电池单体、电池及用电装置转让专利
申请号 : CN202211388136.5
文献号 : CN115425374B
文献日 : 2023-04-07
发明人 : 黄志翱 , 吴桂森 , 段晓勇 , 李伟
申请人 : 宁德时代新能源科技股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种电池单体,其特征在于,包括:
壳体,具有容纳空间,所述容纳空间内容纳有电解液;
电极组件,设于所述容纳空间内;
电解液补充机构,包括弹性容纳部和与所述弹性容纳部相连通的排液部,所述弹性容纳部设于所述电极组件与所述壳体之间,且所述弹性容纳部的底部具有用于吸入电解液的吸液口,所述排液部的至少部分位于所述电极组件的上方,用于向所述电极组件排放电解液;
其中,所述弹性容纳部包括弹性围壁,所述弹性围壁围设有容纳腔,且所述弹性围壁沿高度方向的两端分别设有输液口和所述吸液口,所述输液口连通所述容纳腔和所述排液部,所述吸液口连通所述容纳腔和所述容纳空间。
2.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述吸液口设有第一单向开闭件,所述第一单向开闭件被配置为在所述弹性容纳部被所述电极组件挤压时关闭所述吸液口,且在所述弹性容纳部回复至初始状态时打开所述吸液口。
3.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于,所述第一单向开闭件包括至少一个第一瓣膜,至少一个所述第一瓣膜的一端与所述容纳腔的内壁面转动连接,另一端向所述排液部的方向倾斜延伸。
4.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述输液口设有第二单向开闭件,所述第二单向开闭件被配置为在所述弹性容纳部被所述电极组件挤压时打开所述输液口,且在所述弹性容纳部回复至初始状态时关闭所述输液口。
5.根据权利要求4所述的电池单体,其特征在于,所述第二单向开闭件包括至少一个第二瓣膜,至少一个所述第二瓣膜的一端与所述容纳腔的内壁面转动连接,另一端向所述排液部的方向倾斜延伸。
6.根据权利要求1‑5中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述电解液补充机构还包括:非弹性连通部,所述非弹性连通部设于所述弹性容纳部与所述排液部之间,并与所述弹性容纳部和所述排液部相连通。
7.根据权利要求1‑5中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述电解液补充机构还包括:吸入部,所述吸入部的一端与所述吸液口相连通,另一端与所述壳体的底部相止抵,且所述吸入部的周侧开设有缺口。
8.根据权利要求1‑5中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述电解液补充机构与所述电极组件之间相绝缘。
9.根据权利要求1‑5中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述电解液补充机构的数量为至少两个,至少两个所述电解液补充机构沿所述电极组件的周侧间隔设置。
10.根据权利要求1‑5中任一项所述的电池单体,其特征在于,所述排液部朝向所述电极组件的一侧设有排液孔。
11.根据权利要求6所述的电池单体,其特征在于,所述弹性容纳部为橡胶件或弹性塑料件;
和/或,所述排液部为橡胶件或塑料件;
和/或,所述非弹性连通部为非弹性塑料件。
12.一种电池,其特征在于,包括权利要求1‑11中任一项所述的电池单体。
13.一种用电装置,其特征在于,包括权利要求12中所述的电池,所述电池用于为所述用电装置供电。
说明书 :
电池单体、电池及用电装置
技术领域
背景技术
件和壳体的底部,电极组件上部靠近端盖侧的活性物质则利用隔膜及活性物质中的孔洞存
在的毛细现象实现电解液的补充,但是这种补充方式效率很低,且在电池运行到生命周期
中后期时,电极组件上部靠近端盖侧的活性物质得不到足够的电解液补充,导致电极组件
容量衰减加速,从而影响电池的使用寿命。
发明内容
部,所述弹性容纳部设于所述电极组件与所述壳体之间,且所述弹性容纳部的底部具有用
于吸入电解液的吸液口,所述排液部的至少部分位于所述电极组件的上方,用于向所述电
极组件排放电解液。
升高,使得弹性容纳部内的电解液能够向排液部方向流动,从而使得电解液能够从排液部
向电极组件的上部排出,进而实现向电极组件的上部补充电解液,然后电解液在重力作用
