CN217589141U - 电池单体、电池以及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池单体、电池以及用电装置。该电池单体包括壳体、端盖组件、电极组件和防护层。端盖组件盖合于壳体。电极组件设置于壳体内。防护层至少设置于端盖组件的面向电极组件的至少部分表面。在电池单体发生热失控时，电池单体内的温度逐步升高，电池单体内的热量聚积，防护层设置于端盖组件的表面，能够提高端盖组件开始融化的温度值，增强端盖组件抗热变形的能力，同时，在一定程度上起到绝缘防护的作用，从而能够降低发生热失控的风险，降低电池单体发生燃烧甚至***的风险，进而提升电池单体的安全性能。

Description

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，特别是涉及电池单体、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。

电池单体在使用过程中，可能会由于外部冲击造成电池单体内部发生热失控而导致温度骤升，温度的持续上升会加速电池单体内部发生放热副反应等，从而可能会导致电池单体发生***、起火等，引发安全风险。

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，旨在提高电池单体的安全性能。

第一方面，根据本申请实施例提出了一种电池单体，电池单体包括壳体、端盖组件、电极组件和防护层。端盖组件盖合于壳体。电极组件设置于壳体内。防护层至少设置于端盖组件的面向电极组件的至少部分表面。

由此，本申请实施例的电池单体的防护层至少设置于端盖组件的面向电极组件的至少部分表面，防护层能够对端盖组件起到良好的防护作用，降低端盖组件和电池单体内的其他构件例如电极组件搭接短路的风险；并且在电池单体循环过程中，电池单体内的温度可能会逐步升高，电池单体内的热量聚积，防护层设置于端盖组件的表面，能够对端盖组件起到绝缘防护的作用，提高端盖组件开始融化的温度值，增强端盖组件抗热变形的能量；并且防护层能够在一定程度上起到阻隔作用，降低传输至端盖组件的热量，从而降低端盖组件发生融化的风险，能够在一定程度上降低发生热失控的风险，降低电池单体发生燃烧甚至***的风险，进而提升电池单体的安全性能。

在任意实施方式中，端盖组件包括端盖和绝缘件。端盖盖合于壳体，端盖设置有电极端子。绝缘件位于端盖的面向电极组件的一侧，以隔开端盖和电极组件，其中，防护层设置于端盖和绝缘件中的至少一者的表面。

由此，本申请实施例的防护层设置于端盖的表面，防护层可以在一定程度上降低电池单体内的热量传递至端盖的风险，从而对端盖起到防护作用。防护层设置于绝缘件的表面，在电池单体发生热失控时，防护层可以在一定程度上降低电池单体内的热量传递至绝缘件的风险，从而对绝缘件起到防护作用，并能够在一定程度上降低绝缘件融化甚至燃烧的风险，一定程度上降低发生热失控的风险。

在任意实施方式中，绝缘件包括沿其自身厚度方向彼此相对的第一表面和第二表面，第一表面和第二表面中的至少一者上设置有防护层。

由此，本申请实施例的防护层设置于第一表面和第二表面，可以显著地将电极组件产生的热量隔绝，以降低传递至绝缘件的热量，降低绝缘件发生融化甚至燃烧的风险。

在任意实施方式中，绝缘件包括平行于绝缘件的厚度方向的至少两个第三表面，第三表面上设置有防护层。

由此，本申请实施例的防护层设置于第三表面，可以较好地防护绝缘件，以降低传递至绝缘件的热量，降低绝缘件发生融化甚至燃烧的风险。

在任意实施方式中，绝缘件包括本体部和相对于本体部朝向背离端盖的方向凸出的凸出部，凸出部和本体部之间围合形成容纳部分电极组件的容纳空间；凸出部包括面向容纳空间的第一侧壁，防护层至少位于本体部面向电极组件的表面和第一侧壁上。

由此，本申请实施例在凸出部的第一侧壁和本体部的面向容纳空间的表面上设置防护层，可以有效地将绝缘件和电极组件隔开绝缘，并且可以将电极组件产生的热量进行阻隔，降低热量传递至绝缘件的风险。

