CN215989099U - 电池单体、电池以及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池单体、电池以及用电装置。本申请实施例的电池单体，包括：外壳，包括沿第一方向相对设置的第一侧板和第二侧板；电极组件，容纳于外壳内；泄压机构，设置于第一侧板，泄压机构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；以及导气构件，容纳于外壳内并与电极组件沿第二方向布置，第二方向垂直于第一方向。导气构件设置有通道，通道连通于电极组件和第二侧板之间的空间以及电极组件和第一侧板之间的空间，以将电极组件和第二侧板之间的空间内的气体引入电极组件和第一侧板之间的空间并作用在泄压机构上。本申请能在电池单体热失控时及时泄放电池单体的内部压力，提高安全性。

Description

电池单体、电池以及用电装置

技术领域

本申请涉及电池领域，特别是涉及一种电池单体、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

本申请提供一种电池单体、电池以及用电装置，其能提高安全性能。

第一方面，本申请实施例提供了一种电池单体，包括：

外壳，包括沿第一方向相对设置的第一侧板和第二侧板；

电极组件，容纳于外壳内；

泄压机构，设置于第一侧板，泄压机构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；以及

导气构件，容纳于外壳内并与电极组件沿第二方向布置，第二方向垂直于第一方向；

其中，导气构件设置有通道，通道连通于电极组件和第二侧板之间的空间以及电极组件和第一侧板之间的空间，以将电极组件和第二侧板之间的空间内的气体引入电极组件和第一侧板之间的空间并作用在泄压机构上。

上述方案中，当发生短路或过充等现象时，电极组件热失控并释放出高温高压物质，例如高温高压气体，一部分的气体进入第二侧板和电极组件之间；通道可以引导气体流动，以将第二侧板和电极组件之间的气体引入电极组件和第一侧板之间的空间并作用在泄压机构上，气体作用在泄压机构上并向泄压机构施加压力；随着气体的增多，泄压机构承受的压力越大，泄压机构在压力达到阈值时致动，以将气体和其它高温高压物质泄放到电池单体的外部，从而及时泄放电池单体的内部压力，以降低电池单体***、起火的风险，提高安全性。

在一些实施例中，通道面向第一侧板的开口与泄压机构沿第一方向相对设置。

上述方案中，当电极组件热失控并释放出高温高压气体时，气体经由通道冲击在泄压机构上，以使泄压机构快速致动，从而及时泄放电池单体的内部压力，以降低电池单体***、起火的风险。

在一些实施例中，外壳还包括沿第三方向相对设置的两个第三侧板，第三侧板连接第一侧板和第二侧板，第三方向垂直于第一方向和第二方向。通道还连通于电极组件与第三侧板之间的空间，以将电极组件和第三侧板之间的空间内的气体引入电极组件和第一侧板之间的空间并作用在泄压机构上。

上述方案中，当电极组件热失控并释放出高温高压气体时，一部分的气体进入第三侧板和电极组件之间；通道还可以引导气体流动，以将第三侧板和电极组件之间的气体引入电极组件和第一侧板之间的空间，以将气体和其它高温高压物质泄放到电池单体的外部，从而及时泄放电池单体的内部压力，以降低电池单体***、起火的风险。

在一些实施例中，通道包括：凹部，相对于导气构件的面向第一侧板的表面凹陷，且凹部与泄压机构沿第一方向相对设置；第一导气孔，一端连通于凹部，另一端连通于电极组件和第二侧板之间的空间；以及第二导气孔，一端连通于凹部，另一端连通于电极组件和第三侧板之间的空间。

上述方案中，凹部可以汇集第一导气孔中的气体和第二导气孔中的气体，并使气体冲击在泄压机构上，以使泄压机构快速致动，从而及时泄放电池单体的内部压力，以降低电池单体***、起火的风险。

在一些实施例中，通道包括：第一导气孔，沿第一方向贯通导气构件，以将电极组件和第二侧板之间的空间连通于电极组件和第一侧板之间的空间；以及第二导气孔，第二导气孔沿第三方向贯通导气构件，第一导气孔和第二导气孔相交且连通，以将电极组件和第三侧板之间的空间与第一导气孔连通。在本实施例中，电极组件和第三侧板之间的气体能够经由第二导气孔和第一导气孔流动到电极组件和第一侧板之间的空间。

