电池、电池模组和用电设备的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池、电池模组和用电设备。


背景技术：

2.锂离子电池是一种新型高能量电池，被广泛应用于新能源汽车中。锂离子电池的安全问题是关系到使用者生命财产安全的重要问题。
3.其中，在电池生产过程中，热失控是锂离子电池最为严重的安全事故，热失控会导致锂离子电池起火以及爆炸。锂离子电池热失控主要源于内短路、外短路导致短时间内在锂离子电池内部产生大量的热量，热量来源包括锂离子电池形成回路时产生的焦耳热量，以及正负极活性物质与电解液之间发生副反应产生的化学热量，导致锂离子电池开阀、起火甚至爆炸。因此，如何设计电池以降低热失控对电池的影响是近年来关注的重点。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种电池、电池模组和用电设备，通过对电池结构进行改进，以减少电池在失控状态时可能造成的危害。
5.本技术实施例提供一种电池，包括：
6.第一壳体，所述第一壳体上开设有开口；
7.防爆件，设置于所述开口处，以封闭所述开口；
8.第二壳体，罩设所述防爆件，且与所述第一壳体密封连接。
9.本技术实施例还提供一种电池模组，包括上述电池。
10.本技术实施例还提供一种用电设备，包括上述电池模组。
11.本技术实施例提供的电池、电池模组和用电设备中，通过在防爆件外部罩设第二壳体，可以在电池发生热失控时，保证电解液等副反应产物冲破防爆件以将第一壳体中的电解液等副反应产物泄放到第二壳体中，第二壳体可以对电解液等副反应产物的泄出起到缓冲作用，第一壳体内仅有少部分电解液与正负极片发生副反应，副反应程度及产热量下降，减少了电解液与正负极性物质发生副反应产生的热量，从而减少电池在失控状态时可能造成的危害。
附图说明
12.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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的附图。
13.图1为本技术实施例提供的电池的正视结构示意图。
14.图2为图1所示的电池中电池壳体的正视结构示意图。
15.图3为图2所示的电池壳体的局部a的结构示意图。
16.图4为图2所示的电池壳体的局部b的结构示意图。
17.图5为本技术实施例提供的电池的俯视结构示意图。
18.图6为本技术实施例提供的电池的侧视结构示意图。
19.图7为图5所示的电池中电池壳体的俯视结构示意图。
20.图8为图6所示的电池中电池壳体的侧视结构示意图。
21.附图标记说明
22.1-电池
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10-电池壳体
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11-第一壳体
23.110-第一侧壁
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111-第二侧壁
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112-第一底壁
24.1120-开口
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113-顶壁
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1130-注液孔
25.114-容纳空间
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13-第二壳体
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130-第二底壁
26.131-缓冲空间
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132-第四侧壁
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1320-排气孔
27.15-防爆件
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151-第三侧壁
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152-底板
28.153-开口槽
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20-电芯
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30-第一极柱
29.40-第二极柱
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h-电池的高度方向。
具体实施方式
30.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域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，都属于本技术保护的范围。
31.为了减少热失控对电池的影响，本技术实施例提供一种电池、电池模组和用电设备，以下将结合附图进行说明。
