WO2025145352A1 - 电池单体、电池及用电设备 - Google Patents

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battery cell
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wall portion
current collecting
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PCT/CN2024/070465
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吴怡祯
柯剑煌
杨剑雄
丁有才
李彦朋
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Contemporary Amperex Technology Co Ltd
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Contemporary Amperex Technology Co Ltd
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present application relates to the field of batteries, and in particular to a battery cell, a battery and an electrical device.
  • Batteries are widely used in the field of new energy, such as electric vehicles and new energy vehicles. New energy vehicles and electric vehicles have become a new trend in the development of the automotive industry. The development of battery technology must consider many design factors at the same time, such as battery life, energy density, discharge capacity, charge and discharge rate and other performance parameters. In addition, the reliability of the battery must also be considered. However, the reliability of current batteries is poor.
  • an embodiment of the present application provides a battery cell, comprising a shell, an electrode assembly, a first insulating member and a second insulating member, the shell having a first wall portion; the electrode assembly is accommodated in the shell, the electrode assembly comprising a first electrode lead-out portion and a main body portion, the first electrode lead-out portion being arranged at one end of the main body portion facing the first wall portion along a first direction; along the first direction, the first insulating member is arranged on a surface of the first wall portion facing the electrode assembly, the first insulating member being used to insulate and isolate the first electrode lead-out portion and the first wall portion; along the first direction, at least a portion of the second insulating member is arranged between the first electrode lead-out portion and the first wall portion, the material damage temperature of the second insulating member is greater than the material damage temperature of the first insulating member, and the second insulating member is configured to insulate and isolate the first electrode lead-out portion and the first wall portion when
  • the material damage temperature of the second insulating member is greater than the material damage temperature of the first insulating member, when another battery cell adjacent to the battery cell experiences thermal runaway, causing the first insulating member of the battery cell to melt, the second insulating member can still play a role in insulating and isolating the first electrode lead-out portion and the first wall portion to a certain extent, reducing the risk of the first electrode lead-out portion contacting the first wall portion and causing a short circuit. In this way, even if another battery cell adjacent to the battery cell experiences thermal runaway, it is not easy to cause the battery cell to short-circuit and continue to cause thermal runaway, which is conducive to limiting heat diffusion and improving the reliability of the battery cell.
  • the second insulating member is connected to the first electrode lead-out portion.
  • the battery cell includes a first electrode terminal, which is arranged on the first wall portion; the first electrode lead-out portion includes a first pole ear and a first current collecting member, the first pole ear is connected to one end of the main body facing the first wall portion along a first direction, and the first current collecting member connects the first electrode terminal and the first pole ear; wherein the second insulating member is connected to the first current collecting member, and along the first direction, the second insulating member is at least partially located between the first current collecting member and the first wall portion.
  • the first electrode tab is connected to the first electrode terminal through the first current collecting member.
  • the second insulating member is connected to the first current collecting member, and the second insulating member is at least partially located between the first current collecting member and the first wall portion to insulate and isolate the first current collecting member from the first wall portion, thereby reducing the risk of short circuit in the battery cell and improving the reliability of the battery cell.
  • the first current collecting component includes a main body and a protruding portion, the protruding portion protrudes from the main body along the first direction, the main body is connected to the first pole ear, and the protruding portion is connected to the first electrode terminal; wherein, along the first direction, the main body has a first surface closest to the first wall portion, and the second insulating member covers at least a portion of the first surface.
  • the first surface is the surface of the main body that is closest to the first wall portion, that is, the first surface is the surface on the first current collecting member that is most likely to contact the first wall portion and cause a short circuit.
  • the main body portion includes a first connecting portion and a second connecting portion, the second connecting portion is connected to the first connecting portion, the first pole ear is connected to the first connecting portion, and along the first direction, the surface of the first connecting portion facing the first wall portion is the first surface, the second connecting portion has a second surface facing the first wall portion, the first surface is closer to the first wall portion than the second surface, the protrusion protrudes from the second surface, and the second insulating member covers at least a portion of the second surface.
  • the battery cell includes a plurality of electrode assemblies, and the plurality of electrode assemblies are arranged along a second direction, and the second direction intersects with the first direction;
  • the second surface includes a covering area covered by the second insulating member and a non-covering area not covered by the second insulating member, and along the second direction, both sides of the non-covering area are connected to the covering area, and the protrusion is arranged in the non-covering area.
  • both sides of the non-covered area are connected to the covered area.
  • the covered area is closer to another battery cell adjacent to the battery cell.
  • the temperature of the area near the two ends of the first insulating member is higher and easier to melt, while the temperature of the first insulating member near the middle is lower and relatively difficult to melt.
  • the covered area corresponds to the area where the first insulating member is easy to melt
  • the non-covered area corresponds to the area where the first insulating member is relatively difficult to melt.
  • the first insulating member and the second insulating member cooperate to more effectively insulate and isolate the first current collecting member and the first wall portion, which is beneficial to reduce the risk of short circuit in the battery cell and improve the reliability of the battery cell.
  • the battery cell includes a plurality of electrode assemblies, and the plurality of electrode assemblies are arranged along a second direction, and the second direction intersects with the first direction;
  • the main body includes a plurality of first connecting portions, and the plurality of first connecting portions are arranged at intervals along the second direction, and the second connecting portion connects the plurality of first connecting portions, and each of the first connecting portions is connected to the first pole ear of one of the electrode assemblies.
  • each first connecting portion is connected to the first pole ear of an electrode assembly, and the second connecting portion is connected to multiple first connecting portions to realize the electrical connection between the first current collecting component and the first pole ears of multiple electrode assemblies 22.
  • the first pole ears and the first electrode terminal of the multiple electrode assemblies are connected by the first current collecting component, which is conducive to reducing the difficulty of assembly between the first pole ears and the first electrode terminal.
  • the second insulating member is provided with an avoidance hole, and the protrusion passes through the avoidance hole and is connected to the first electrode terminal.
  • the avoidance hole is provided on the second insulating member to avoid the protrusion, so that the protrusion is connected to the first electrode terminal, which is conducive to reducing the material consumption of the second insulating member.
  • the avoidance hole and the protrusion cooperate to limit the second insulating member, so that the second insulating member is not easy to deviate or shift, so that the second insulating member can better play an insulating role.
  • the battery cell includes a first electrode terminal, which is arranged on the first wall portion;
  • the first electrode lead-out portion includes a first pole ear and a first current collecting member, the first pole ear is connected to one end of the main body facing the first wall portion along the first direction, the first pole ear is connected to the surface of the first current collecting member facing the first wall portion, and the first current collecting member is connected to the first electrode terminal; wherein the second insulating member is connected to the surface of the first pole ear closest to the first wall portion.
  • the first electrode tab is directly connected to the first electrode terminal
  • the second insulating member is connected to the first electrode tab
  • the second insulating member is at least partially located between the first electrode tab and the first wall portion to insulate the first electrode tab from the first wall portion, so that the first electrode tab is electrically isolated from the first electrode terminal.
  • the second insulating member has a better insulating effect, further reducing the risk of short circuit in the battery cell, which is beneficial to improving the reliability of the battery cell.
  • the projection of the second insulating member does not overlap with the projection of the first electrode terminal.
  • the avoidance hole is provided on the second insulating member to avoid the first electrode terminal, so as to facilitate the connection between the first electrode tab and the first electrode terminal, which is conducive to reducing the material consumption of the second insulating member.
  • the avoidance hole cooperates with the first electrode terminal to limit the second insulating member, so that the second insulating member is not easy to deviate or shift, so that the second insulating member can better play an insulating role.
  • the second insulating member is bonded to the first electrode lead-out portion.
  • the second insulating member is coated on the first electrode lead-out portion.
  • the first electrode lead-out portion by covering the first electrode lead-out portion with the second insulating member, on the one hand, the first electrode lead-out portion can be well covered, thereby isolating the first electrode lead-out portion from the first wall portion.
  • the second insulating member when the second insulating member is covered with the first electrode lead-out portion, the second insulating member is not likely to deviate or shift relative to the first electrode lead-out portion, so that the second insulating member can better play an insulating role.
  • the second insulating member is an insulating film connected to the first electrode lead-out portion.
  • the second insulating member is an insulating film, which can effectively insulate and isolate the first electrode lead portion and the first wall portion without occupying too much space inside the shell, so that the battery cell can still have a high energy density.
  • the material damage temperature of the second insulating member is greater than or equal to 300°C.
  • the temperature inside the battery cell can rise to 200° C.
  • the material damage temperature of the second insulating member is greater than or equal to 300° C. Therefore, when another battery cell adjacent to the battery cell experiences thermal runaway, it is not easy to cause the second insulating member to melt, so that the second insulating member can play an insulating isolation role and reduce the risk of short circuit of the battery cell.
  • the material of the second insulating member includes at least one of polyimide, polyetheretherketone, and polytetrafluoroethylene.
  • the positive electrode material includes a battery cell containing lithium phosphate, which will generate a large amount of heat when thermal runaway occurs, thereby easily causing the first insulating member of the battery cell and another adjacent battery cell to melt.
  • the lithium-containing phosphate includes at least one of lithium iron phosphate, a composite material of lithium iron phosphate and carbon, lithium manganese phosphate, a composite material of lithium manganese phosphate and carbon, lithium iron manganese phosphate, and a composite material of lithium iron manganese phosphate and carbon.
  • an embodiment of the present application further provides an electrical device, wherein the electrical device comprises the above-mentioned battery cell.
  • FIG1 is a schematic diagram of the structure of a vehicle provided in some embodiments of the present application.
  • FIG3 is a schematic diagram of the structure of a battery cell provided in some embodiments of the present application.
  • FIG4 is an exploded view of a battery cell provided in some embodiments of the present application.
  • lithium-containing phosphate examples of acid salts may include, but are not limited to, at least one of lithium iron phosphate (such as LiFePO 4 (also referred to as LFP)), a composite material of lithium iron phosphate and carbon, lithium manganese phosphate (such as LiMnPO 4 ), a composite material of lithium manganese phosphate and carbon, lithium iron manganese phosphate, and a composite material of lithium iron manganese phosphate and carbon.