在一些实施例中，通道包括第一导气孔和多个第二导气孔，第一导气孔沿第二方向贯通导气构件，导气构件包括环绕第一导气孔设置的框体，多个第二导气孔沿第一导气孔的周向设置并贯通框体，以将第一导气孔和框体外侧的空间连通。至少一个第二导气孔将电极组件和第一侧板之间的空间与第一导气孔连通，至少一个第二导气孔将电极组件和第二侧板之间的空间与第一导气孔连通。第一导气孔用于为电极组件提供膨胀空间。

上述方案中，导气构件的第一导气孔能够吸收电极组件的膨胀，以减小电池组件受到的压力，改善电极组件的工作性能。

在一些实施例中，电极组件为多个，多个电极组件沿第二方向布置，至少相邻的两个电极组件之间设置有导气构件。

在一些实施例中，电极组件包括正极极片、负极极片以及将正极极片和负极极片隔开的隔离件，电极组件为卷绕式结构或者叠片式结构。电极组件的外表面包括两个宽面和两个窄面，宽面的面积大于窄面的面积，两个宽面沿第二方向相对设置，两个窄面沿第三方向相对设置，第三方向垂直于第一方向和第二方向。导气构件沿第二方向附接于宽面。

在一些实施例中，在第三方向上，导气构件的边缘超出宽面。

在电极组件膨胀时，宽面会挤压导气构件。本实施例使导气构件的边缘超出宽面，以降低导气构件的边缘挤压宽面的风险，减小应力集中，改善电极组件的性能。

在一些实施例中，导气构件被配置为能够在电极组件膨胀时压缩，以为电极组件提供膨胀空间。

上述方案中，导气构件能够通过压缩来吸收电极组件的膨胀，以减小电池组件受到的压力，改善电极组件的工作性能。

在一些实施例中，导气构件粘接于宽面。本实施例还能通过电极组件固定导气构件，减小导气构件的晃动。

在一些实施例中，导气构件由隔热材料制成。当某个电极组件热失控时，导气构件能够延长或阻隔电极组件之间的热扩散，减缓气体的生成速率，降低***风险。

第二方面，本申请实施例提供了一种电池，其包括箱体和至少一个第一方面任一实施例的电池单体，电池单体收容于箱体内。

第三方面，本申请实施例提供了一种用电装置，其包括第二方面的电池，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***示意图；

图3为图2所示的电池模块的结构示意图；

图4为本申请一些实施例提供的电池单体的***示意图；

图5为根据本申请一些实施例提供的电池单体的电极组件的结构示意图；

图6为根据本申请另一些实施例提供的电池单体的电极组件的结构示意图；

图7为本申请一些实施例提供的电池单体的一剖视示意图；

图8为本申请一些实施例提供的电池单体的另一剖视示意图；

图9为本申请一些实施例提供的电池单体的导气构件的结构示意图；

图10为图7所示的电池单体在圆框A处的放大示意图；

图11为本申请另一些实施例提供的电池单体的剖视示意图；

图12为图11所示的导气构件的剖视示意图；

图13为本申请另一些实施例提供的电池单体的剖视示意图；

图14为图13所示的导气构件的剖视示意图。

在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。

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。

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。

电池单体还包括外壳，外壳内部形成用于容纳电极组件和电解液的容纳腔。

对于电池单体来说，主要的安全危险来自于充电和放电过程，同时还有适宜的环境温度设计，为了有效地避免不必要的损失，对电池单体一般会有至少三重保护措施。具体而言，保护措施至少包括开关元件、选择适当的隔离件材料以及泄压机构。开关元件是指电池单体内的温度或者电阻达到一定阈值时而能够使电池停止充电或者放电的元件。隔离件用于隔离正极极片和负极极片，可以在温度上升到一定数值时自动溶解掉附着在其上的微米级(甚至纳米级)微孔，从而使金属离子不能在隔离件上通过，终止电池单体的内部反应。

泄压机构是指电池单体的内部压力或温度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。所述阈值可能取决于电池单体中的正极极片、负极极片、电解液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破裂，从而形成可供内部压力或温度泄放的开口或通道。