32.示例性的，用电设备可以包括电池模组，多个电池可以组装成为电池模组，以适应不同用电设备的需求。用电设备可以为电动汽车、储能基站或者3c产品等，3c产品也即是计算机类、通信类和消费类电子产品三者的统称，也可以称为信息家电。比如，3c产品可以为电脑、平板电脑、手机或数字音频播放器等。
33.本技术实施例对电池结构进行了改进，以减少热失控对电池的影响。以下将对电池结构进行说明。
34.请参阅图1，图1为本技术实施例提供的电池的正视结构示意图。本技术实施例提供一种电池1，电池1可以是锂离子电池，锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌(习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插表示)。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇椅电池”。充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程)，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的
锂离子越多，放电容量越高。
35.示例性的，电池1可以包括电池壳体10，电池壳体10包括第一壳体11、第二壳体13和防爆件15。第一壳体11上设置有开口1120，防爆件15设置于开口1120处，以封闭开口1120。第二壳体13罩设防爆件15，且与第一壳体11密封连接。
36.通过在防爆件15外部罩设第二壳体13，可以在电池1发生热失控时，保证电解液等副反应产物冲破防爆件15以将第一壳体11中的电解液等副反应产物泄放到第二壳体13中，第二壳体13可以对电解液等副反应产物的泄出起到缓冲作用，第一壳体11内仅有少部分电解液与正负极片发生副反应，副反应程度及产热量下降，减少了电解液与正负极性物质发生副反应产生的热量，从而减少电池1在失控状态时可能造成的危害。
37.请结合图1并参阅图2，图2为图1所示的电池中电池壳体的正视结构示意图。第一壳体11包括邻接的第一侧壁110、第二侧壁111以及连接第一侧壁110和第二侧壁111且相对设置的顶壁113和第一底壁112，第一侧壁110的面积小于第二侧壁111的面积，可以理解的是，在电池1的高度一定的情况下，第一侧壁110的宽度小于第二侧壁111的宽度。第一侧壁110和第二侧壁111的数量均分别为两个，两个第一侧壁110相对设置，两个第二侧壁111相对设置。其中，开口1120可以设置在第一侧壁110、顶壁113和第一底壁112中的一者或多者上。也即是说，第二壳体13可以与第一侧壁110连接，也可以与顶壁113连接，还可以与第一底壁112连接。第二壳体13还可以为多个，在两个壁或者三个壁上均设置防爆阀15和第二壳体13。
38.其中，第二壳体13远离第一壳体11的位置设置有排泄孔1320，排泄孔1320用于电池1发生热失控时，将从第一壳体11内泄出的电解液或者副反应产物通过排泄孔1320排出到第二壳体13之外，也即是排出到电池1的外部。当然，第二壳体13也可以不设置排泄孔1320，此时第二壳体13只作电解液排出时的缓冲。
39.示例性的，电池1还可以包括电芯20和极柱，极柱可以为极性相反的第一极柱30和第二极柱40，比如，第一极柱30和第二极柱40可以分别为正极柱和负极柱。第一极柱30和第二极柱40的数量可以不同，比如，第一极柱30可以为两个，第二极柱40为一个，两个第一极柱30与一个第二极柱40配合，可以增加电池1的充放电速度。极柱可以设置在第一壳体11的外部，第一壳体11具有容纳空间114，也即是说，两个第一侧壁110、两个第二侧壁111、顶壁113和第一底壁112围设形成容纳空间114，容纳空间114可以用于容纳电芯20。极柱可以设置于第一壳体11的外部，比如，极柱可以设置第一侧壁110背离容纳空间114的一侧。
40.其中，在电池的高度方向h上，极柱位于排泄孔1320的上方，比如，排泄孔1320可以靠近第二壳体13的底部设置。再比如，第二壳体13可以包括倾斜的第二底壁130。第二底壁130可以设置排泄孔1320。可以理解的是，将第二壳体13的第二底壁130设置为倾斜的侧壁，可以加快电解液及副反应产物的流出速度。
41.示例性的，第一壳体11与第二壳体13的尺寸关系可以为：第二壳体13的正投影与第一壳体11的正投影重合，或者第二壳体13的正投影与防爆件15的正投影重合。需要说明的是，由于防爆件15可以设置在第一壳体11的第一侧壁110、顶壁113和第一底壁112中的一者或多者上，防爆件15设置在不同位置时，第一壳体11与第二壳体13的尺寸关系可以根据需要进行选择。举例说明，第一种情况下，防爆件15设置在顶壁113上，第二壳体13的正投影可以与第一壳体11的正投影重合，此时顶壁113可以不设置其他部件，只设置防爆件15和第
二壳体13。第二壳体13的正投影也可以与防爆件15的正投影重合，这时还可以在顶壁113上设置如注液孔、极柱等部件。在这种情况下，第二壳体13可以不设置排泄孔1320，第二壳体13仅对电解液及副反应产物起到缓冲作用。第二种情况下，防爆件15设置在第一侧壁110上，此种情况与第一种情况相似，第一壳体11与第二壳体13的尺寸关系也可以参照上述说明。第三种情况下，防爆件15设置在第一底壁112上，此时，第二壳体13的正投影可以与第一壳体11的正投影重合，第二壳体13的正投影也可以与防爆件15的正投影重合。情况也与第一种情况相似，这里不再赘述。第二种情况和第三种情况下，第二壳体13可以设置排泄孔1320，以将电解液和副反应产物从电池1中排出到其外部。