  • lithium iron phosphate such as LiFePO 4 (also referred to as LFP)
  • LiMnPO 4 lithium manganese phosphate
  • LiMnPO 4 lithium manganese phosphate
  • LiMnPO 4 lithium manganese phosphate and carbon
  • lithium transition metal oxides may include, but are not limited to, lithium cobalt oxide (such as LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (such as LiNiO 2 ), lithium manganese oxide (such as LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 ), lithium nickel cobalt oxide, lithium manganese cobalt oxide, lithium nickel manganese oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide (such as LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (also referred to as NCM 333 ), LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (also referred to as NCM 523 ), LiNi 0.5 Co 0.25 Mn 0.25 O 2 (also referred to as NCM 211 ), LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 (also referred to as NCM 622 ), LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 (also referred to as NCM 811 ), and LiNi 0.8 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 (also referred to as NCM 811 ), and
  • the positive electrode may be a foamed metal.
  • the foamed metal may be a nickel foam, a copper foam, an aluminum foam, an alloy foam, etc.
  • the positive electrode active material may not be provided on the surface of the foamed metal, but of course, the positive electrode active material may also be provided.
  • a lithium source material, potassium metal or sodium metal may also be filled or/and deposited in the foamed metal, and the lithium source material is lithium metal and/or a lithium-rich material.
  • the negative electrode may be a negative electrode sheet, and the negative electrode sheet may include a negative electrode current collector.
  • the negative electrode current collector may be a metal foil, a foamed metal or a composite current collector.
  • the metal foil aluminum or stainless steel treated with silver, stainless steel, copper, aluminum, nickel, carbon electrode, nickel or titanium, etc. may be used.
  • the foamed metal may be a nickel foam, a copper foam, an aluminum foam, an alloy foam, etc.
  • the composite current collector may include a polymer material base and a metal layer.
  • the composite current collector may be formed by forming a metal material (copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, titanium, titanium alloy, silver and silver alloy, etc.) on a polymer material substrate (such as a substrate of polypropylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polystyrene, polyethylene, etc.).
  • a metal material copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, titanium, titanium alloy, silver and silver alloy, etc.
  • a polymer material substrate such as a substrate of polypropylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polystyrene, polyethylene, etc.
  • the negative electrode sheet may include a negative electrode current collector and a negative electrode active material disposed on at least one surface of the negative electrode current collector.
  • the negative electrode current collector has two surfaces facing each other in its thickness direction, and the negative electrode active material is disposed on either or both of the two facing surfaces of the negative electrode current collector.
  • the negative electrode active material may adopt the negative electrode active material for battery cells known in the art.
  • the negative electrode active material may include at least one of the following materials: artificial graphite, natural graphite, soft carbon, hard carbon, silicon-based materials, tin-based materials, lithium titanate, etc.
  • the silicon-based material may be selected from at least one of elemental silicon, silicon oxide compounds, silicon-carbon composites, silicon-nitrogen composites, and silicon alloys.
  • the tin-based material may be selected from at least one of elemental tin, tin oxide compounds, and tin alloys.
  • the present application is not limited to these materials, and other traditional materials that can be used as negative electrode active materials for batteries may also be used. These negative electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.
  • the separator may be disposed continuously, and disposed between any adjacent positive electrode sheets or negative electrode sheets by folding or winding.

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Abstract

一种电池单体(20)、电池及用电设备,电池单体(20)包括外壳(21)、电极组件(22)、第一绝缘件(23)和第二绝缘件(24),外壳(21)具有第一壁部(213),电极组件(22)容纳于外壳(21)内,电极组件(22)包括第一电极引出部(222)和主体部(221),第一电极引出部(222)设置于主体部(221)沿第一方向面向第一壁部(213)的一端,沿第一方向,第一绝缘件(23)设置于第一壁部(213)面向电极组件(22)的表面,第一绝缘件(23)用于绝缘隔离第一电极引出部(222)和第一壁部(213),沿第一方向,第二绝缘件(24)的至少一部分设置于第一电极引出部(222)和第一壁部(213)之间,第二绝缘件(24)的材料损伤温度大于第一绝缘件(23)的材料损伤温度,第二绝缘件(24)能在第一绝缘件(23)熔化时绝缘隔离第一电极引出部(222)和第一壁部(213)。第一绝缘件(23)熔化后,第二绝缘件(24)还能起绝缘隔离作用,降低短路风险,提升电池的可靠性。

Description

电池单体、电池及用电设备 技术领域
本申请涉及电池领域,具体而言,涉及一种电池单体、电池及用电设备。
背景技术