下均匀补充至电极组件的各个地方;且在电池放电过程中,电极组件的膨胀力减小,弹性容
纳部通过释放弹性势能回复至初始状态,此过程中弹性容纳部又能够通过吸液口吸入壳体
底部的电解液,从而能够实现循环性地对电极组件的上部补充电解液,以提高电池的使用
寿命。
通所述容纳腔和所述排液部,所述吸液口连通所述容纳腔和所述容纳空间。
部的吸液口充入容纳腔内;当电池充电时,电极组件膨胀以挤压弹性围壁,容纳腔内的压力
升高,此时容纳腔内的电解液可流向压力相对较小的排液部,并通过排液部补充至电极组
件的上部,结构和原理均较为简单,易于实现。
部回复至初始状态时打开所述吸液口。
会向排液部方向流动,并从排液孔补充至电极组件的上部。当电池放电时,电极组件收缩复
原,弹性容纳部释放弹性势能也随之回复至初始状态,此时容纳腔内压力减小,第一单向开
闭件打开,使得壳体内的电解液能够通过吸液口吸入容纳腔,从而可在电池下次充电时向
通过排液部向电极组件的上部补充电解液。
伸。
第一瓣膜的开口朝向排液部,这样,当电池充电时,电极组件膨胀以挤压弹性容纳部,弹性
容纳部内压力升高,从而可驱动至少一个第一瓣膜向远离排液部的方向转动以关闭吸液
口,具体的,当采用一个第一瓣膜时,第一瓣膜的另一端与容纳腔内侧壁相止抵,当采用多
个第一瓣膜时,多个第一瓣膜相互止抵,从而可关闭吸液口,以避免电解液从吸液口流出,
进而实现电解液向排液部方向流动。反之,当电池放电时,弹性容纳部回复至初始状态,弹
性容纳部内压力减小,至少一个第一瓣膜向排液部方向转动,以打开吸液口,此时壳体内的
电解液又能够通过吸液口吸入容纳腔。
部回复至初始状态时关闭所述输液口。
纳部也回复至初始状态,此时第二单向开闭件可自动关闭输液口,以便于容纳腔与壳体的
容纳空间之间产生压力差,从而促使壳体内的电解液快速吸入容纳腔。
延伸。
个第二瓣膜的开口也朝向排液部,这样,当电池充电时,电极组件膨胀以挤压弹性容纳部,
弹性容纳部内压力升高,从而可驱动至少一个第二瓣膜向排液部的方向转动,以打开输液
口;当电池放电时,弹性容纳部内的压力减小,至少一个第二瓣膜向吸液口的方向转动以关
闭输液口。具体的,当采用一个第二瓣膜时,第二瓣膜的另一端与排液部的内侧壁相止抵,
以关闭吸液口,当采用多个第二瓣膜时,多个第二瓣膜相互止抵,从而可关闭吸液口。
通。
容纳部与非弹性连通部之间存在压力差,从而便于电解液从弹性容纳部流向排液部。
侧的开口进入弹性容纳部。
附图说明
的限制。而且在整个附图中,用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中:
具体实施方式
围。
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。
关系。在本申请实施例的描述中,“多个”的含义是两个以上,除非另有明确具体的限定。
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。本领域技术人员显式地和
隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请实施例的限制。
体;也可以是机械连接,也可以是电连接;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或两个元件的相互作用关系。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实施例中的具体含义。
注入有电解液。电池作为新能源汽车的核心零部件,其使用寿命有着较高的追求和要求,其
中,电极组件的使用寿命也决定了电池的使用寿命。
细现象实现电解液的不断补充,但是这种补充方式效率很低。因此,电池内部的活性物质存
在补液不均的现象,导致在电池运行到生命周期中后期时,尤其是对于卷绕式的电极组件
而言,电极组件上部靠近活性物质得不到足够的电解液补充,阴阳极界面极化增大,会产生
阳极黑斑或析锂的现象,使电极组件容量衰减加速,从而影响电池的使用寿命。
一种电池,电池包括电池单体,电池单体包括壳体、电极组件和电解液补充机构;其中,壳体
具有容纳空间,电极组件和电解液补充机构设于壳体的容纳空间内,电解液补充机构包括
弹性容纳部和与弹性容纳部相连通的排液部,弹性容纳部位于电极组件与壳体之间,弹性
容纳部的底部具有吸液口,所述排液部的至少部分位于所述电极组件的上方,并开设有朝
向所述电极组件的排液孔。弹性容纳部可在电池充电时被电极组件挤压以向排液部输送电
解液,以通过排液部的排液孔向电极组件的上部补充电解液。且弹性容纳部可在电池放电
时回复至初始状态,以通过吸液口将壳体底部的电解液吸入,从而向电极组件的上部循环