在任意实施方式中，本体部包括沿其自身长度方向相对设置的两个端部；凸出部设置为至少两个，两个凸出部分别位于两个端部。

由此，本申请实施例的相邻两个凸出部之间可以形成容纳空间，且凸出部可以对绝缘件起到加强作用，以提高对端盖的支撑作用，由此提高端盖组件整体的强度。

在任意实施方式中，凸出部环绕本体部设置。

由此，本申请实施例的凸出部可以对绝缘件起到加强作用，以提高对端盖的支撑作用。

在任意实施方式中，端盖上设置有泄压机构，沿绝缘件的厚度方向，绝缘件包括避让部，避让部的投影和泄压机构的投影至少部分重合，避让部具有面向泄压机构的底壁，和围绕底壁设置并连接于底壁的第二侧壁，底壁和第二侧壁围合形成泄压空间，底壁和第二侧壁上具有防护层。

由此，本申请实施例的避让部用于避让泄压机构，给予泄压机构以装配空间。在避让部的底壁和第二侧壁上设置防护层，可以有效地对避让部进行防护，从而提高对绝缘件整体的防护性能。

在任意实施方式中，避让部具有导流孔，沿绝缘件的厚度方向，导流孔贯穿避让部，导流孔的孔壁中具有防护层。

由此，本申请实施例的电池单体内部的气体可以经导流孔流至泄压空间，减缓气体对泄压机构的冲击力，以使电池单体内部的气压可以缓慢释放，提高压力泄放过程的安全性。导流孔的孔壁中设置有防护层，防护层能够对导流孔的表面进行防护，从而提高对绝缘件整体的防护性能。

在任意实施方式中，电极组件包括与电极端子连接的集流构件，集流构件的至少部分位于绝缘件的背离端盖的一侧，其中，防护层还设置于集流构件的至少部分表面。

由此，本申请实施例在集流构件的表面设置防护层，能够显著降低集流构件和电池单体内的其他构件例如壳体直接接触后发生短路等的风险。

在任意实施方式中，防护层的厚度为0.01μm～100μm。

由此，本申请实施例在防护层的厚度在上述范围时，可以有效地起到隔绝作用，以降低电极组件所产生的热量传递至端盖组件的风险，提高对端盖组件的防护作用，且能够降低电池单体发生热失控的风险，从而能够提高电池单体的安全性能。

在任意实施方式中，防护层的厚度为0.05μm～5μm。

由此，本申请实施例在防护层的厚度在上述范围时，能够进一步提高电池单体的安全性能。

在任意实施方式中，防护层为无机层或包含无机材质的复合层。

由此，本申请实施例的无机材质的绝缘性和耐高温性能较好，可以提高防护层的防护效果。

第二方面，本申请提供一种电池，其包括如本申请第一方面任一实施例的电池单体。

第三方面，本申请提供一种用电装置，其包括如本申请第二方面实施例的电池。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分解示意图；

图3为图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是图4所示的电池单体的俯视结构示意图；

图6是图5所示的电池单体沿A-A线作出的不包含电极组件的剖视图；

图7是本申请一些实施例提供的电池单体的端盖组件的分解示意图；

图8是本申请另一些实施例提供的电池单体的端盖组件的分解示意图；

图9是本申请又一些实施例提供的电池单体的端盖组件的分解示意图；

图10是本申请另一些实施例提供的电池单体的分解示意图。

图11是本申请另一些实施例提供的电池单体的端盖组件的分解示意图；

图12是本申请一些实施例提供的电池单体的绝缘件的结构示意图；

图13是图12所示的绝缘件在另一角度下的结构示意图；

图14是本申请另一些实施例提供的电池单体的端盖组件和集流构件的分解示意图；

图15是本申请另一些实施例提供的电池单体的俯视结构示意图；

图16是图15所示的电池单体沿B-B线作出的局部剖视示意图。

附图未必按照实际的比例绘制。

其中，图中各附图标记：

1、电池单体；

10、电极组件；11、主体部；12、极耳部；13、集流构件；

20、外壳组件；21、壳体；210、容纳腔；

22、端盖组件；

221、端盖；222、电极端子；223、绝缘件；2231、第一表面；2232、第二表面；2233、第三表面；2235、容纳空间；

224、本体部；2241、端部；225、凸出部；2251、第一侧壁；

226、避让部；2261、底壁；2262、第二侧壁；2263、导流孔；

30、防护层；

40、泄压机构；

2、电池模块；

3、电池；3a、箱体；31、第一箱体部；32、第二箱体部；33、箱体空间；

4、车辆；41、控制器；42、马达。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

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、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，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凸部，正极集流部涂覆有正极活性物质层，正极凸部的至少部分未涂覆正极活性物质层，正极凸部作为正极极耳。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凸部，负极集流部涂覆有负极活性物质层，负极凸部的至少部分未涂覆负极活性物质层，负极凸部作为负极极耳。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。

