外壳、电池单体、电池及用电设备的制作方法

文档序号:32077554发布日期:2022-11-05 06:41阅读:92来源:国知局
外壳、电池单体、电池及用电设备的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域,具体而言,涉及一种外壳、电池单体、电池及用电设备。


背景技术:

2.随着新能源技术的发展,电池的应用越来越广泛,例如应用在手机、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上。
3.电池单体作为储能元件,一般通过电极组件和电解液发生化学反应,从而输出电能。为保证电池单体的正常使用,电池单体需要达到一定的装配要求,比如,外壳与端盖的装配。因此,如何提高电池单体装配质量是电池技术中一个亟待解决的问题。


技术实现要素:

4.本技术实施例提供一种外壳、电池单体、电池及用电设备,能够有效提高电池单体的装配质量。
5.第一方面,本技术实施例提供一种外壳,包括周壁和槽组,槽组包括设置于周壁的第一槽体和第二槽体,第一槽体和第二槽体沿周壁的周向间隔设置,周壁在设置第一槽体的位置的残留厚度小于周壁在设置第二槽体的位置的残留厚度;其中,第一槽体的容积为v1,第二槽体的容积为v2,第一槽体和第二槽体中体积较小一者的体积为v3,满足:0≤|v
1-v2|≤3v3。
6.上述技术方案中,将第一槽体的容积和第二槽体的容积的差值设置在合理范围内,使得在成型第二槽体时的挤料量与成型第一槽体时的挤料量不会相差过大,使得周壁在第一槽体和第二槽体位置产生的应力形变比较均匀,减小周壁的变形,使得周壁的形状更为规则,以满足外壳的装配要求,提高电池单体的装配质量。
7.在一些实施例中,0≤|v
1-v2|≤v3。这样,进一步减小第一槽体的容积和第二槽体的容积的差值,减小在成型第二槽体时的挤料量与成型第一槽体时的挤料量的差值,使得周壁在第一槽体和第二槽体位置产生的应力形变更加均匀,进一步减小周壁的变形。
8.在一些实施例中,v1≤v2。这样,可以将第二槽体做大,降低第二槽体的成型难度。
9.在一些实施例中,第一槽体的深度大于第二槽体的深度,以使周壁在设置第一槽体的位置的残留厚度小于周壁在设置第二槽体的位置的残留厚度。通过使第一槽体的深度大于第二槽体的深度,实现周壁在设置第一槽体的位置的残留厚度小于周壁在设置第二槽体的位置的残留厚度,实现方式简单,可以将周壁设置为壁厚均匀的结构。
10.在一些实施例中,第一槽体的深度为t1,第二槽体的深度为t2,满足:t1≤3t2。这样,使得第二槽体具有一定深度,不会因第二槽体的深度较小导致第二槽体的挤料量不足的情况,使得周壁在第一槽体和第二槽体位置产生的应力形变更加均匀。
11.在一些实施例中,第一槽体的深度为t1,周壁的壁厚为l,满足:0.1≤t1/l<1。既可以保证外壳在内部压力达到起爆压力时在第一槽体位置裂开泄压,又能够保证外壳在寿命
周期内不会因疲劳而在第一槽体位置裂开。
12.在一些实施例中,沿周壁的周向,槽组包括间隔设置的多个第一槽体,相邻的两个第一槽体之间设置有至少一个第二槽体。多个第一槽体沿周壁的周向间隔设置,在外壳的内部压力达到起爆压力时,外壳可以从多个第一槽体的位置进行泄压,提高外壳的泄压效率。相邻的两个第一槽体之间设置有至少一个第二槽体,使得周壁在周向上的各个槽体位置产生的应力变形更为均匀,使得周壁的形状更为规则。
13.在一些实施例中,沿周壁的周向,相邻的两个第一槽体之间设置有多个第二槽体。
14.在一些实施例中,沿周壁的周向,第一槽体与第二槽体交替设置。
15.在一些实施例中,槽组中的多个第一槽体沿周壁的周向均匀设置于周壁。在外壳的内部压力达到起爆压力时,外壳可以从多个第一槽体的位置均匀泄压,提高外壳的泄压效率。
16.在一些实施例中,第一槽体和第二槽体均设置于周壁的外表面。降低了第一槽体和第二槽体的成型难度。
17.在一些实施例中,周壁具有泄压部,第一槽体沿弯折轨迹围绕泄压部延伸。在外壳的内部压力达到起爆压力时,泄压部将以第一槽体为边界打开,周壁上与泄压部对应的位置将形成开口部,外壳内的排放物将通过开口部排出,具有较大的泄压面积,使得排放物能够快速地排出外壳,提高了泄压速率。
18.在一些实施例中,第一槽体沿首尾两端存在距离的非封闭轨迹延伸。在外壳的内部压力达到起爆压力时,泄压部能够以翻转的形式向外打开,打开后的泄压部仍然与周壁除泄压部以外的其他部分局部相连,泄压部并不会因排放物的快速排出而脱离飞出。
19.在一些实施例中,第一槽体包括第一槽部、第二槽部和第三槽部,第一槽部与第三槽部沿周壁的延伸方向相对设置,第一槽部、第二槽部和第三槽部依次连接,以界定出泄压部。第一槽体的结构简单,在外壳的内部压力达到起爆压力时,周壁沿着第二槽部裂开后,能够沿着第一槽部和第三槽部裂开,使得泄压部逐渐向外翻转打开,具有较大的泄压面积。
20.在一些实施例中,第二槽部为圆弧形,第一槽部和第三槽部均与第二槽部相切。圆弧形的第二槽部使得周壁在第二槽部的位置较第一槽部的位置和第三槽部的位置更容易裂开,保证泄压部在泄压时能够更大程度的打开。由于第一槽部和第三槽部均与第二槽部相切,周壁沿第二槽部裂开后,能够更为顺畅地沿着第一槽部和第二槽部裂开。
21.在一些实施例中,第一槽体沿首尾相连的封闭轨迹延伸。在外壳的内部压力达到起爆压力时,泄压部能够与周壁除泄压部以外的其他部分完全脱离,具有更大的泄压面积。
22.在一些实施例中,第二槽体为圆形槽、椭圆形槽或多边形槽。
