CN219303742U - 电池单体、电池及用电设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种电池单体、电池及用电设备,涉及电池领域。电池单体包括电极组件和壳体,壳体用于容纳电极组件。壳体具有壁部。沿第一方向,壁部与电极组件相对设置,且壁部抵持于电极组件,以限制电极组件在壳体内沿第一方向移动。沿第一方向,壁部的内表面朝向电极组件凸出,以形成第一凸面,第一凸面抵持于电极组件。该电池单体的壁部抵持于电极组件,从而限制电极组件在壳体内沿第一方向移动,在一定程度上限制电极组件在壳体内晃动,以降低电极组件损坏的风险,提升电池单体的可靠性。
Description
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,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。
实用新型内容
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,所述电池单体包括电极组件和壳体,所述壳体用于容纳所述电极组件,所述壳体具有壁部,沿第一方向,所述壁部与所述电极组件相对设置,且所述壁部抵持于所述电极组件,以限制所述电极组件在所述壳体内沿所述第一方向移动;沿所述第一方向,所述壁部的内表面朝向所述电极组件凸出,以形成第一凸面,所述第一凸面抵持于所述电极组件。
在上述技术方案中,壁部的内表面沿第一方向朝向电极组件凸出形成第一凸面,以便于与电极组件相抵持,从而限制电极组件在壳体内沿第一方向移动,在一定程度上限制电极组件在壳体内晃动,以降低电极组件损坏的风险,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,所述第一凸面与所述电极组件的外表面接触。
在上述技术方案中,第一凸面与电极组件的外表面接触,也即第一凸面直接与电极组件相抵持,从而限制电极组件在壳体内沿第一方向移动,降低电极组件损坏的风险,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,所述第一凸面包括接触区和非接触区,所述接触区与所述电极组件的外表面接触,所述非接触区与所述电极组件的外表面之间设置有第一缓冲层。
在上述技术方案中,通过在非接触区与电极组件的外表面之间设置第一缓冲层,一方面,第一缓冲层能够提升限制电极组件在壳体内晃动的效果,进一步降低电极组件损坏的风险,提升电池单体的可靠性。另一方面,在电池单体使用一段时间后,电极组件发生膨胀,第一缓冲层能够在一定程度上缓冲电极组件的膨胀量,从而降低电极组件被挤坏的风险,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,所述第一缓冲层的导热系数大于空气的导热系数。
在上述技术方案中,第一缓冲层具有较好地导热效果,能够将电池单体内的热量向壳体引导,从而提升电池单体的散热能力,提高电池单体内部的温度一致性,减小后期内阻增长和热量聚集对电池单体的寿命的影响,提高电池单体的可靠性。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述壁部具有削薄区,所述第一凸面位于所述削薄区。
在上述技术方案中,壁部上具有削薄区,在电池单体的制造过程中,可以通过对壳体内部抽取负压,削薄区在大气压力的作用下朝向壳体内部凸出,从而形成第一凸面。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述第一凸面为圆弧面。
在上述技术方案中,将第一凸面设置为圆弧面,一方面,对电极组件具有较好地限制效果,另一方面,便于加工制造。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,沿所述第一方向,所述壁部的外表面朝向所述电极组件凹陷,以形成与所述第一凸面相对应的第一凹面。
在上述技术方案中,壁部的内表面沿第一方向朝向电极组件凸出形成第一凸面,同时,壁部的外表面沿第一方向朝向电极组件凹陷形成第一凹面,第一凸面和第一凹面位置对应。此时,壁部向内凸出抵持于电极组件,从而限制电极组件在壳体内沿第一方向移动,在一定程度上限制电极组件在壳体内晃动,以降低电极组件损坏的风险,提升电池单体的可靠性。另外,在电池单体使用一段时间后,电极组件发生膨胀,第一凸面容易在膨胀力的作用下沿第一方向背离电极组件塌陷复位,从而缓冲电极组件的膨胀量,从而降低电极组件被挤坏的风险,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,所述第一凹面为圆弧面。
在上述技术方案中,将第一凹面设置为圆弧面,便于制造。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述第一凸面为圆弧面,所述第一凸面的中心线与所述第一凹面的中心线重合。
在上述技术方案中,第一凸面和第一凹面均为圆弧面,并且第一凸面的中心线与第一凹面的中心线重合,这样,沿第一方向,第一凸面与第一凹面之间的距离较小,因而较为容易发生形变。在电极组件发生膨胀时,第一凸面容易在膨胀力的作用下沿第一方向背离电极组件塌陷复位,从而缓冲电极组件的膨胀量,从而降低电极组件被挤坏的风险,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,所述第一凸面的凸出高度为H1,满足:0<H1≤6mm。
在上述技术方案中,将第一凸面沿第一方向的凸出高度限制在0~6mm(不包括0)内,能够较为有效地限制电极组件在壳体内晃动,并且使得电池单体具有较高的能量密度。若H1>6mm,则第一凸面向内凸出占据了较大的空间,使得电池单体的能量密度较低。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,0<H1≤3mm。
在上述技术方案中,将第一凸面沿第一方向的凸出高度限制在0~3mm(不包括0)内,能够较为有效地限制电极组件在壳体内晃动,并且使得电池单体具有更高的能量密度。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述壁部的外表面为平面。
在上述技术方案中,将壁部的外表面设置为平面,便于布置散热结构为电池单体散热。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,沿第一方向,所述壁部与所述电极组件之间设置有缓冲件,所述壁部通过所述缓冲件抵持于所述电极组件。