电池在新能源领域应用甚广,例如电动汽车、新能源汽车等,新能源汽车、电动汽车已经成为汽车产业的发展新趋势。电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素,例如,电池寿命、能量密度、放电容量、充放电倍率等性能参数。另外,还需要考虑电池的可靠性。然而,目前的电池的可靠性较差。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种电池单体、电池及用电设备,其旨在改善相关技术中电池的可靠性较差的问题。
第一方面,本申请实施例提供了一种电池单体,所述电池单体包括外壳、电极组件、第一绝缘件和第二绝缘件,所述外壳具有第一壁部;所述电极组件容纳于所述外壳内,所述电极组件包括第一电极引出部和主体部,所述第一电极引出部设置于所述主体部沿第一方向面向所述第一壁部的一端;沿所述第一方向,所述第一绝缘件设置于所述第一壁部面向所述电极组件的表面,所述第一绝缘件用于绝缘隔离所述第一电极引出部和所述第一壁部;沿所述第一方向,所述第二绝缘件的至少一部分设置于所述第一电极引出部和所述第一壁部之间,所述第二绝缘件的材料损伤温度大于所述第一绝缘件的材料损伤温度,所述第二绝缘件被配置为在所述第一绝缘件熔化时绝缘隔离所述第一电极引出部和所述第一壁部。
在上述技术方案中,该电池单体设置有第一绝缘件和第二绝缘件,在正常使用时,第一绝缘件和第二绝缘件均能够绝缘隔离第一电极引出部和第一壁部,降低第一电极引出部与第一壁部接触而发生短路的风险。由于第二绝缘件的材料损伤温度大于第一绝缘件的材料损伤温度,当与该电池单体相邻的另一个电池单体发生热失控,导致该电池单体的第一绝缘件熔化时,第二绝缘件仍然能够在一定程度上起到绝缘隔离第一电极引出部和第一壁部的作用,降低第一电极引出部与第一壁部接触而发生短路的风险。这样即使与该电池单体相邻的另一个电池单体发生热失控,也不易导致该电池单体短路而继续引发热失控,有利于限制热扩散,提升电池单体的可靠性。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述第二绝缘件连接于所述第一电极引出部。
在上述技术方案中,通过将第二绝缘件连接于第一电极引出部,一方面,由于第一绝缘件设置于第一壁部面向电极组件的表面,将第二绝缘件连接于第一电极引出部更为方便,不易与第一绝缘件产生干涉。另一方面,将第二绝缘件连接于第一电极引出部,限制了第二绝缘件与第一电极引出部的相对位置,使得第二绝缘件能够稳定位于第一电极引出部和第一壁部之间,从而将第一电极引出部和第一壁部绝缘隔离。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述电池单体包括第一电极端子,所述第一电极端子设置于所述第一壁部;所述第一电极引出部包括第一极耳和第一集流构件,所述第一极耳连接于所述主体部沿第一方向面向所述第一壁部的一端,所述第一集流构件连接所述第一电极端子和所述第一极耳;其中,所述第二绝缘件连接于所述第一集流构件,沿所述第一方向,所述第二绝缘件至少部分位于所述第一集流构件和所述第一壁部之间。
在上述技术方案中,第一极耳通过第一集流构件与第一电极端子相连,第一集流构件存在与第一壁部接触而引起短路的风险,因此,将第二绝缘件连接于第一集流构件,并使第二绝缘件至少部分位于第一集流构件和第一壁部之间,以将第一集流构件与第一壁部绝缘隔离,降低电池单体发生短路的风险,有利于提升电池单体的可靠性。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述第一集流构件包括本体部和凸出部,所述凸出部沿所述第一方向凸出于所述本体部,所述本体部连接于所述第一极耳,所述凸出部连接于所述第一电极端子;其中,沿所述第一方向,所述本体部具有最靠近所述第一壁部的第一表面,所述第二绝缘件覆盖所述第一表面的至少一部分。
在上述技术方案中,第一表面是本体部最靠近第一壁部的表面,也即第一表面是第一集流构件上最容易与第一壁部接触而发生短路的表面,通过使第二绝缘件覆盖第一表面的至少一部分,以便将第一集流构件与第一壁部绝缘隔离,使得第二绝缘件具有较好的绝缘效果,有利于降低电池单体发生短路的风险,有利于提升电池单体的可靠性。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,沿所述第一方向,所述本体部包括第一连接部和第二连接部,所述第二连接部与所述第一连接部相连,所述第一极耳连接于所述第一连接部,沿所述第一方向,所述第一连接部面向所述第一壁部的表面为所述第一表面,所述第二连接部具有面向所述第一壁部的第二表面,所述第一表面相较于所述第二表面更靠近所述第一壁部,所述凸出部凸出于所述第二表面,所述第二绝缘件覆盖所述第二表面的至少一部分。
在上述技术方案中,本体部包括第一表面和第二表面,其中,第一表面是最靠近第一壁部的表面,第二表面与第一壁部的距离大于第一表面与第一壁部的距离。由于第一表面和第二表面均具有与第一壁部接触而发生短路的风险,因此通过使第二绝缘件覆盖第一表面的至少一部分,且覆盖第二表面的至少一部分,以便更好地将第一集流构件与第一壁部绝缘隔离,使得第二绝缘件具有更好的绝缘效果,有利于进一步降低电池单体发生短路的风险,有利于进一步提升电池单体的可靠性。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述电池单体包括多个电极组件,多个所述电极组件沿第二方向排布,所述第二方向与所述第一方向相交;所述第二表面包括被所述第二绝缘件覆盖的覆盖区和未被所述第二绝缘件覆盖的非覆盖区,沿所述第二方向,所述非覆盖区的两侧均连接有所述覆盖区,所述凸出部设置于所述非覆盖区。
在上述技术方案中,非覆盖区的两侧均连接有覆盖区,相比之下,覆盖区更靠近于与该电池单体相邻的另一个电池单体。当另一个电池单体发生热失控时,沿第二方向,第一绝缘件靠近两端的区域温度更高,更容易被熔化,而第一绝缘件靠近中间的位置温度较低,相对来说不易被熔化,覆盖区对应了第一绝缘件容易被熔化的区域,非覆盖区对应了第一绝缘件相对不易被熔化的区域。第一绝缘件和第二绝缘件配合,能够较为有效的绝缘隔离第一集流构件和第一壁部,有利于降低电池单体发生短路的风险,有利于提升电池单体的可靠性。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述电池单体包括多个电极组件,多个所述电极组件沿第二方向排布,所述第二方向与所述第一方向相交;所述本体部包括多个所述第一连接部,多个所述第一连接部沿所述第二方向间隔排布,所述第二连接部连接多个所述第一连接部,每个所述第一连接部连接一个所述电极组件的所述第一极耳。
在上述技术方案中,每个第一连接部连接一个电极组件的第一极耳,第二连接部连接多个第一连接部,以实现第一集流构件与多个电极组件22的第一极耳的电连接,通过第一集流构件连接多个电极组件的第一极耳和第一电极端子,有利于降低第一极耳与第一电极端子之间的装配难度。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,沿所述第一方向,所述第二绝缘件完全覆盖所述本体部面向所述第一壁部的表面的未被所述凸出部占用的区域。
在上述技术方案中,通过将第二绝缘件完全覆盖本体部面向第一壁部的表面的未被凸出部占用的区域,使得第二绝缘件具有更好的绝缘效果,进一步降低电池单体发生短路的风险,有利于提升电池单体的可靠性。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述第二绝缘件设置有避让孔,所述凸出部穿过所述避让孔并与所述第一电极端子连接。
在上述技术方案中,通过在第二绝缘件上设置避让孔避让凸出部,以便于凸出部与第一电极端子连接,有利于降低第二绝缘件的材料消耗。另外,由于凸出部穿设于避让孔内,避让孔与凸出部配合能够对第二绝缘件起到限位作用,使得第二绝缘件不易跑偏或移位,以使第二绝缘件能够更好地发挥绝缘作用。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述第一极耳连接于所述第一集流构件背离所述第一壁部的一侧。
在上述技术方案中,当第一极耳连接于第一集流构件背离第一壁部的一侧时,第一集流构件相比于第一极耳更容易与第一壁部接触而引起短路,此时将第二绝缘件连接于第一集流构件,并使第二绝缘件至少部分位于第一集流构件和第一壁部之间,以将第一集流构件与第一壁部绝缘隔离,能够使第二绝缘件发挥更好的绝缘效果,进一步降低电池单体发生短路的风险,有利于提升电池单体的可靠性。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述电池单体包括第一电极端子,所述第一电极端子设置于所述第一壁部;所述第一电极引出部包括第一极耳和第一集流构件,所述第一极耳连接于所述主体部沿第一方向面向所述第一壁部的一端,所述第一极耳连接于所述第一集流构件面向所述第一壁部的表面,所述第一集流构件连接于所述第一电极端子;其中,所述第二绝缘件连接于所述第一极耳的最靠近所述第一壁部的表面。
在上述技术方案中,第一极耳通过第一集流构件与第一电极端子相连,但第一极耳连接于第一集流构件面向第一壁部的表面,第一极耳相比于第一集流构件更容易与第一壁部接触而引起短路,此时将第二绝缘件连接于第一极耳的最靠近第一壁部的表面,以将第一极耳与第一壁部绝缘隔离,能够使第二绝缘件发挥更好的绝缘效果,进一步降低电池单体发生短路的风险,有利于提升电池单体的可靠性。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述电池单体包括第一电极端子,所述第一电极端子设置于所述第一壁部;所述第一电极引出部包括第一极耳,所述第一极耳连接于所述第一电极端子;其中,所述第二绝缘件连接于所述第一极耳,沿所述第一方向,所述第二绝缘件至少部分位于所述第一极耳和所述第一壁部之间。
在上述技术方案中,第一极耳直接与第一电极端子相连,将第二绝缘件连接于第一极耳,并使第二绝缘件至少部分位于第一极耳和第一壁部之间,以将第一极耳与第一壁部绝缘隔离,使得第 二绝缘件具有更好的绝缘效果,进一步降低电池单体发生短路的风险,有利于提升电池单体的可靠性。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,沿所述第一方向,所述第二绝缘件的投影与所述第一电极端子的投影不重叠。
在上述技术方案中,通过使第二绝缘件沿第一方向的投影与第一电极端子沿第一方向的投影不重叠,以降低第二绝缘件干涉第一电极端子与第一极耳连接的风险,便于连接第一电极端子与第一极耳。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述第二绝缘件设置有避让孔,所述第一电极端子穿过所述避让孔与所述第一极耳连接。
在上述技术方案中,通过在第二绝缘件上设置避让孔避让第一电极端子,以便于第一极耳与第一电极端子连接,有利于降低第二绝缘件的材料消耗。另外,由于第一电极端子穿设于避让孔内,避让孔与第一电极端子配合能够对第二绝缘件起到限位作用,使得第二绝缘件不易跑偏或移位,以使第二绝缘件能够更好地发挥绝缘作用。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述第二绝缘件粘接于所述第一电极引出部。
在上述技术方案中,通过将第二绝缘件粘接于第一电极引出部,简单方便地实现了将第二绝缘件连接于第一电极引出部,有利于限制第二绝缘件的位置,使得第二绝缘件能够稳定发挥绝缘效果。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述第二绝缘件包覆于所述第一电极引出部。
在上述技术方案中,通过将第二绝缘件包覆于第一电极引出部,一方面,能够较好地覆盖第一电极引出部,从而将第一电极引出部与第一壁部绝缘隔离。另一方面,当第二绝缘件包覆于第一电极引出部时,第二绝缘件不易相对于第一电极引出部发生跑偏或移位,以使第二绝缘件能够更好地发挥绝缘作用。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述第二绝缘件为连接于所述第一电极引出部的绝缘膜。