23.在一些实施例中,周壁上设置有多个槽组,多个槽组沿周壁的延伸方向间隔设置。在周壁上设置多个槽组,提高了外壳的泄压能力,使得外壳能够从更多的位置进行泄压,提高泄压速率。
24.在一些实施例中,相邻的两个槽组分别为第一槽组和第二槽组,第一槽组中的第一槽体与第二槽组中的第二槽体沿周壁的延伸方向相对设置,第二槽组中的第一槽体与第一槽组中的第二槽体沿周壁的延伸方向相对设置。这种结构不仅可以使周壁在每个槽组位置的形状较为规则,还能够使周壁在相邻的两个槽组之间的区域的形状较为规则。
25.在一些实施例中,周壁上设置两个槽组。
26.在一些实施例中,外壳为圆柱体。将第一槽体的容积和第二槽体的容积的差值设置在合理范围内,能够提高周壁的圆度,从而提高电池单体的装配质量。
27.第二方面,本技术实施例提供一种电池单体,包括电极组件和第一方面任意一个实施例提供的外壳;电极组件容纳于外壳内。
28.第三方面,本技术实施例提供一种电池,包括箱体和上述第二方面任意一个实施例提供的电池单体,电池单体容纳于箱体内。
29.第四方面,本技术实施例还提供一种用电设备,包括上述第三方面任意一个实施例提供的电池。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本技术的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,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相关的附图。
31.图1为本技术一些实施例提供的车辆的结构示意图;
32.图2为本技术一些实施例提供的电池的爆炸图;
33.图3为本技术一些实施例提供的电池单体的爆炸图;
34.图4为图3所示的外壳的结构示意图;
35.图5图4所示外壳的主视图;
36.图6为图5所示的外壳的a-a剖视图;
37.图7为本技术另一些实施例提供的外壳的主视图;
38.图8为图7所示的外壳的b-b剖视图;
39.图9为图5所示的外壳的c处局部放大图;
40.图10为本技术又一些实施例提供的外壳的主视图;
41.图11为本技术再一些实施例提供的外壳的主视图。
42.图标:1-外壳;11-周壁;111-外表面;112-泄压部;113-第一端;114-第二端;12-槽组;12a-第一槽组;12b-第二槽组;121-第一槽体;1211-第一槽部;1212-第二槽部;1213-第三槽部;122-第二槽体;13-底壁;2-电极组件;21-正极耳;22-负极耳;3-端盖;4-电极端子;5-集流构件;10-电池单体;20-箱体;201-第一部分;202-第二部分;100-电池;200-控制器;300-马达;1000-车辆;x-周向;z-延伸方向。
具体实施方式
43.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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地描述,显然,所描述的实施例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,都属于本技术保护的范围。
44.除非另有定义,本技术所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本技术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,不是旨在于限制本技术;本技术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。本技术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。
45.在本技术中提及“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技术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。
46.在本技术的描述中,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技术中的具体含义。
47.本技术中术语“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,本技术中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
48.在本技术的实施例中,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,附图示出的本技术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,而不应对本技术构成任何限定。
49.本技术中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
50.本技术中,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,本技术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,本技术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、方形电池单体和软包电池单体,本技术实施例对此也不限定。