在上述技术方案中,通过在壁部和电极组件之间设置缓冲件,也即壁部通过缓冲件间接与电极组件相抵持。一方面,缓冲件能够限制电极组件在壳体内晃动,降低电极组件损坏的风险,提升电池单体的可靠性。另一方面,在电池单体使用一段时间后,电极组件发生膨胀,缓冲件能够在一定程度上缓冲电极组件的膨胀量,从而降低电极组件被挤坏的风险,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,所述缓冲件背离所述壁部的表面与所述壁部的内表面之间的最大距离为H2,满足:0<H2≤6mm。
在上述技术方案中,将H2限制在0~6mm(不包括0)内,能够较为有效地限制电极组件在壳体内晃动,并且使得电池单体具有较高的能量密度。若H2>6mm,则缓冲件占据了较大的空间,使得电池单体的能量密度较低。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,0<H2≤3mm。
在上述技术方案中,将H2限制在0~3mm(不包括0)内,能够较为有效地限制电极组件在壳体内晃动,并且使得电池单体具有更高的能量密度。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述缓冲件为设置于所述壁部的内表面的涂层。
在上述技术方案中,通过在壁部的内表面上涂设涂料形成涂层,涂层与电极组件相抵持,限制电极组件在壳体内晃动,制造简单方便,对壁部的外表面不造成影响,电池可按照正常工序装配。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,沿所述第一方向,所述缓冲件面向所述电极组件的表面朝向所述电极组件凸出,以形成第二凸面,所述第二凸面与所述电极组件的外表面接触。
在上述技术方案中,缓冲件的面向电极组件的表面沿第一方向朝向电极组件凸出形成第二凸面,以便于与电极组件相抵持,限制电极组件在壳体内沿第一方向移动,降低电极组件损坏的风险,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,所述缓冲件面向所述电极组件的表面设置有绝缘涂层,所述绝缘涂层与所述电极组件的外表面接触。
在上述技术方案中,通过在缓冲件的表面设置绝缘涂层,以将缓冲件与电极组件绝缘隔离,降低缓冲件与电极组件接触而发生短路的风险,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,所述缓冲件背离所述电极组件的表面朝向所述电极组件凹陷,以形成与所述第二凸面相对应的第二凹面。
在上述技术方案中,缓冲件沿第一方向面向电极组件的表面朝向电极组件凸出形成第二凸面,同时,壁部沿第一方向背离电极组件的表面朝向电极组件凹陷形成第二凹面,第二凸面和第二凹面位置对应。此时,缓冲件向内凸出抵持于电极组件,从而限制电极组件在壳体内沿第一方向移动,在一定程度上限制电极组件在壳体内晃动,以降低电极组件损坏的风险,提升电池单体的可靠性。另外,在电池单体使用一段时间后,电极组件发生膨胀,第二凸面容易在膨胀力的作用下沿第一方向背离电极组件塌陷复位,从而缓冲电极组件的膨胀量,从而降低电极组件被挤坏的风险,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,所述第二凹面与所述壁部的内表面之间设置有存储层,所述存储层用于吸收所述电池单体内部的流体介质。
在上述技术方案中,通过在第二凹面和壁部的内表面之间设置存储层,以便于吸收储存电池单体内部的流体介质,例如,存储层能够吸收储存电池单体内部的气体。存储层的存在,充分利用了第二凹面与壁部的内表面之间的空间,并且有利于降低电池单体内的气压。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,沿所述第一方向,所述缓冲件与所述壁部之间设置有存储层,所述存储层用于吸收所述电池单体内部的流体介质。
在上述技术方案中,通过在缓冲件和壁部之间设置存储层,以便于吸收储存电池单体内部的流体介质,例如,存储层能够吸收储存电池单体内部的气体。存储层的存在,充分利用了缓冲件与壁部之间的空间,并且有利于降低电池单体内的气压。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述存储层为多孔材料。
在上述技术方案中,采用多孔材料制成存储层,以便于吸收电池单体内部的流体介质,例如,气体。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述缓冲件设置有通孔,所述通孔贯穿所述缓冲件的内表面和外表面,沿所述第一方向,所述缓冲件的内表面面向电极组件,所述缓冲件的外表面面向所述壁部。
在上述技术方案中,通过在缓冲件上开设通孔,以便于流体介质从电极组件所在的空间流向存储层,便于存储层对流体介质进行吸收。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述壳体具有开口,所述壳体包括沿所述开口的周向设置的多个侧壁,所述壁部为多个所述侧壁中表面积最大的侧壁。
在上述技术方案中,多个侧壁中表面积最大的侧壁为壁部,由于其表面积最大,在制造时,便于使其中部向内凸出以抵持于电极组件。另外,在电极组件发生膨胀时,其易于发生形变而缓冲电极组件的膨胀量,从而降低电极组件被挤坏的风险,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,所述壳体具有开口,所述壳体包括沿所述开口的周向设置的多个侧壁,至少一个侧壁为所述壁部。
在上述技术方案中,底壁一般支撑于电极组件,电极组件在底壁的厚度方向上不易晃动而损坏,相对更容易在垂直于底壁的厚度方向的方向发生晃动而损坏。因此,通过至少一个侧壁抵持于电极组件,限制电极组件在垂直于底壁的厚度方向的方向晃动,以降低电极组件损坏的风险,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,多个所述侧壁均为所述壁部。
在上述技术方案中,所有的侧壁均与电极组件抵持,这样对电极组件的限位效果较好,能够大幅降低电极组件损坏的风险,大大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,所述壳体包括两个所述壁部,两个所述壁部沿所述第一方向相对设置。
在上述技术方案中,两个壁部在第一方向上共同夹持电极组件,从而对电极组件进行限位,提升电池单体的可靠性。
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。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,沿所述第一方向,所述壁部的内表面朝向所述电极组件凸出,以形成第一凸面,所述第一凸面抵持于所述电极组件,所述壁部的外表面朝向所述电极组件凹陷,以形成与所述第一凸面相对应的第一凹面,所述第一凹面背离所述电极组件的一侧填充有第二缓冲层。