电池单体包括外壳组件，外壳组件包括端盖组件和壳体，端盖组件盖合于壳体的开口，以将电极组件和电解质密封于壳体内。

在相关技术中，为了保证端盖组件的一部分和电极组件绝缘隔开，通常将端盖组件的部分设置为绝缘材质，绝缘材质通常为有机聚合物材质，其熔点相对较低，在高温下易于融化甚至燃烧。

发明人发现，随着电池单体应用环境的复杂化，电池单体受到撞击、挤压、过热的可能性增大，由此可能引发电池单体发生热失控。在电池单体发生热失控的初期，电池单体内的温度逐步升高，逐步升高的温度可能会导致端盖组件的部分融化甚至燃烧，燃烧后的端盖组件会继续释放热量，从而进一步提高电池单体内的温度，使得电池单体内的热失控进一步恶化。

基于发明人发现的上述问题，发明人对电池单体的结构进行了改进，提出了一种电池单体，该电池单体包括壳体、端盖组件、电极组件和防护层。端盖组件盖合于壳体。电极组件设置于壳体内。防护层至少设置于端盖组件的面向电极组件的至少部分表面。具有该种结构的电池单体，在发生热失控时，防护层能够对端盖组件进行防护，从而能够在一定程度上降低发生热失控的风险，降低电池单体发生燃烧甚至***的风险，进而提升电池单体的安全性能。

本申请实施例描述的技术方案适用于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设备不做特殊限制。

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4的内部设置有电池3，电池3可以设置在车辆4的底部或头部或尾部。电池3可以用于车辆4的供电，例如，电池3可以作为车辆4的操作电源。

车辆4还可以包括控制器41和马达42，控制器41用来控制电池3为马达42供电，例如，用于车辆4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3不仅仅可以作为车辆4的操作电源，还可以作为车辆4的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆4 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3包括箱体3a和电池单体(图2未示出)，电池单体容纳于箱体3a内。

箱体3a用于容纳电池单体，箱体3a可以是多种结构。在一些实施例中，箱体3a可以包括第一箱体部31和第二箱体部32，第一箱体部31与第二箱体部32相互盖合，第一箱体部31和第二箱体部32共同限定出用于容纳电池单体的箱体空间33。第二箱体部32可以是一端开口的空心结构，第一箱体部31为板状结构，第一箱体部31盖合于第二箱体部32的开口侧，以形成具有箱体空间33的箱体3a；第一箱体部31和第二箱体部32也均可以是一侧开口的空心结构，第一箱体部31的开口侧盖合于第二箱体部32 的开口侧，以形成具有箱体空间33的箱体3a。当然，第一箱体部31和第二箱体部32可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

为提高第一箱体部31与第二箱体部32连接后的密封性，第一箱体部 31与第二箱体部32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31盖合于第二箱体部32的顶部，第一箱体部31亦可称之为上箱盖，第二箱体部32亦可称之为下箱体。

在电池3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3a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2，多个电池模块2再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体3a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1为多个，多个电池单体1先串联或并联或混联组成电池模块2。多个电池模块2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2中的多个电池单体1之间可通过汇流部件实现电连接，以实现电池模块2中的多个电池单体1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。

如图4所示，本申请实施例提供的电池单体1包括电极组件10和外壳组件20，电极组件10容纳于外壳组件20内。

在一些实施例中，外壳组件20还可用于容纳电解质，例如电解液。外壳组件20可以是多种结构形式。

在一些实施例中，外壳组件20可以包括壳体21和端盖组件22，壳体 21为一侧开口的空心结构，端盖组件22盖合于壳体21的开口处并形成密封连接，以形成用于容纳电极组件10和电解质的容纳腔210。

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，端盖组件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、一端开口的空心结构等。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。

在一些实施例中，端盖组件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，外壳组件20也可以是其他结构，比如，外壳组件 20包括壳体21和两个端盖组件22，壳体21为相对的两侧开口的空心结构，一个端盖组件22对应盖合于壳体21的一个开口处并形成密封连接，以形成用于容纳电极组件10和电解质的容纳腔210。在这种结构中，可以一个端盖组件22上设有两个电极端子222，而另一个端盖组件22上未设置电极端子222，也可以两个端盖组件22各设置一个电极端子222。