51.本技术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,本技术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。
52.电池单体包括电极组件和电解液,电极组件由正极片、负极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正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,未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体,未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极耳。以锂离子电池为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负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,未涂敷负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体,未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极耳。负极集流体的材料可以为铜,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,正极耳的数量为多个且层叠在一起,负极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为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,本技术实施例并不限于此。
53.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。
54.对于电池单体而言,为保证电池单体的安全性,可以在电池单体中设置泄压机构,通过泄压机构来泄放电池单体内部的压力,以降低电池单体爆炸、起火的风险。
55.发明人注意到,即使在电池单体中设置有泄压机构,仍然经常出现电池单体起火、爆炸的风险。其原因在于,目前的泄压机构一般设置在电池单体的外壳的端部,多个电池单体堆叠在一起后,外壳端部上的泄压机构会被其他电池单体所遮挡,导致泄压不及时,发生安全事故。
56.为提高外壳的泄压速率,可以将泄压机构设置在外壳的周壁上,比如,在外壳的周壁上设置泄压槽体,在外壳的内部压力达到起爆压力时,周壁沿着泄压槽体裂开,以泄放外壳内部的压力。
57.发明人发现,在外壳的周壁上设置泄压槽体后,随着周壁上设置泄压槽体的位置应力的释放,周壁容易发生变形,使得周壁的形状不规则,无法满足外壳的装配要求,比如,外壳与端盖装配困难,导致电池单体装配质量下降。
58.鉴于此,本技术实施例提供一种外壳,外壳包括周壁和槽组,槽组包括设置于周壁的第一槽体和第二槽体,第一槽体和第二槽体沿周壁的周向间隔设置,周壁在设置第一槽体的位置的残留厚度小于周壁在设置第二槽体的位置的残留厚度。第一槽体的容积为v1,第二槽体的容积为v2,第一槽体和第二槽体中体积较小一者的体积为v3,满足:0≤|v
1-v2|≤3v3。
59.在这样的外壳中,将第一槽体的容积和第二槽体的容积的差值设置在合理范围内,使得在成型第二槽体时的挤料量与成型第一槽体时的挤料量不会相差过大,使得周壁在第一槽体和第二槽体位置产生的应力形变比较均匀,减小周壁的变形,使得周壁的形状更为规则,以满足外壳的装配要求,提高电池单体的装配质量。
60.本技术实施例描述的外壳适用于电池单体、电池以及使用电池的用电设备。
61.用电设备可以是车辆、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。本技术实施例对上述用电设备不做特殊限制。
62.以下实施例为了方便说明,以用电设备为车辆为例进行说明。
63.请参照图1,图1为本技术一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000的内部设置有电池100,电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电,例如,电池100可以作为车辆1000的操作电源。
64.车辆1000还可以包括控制器200和马达300,控制器200用来控制电池100为马达300供电,例如,用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
65.在本技术一些实施例中,电池100不仅仅可以作为车辆1000的操作电源,还可以作为车辆1000的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
66.请参照图2,图2为本技术一些实施例提供的电池100的爆炸图,电池100包括电池
单体10和箱体20,箱体20用于容纳电池单体10。