在上述技术方案中,通过在第一凹面背离电极组件的一侧填充第二缓冲层,有利于缓冲相邻两个电池单体之间的膨胀量。
作为本申请实施例的一种可选技术方案,所述第二缓冲层的导热系数大于空气的导热系数。
在上述技术方案中,第二缓冲层具有较好地导热效果,能够将电池单体的热量向外引导,从而提升电池单体的散热能力,提高电池单体内部的温度一致性,减小后期内阻增长和热量聚集对电池单体的寿命的影响,提高电池单体的可靠性。
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,所述电池用于为所述用电设备提供电能。
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俯视示意图;
图5为本申请一些实施例提供的壳体的结构示意图;
图6为本申请另一些实施例提供的电池单体的俯视示意图;
图7为本申请另一些实施例提供的壳体的结构示意图;
图8为本申请又一些实施例提供的电池单体的俯视示意图;
图9为本申请再一些实施例提供的壳体的结构示意图;
图10为本申请再一些实施例提供的电池单体的俯视示意图;
图11为本申请还一些实施例提供的电池单体的结构示意图;
图12为本申请还一些实施例提供的电池单体的俯视示意图;
图13为本申请另又一些实施例提供的电池单体的俯视示意图;
图14为本申请一些实施例提供的电池的结构示意图。
图标:10-箱体;11-第一部分;12-第二部分;20-电池单体;21-电极组件;22-壳体;221-壁部;2211-第一凸面;22111-接触区;22112-非接触区;2212-第一凹面;222-削薄区;23-第一缓冲层;24-缓冲件;241-第二凸面;242-第二凹面;25-存储层;30-第二缓冲层;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)。
本申请中,电池单体可以包括锂离子二次电池单体、锂离子一次电池单体、锂硫电池单体、钠锂离子电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体等,本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种:柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体,本申请实施例对此也不限定。
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。例如,本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
电池单体包括电极组件和电解液,电极组件由正极片、负极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正极片包括正极集流体和正极活性物质层,正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面,未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体,未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极耳。以锂离子电池为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极片包括负极集流体和负极活性物质层,负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面,未涂敷负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体,未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极耳。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断,正极耳的数量为多个且层叠在一起,负极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为PP(polypropylene,聚丙烯)或PE(polyethylene,聚乙烯)等。此外,电极组件可以是卷绕式结构,也可以是叠片式结构,本申请实施例并不限于此。
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,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。
电池单体包括电极组件和壳体,电极组件容纳于壳体内。相关技术中的电极组件容易在壳体内晃动,尤其是在振动工况下,电极组件在壳体内的晃动加剧,容易导致电极组件损坏,或者导致电极组件与其他部件的连接失效,从而使得电池单体的可靠性较差。
鉴于此,本申请实施例提供一种电池单体,电池单体包括电极组件和壳体,壳体用于容纳电极组件。壳体具有壁部。沿第一方向,壁部与电极组件相对设置,且壁部抵持于电极组件,以限制电极组件在壳体内沿第一方向移动。
该电池单体的壁部抵持于电极组件,从而限制电极组件在壳体内沿第一方向移动,在一定程度上限制电极组件在壳体内晃动,以降低电极组件损坏的风险,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,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。本申请实施例提供了一种电池单体20,电池单体20包括电极组件21和壳体22,壳体22用于容纳电极组件21。壳体22具有壁部221。沿第一方向,壁部221与电极组件21相对设置,且壁部221抵持于电极组件21,以限制电极组件21在壳体22内沿第一方向移动。
电池单体20是指组成电池100的最小单元。
电极组件21是电池单体20中发生电化学反应的部件。壳体22内可以包含一个或更多个电极组件21。电极组件21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21的主体部,正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。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。
壳体22具有至少一端开口的容纳腔,容纳腔用于容纳电极组件21。电池单体20还包括端盖,端盖连接于壳体22并封闭开口。