在上述技术方案中,第二绝缘件为绝缘膜,绝缘膜既能够有效绝缘隔离第一电极引出部和第一壁部,又不会过多占用外壳内部的空间,使得电池单体仍能够具有较高的能量密度。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述第二绝缘件的材料损伤温度大于或等于300℃。
在上述技术方案中,当与该电池单体相邻的另一个电池单体发生热失控时,该电池单体内的温度可以升高至200℃。然而,第二绝缘件的材料损伤温度大于或等于300℃,因此,当与该电池单体相邻的另一个电池单体发生热失控时,不易导致第二绝缘件熔化,使得第二绝缘件能够起到绝缘隔离作用,降低电池单体短路的风险。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述第二绝缘件的材料包括聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯中的至少一者。
在上述技术方案中,聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯的耐高温性能较好,并且具有较好的绝缘效果,能够在温度高于200℃的情况下将第一电极引出部与第一壁部绝缘隔离,降低电池单体短路的风险,从而提升电池单体的可靠性。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述电池单体的正极材料包括含锂磷酸盐。
在上述技术方案中,正极材料包括含锂磷酸盐的电池单体,在发生热失控时会产生较大的热量,从而容易导致该电池单体和与其相邻的另一个电池单体的第一绝缘件熔化,通过在电池单体内设置第二绝缘件,更有利于降低第一电极引出部和第一壁部接触而发生短路的风险,也即在正极材料包括含锂磷酸盐的电池单体中设置第二绝缘件的效果更好。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述含锂磷酸盐包括磷酸铁锂、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂、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。
第二方面,本申请实施例还提供了一种电池,所述电池包括上述的电池单体。
第三方面,本申请实施例还提供了一种用电设备,所述用电设备包括上述的电池单体。
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结构示意图;
图4为本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸图;
图5为本申请一些实施例提供的第二绝缘件连接于第一集流构件的结构示意图;
图6为本申请一些实施例提供的第二绝缘件与第一集流构件的爆炸图;
图7为本申请另一些实施例提供的第二绝缘件连接于第一集流构件的结构示意图;
图8为本申请另一些实施例提供的第二绝缘件与第一集流构件的爆炸图;
图9为本申请又一些实施例提供的第二绝缘件连接于第一集流构件的结构示意图;
图10为本申请又一些实施例提供的第二绝缘件与第一集流构件的爆炸图;
图11为本申请还一些实施例提供的电池单体的爆炸图。
图标:10-箱体;11-第一部分;12-第二部分;20-电池单体;21-外壳;211-端盖;212-壳体;213-第一壁部;22-电极组件;221-主体部;222-第一电极引出部;2221-第一极耳;2222-第一集流构件;22221-本体部;22222-凸出部;2222a-第一表面;2222b-第二表面;2222c-第三表面;22223-第一连接部;22224-第二连接部;22225-覆盖区;22226-非覆盖区;223-第二电极引出部;2231-第二极耳;2232-第二集流构件;23-第一绝缘件;24-第二绝缘件;241-避让孔;25-第一电极端子;26-第三绝缘件;27-第二电极端子;100-电池;200-控制器;300-马达;1000-车辆。
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。
电池单体可以为锂离子电池、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,本申请实施例对此并不限定。
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,可采用表面镀银处理的铝、表面镀银处理的不锈钢、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、镍或钛等。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金等。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,电极组件还包括隔离件,隔离件设置在正极和负极之间。
在一些实施方式中,隔离件为隔离膜。隔离膜的种类可以是多种,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,隔离膜的材质可以包括玻璃纤维、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,棱柱电池单体包括但不限于方壳电池单体、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。
目前,从市场形势的发展来看,电池的应用越加广泛。电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统,而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具,以及军事装备和航空航天等多个领域。随着电池应用领域的不断扩大,其市场的需求量也在不断地扩增。
电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素,例如,电池寿命、能量密度、放电容量、充放电倍率等性能参数。另外,还需要考虑电池的可靠性。然而,目前的电池的可靠性较差。
电池一般包括多个电池单体,以提供更高的电压和容量。在电池中,若一个电池单体发生热失控,热失控所产生的热量容易传导至与其相邻的电池单体,使得与其相邻的电池单体的温度可以达到200℃,然而,电池单体的下塑胶(用于绝缘隔离端盖和电极组件的绝缘件)在160~180℃会熔化,导致端盖与电极组件容易直接接触而发生短路,使得电池单体的温度进一步提高,最终导致热扩散,导致电池的可靠性较差。
鉴于此,本申请实施例提供一种电池单体,电池单体包括外壳、电极组件、第一绝缘件和第二绝缘件,外壳具有第一壁部,电极组件容纳于外壳内。电极组件包括第一电极引出部和主体部,第一电极引出部设置于主体部沿第一方向面向第一壁部的一端。沿第一方向,第一绝缘件设置于第一壁部面向电极组件的表面,第一绝缘件用于绝缘隔离第一电极引出部和第一壁部。沿第一方向,第二绝缘件的至少一部分设置于第一电极引出部和第一壁部之间,第二绝缘件的材料损伤温度大于第一绝缘件的材料损伤温度,第二绝缘件被配置为在第一绝缘件熔化时绝缘隔离第一电极引出部和第一壁部。
该电池单体设置有第一绝缘件和第二绝缘件,在正常使用时,第一绝缘件和第二绝缘件均能够绝缘隔离第一电极引出部和第一壁部,降低第一电极引出部与第一壁部接触而发生短路的风险。由于第二绝缘件的材料损伤温度大于第一绝缘件的材料损伤温度,当与该电池单体相邻的另一个电池单体发生热失控,导致该电池单体的第一绝缘件熔化时,第二绝缘件仍然能够在一定程度上起到绝缘隔离第一电极引出部和第一壁部的作用,降低第一电极引出部与第一壁部接触而发生短路的风险。这样即使与该电池单体相邻的另一个电池单体发生热失控,也不易导致该电池单体短路而继续引发热失控,有利于限制热扩散,提升电池单体的可靠性。
本申请实施例描述的技术方案适用于电池以及使用电池的用电设备。
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。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1000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可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车,新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1000的内部设置有电池100,电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电,例如,电池100可以作为车辆1000的操作电源。车辆1000还可以包括控制器200和马达300,控制器200用来控制电池100为马达300供电,例如,用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中,电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源,还可以作为车辆1000的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
请参照图2,图2为本申请一些实施例提供的电池100的爆炸图。电池100包括箱体10和电池单体20,电池单体20容纳于箱体10内。其中,箱体10用于为电池单体20提供容纳空间,箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体10可以包括第一部分11和第二部分12,第一部分11与第二部分12相互盖合,第一部分11和第二部分12共同限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第二部分12可以为一端开口的空心结构,第一部分11可以为板状结构,第一部分11盖合于第二部分12的开口侧,以使第一部分11与第二部分12共同限定出容纳空间;第一部分11和第二部分12也可以是均为一侧开口的空心结构,第一部分11的开口侧盖合于第二部分12的开口侧。当然,第一部分11和第二部分12形成的箱体10可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。
在电池100中,电池单体20可以是多个,多个电池单体20之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内;当然,电池100也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式,多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体10内。电池100还可以包括其他结构,例如,该电池100还可以包括汇流部件,用于实现多个电池单体20之间的电连接。
其中,每个电池单体20可以为二次电池单体或一次电池单体;还可以是锂硫电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体,但不局限于此。电池单体20可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