67.其中,箱体20是容纳电池单体10的部件,箱体20为电池单体10提供容纳空间,箱体20可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体20可以包括第一部分201和第二部分202,第一部分201与第二部分202相互盖合,以限定出用于容纳电池单体10的容纳空间。第一部分201和第二部分202可以是多种形状,比如,长方体、圆柱体等。第一部分201可以是一侧开放的空心结构,第二部分202也可以是一侧开放的空心结构,第二部分202的开放侧盖合于第一部分201的开放侧,则形成具有容纳空间的箱体20。也可以是第一部分201为一侧开放的空心结构,第二部分202为板状结构,第二部分202盖合于第一部分201的开放侧,则形成具有容纳空间的箱体20。第一部分201与第二部分202可以通过密封元件来实现密封,密封元件可以是密封圈、密封胶等。
68.在电池100中,电池单体10可以是一个、也可以是多个。若电池单体10为多个,多个电池单体10之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体10中既有串联又有并联。可以是多个电池单体10先串联或并联或混联组成电池模块,多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体20内。也可以是所有电池单体10之间直接串联或并联或混联在一起,再将所有电池单体10构成的整体容纳于箱体20内。
69.在一些实施例中,电池100还可以包括汇流部件,多个电池单体10之间可通过汇流部件实现电连接,以实现多个电池单体10的串联或并联或混联。汇流部件可以是金属导体,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等。
70.请参照图3,图3为本技术一些实施例提供的电池单体10的爆炸图,电池单体10包括外壳1、电极组件2和端盖3。
71.外壳1是用于容纳电极组件2的部件,外壳1可以是一端形成开口的空心结构,外壳1也可以是相对的两端形成开口的空心结构。外壳1可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。外壳1的材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、钢、铝合金等。
72.电极组件2是电池单体10中发生电化学反应的部件。电极组件2可以包括正极片、负极片和隔离膜。电极组件2可以是由正极片、隔离膜和负极片通过卷绕形成的卷绕式结构,也可以是由正极片、隔离膜和负极片通过层叠布置形成的叠片式结构。电极组件2具有正极耳21和负极耳22,正极耳21可以是正极片上未涂覆正极活性物质层的部分,负极耳22可以是负极片上未涂覆负极活性物质层的部分。
73.端盖3是封闭外壳1的开口以将电池单体10的内部环境与外部环境隔绝的部件。端盖3与外壳1共同限定出用于容纳电极组件2、电解液以及其他部件的密封空间。端盖3可以焊接于外壳1,以封闭外壳1的开口。端盖3的形状可以与外壳1的形状相适配,比如,外壳1为长方体结构,端盖3为与外壳1相适配的矩形板状结构,再如,外壳1为圆柱体,端盖3为与外壳1相适配的圆形板状结构。端盖3的材质也可以是多种,比如,铜、铁、铝、钢、铝合金等。
74.在外壳1为一端形成开口的空心结构的实施例中,端盖3可以对应设置一个;在外壳1为两端形成开口的空心结构的实施例中,端盖3可以对应设置两个。
75.端盖3上可以设置电极端子4,电极端子4用于与电极组件2电连接,以输出电池单体10的电能。电极端子4与电极组件2可以直接连接,也可以间接连接,比如,电极端子4与电极组件2的正极耳21或负极耳22通过集流构件5间接连接。如图3所示,在电池单体10中的端盖3为一个的实施例中,电池单体10中的电极端子4可以对应设置一个,电极端子4可以通过
集流构件5与正极耳21连接,负极耳22与外壳1连接。
76.请参照图4,图4为图3所示的外壳1的结构示意图。本技术实施例提供一种外壳1,包括周壁11和槽组12,槽组12包括设置于周壁11的第一槽体121和第二槽体122,第一槽体121和第二槽体122沿周壁11的周向x间隔设置,周壁11在设置第一槽体121的位置的残留厚度小于周壁11在设置第二槽体122的位置的残留厚度。其中,第一槽体121的容积为v1,第二槽体122的容积为v2,第一槽体121和第二槽体122中体积较小一者的体积为v3,满足:0≤|v
1-v2|≤3v3。
77.周壁11为外壳1沿长度方向延伸的主体部分。以外壳1为圆柱体为例,外壳1的长度方向与轴向一致,周壁11为外壳1沿轴向延伸的部分,周壁11为绕外壳1的轴线环绕一周的圆柱体结构,周壁11的横截面为圆环形,该横截面垂直于外壳1的轴线。
78.外壳1还可以包括底壁13,底壁13位于周壁11在延伸方向z的一端,底壁13与周壁11为一体成型结构,周壁11在与底壁13相对的一端形成开口,这种外壳1为一端形成开口的空心结构。
79.槽组12包括设置于周壁11上且沿周壁11的周向x排布的多个槽体,一部分槽体为第一槽体121,另一部分槽体为第二槽体122。在槽组12中,第一槽体121可以是一个,也可以是多个,第二槽体122可以是一个,也可以是多个。周壁11上的槽组12可以设置一个,也可以设置多个。以外壳1为圆柱体为例,每个槽组12中的第一槽体121和第二槽体122位于周壁11的同一圆周上。
