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CN216720095U - 端盖组件、电池单体、电池以及用电装置 - Google Patents

端盖组件、电池单体、电池以及用电装置 Download PDF

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Publication number
CN216720095U
CN216720095U CN202220035277.8U CN202220035277U CN216720095U CN 216720095 U CN216720095 U CN 216720095U CN 202220035277 U CN202220035277 U CN 202220035277U CN 216720095 U CN216720095 U CN 216720095U
Authority
CN
China
Prior art keywords
end cap
battery
buffer
pressure relief
battery cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202220035277.8U
Other languages
English (en)
Inventor
陈圣旺
周文林
郭志君
王鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本申请涉及一种端盖组件、电池单体、电池以及用电装置。端盖组件用于电池单体,端盖组件包括泄压结构和端盖。泄压机构被配置为在电池单体内部的压力达到阈值时致动以泄放压力。端盖包括主体部、缓冲部和安装部,泄压机构安装于安装部,缓冲部环绕设置于安装部的外侧并连接主体部和安装部,缓冲部用于在端盖受到冲击时变形,以减小传递到泄压机构的作用力。本申请提供的端盖组件能够增强电池单体的安全性。

Description

端盖组件、电池单体、电池以及用电装置
技术领域
本申请涉及电池技术领域,并且更具体地,涉及一种端盖组件、电池单体、电池以及用电装置。
背景技术
电池单体广泛用于电子设备,例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等等。电池单体可以包括镉镍电池单体、氢镍电池单体、锂离子电池单体和二次碱性锌锰电池单体等。
在电池技术的发展中,除了提高电池单体的性能外,安全问题也是一个不可忽视的问题。如果电池单体的安全问题不能保证,那该电池单体就无法使用。因此,如何增强电池单体的安全性,是电池技术中一个亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本申请提供一种端盖组件、电池单体、电池以及用电装置,能够增强电池单体的安全性。
第一方面,本申请实施例提供了一种端盖组件,用于电池单体,端盖组件包括泄压结构和端盖。泄压机构被配置为在电池单体内部的压力达到阈值时致动以泄放压力。端盖包括主体部、缓冲部和安装部,泄压机构安装于安装部,缓冲部环绕设置于安装部的外侧并连接主体部和安装部,缓冲部用于在端盖受到冲击时变形,以减小传递到泄压机构的作用力。
上述技术方案中,在电池单体的端盖受到作用力时,缓冲部能够发生变形,以使作用力能够在缓冲部得到一定程度的释放,从而减小传递至泄压机构的作用力,以此保证泄压机构的打开阈值,增强电池单体的安全性和使用可靠性。
在一些实施例中,缓冲部的至少部分沿端盖的厚度方向凸出于主体部以形成拱形结构。
上述技术方案中,在端盖受到作用力时,作用力作用于拱形结构,拱形结构能够发生拉伸变形或压缩变形,从而能够在一定程度上将作用力释放,减小传递至泄压机构的作用力。
在一些实施例中,沿端盖的厚度方向,缓冲部的至少部分朝向背离电池单体的电极组件的方向凸出以形成拱形结构。在本申请实施例中,缓冲部不会额外占用电池单体的内部空间,能够提高电极组件或电解液的所占用的体积,从而提高电池单体的能量密度。
在一些实施例中,缓冲部设置为多个,多个缓冲部分别环绕设置于安装部的外侧。在本申请实施例中,多个缓冲部能够进一步提高缓冲变形能力,进一步增强电池单体的安全性。
