单体电池、电池模组及电池包的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，尤其涉及一种单体电池、电池模组及电池包。


背景技术：

2.在电池的使用过程中，电解液会逐渐被消耗，电池的化学反应会产生大量气体，为了避免电池内部气压过大导致电池损坏或爆炸，电池的壳体内部需要预留较大的空间以储存气体。也因此，电解液的充注量有较大限制，导致电池的卷芯在电解液中的浸泡体积较小，随着电池的使用，卷芯被电解液浸泡的体积会逐渐减小，这导致电解液无法有效地在极片中扩散，严重影响电池的性能和寿命。


技术实现要素：

3.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种单体电池，该单体电池中，卷芯在电解液中的浸泡体积较大，单体电池的性能好，使用寿命长。
4.本技术还提出一种具有上述单体电池的电池模组。
5.本技术还提出一种具有上述电池模组的电池包。
6.根据本技术的第一方面实施例的单体电池，包括：顶盖组件，包括顶盖和防爆阀，所述防爆阀安装于所述顶盖；外壳，连接于所述顶盖，所述外壳与所述顶盖共同限定形成第一腔室；内壳，连接于所述顶盖并位于所述第一腔室内，所述内壳与所述顶盖共同限定形成第二腔室，且所述内壳的外壁、所述外壳的内壁以及所述顶盖共同限定出储气腔；卷芯和电解液，容置于所述第二腔室中；通气装置，安装于所述内壳的壳体上，所述通气装置用于导通所述第二腔室和所述储气腔，以使所述第二腔室中的气体能够进入所述储气腔。
7.根据本技术实施例的单体电池，至少具有如下有益效果：在单体电池的使用过程中，电解液与卷芯之间发生化学反应，反应会产生气体，这部分气体可以通过通气装置进入储气腔中，并在储气腔中暂存；因此，对于该单体电池，不需要在第二腔室内预留过多的用于容置气体的空间，有利于提高第二腔室内的电解液充注量，从而提高卷芯在电解液中的浸泡体积。本技术的单体电池，卷芯在电解液中的浸泡体积大，性能好，使用寿命长。
8.根据本技术的一些实施例，所述通气装置位于所述内壳靠近所述顶盖的一端。
9.根据本技术的一些实施例，所述通气装置包括刺针和阀片，所述阀片能够阻碍气体通过，所述刺针与所述阀片间隔设置，且在所述第二腔室内的气体的推动下，所述阀片能够向所述刺针的端部靠近，以使所述刺针刺破所述阀片。
10.根据本技术的一些实施例，所述通气装置的触发压力小于所述防爆阀的触发压力。
11.根据本技术的一些实施例，所述单体电池还包括挡板，所述挡板的一端与所述内壳的外壁连接，所述挡板的另一端与所述外壳的内壁间隔设置，且所述挡板与所述内壳连接的一端，位于所述通气装置远离所述顶盖的一端。
12.根据本技术的一些实施例，所述挡板倾斜设置，所述挡板远离所述内壳的一端朝
靠近所述顶盖的方向延伸。
13.根据本技术的一些实施例，所述单体电池还包括挡板，所述挡板的一端与所述内壳连接，所述挡板的另一端与所述外壳连接，且所述挡板与所述内壳连接的一端，位于所述通气装置远离所述顶盖的一端，所述挡板具有供气体通过的过气口。
14.根据本技术的一些实施例，所述通气装置包括防水透气膜，所述防水透气膜能够供气体通过且阻碍液体通过。
15.根据本技术的第二方面实施例的电池模组，包括第一方面实施例的单体电池。
16.根据本技术实施例的电池模组，至少具有如下有益效果：性能好，使用寿命长。
17.根据本技术的第三方面实施例的电池包，包括第二方面实施例的电池模组。
18.根据本技术实施例的电池包，至少具有如下有益效果：性能好，使用寿命长。
19.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本技术做进一步的说明，其中：
21.图1为本技术一个实施例的单体电池的主视图；
22.图2为图1中单体电池的侧视图；
23.图3为一些实施例中单体电池的外壳和内壳的示意图；
24.图4为一些实施例中单体电池的的分解示意图；
25.图5为图3中a区域的放大示意图；
26.图6为一些实施例中单体电池的挡板的示意图；
27.图7为一些实施例中单体电池的通气装置的原理示意图；
28.图8为一些实施例中单体电池的通气装置在阀片破裂后的状态示意图。
29.附图标记：101-外壳，102-内壳，103-卷芯，104-电解液，105-通气装置，106-顶盖组件， 107-极耳，108-极柱，109-防爆阀，301-储气腔，302-第二腔室，401-密封钉，402-注液孔， 403-第一腔室，404-顶盖，405-挡板，501-气缝，601-过气口，701-刺针，702-阀片。