80.第一槽体121为泄压槽体,在外壳1的内部压力达到起爆压力时,周壁11能够在第一槽体121的位置裂开,以泄放外壳1内部的压力,此时,周壁11在第二槽体122的位置并不会裂开。第二槽体122起到修正周壁11的变形的作用,使得周壁11的形状更加规则。第一槽体121和第二槽体122均可以通过多种方式成型于周壁11,比如,冲压成型、铣削加工成型等。第一槽体121和第二槽体122可以设置在周壁11的外表面111,也可以设置在周壁11的内表面。第一槽体121的形状与第二槽体122的形状可以相同,也可以不同。第一槽体121可以是沿线形轨迹延伸的线形槽,线形轨迹可以是圆形、椭圆形、多边形、u形、c形或直线形等;第一槽体121也可以是圆形、椭圆形、多边形槽等。第二槽体122可以是沿线形轨迹延伸的线形槽,线形轨迹可以是圆形、椭圆形、u形、c形或直线形等;第二槽体122也可以是圆形、椭圆形、多边形槽等。
81.周壁11在设置第一槽体121的位置的残留厚度即为周壁11上设置第一槽体121后在第一槽体121位置剩余部分的厚度。周壁11在设置第二槽体122的位置的残留厚度即为周壁11上设置第二槽体122后在第二槽体122位置剩余部分的厚度。周壁11在设置第一槽体121的位置的残留厚度小于周壁11在设置第二槽体122的位置的残留厚度,使得周壁11在设置第一槽体121的位置较在设置第二槽体122的位置更为薄弱,使得外壳1的内部压力达到起爆压力时能够在第一槽体121的位置正常泄压。
82.第一槽体121的容积等于在周壁11上成型第一槽体121时对应第一槽体121的内部空间的物料的体积。第二槽体122的容积等于在周壁11上成型第二槽体122时对应第二槽体122的内部空间的物料的体积。以第一槽体121和第二槽体122以冲压成型为例,在冲压成型第一槽体121时,周壁11上被挤压而去除的部分的体积(挤料量)等于第一槽体121的容积,在冲压成型第二槽体122时,周壁11上被挤压而去除的部分的体积(挤料量)等于第二槽体
122的容积。
83.请参照图5和图6,图5图4所示外壳1的主视图,图6为图5所示的外壳1的a-a剖视图。以第一槽体121为沿线形轨迹延伸的线形槽为例,v1=a1×
b1×
t1,其中,a1(图5和图6未示出)为第一槽体121沿线形轨迹延伸的长度;b1为第一槽体121的宽度,t1为第一槽体121的深度;以第二槽体122为矩形槽为例,v2=a2×
b2×
t2,其中,a2为第二槽体122的长度,b2为第二槽体122的宽度,t2为第二槽体122的深度。
84.在本技术实施例中,可以是第一槽体121的容积小于第二槽体122的容积,可以是第一槽体121的容积大于第二槽体122的容积,也可以是第一槽体121的容积等于第二槽体122的容积,此时,第一槽体121和第二槽体122中的任意一者均可以称之为最小者。若v1<v2,则v3=v1;若v2<v1,则v3=v2;若v2=v1,则v3=v2=v1。v3也可以表示为((v1+v2)-|v
1-v2|)/2。v1、v2和v3的单位均为mm3。
85.对于一般的外壳1而言,在周壁11上设置泄压槽体(第一槽体121)后,周壁11随着泄压槽体的位置的应力的释放会发生变形,使得外壳1可以无法达到装配要求。以外壳1为圆柱体为例,周壁11发生变形后,周壁11的圆度则很有可能无法达到装配要求,影响外壳1与端盖3的焊接质量。
86.而在本技术实施例中,通过在周壁11上设置第二槽体122,并将第一槽体121的容积和第二槽体122的容积的差值设置在合理范围内,使得在成型第二槽体122时的挤料量与成型第一槽体121时的挤料量不会相差过大,使得周壁11在第一槽体121和第二槽体122位置产生的应力形变比较均匀,减小周壁11的变形,使得周壁11的形状更为规则,以满足外壳1的装配要求,提高电池单体10的装配质量。
87.以外壳1为圆柱体为例,将第一槽体121的容积和第二槽体122的容积的差值设置在合理范围内,能够提高周壁11的圆度,以使外壳1达到装配要求,从而提高电池单体10的装配质量。
88.在一些实施例中,0≤|v
1-v2|≤v3。
89.可理解的,若v1<v2,则满足v
2-v1≤v1;若v2<v1,则满足v
1-v2≤v2。
90.在本实施例中,进一步减小第一槽体121的容积和第二槽体122的容积的差值,减小在成型第二槽体122时的挤料量与成型第一槽体121时的挤料量的差值,使得周壁11在第一槽体121和第二槽体122位置产生的应力形变更加均匀,进一步减小周壁11的变形。
91.在一些实施例中,v1≤v2。这样,可以将第二槽体122做大,降低第二槽体122的成型难度。
92.在一些实施例中,请继续参照图6,第一槽体121的深度大于第二槽体122的深度,以使周壁11在设置第一槽体121的位置的残留厚度小于周壁11在设置第二槽体122的位置的残留厚度。
93.第一槽体121的深度大于第二槽体122的深度,即t1>t2。周壁11的壁厚为l,周壁11在设置第一槽体121位置的残留厚度为l1,周壁11在设置第二槽体122的位置的残留厚度为l2,l1=l-t1,l2=l-t2,由于t1>t2,则l1<l2。
94.以第二槽体122为矩形槽为例,由于t1>t2,可以通过增大第二槽体122的长度a2(参见图5)和/或宽度b2(参见图5)来实现v1≤v2。
95.通过使第一槽体121的深度大于第二槽体122的深度,实现周壁11在设置第一槽体
121的位置的残留厚度小于周壁11在第二槽体122第二槽体122的位置的残留厚度,实现方式简单,可以将周壁11设置为壁厚均匀的结构。
96.在一些实施例中,t1≤3t2。
97.这样,使得第二槽体122具有一定深度,不会因第二槽体122的深度较小导致第二槽体122的挤料量不足的情况,使得周壁11在第一槽体121和第二槽体122位置产生的应力形变更加均匀。