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或温度得以被泄放。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***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。

电池单体上的泄压机构对电池单体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压力骤升。这种情况下通过泄压机构致动可以将内部压力向外释放，以防止电池单体***、起火。

泄压机构通常设置在外壳上，泄压机构在电池单体的内部压力达到阈值时致动，以将外壳内的高温高压物质排出，实现内部压力的泄放。然而，发明人发现，在电池单体热失控时，外壳内的构件会影响气体的流动。例如，电极组件会在一定程度上阻挡气体，造成气体容易积累在电极组件的背离泄压机构的一侧，导致气体无法及时地从泄压机构排出，引发安全风险。

鉴于此，为了解决电池单体在热失控时排气不畅的问题，发明人经过深入研究，设计了一种电池单体，通过在外壳的内部设置导气构件，以在电池单体热失控时快速地将气体引导至泄压机构，使气体及时地从泄压机构排出，降低安全风险。

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为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为本申请一些实施例提供的电池的***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为图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7为多个，多个电池单体7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7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7的并联或串联或混联。

图4为本申请一些实施例提供的电池单体的***示意图。

如图4所示，本申请实施例提供的电池单体7包括电极组件10和用于容纳电极组件10的外壳20。

外壳20还可用于容纳电解液。外壳20可以是多种结构形式。例如，外壳20包括壳体21和盖组件22。壳体21为一侧开口的空心结构，盖组件22盖合于壳体21的开口处并密封连接，以形成用于容纳电极组件10和电解液的容纳腔。

壳体21可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。壳体21的形状可根据电极组件10的具体形状来确定。比如，若电极组件10为圆柱体结构，则可选用为圆柱体壳体；若电极组件10为长方体结构，则可选用长方体壳体。

在一些实施例中，盖组件22包括端盖221，端盖221盖合于壳体21的开口处。端盖221可以是多种结构，比如，端盖221为板状结构。示例性的，在图4中，壳体21为长方体结构，端盖221为板状结构，端盖221盖合于壳体21顶部的开口处。

端盖221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。

在一些实施例中，盖组件22还可以包括电极端子222，电极端子222安装于端盖221上。电极端子222为两个，两个电极端子222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10电连接，以输出电极组件10所产生的电能。

在另一些实施例中，电池单体7包括壳体21和两个盖组件22，壳体21为相对的两侧开口的空心结构，两个盖组件22对应盖合于壳体21的两个开口处并形成密封连接，以形成用于容纳电极组件10和电解液的容纳腔。在这种结构中，可以一个盖组件22上设有两个电极端子222，而另一个盖组件22上未设置电极端子222，也可以两个盖组件22各设置一个电极端子222。

在电池单体7中，容纳于壳体21内的电极组件10可以是一个，也可以是多个。示例性的，在图4中，电极组件10为两个。

图5为根据本申请一些实施例提供的电池单体的电极组件的结构示意图；图6为根据本申请另一些实施例提供的电池单体的电极组件的结构示意图。

如图5和图6所示，电极组件10包括正极极片11、负极极片12以及将正极极片11和负极极片12隔开的隔离件13，电极组件10为卷绕式结构或者叠片式结构。

如图5所示，在一些实施例中，电极组件10为卷绕式结构。正极极片11、负极极片12和隔离件13均为带状结构。本申请实施例可以将正极极片11、隔离件13以及负极极片12依次层叠并卷绕两圈以上形成电极组件10。电极组件10呈扁平状。在制备电极组件10时，电极组件10可直接卷绕为扁平状，也可以先卷绕成中空的圆柱形结构，卷绕之后再压平为扁平状。

图5示出了卷绕式的电极组件10的外形轮廓。电极组件10的外表面包括两个宽面14和两个窄面15，两个宽面14均为扁平面相互面对，两个窄面15相互面对，窄面15连接两个宽面14。宽面14大致平行于电极组件10的卷绕轴且为面积最大的表面。宽面14可以是相对平整的表面，并不要求是纯平面。窄面15至少部分为圆弧面。宽面14的面积大于窄面15的面积。

在替代的实施例中，如图6所示，电极组件10为叠片式结构。具体地，电极组件10包括多个正极极片11和多个负极极片12，正极极片11和负极极片12交替层叠。在叠片式结构中，正极极片11和负极极片12均为片状，正极极片11和负极极片12的层叠的方向大体平行于正极极片11的厚度方向和负极极片12的厚度方向。