端盖是指盖合于壳体22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,端盖的形状可以与壳体22的形状相适应以配合壳体22。可选地,端盖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。在一些实施例中,电池单体20还包括绝缘件,绝缘件设置在端盖的内侧,绝缘件可以用于隔离壳体22内的电连接部件与端盖,以降低短路的风险。示例性的,绝缘件可以是塑料、橡胶等。
壳体22是用于配合端盖以形成电池单体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21、电解液以及其他部件。壳体22和端盖可以是独立的部件,可以于壳体22上设置开口,通过在开口处使端盖盖合开口以形成电池单体20的内部环境。不限地,也可以使端盖和壳体22一体化,具体地,端盖和壳体22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22的内部时,再使端盖盖合壳体22。壳体22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22的形状可以根据电极组件21的具体形状和尺寸大小来确定。壳体22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。
壳体22上具有多个壁,例如底壁和侧壁。其中,底壁与端盖相对设置,侧壁连接底壁和端盖。壳体22上的每个壁均可以作为壁部221。例如,侧壁可以是壁部221,此时,侧壁抵持于电极组件21,以限制电极组件21在壳体22内移动。又如,底壁可以是壁部221,此时,底壁抵持于电极组件21,以限制电极组件21在壳体22内移动。当然,在一些实施例中,壳体22可以只包括侧壁,壳体22的两端均形成开口,壳体22的两端通过两个端盖封闭。此时,侧壁为壁部221,侧壁抵持于电极组件21,以限制电极组件21在壳体22内移动。
壁部221和电极组件21在第一方向上相对设置。第一方向可以是图3中所示的A方向。沿第一方向,壁部221位于电极组件21的一侧,且抵持于电极组件21,以限制电极组件21在壳体22内沿第一方向移动。
“壁部221抵持于电极组件21”可以是壁部221与电极组件21接触,直接抵持于电极组件21,也可以是壁部221与电极组件21之间具有间隔,并通过某中间部件间接抵持于电极组件21。
该电池单体20的壁部221抵持于电极组件21,从而限制电极组件21在壳体22内沿第一方向移动,在一定程度上限制电极组件21在壳体22内晃动,以降低电极组件21损坏的风险,提升电池单体20的可靠性。另外,由于壁部221抵持于电极组件21,可以对电极组件21施加力的作用,在化成步骤中有利于使电极组件21内的气泡排出,提升电极组件21的浸润效果。
请参照图3、图4和图5,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的俯视示意图。图5为本申请一些实施例提供的壳体22的结构示意图。在一些实施例中,沿第一方向,壁部221的内表面朝向电极组件21凸出,以形成第一凸面2211。第一凸面2211抵持于电极组件21。
壁部221的内表面是指壁部221朝向电极组件21的表面。
沿第一方向,壁部221的内表面可以局部朝向电极组件21凸出,壁部221的内表面也可以整体朝向电极组件21凸出。
第一凸面2211是壁部221的内表面沿第一方向朝向电极组件21凸出形成。第一凸面2211可以是壁部221的内表面的一部分(对应壁部221的内表面沿第一方向局部朝向电极组件21凸出),第一凸面2211和壁部221的内表面也可以为同一表面(对应壁部221的内表面沿第一方向整体朝向电极组件21凸出)。
壁部221的内表面沿第一方向朝向电极组件21凸出形成第一凸面2211,以便于与电极组件21相抵持,限制电极组件21在壳体22内沿第一方向移动,降低电极组件21损坏的风险,提升电池单体20的可靠性。
请参照图3、图4和图5,在一些实施例中,第一凸面2211与电极组件21的外表面接触。
第一凸面2211与电极组件21的外表面接触,对应了壁部221直接抵持于电极组件21的实施例。第一凸面2211与电极组件21的外表面接触时,第一凸面2211可以对电极组件21施加有一定的挤压力,也可以不对电极组件21施加外力。
第一凸面2211与电极组件21的外表面接触,也即第一凸面2211直接与电极组件21相抵持,从而限制电极组件21在壳体22内沿第一方向移动,降低电极组件21损坏的风险,提升电池单体20的可靠性。
请参照图6,在一些实施例中,第一凸面2211包括接触区22111和非接触区22112,接触区22111与电极组件21的外表面接触,非接触区22112与电极组件21的外表面之间设置有第一缓冲层23。
接触区22111是第一凸面2211上与电极组件21的外表面接触的区域。非接触区22112是第一凸面2211上与电极组件21的外表面之间具有间隔的区域。
第一缓冲层23设置于非接触区22112与电极组件21的外表面之间,第一缓冲层23具有缓冲作用,其能够发生形变以缓冲电极组件21的膨胀量。第一缓冲层23的材质可以为塑料、橡胶等。
通过在非接触区22112与电极组件21的外表面之间设置第一缓冲层23,一方面,第一缓冲层23能够提升限制电极组件21在壳体22内晃动的效果,进一步降低电极组件21损坏的风险,提升电池单体20的可靠性。另一方面,在电池单体20使用一段时间后,电极组件21发生膨胀,第一缓冲层23能够在一定程度上缓冲电极组件21的膨胀量,从而降低电极组件21被挤坏的风险,提升电池单体20的可靠性。再者,在振动工况下,第一缓冲层23也能够吸收一部分冲击,使得电极组件21不易损坏。
在一些实施例中,第一缓冲层23的导热系数大于空气的导热系数。
导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在一定时间内,通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米·度(W/(m·K),此处为K可用℃代替)。
导热系数反映了材料对热的传导能力。导热系数越大,材料对热的传导能力越强。
第一缓冲层23的材质可以为气凝胶类、极性大的塑料等,例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮。
第一缓冲层23具有较好地导热效果,能够将电池单体20内的热量向壳体22引导,从而提升电池单体20的散热能力,提高电池单体20内部的温度一致性,减小后期内阻增长和热量聚集对电池单体20的寿命的影响,提高电池单体20的可靠性。
