの間の距離である。具体的には、パラメータＤは上記式（１）における意味と一致する。パラメータｄは減圧領域１１４内の厚さの最小値を示し、減圧領域１１４が脆弱領域である状況で、該脆弱領域には様々な設置形態が存在してもよく、従って該脆弱領域の厚さは第２壁１１ｃの厚さ以下である可能性がある。例えば、図２８に示すように、減圧領域１１４が位置する第２壁１１ｃの厚さがｄ’である場合、パラメータｄが示す脆弱領域内の異なる位置における厚さの最小値は厚さｄ’以下である。
なお、パラメータＤが増加する場合、電気キャビティ１１ａへの第１通路１５は増大し、熱暴走で排出された排出物は該電気キャビティ１１ａに戻りやすくなる。従って対応するパラメータｄは低下するものとして設計されるべきであり、それにより排出物が減圧領域１１４を突き破る難易度を低下させ、すなわち排出物が電気キャビティ１１ａから排出される難易度を低下させ、排出物が電気キャビティ１１ａから排出されやすくする。従って、パラメータｄは排出物の排出要件を満たすと同時に電池１０の構造強度の要件を両立させ、値が過小であってはならない状況で、パラメータＤを過大に設定することは好ましくなく、すなわちＤ／ｄを過大に設定するべきではない。
逆に、Ｄが極小値にある場合、電気キャビティ１１ａへの第１通路１５が小さく、熱暴走の排出物が電気キャビティ１１ａに戻りにくく、第１通路１５は効果を発揮しにくくなり、大量の排出物は第２壁１１ｃの減圧領域１１４を介して排出される必要がある。パラメータｄの値は、排出された排出物によって第２壁１１ｃがスムーズ且つ迅速に突き破られることを保証すべきであり、従ってｄの値が過大であることも好ましくなく、すなわちＤ／ｄの値が過小であることも好ましくない。
同様に、依然として減圧領域１１４が脆弱領域である状況で、第２間隔構造１５４が電池における隣接する２つの電池セル２０の間に設置される場合、第２間隔構造１５４は少なくとも一部の第１通路１５を形成することに用いられ、減圧領域１１４は以下の式（４）を満たす。
式中、ｄは脆弱領域内の異なる位置における厚さの最小値であり、ｔは２つの電池セル２０間の距離である。具体的には、パラメータｄは上記式（３）における意味と一致し、パラメータｔは上記式（２）における意味と一致する。
なお、パラメータｔが増加する場合、電気キャビティ１１ａへの第１通路１５は増大し、熱暴走で排出された排出物は該電気キャビティ１１ａに戻りやすくなる。従って対応するパラメータｄは低下するものとして設計されるべきであり、それにより排出物が減圧領域１１４を突き破る難易度を低下させ、すなわち排出物が電気キャビティ１１ａから排出される難易度を低下させ、排出物が電気キャビティ１１ａから排出されやすくする。従って、パラメータｄは排出物の排出要件を満たすと同時に電池１０の構造強度の要件を両立させ、値が過小であってはならない状況で、パラメータｔを過大に設定することは好ましくなく、すなわちｔ／ｄを過大に設定するべきではない。
逆に、ｔが極小値にある場合、電気キャビティ１１ａへの第１通路１５が小さく、熱暴走の排出物は電気キャビティ１１ａに戻りにくく、第１通路１５は効果を発揮しにくくなり、大量の排出物は第２壁１１ｃの減圧領域１１４を介して排出される必要がある。パラメータｄの値は、排出された排出物によって第２壁１１ｃがスムーズ且つ迅速に突き破られることを保証すべきであり、従ってｄの値が過大であることも好ましくなく、すなわちｔ／ｄの値が過小であることも好ましくない。
従って、本願の実施例の電池１０は、上記各パラメータを合理的にすることにより、第１通路１５及び第２通路１６の寸法関係を調整することができ、電気キャビティ１１ａに入る排出物の占有割合を調整し、減圧機構２１３を介して排出された排出物のうち少しの部分が電気キャビティ１１ａに入り、大部分の排出物は電気キャビティ１１ａから排出することができる。これにより、排出物が電気キャビティ１１ａから排出される排出圧力を緩和することができ、電気キャビティ１１ａの密封性に対する要件を低下させるだけでなく、第２通路１６に対する要件も低下させ、同時に電気キャビティ１１ａの安全をできるだけ保証することができ、大量の排出物が電気キャビティ１１ａに入ってバス部材１２等に影響を与え、短絡ひいては爆発を引き起こすことを回避し、電池１０の安全性を向上させる。
好ましい実施例を参照して本願を説明したが、本願の範囲を逸脱することなく、種々の改良を行い、その構成要素を等価物に置換することができる。特に、各実施例で言及した各技術的特徴は、構造的な矛盾がない限り、いずれも任意の方法で組み合わせることができる。本願は、本明細書に開示された特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲に含まれる全ての技術的解決手段を含む。

