电池单体、电池及用电装置的制作方法

专利2025-01-20  69


本技术涉及电池,具体而言,涉及一种电池单体、电池及用电装置。


背景技术:

1、近些年,新能源汽车有了飞跃式的发展,在电动汽车领域,动力电池作为电动汽车的动力源,起着不可替代的重要作用。随着新能源汽车的大力推广,对动力电池产品的需求也日益增长,其中,电池作为新能源汽车核心零部件在使用可靠性方面有着较高的要求。

2、在电池技术中,为保证电池单体的安全性,一般会在电池单体的外壳上设置用于泄放电池单体内部压力的泄压部件,使得在电池单体发生热失控时泄压部件能够致动并泄放电池单体内部的压力。然而,现有的电池单体在发生热失控时的泄压速率较低,使得电池单体存在泄压不及时而引发爆炸或爆裂等风险,从而导致电池单体的使用可靠性较低。


技术实现思路

1、本技术实施例提供一种电池单体、电池及用电装置,能够有效提升电池单体的使用可靠性。

2、第一方面,本技术实施例提供一种电池单体,包括外壳、泄压部件和电极组件;所述外壳具有壁部;所述泄压部件设置于所述壁部,所述泄压部件被配置为泄放所述电池单体的内部压力;所述电极组件容纳于所述外壳内,所述电极组件为卷绕式结构,所述电极组件包括极性相反的第一极片和第二极片,所述第一极片与所述第二极片相互层叠并绕沿第一方向延伸的轴线卷绕,以使所述电极组件形成有平直区和连接于所述平直区的两端的第一弯折区和第二弯折区,沿所述壁部的厚度方向,所述第一弯折区连接于所述平直区靠近所述壁部的一端,所述壁部的厚度方向与所述第一方向垂直;其中,所述第一极片包括第一集流体和设置于所述第一集流体的至少一侧的第一活性物质层,所述第一集流体设置有第一通孔,所述第一通孔贯穿所述第一集流体的两侧,且所述第一通孔位于所述第一弯折区内。

3、在上述技术方案中,通过在电极组件的第一极片的第一集流体上设置第一通孔,且第一通孔贯穿第一集流体的两侧,以使第一极片设置有第一通孔的区域的结构强度能够减弱,且由于第一通孔位于第一弯折区内,使得在实现电极组件的第一弯折区内的第一极片的结构强度减弱的同时能够减少对电极组件的其他区域的结构强度的影响,且有利于提升电极组件的可加工性,从而在泄压部件泄放电池单体的内部压力时,通过电极组件的内部气体的冲击能够将位于第一弯折区内的第一极片设置有第一通孔的区域冲断和脱离,以使电极组件的部分脱离并通过泄压部件泄放后能够扩大电极组件的内部排气面积,能够有效提升电极组件的内部排气顺畅度,进而能够有效提高电池单体的泄压速率,有利于降低电池单体因泄压不及时而引发的爆炸或爆裂风险,以提高电池单体的使用可靠性。

4、在一些实施例中,沿所述壁部的厚度方向,所述第一通孔的投影位于所述泄压部件内。

5、在上述技术方案中,通过将第一极片的第一集流体的第一通孔设置为在壁部的厚度方向上的投影位于泄压部件内,使得电极组件的结构强度被减弱的部分在电池单体热失控时被冲击脱落后能够更好地从泄压部件处排出,从而能够有效降低电极组件脱落的部分过大而堵塞泄压部件的风险,有利于提升泄压部件泄放电池单体的内部压力的顺畅度,以提高电池单体的使用可靠性。

6、在一些实施例中,所述第一集流体上设置有多个所述第一通孔,多个所述第一通孔均位于所述第一弯折区内。

7、在上述技术方案中,通过在位于第一弯折区内的第一极片的第一集流体上设置多个第一通孔,以进一步扩大位于第一弯折区内的第一极片中结构强度被减弱的区域的大小,从而在泄压部件泄放电池单体的内部压力时更容易实现电极组件的第一弯折区的部分被热失控气体冲断和脱离,且能够增加电极组件脱离的区域的面积,进而能够进一步扩大电极组件的内部排气面积,以进一步提升电极组件的内部排气顺畅度,有利于进一步提升电池单体的泄压速率。