在一些实施例中,多个缓冲部连续设置,相邻的两个缓冲部的连接处设有过渡圆角。在本申请实施例中,相邻两个缓冲部的连接处设有过渡圆角,可以避免在连接处产生应力集中,提高缓冲部的结构稳定性。
在一些实施例中,多个缓冲部间隔设置;端盖还包括加强部,加强部设置于相邻的两个缓冲部之间。在本申请实施例中,加强部能够起到对端盖的加强作用,并且设置加强部有利于在加工缓冲部时进行定位,提高其加工精度。
在一些实施例中,多个缓冲部包括第一缓冲部和第二缓冲部,沿端盖的厚度方向,第一缓冲部和第二缓冲部的凸出方向相反。在本申请实施例中,第一缓冲部和第二缓冲部不同的凸出方向,第一缓冲部和第二缓冲部的其中一个拉伸变形,另一个压缩变形,二者不同的变形方式,能够维持主体部在长度方向行的尺寸恒定,从而保证主体部的结构稳定性,提高端盖整体的结构稳定性。
在一些实施例中,安装部的厚度大于主体部的厚度。在本申请实施例中,安装部的厚度大于主体部的厚度,安装部的强度也相应提高,即使端盖受到作用力,也不容易在安装部处发生变形,从而能够进一步提高泄压机构的结构稳定性,保证其打开阈值。
在一些实施例中,沿端盖的厚度方向,缓冲部的至少部分朝向电池单体的电极组件的方向凸出以形成拱形结构,缓冲部包括沿厚度方向靠近电极组件的第一边缘;安装部包括沿厚度方向靠近电极组件的第二边缘,其中,沿厚度方向,第一边缘平齐或超出于第二边缘。在本申请实施例中,当第一边缘和第二边缘平齐,端盖受到电池单体内部的作用力时,作用力能够同时作用于第一边缘和第二边缘,在缓冲部处发生变形,降低传递至泄压机构的作用力;由于安装部的强度较高,能够承受较大强度的作用力,不容易发生变形,也能够降低传递至泄压机构的作用力。缓冲部和安装部二者协同作用,共同降低传递至泄压机构的作用力,提高泄压机构的结构稳定性。当第一边缘超出于第二边缘时,当端盖受到电池单体内部的作用力时,作用力首先作用于缓冲部,缓冲部预先发生变形,以使作用力能够在一定程度上于缓冲部释放,从而降低传递至泄压机构的作用力;并且能够,降低安装部发生变形的风险,从而提高泄压机构的结构稳定性。
第二方面,本申请实施例提供了一种电池单体,包括如第一方面任一实施例的端盖组件。
第三方面,本申请实施例提供了一种电池,包括如第二方面任一实施例的电池单体。
第四方面,本申请实施例提供了一种用电装置,包括第三方面的电池,电池用于提供电能。
附图说明
下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1是本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图;
图2是本申请一些实施例提供的电池的分解示意图;
图3是图2所示的电池模块的结构示意图;
图4是本申请一些实施例提供的电池单体的分解示意图;
图5是本申请一些实施例提供的电池单体的结构示意图;
图6是图5所示的电池单体沿线A-A作出的剖视示意图;
图7是本申请一些实施例提供的端盖组件的左视结构示意图;
图8是图7所示的端盖组件沿线B-B作出的剖视示意图;
图9是图8所示的端盖组件在I处的一种放大示意图;
图10是本申请一些实施例提供的端盖组件的立体结构示意图;
图11是图8所示的端盖组件在I处的另一种放大示意图;
图12是本申请另一些实施例提供的端盖组件的立体结构示意图;
图13是图8所示的端盖组件在I处的又一种放大示意图;
图14是本申请又一些实施例提供的端盖组件的立体结构示意图;
图15是图8所示的端盖组件在I处的再一种放大示意图;
图16是本申请再一些实施例提供的端盖组件的立体结构示意图;
在附图中,附图未必按照实际的比例绘制。
其中,图中各附图标记:
X、厚度方向;Y、长度方向;
1、车辆;
2、电池;
3、控制器;
4、马达;
5、箱体;51、第一箱体部;52、第二箱体部;53、容纳空间;
6、电池模块;
7、电池单体;
8、电极组件;81、本体部;82、极耳部;83、集流构件;
9、外壳组件;91、壳体;92、端盖组件;921、电极端子;
10、端盖;11、主体部;111、第一表面;112、第二表面;12、缓冲部;12a、第一边缘;121、第一缓冲部;122、第二缓冲部;13、安装部;13a、第二边缘;14、加强部;
20、泄压机构。
具体实施方式