在电池单体1中，容纳于外壳组件20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为四个。

请继续参阅图4，在一些实施例中，电池单体1包括壳体21、端盖组件22、电极组件10和防护层30。端盖组件22盖合于壳体21。电极组件 10设置于壳体21内。防护层30至少设置于端盖组件22的面向电极组件 10的至少部分表面。

电极组件10包括正极极片、负极极片和隔离件。电极组件10可以是卷绕式电极组、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10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10。

在另一些实施例中，电极组件10为叠片式电极组件。具体地，电极组件10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10的外形来看，电极组件10包括主体部11和连接于主体部11的极耳部12。示例性地，主体部11从主体部11的靠近端盖组件22 的一端延伸出。

在一些实施例中，极耳部12为两个，两个极耳部12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主体部11的同一端延伸出，也可以分别从主体部11的相反的两端延伸出。

主体部11为电极组件10实现充放电功能的核心部分，极耳部12用于将主体部11产生的电流引出。主体部11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12用于电连接于电极端子222。极耳部12可以通过焊接等方式直接连接于电极端子222，也可以通过其它构件间接地连接于电极端子222。例如，电极组件10还包括集流构件13，集流构件13用于电连接电极端子 222和极耳部12。集流构件13为两个，两个集流构件13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。当电池单体设有多个电极组件10时，多个电极组件10的正极集流构件可以一体设置，多个电极组件10的负极集流构件可以一体设置。

防护层30至少设置于端盖组件22的表面，用于隔开端盖组件22的一部分和电极组件10。防护层30除了设置于端盖组件22的表面，还可以设置于其他构件的表面，例如，壳体21的靠近电极组件10的表面、电极组件10的表面等。

防护层30可以通过物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)、喷涂工艺等方式将防护材料形成于端盖组件22的表面。需要说明的是，电池单体1可以在未注入电解质之前，采用上述任一手段将防护材料设置于端盖组件22的表面以形成防护层30。电池单体内形成防护层30后，注入电解质，后续进行化成、静置等工序形成成品电池单体。当然，也可以在制备端盖组件22时，在端盖组件22的表面形成防护层30，然后将壳体21、端盖组件22和电极组件10等构件装配为电池单体。

防护层30具有绝缘性能，可以起到良好的绝缘作用；其成膜致密度较高，可以对端盖组件22起到有效地防护；并且成膜均匀，可以对端盖组件 22的不同区域均起到良好的防护作用。防护层30的材质不限定，可以是无机材质、有机材质，当然也可以是包含无机材质和有机材质的混合物。需要说明的是，无论是无机材质、有机材质还是混合物，均可以采用本领域常用的防护材质。

根据本申请实施例的电池单体1，防护层30至少设置于端盖组件22的面向电极组件10的至少部分表面，防护层30能够对端盖组件22起到良好的防护作用，降低端盖组件22的一部分和电池单体1内的其他构件例如电极组件10搭接短路的风险；并且在电池单体1循环过程中，电池单体1内的温度可能逐步升高，电池单体1内的热量聚积，防护层30设置于端盖组件22的表面，能够对端盖组件22起到绝缘防护作用，并提高端盖组件22 开始融化的温度值，增强端盖组件22抗热变形的能量；并且防护层30能够在一定程度上起到阻隔作用，降低传输至端盖组件22的热量，从而降低端盖组件22发生融化的风险，能够在一定程度上降低发生热失控的风险，降低电池单体1发生燃烧甚至***的风险，进而提升电池单体1的安全性能。

图5是图4所示的电池单体的俯视结构示意图；图6是图5所示的电池单体沿A-A线作出的不包含电极组件的剖视图；图7是本申请一些实施例提供的电池单体的端盖组件的分解示意图。

如图5至图7所示，在一些实施例中，端盖组件22包括端盖221和绝缘件223。端盖221盖合于壳体，端盖221设置有电极端子222。绝缘件223位于端盖221的面向电极组件的一侧，以隔开端盖221和电极组件。防护层30设置于端盖221和绝缘件223中的至少一者的表面。