图6示出了叠片式的电极组件10的外形轮廓。电极组件10的外表面包括两个宽面14和两个窄面15，两个宽面14相互面对，两个窄面15相互面对，窄面15连接两个宽面14。宽面14为面积最大的表面。宽面14可以是相对平整的表面，并不要求是纯平面。宽面14的面积大于窄面15的面积。

图7为本申请一些实施例提供的电池单体的一剖视示意图；图8为本申请一些实施例提供的电池单体的另一剖视示意图；图9为本申请一些实施例提供的电池单体的导气构件的结构示意图；图10为图7所示的电池单体在圆框A处的放大示意图。

如图7至图10所示，本申请实施例的电池单体7包括：外壳20，包括沿第一方向X相对设置的第一侧板211和第二侧板23；电极组件10，容纳于外壳20内；泄压机构30，设置于第一侧板211，泄压机构30用于在电池单体7的内部压力达到阈值时致动，以泄放内部压力；以及导气构件40，容纳于外壳20内并与电极组件10沿第二方向Y布置，第二方向Y垂直于第一方向X。其中，导气构件40设置有通道41，通道41连通于电极组件10和第二侧板23之间的空间以及电极组件10和第一侧板211之间的空间，以将电极组件10和第二侧板23之间的空间内的气体引入电极组件10和第一侧板211之间的空间并作用在泄压机构30上。

第一侧板211和第二侧板23为外壳20的沿第一方向X相对设置的两部分。

在壳体21为一端开口的空心结构时，第一侧板211既可以是盖组件22，也可以是壳体21的位于电极组件10的背离盖组件22的一侧的底板；换言之，第一侧板211和第二侧板23中的一者为盖组件22，第一侧板211和第二侧板23中的另一者为壳体21的底板。

在壳体21为两端开口的空心结构时，第一侧板211和第二侧板23可以分别为两个盖组件22。

当然，第一侧板211和第二侧板23还可以是壳体21的相对设置的两个侧板。

泄压机构30可以是第一侧板211的一部分，也可以与第一侧板211为分体结构。例如。第一侧板211设置有沿自身厚度方向贯通的泄压孔，泄压机构30通过焊接等方式固定在第一侧板211上并覆盖泄压孔。泄压机构30将泄压孔密封，以隔开第一侧板211内外两侧的空间，避免电解液在正常工作时经由泄压孔流出。

泄压机构30用于在电池单体7的内部压力达到阈值时致动以泄放内部压力。当电池单体7产生的气体太多使得壳体21内部压力升高并达到阈值时，泄压机构30执行动作或者泄压机构30中设有的薄弱结构被破裂，气体和其它高温高压物质通过泄压机构30裂开的开口和泄压孔向外释放，进而降低电池单体7发生***的风险。

泄压机构30可以为各种可能的泄压结构，本申请实施例对此并不限定。例如，泄压机构30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7的内部气压达到阈值时能够破裂。

示例性地，泄压机构30上形成有刻痕、凹槽或其它结构，以减小泄压机构30的局部强度并在泄压机构30上形成薄弱结构；在电池单体7的内部压力达到阈值时，泄压机构30在薄弱结构处破裂，泄压机构30沿着破裂处设置的部分翻折并形成开口，以泄放高温高压物质。

导气构件40可以附接到电极组件10，也可以附接到外壳20的内壁。“附接”是指将两个构件贴附接触，两个构件之间可以是贴附并固定，也可以仅是贴附而不固定。例如，导气构件40可以通过粘接剂附接到电极组件10或外壳20的内壁。

当然，导气构件40和电极组件10之间也可以设置其它构件。

第二方向Y垂直于第一方向X。需要说明的是，“垂直”并不要求是绝对的垂直，允许存在一定的偏差。

本申请实施例可以通过移除导气构件40的部分材料来形成导气构件40的通道41。本申请不限制通道41的形状，例如，本申请可以通过导气构件40开设凹部和/或孔等结构来形成通道41。导气构件40的通道41为未被固体填充的空间，其可供流体(例如气体和液体)流动。