42.为了更清楚的说明本技术实施例的电池1的结构组成，以下将以上述第三种情况为例进行说明。
43.从电池1的高度方向h来看，两个第一侧壁110可以分别是第一壳体11左右两侧的侧壁，第一底壁112位于第一壳体11的底部。第一底壁112开设有开口1120。第二壳体13自第一底壁112与第一壳体11连接，第二壳体13具有缓冲空间131。防爆件15设置于缓冲空间131内，防爆件15与第一底壁112连接，且对应开口1120设置，以封闭开口1120。电芯20也即是电池1的主要组成部件，电芯20内盛装有电解液，用于电池充放电过程中，提供离子运动的介质或者通道。第一极柱30可以为正极柱，第二极柱40可以为负极柱，正极柱和负极柱用于分别与电源或者耗电元件的正极和负极连接，从而为电池1充电或者放电提供端口。当然，也可以将第一极柱30设置为负极柱，将第二极柱40设置为正极柱。这里仅举例进行说明，而不应理解为对极柱正负极性设置的限制。
44.第一侧壁110可以用于承载极柱，比如，可以将第一极柱30和第二极柱40相对设置于两个第一侧壁110上。通过将电池壳体10分成由第一壳体11和第二壳体13组成，并且将防爆件15设置于第一壳体11和第二壳体13之间，可以在电池1发生热失控时，迅速冲破防爆件15以露出开口1120，将电芯20中的电解液泄放到第二壳体13中，第二壳体13可以对电解液的泄出起到缓冲作用，第一壳体11内仅有少部分电解液与正负极片发生副反应，副反应程度及产热量下降，也即减少了电解液与正负极性物质发生副反应产生的热量，从而降低热失控现象对电池的影响。
45.需要说明的是，锂离子电池热失控主要源于内短路、外短路导致短时间内在电池1内部产生大量的热量，热量来源包括电池形成回路时产生的焦耳热量，以及正负极活性物质与电解液之间发生副反应产生的化学热量，大量的热量会导致电池开阀、起火甚至爆炸。本技术实施例在电池1设计阶段对电池壳体10进行了改进，将电池壳体10分为第一壳体11和第二壳体13，并且在第一壳体11和第二壳体13之间设置有防爆件15，当第一壳体11内的电芯20出现短路现象而产生高温高压现象时，高温高压冲破防爆件15，可以使电芯20内的电解液泄出到第二壳体13的缓冲空间131，也即给高温高压的液体一个通道，防止高温高压的液体到处飞溅而造成此电池的极柱的污染，以及对其相邻电池的污染。此外，电解液从第一壳体11中泄出，第一壳体11内仅有少部分电解液与正负极片发生副反应，副反应程度及产热量下降，可以减少正负极活性物质与电解液之间的副反应或者副反应的剧烈程度，从而减少副反应产生的焦耳热量，以降低热失控对电池1的影响。本技术实施例在电池1的结构设计阶段即考虑了电池1的安全问题，提高了电池1的安全性能。
46.其中，对于防爆件15的设置，是根据能将电解液快速泄出的目的来进行设计的。示
例性的，开口1120的面积与第一底壁112的面积之比大于或等于0.6，也即是说，开口1120占据第一底壁112面积的一半以上。而由于防爆件15是用来封闭开口1120的，也即是说，当出现热失控时，将电解液泄出所通过的开口1120的面积越大，电解液泄出的速度越快，第一壳体11内仅有少部分电解液与正负极片发生副反应，副反应程度及产热量下降，也即减少了电解液与正负极活性物质发生副反应的时间，进而降低副反应的剧烈程度，由此来减少热量的产生。
47.示例性的，第一壳体11可以为长方体形壳体，第一底壁112可以为长方形，开口1120的形状可以根据其面积需要，再结合第一底壁112的形状进行设计，比如，开口1120的形状可以为椭圆形、中间长方形加两端两个半圆形。当然，开口1120的形状还可以有其他形状，这里不再一一举例。
48.示例性的，请结合图1和图2并参阅图3和图4，图3为图2所示的电池壳体的局部a的结构示意图，图4为图2所示的电池壳体的局部b的结构示意图。防爆件15可以包括第三侧壁151和底板152，第三侧壁151的一端与底壁112连接，第三侧壁151围绕开口1120设置。第三侧壁151的另一端与底板152连接，第三侧壁151与底板152围设形成有开口槽153。第三侧壁151与底壁112连接可以采用焊接、胶接或者螺丝连接。第三侧壁151与底板152可以一体成型。底板152的形状可以与开口1120的形状相同，底板152的面积可以大于开口1120的面积。可以理解的是，第三侧壁151为周侧壁。第三侧壁151在第一底壁112的投影为环形，环形的内圈与底板152连接，环形的外圈与第一底壁112连接。再比如说，还可以将第三侧壁151朝向开口槽153内凹设置呈弧形。将防爆件15凸出于第一壳体11设置，且将第三侧壁151设置为弧形结构，可以增大防爆件15的面积，进而在将电解液泄出时，可以增大电解液的泄出速度，第一壳体11内仅有少部分电解液与正负极片发生副反应，副反应程度及产热量下降，也即减少电解液与正负极活性物质副反应的发生，从而减少化学热量的产生，进而降低热失控对电池1的影响。
49.其中，请结合图1至图4并参阅图5和图6，图5为本技术实施例提供的电池的俯视结构示意图，图6为本技术实施例提供的电池的侧视结构示意图。顶壁113开设有注液孔1130，通过注液孔1130能够向电池1内注入电解液。注液孔1130还能用于排气，更便于对电池1的使用。