具体实施方式
30.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
31.在本技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
32.在本技术的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
33.本技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本技术中的具体含义。
34.本技术的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
35.参照图1至图4，本技术提供了一种单体电池，外壳101、内壳102、卷芯103、电解液 104、通气装置105和顶盖组件106。顶盖组件106包括顶盖404和防爆阀109，防爆阀109 安装于顶盖404上。外壳101与顶盖404连接，外壳101与顶盖404共同限定形成第一腔室 403，内壳102与顶盖404连接，内壳102位于第一腔室403内，内壳102与顶盖404共同限定形成第二腔室302，而内壳102的外壁、外壳101的内壁和顶盖404共同限定出储气腔 301，储气腔实际上为第一腔室403的一部分。卷芯103和电解液104均容置在第二腔室302 中，卷芯103浸泡在电解液104中。通气装置105安装在内壳102的壳体上，通气装置105 用于导通第二腔室302和储气腔301，从而供第二腔室302中的气体进入储气腔301中。
36.在单体电池的使用过程中，电解液104与卷芯103之间发生化学反应，反应会产生气体，这部分气体可以通过通气装置105进入储气腔301中，并在储气腔301中暂存；因此，对于该单体电池，不需要在第二腔室302内预留过多的用于容置气体的空间，这有利于提高第二腔室302内的电解液104充注量，从而提高卷芯103在电解液104中的浸泡体积。本技术的单体电池，卷芯103在电解液104中的浸泡体积大，性能好，使用寿命长。
37.本技术中的单体电池采用双层壳体设计，外壳101和内壳102之间具有一定的空间，当单体电池的外壳101受到外部撞击或冲击时，位于内壳102内部的电解液104、卷芯103所受到的冲击较小，卷芯103不易因撞击而损坏，即，这种双壳体设计提高了单体电池的抗撞击能力。此外，在单体电池的使用过程中，当卷芯103发生膨胀并挤压内壳102时，内壳102 向外膨胀、形变，而储气腔301作为供内壳102形变的空间，内壳102不易直接挤压外壳101 而导致外壳101形变；即，双壳体的设计有利于缓解单体电池使用过程中单体电池整体因内部卷芯103膨胀而发生的形变。
38.参照图1至图4，在一些实施例中，内壳102和外壳101的顶部均具有开口，内壳的开口与外壳的开口朝向相同。内壳的开口可作为卷芯103和电解液104进入第二腔室302的入口，外壳的开口可作为内壳102进入外壳101的入口。顶盖404与内壳102连接以封闭内壳 102的开口，顶盖404与外壳101连接以外壳101的开口，从而实现单体电池的基本封装。
39.参照图1、图3和图4，单体电池还包括极耳107，顶盖组件106还包括极柱108和密封钉401，顶盖404上还具有注液孔402。极耳107的其中一端与卷芯103连接，极耳107的另一端与极柱108连接。注液孔402与第二腔室302连通，电解液104能够通过注液孔402 进入第二腔室302中；注液完成后，密封钉401插入注液孔402中以封闭注液孔402，从而防止电解液104泄漏。当第二腔室302内的气压增大到临界值后，防爆阀109开启，第二腔室302内的气体通过防爆阀109转移至单体电池外，避免第二腔室302内气压过大而导致单体电池爆炸。具体来说，参照图7和图8，在一些实施例中，防爆阀109包括刺针701和阀片702，第二腔室302
内的气体可以驱动阀片702朝刺针701靠近；当第二腔室302内的气压增大至一定值后，阀片702与刺针701接触，刺针701刺破阀片702，随后，第二腔室302 内的气体可以通过防爆阀109的阀片702并转移至单体电池外。
40.而关于通气装置105，在一些实施例中，通气装置105可以设置为防水透气阀，通气装置105具有防水透气膜，防水透气膜能够供气体通过，但能够阻碍液体通过。因此，第二腔室302中的气体可以通过通气装置105，同时通气装置105能够阻挡电解液104随气体通过通气装置105进入第二腔室302中，避免不必要的电解液104消耗，保证单体电池的性能。防水透气膜的具体材质和防水透气原理属于公知技术，此处不详细介绍。