通道41可以与电极组件10和第一侧板211之间的空间直接连通，也可以经由孔、间隙或其它空间结构间接连通。通道41可以与电极组件10和第二侧板23之间的空间直接连通，也可以经由孔、间隙或其它空间结构间接连通。

本申请实施例不限定与通道41连通的空间，通道41还可以与电极组件10外侧的其它空间连通。

在本实施例中，通道41的开口无需与泄压机构30相对设置，只要通道41能够在电池单体7热失控时将气体引导至泄压机构30即可。换言之，通道41的开口可以与泄压机构30相对设置，也可以与泄压结构错位设置。

导气构件40的数量可以为一个，也可以为多个。

本实施例不限定导气构件40的材料。例如，导气构件40可以由刚性材料制成，也可以由弹性材料制成。导气构件40可以由导热材料制成，也可以由隔热材料制成。

当发生短路或过充等现象时，电极组件10热失控并释放出高温高压物质，例如高温高压气体，一部分的气体进入第二侧板23和电极组件10之间；通道41可以引导气体流动，以将第二侧板23和电极组件10之间的气体引入电极组件10和第一侧板211之间的空间并作用在泄压机构30上，气体作用在泄压机构30上并向泄压机构30施加压力；随着气体的增多，泄压机构30承受的压力越大，泄压机构30在压力达到阈值时致动，以将气体和其它高温高压物质泄放到电池单体7的外部，从而及时泄放电池单体7的内部压力，以降低电池单体7***、起火的风险。

示例性地，泄压机构30致动后打开泄压孔，电极组件10和第一侧板211之间的空间与泄压孔连通。第二侧板23和电极组件10之间的气体经由通道41、电极组件10和第一侧板211之间的空间以及泄压孔向外泄放。

在一些实施例中，第二侧板23为盖组件22。对应地，壳体21沿第一方向X的一端设有开口。盖组件22的端盖221一般通过焊接与壳体21相连。当电池内部气压增大时，端盖221和壳体21的连接处更容易破裂。

本申请实施例通过设置具有通道41的导气构件40，能够在电池单体7热失控时将盖组件22和电极组件10之间的气体引导至电极组件10和第一侧板211之间的空间，有效地减小电极组件10和盖组件22之间的气压的增大速率，减少累积在电极组件10和盖组件22之间的气体，降低电池单体7在盖组件22处***的风险，提高安全性能。通道41能够将盖组件22和电极组件10之间内的气体引导至电极组件10和第二侧板23之间的空间并使气体作用在泄压机构30上，这样能够使泄压机构30及时致动，从而快速泄放电池单体7的高温高压物质，降低***风险。

在一些实施例中，通道41面向第一侧板211的开口与泄压机构30沿第一方向X相对设置。换言之，在第一方向X上，通道41面向第一侧板211的开口的投影与泄压机构30的投影至少部分的重叠。

导气构件40的面向第一侧板211的端面上形成有通道41的开口，开口可以为一个，也可以为多个。当通道41面向第一侧板211的开口为多个时，至少一个开口与泄压机构30沿第一方向X相对设置。

在本实施例中，当电极组件10热失控并释放出高温高压气体时，气体经由通道41冲击在泄压机构30上，以使泄压机构30快速致动，从而及时泄放电池单体7的内部压力，以降低电池单体7***、起火的风险。

在一些实施例中，通道41面向第一侧板211的开口与泄压机构30的薄弱结构沿第一方向X相对设置。

在一些实施例中，外壳20还包括沿第三方向Z相对设置的两个第三侧板212，第三侧板212连接第一侧板211和第二侧板23，第三方向Z垂直于第一方向X和第二方向Y。通道41还连通于电极组件10与第三侧板212之间的空间，以将电极组件10和第三侧板212之间的空间内的气体引入电极组件10和第一侧板211之间的空间并作用在泄压机构30上。

两个第三侧板212可为壳体21的沿第三方向Z相对设置的两个侧板。

当电极组件10热失控并释放出高温高压气体时，一部分的气体进入第三侧板212和电极组件10之间；通道41还可以引导气体流动，以将第三侧板212和电极组件10之间的气体引入电极组件10和第一侧板211之间的空间，以将气体和其它高温高压物质泄放到电池单体7的外部，从而及时泄放电池单体7的内部压力，以降低电池单体7***、起火的风险。