Claims (29)

  1. 筐体（１１）と、電池セル（２０）と、第１通路（１５）及び第２通路（１６）と、を含み、
    前記筐体（１１）は電気キャビティ（１１ａ）を含み、
    前記電池セル（２０）は前記電気キャビティ（１１ａ）に収容され、前記電池セル（２０）の第１壁（２１ａ）に減圧機構（２１３）が設置され、
    前記第１通路（１５）及び前記第２通路（１６）は前記減圧機構（２１３）の作動時に、前記減圧機構（２１３）を介して前記電池セル（２０）の内部と連通できるように配置され、
    前記電気キャビティ（１１ａ）は第２壁（１１ｃ）を含み、前記第１壁（２１ａ）は前記第２壁（１１ｃ）に面し、
    前記第２壁（１１ｃ）と前記第１壁（２１ａ）との間に第１間隙（１５２）が設置され、
    前記第１通路（１５）は前記第１間隙（１５２）を含み、前記減圧機構（２１３）から排出された排出物を前記第１間隙（１５２）を介して前記電気キャビティ（１１ａ）内に排出することに用いられ、前記第２通路（１６）は前記減圧機構（２１３）から排出された排出物を前記電気キャビティ（１１ａ）から排出することに用いられることを特徴とする、電池。
  2. さらに接続構造（１５１）を含み、前記接続構造（１５１）は前記第１壁（２１ａ）と前記第２壁（１１ｃ）との間に設置され、前記接続構造（１５１）は前記第１通路（１５）の少なくとも一部を形成するために用いられることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
  3. 前記接続構造（１５１）に第１流路（１５１１）が設置され、前記第１通路（１５）は前記第１流路（１５１１）を含むことを特徴とする、請求項２に記載の電池。
  4. 前記第１流路（１５１１）は前記接続構造（１５１）を貫通する貫通孔及び／又は凹溝を含むことを特徴とする、請求項３に記載の電池。
  5. 前記第１流路（１５１１）の径方向の寸法は２ｍｍ以下であり、前記径方向は前記排出物の前記第１流路（１５１１）内での流動方向に垂直であることを特徴とする、請求項３に記載の電池。
  6. 前記接続構造（１５１）は前記減圧機構（２１３）の作動時に破壊されることに用いられ、それにより前記第１壁（２１ａ）と前記第２壁（１１ｃ）との間に第２間隙を形成し、前記第１通路（１５）は前記第２間隙を含むことを特徴とする、請求項２に記載の電池。
  7. 前記接続構造（１５１）は前記第１壁（２１ａ）と前記第２壁（１１ｃ）との間に設置された溶融層を含み、前記溶融層は前記減圧機構（２１３）の作動時に溶融することに用いられ、それにより前記第１壁（２１ａ）と前記第２壁（１１ｃ）との間に前記第２間隙を形成することを特徴とする、請求項６に記載の電池。
  8. 前記溶融層の厚さは０．５ｍｍ～３ｍｍであることを特徴とする、請求項７に記載の電池。
  9. 前記接続構造（１５１）には前記減圧機構（２１３）に対応する逃がし領域（１５１２）が設置され、前記逃がし領域（１５１２）は前記減圧機構（２１３）の作動時に変形空間を提供することに用いられることを特徴とする、請求項２に記載の電池。
  10. 前記逃がし領域（１５１２）は少なくとも２つの前記減圧機構（２１３）に対応することを特徴とする、請求項９に記載の電池。
  11. 前記接続構造（１５１）はさらに、
    前記第１壁（２１ａ）と前記第２壁（１１ｃ）との間に設置され且つ前記減圧機構（２１３）の周囲に位置する遮断構造（１５１３）を含み、前記遮断構造（１５１３）は前記減圧機構（２１３）を通過して排出された排出物が前記電池セル（２０）の電極端子（２１４）に到達することを遮断することに用いられることを特徴とする、請求項２に記載の電池。
  12. 前記電極端子（２１４）は前記電池セル（２０）の第３壁（２１ｂ）に位置し、前記第３壁（２１ｂ）と前記第１壁（２１ａ）とは交差し、前記遮断構造（１５１３）は前記減圧機構（２１３）の前記電極端子（２１４）に近接する側に設置されることを特徴とする、請求項１１に記載の電池。
  13. 前記接続構造（１５１）は前記第１壁（２１ａ）と前記第２壁（１１ｃ）との間に設置された熱伝導パッド及び／又は密封パッドを含むことを特徴とする、請求項２に記載の電池。
  14. 電池セルモジュール（２０１）を含み、前記電池セルモジュール（２０１）は第１方向に沿って配列された複数の前記電池セル（２０）を含み、前記電気キャビティ（１１ａ）は前記第２壁（１１ｃ）と交差する第４壁（１１ｄ）を含み、前記電池セルモジュール（２０１）の前記第４壁（１１ｄ）に面する端面（２０１１）と前記第４壁（１１ｄ）との間に第３間隙が設置され、前記第１通路（１５）は前記第３間隙を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電池。
  15. 前記端面（２０１１）と前記第４壁（１１ｄ）との間に設置される第１間隔構造（１５３）をさらに含み、前記第１間隔構造（１５３）は少なくとも一部の前記第１通路（１５）を形成することに用いられることを特徴とする、請求項１４に記載の電池。
  16. 前記第１間隔構造（１５３）に第２流路（１５３１）が設置され、前記第１通路（１５）は前記第２流路（１５３１）を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の電池。
  17. 隣接する２つの電池セル（２０）の間に設置される第２間隔構造（１５４）をさらに含み、前記第２間隔構造（１５４）は少なくとも一部の前記第１通路（１５）を形成することに用いられることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
  18. 前記第２間隔構造（１５４）は前記減圧機構（２１３）の作動時に破壊されることに用いられ、それにより前記２つの電池セル（２０）の間に第４間隙を形成し、前記第１通路（１５）は前記第４間隙を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の電池。
  19. 前記第２間隔構造（１５４）に第３流路（１５４３）が設置され、前記第１通路（１５） は前記第３流路（１５４３）を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の電池。
  20. 前記第２壁（１１ｃ）には前記減圧機構（２１３）に対応する減圧領域（１１４）が設置され、前記減圧領域（１１４）は少なくとも一部の前記第２通路（１６）を形成することに用いられることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
  21. 前記減圧領域（１１４）は前記第２壁（１１ｃ）を貫通する貫通孔であり、貫通方向は前記第１壁（２１ａ）に垂直であることを特徴とする、請求項２０に記載の電池。
  22. 前記減圧領域（１１４）は、