8、在一些实施例中,沿所述壁部的厚度方向,所述壁部被配置为支撑所述电极组件。

9、在上述技术方案中,通过将壁部设置为支撑电极组件的结构,使得壁部位于电极组件的第一弯折区的下方,以使泄压部件位于电极组件的第一弯折区的下方,一方面能够实现电池单体为底部进行泄压的结构,另一方面使得电极组件脱离的部分能够更容易通过泄压部件排出外壳,从而能够进一步降低电极组件脱落的部分堵塞泄压部件的风险,有利于进一步提升泄压部件泄放电池单体的内部压力的顺畅度,以提高电池单体的使用可靠性。

10、在一些实施例中,所述电池单体还包括第一电极端子;所述第一电极端子设置于所述外壳在所述第一方向上的一端;其中,沿所述第一方向,所述第一极片的一端形成有第一极耳,且所述第一极耳位于所述平直区面向所述第一电极端子的一端,所述第一极耳与所述第一电极端子电连接。

11、在上述技术方案中,通过将第一电极端子设置于外壳在第一方向上的一端,以使第一电极端子和泄压部件分别设置于外壳不同的壁上,有利于减少第一电极端子与泄压部件之间的干涉影响,且通过将第一极片的第一极耳设置于电极组件的平直区在第一方向上面向第一电极端子的一端,一方面便于第一极耳与第一电极端子之间进行电连接,有利于降低第一极耳与第一电极端子之间的装配难度,另一方面无需过度延长第一极耳的长度,有利于减少第一极耳冗余的现象,且能够降低电极组件的制造成本。

12、在一些实施例中,所述电池单体还包括第一电极端子;所述第一电极端子设置于所述外壳在所述壁部的厚度方向上的一端;其中,沿所述第一方向,所述第一极片的一端形成有第一极耳,所述第一极耳与所述第一电极端子电连接。

13、在上述技术方案中,通过将第一电极端子设置于外壳在壁部的厚度方向上的一端,以使第一电极端子位于电极组件的第一弯折区或第二弯折区的一侧,有利于实现第一电极端子利用第一弯折区或第二弯折区的一侧的空间,且能够减少电池单体在第一方向上占用的空间,从而能够提升电池单体的空间利用率,以提升电池单体的能量密度。

14、在一些实施例中,所述第二极片包括第二集流体和设置于所述第二集流体的至少一侧的第二活性物质层,所述第二集流体设置有第二通孔,所述第二通孔贯穿所述第二集流体的两侧,且所述第二通孔位于所述第一弯折区内。

15、在上述技术方案中,通过在电极组件位于第一弯折区内的第二极片的第二集流体上设置第二通孔,且第二通孔贯穿第二集流体的两侧,以使电极组件在壁部的厚度方向上面向泄压部件的一侧的第一弯折区内的第一极片和第二极片均形成有结构强度被减弱的部分,使得在泄压部件泄放电池单体的内部压力时,通过电极组件的内部气体的冲击能够更容易实现将电极组件的第一弯折区的部分冲断和脱离,且能够增加电极组件脱离的区域的面积,从而能够进一步扩大电极组件的内部排气面积,有利于进一步提升电池单体的泄压速率,进而能够降低电池单体因泄压不及时而引发的爆炸或爆裂风险,以提高电池单体的使用可靠性。

16、在一些实施例中,沿所述壁部的厚度方向,所述第二通孔的投影位于所述泄压部件内。

17、在上述技术方案中,通过将第二极片的第二集流体的第二通孔设置为在壁部的厚度方向上的投影位于泄压部件内,使得电极组件的结构强度被减弱的部分在电池单体热失控时被冲击脱落后能够更好地从泄压部件处排出,从而能够有效降低电极组件脱落的部分过大而堵塞泄压部件的风险,有利于提升泄压部件泄放电池单体的内部压力的顺畅度,以提高电池单体的使用可靠性。

18、在一些实施例中,所述第二集流体上设置有多个所述第二通孔,多个所述第二通孔均位于所述第一弯折区内。

19、在上述技术方案中,通过在位于第一弯折区内的第二极片的第二集流体上设置多个第二通孔,以进一步扩大位于第一弯折区内的第二极片中结构强度被减弱的区域的大小,从而在泄压部件泄放电池单体的内部压力时能够更容易实现电极组件的第一弯折区的部分被热失控气体冲断和脱离,且能够增加电极组件脱离的区域的面积,进而能够进一步扩大电极组件的内部排气面积,以进一步提升电极组件的内部排气顺畅度,有利于进一步提升电池单体的泄压速率。