在一些实施例中，外壳20为长方体结构。外壳20还包括沿第二方向Y相对设置的两个第四侧板213，第四侧板213连接于第一侧板211、第二侧板23和第三侧板212。

在一些实施例中，第三侧板212和第四侧板213均为平板结构。

在一些实施例中，电极组件10为多个，多个电极组件10沿第二方向Y布置，至少相邻的两个电极组件10之间设置有导气构件40。可选地，任意相邻的两个电极组件10之间设置有导气构件40。

在另一些实施例中，也可以将导向构件40靠近第四侧板213设置。

在一些实施例中，电极组件10包括正极极片、负极极片以及将正极极片和负极极片隔开的隔离件，电极组件为卷绕式结构或者叠片式结构。电极组件10的外表面包括两个宽面14和两个窄面15，宽面14的面积大于窄面15的面积，两个宽面14沿第二方向Y相对设置，两个窄面15沿第三方向Z相对设置，第三方向Z垂直于第一方向X和第二方向Y。导气构件40沿第二方向Y附接于宽面14。

电极组件10在充放电的过程中，极片会沿其厚度方向发生膨胀。在卷绕式的电极组件10和叠片式的电极组件10中，沿垂直于宽面14的方向(即第二方向Y)的膨胀量最大。在电极组件10膨胀后，宽面14会挤压第四侧板213，所以宽面14和第四侧板213之间不易聚集气体。

电极组件10沿第三方向Z的膨胀较小，所以窄面15与第三侧板212之间具有较大的间隙，更容易产生气体聚集。

本实施例将导气构件40附接于宽面14，可以使通道41连通于窄面15与第三侧板212之间空间，以在电池单体7热失控时将窄面15与第三侧板212之间的气体引导至泄压机构30，从而及时泄压。

在一些实施例中，在第三方向Z上，导气构件40的边缘超出宽面14。

在第一方向X上，导气构件40的边缘可以超出宽面14，也可以不超出宽面14。可选地，在第一方向X上，导气构件40超出正极极片11的边缘和负极极片12的边缘。

在第三方向Z上，导气构件40的两个边缘均超出宽面14。在第二方向Y上，窄面15的投影与导气构件40的投影至少部分地重叠。

在电极组件10膨胀时，宽面14会挤压导气构件40。本实施例使导气构件40的边缘超出宽面14，以降低导气构件40的边缘挤压宽面14的风险，减小应力集中，改善电极组件10的性能。

在一些实施例中，导气构件40被配置为能够在电极组件10膨胀时压缩，以为电极组件10提供膨胀空间。

导气构件40可以具有一定可压缩性，其可以是弹性材料，也可以是硬质材料。对于硬质材料，通道41会降低硬质材料的强度，使其具有一定的可压缩性。

本实施例的导气构件40能够通过压缩来吸收电极组件10的膨胀，以减小电极组件10受到的压力，改善电极组件10的工作性能。

在一些实施例中，导气构件40可由弹性材料制成，例如可压缩的改性聚丙烯或橡胶等。在另一些实施例中，导气构件40也可由硬质塑料或云母制成。

在一些实施例中，导气构件40粘接于宽面14。导气构件40可通过涂胶、贴胶带或其它方式粘接于宽面14。

本实施例中，导气构件40可以随着电极组件10一起装入壳体21内，简化装配工艺。本实施例还能通过电极组件10固定导气构件40，减小导气构件40的晃动。

在一些实施例中，导气构件40由隔热材料制成。当某个电极组件10热失控时，导气构件40能够延长或阻隔电极组件10之间的热扩散，减缓气体的生成速率，降低***风险。

在一些实施例中，导气构件40长期浸泡在电解液中，其材质还能够耐电解液腐蚀。

在一些实施例中，电池单体7还包括底托板50，底托板50设置于第一侧板211和电极组件10之间并用于支撑电极组件10。底托板50设有通孔，通孔与通道41连通并与泄压机构30沿第一方向X相对设置。