98.在一些实施例中,0.1≤t1/l<1。
99.既可以保证外壳1在内部压力达到起爆压力时在第一槽体121位置裂开泄压,又能够保证外壳1在寿命周期内不会因疲劳而在第一槽体121位置裂开。
100.在一些实施例中,请继续参照图6,沿周壁11的周向x,槽组12包括间隔设置的多个第一槽体121,相邻的两个第一槽体121之间设置有至少一个第二槽体122。
101.沿周壁11的周向x,相邻的两个第一槽体121之间可以设置一个第二槽体122,也可以设置多个第二槽体122。以槽组12中的第一槽体121为三个为例,为方便叙述,将三个第一槽体121分别定位为第一泄压槽体、第二泄压槽体和第三泄压槽体,第一泄压槽体与第二泄压槽体之间的第二槽体122可以是一个,也可以是多个,第二泄压槽体与第三泄压槽体之间的第二槽体122可以是一个,也可以是多个,第三泄压槽体与第一泄压槽体之间的第二槽体122可以是一个,也可以是多个。第一泄压槽体与第二泄压槽体之间的第二槽体122的个数与第二泄压槽体与第三泄压槽体之间的第二槽体122的个数可以相等,也可以不等。第二泄压槽体与第三泄压槽体之间的第二槽体122的个数与第三泄压槽体与第一泄压槽体之间的第二槽体122的个数可以相等,也可以不等。
102.多个第一槽体121沿周壁11的周向x间隔设置,在外壳1的内部压力达到起爆压力时,外壳1可以从多个第一槽体121的位置进行泄压,提高外壳1的泄压效率。相邻的两个第一槽体121之间设置有至少一个第二槽体122,使得周壁11在周向x上的各个槽体位置产生的应力变形更为均匀,使得周壁11的形状更为规则。
103.在一些实施例中,请继续参照图6,沿周壁11的周向x,第一槽体121与第二槽体122交替设置。
104.可理解的,在槽组12中,第二槽体122的个数与第一槽体121的个数相等,沿周壁11的周向x,相邻的两个第一槽体121之间设置一个第二槽体122。以槽组12中的第一槽体121和第二槽体122均为三个为例,槽组12中的三个第一槽体121和三个第二槽体122沿周壁11的周向x的布置顺序为:第一槽体121-第二槽体122-第一槽体121-第二槽体122-第一槽体121-第二槽体122。
105.在另一些实施例中,请参照图7和图8,图7为本技术另一些实施例提供的外壳1的主视图。图8为图7所示的外壳1的b-b剖视图。沿周壁11的周向x,相邻的两个第一槽体121之间设置有多个第二槽体122。
106.沿周壁11的周向x,相邻的两个第一槽体121之间的第二槽体122可以是两个、三个、四个或更多。相邻的两个第一槽体121之间的每一个第二槽体122的容积为v2。示例性的,在图7和图8中,相邻的两个第一槽体121之间的第二槽体122为两个。
107.在一些实施例中,请参照图6和图8所示,槽组12中的多个第一槽体121沿周壁11的周向x均匀设置于周壁11。
108.可理解的,在槽组12中,沿周壁11的周向x,任一相邻的两个第一槽体121之间相距的角度相等。以外壳1为圆柱体为例,相邻的两个第一槽体121之间相距的角度为360
°
/n,n为第一槽体121的个数。比如,槽组12中的第一槽体121为三个,相邻的两个第一槽体121之间相距的角度为120
°

109.在本实施例中,槽组12中的多个第一槽体121沿周壁11的周向x均匀设置于周壁11,使得周壁11在设置多个第一槽体121后释放应力均匀,减小周壁11的变形。此外,在外壳1的内部压力达到起爆压力时,外壳1可以从多个第一槽体121的位置均匀泄压,提高外壳1的泄压效率。
110.在一些实施例中,请继续参照图6和图8,第一槽体121和第二槽体122均设置于周壁11的外表面111。
111.以外壳1为圆柱体为例,外表面111为周壁11的外圆柱面。
112.在成型时,第一槽体121和第二槽体122均从周壁11的外表面111沿周壁11的壁厚方向凹陷,降低了第一槽体121和第二槽体122的成型难度,便于通过冲压的方式成型第一槽体121和第二槽体122。
113.在一些实施例中,请参照图9,图9为图5所示的外壳1的c处局部放大图,周壁11具有泄压部112,第一槽体121沿弯折轨迹围绕泄压部112延伸。
114.泄压部112为周壁11上由第一槽体121沿弯折轨迹延伸而界定出来的区域,第一槽体121位于泄压部112的边缘位置。弯折轨迹为线形轨迹,其可以是多种形状,比如,圆形、椭圆形、多边形、u形、c形等。
115.在外壳1的内部压力达到起爆压力时,泄压部112将以第一槽体121为边界打开,周壁11上与泄压部112对应的位置将形成开口部,外壳1内的排放物将通过开口部排出,具有较大的泄压面积,使得排放物能够快速地排出外壳1,提高了泄压速率。
116.在一些实施例中,请继续参照图9,第一槽体121沿首尾两端存在距离的非封闭轨迹延伸。
117.非封闭轨迹为线形轨迹,非封闭轨迹可以是多种形状,比如u形、c形。如图9所示,以非封闭轨迹为u形为例,第一槽体121为u形槽,第一槽体121界定出的u形区域则为泄压部112。
118.在外壳1的内部压力达到起爆压力时,泄压部112能够以翻转的形式向外打开,打开后的泄压部112仍然与周壁11除泄压部112以外的其他部分局部相连,泄压部112并不会因排放物的快速排出而脱离飞出。
119.在一些实施例中,请继续参照图9,第一槽体121包括第一槽部1211、第二槽部1212和第三槽部1213,第一槽部1211与第三槽部1213沿周壁11的延伸方向z相对设置,第一槽部1211、第二槽部1212和第三槽部1213依次连接,以界定出泄压部112。