50.示例性的，对于第一极柱30和第二极柱40的设置方式可以为：第一极柱30的数量为两个，两个第一极柱30相邻且设置于一个第一侧壁110靠近顶壁113的一端。第二极柱40在上述第一侧壁110的投影与两个第一极柱30均不产生交叠，第二极柱40设置于靠近另一第一侧壁110靠近第一底壁112的一端。第一极柱30可以为正极柱，第二极柱40可以为负极柱，使用双正极柱可以提高电池1的充电效率。将第一极柱30和第二极柱40相对设置可以减小极柱之间的干扰。
51.以下将从第二壳体13与第一壳体11之间的相对位置关系来对电池壳体10进行说明。
52.示例性的，请结合图1至图6并参阅图7和图8，图7为图5所示的电池中电池壳体的俯视结构示意图，图8为图6所示的电池中电池壳体的侧视结构示意图。第一壳体11在第一底壁112的正投影与第二壳体13在第一底壁112的正投影重合，也即是说，从俯视角度来看，第一壳体11与第二壳体13的占地面积相等，所区别的在于第一壳体11和第二壳体13的高度
不同，比如，第一壳体11的高度大于第二壳体13的高度。从电池1的高度方向h上来看，第一壳体11的高度是第一壳体11顶部至底部的距离，第二壳体13的高度是第二壳体13顶部至底部的距离。
53.其中，第二壳体13包括与另一第一侧壁110同侧的第四侧壁132，第四侧壁132可以设置有排泄孔1320。可以理解的是，当电池出现热失控时，高温高压的电解液从第一壳体11中泄出到第二壳体13，并通过负压将产生的副反应气体以及泄出的电解液从排泄孔1320排出，第一壳体11内仅有少部分电解液与正负极片发生副反应，副反应程度及产热量下降，可以显著降低副反应的剧烈程度以及副反应产生的热量级。当然，排泄孔1320还可以设置在第二壳体13的第二底壁130上，第二底壁130可以倾斜设置，以方便排泄孔1320泄出电解液及副反应产物。
54.本技术实施例提供的电池1、电池模组和用电设备中，通过在防爆件15外部罩设第二壳体13，可以在电池1发生热失控时，保证电解液等副反应产物冲破防爆件15以将第一壳体11中的电解液等副反应产物泄放到第二壳体13中，第二壳体13可以对电解液等副反应产物的泄出起到缓冲作用，第一壳体11内仅有少部分电解液与正负极片发生副反应，副反应程度及产热量下降，减少了电解液与正负极性物质发生副反应产生的热量，从而减少电池1在失控状态时可能造成的危害。
55.以上对本技术实施例提供的电池、电池模组和用电设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术。同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。

技术特征：
1.一种电池，其特征在于，包括：第一壳体，所述第一壳体上开设有开口；防爆件，设置于所述开口处，以封闭所述开口；第二壳体，罩设所述防爆件，且与所述第一壳体密封连接。2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一壳体包括邻接的第一侧壁、第二侧壁以及连接所述第一侧壁和所述第二侧壁且相对设置的顶壁和第一底壁，所述第一侧壁的面积小于所述第二侧壁的面积，所述开口设置于所述第一侧壁、所述顶壁、所述第一底壁中的一者或多者上。3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第二壳体远离所述第一壳体的位置设置有排泄孔。4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述电池还包括极柱，在所述电池的高度方向上，所述极柱位于所述排泄孔的上方。5.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，在所述电池的高度方向上，所述排泄孔靠近所述第二壳体的底部设置。6.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述极柱包括两个第一极柱和一个第二极柱，所述第一极柱与所述第二极柱的极性相反。7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述第二壳体包括倾斜设置的第二底壁，所述第二底壁设置有所述排泄孔。8.根据权利要求1-7任一项所述的电池，其特征在于，所述第二壳体的正投影与所述第一壳体的正投影重合，或者所述第二壳体的正投影与所述防爆件正投影重合。9.一种电池模组，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的电池。10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池模组。

技术总结
本申请实施例提供一种电池、电池模组和用电设备，电池包括：第一壳体，所述第一壳体上开设有开口；防爆件，设置于所述开口处，以封闭所述开口；第二壳体，罩设所述防爆件，且与所述第一壳体密封连接。通过在防爆件外部罩设第二壳体，可以在电池发生热失控时，保证电解液等副反应产物冲破防爆件以将第一壳体中的电解液等副反应产物泄放到第二壳体中，第二壳体可以对电解液等副反应产物的泄出起到缓冲作用，第一壳体内仅有少部分电解液与正负极片发生副反应，副反应程度及产热量下降，减少了电解液与正负极性物质发生副反应产生的热量，从而减少电池在失控状态时可能造成的危害。少电池在失控状态时可能造成的危害。少电池在失控状态时可能造成的危害。


技术研发人员：赵浪 周灶元 方新荣
受保护的技术使用者：欣旺达电动汽车电池有限公司
技术研发日：2022.07.29
技术公布日：2023/1/6