在一些实施例中，通道41包括：凹部411，相对于导气构件40的面向第一侧板211的表面凹陷，且凹部411与泄压机构30沿第一方向X相对设置；第一导气孔412，一端连通于凹部411，另一端连通于电极组件10和第二侧板23之间的空间；以及第二导气孔413，一端连通于凹部411，另一端连通于电极组件10和第三侧板212之间的空间。

凹部411从导气构件40的面向第一侧板211的表面沿背离第一侧板211的方向凹陷。在第一方向X上，凹部411的投影与泄压机构30的投影至少部分地重叠。

第一导气孔412可以为一个，也可以为多个。第二导气孔413可以为一个，也可以为多个。

第一导气孔412一端的开口形成于导气构件40的面向第二侧板23的端面，以使第一导气孔412连通于电极组件10和第二侧板23之间的空间。第二导气孔413一端的开口形成于导气构件40的面向第三侧板212的端面，以使第二导气孔413连通于电极组件10和第三侧板212之间的空间。

在本实施例中，凹部411可以汇集第一导气孔412中的气体和第二导气孔413中的气体，并使气体冲击在泄压机构30上，以使泄压机构30快速致动，从而及时泄放电池单体7的内部压力，以降低电池单体7***、起火的风险。

在一些实施例中，凹部411的过流面积大于第一导气孔412的过流面积和第二导气孔413的过流面积。

在一些实施例中，凹部411为半圆体状。

在一些实施例中，第一导气孔412和第二导气孔413均为多个，多个第一导气孔412和多个第二导气孔413以辐射状分布在凹部411的周围。

图11为本申请另一些实施例提供的电池单体的剖视示意图；图12为图11所示的导气构件的剖视示意图。

如图11和图12所示，在一些实施例中，通道41包括：第一导气孔412，沿第一方向X贯通导气构件40，以将电极组件10和第二侧板23之间的空间连通于电极组件10和第一侧板211之间的空间；以及第二导气孔413，第二导气孔413沿第三方向Z贯通导气构件40，第一导气孔412和第二导气孔413相交且连通，以将电极组件10和第三侧板212之间的空间与第一导气孔412连通。

第一导气孔412可以为一个，也可以为多个。第二导气孔413可以为一个，也可以为多个。

在本实施例中，电极组件10和第三侧板212之间的气体能够经由第二导气孔413和第一导气孔412流动到电极组件10和第一侧板211之间的空间。

在一些实施例中，第一导气孔412和第二导气孔413均为多个，多个第一导气孔412和多个第二导气孔413横纵交叉。

图13为本申请另一些实施例提供的电池单体的剖视示意图；图14为图13所示的导气构件的剖视示意图。

如图13和图14所示，通道41包括第一导气孔412和多个第二导气孔413，第一导气孔412沿第二方向Y贯通导气构件40，导气构件40包括环绕第一导气孔412设置的框体42，多个第二导气孔413沿第一导气孔412的周向设置并贯通框体42，以将第一导气孔412和框体42外侧的空间连通。至少一个第二导气孔413将电极组件10和第一侧板211之间的空间与第一导气孔412连通，至少一个第二导气孔413将电极组件10和第二侧板23之间的空间与第一导气孔412连通。第一导气孔412用于为电极组件10提供膨胀空间。

导气构件40夹持在两个电极组件10之间，两个电极组件10从两侧覆盖第一导气孔412。

框体42包括沿第一方向X相对设置的两个第一梁部421和沿第三方向Z相对设置的两个第二梁部422，第二梁部422连接于两个第一梁部421。两个第一梁部421和两个第二梁部422围成第一导气孔412。

两个第一梁部421均设置有第二导气孔413。靠近第二侧板23的第一梁部421上的第二导气孔413将电极组件10和第二侧板23之间的空间与第一导气孔412连通，靠近第一侧板211的第一梁部421上的第二导气孔413将电极组件10和第一侧板211之间的空间与第一导气孔412连通。

两个第一梁部421上的第二导气孔413和第一导气孔412配合，以将电极组件10和第二侧板23之间的空间连通于电极组件10和第一侧板211之间的空间。

本实施例的导气构件40的第一导气孔412能够吸收电极组件10的膨胀，以减小电极组件10受到的压力，改善电极组件10的工作性能。

在一些实施例中，第二梁部422也设有第二导气孔413，第二梁部422上的第二导气孔413将电极组件10和第三侧板212之间的空间第一导气孔412连通。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：