端盖221可以由导电材料(例如金属)制成，也可以由绝缘材料(例如塑胶)制成。当端盖221由金属材料制成时，绝缘件223位于端盖221 面向电极组件的一侧，可以有效地将端盖221和电极组件10绝缘隔开。当端盖221由绝缘材料制成时，绝缘件223位于端盖221面向电极组件的一侧，可以对端盖221起到防护作用，并可以进一步保证端盖221和电极组件绝缘接触。当然，端盖221由绝缘材料制成时，也可以不设置绝缘件。

端盖221和绝缘件223装配时，端盖221的部分可以凸出于绝缘件223 (例如端盖221沿其自身长度方向凸出于绝缘件223，或沿其自身径向凸出于绝缘件223)，以便于端盖221和壳体的连接。

防护层30设置于端盖221的表面，尤其是设置于端盖221的面向电极组件的表面，在电池单体发生热失控时，防护层30可以在一定程度上降低电池单体内的热量传递至端盖221的风险，从而对端盖221起到防护作用，并能够在一定程度上降低端盖221融化甚至燃烧的风险。

当然，防护层30除了设置于端盖221的面向电极组件的表面，也可以设置于端盖221的背离电极组件的表面。防护层30可以对端盖221起到进一步的防护作用，降低端盖221和外部构件发生搭接短路的风险。

防护层30设置于绝缘件223的表面，在电池单体发生热失控时，防护层30可以在一定程度上降低电池单体内的热量传递至绝缘件223的风险，从而对绝缘件223起到防护作用，并能够在一定程度上降低绝缘件223融化甚至燃烧的风险，一定程度上降低发生热失控的风险。

防护层30也可以同时设置于端盖221的表面和绝缘件223的表面，可以进一步提高对端盖组件22整体的防护作用，从而提升电池单体的安全性能。

请继续参阅图7，作为一些示例，绝缘件223包括沿其自身厚度方向彼此相对的第一表面2231和第二表面2232，第一表面2231和第二表面 2232中的至少一者上设置有防护层30。本申请实施例的防护层30设置于第一表面2231和第二表面2232，可以显著地将电极组件10产生的热量隔绝，以降低传递至绝缘件223的热量，降低绝缘件223发生融化甚至燃烧的风险。图5中示出的X方向表示绝缘件223的厚度方向。

示例性地，第一表面2231可以为绝缘件223的面向电极组件的表面，在电池单体发生热失控时，电极组件内产生的热量具有向第一表面2231传递的趋势，防护层30可以有效地降低热量传递至第一表面2231的风险。第二表面2232可以为绝缘件223的背离电极组件的表面，防护层30可以有效地降低热量经第二表面2232传递至绝缘件223的风险，从而对绝缘件 223起到良好的防护，降低热量在绝缘件223中积聚导致绝缘件223融化甚至燃烧的风险。当然，防护层30可以同时设置于第一表面2231和第二表面2232，对绝缘件223起到更全面的防护作用。

图8是本申请另一些实施例提供的电池单体的端盖组件的分解示意图。

如图8所示，作为另一些示例，绝缘件223包括平行于绝缘件的厚度方向的至少两个第三表面2233，第三表面2233上设置有防护层30。本申请实施例的防护层30设置于第三表面2233，可以较好地防护绝缘件223，以降低传递至绝缘件223的热量，降低绝缘件223发生融化甚至燃烧的风险。在本申请实施例中，第三表面2233的数量可以为两个或四个等。

第三表面2233位于第一表面2231和第二表面2232之间，第三表面 2233连接第一表面2231和第二表面2232。第三表面2233上设置防护层 30，可以降低热量经第三表面2233传递至绝缘件223的风险。图5中示出的Y方向垂直于绝缘件223的厚度方向，两个第三表面2233沿Y方向彼此相对。

图9是本申请又一些实施例提供的电池单体的端盖组件的分解示意图。

如图9所示，当在绝缘件223的各个表面上均设置防护层30时，换言之，在第一表面2231、第二表面2232和第三表面2233上均设置防护层30，防护层30可以对绝缘件223起到更全面的防护作用，降低热量传递至绝缘件223导致绝缘件223融化甚至燃烧的风险，从而更进一步地降低发生热失控的风险。

在本申请实施例中，绝缘件223可以具有多种结构形式，例如绝缘件 223可以一体成型，也可以包括两个分体结构，绝缘件223的结构形式可以根据生产需求灵活选用。绝缘件223可以设置为板状结构，也可以设置为包含腔体的结构。