请参照图7,图7为本申请另一些实施例提供的壳体22的结构示意图。在一些实施例中,壁部221具有削薄区222,第一凸面2211位于削薄区222。
削薄区222是壁部221上厚度较薄的区域。由于削薄区222的厚度较薄,其相对更容易发生形变。可以将削薄区222设置于壁部221的中部,使得削薄区222的内表面更易朝向电极组件21凸出而形成第一凸面2211。
壁部221上具有削薄区222,在电池单体20的制造过程中,可以通过对壳体22内部抽取负压,削薄区222在大气压力的作用下朝向壳体22内部凸出,从而形成第一凸面2211。随着电池单体20的使用,壳体22内产生气体,电极组件21发生膨胀,削薄区222的形变逐渐恢复,从而缓冲电极组件21的膨胀量。
请参照图7,在一些实施例中,第一凸面2211为圆弧面。
将第一凸面2211设置为圆弧面,一方面,对电极组件21具有较好地限制效果,另一方面,便于加工制造。
请再次参照图3和图4,在一些实施例中,沿第一方向,壁部221的外表面朝向电极组件21凹陷,以形成与第一凸面2211相对应的第一凹面2212。
壁部221的外表面是指壁部221背离电极组件21的表面。
沿第一方向,壁部221的外表面可以局部朝向电极组件21凹陷,壁部221的内表面也可以整体朝向电极组件21凹陷。
第一凹面2212是壁部221的外表面沿第一方向朝向电极组件21凹陷形成。第一凹面2212可以是壁部221的外表面的一部分(对应壁部221的外表面沿第一方向局部朝向电极组件21凹陷),第一凹面2212和壁部221的外表面也可以为同一表面(对应壁部221的外表面沿第一方向整体朝向电极组件21凹陷)。
壁部221的内表面沿第一方向朝向电极组件21凸出形成第一凸面2211,同时,壁部221的外表面沿第一方向朝向电极组件21凹陷形成第一凹面2212,第一凸面2211和第一凹面2212位置对应。此时,壁部221向内凸出抵持于电极组件21,从而限制电极组件21在壳体22内沿第一方向移动,在一定程度上限制电极组件21在壳体22内晃动,以降低电极组件21损坏的风险,提升电池单体20的可靠性。另外,在电池单体20使用一段时间后,电极组件21发生膨胀,第一凸面2211容易在膨胀力的作用下沿第一方向背离电极组件21塌陷复位,从而缓冲电极组件21的膨胀量,从而降低电极组件21被挤坏的风险,提升电池单体20的可靠性。
在一些实施例中,第一凹面2212为圆弧面。将第一凹面2212设置为圆弧面,便于制造。
在一些实施例中,第一凸面2211为圆弧面,第一凸面2211的中心线与第一凹面2212的中心线重合。
第一凸面2211可以看作是一个圆柱体的周面的一部分,则第一凸面2211的中心线是指该一个圆柱体的轴线。
第一凹面2212可以看作是另一个圆柱体的周面的一部分,则第一凹面2212的中心线是指该另一个圆柱体的轴线。
由于第一凸面2211的中心线与第一凹面2212的中心线重合,使得第一凸面2211沿第一方向与第一凹面2212之间的距离是均匀的。
第一凸面2211和第一凹面2212均为圆弧面,并且第一凸面2211的中心线与第一凹面2212的中心线重合,这样,沿第一方向,第一凸面2211与第一凹面2212之间的距离较小,因而较为容易发生形变。在电极组件21发生膨胀时,第一凸面2211容易在膨胀力的作用下沿第一方向背离电极组件21塌陷复位,从而缓冲电极组件21的膨胀量,从而降低电极组件21被挤坏的风险,提升电池单体20的可靠性。
请参照图3和图4,在一些实施例中,沿第一方向,第一凸面2211的凸出高度为H1,满足:0<H1≤6mm。
H1为第一凸面2211沿第一方向的凸出高度。在测量时,可以测量第一凸面2211的顶部沿第一方向和第一凸面2211的根部之间的距离。
沿第一方向,第一凸面2211的凸出高度的取值可以为:H1=0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm等。
将第一凸面2211沿第一方向的凸出高度限制在0~6mm(不包括0)内,能够较为有效地限制电极组件21在壳体22内晃动,并且使得电池单体20具有较高的能量密度。若H1>6mm,则第一凸面2211向内凸出占据了较大的空间,使得电池单体20的能量密度较低。
在一些实施例中,0<H1≤3mm。
沿第一方向,第一凸面2211的凸出高度的取值可以为:H1=0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3mm等。
将第一凸面2211沿第一方向的凸出高度限制在0~3mm(不包括0)内,能够较为有效地限制电极组件21在壳体22内晃动,并且使得电池单体20具有更高的能量密度。
请参照图8,图8为本申请又一些实施例提供的电池单体20的俯视示意图。在又一些实施例中,壁部221的外表面为平面。
将壁部221的外表面设置为平面,便于布置散热结构为电池单体20散热。通过局部加厚壁部221的方式,使得壁部221向内凸出抵持于电极组件21,从而限制电极组件21在壳体22内沿第一方向移动,在一定程度上限制电极组件21在壳体22内晃动,以降低电极组件21损坏的风险,提升电池单体20的可靠性。
请参照图9,图9为本申请再一些实施例提供的壳体22的结构示意图。在一些实施例中,沿第一方向,壁部221与电极组件21之间设置有缓冲件24。壁部221通过缓冲件24抵持于电极组件21。
沿第一方向,壁部221和电极组件21之间具有间隔,缓冲件24设置于壁部221和电极组件21之间。缓冲件24可以直接与电极组件21的外表面接触。这样,壁部221通过缓冲件24间接抵持于电极组件21。
缓冲件24具有缓冲作用,其能够发生形变以缓冲电极组件21的膨胀量。缓冲件24的材质可以为塑料、橡胶等。
通过在壁部221和电极组件21之间设置缓冲件24,也即壁部221通过缓冲件24间接与电极组件21相抵持。一方面,缓冲件24能够限制电极组件21在壳体22内晃动,降低电极组件21损坏的风险,提升电池单体20的可靠性。另一方面,在电池单体20使用一段时间后,电极组件21发生膨胀,缓冲件24能够在一定程度上缓冲电极组件21的膨胀量,从而降低电极组件21被挤坏的风险,提升电池单体20的可靠性。
请参照图10,图10为本申请再一些实施例提供的电池单体20的俯视示意图。在一些实施例中,沿第一方向,缓冲件24背离壁部221的表面与壁部221的内表面之间的最大距离为H2,满足:0<H2≤6mm。
H2为缓冲件24背离壁部221的表面沿第一方向与壁部221的内表面之间的最大距离。在测量时,可以测量缓冲件24沿第一方向最远离壁部221的位置与壁部221的距离。
沿第一方向,缓冲件24背离壁部221的表面与壁部221的内表面之间的最大距离的取值可以为:H2=0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm等。