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、锂钠离子电池单体、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质,电极组件包括正极极片、负极极片和隔离件。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极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;正极集流体包括正极集流部和凸出于正极集流部的正极极耳,正极集流部涂覆有正极活性物质层,正极极耳的至少部分未涂覆正极活性物质层。以锂离子电池单体为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质层包括正极活性物质,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极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;负极集流体包括负极集流部和凸出于负极集流部的负极极耳,负极集流部涂覆有负极活性物质层,负极极耳的至少部分未涂覆负极活性物质层。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质层包括负极活性物质,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,正极极耳的数量为多个且层叠在一起,负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离件的材质可以为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。
电池单体还可以包括外壳组件,外壳组件内部具有容纳腔,该容纳腔是外壳组件为电极组件和电解质提供的密闭空间。外壳组件包括壳体和端盖组件,壳体为一侧开口的空心结构,端盖组件盖合于壳体的开口处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件和电解质的容纳腔。端盖组件包括端盖和泄压机构。
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、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数,另外,还需要考虑电池的安全性。
电池单体上的泄压机构对电池的安全性有着重要影响。例如,当发生短路、过充等现象时,可能会导致电池单体内部发生热失控从而导致压力或温度骤升。这种情况下泄压机构致动可以将内部压力及温度释放,以防止电池单体爆炸、起火等。
泄压机构是指电池单体的内部压力达到预定阈值时致动以泄放内部压力或温度的元件或部件。该阈值设计根据设计需求不同而不同。上述阈值可能取决于电池单体内的正极极片、负极极片、电解质和隔离件中一种或几种的材料。泄压机构可以采用诸如防爆阀、气阀、泄压阀或安全阀等的形式,并可以具体采用压敏或温敏的元件或构造,即,当电池单体的内部压力或温度达到预定阈值时,泄压机构执行动作或者泄压机构中设有的薄弱结构被破坏,从而形成可供内部压力泄放的开口或通道。
本申请中所提到的“致动”是指泄压机构产生动作或被激活至一定的状态,从而使得电池单体的内部压力得以被泄放。泄压机构产生的动作可以包括但不限于:泄压机构中的至少一部分破裂、破碎、被撕裂或者打开,等等。泄压机构在致动时,电池单体的内部的高温高压物质作为排放物会从致动的部位向外排出。以此方式能够在可控压力或温度的情况下使电池单体发生泄压,从而避免潜在的更严重的事故发生。
本申请中所提到的来自电池单体的排放物包括但不限于:电解液、被溶解或分裂的正负极极片、隔离件的碎片、反应产生的高温高压气体、火焰,等等。
发明人发现电池单体在循环过程中,电池单体在未达到热失控的预定条件时就发生爆破泄压的问题之后,对电池单体的结构和使用环境进行了分析和研究。发明人发现,电池单体在使用过程中,端盖受到电池单体内部或外部的作用力,会导致端盖的局部区域发生变形,端盖的变形会给予泄压机构以拉应力,从而可能导致泄压机构的薄弱结构破裂,导致泄压机构的打开阈值下降,引发电池单体的安全风险。