请参照图3和图4,图3为本申请一些实施例提供的电池单体20的结构示意图。图4为本申请一些实施例提供的电池单体20的爆炸图。本申请实施例提供了一种电池单体20,电池单体20包括外壳21、电极组件22、第一绝缘件23和第二绝缘件24,外壳21具有第一壁部213,电极组件22容纳于外壳21内。电极组件22包括第一电极引出部222和主体部221,第一电极引出部222设置于主体部221沿第一方向面向第一壁部213的一端。沿第一方向,第一绝缘件23设置于第一壁部213面向电极组件22的表面,第一绝缘件23用于绝缘隔离第一电极引出部222和第一壁部213。沿第一方向,第二绝缘件24的至少一部分设置于第一电极引出部222和第一壁部213之间,第二绝缘件24的材料损伤温度大于第一绝缘件23的材料损伤温度,第二绝缘件24被配置为在第一绝缘件23熔化时绝缘隔离第一电极引出部222和第一壁部213。
电池单体20是指组成电池100的最小单元。
外壳21包括端盖211和壳体212,壳体212具有一端开口的容纳空间,容纳空间用于容纳电极组件22。端盖211连接于壳体212并封闭开口。
端盖211是指盖合于壳体212的开口处以将电池单体20的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地,端盖211的形状可以与壳体212的形状相适应以配合壳体212。可选地,端盖211可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成,这样,端盖211在受挤压碰撞时就不易发生形变,使电池单体20能够具备更高的结构强度,安全性能也可以有所提高。端盖211的材质也可以是多种的,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等,本申请实施例对此不作特殊限制。
壳体212是用于配合端盖211以形成电池单体20的内部环境的部件,其中,形成的内部环境可以用于容纳电极组件22、电解液以及其他部件。壳体212和端盖211可以是独立的部件,可以于壳体212上设置开口,通过在开口处使端盖211盖合开口以形成电池单体20的内部环境。不限地,也可以使端盖211和壳体212一体化,具体地,端盖211和壳体212可以在其他部件入壳前先形成一个共同的接合面,当需要封装壳体212的内部时,再使端盖211盖合壳体212。壳体212可以是多种形状和多种尺寸的,例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地,壳体212的形状可以根据电极组件22的具体形状和尺寸大小来确定。壳体212的材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等,本申请实施例对此不作特殊限制。
电极组件22是电池单体20中发生电化学反应的部件。外壳21内可以包含一个或更多个电极组件22。电极组件22主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成,并且通常在正极片与负极片 之间设有隔离膜。正极片和负极片具有活性物质的部分构成电极组件22的主体部221,正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极耳和负极耳可以共同位于主体的一端或是分别位于主体部221的两端。在电池100的充放电过程中,正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应。
第一壁部213可以是外壳21的端盖211,也可以是外壳21的壳体212的一个壁。在一些实施中,在图3和图4中,第一壁部213为端盖211。在另一些实施例中,第一壁部213可以是壳体212的与端盖211相对的底壁。在又一些实施例中,第一壁部213还可以是壳体212的与端盖211相邻且相互连接的侧壁。
第一电极引出部222是用于引出主体部221的电能或者向主体部221内引入电能的结构。第一电极引出部222至少包括上述的正极耳或负极耳,第一电极引出部222还可以包括连接于正极耳或负极耳的其他电连接部件。第一电极引出部222设置于主体部221沿第一方向面向第一壁部213的一端。换句话说,第一电极引出部222沿第一方向位于第一壁部213和主体部221之间。
请参照图3和图4,第一方向可以为图中所示的X方向。
第一绝缘件23俗称下塑胶,第一绝缘件23设置在第一壁部213的内侧,第一绝缘件23用于隔离第一电极引出部222与第一壁部213,以降低短路的风险。示例性的,绝缘件可以是塑料、橡胶等。
第二绝缘件24沿第一方向部分或全部设置于第一电极引出部222和第一壁部213之间,以绝缘隔离第一电极引出部222和第一壁部213。在电池单体20正常使用时,第一绝缘件23和第二绝缘件24均能够起到绝缘隔离第一电极引出部222和第一壁部213的作用。
某物质的材料损伤温度可以是该物质的熔点,也可以是该物质的分解温度。某物质在某一温度下发生分解反应,该温度则为该物质的分解温度。若某物质同时具有熔点和分解温度,分解温度则为该物质的材料损伤温度。若某物质只有熔点,没有分解温度,熔点则为该物质的材料损伤温度。若某物质只有分解温度,没有熔点,分解温度则为该物质的材料损伤温度。
第二绝缘件24的材料损伤温度大于第一绝缘件23的材料损伤温度,当电池单体20发生热失控时,第一绝缘件23会先达到材料损伤温度而发生熔化,第二绝缘件24在第一绝缘件23熔化时能够继续绝缘隔离第一电极引出部222和第一壁部213,降低第一电极引出部222与第一壁部213接触而发生短路的风险。
该电池单体20设置有第一绝缘件23和第二绝缘件24,在正常使用时,第一绝缘件23和第二绝缘件24均能够绝缘隔离第一电极引出部222和第一壁部213,降低第一电极引出部222与第一壁部213接触而发生短路的风险。由于第二绝缘件24的材料损伤温度大于第一绝缘件23的材料损伤温度,当与该电池单体20相邻的另一个电池单体20发生热失控,导致该电池单体20的第一绝缘件23熔化时,第二绝缘件24仍然能够在一定程度上起到绝缘隔离第一电极引出部222和第一壁部213的作用,降低第一电极引出部222与第一壁部213接触而发生短路的风险。这样即使与该电池单体20相邻的另一个电池单体20发生热失控,也不易导致该电池单体20短路而继续引发热失控,有利于限制热扩散,提升电池单体20的可靠性。
请参照图3、图4、图5和图6,图5为本申请一些实施例提供的第二绝缘件24连接于第一集流构件2222的结构示意图。图6为本申请一些实施例提供的第二绝缘件24与第一集流构件2222的爆炸图。在一些实施例中,第二绝缘件24连接于第一电极引出部222。
第二绝缘件24与第一电极引出部222直接连接。第一绝缘件23可以是固定连接于第一电极引出部222,例如,第一连接件粘接于第一电极引出部222。第一绝缘件23也可以是可拆卸地连接于第一电极引出部222,例如,第一绝缘件23卡接于第一电极引出部222。
通过将第二绝缘件24连接于第一电极引出部222,一方面,由于第一绝缘件23设置于第一壁部213面向电极组件22的表面,将第二绝缘件24连接于第一电极引出部222更为方便,不易与第一绝缘件23产生干涉。另一方面,将第二绝缘件24连接于第一电极引出部222,限制了第二绝缘件24与第一电极引出部222的相对位置,使得第二绝缘件24能够稳定位于第一电极引出部222和第一壁部213之间,从而将第一电极引出部222和第一壁部213绝缘隔离。
请参照图3、图4、图5和图6,在一些实施例中,电池单体20包括第一电极端子25,第一电极端子25设置于第一壁部213。第一电极引出部222包括第一极耳2221和第一集流构件2222,第一极耳2221连接于主体部221沿第一方向面向第一壁部213的一端,第一集流构件2222连接第一电极端子25和第一极耳2221。其中,第二绝缘件24连接于第一集流构件2222,沿第一方向,第二绝缘件24至少部分位于第一集流构件2222和第一壁部213之间。
第一电极端子25用于与第一电极引出部222电连接,以输入或输出电池单体20的电能。
第一电极引出部222包括第一极耳2221和第一集流构件2222,其中,第一极耳2221为正极耳或负极耳,第一集流构件2222连接第一极耳2221和第一电极端子25,以将电极组件22的电能导向第一电极端子25或者接收从第一电极端子25导入的电能。
可选地,第一集流构件2222可以为片状结构,例如,转接片。
第二绝缘件24连接于第一集流构件2222,第二绝缘件24沿第一方向部分或全部位于第一 集流构件2222和第一壁部213之间,以将第一集流构件2222和第一壁部213绝缘隔离。
第一极耳2221通过第一集流构件2222与第一电极端子25相连,第一集流构件2222相比于第一极耳2221更容易与第一壁部213接触而引起短路,因此,将第二绝缘件24连接于第一集流构件2222,并使第二绝缘件24至少部分位于第一集流构件2222和第一壁部213之间,以将第一集流构件2222与第一壁部213绝缘隔离,使得第二绝缘件24具有更好的绝缘效果,进一步降低电池单体20发生短路的风险,有利于提升电池单体20的可靠性。
请参照图5和图6,在一些实施例中,第一集流构件2222包括本体部22221和凸出部22222,凸出部22222沿第一方向凸出于本体部22221,本体部22221连接于第一极耳2221,凸出部22222连接于第一电极端子25。其中,沿第一方向,本体部22221具有最靠近第一壁部213的第一表面2222a,第二绝缘件24覆盖第一表面2222a的至少一部分。
本体部22221是第一集流构件2222中主要用于与第一极耳2221连接的部分。凸出部22222是第一集流构件2222中主要用于与第一电极端子25连接的部分。凸出部22222连接于本体部22221,且凸出部22222沿第一方向凸出于本体部22221。
由于凸出部22222是与第一电极端子25连接的部分,即使第一绝缘件23被熔化,凸出部22222也不易与第一壁部213接触而使得第一电极引出部222与第一壁部213发生短路。与凸出部22222相比,本体部22221在第一绝缘件23熔化时更容易与第一壁部213接触,而使得第一电极引出部222与第一壁部213发生短路。
第一表面2222a是本体部22221沿第一方向最靠近第一壁部213的表面,也是本体部22221中最容易与第一壁部213接触而发生短路的表面。第二绝缘件24可以覆盖第一表面2222a的一部分,第二绝缘件24也可以完全覆盖第一表面2222a,从而降低第一表面2222a与第一壁部213接触而发生短路的风险。
第一表面2222a是本体部22221最靠近第一壁部213的表面,也即第一表面2222a是第一集流构件2222上最容易与第一壁部213接触而发生短路的表面,通过使第二绝缘件24覆盖第一表面2222a的至少一部分,以便将第一集流构件2222与第一壁部213绝缘隔离,使得第二绝缘件24具有较好的绝缘效果,有利于降低电池单体20发生短路的风险,有利于提升电池单体20的可靠性。
请参照图5、图6、图7和图8,图7为本申请另一些实施例提供的第二绝缘件24连接于第一集流构件2222的结构示意图。图8为本申请另一些实施例提供的第二绝缘件24与第一集流构件2222的爆炸图。在另一些实施例中,沿第一方向,本体部22221包括第一连接部22223和第二连接部22224,第二连接部22224与第一连接部22223相连,第一极耳2221连接于第一连接部22223。沿第一方向,第一连接部22223面向第一壁部213的表面为第一表面2222a,第二连接部22224具有面向第一壁部213的第二表面2222b,第一表面2222a相较于第二表面2222b更靠近第一壁部213。凸出部22222凸出于第二表面2222b,第二绝缘件24覆盖第二表面2222b的至少一部分。
第一连接部22223是本体部22221中主要用于与第一极耳2221连接的部分。第一连接部22223与第二连接部22224连接,凸出部22222设置于第二连接部22224,以便于与第一电极端子25连接,降低连接第一电极端子25和第一极耳2221的难度。
第一连接部22223沿第一方向面向第一壁部213的表面为第一表面2222a,也即第一连接部22223沿第一方向面向第一壁部213的表面为本体部22221最靠近第一壁部213的表面。