将H2限制在0~6mm(不包括0)内,能够较为有效地限制电极组件21在壳体22内晃动,并且使得电池单体20具有较高的能量密度。若H2>6mm,则缓冲件24占据了较大的空间,使得电池单体20的能量密度较低。
在一些实施例中,0<H2≤3mm。
沿第一方向,缓冲件24背离壁部221的表面与壁部221的内表面之间的最大距离的取值可以为:H2=0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3mm等。
将H2限制在0~3mm(不包括0)内,能够较为有效地限制电极组件21在壳体22内晃动,并且使得电池单体20具有更高的能量密度。
请参照图9和图10,在一些实施例中,缓冲件24为设置于壁部221的内表面的涂层。
在壁部221的内表面涂覆涂料,形成涂层,缓冲件24为该涂层。这样,壳体22的结构没有发生改变,可按照现有工艺制造壳体22,只需要在现有工艺的基础上,增加涂覆步骤,以在壁部221的内表面形成涂层,涂层能够抵持于电极组件21,从而限制电极组件21在壳体22内晃动。
涂层可以只覆盖壁部221的内表面的一部分。例如,涂层位于壁部221的内表面的中部,从而只覆盖壁部221的内表面的中部。涂层也可以将壁部221的内表面完全覆盖。
通过在壁部221的内表面上涂设涂料形成涂层,涂层与电极组件21相抵持,限制电极组件21在壳体22内晃动,制造简单方便,对壁部221的外表面不造成影响,电池100可按照正常工序装配。
请参照图11和图12,图11为本申请还一些实施例提供的电池单体20的结构示意图。图12为本申请还一些实施例提供的电池单体20的俯视示意图。在还一些实施例中,沿第一方向,缓冲件24面向电极组件21的表面朝向电极组件21凸出,以形成第二凸面241。第二凸面241与电极组件21的外表面接触。
沿第一方向,缓冲件24面向电极组件21的表面可以局部朝向电极组件21凸出,缓冲件24面向电极组件21的表面也可以整体朝向电极组件21凸出。
第二凸面241是缓冲件24面向电极组件21的表面沿第一方向朝向电极组件21凸出形成。第二凸面241可以是缓冲件24面向电极组件21的表面的一部分(对应缓冲件24面向电极组件21的表面沿第一方向局部朝向电极组件21凸出),第二凸面241和缓冲件24面向电极组件21的表面也可以为同一表面(对应缓冲件24面向电极组件21的表面沿第一方向整体朝向电极组件21凸出)。
缓冲件24的面向电极组件21的表面沿第一方向朝向电极组件21凸出形成第二凸面241,以便于与电极组件21相抵持,限制电极组件21在壳体22内沿第一方向移动,降低电极组件21损坏的风险,提升电池单体20的可靠性。
在一些实施例中,沿第一方向,缓冲件24面向电极组件21的表面设置有绝缘涂层。绝缘涂层与电极组件21的外表面接触。
绝缘涂层具有绝缘作用,能够将电极组件21与缓冲件24绝缘隔离,这样,缓冲件24也可以采用导电材质制成,例如金属。
可选地,缓冲件24的外表面均设置有绝缘涂层,以提升绝缘效果。
通过在缓冲件24的表面设置绝缘涂层,以将缓冲件24与电极组件21绝缘隔离,降低缓冲件24与电极组件21接触而发生短路的风险,有利于提升电池单体20的可靠性。
请参照图11和图12,在一些实施例中,沿第一方向,缓冲件24背离电极组件21的表面朝向电极组件21凹陷,以形成与第二凸面241相对应的第二凹面242。
沿第一方向,缓冲件24背离电极组件21的表面可以局部朝向电极组件21凹陷,缓冲件24背离电极组件21的表面也可以整体朝向电极组件21凹陷。
第二凹面242是缓冲件24背离电极组件21的表面沿第一方向朝向电极组件21凹陷形成。第二凹面242可以是缓冲件24背离电极组件21的表面的一部分(对应缓冲件24背离电极组件21的表面沿第一方向局部朝向电极组件21凹陷),第二凹面242和缓冲件24背离电极组件21的表面也可以为同一表面(对应缓冲件24背离电极组件21的表面沿第一方向整体朝向电极组件21凹陷)。
缓冲件24沿第一方向面向电极组件21的表面朝向电极组件21凸出形成第二凸面241,同时,壁部221沿第一方向背离电极组件21的表面朝向电极组件21凹陷形成第二凹面242,第二凸面241和第二凹面242位置对应。此时,缓冲件24向内凸出抵持于电极组件21,从而限制电极组件21在壳体22内沿第一方向移动,在一定程度上限制电极组件21在壳体22内晃动,以降低电极组件21损坏的风险,提升电池单体20的可靠性。另外,在电池单体20使用一段时间后,电极组件21发生膨胀,第二凸面241容易在膨胀力的作用下沿第一方向背离电极组件21塌陷复位,从而缓冲电极组件21的膨胀量,从而降低电极组件21被挤坏的风险,提升电池单体20的可靠性。
请参照图13,图13为本申请另又一些实施例提供的电池单体20的俯视示意图。在另又一些实施例中,沿第一方向,第二凹面242与壁部221的内表面之间设置有存储层25,存储层25用于吸收电池单体20内部的流体介质。
第二凹面242和壁部221的内表面限定出容纳空间,容纳空间内设置有存储层25。存储层25能够吸收电池单体20内部的流体介质,例如,气体、游离的电解液、冷凝液等。
通过在第二凹面242和壁部221的内表面之间设置存储层25,以便于吸收储存电池单体20内部的流体介质,例如,存储层25能够吸收储存电池单体20内部的气体。存储层25的存在,充分利用了第二凹面242与壁部221的内表面之间的空间,并且有利于降低电池单体20内的气压。
请参照图13,在一些实施例中,沿第一方向,缓冲件24与壁部221之间设置有存储层25,存储层25用于吸收电池单体20内部的流体介质。
通过在缓冲件24和壁部221之间设置存储层25,以便于吸收储存电池单体20内部的流体介质,例如,存储层25能够吸收储存电池单体20内部的气体。存储层25的存在,充分利用了缓冲件24与壁部221之间的空间,并且有利于降低电池单体20内的气压。
在一些实施例中,存储层25为多孔材料。
多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料,孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。
多孔材料可以为MOFs(Metal-Organic Frameworks,金属有机骨架材料)、HOFs(Hydrogen-bonded organic frameworks,氢键有机骨架材料)、沸石、类沸石分子筛、气凝胶类等。
采用多孔材料制成存储层25,以便于吸收电池单体20内部的流体介质,例如,气体。
在一些实施例中,存储层25的导热系数大于空气的导热系数。