鉴于此,本申请实施例提供了一种技术方案,在该技术方案中,提供了一种用于电池单体的端盖组件,该端盖组件包括端盖和泄压机构。泄压机构被设置为在电池单体内部的压力达到阈值时致动以泄放压力。端盖包括主体部、缓冲部和安装部,泄压机构安装于安装部,缓冲部环绕设置于安装部的外侧并连接主体部和安装部,缓冲部用于在端盖受到冲击时变形,以减小传递到泄压机构的作用力。具有这种结构的端盖组件,在受到冲击时缓冲部处能够发生变形,从而将作用力在此处释放,能够减小传递至泄压机构的作用力,能够保证泄压机构的打开阈值,从而能够增强电池单体的安全性。
本申请实施例描述的技术方案适用于电池单体、包含电池单体的电池以及使用电池的用电装置。
用电装置可以是车辆、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。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车,新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等;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装置不做特殊限制。
以下实施例为了方便说明,以用电装置为车辆为例进行说明。
图1是本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图。如图1所示,车辆1的内部设置有电池2,电池2可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。电池2可以用于车辆1的供电,例如,电池2可以作为车辆1的操作电源。
车辆1还可以包括控制器3和马达4,控制器3用来控制电池2为马达4供电,例如,用于车辆1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2不仅仅可以作为车辆1的操作电源,还可以作为车辆1的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
图2是本申请一些实施例提供的电池的分解示意图。如图2所示,电池2包括箱体5和电池单体(图2未示出),电池单体容纳于箱体5内。
箱体5用于容纳电池单体,箱体5可以是多种结构。在一些实施例中,箱体5可以包括第一箱体部51和第二箱体部52,第一箱体部51与第二箱体部52相互盖合,第一箱体部51和第二箱体部52共同限定出用于容纳电池单体的容纳空间53。第二箱体部52可以是一端开口的空心结构,第一箱体部51为板状结构,第一箱体部51盖合于第二箱体部52的开口侧,以形成具有容纳空间53的箱体5;第一箱体部51和第二箱体部52也均可以是一侧开口的空心结构,第一箱体部51的开口侧盖合于第二箱体部52的开口侧,以形成具有容纳空间53的箱体5。当然,第一箱体部51和第二箱体部52可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。
为提高第一箱体部51与第二箱体部52连接后的密封性,第一箱体部51与第二箱体部52之间也可以设置密封件,比如,密封胶、密封圈等。
假设第一箱体部51盖合于第二箱体部52的顶部,第一箱体部51亦可称之为上箱盖,第二箱体部52亦可称之为下箱体。
在电池2中,电池单体可以是一个,也可以是多个。若电池单体为多个,多个电池单体之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体构成的整体容纳于箱体5内;当然,也可以是多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模块6,多个电池模块6再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体5内。
图3是图2所示的电池模块的结构示意图。如图3所示,在一些实施例中,电池单体为多个,多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模块6。多个电池模块6再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体内。
电池模块6中的多个电池单体之间可通过汇流部件实现电连接,以实现电池模块6中的多个电池单体的并联或串联或混联。