请继续参阅图9，在一些实施例中，绝缘件223包括本体部224和相对于本体部224朝向背离端盖221的方向凸出的凸出部225，凸出部225和本体部224之间围合形成容纳部分电极组件的容纳空间2235；凸出部225包括面向容纳空间2235的第一侧壁2251，防护层30至少位于本体部224面向电极组件的表面和第一侧壁2251上。

绝缘件223的容纳空间2235也可以将电极组件的一部分进行收容，例如可以收容电极组件的集流构件，也可以收容电极组件的集流构件和极耳部，甚至还可以进一步收容主体部的一部分。凸出部225可以用于支撑绝缘件223所形成的容纳空间2235，以对电极组件进行防护，例如容纳空间 2235收容电极组件的集流构件和极耳部时，凸出部225可以对集流构件和极耳部的连接进行防护。

在凸出部225的第一侧壁2251和本体部224的面向电极组件的表面上设置防护层30，可以有效地将绝缘件223和电极组件隔开绝缘，并且可以将电极组件产生的热量进行阻隔，降低热量传递至绝缘件223的风险。

绝缘件223可以是多种形状，比如圆柱体、长方体等。绝缘件223的形状可以根据电极组件的具体形状确定。比如，在电极组件为长方体结构时，绝缘件223可以设置为长方体结构。在电极组件为圆柱体结构时，绝缘件223可以设置为圆柱体。

请继续参阅图9，作为一些示例，绝缘件223为长方体结构形式。示例性地，本体部224可以包括沿其自身长度方向相对设置的两个端部2241，凸出部225设置为至少两个，两个凸出部225分别位于两个端部2241。相邻两个凸出部225之间可以形成容纳空间2235，且凸出部225可以对绝缘件223起到加强作用，以提高对端盖的支撑作用，由此提高端盖组件整体的强度。本体部224的长度方向平行于图9中的X方向。

本申请实施例的凸出部225的数量可以根据生产需求灵活设置。凸出部225可以设置为两个，两个凸出部225分别位于两个端部2241，两个凸出部225和本体部224围合形成容纳空间2235。凸出部225可以设置为三个以上例如三个，三个凸出部225中的其中两个分别位于两个端部2241，其中一个位于两个端部2241之间，相邻的两个凸出部225之间形成一个容纳空间2235，可以形成两个容纳空间2235，各个容纳空间2235可以分别用于容纳电极组件的一部分例如集流构件甚至极耳部等；并且位于两个端部2241中间的凸出部225可以起到一定的支撑和加强作用，进一步提高绝缘件223的强度。

图10是本申请另一些实施例提供的电池单体的分解示意图。

如图10所示，作为另一些示例，绝缘件223为圆柱体结构形式。示例性地，凸出部225环绕本体部224设置。凸出部225和本体部224之间形成容纳空间，以容纳圆柱状电极组件的一部分；并且凸出部225可以对绝缘件223起到加强作用，以提高对端盖的支撑作用。凸出部225的表面可以设置有防护层30，以对绝缘件223进行防护。

图11是本申请另一些实施例提供的电池单体的端盖组件的分解示意图。

如图11所示，在电池单体循环过程中，电池单体内的温度或压力可能会发生骤升，在这种情况下，可以通过电池单体设置泄压机构40，泄压机构40致动以将电池单体内部压力及温度向外泄放，以防止电池单体***、起火。

泄压机构40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的元件或部件。该阈值设计根据设计需求不同而不同。泄压机构40可以采用诸如防爆片、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达到预定阈值时，泄压机构40执行动作或者泄压机构40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40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和温度得以被泄放。泄压机构40产生的动作可以包括但不限于：泄压机构40中的至少一部分破裂、破碎、被撕裂或者打开，等等。泄压机构40在致动时，电池单体的内部的高温高压物质作为泄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。

图12是本申请一些实施例提供的电池单体的绝缘件的结构示意图；图 13是图12所示的绝缘件在另一角度下的结构示意图。

如图11至图13所示，在一些实施例中，端盖221上设置有泄压机构 40，沿绝缘件223的厚度方向，绝缘件223包括避让部226，避让部226的投影和泄压机构40的投影至少部分重合，避让部226具有底壁2261和第二侧壁2262。底壁2261面向泄压机构40设置，第二侧壁2262围绕底壁 2261设置并连接于底壁2261，底壁2261和第二侧壁2262围合形成泄压空间，底壁2261和第二侧壁2262上具有防护层30。第二侧壁2262的结构具有多种形式，例如第二侧壁2262的外部轮廓可以为连续结构，也可以为间断式结构。