20、在一些实施例中,沿所述第一极片与所述第二极片的层叠方向,所述第一通孔与所述第二通孔对应设置。

21、在上述技术方案中,通过将第一极片的第一集流体上的第一通孔设置为与第二极片的第二集流体上的第二通孔对应设置,使得在泄压部件泄放电池单体的内部压力时,更加便于电极组件的内部气体将电极组件的第一弯折区中结构强度被减弱的部分进行冲断,有利于降低电极组件的第一弯折区的部分进行脱离的难度。

22、在一些实施例中,所述电池单体还包括第二电极端子;所述第二电极端子设置于所述外壳在所述第一方向上的一端;其中,沿所述第一方向,所述第二极片的一端形成有第二极耳,且所述第二极耳位于所述平直区面向所述第二电极端子的一端,所述第二极耳与所述第二电极端子电连接。

23、在上述技术方案中,通过将第二电极端子设置于外壳在第一方向上的一端,以使第二电极端子和泄压部件分别设置于外壳不同的壁上,有利于减少第二电极端子与泄压部件之间的干涉影响,且通过将第二极片的第二极耳设置于电极组件的平直区在第一方向上面向第二电极端子的一端,一方面便于第二极耳与第二电极端子之间进行电连接,有利于降低第二极耳与第二电极端子之间的装配难度,另一方面无需过度延长第二极耳的长度,有利于减少第二极耳冗余的现象,且能够降低电极组件的制造成本。

24、在一些实施例中,所述电池单体还包括第一电极端子;所述第一电极端子设置于所述外壳在所述第一方向上远离所述第二电极端子的一端;其中,沿所述第一方向,所述第一极片的一端形成有第一极耳,且所述第一极耳位于所述平直区远离所述第二极耳的一端,所述第一极耳与所述第一电极端子电连接。

25、在上述技术方案中,通过将第一电极端子和第二电极端子分别设置于外壳在第一方向上的两端,且第一极耳和第二极耳分别位于电极组件的平直区在第一方向上的两端,采用这种结构的电池单体一方面能够实现在外壳沿第一方向的两端上分别装配第一电极端子和第二电极端子,且能够实现分别将第一极耳和第二极耳形成于电极组件在第一方向上的两端,有利于降低电池单体的制造难度,另一方面能够实现第一电极端子和第二电极端子的分隔以及第一极耳和第二极耳的分隔,有利于降低电池单体的短接风险,以提升电池单体的使用可靠性。

26、在一些实施例中,所述电池单体还包括第二电极端子;所述第二电极端子设置于所述外壳在所述壁部的厚度方向上的一端;其中,沿所述第一方向,所述第二极片的一端形成有第二极耳,所述第二极耳与所述第二电极端子电连接。

27、在上述技术方案中,通过将第二电极端子设置于外壳在壁部的厚度方向上的一端,以使第二电极端子位于电极组件的第一弯折区或第二弯折区的一侧,有利于实现第二电极端子利用第一弯折区或第二弯折区的一侧的空间,且能够减少电池单体在第一方向上占用的空间,从而能够提升电池单体的空间利用率,以提升电池单体的能量密度。

28、在一些实施例中,所述电池单体还包括第一电极端子;所述第一电极端子与所述第二电极端子设置于所述外壳在所述壁部的厚度方向上的同一端;其中,沿所述第一方向,所述第一极片的一端形成有第一极耳,所述第一极耳与所述第一电极端子电连接。

29、在上述技术方案中,通过将电池单体的第一电极端子和第二电极端子在壁部的厚度方向上均设置于外壳的同一侧,从而一方面能够在外壳的同一侧实现第一电极端子和第二电极端子的装配,无需对电池单体的外壳进行翻转定位,有利于降低电池单体的装配难度,以提升电池单体的生产效率,另一方面使得第一电极端子和第二电极端子能够在壁部的厚度方向上共用部分空间,有利于节省电池单体在壁部的厚度方向上占用的空间,以提升电池单体的能量密度。

30、在一些实施例中,所述电极组件还包括隔离件;所述隔离件设置于所述第一极片和所述第二极片之间,所述隔离件被配置为绝缘隔离所述第一极片和所述第二极片。

31、在上述技术方案中,第一极片和第二极片之间还设置有隔离件,以通过隔离件能够实现第一极片和第二极片之间的绝缘隔离,从而能够有效降低电池单体出现内部短接的风险,以提升电池单体的使用可靠性。