第二表面2222b为第二连接部22224面向第一壁部213的表面,沿第一方向,第一表面2222a和第二表面2222b存在高度差,且第一表面2222a相比于第二表面2222b更靠近于第一壁部213。换句话说,沿第一方向,第二表面2222b与第一壁部213的距离大于第一表面2222a与第一壁部213的距离。
沿第一方向,凸出部22222凸出于第二表面2222b。第二绝缘件24可以只覆盖第二表面2222b的一部分,第二绝缘件24也可以完全覆盖第二表面2222b,以降低第二表面2222b与第一壁部213接触而发生短路的风险。
本体部22221包括第一表面2222a和第二表面2222b,其中,第一表面2222a是最靠近第一壁部213的表面,第二表面2222b与第一壁部213的距离大于第一表面2222a与第一壁部213的距离。由于第一表面2222a和第二表面2222b均具有与第一壁部213接触而发生短路的风险,因此通过使第二绝缘件24覆盖第一表面2222a的至少一部分,且覆盖第二表面2222b的至少一部分,以便更好地将第一集流构件2222与第一壁部213绝缘隔离,使得第二绝缘件24具有更好的绝缘效果,有利于进一步降低电池单体20发生短路的风险,有利于进一步提升电池单体20的可靠性。
可选地,在一些实施例中,本体部22221还包括连接第一表面2222a和第二表面2222b的第三表面2222c,第二绝缘件24至少部分覆盖第三表面2222c,例如,第二绝缘件24可以与第三表面2222c相贴合并覆盖第三表面2222c。
请参照图4、图5、图6、图7和图8,在一些实施例中,电池单体20包括多个电极组件22,多个电极组件22沿第二方向排布,第二方向与第一方向相交。第二表面2222b包括被第二绝 缘件24覆盖的覆盖区22225和未被第二绝缘件24覆盖的非覆盖区22226,沿第二方向,非覆盖区22226的两侧均连接有覆盖区22225。凸出部22222设置于非覆盖区22226。
第二方向为多个电极组件22的排布方向,请参照图4,第二方向可以是图中所示的Y方向。第二方向与第一方向的夹角可以为锐角,也可以为直角。在图4所示的实施例中,第二方向与第一方向垂直。
覆盖区22225是指第二表面2222b中被第二绝缘件24覆盖的区域。非覆盖区22226是指第二表面2222b中未被第二绝缘件24覆盖的区域。非覆盖区22226沿第二方向的两侧均设置有覆盖区22225。换句话说,第二绝缘件24覆盖了第二表面2222b沿第二方向位于两侧的区域,第二绝缘件24未覆盖第二表面2222b沿第二方向的中间区域。
非覆盖区22226的两侧均连接有覆盖区22225,相比之下,覆盖区22225更靠近于与该电池单体20相邻的另一个电池单体20。当另一个电池单体20发生热失控时,沿第二方向,第一绝缘件23靠近两端的区域温度更高,更容易被熔化,而第一绝缘件23靠近中间的位置温度较低,相对来说不易被熔化,覆盖区22225对应了第一绝缘件23容易被熔化的区域,非覆盖区22226对应了第一绝缘件23相对不易被熔化的区域。第一绝缘件23和第二绝缘件24配合,能够较为有效的绝缘隔离第一集流构件2222和第一壁部213,有利于降低电池单体20发生短路的风险,有利于提升电池单体20的可靠性。
请参照图4、图5、图6、图7和图8,在一些实施例中,电池单体20包括多个电极组件22,多个电极组件22沿第二方向排布,第二方向与第一方向相交。本体部22221包括多个第一连接部22223,多个第一连接部22223沿第二方向间隔排布,第二连接部22224连接多个第一连接部22223。每个第一连接部22223连接一个电极组件22的第一极耳2221。
本体部22221可以包括两个第一连接部22223、三个第一连接部22223、四个第一连接部22223或者四个以上的第一连接部22223。多个第一连接部22223沿第二方向间隔设置。请参照图5、图6、图7和图8,在图5、图6、图7和图8所示的实施例中,本体部22221包括两个第一连接部22223,两个第一连接部22223沿着第二方向间隔设置。第二连接部22224连接两个第一连接部22223。
每个第一连接部22223连接一个电极组件22的第一极耳2221,也即第一连接部22223与第一极耳2221一一对应。
每个第一连接部22223连接一个电极组件22的第一极耳2221,第二连接部22224连接多个第一连接部22223,以实现第一集流构件2222与多个电极组件22的第一极耳2221的电连接,通过第一集流构件2222连接多个电极组件22的第一极耳2221和第一电极端子25,有利于降低第一极耳2221与第一电极端子25之间的装配难度。
请参照图9和图10,图9为本申请又一些实施例提供的第二绝缘件24连接于第一集流构件2222的结构示意图。图10为本申请又一些实施例提供的第二绝缘件24与第一集流构件2222的爆炸图。在一些实施例中,沿第一方向,第二绝缘件24完全覆盖本体部22221面向第一壁部213的表面的未被凸出部22222占用的区域。
沿第一方向,本体部22221面向第一壁部213的表面包括第一区域和第二区域,其中第一区域被凸出部22222所占用,也即凸出部22222设置于第一区域。第二区域为本体部22221面向第一壁部213的表面中未被凸出部22222占用的区域。第二绝缘件24完全覆盖第二区域。
通过将第二绝缘件24完全覆盖本体部22221面向第一壁部213的表面的未被凸出部22222占用的区域,使得第二绝缘件24具有更好的绝缘效果,进一步降低电池单体20发生短路的风险,有利于提升电池单体20的可靠性。
请参照图9和图10,在一些实施例中,第二绝缘件24设置有避让孔241,凸出部22222穿过避让孔241并与第一电极端子25连接。
避让孔241为沿第一方向贯穿第二绝缘件24的通孔。避让孔241的形状可以与凸出部22222的外周轮廓相匹配。例如,当凸出部22222的外周轮廓呈圆形时,避让孔241为圆孔。又如,当凸出部22222的外周轮廓呈方形时,避让孔241为方孔。
凸出部22222穿设于避让孔241,凸出部22222的一端连接于本体部22221,凸出部22222的另一端连接于第一电极端子25。
通过在第二绝缘件24上设置避让孔241避让凸出部22222,以便于凸出部22222与第一电极端子25连接,有利于降低第二绝缘件24的材料消耗。另外,由于凸出部22222穿设于避让孔241内,避让孔241与凸出部22222配合能够对第二绝缘件24起到限位作用,使得第二绝缘件24不易跑偏或移位,以使第二绝缘件24能够更好地发挥绝缘作用。
在一些实施例中,第一极耳2221连接于第一集流构件2222背离第一壁部213的一侧。
当第一极耳2221连接于第一集流构件2222背离第一壁部213的一侧时,第一极耳2221的最靠近第一壁部213的表面与第一集流构件2222的背离第一壁部213的表面相连。
当第一极耳2221连接于第一集流构件2222背离第一壁部213的一侧时,第一集流构件2222相比于第一极耳2221更容易与第一壁部213接触而引起短路,此时将第二绝缘件24连接于 第一集流构件2222,并使第二绝缘件24至少部分位于第一集流构件2222和第一壁部213之间,以将第一集流构件2222与第一壁部213绝缘隔离,能够使第二绝缘件24发挥更好的绝缘效果,进一步降低电池单体20发生短路的风险,有利于提升电池单体20的可靠性。
在另一些实施例中,电池单体20包括第一电极端子25,第一电极端子25设置于第一壁部213。第一电极引出部222包括第一极耳2221和第一集流构件2222,第一极耳2221连接于主体部221沿第一方向面向第一壁部213的一端,第一极耳2221连接于第一集流构件2222面向第一壁部213的表面,第一集流构件2222连接于第一电极端子25。其中,第二绝缘件24连接于第一极耳2221的最靠近第一壁部213的表面。
第一极耳2221可以绕着第一集流构件2222弯折,以使得第一极耳2221连接于第一集流构件2222面向第一壁部213的表面。此时,沿第一方向,第一极耳的一部分位于第一集流构件2222与第一壁部213之间。
第一极耳2221具有最靠近第一壁部213的表面,沿第一方向,该表面位于第一集流构件2222与第一壁部213之间。第二绝缘件连接于第一极耳2221的最靠近第一壁部213的表面,以将第一极耳2221与第一壁部213绝缘隔离。
第一极耳2221通过第一集流构件2222与第一电极端子25相连,但第一极耳2221连接于第一集流构件2222面向第一壁部213的表面,第一极耳2221相比于第一集流构件2222更容易与第一壁部213接触而引起短路,此时将第二绝缘件24连接于第一极耳2221的最靠近第一壁部213的表面,以将第一极耳2221与第一壁部213绝缘隔离,能够使第二绝缘件24发挥更好的绝缘效果,进一步降低电池单体20发生短路的风险,有利于提升电池单体20的可靠性。
请参照图11,图11为本申请还一些实施例提供的电池单体20的爆炸图。在一些实施例中,电池单体20包括第一电极端子25,第一电极端子25设置于第一壁部213。第一电极引出部222包括第一极耳2221,第一极耳2221连接于第一电极端子25。其中,第二绝缘件24连接于第一极耳2221,沿第一方向,第二绝缘件24至少部分位于第一极耳2221和第一壁部213之间。
第一极耳2221为正极耳或负极耳。第一极耳2221直接连接于第一电极端子25,以将电极组件22的电能导向第一电极端子25或者接收从第一电极端子25导入的电能。
第二绝缘件24连接于第一极耳2221,第二绝缘件24沿第一方向部分或全部位于第一极耳2221和第一壁部213之间,以将第一极耳2221和第一壁部213绝缘隔离。
第一极耳2221直接与第一电极端子25相连,将第二绝缘件24连接于第一极耳2221,并使第二绝缘件24至少部分位于第一极耳2221和第一壁部213之间,以将第一极耳2221与第一壁部213绝缘隔离,使得第二绝缘件24具有更好的绝缘效果,进一步降低电池单体20发生短路的风险,有利于提升电池单体20的可靠性。
在一些实施例中,沿第一方向,第二绝缘件24的投影与第一电极端子25的投影不重叠。
“沿第一方向,第二绝缘件24的投影与第一电极端子25的投影不重叠”也可以理解为第二绝缘件24未覆盖第一电极端子25,以便于第一极耳2221与第一电极端子25连接。
通过使第二绝缘件24沿第一方向的投影与第一电极端子25沿第一方向的投影不重叠,以降低第二绝缘件24干涉第一电极端子25与第一极耳2221连接的风险,便于连接第一电极端子25与第一极耳2221。
请参照图11,在一些实施例中,第二绝缘件24设置有避让孔241,第一电极端子25穿过避让孔241与第一极耳2221连接。
避让孔241为沿第一方向贯穿第二绝缘件24的通孔。避让孔241的形状可以与第一电极端子25的外周轮廓相匹配。例如,当第一电极端子25的外周轮廓呈圆形时,避让孔241为圆孔。又如,当第一电极端子25的外周轮廓呈方形时,避让孔241为方孔。
第一电极端子25穿设于避让孔241,第一电极端子25的一端连接于第一极耳2221。
通过在第二绝缘件24上设置避让孔241避让第一电极端子25,以便于第一极耳2221与第一电极端子25连接,有利于降低第二绝缘件24的材料消耗。另外,由于第一电极端子25穿设于避让孔241内,避让孔241与第一电极端子25配合能够对第二绝缘件24起到限位作用,使得第二绝缘件24不易跑偏或移位,以使第二绝缘件24能够更好地发挥绝缘作用。
在另一些实施例中,第二绝缘件24也可以设置于第一壁部213。例如,第一绝缘件23上设置有容纳孔,第二绝缘件24连接于第一壁部213,且容纳于容纳孔内。当与该电池单体20相邻的另一个电池单体20发生热失控,导致该电池单体20的第一绝缘件23熔化时,第二绝缘件24仍然能够在一定程度上起到绝缘隔离第一电极引出部222和第一壁部213的作用,降低第一电极引出部222与第一壁部213接触而发生短路的风险。