图4是本申请一些实施例提供的电池单体的分解示意图;图5是本申请一些实施例提供的电池单体的结构示意图;图6是图5所示的电池单体沿线A-A作出的剖视示意图。
如图4至图6所示,本申请实施例提供的电池单体7包括电极组件8和外壳组件9,电极组件8容纳于外壳组件9内。
在一些实施例中,外壳组件9还可用于容纳电解质,例如电解液。外壳组件9可以是多种结构形式。
在一些实施例中,外壳组件9可以包括壳体91和端盖组件92,壳体91为一侧开口的空心结构,端盖组件92盖合于壳体91的开口处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件8和电解质的容纳腔。
在一些实施例中,端盖组件92包括端盖10,端盖10盖合于壳体91的开口处。端盖10可以是多种结构,比如,端盖10为板状结构、一端开口的空心结构等。示例性的,在图4中,壳体91为长方体结构,端盖10为板状结构,端盖10盖合于壳体91顶部的开口处。
端盖10可以由绝缘材料(例如塑胶)制成,也可以由导电材料(例如金属)制成。当端盖10由金属材料制成时,端盖组件92还可包括绝缘件(图中未示出),绝缘件位于端盖10面向电极组件8的一侧,以将端盖10和电极组件8绝缘隔开。
在一些实施例中,端盖组件92还可以包括电极端子921,电极端子921安装于端盖10上。电极端子921为两个,两个电极端子921分别定义为正极电极端子和负极电极端子,正极电极端子和负极电极端子均用于与电极组件8电连接,以输出电极组件8所产生的电能。
在另一些实施例中,外壳组件9也可以是其他结构,比如,外壳组件9包括壳体91和两个端盖组件92,壳体91为相对的两侧开口的空心结构,一个端盖组件92对应盖合于壳体91的一个开口处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件8和电解质的容纳腔。在这种结构中,可以一个端盖组件92上设有两个电极端子921,而另一个端盖组件92上未设置电极端子921,也可以两个端盖组件92各设置一个电极端子921。
在电池单体7中,容纳于外壳组件9内的电极组件8可以是一个,也可以是多个。
电极组件8包括正极极片、负极极片和隔离件。电极组件8可以是卷绕式电极组件、叠片式电极组件或其它形式的电极组件。
在一些实施例中,电极组件8为卷绕式电极组件。正极极片、负极极片和隔离件均为带状结构。本申请实施例可以将正极极片、隔离件以及负极极片依次层叠并卷绕两圈以上形成电极组件8。
在另一些实施例中,电极组件8为叠片式电极组件。具体地,电极组件8包括多个正极极片和多个负极极片,正极极片和负极极片交替层叠,层叠的方向平行于正极极片的厚度方向和负极极片的厚度方向。
从电极组件8的外形来看,电极组件8包括本体部81和连接于本体部81的极耳部82。示例性地,极耳部82从本体部81的靠近端盖组件92的一端延伸出。
在一些实施例中,极耳部82为两个,两个极耳部82分别定义为正极极耳部和负极极耳部。正极极耳部和负极极耳部可以从本体部81的同一端延伸出,也可以分别从本体部81的相反的两端延伸出。
本体部81为电极组件8实现充放电功能的核心部分,极耳部82用于将本体部81产生的电流引出。本体部81包括正极集流体的正极集流部、正极活性物质层、负极集流体的负极集流部、负极活性物质层以及隔离件。正极极耳部包括多个正极极耳,负极极耳部包括多个负极极耳。
极耳部82用于电连接于电极端子921。极耳部82可以通过焊接等方式直接连接于电极端子221,也可以通过其它构件间接地连接于电极端子921。例如,电池单体7还包括集流构件83,集流构件83用于电连接电极端子921和极耳部82。集流构件83为两个,两个集流构件83分别定义为正极集流构件和负极集流构件,正极集流构件用于电连接正极电极端子和正极极耳部,负极集流构件用于电连接负极电极端子和负极极耳部。
图7是本申请一些实施例提供的端盖组件的左视结构示意图;图8是图7所示的端盖组件沿线B-B作出的剖视示意图;图9是图8所示的端盖组件在I处的放大示意图;图10是本申请一些实施例提供的端盖组件的立体结构示意图。
在一些实施例中,如图7至图10所示,端盖组件92包括端盖10和泄压机构20。端盖10包括主体部11、缓冲部12和安装部13,泄压机构20安装于安装部13,缓冲部12环绕设置于安装部13的外侧并连接主体部11和安装部13,缓冲部12用于在端盖10受到冲击时变形,以减小传递到泄压机构20的作用力。泄压机构20被配置为在电池单体内部的压力达到阈值时致动以泄放压力。