在选择存储层25的材质时,可以根据电池单体20的产气量的大小确定对吸气能力的需求,在确定吸气能力的需求后,选择导热系数较好的多孔材料。导热系数不是最优先考虑的性能,整体的导热系数不低于空气即可。
在另一些实施例中,存储层25包括吸气层和导热层。沿第一方向,缓冲件24、吸气层、导热层和壁部221依次排布。
在一些实施例中,缓冲件24设置有通孔,通孔贯穿缓冲件24的内表面和外表面。沿第一方向,缓冲件24的内表面面向电极组件21,缓冲件24的外表面面向壁部221。
沿第一方向,缓冲件24具有相对设置的内表面和外表面。其中,内表面面向电极组件21,背离壁部221。外表面面向壁部221,背离电极组件21。
沿第一方向,通孔贯穿缓冲件24相对设置的两个表面。也即,通孔贯穿缓冲件24的内表面和外表面。
通过在缓冲件24上开设通孔,以便于流体介质从电极组件21所在的空间流向存储层25,便于存储层25对流体介质进行吸收。
在一些实施例中,壳体22具有开口,壳体22包括沿开口的周向设置的多个侧壁。壁部221为多个侧壁中表面积最大的侧壁。
多个侧壁依次连接围合形成容纳腔,电极组件21容纳于容纳腔内。多个侧壁可以围合形成一端开口的容纳腔,也可以围合形成两端开口的容纳腔。
多个侧壁中表面积最大的侧壁,俗称大面。在该一些实施例中,大面为壁部221。多个侧壁中可以包括多个大面,此时,至少一个大面为壁部221。
多个侧壁中表面积最大的侧壁为壁部221,由于其表面积最大,在制造时,便于使其中部向内凸出以抵持于电极组件21。另外,在电极组件21发生膨胀时,其易于发生形变而缓冲电极组件21的膨胀量,从而降低电极组件21被挤坏的风险,提升电池单体20的可靠性。
在一些实施例中,壳体22具有开口,壳体22包括沿开口的周向设置的多个侧壁。至少一个侧壁为壁部221。
“至少一个侧壁为壁部221”包括一个侧壁为壁部221,两个侧壁为壁部221,两个以上的侧壁均为壁部221和所有的侧壁均为壁部221多种情况。
底壁一般支撑于电极组件21,电极组件21在底壁的厚度方向上不易晃动而损坏,相对更容易在垂直于底壁的厚度方向的方向发生晃动而损坏。因此,通过至少一个侧壁抵持于电极组件21,限制电极组件21在垂直于底壁的厚度方向的方向晃动,以降低电极组件21损坏的风险,提升电池单体20的可靠性。
在一些实施例中,多个侧壁均为壁部221。
所有的侧壁均与电极组件21抵持,这样对电极组件21的限位效果较好,能够大幅降低电极组件21损坏的风险,大大提升电池单体20的可靠性。
在一些实施例中,壳体22包括两个壁部221,两个壁部221沿第一方向相对设置。
两个壁部221在第一方向上共同夹持电极组件21,从而对电极组件21进行限位,提升电池单体20的可靠性。
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。
请参照图14,图14为本申请一些实施例提供的电池100的结构示意图。在一些实施例中,沿第一方向,壁部221的内表面朝向电极组件21凸出,以形成第一凸面2211,第一凸面2211抵持于电极组件21。壁部221的外表面朝向电极组件21凹陷,以形成与第一凸面2211相对应的第一凹面2212。第一凹面2212背离电极组件21的一侧填充有第二缓冲层30。
第二缓冲层30可以填充于第一凹面2212形成的凹陷内。请参照图14,在图14所示的实施例中,相邻的两个电池单体20之间填充有第二缓冲层30。
第二缓冲层30具有缓冲作用,其能够发生形变以缓冲电池单体20的膨胀量。第二缓冲层30的材质可以为塑料、橡胶等。
通过在第一凹面2212背离电极组件21的一侧填充第二缓冲层30,有利于缓冲相邻两个电池单体20之间的膨胀量。
在一些实施例中,第二缓冲层30的导热系数大于空气的导热系数。
第二缓冲层30的材质可以为气凝胶类、极性大的塑料等,例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮。
第二缓冲层30具有较好地导热效果,能够将电池单体20的热量向外引导,从而提升电池单体20的散热能力,提高电池单体20内部的温度一致性,减小后期内阻增长和热量聚集对电池单体20的寿命的影响,提高电池单体20的可靠性。再者,在振动工况下,第二缓冲层30也能够吸收一部分冲击,使得电池单体20不易损坏。
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100,电池100用于为用电设备提供电能。
根据本申请的一些实施例,请参照图3~图14。
本申请实施例提供了一种电池单体20,电池单体20包括电极组件21和壳体22,壳体22用于容纳电极组件21。壳体22具有壁部221,沿第一方向,壁部221与电极组件21相对设置,且壁部221抵持于电极组件21,以限制电极组件21在壳体22内沿第一方向移动。该电池单体20的壁部221抵持于电极组件21,从而限制电极组件21在壳体22内沿第一方向移动,在一定程度上限制电极组件21在壳体22内晃动,以降低电极组件21损坏的风险,提升电池单体20的可靠性。
沿第一方向,壁部221的内表面朝向电极组件21凸出,以形成第一凸面2211,第一凸面2211与电极组件21接触。沿第一方向,壁部221的外表面朝向电极组件21凹陷,以形成与第一凸面2211相对应的第一凹面2212。壁部221的内表面沿第一方向朝向电极组件21凸出形成第一凸面2211,同时,壁部221的外表面沿第一方向朝向电极组件21凹陷形成第一凹面2212,第一凸面2211和第一凹面2212位置对应。此时,壁部221向内凸出抵持于电极组件21,从而限制电极组件21在壳体22内沿第一方向移动,在一定程度上限制电极组件21在壳体22内晃动,以降低电极组件21损坏的风险,提升电池单体20的可靠性。另外,在电池单体20使用一段时间后,电极组件21发生膨胀,第一凸面2211容易在膨胀力的作用下沿第一方向背离电极组件21塌陷复位,从而缓冲电极组件21的膨胀量,从而降低电极组件21被挤坏的风险,提升电池单体20的可靠性。
第一凸面2211包括接触区22111和非接触区22112,接触区22111与电极组件21的外表面接触,非接触区22112与电极组件21的外表面之间设置有第一缓冲层23。通过在非接触区22112与电极组件21的外表面之间设置第一缓冲层23,一方面,第一缓冲层23能够提升限制电极组件21在壳体22内晃动的效果,进一步降低电极组件21损坏的风险,提升电池单体20的可靠性。另一方面,在电池单体20使用一段时间后,电极组件21发生膨胀,第一缓冲层23能够在一定程度上缓冲电极组件21的膨胀量,从而降低电极组件21被挤坏的风险,提升电池单体20的可靠性。
沿第一方向,第一凸面2211的凸出高度为H1,满足:0<H1≤6mm。将第一凸面2211沿第一方向的凸出高度限制在0~6mm(不包括0)内,能够较为有效地限制电极组件21在壳体22内晃动,并且使得电池单体20具有较高的能量密度。若H1>6mm,则第一凸面2211向内凸出占据了较大的空间,使得电池单体20的能量密度较低。