120.第一槽部1211和第三槽部1213均可以沿周壁11的周向x(图9未示出)延伸,第二槽部1212可以是沿周壁11的延伸方向z延伸的直线形,也可以是非直线形。第一槽部1211、第二槽部1212和第三槽部1213依次连接大致形成u形结构,可理解的,第一槽体121为u形槽。
121.以外壳1为圆柱体为例,周壁11的延伸方向z即为周壁11的轴向。
122.可理解的,在本实施例中,第一槽体121为沿线形轨迹延伸的线形槽,则v1=a1×
b1×
t1。其中,a1为第一槽部1211的延伸长度、第二槽部1212的延伸长度和第三槽部1213的延
伸长度的总和。
123.在本实施例中,第一槽体121的结构简单,在外壳1的内部压力达到起爆压力时,周壁11沿着第二槽部1212裂开后,能够沿着第一槽部1211和第三槽部1213裂开,使得泄压部112逐渐向外翻转打开,具有较大的泄压面积。
124.在一些实施例中,请继续参照图9,第二槽部1212为圆弧形,第一槽部1211和第三槽部1213均与第二槽部1212相切。
125.圆弧形的第二槽部1212其中点位置与沿周壁11的延伸方向z布置的直线相切,周壁11在该位置更容易裂开,第二槽部1212的中点位置作为周壁11在泄压过程中沿着第一槽体121裂开的起始位,使得周壁11在第二槽部1212的位置较第一槽部1211的位置和第三槽部1213的位置更容易裂开,保证泄压部112在泄压时能够更大程度的打开。由于第一槽部1211和第三槽部1213均与第二槽部1212相切,周壁11沿第二槽部1212裂开后,能够更为顺畅地沿着第一槽部1211和第二槽部1212裂开。
126.在另一些实施例中,第一槽体121沿首尾相连的封闭轨迹延伸。
127.封闭轨迹为线形轨迹,封闭轨迹可以是多种形状,比如,圆形、椭圆形、多边形。
128.在外壳1的内部压力达到起爆压力时,泄压部112能够与周壁11除泄压部112以外的其他部分完全脱离,具有更大的泄压面积。
129.在一些实施例中,第二槽体122为圆形槽、椭圆形槽或多边形槽。多边形槽包括三边形槽、矩形槽、梯形槽、平行四边形槽、五边形槽、六边形槽等。示例性的,在图4-图6中,第二槽体122为矩形槽。
130.可理解的,若第二槽体122为圆形槽,第二槽体122的槽侧面的横截面则呈圆形;若第二槽体122为椭圆形槽,第二槽体122的槽侧面的横截面则呈椭圆形;若第二槽体122为多边形槽,第二槽体122的槽侧面的横截面则呈多边形。其中,槽侧面的横截面垂直于第二槽体122的深度方向。
131.在一些实施例中,请参照图10和图11,图10为本技术又一些实施例提供的外壳1的主视图;图11为本技术再一些实施例提供的外壳1的主视图。周壁11上设置有多个槽组12,多个槽组12沿周壁11的延伸方向z间隔设置。
132.在本实施例中,周壁11上的槽组12可以是两个、三个、四个或者更多。提高了外壳1的泄压能力,使得外壳1能够从更多的位置进行泄压,提高泄压速率。
133.在一些实施例中,请继续参照图10和图11,相邻的两个槽组12分别为第一槽组12a和第二槽组12b,第一槽组12a中的第一槽体121与第二槽组12b中的第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置,第二槽组12b中的第一槽体121与第一槽组12a中的第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置。
134.第一槽组12a中的一个第一槽体121可以与第二槽组12b中的一个第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置,第二槽组12b中的一个第一槽体121可以与第一槽组12a中的一个第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置。比如,如图10所示,第一槽组12a中的两个第一槽体121之间设置一个第二槽体122,第二槽组12b中的两个第一槽体121之间也设置一个第二槽体122,这样,可以实现第一槽组12a中的一个第一槽体121与第二槽组12b中的一个第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置,第二槽组12b中的一个第一槽体121可以与第一槽组12a中的一个第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置。
135.第一槽组12a中的一个第一槽体121可以与第二槽组12b中的多个第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置,第二槽组12b中的一个第一槽体121可以与第一槽组12a中的多个第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置。比如,如图11所示,第一槽组12a中的两个第一槽体121之间设置两个第二槽体122,第二槽组12b中的两个第一槽体121之间也设置两个第二槽体122,这样,可以实现第一槽组12a中的一个第一槽体121与第二槽组12b中的两个第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置,第二槽组12b中的一个第一槽体121可以与第一槽组12a中的两个第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置。