41.在另一些实施例中，通气装置105可以设置为爆破阀，爆破阀与防爆阀109的结构类似，参照图7和图8，通气装置105同样包括刺针701和阀片702，随着第二腔室302内的气体量逐渐增加，第二腔室302内的气压逐渐增加，刺针701的端部和阀片702之间的距离逐渐减小，当第二腔室302内的气压足够大之后，刺针701与阀片702接触并刺破阀片702，阀片702被刺破后形成孔洞，第二腔室302内的气体可以通过阀片702上的孔洞进入储气腔301 中。
42.而在通气装置105设置为爆破阀，防爆阀109设置为防爆阀的情况下，通气装置105的触发压力小于防爆阀109的触发压力。本技术中所说的触发压力，是指刺针701刚好能够刺破阀片702时，作用在阀片702上的压力值。通气装置105的触发压力小于防爆阀109的触发压力，则随着第二腔室302内的气压升高，通气装置105的阀片702首先被破坏，储气腔 301和第二腔室302连通，部分气体从第二腔室302转移至储气腔301中，从而暂时减少第二腔室302中的气体，第二腔室302中的气压因此下降；随着单体电池的继续使用，由于储气腔301的空间有限，整个单体电池内部的气体继续增加，当第二腔室302中的气压上升至防爆阀109的触发压力后，防爆阀109的阀片702被破坏，第二腔室302与外界环境连通，第二腔室302中的部分气体转移至单体电池外，从而避免了单体电池因内部压力过大而爆炸。
43.此外，在单体电池的常规使用过程中，单体电池如图1所示的状态摆放，顶盖404在上；结合图1和图4，通气装置105设置在内壳102靠近顶盖404的一端，这样可以增加通气装置105与电解液104液面之间的距离，减少电解液104通过通气装置105进入储气腔301的情况的发生(尤其是在通气装置105设置为爆破阀的情况下)。
44.参照图3至图5，在通气装置105设置为爆破阀的情况下，单体电池还包括挡板405，挡板405的一端与内壳102的外壁连接，挡板405的另一端与外壳101的内壁间隔设置，挡板405的端部与外壳101之间形成的间隙为气缝501，气缝501可供气体通过，挡板405与内壳102连接的一端，位于通气装置105远离顶盖404的一端。通气装置105的阀片702破裂后形成的孔洞，以及挡板405与外壳101之间形成的气缝501，两者实际上都能够供气体和液体通过，被气体所携带的液滴通过通气装置105后，一部分会被挡板405阻挡和附着在挡板405上，在适当地调整单体电池整体的摆放角度后，附着在挡板405上的电解液104能够回流至第二腔室302中，减少了电解液104的直接损失。
45.在单体电池的常规使用过程中，单体电池如图1所示的状态摆放，因此，参照图4和图 5，为促进电解液104回流，挡板405倾斜设置，挡板405远离内壳102的一端朝靠近顶盖 404的方向延伸。挡板405远离内壳102的一端朝靠近顶盖404的方向延伸，意味着在重力的作用下，电解液104难以沿挡板405流动至气缝501处，电解液104会暂存在挡板405、顶盖404、内壳102和外壳101四者形成的空间中，随着该空间中的电解液104逐渐累积，电解液
104位于该空间中的电解液104液面上升，部分电解液104又会通过阀片702被刺穿形成的孔洞回流至第二腔室302中。挡板405的这种倾斜设置方式有利于减少第二腔室302 中的电解液104损失，提高单体电池的性能和使用寿命。
46.参照图6，在另一些实施例中，挡板405的两端分别与内壳102、外壳101连接，挡板 405与内壳102连接的一端，位于通气装置105远离顶盖404的一端，挡板405开设有过气口601(具体可以是一个孔)，过气口601供气体通过，挡板405同样用于减少电解液104 损失，相对于挡板405与外壳101之间形成气缝501的方式，这种设置方式对装配精度要求较低。
47.本技术还提供了一种电池模组，该电池模组包括如上述实施例所述的单体电池，该电池模组性能好，使用寿命长。电池模组可包括多个单体电池，多个单体电池通过同一个框架(或支架、壳体等)封装在一起。
48.本技术还提供了一种电池包，该电池包包括如上述实施例所述的电池模组，该电池包性能好，使用寿命长。
49.上面结合附图对本技术实施例作了详细说明，但是本技术不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。