在又一些实施例中,沿第一方向,第二绝缘件24设置于第一绝缘件23和第一壁部213之间。例如,沿第一方向,第一绝缘件23包括绝缘主体和凸出于绝缘主体的卡接部,卡接部卡接于第一壁部213,绝缘主体与第一壁部213间隔设置,此时,第二绝缘件24可以设置于第一绝缘件23(绝缘主体)和第一壁部213之间。
在一些实施例中,第二绝缘件24粘接于第一电极引出部222。
在第一电极引出部222包括第一极耳2221和第一集流构件2222的实施例中,第二绝缘件24粘接于第一集流构件2222。在第一电极引出部222仅包括第一极耳2221的实施例中,第二绝缘件24粘接于第一极耳2221。
通过将第二绝缘件24粘接于第一电极引出部222,简单方便地实现了将第二绝缘件24连接于第一电极引出部222,有利于限制第二绝缘件24的位置,使得第二绝缘件24能够稳定发挥绝缘效果。
在另一些实施例中,第二绝缘件24包覆于第一电极引出部222。
在第一电极引出部222包括第一极耳2221和第一集流构件2222的实施例中,第二绝缘件24可以仅包覆于第一电极引出部222,也可以包覆第一极耳2221和第一电极引出部222。在第一电极引出部222仅包括第一极耳2221的实施例中,第二绝缘件24包覆于第一极耳2221。
通过将第二绝缘件24包覆于第一电极引出部222,一方面,能够较好地覆盖第一电极引出部222,从而将第一电极引出部222与第一壁部213绝缘隔离。另一方面,当第二绝缘件24包覆于第一电极引出部222时,第二绝缘件24不易相对于第一电极引出部222发生跑偏或移位,以使第二绝缘件24能够更好地发挥绝缘作用。
在一些实施例中,第二绝缘件24为连接于第一电极引出部222的绝缘膜。
可选地,第二绝缘件24为连接于第一电极引出部222的PI膜(PolyimideFilm,聚酰亚胺薄膜)。
第二绝缘件24为绝缘膜,绝缘膜既能够有效绝缘隔离第一电极引出部222和第一壁部213,又不会过多占用外壳21内部的空间,使得电池单体20仍能够具有较高的能量密度。
在一些实施例中,第二绝缘件24的材料损伤温度大于或等于300℃。
当与该电池单体20相邻的另一个电池单体20发生热失控时,该电池单体20内的温度可以升高至200℃。然而,第二绝缘件24的材料损伤温度大于或等于300℃,因此,当与该电池单体20相邻的另一个电池单体20发生热失控时,不易导致第二绝缘件24熔化,使得第二绝缘件24能够起到绝缘隔离作用,降低电池单体20短路的风险。
可选地,第二绝缘件24的材料包括聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯中的至少一者。
聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯的耐高温性能较好,并且具有较好的绝缘效果,能够在温度高于200℃的情况下将第一电极引出部222与第一壁部213绝缘隔离,降低电池单体20短路的风险,从而提升电池单体20的可靠性。
在一些实施例中,电极组件22包括第二电极引出部223,第二电极引出部223连接于主体部221。第一电极引出部222和第二电极引出部223可以是位于主体部221的同一端,第一电极引出部222和第二电极引出部223也可以是位于主体部221的两端。
当第一电极引出部222和第二电极引出部223位于主体部221的同一端时,第一绝缘件23还能够绝缘隔离第二电极引出部223和第一壁部213。电池单体20还包括第三绝缘件26,沿第一方向,第三绝缘件26的至少一部分设置于第二电极引出部223和第一壁部213之间,第三绝缘件26的材料损伤温度大于第一绝缘件23的材料损伤温度,第三绝缘件26被配置为在第一绝缘件23熔化时绝缘隔离第二电极引出部223和第一壁部213。
电池单体20包括第二电极端子27,第二电极端子27设置于第一壁部213。在一些实施例中,第二电极引出部223可以包括第二极耳2231和第二集流构件2232,第二极耳2231与第一极耳2221的极性相反,第二极耳2231连接于主体部221沿第一方向面向第一壁部213的一端,第二集流构件2232连接第二电极端子27和第二极耳2231。第三绝缘件26可以连接于第二集流构件2232,第三绝缘件26连接于第二集流构件2232的具体方式可以参照前述第二绝缘件24连接于第一集流构件2222的连接方式,在此不再赘述。在另一些实施例中,第二电极引出部223包括第二极耳2231,第二极耳2231与第一极耳2221的极性相反,第二极耳2231连接于第二电极端子27。第三绝缘件26可以连接于第二极耳2231,第三绝缘件26连接于第二极耳2231的具体方式可以参照前述第二绝缘件24连接于第一极耳2221的连接方式,在此不再赘述。
当第一电极引出部222和第二电极引出部223位于主体部221的两端时,电池单体20还包括第三绝缘件26和第四绝缘件,外壳21包括第二壁部,第二壁部与第一壁部213相对设置。第二电极引出部223设置于主体部221沿第一方向面向第二壁部的一端。沿第一方向,第四绝缘件设置于第二壁部面向电极组件22的表面,第四绝缘件用于绝缘隔离第二电极引出部223和第二壁部。沿第一方向,第三绝缘件26的至少一部分设置于第二电极引出部223和第二壁部之间,第三绝缘件26的材料损伤温度大于第四绝缘件的材料损伤温度,第三绝缘件26被配置为在第四绝缘件熔化时绝缘隔离第二电极引出部223和第二壁部。
电池单体20包括第二电极端子27,第二电极端子27设置于第二壁部。在一些实施例中,第二电极引出部223可以包括第二极耳2231和第二集流构件2232,第二极耳2231与第一极耳2221的极性相反,第二极耳2231连接于主体部221沿第一方向面向第二壁部的一端,第二集流构件2232连接第二电极端子27和第二极耳2231。第三绝缘件26可以连接于第二集流构件2232,第三绝缘件26连接于第二集流构件2232的具体方式可以参照前述第二绝缘件24连接于第一集流构 件2222的连接方式,在此不再赘述。在另一些实施例中,第二电极引出部223包括第二极耳2231,第二极耳2231与第一极耳2221的极性相反,第二极耳2231连接于第二电极端子27。第三绝缘件26可以连接于第二极耳2231,第三绝缘件26连接于第二极耳2231的具体方式可以参照前述第二绝缘件24连接于第一极耳2221的连接方式,在此不再赘述。
在一些实施例中,第三绝缘件26粘接于第二电极引出部223。
在第二电极引出部223包括第二极耳2231和第二集流构件2232的实施例中,第三绝缘件26粘接于第二集流构件2232。在第二电极引出部223仅包括第二极耳2231的实施例中,第三绝缘件26粘接于第二极耳2231。
通过将第三绝缘件26粘接于第二电极引出部223,简单方便地实现了将第三绝缘件26连接于第二电极引出部223,有利于限制第三绝缘件26的位置,使得第三绝缘件26能够稳定发挥绝缘效果。
在另一些实施例中,第三绝缘件26包覆于第二电极引出部223。
在第二电极引出部223包括第二极耳2231和第二集流构件2232的实施例中,第三绝缘件26可以仅包覆于第二电极引出部223,也可以包覆第二极耳2231和第二电极引出部223。在第二电极引出部223仅包括第二极耳2231的实施例中,第三绝缘件26包覆于第二极耳2231。
通过将第三绝缘件26包覆于第二电极引出部223,一方面,能够较好地覆盖第二电极引出部223,从而将第二电极引出部223与第一壁部213或第二壁部绝缘隔离。另一方面,当第三绝缘件26包覆于第二电极引出部223时,第三绝缘件26不易相对于第二电极引出部223发生跑偏或移位,以使第三绝缘件26能够更好地发挥绝缘作用。
在一些实施例中,第三绝缘件26为连接于第二电极引出部223的绝缘膜。
可选地,第三绝缘件26为连接于第二电极引出部223的PI膜(PolyimideFilm,聚酰亚胺薄膜)。
第三绝缘件26为绝缘膜,绝缘膜既能够有效绝缘隔离第二电极引出部223和第一壁部213或第二电极引出部223和第二壁部,又不会过多占用外壳21内部的空间,使得电池单体20仍能够具有较高的能量密度。
在一些实施例中,第三绝缘件26的材料损伤温度大于或等于300℃。
当与该电池单体20相邻的另一个电池单体20发生热失控时,该电池单体20内的温度可以升高至200℃。然而,第三绝缘件26的材料损伤温度大于或等于300℃,因此,当与该电池单体20相邻的另一个电池单体20发生热失控时,不易导致第三绝缘件26熔化,使得第三绝缘件26能够起到绝缘隔离作用,降低电池单体20短路的风险。
可选地,第三绝缘件26的材料包括聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯中的至少一者。
聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯的耐高温性能较好,并且具有较好的绝缘效果,能够在温度高于200℃的情况下将第二电极引出部223与第一壁部213或将第二电极引出部223与第二壁部绝缘隔离,降低电池单体20短路的风险,从而提升电池单体20的可靠性。
在一些实施例中,电池单体20的正极材料包括含锂磷酸盐。
正极材料包括含锂磷酸盐的电池单体20,在发生热失控时会产生较大的热量,从而容易导致该电池单体20和与其相邻的另一个电池单体20的第一绝缘件23熔化,通过在电池单体20内设置第二绝缘件24,更有利于降低第一电极引出部222和第一壁部213接触而发生短路的风险,也即在正极材料包括含锂磷酸盐的电池单体20中设置第二绝缘件24的效果更好。
可选地,含锂磷酸盐包括磷酸铁锂、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂、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。
本申请实施例还提供了一种电池100,电池100包括上述的电池单体20。
本申请实施例还提供了一种用电设备,用电设备包括上述的电池单体20。
根据本申请的一些实施例,请参照图3~图10。
本申请实施例提供了一种电池单体20,电池单体20包括外壳21、电极组件22、第一绝缘件23和第二绝缘件24,外壳21具有第一壁部213,电极组件22容纳于外壳21内。电极组件22包括第一电极引出部222和主体部221,第一电极引出部222设置于主体部221沿第一方向面向第一壁部213的一端。沿第一方向,第一绝缘件23设置于第一壁部213面向电极组件22的表面,第一绝缘件23用于绝缘隔离第一电极引出部222和第一壁部213。沿第一方向,第二绝缘件24的至少一部分设置于第一电极引出部222和第一壁部213之间,第二绝缘件24的材料损伤温度大于第一绝缘件23的材料损伤温度,第二绝缘件24被配置为在第一绝缘件23熔化时绝缘隔离第一电极引出部222和第一壁部213。该电池单体20设置有第一绝缘件23和第二绝缘件24,在正常使用时,第一绝缘件23和第二绝缘件24均能够绝缘隔离第一电极引出部222和第一壁部213,降低第一电极引出部222与第一壁部213接触而发生短路的风险。由于第二绝缘件24的材料损伤温度大于第一绝缘件23的材料损伤温度,当与该电池单体20相邻的另一个电池单体20发生热失控,导致该电池单体20的第一绝缘件23熔化时,第二绝缘件24仍然能够在一定程度上起到绝缘隔离第一电极引出部222和第一壁部213的作用,降低第一电极引出部222与第一壁部213接触而发生短 路的风险。这样即使与该电池单体20相邻的另一个电池单体20发生热失控,也不易导致该电池单体20短路而继续引发热失控,有利于限制热扩散,提升电池单体20的可靠性。