沿第一方向,壁部221与电极组件21之间设置有缓冲件24,壁部221通过缓冲件24抵持于电极组件21。通过在壁部221和电极组件21之间设置缓冲件24,也即壁部221通过缓冲件24间接与电极组件21相抵持。一方面,缓冲件24能够限制电极组件21在壳体22内晃动,降低电极组件21损坏的风险,提升电池单体20的可靠性。另一方面,在电池单体20使用一段时间后,电极组件21发生膨胀,缓冲件24能够在一定程度上缓冲电极组件21的膨胀量,从而降低电极组件21被挤坏的风险,提升电池单体20的可靠性。
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 (31)
1.一种电池单体,其特征在于,包括:
电极组件;
壳体,用于容纳所述电极组件,所述壳体具有壁部,沿第一方向,所述壁部与所述电极组件相对设置,且所述壁部抵持于所述电极组件,以限制所述电极组件在所述壳体内沿所述第一方向移动;
沿所述第一方向,所述壁部的内表面朝向所述电极组件凸出,以形成第一凸面,所述第一凸面抵持于所述电极组件。
2.根据权利要求1所述电池单体,其特征在于,所述第一凸面与所述电极组件的外表面接触。
3.根据权利要求2所述电池单体,其特征在于,所述第一凸面包括接触区和非接触区,所述接触区与所述电极组件的外表面接触,所述非接触区与所述电极组件的外表面之间设置有第一缓冲层。
4.根据权利要求3所述电池单体,其特征在于,所述第一缓冲层的导热系数大于空气的导热系数。
5.根据权利要求1所述电池单体,其特征在于,所述壁部具有削薄区,所述第一凸面位于所述削薄区。
6.根据权利要求1所述电池单体,其特征在于,所述第一凸面为圆弧面。
7.根据权利要求1所述电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述壁部的外表面朝向所述电极组件凹陷,以形成与所述第一凸面相对应的第一凹面。
8.根据权利要求7所述电池单体,其特征在于,所述第一凹面为圆弧面。
9.根据权利要求8所述电池单体,其特征在于,所述第一凸面为圆弧面,所述第一凸面的中心线与所述第一凹面的中心线重合。
10.根据权利要求1所述电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述第一凸面的凸出高度为H1,满足:0<H1≤6mm。
11.根据权利要求10所述电池单体,其特征在于,0<H1≤3mm。
12.根据权利要求1所述电池单体,其特征在于,所述壁部的外表面为平面。
13.根据权利要求1所述电池单体,其特征在于,沿第一方向,所述壁部与所述电极组件之间设置有缓冲件,所述壁部通过所述缓冲件抵持于所述电极组件。
14.根据权利要求13所述电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述缓冲件背离所述壁部的表面与所述壁部的内表面之间的最大距离为H2,满足:0<H2≤6mm。
15.根据权利要求14所述电池单体,其特征在于,0<H2≤3mm。
16.根据权利要求13所述电池单体,其特征在于,所述缓冲件为设置于所述壁部的内表面的涂层。
17.根据权利要求13所述电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述缓冲件面向所述电极组件的表面朝向所述电极组件凸出,以形成第二凸面,所述第二凸面与所述电极组件的外表面接触。
18.根据权利要求17所述电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述缓冲件面向所述电极组件的表面设置有绝缘涂层,所述绝缘涂层与所述电极组件的外表面接触。
19.根据权利要求17所述电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述缓冲件背离所述电极组件的表面朝向所述电极组件凹陷,以形成与所述第二凸面相对应的第二凹面。
20.根据权利要求19所述电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述第二凹面与所述壁部的内表面之间设置有存储层,所述存储层用于吸收所述电池单体内部的流体介质。
21.根据权利要求13所述电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述缓冲件与所述壁部之间设置有存储层,所述存储层用于吸收所述电池单体内部的流体介质。
22.根据权利要求20或21所述电池单体,其特征在于,所述存储层为多孔材料。
23.根据权利要求20或21所述电池单体,其特征在于,所述缓冲件设置有通孔,所述通孔贯穿所述缓冲件的内表面和外表面,沿所述第一方向,所述缓冲件的内表面面向电极组件,所述缓冲件的外表面面向所述壁部。
24.根据权利要求1-21任一项所述电池单体,其特征在于,所述壳体具有开口,所述壳体包括沿所述开口的周向设置的多个侧壁,所述壁部为多个所述侧壁中表面积最大的侧壁。
25.根据权利要求1-21任一项所述电池单体,其特征在于,所述壳体具有开口,所述壳体包括沿所述开口的周向设置的多个侧壁,至少一个侧壁为所述壁部。
26.根据权利要求25所述电池单体,其特征在于,多个所述侧壁均为所述壁部。
27.根据权利要求1-21任一项所述电池单体,其特征在于,所述壳体包括两个所述壁部,两个所述壁部沿所述第一方向相对设置。
28.一种电池,其特征在于,包括根据权利要求1-27任一项所述电池单体。
29.根据权利要求28所述电池,其特征在于,沿所述第一方向,所述壁部的内表面朝向所述电极组件凸出,以形成第一凸面,所述第一凸面抵持于所述电极组件,所述壁部的外表面朝向所述电极组件凹陷,以形成与所述第一凸面相对应的第一凹面,所述第一凹面背离所述电极组件的一侧填充有第二缓冲层。
30.根据权利要求29所述电池,其特征在于,所述第二缓冲层的导热系数大于空气的导热系数。
31.一种用电设备,其特征在于,包括根据权利要求29或30所述的电池,所述电池用于为所述用电设备提供电能。
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CN116666770A (zh) * | 2023-08-02 | 2023-08-29 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池单体及其制造方法、电池以及用电装置 |
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