136.第一槽组12a中的第一槽体121与第二槽组12b中的第一槽体121沿周壁11的周向x错位设置,沿周壁11的周向x可以将周壁11划分为多个区域,第一槽组12a中的第一槽体121与第二槽组12b中的第一槽体121交替布置在多个区域中。以第一槽组12a和第二槽组12b中的第一槽体121均为三个为例,沿周壁11的周向x可以将周壁11划分为六个区域,第一槽组12a中的三个第一槽体121与第二槽组12b中的三个第一槽体121交替设置在六个区域内。在相邻的两个区域中,第一槽组12a中的一个第一槽体121与第二槽组12b中相对应第二槽体122位于一个区域内,第二槽组12b中的一个第一槽体121与第一槽组12a中相对应的第二槽体122位于另一个区域内,这样,使得一个区域内的第一槽体121和第二槽体122的体积总和与另一个区域内的第一槽体121和第二槽体122的体积总和基本相等,使得周壁11在相邻的两个槽组12之间的区域的形状较为规则。
137.这种结构不仅可以使周壁11在每个槽组12位置的形状较为规则,还能够使周壁11在相邻的两个槽组12之间的区域的形状较为规则。以外壳1为圆柱体为例,对于每个槽组12而言,由于将第一槽体121的容积和第二槽体122的容积的差值设置在合理范围内,使得周壁11在设置槽组12的位置的形状更为规则,提高周壁11在设置槽组12的位置的圆度;对于相邻的两个槽组12而言,由于第一槽组12a中的第一槽体121与第二槽组12b中的至少一个第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置,第二槽组12b中的第一槽体121与第一槽组12a中的至少一个第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置,这种结构能够提高周壁11在相邻的两个槽组12之间的区域的圆度。
138.在一些实施例中,请继续参照图10和图11,周壁11上设置两个槽组12。
139.示例性的,沿周壁11的延伸方向z,周壁11具有相对的第一端113和第二端114,两个槽组12分别靠近第一端113和第二端114,靠近第一端113的槽组12到第一端113的距离小于两个槽组12之间的距离,靠近第二端114的槽组12到第二端114的距离也小于两个槽组12之间的距离。沿周壁11的延伸方向z,靠近第一端113的槽组12到第一端113的距离可以等于靠近第二端114的槽组12到第二端114的距离。
140.在一些实施例中,外壳1为圆柱体。
141.本技术实施例提供一种电池单体10,包括电极组件2和上述任意一个实施例提供的外壳1,电极组件2容纳于外壳1内。
142.本技术实施例提供一种电池100,包括箱体20和上述任意一个实施例提供的电池单体10,电池单体10容纳于箱体20内。
143.本技术实施例提供一种用电设备,包括上述任意一个实施例提供的电池100。
144.用电设备可以是上述任一应用电池100的设备。
145.此外,如图10所示,本技术实施例还提供一种圆柱外壳,包括周壁11和两个槽组
12,每个槽组12包括设置于周壁11的多个第一槽体121和多个第二槽体122,第一槽体121和第二槽体122沿周壁11的周向x间隔设置,沿周壁11的周向x(图10未示出),相邻的两个第一槽体121之间设置一个第二槽体122,周壁11在设置第一槽体121的位置的残留厚度小于周壁11在设置第二槽体122的位置的残留厚度。一个槽组12中的第一槽体121与另一个槽组12中的第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置,另一个槽组12中的第一槽体121与一个槽组12中的第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置。其中,第一槽体121的容积为v1,第二槽体122的容积为v2,第一槽体121和第二槽体122中体积较小一者的体积为v3,满足:0≤|v
1-v2|≤3v3。
146.对于每个槽组12而言,由于将第一槽体121的容积和第二槽体122的容积的差值设置在合理范围内,使得周壁11在设置槽组12的位置的形状更为规则,提高周壁11在设置槽组12的位置的圆度;对于两个槽组12而言,由于一个槽组12中的第一槽体121与另一个槽组12中的第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置,另一个槽组12中的第一槽体121与一个槽组12中的第二槽体122沿周壁11的延伸方向z相对设置,能够提高周壁11在相邻的两个槽组12之间的区域的圆度,从而提高了圆柱外壳整体的圆度。
147.需要说明的是,在不冲突的情况下,本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
148.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案,并不用于限制本技术,对于本领域的技术人员来说,本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本技术的保护范围之内。
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