电池单体20包括第一电极端子25,第一电极端子25设置于第一壁部213。第一电极引出部222包括第一极耳2221和第一集流构件2222,第一极耳2221连接于主体部221沿第一方向面向第一壁部213的一端,第一集流构件2222连接第一电极端子25和第一极耳2221。其中,第二绝缘件24连接于第一集流构件2222,沿第一方向,第二绝缘件24至少部分位于第一集流构件2222和第一壁部213之间。第一极耳2221通过第一集流构件2222与第一电极端子25相连,第一集流构件2222相比于第一极耳2221更容易与第一壁部213接触而引起短路,因此,将第二绝缘件24连接于第一集流构件2222,并使第二绝缘件24至少部分位于第一集流构件2222和第一壁部213之间,以将第一集流构件2222与第一壁部213绝缘隔离,使得第二绝缘件24具有更好的绝缘效果,进一步降低电池单体20发生短路的风险,有利于提升电池单体20的可靠性。
在一些实施例中,第一集流构件2222包括本体部22221和凸出部22222,凸出部22222沿第一方向凸出于本体部22221,本体部22221连接于第一极耳2221,凸出部22222连接于第一电极端子25。其中,沿第一方向,本体部22221具有最靠近第一壁部213的第一表面2222a,第二绝缘件24覆盖第一表面2222a的至少一部分。第一表面2222a是本体部22221最靠近第一壁部213的表面,也即第一表面2222a是第一集流构件2222上最容易与第一壁部213接触而发生短路的表面,通过使第二绝缘件24覆盖第一表面2222a的至少一部分,以便将第一集流构件2222与第一壁部213绝缘隔离,使得第二绝缘件24具有较好的绝缘效果,有利于降低电池单体20发生短路的风险,有利于提升电池单体20的可靠性。
沿第一方向,本体部22221包括第一连接部22223和第二连接部22224,第二连接部22224与第一连接部22223相连,第一极耳2221连接于第一连接部22223。沿第一方向,第一连接部22223面向第一壁部213的表面为第一表面2222a,第二连接部22224具有面向第一壁部213的第二表面2222b,第一表面2222a相较于第二表面2222b更靠近第一壁部213,凸出部22222凸出于第二表面2222b。第二绝缘件24覆盖第二表面2222b的至少一部分。本体部22221包括第一表面2222a和第二表面2222b,其中,第一表面2222a是最靠近第一壁部213的表面,第二表面2222b与第一壁部213的距离大于第一表面2222a与第一壁部213的距离。由于第一表面2222a和第二表面2222b均具有与第一壁部213接触而发生短路的风险,因此通过使第二绝缘件24覆盖第一表面2222a的至少一部分,且覆盖第二表面2222b的至少一部分,以便更好地将第一集流构件2222与第一壁部213绝缘隔离,使得第二绝缘件24具有更好的绝缘效果,有利于进一步降低电池单体20发生短路的风险,有利于进一步提升电池单体20的可靠性。
电池单体20包括多个电极组件22,多个电极组件22沿第二方向排布,第二方向与第一方向相交。第二表面2222b包括被第二绝缘件24覆盖的覆盖区22225和未被第二绝缘件24覆盖的非覆盖区22226,沿第二方向,非覆盖区22226的两侧均连接有覆盖区22225,凸出部22222设置于非覆盖区22226。非覆盖区22226的两侧均连接有覆盖区22225,相比之下,覆盖区22225更靠近于与该电池单体20相邻的另一个电池单体20。当另一个电池单体20发生热失控时,沿第二方向,第一绝缘件23靠近两端的区域温度更高,更容易被熔化,而第一绝缘件23靠近中间的位置温度较低,相对来说不易被熔化,覆盖区22225对应了第一绝缘件23容易被熔化的区域,非覆盖区22226对应了第一绝缘件23相对不易被熔化的区域。第一绝缘件23和第二绝缘件24配合,能够较为有效的绝缘隔离第一集流构件2222和第一壁部213,有利于降低电池单体20发生短路的风险,有利于提升电池单体20的可靠性。
在另一些实施例中,电池单体20包括第一电极端子25,第一电极端子25设置于第一壁部213。第一电极引出部222包括第一极耳2221,第一极耳2221连接于第一电极端子25。其中,第二绝缘件24连接于第一极耳2221,沿第一方向,第二绝缘件24至少部分位于第一极耳2221和第一壁部213之间。第一极耳2221直接与第一电极端子25相连,将第二绝缘件24连接于第一极耳2221,并使第二绝缘件24至少部分位于第一极耳2221和第一壁部213之间,以将第一极耳2221与第一壁部213绝缘隔离,使得第二绝缘件24具有更好的绝缘效果,进一步降低电池单体20发生短路的风险,有利于提升电池单体20的可靠性。
第一绝缘件23还能够绝缘隔离第二电极引出部223和第一壁部213。电池单体20还包括第三绝缘件26,沿第一方向,第三绝缘件26的至少一部分设置于第二电极引出部223和第一壁部213之间,第三绝缘件26的材料损伤温度大于第一绝缘件23的材料损伤温度,第三绝缘件26被配置为在第一绝缘件23熔化时绝缘隔离第二电极引出部223和第一壁部213。
电池单体20包括第二电极端子27,第二电极端子27设置于第一壁部213。在一些实施例中,第二电极引出部223可以包括第二极耳2231和第二集流构件2232,第二极耳2231与第一极耳2221的极性相反,第二极耳2231连接于主体部221沿第一方向面向第一壁部213的一端,第二集流构件2232连接第二电极端子27和第二极耳2231。第三绝缘件26可以连接于第二集流构件2232,第三绝缘件26连接于第二集流构件2232的具体方式可以参照前述第二绝缘件24连接于第一集流构件2222的连接方式,在此不再赘述。
第二绝缘件24为粘接于第一集流构件2222的绝缘膜。通过将第二绝缘件24粘接于第一集流构件2222,简单方便地实现了将第二绝缘件24连接于第一集流构件2222,有利于限制第二绝缘件24的位置,使得第二绝缘件24能够稳定发挥绝缘效果。第二绝缘件24为绝缘膜,绝缘膜既能够有效绝缘隔离第一集流构件2222和第一壁部213,又不会过多占用外壳21内部的空间,使得电池单体20仍能够具有较高的能量密度。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,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 (23)

  1. 一种电池单体,其中,包括:
    外壳,具有第一壁部;
    电极组件,容纳于所述外壳内,所述电极组件包括第一电极引出部和主体部,所述第一电极引出部设置于所述主体部沿第一方向面向所述第一壁部的一端;
    第一绝缘件,沿所述第一方向,所述第一绝缘件设置于所述第一壁部面向所述电极组件的表面,所述第一绝缘件用于绝缘隔离所述第一电极引出部和所述第一壁部;
    第二绝缘件,沿所述第一方向,所述第二绝缘件的至少一部分设置于所述第一电极引出部和所述第一壁部之间,所述第二绝缘件的材料损伤温度大于所述第一绝缘件的材料损伤温度。
  2. 根据权利要求1所述电池单体,其中,所述第二绝缘件连接于所述第一电极引出部。
  3. 根据权利要求2所述电池单体,其中,所述电池单体包括第一电极端子,所述第一电极端子设置于所述第一壁部;
    所述第一电极引出部包括第一极耳和第一集流构件,所述第一极耳连接于所述主体部沿第一方向面向所述第一壁部的一端,所述第一集流构件连接所述第一电极端子和所述第一极耳;
    所述第二绝缘件连接于所述第一集流构件,沿所述第一方向,所述第二绝缘件至少部分位于所述第一集流构件和所述第一壁部之间。
  4. 根据权利要求3所述电池单体,其中,所述第一集流构件包括本体部和凸出部,所述凸出部沿所述第一方向凸出于所述本体部,所述本体部连接于所述第一极耳,所述凸出部连接于所述第一电极端子;
    沿所述第一方向,所述本体部具有最靠近所述第一壁部的第一表面,所述第二绝缘件覆盖所述第一表面的至少一部分。
  5. 根据权利要求4所述电池单体,其中,沿所述第一方向,所述本体部包括第一连接部和第二连接部,所述第二连接部与所述第一连接部相连,所述第一极耳连接于所述第一连接部,沿所述第一方向,所述第一连接部面向所述第一壁部的表面为所述第一表面,所述第二连接部具有面向所述第一壁部的第二表面,所述第一表面相较于所述第二表面更靠近所述第一壁部,所述凸出部凸出于所述第二表面,所述第二绝缘件覆盖所述第二表面的至少一部分。
  6. 根据权利要求5所述电池单体,其中,所述电池单体包括多个电极组件,多个所述电极组件沿第二方向排布,所述第二方向与所述第一方向相交;
    所述第二表面包括被所述第二绝缘件覆盖的覆盖区和未被所述第二绝缘件覆盖的非覆盖区,沿所述第二方向,所述非覆盖区的两侧均连接有所述覆盖区,所述凸出部设置于所述非覆盖区。
  7. 根据权利要求5或6所述电池单体,其中,所述电池单体包括多个电极组件,多个所述电极组件沿第二方向排布,所述第二方向与所述第一方向相交;
    所述本体部包括多个所述第一连接部,多个所述第一连接部沿所述第二方向间隔排布,所述第二连接部连接多个所述第一连接部,每个所述第一连接部连接一个所述电极组件的所述第一极耳。
  8. 根据权利要求4-7任一项所述电池单体,其中,沿所述第一方向,所述第二绝缘件完全覆盖所述本体部面向所述第一壁部的表面的未被所述凸出部占用的区域。
  9. 根据权利要求4-8任一项所述电池单体,其中,所述第二绝缘件设置有避让孔,所述凸出部穿过所述避让孔并与所述第一电极端子连接。
  10. 根据权利要求3-9任一项所述电池单体,其中,所述第一极耳连接于所述第一集流构件背离所述第一壁部的一侧。
  11. 根据权利要求2所述电池单体,其中,所述电池单体包括第一电极端子,所述第一电极端子设置于所述第一壁部;
    所述第一电极引出部包括第一极耳和第一集流构件,所述第一极耳连接于所述主体部沿第一方向面向所述第一壁部的一端,所述第一极耳连接于所述第一集流构件面向所述第一壁部的表面,所述第一集流构件连接于所述第一电极端子;
    所述第二绝缘件连接于所述第一极耳的最靠近所述第一壁部的表面。
  12. 根据权利要求2所述电池单体,其中,所述电池单体包括第一电极端子,所述第一电极端子设置于所述第一壁部;
    所述第一电极引出部包括第一极耳,所述第一极耳连接于所述第一电极端子;
    所述第二绝缘件连接于所述第一极耳,沿所述第一方向,所述第二绝缘件至少部分位于所述第一极耳和所述第一壁部之间。
  13. 根据权利要求12所述电池单体,其中,沿所述第一方向,所述第二绝缘件的投影与所述第一电极端子的投影不重叠。
  14. 根据权利要求12或13所述电池单体,其中,所述第二绝缘件设置有避让孔,所述第一电极端子穿过所述避让孔与所述第一极耳连接。
  15. 根据权利要求2-14任一项所述电池单体,其中,所述第二绝缘件粘接于所述第一电极引出 部。
  16. 根据权利要求2-15任一项所述电池单体,其中,所述第二绝缘件包覆于所述第一电极引出部。
  17. 根据权利要求2-16任一项所述电池单体,其中,所述第二绝缘件为连接于所述第一电极引出部的绝缘膜。
  18. 根据权利要求1-17任一项所述电池单体,其中,所述第二绝缘件的材料损伤温度大于或等于300℃。
  19. 根据权利要求18所述电池单体,其中,所述第二绝缘件的材料包括聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯中的至少一者。
  20. 根据权利要求1-19任一项所述电池单体,其中,所述电池单体的正极材料包括含锂磷酸盐。
  21. 根据权利要求20所述电池单体,其中,所述含锂磷酸盐包括磷酸铁锂、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂、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。
  22. 一种电池,其中,包括根据权利要求1-21任一项所述的电池单体。
  23. 一种用电设备,其中,包括根据权利要求1-21任一项所述的电池单体。
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