泄压机构20用于在电池单体的内部压力达到阈值时致动以泄放内部压力。当电池单体产生较多气体使得壳体内部压力升高并达到阈值时,泄压机构20执行动作或者泄压机构20中设有的薄弱结构被破裂,进而避免电池单体发生爆炸。薄弱结构指的是泄压机构20上相对于泄压机构20的其余部分强度偏弱,易于破裂、破碎、被撕裂或者打开的部分。示例性地,对泄压机构20的预定区域进行减薄处理,被减薄处理的部分形成薄弱结构。或者,对泄压机构20的预定区域进行材料处理,使得该区域的强度弱于其他区域的强度,强度低的区域形成薄弱结构。
泄压机构20可以为各种可能的泄压机构20,本申请实施例对此并不限定。例如,泄压机构20可以为压敏泄压机构,压敏泄压机构被配置为在设有压敏泄压机构的电池单体的内部气压达到阈值时能够破裂。
端盖10可以由绝缘材料或导电材料制成,用于将电解质和外部环境隔绝。当端盖10采用导电材料(比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等)时,端盖和电极组件8之间还可以设置绝缘件,以将端盖10和电极组件隔离,降低端盖10与电极组件8接触,而造成电池单体短路的风险。在本申请实施例中,绝缘件为绝缘材质,绝缘件可以是橡胶、塑料等材质。端盖10可以是导电材料,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等。需要说明的是,在本申请实施例中,在端盖组件92未设置绝缘件的情况下,端盖10可以是绝缘材料。
端盖10包括主体部11、缓冲部12和安装部13。安装部13用于安装泄压机构20,泄压机构20可通过焊接等方式安装于安装部13上。缓冲部12环绕设置于安装部13的外侧,并连接主体部11和安装部13。
缓冲部12指的是端盖10上相对于端盖10的其余部分具有变形能力的部分,在受到作用力时,易于变形。示例性地,对端盖10的预定区域进行冲压处理,被冲压的部分形成缓冲部12。或者,对端盖10的预定区域进行材料处理,使得该区域的变形能力强于其余区域,例如,采用弹性材料等。
电池单体在运输、温度变化或充放电的过程中,电池单体可能会存在以下情况:端盖10受到内部冲击力例如电池单体内部的电解质等对端盖10造成冲击、端盖10受到外部冲击力例如电池单体外的作用力对端盖10造成冲击等等。电池单体在存在上述一种或多种情况下,可能会导致端盖10整体发生蠕变变形,导致在电池单体内部的压力未达到阈值时有可能发生泄压机构20提前致动,从而导致电池单体的使用可靠性较差以及安全性能较差。
在本申请实施例中,在电池单体的端盖10受到作用力时,缓冲部12能够发生变形,以使作用力能够在缓冲部12得到一定程度的释放,从而减小传递至泄压机构20的作用力,以此保证泄压机构20的打开阈值,增强电池单体的安全性和使用可靠性。
请继续参阅图9和图10,在一些实施例中,缓冲部12的至少部分为拱形结构,缓冲部12的至少部分沿端盖10的厚度方向X凸出于主体部11以形成拱形结构。拱形结构具有空腔,可以为半圆形结构、多边形结构、圆弧形结构、椭圆形结构、抛物线结构或尖拱形结构等,示例性地,缓冲部12的至少部分为V形结构或U形结构。缓冲部12可以是部分为拱形结构,也可以是全部为拱形结构,在本申请中不作限定。
在端盖10受到作用力时,作用力作用于拱形结构,拱形结构能够发生拉伸变形或压缩变形,从而能够在一定程度上将作用力释放,减小传递至泄压机构20的作用力。
图9中示出的X方向表示端盖10的厚度方向。主体部11包括沿厚度方向X彼此相对的第一表面111和第二表面112,第一表面111面向电极组件设置,第二表面112背离电极组件设置。
缓冲部12可以设置为一个或多个。缓冲部12设置为多个时,多个缓冲部12分别环绕设置于安装部13的外侧。多个缓冲部12能够进一步提高缓冲变形能力,进一步增强电池单体的安全性。
请继续参阅图9和图10,作为一些示例,缓冲部12设置为一个或多个时,各个缓冲部12的至少部分可以朝向背离电极组件的方向凸出以形成拱形结构,换言之,缓冲部12的至少部分沿厚度方向X凸出于第二表面112。在受到外部冲击力时,缓冲部12朝向背离缓冲部12的中心轴的方向拉伸变形;在受到电池单体的内部冲击力时,缓冲部12朝向缓冲部12的中心轴的方向压缩变形。将缓冲部12设置朝向背离电极组件的方向凸出,使得缓冲部12不会占用电池单体的内部空间,能够提高电极组件或电解液的所占用的体积,从而提高电池单体的能量密度。