32、在一些实施例中,所述外壳包括壳体和端盖;所述壳体包括一体成型的侧壁和底壁,所述侧壁围设于所述底壁的周围,所述侧壁的一端连接于所述底壁,另一端围合形成开口,所述侧壁和所述底壁共同界定出用于容纳所述电极组件的容纳腔;所述端盖封闭所述开口;其中,所述壳体包括所述壁部。

33、在上述技术方案中,通过将外壳的壁部设置为壳体的多个壁中的一个壁,采用这种结构的电池单体能够实现外壳设置有泄压部件的区域远离端盖,从而能够有效缓解端盖与壳体相互连接产生的应力作用在泄压部件上的现象,以减少对泄压部件造成的影响,进而有利于降低泄压部件在应力的拉扯作用下出现开裂或结构强度下降的风险,以提升电池单体的使用寿命和使用可靠性。

34、在一些实施例中,所述外壳包括壳体和端盖;所述壳体的内部形成具有开口的容纳腔,所述容纳腔用于容纳所述电极组件;所述端盖封闭所述开口;其中,所述端盖为所述壁部。

35、在上述技术方案中,通过将外壳的壁部设置为外壳用于封闭开口的端盖,采用这种结构的电池单体便于在端盖上设置泄压部件,有利于降低电池单体的制造难度,以提升电池单体的生产效率。

36、第二方面,本技术实施例还提供一种电池,包括上述的电池单体。

37、第三方面,本技术实施例还提供一种用电装置,包括上述的电池单体,所述电池单体用于提供电能。


技术特征:

1.一种电池单体,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,沿所述壁部的厚度方向,所述第一通孔的投影位于所述泄压部件内。

3.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述第一集流体上设置有多个所述第一通孔,多个所述第一通孔均位于所述第一弯折区内。

4.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,沿所述壁部的厚度方向,所述壁部被配置为支撑所述电极组件。

5.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述电池单体还包括:

6.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述电池单体还包括:

7.根据权利要求1-6中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述第二极片包括第二集流体和设置于所述第二集流体的至少一侧的第二活性物质层,所述第二集流体设置有第二通孔,所述第二通孔贯穿所述第二集流体的两侧,且所述第二通孔位于所述第一弯折区内。

8.根据权利要求7所述的电池单体,其特征在于,沿所述壁部的厚度方向,所述第二通孔的投影位于所述泄压部件内。

9.根据权利要求7所述的电池单体,其特征在于,所述第二集流体上设置有多个所述第二通孔,多个所述第二通孔均位于所述第一弯折区内。

10.根据权利要求7所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一极片与所述第二极片的层叠方向,所述第一通孔与所述第二通孔对应设置。

11.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述电池单体还包括:

12.根据权利要求11所述的电池单体,其特征在于,所述电池单体还包括:

13.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述电池单体还包括:

14.根据权利要求13所述的电池单体,其特征在于,所述电池单体还包括:

15.根据权利要求1-6中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述电极组件还包括:

16.根据权利要求1-6中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述外壳包括:

17.根据权利要求1-6中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述外壳包括:

18.一种电池,其特征在于,包括如权利要求1-17中任一项所述的电池单体。

19.一种用电装置,其特征在于,包括如权利要求1-17中任一项所述的电池单体,所述电池单体用于提供电能。


技术总结
一种电池单体、电池及用电装置,属于电池技术领域。电池单体包括外壳、泄压部件和电极组件。泄压部件设置于外壳的壁部。电极组件容纳于外壳内且为卷绕式结构,电极组件包括第一极片和第二极片,第一极片与第二极片相互层叠并绕沿第一方向延伸的轴线卷绕,电极组件形成有平直区和连接于平直区的两端的第一弯折区和第二弯折区,沿壁部的厚度方向,第一弯折区连接于平直区靠近壁部的一端。第一极片包括第一集流体和第一活性物质层,第一集流体设置有第一通孔,第一通孔贯穿第一集流体的两侧,且第一通孔位于第一弯折区内,这种电池单体在泄压时通过内部气体的冲击能够将第一极片设置有第一通孔的区域冲断,以扩大电极组件的内部排气面积。

技术研发人员:黄亚萍,李一飞,刘强,宗锐,余凌翔,史东洋,金海族
受保护的技术使用者:宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日:20240411
技术公布日:2024/6/26
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