    を満たし、
    式中、Ｓは前記減圧領域（１１４）の前記第２壁（１１ｃ）における正投影の面積を前記減圧領域（１１４）に対応する前記減圧機構（２１３）の数で割ったものであり、Ｄは前記第２壁（１１ｃ）と前記第１壁（２１ａ）との間の距離であることを特徴とする、請求項２１に記載の電池。
  23. 前記電池における隣接する２つの電池セル（２０）の間に設置される第２間隔構造（１５４）をさらに含み、前記第２間隔構造（１５４）は少なくとも一部の前記第１通路（１５）を形成することに用いられ、前記減圧領域（１１４）は、

    を満たし、
    式中、Ｓは前記減圧領域（１１４）の前記第２壁（１１ｃ）における正投影の面積を前記減圧領域（１１４）に対応する前記減圧機構（２１３）の数で割ったものであり、ｔは前記２つの電池セル（２０）の間の距離であることを特徴とする、請求項２１に記載の電池。
  24. 前記減圧領域（１１４）は前記第２壁（１１ｃ）の脆弱領域であり、前記脆弱領域は前記減圧機構（２１３）の作動時に破壊されることに用いられ、それにより少なくとも一部の前記第２通路（１６）を形成することを特徴とする、請求項２０に記載の電池。
  25. 前記減圧領域（１１４）は、

    を満たし、
    式中、ｄは前記脆弱領域内の異なる位置における厚さの最小値であり、Ｄは前記第２壁（１１ｃ）と前記第１壁（２１ａ）との間の距離であることを特徴とする、請求項２４に記載の電池。
  26. 前記電池における隣接する２つの電池セル（２０）の間に設置される第２間隔構造（１５４）をさらに含み、前記第２間隔構造（１５４）は少なくとも一部の前記第１通路（１５）を形成することに用いられ、前記減圧領域（１１４）は、

    を満たし、
    式中、ｄは前記脆弱領域内の異なる位置における厚さの最小値であり、ｔは前記２つの電池セル（２０）の間の距離であることを特徴とする、請求項２４に記載の電池。
  27. 前記筐体（１１）はさらに、
    前記減圧機構（２１３）の作動時に前記第２通路（１６）を介して排出された排出物を収集することに用いられる収集キャビティ（１１ｂ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電池。
  28. 前記電気キャビティ（１１ａ）と前記収集キャビティ（１１ｂ）を隔離することに用いられる隔離部材をさらに含むことを特徴とする、請求項２７に記載の電池。
  29. 電気エネルギーを供給するために用いられる請求項１に記載の電池を含む電力消費装置。
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