外壳，包括沿第一方向相对设置的第一侧板和第二侧板；

电极组件，容纳于所述外壳内；

泄压机构，设置于所述第一侧板，所述泄压机构用于在所述电池单体的内部压力达到阈值时致动，以泄放所述内部压力；以及

导气构件，容纳于所述外壳内并与所述电极组件沿第二方向布置，所述第二方向垂直于所述第一方向；

其中，所述导气构件设置有通道，所述通道连通于所述电极组件和所述第二侧板之间的空间以及所述电极组件和所述第一侧板之间的空间，以将所述电极组件和所述第二侧板之间的空间内的气体引入所述电极组件和所述第一侧板之间的空间并作用在所述泄压机构上。

2.根据权利要求1的电池单体，其特征在于，所述通道面向所述第一侧板的开口与所述泄压机构沿所述第一方向相对设置。

3.根据权利要求1的电池单体，其特征在于，所述外壳还包括沿第三方向相对设置的两个第三侧板，所述第三侧板连接所述第一侧板和所述第二侧板，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；

所述通道还连通于所述电极组件与所述第三侧板之间的空间，以将所述电极组件和所述第三侧板之间的空间内的气体引入所述电极组件和所述第一侧板之间的空间并作用在所述泄压机构上。

4.根据权利要求3的电池单体，其特征在于，所述通道包括：

凹部，相对于所述导气构件的面向所述第一侧板的表面凹陷，且所述凹部与所述泄压机构沿所述第一方向相对设置；

第一导气孔，一端连通于所述凹部，另一端连通于所述电极组件和所述第二侧板之间的空间；以及

第二导气孔，一端连通于所述凹部，另一端连通于所述电极组件和所述第三侧板之间的空间。

5.根据权利要求3的电池单体，其特征在于，所述通道包括：

第一导气孔，沿所述第一方向贯通所述导气构件，以将所述电极组件和所述第二侧板之间的空间连通于所述电极组件和所述第一侧板之间的空间；以及

第二导气孔，第二导气孔沿所述第三方向贯通所述导气构件，所述第一导气孔和所述第二导气孔相交且连通，以将所述电极组件和所述第三侧板之间的空间与所述第一导气孔连通。

6.根据权利要求3的电池单体，其特征在于，所述通道包括第一导气孔和多个第二导气孔，所述第一导气孔沿所述第二方向贯通所述导气构件，所述导气构件包括环绕所述第一导气孔设置的框体，多个所述第二导气孔沿所述第一导气孔的周向设置并贯通所述框体，以将所述第一导气孔和所述框体外侧的空间连通；

至少一个所述第二导气孔将所述电极组件和所述第一侧板之间的空间与所述第一导气孔连通，至少一个所述第二导气孔将所述电极组件和所述第二侧板之间的空间与所述第一导气孔连通；

所述第一导气孔用于为所述电极组件提供膨胀空间。

7.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件为多个，多个所述电极组件沿所述第二方向布置，至少相邻的两个所述电极组件之间设置有所述导气构件。

8.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，

所述电极组件包括正极极片、负极极片以及将所述正极极片和所述负极极片隔开的隔离件，所述电极组件为卷绕式结构或者叠片式结构；

所述电极组件的外表面包括两个宽面和两个窄面，所述宽面的面积大于所述窄面的面积，两个所述宽面沿所述第二方向相对设置，两个所述窄面沿第三方向相对设置，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；

所述导气构件沿所述第二方向附接于所述宽面。

9.根据权利要求8所述的电池单体，其特征在于，在所述第三方向上，所述导气构件的边缘超出所述宽面。

10.根据权利要求8所述的电池单体，其特征在于，所述导气构件被配置为能够在所述电极组件膨胀时压缩，以为所述电极组件提供膨胀空间。

11.根据权利要求8所述的电池单体，其特征在于，所述导气构件粘接于所述宽面。

12.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述导气构件由隔热材料制成。

13.一种电池，其特征在于，包括箱体和至少一个如权利要求1-12任一项所述的电池单体，所述电池单体收容于所述箱体内。

14.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求13所述的电池，所述电池用于提供电能。

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