图11是图8所示的端盖组件在I处的另一种放大示意图;图12是本申请另一些实施例提供的端盖组件的立体结构示意图。
如图11和图12所示,作为另一些示例,缓冲部12设置为一个或多个时,各个缓冲部12的至少部分可以朝向电极组件的方向凸出以形成拱形结构,换言之,缓冲部12的至少部分沿厚度方向X凸出于第一表面111。在受到外部冲击力时,缓冲部12朝向缓冲部12的中心轴的方向压缩变形;在受到电池单体的内部冲击力时,缓冲部12朝向背离缓冲部12的中心轴的方向拉伸变形。将缓冲部12朝向电极组件的方向凸出,使得缓冲部12不会额外占用电池单体整体的装配空间,有利于电池单体和外部构件进行装配。
当然,当缓冲部12设置为多个时,可以是一部分缓冲部12沿厚度方向X凸出于主体部11的第一表面111,另一部分缓冲部12沿厚度方向X凸出于主体部11的第二表面112。
图13是图8所示的端盖组件在I处的又一种放大示意图;图14是本申请又一些实施例提供的端盖组件的立体结构示意图。
如图13和图14所示,示例性地,多个缓冲部12包括第一缓冲部121和第二缓冲部122,沿厚度方向X,第一缓冲部121和第二缓冲部122的凸出方向相反。例如第一缓冲部121凸出于主体部11的第一表面111,第二缓冲部122凸出于主体部11的第二表面112,在受到外部冲击力时,第一缓冲部121朝向缓冲部12的中心轴的方向压缩变形,压缩变形可能导致主体部11在长度方向Y上的尺寸减小;在受到外部冲击力的同时,第二缓冲部122朝向背离缓冲部12的中心轴的方向拉伸变形,拉伸变形可能导致主体部11在长度方向Y上的尺寸增大;而同时设置第一缓冲部121和第二缓冲部122能够维持主体部11在长度方向Y上的尺寸恒定,从而保证主体部11的结构稳定性,提高端盖整体的结构稳定性。图13中示出的Y方向表示主体部11的长度方向,长度方向Y和厚度方向X垂直。
多个缓冲部12之间的连接方式具有多种形式,例如连续设置或间隔设置。
作为一些示例,多个缓冲部12连续设置,相邻两个缓冲部12的连接处设有过渡圆角,多个缓冲部12在保证缓冲变形能力的基础上,相邻两个缓冲部12的连接处设有过渡圆角,可以避免在连接处产生应力集中,提高缓冲部12的结构稳定性。
请继续参阅图13和图14,作为另一些示例,多个缓冲部12间隔设置。端盖还包括加强部14,加强部14设置于相邻的两个缓冲部12(例如相邻的两个第二缓冲部122)之间,加强部14能够起到对端盖10的加强作用,并且设置加强部14有利于在加工缓冲部12时进行定位,提高其加工精度。
图15是图8所示的端盖组件在I处的再一种放大示意图;图16是本申请再一些实施例提供的端盖组件的立体结构示意图。
如图15和图16所示,在一些实施例中,在端盖10的缓冲部12具有变形能力的基础上,为了进一步保证泄压机构20的结构稳定性,安装部13的厚度大于主体部11的厚度。安装部13用于安装泄压机构20,在此处提高安装部13的厚度,安装部13的强度也相应提高,即使端盖受到作用力,也不容易在安装部13处发生变形,从而能够进一步提高泄压机构20的结构稳定性,保证其打开阈值。
安装部13的厚度大于主体部11的厚度,可以是安装部13的部分沿厚度方向X凸出于主体部11的第一表面111,也可以是安装部13的部分沿厚度方向X凸出于主体部11的第二表面112,或者是沿厚度方向X同时凸出于主体部11的第一表面111和第二表面112。
安装部13包括沿厚度方向X彼此相对的第二边缘13a和第四边缘。其中第二边缘13a靠近电极组件设置,第四边缘背离电极组件设置。
缓冲部12包括沿厚度方向X彼此相对的第一边缘12a和第三边缘。其中第一边缘12a靠近电极组件设置,第三边缘背离电极组件设置。
作为一些示例,当缓冲部12的至少部分沿厚度方向X凸出于主体部11的第一表面111以形成拱形结构时,沿厚度方向X,第一边缘12a平齐于第二边缘13a。由于第一边缘12a和第二边缘13a平齐,当端盖10受到电池单体内部的作用力时,作用力能够同时作用于第一边缘12a和第二边缘13a,在缓冲部12处发生变形,降低传递至泄压机构20的作用力;由于安装部13的强度较高,能够同时承受较大强度的作用力,不容易发生变形,也能够降低传递至泄压机构20的作用力。缓冲部12和安装部13二者协同作用,共同降低传递至泄压机构20的作用力,提高泄压机构20的结构稳定性。