避让部226用于避让泄压机构40，以保证泄压机构40能够正常工作。当电池单体内部温度或压力超过阈值时，泄压机构40会动作，将高温的泄放物排出，高温的泄放物会使得避让部226变形融化，在避让部226的底壁2261和第二侧壁2262上设置防护层30，可以有效地对底壁2261和第二侧壁2262进行防护，提高其融化的温度值，达到对避让部226进行有效防护的目的，从而提高对绝缘件223整体的防护性能。上述泄放物可以是气体、电解液或者电极组件的碎片等，图11中示出的X方向表示绝缘件223 的厚度方向。

在本申请实施例中，避让部226的投影是指避让部226沿绝缘件223 的厚度方向投影，换言之，绝缘件223的厚度方向为避让部226的投影面的法线。泄压机构40的投影是指泄压机构40沿绝缘件223的厚度方向投影，换言之，绝缘件223的厚度方向为泄压机构40的投影面的法线。

请继续参阅图11至图13，进一步地，避让部226具有导流孔2263，沿绝缘件223的厚度方向，导流孔2263贯穿避让部226，导流孔2263的孔壁中具有防护层30。电池单体内部的气体可以经导流孔2263流至泄压空间，减缓气体对泄压机构40的冲击力，以使电池单体内部的气压可以缓慢释放，提高压力泄放过程的安全性。导流孔2263的孔壁中设置有防护层30，防护层30能够对导流孔2263的表面进行防护，从而提高对绝缘件223整体的防护性能。

图14是本申请另一些实施例提供的电池单体的端盖组件和集流构件的分解示意图；图15是本申请另一些实施例提供的电池单体的俯视结构示意图；图16是图15所示的电池单体沿B-B线作出的局部剖视示意图。

如图14至图16所示，在另一些实施例中，端盖上设置有泄压机构40，沿绝缘件223的厚度方向，绝缘件223包括避让部226，避让部226贯穿绝缘件223，给予泄压机构40装配空间。

请继续参阅图14至图16，在一些实施例中，电极组件包括与电极端子222连接的集流构件13，集流构件13的至少部分位于绝缘件223的背离端盖221的一侧，其中，防护层30还设置于集流构件13的至少部分表面。集流构件13可以完全位于绝缘件223的背离端盖221的一侧；也可以一部分位于绝缘件223中，另一部分位于绝缘件223的背离端盖221的一侧。

为了将电极组件的主体部产生的电流引出，集流构件13通常具有导电性，在集流构件的表面设置防护层30，能够显著降低集流构件13和电池单体内的其他构件例如壳体直接接触后发生短路等的风险。

在一些实施例中，防护层30的厚度可以为0.01μm～100μm。

防护层30的厚度在上述范围时，可以有效地起到隔绝作用，以降低电极组件所产生的热量传递至端盖组件的风险，提高对端盖组件的防护作用，且能够降低电池单体发生热失控的风险，从而能够提高电池单体的安全性能。防护层30的厚度可选为0.05μm～5μm。示例性地，防护层30的厚度为 0.01μm、0.02μm、0.05μm、0.1μm、0.15μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、 3.5μm、4.0μm、4.5μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、40μm、 50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm。防护层30的厚度也可以是上述任两个数值组成的范围。

在一些实施例中，防护层30可以为物理气相沉积层和/或化学气相沉积层，即通过物理气相沉积和/或化学气相沉积将防护材料至少沉积于端盖组件的表面。该种沉积方式可以将防护材料均匀沉积于端盖组件的表面，提高防护层30厚度的均匀性，由此提高防护性能。并且，气相沉积可以将防护材料沉积于电池单体内各构件例如端盖221、绝缘件223、电极组件等显露出的表面，从而能够降低电池单体内壳体和电极组件搭接短路的风险。

在一些实施例中，防护层30可以为无机层或包含无机材质的复合层。在本文中，包含无机材质的复合层可以为有机-无机杂化物质层或无机-有机杂化物质层，也可以为有机层和无机层的叠层结构。防护层30为无机层或包含无机材质的复合层可以提高防护层的绝缘性和耐高温性能。有机层可以提高防护层30的致密程度，可以提高防护性能。在本申请中，无机层的材质、有机层的材质、复合层的材质均可以来自于本领域已知的材质，且对于混合物材质中各组分的配比，也可以采用本领域常用的配比范围。示例性地，复合层可以为乙二醇铝(Al-(O-CH₂-CH₂-O)_x)等。

作为一些示例，无机层可以包括氧化铝层、氧化硅层、氧化锆层、氧化铪层、氧化钛层、氧化镁层、氧化锌层、勃姆石层、氢氧化铝层、氢氧化镁层和氟化锂层中的一层或多层。当采用多层时，可以各层分别通过气相沉积依次沉积形成。

如图4至图7所示，作为本申请一具体实施例，电池单体包括壳体21、端盖组件22、电极组件10和防护层30。端盖组件22盖合于壳体21。电极组件10设置于壳体21内。端盖组件22包括端盖221和绝缘件223。端盖 221盖合于壳体21，端盖221设置有电极端子222。绝缘件223位于端盖 221的面向电极组件10的一侧，以隔开端盖221和电极组件10。防护层30 设置于绝缘件223的表面。绝缘件223的表面包括沿其自身厚度方向彼此相对的第一表面2231和第二表面2232、以及四个第三表面2233，第三表面2233连接第一表面2231和第二表面2232。第三表面2233平行于绝缘件 223的厚度方向

绝缘件223能够将端盖221和电极组件10绝缘隔开，但是绝缘件223 通常采用有机聚合物材质，其熔点较低。本申请实施例在绝缘件223的各个表面设置防护层30，防护层30能够有效将绝缘件223隔绝，在电池单体发生热失控时，能够有效降低电极组件10传递至绝缘件223的热量，从而对绝缘件223起到较好的防护作用，降低绝缘件223发生融化甚至燃烧导致发生热失控的风险，从而提高电池单体1的安全性能。

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 (15)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：

壳体；

端盖组件，盖合于所述壳体；

电极组件，设置于所述壳体内；

防护层，至少设置于所述端盖组件的面向所述电极组件的至少部分表面。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述端盖组件包括：

端盖，盖合于所述壳体，所述端盖设置有电极端子；

绝缘件，位于所述端盖的面向所述电极组件的一侧，以隔开所述端盖和所述电极组件，

其中，所述防护层设置于所述端盖和所述绝缘件中的至少一者的表面。

3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，

所述绝缘件包括沿其自身厚度方向彼此相对的第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面中的至少一者上设置有所述防护层。

4.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，

所述绝缘件包括平行于所述绝缘件的厚度方向的至少两个第三表面，所述第三表面上设置有所述防护层。

5.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述绝缘件包括本体部和相对于所述本体部朝向背离所述端盖的方向凸出的凸出部，所述凸出部和所述本体部之间围合形成容纳部分所述电极组件的容纳空间；

所述凸出部包括面向所述容纳空间的第一侧壁，所述防护层至少位于所述本体部面向所述电极组件的表面和所述第一侧壁上。

6.根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于，

所述本体部包括沿其自身长度方向相对设置的两个端部；

所述凸出部设置为至少两个，两个所述凸出部分别位于所述两个端部。

7.根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于，

所述凸出部环绕所述本体部设置。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的电池单体，其特征在于，

所述端盖上设置有泄压机构，沿所述绝缘件的厚度方向，所述绝缘件包括避让部，所述避让部的投影和所述泄压机构的投影至少部分重合，所述避让部具有面向所述泄压机构的底壁，和围绕所述底壁设置并连接于所述底壁的第二侧壁，所述底壁和所述第二侧壁围合形成泄压空间，所述底壁和所述第二侧壁上具有防护层。

9.根据权利要求8所述的电池单体，其特征在于，所述避让部具有导流孔，沿所述绝缘件的厚度方向，所述导流孔贯穿所述避让部，所述导流孔的孔壁中具有所述防护层。

10.根据权利要求2至7中任一项所述的电池单体，其特征在于，

所述电极组件包括与所述电极端子连接的集流构件，所述集流构件的至少部分位于所述绝缘件的背离所述端盖的一侧，

其中，所述防护层还设置于所述集流构件的至少部分表面。

11.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，

所述防护层的厚度为0.01μm～100μm。

12.根据权利要求11所述的电池单体，其特征在于，

所述防护层的厚度为0.05μm～5μm。

13.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，

所述防护层为无机层或包含无机材质的复合层。

14.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1至13中任一项所述的电池单体。

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

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