可选地,当缓冲部12的至少部分沿厚度方向X凸出于主体部11的第一表面111以形成拱形结构时,沿厚度方向X,第一边缘12a超出于第二边缘13a。当端盖10受到电池单体内部的作用力时,作用力首先作用于缓冲部12,缓冲部12预先发生变形,以使作用力能够在一定程度上于缓冲部12释放,从而降低传递至泄压机构20的作用力;并且能够降低作用力冲击端盖其他部位例如安装部13的作用力强度,降低安装部13发生变形的风险,从而提高泄压机构20的结构稳定性。
作为另一些示例,当缓冲部12的至少部分沿厚度方向X凸出于主体部11的第二表面112以形成拱形结构时,沿厚度方向X,第三边缘平齐于第四边缘。缓冲部12和安装部13二者协同作用,共同降低传递至泄压机构20的作用力,提高泄压机构20的结构稳定性。
可选地,当缓冲部12的至少部分沿厚度方向X凸出于主体部11的第二表面112以形成拱形结构时,沿厚度方向X,第三边缘超出于第四边缘。缓冲部12能够起到变形释放作用力的作用,还能够降低安装部13发生变形的风险,从而提高泄压机构的结构稳定性。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述,但在不脱离本申请的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件,尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (12)

1.一种端盖组件,用于电池单体,其特征在于,所述端盖组件包括:
泄压机构,被配置为在所述电池单体内部的压力达到阈值时致动以泄放所述压力;以及
端盖,包括主体部、缓冲部和安装部,所述泄压机构安装于所述安装部,所述缓冲部环绕设置于所述安装部的外侧并连接所述主体部和所述安装部,所述缓冲部用于在所述端盖受到冲击时变形,以减小传递到所述泄压机构的作用力。
2.根据权利要求1所述的端盖组件,其特征在于,所述缓冲部的至少部分沿所述端盖的厚度方向凸出于所述主体部以形成拱形结构。
3.根据权利要求2所述的端盖组件,其特征在于,沿所述端盖的厚度方向,所述缓冲部的至少部分朝向背离所述电池单体的电极组件的方向凸出以形成所述拱形结构。
4.根据权利要求2所述的端盖组件,其特征在于,
所述缓冲部设置为多个,多个所述缓冲部分别环绕设置于所述安装部的外侧。
5.根据权利要求4所述的端盖组件,其特征在于,
多个所述缓冲部连续设置,相邻的两个所述缓冲部的连接处设有过渡圆角。
6.根据权利要求4所述的端盖组件,其特征在于,
多个所述缓冲部间隔设置;
所述端盖还包括加强部,所述加强部设置于相邻的两个所述缓冲部之间。
7.根据权利要求4所述的端盖组件,其特征在于,所述多个缓冲部包括第一缓冲部和第二缓冲部,沿所述端盖的厚度方向,所述第一缓冲部和所述第二缓冲部的凸出方向相反。
8.根据权利要求1至7任一项所述的端盖组件,其特征在于,所述安装部的厚度大于所述主体部的厚度。
9.根据权利要求8所述的端盖组件,其特征在于,
沿所述端盖的厚度方向,所述缓冲部的至少部分朝向所述电池单体的电极组件的方向凸出以形成拱形结构,所述缓冲部包括沿所述厚度方向靠近所述电极组件的第一边缘;
所述安装部包括沿所述厚度方向靠近所述电极组件的第二边缘,
其中,沿所述厚度方向,所述第一边缘平齐或超出于所述第二边缘。
10.一种电池单体,其特征在于,包括如权利要求1至9中任一项所述的端盖组件。
11.一种电池,其特征在于,包括如权利要求10所述的电池单体。
12.一种用电装置,其特征在于,包括如权利要求11所述的电池,所述电池用于提供电能。
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CN118299733A (zh) * 2024-06-06 2024-07-05 浙江中泽精密科技股份有限公司 具有一体成型的防爆阀的顶盖、电池壳体及其加工方法

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