性的补充电解液,进而可使电极组件补液更均匀,缓解电极组件容量衰减速度,提高电池的
使用寿命。
电池的使用寿命,以提升用电装置的使用安全性。
具和电动飞机玩具等等,航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
程式汽车等。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。
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。
供容纳空间,箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体10可以包括第一部分11和第
二部分12,第一部分11与第二部分12相互盖合,第一部分11和第二部分12共同限定出用于
容纳电池单体20的容纳空间。第二部分12可以为一端开口的空心结构,第一部分11可以为
板状结构,第一部分11盖合于第二部分12的开口侧,以使第一部分11与第二部分12共同限
定出容纳空间;第一部分11和第二部分12也可以是均为一侧开口的空心结构,第一部分11
的开口侧盖合于第二部分12的开口侧。当然,第一部分11和第二部分12形成的箱体10可以
是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。
联或混联在一起,再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内;当然,电池100也可以
是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式,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10内。电池100还可以包括其他结构,例如,该电池100还
可以包括汇流部件,用于实现多个电池单体20之间的电连接。
及其他的功能性部件。
可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成,这样,端盖21在受挤压碰撞时就不易
发生形变,使电池单体20能够具备更高的结构强度,安全性能也可以有所提高。端盖21上可
以设置有如电极端子等的功能性部件。电极端子可以用于与电极组件23电连接,以用于输
出或输入电池单体20的电能。在一些实施例中,端盖21上还可以设置有用于在电池单体20
的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。端盖21上还具有用于向壳体内注
入电解液的注液孔211。端盖21的材质也可以是多种的,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等,本申请实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中,在端盖21的内侧还可以设置有绝
缘件,绝缘件可以用于隔离壳体22内的电连接部件与端盖21,以降低短路的风险。示例性
的,绝缘件可以是塑料、橡胶等。
件,可以于壳体22上设置开口,通过在开口处使端盖21盖合开口以形成电池单体20的内部
环境。不限地,也可以使端盖21和壳体22一体化,具体地,端盖21和壳体22可以在其他部件
入壳前先形成一个共同的连接面,当需要封装壳体22的内部时,再使端盖21盖合壳体22。壳
体22可以是多种形状和多种尺寸的,例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地,壳体22
的形状可以根据电极组件23的具体形状和尺寸大小来确定。壳体22的材质可以是多种,比
如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等,本申请实施例对此不作特殊限制。
正极片与负极片之间设有隔膜。正极片和负极片具有活性物质的部分构成电极组件的主体
部,正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极极耳和负极极耳可以共同
位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池的充放电过程中,正极活性物质和
负极活性物质与电解液发生反应,极耳连接电极端子以形成电流回路。
20,电池单体20包括壳体22、电极组件23和电解液补充机构24。其中,壳体22具有容纳空间,
容纳空间内容纳有电解液;电极组件23设于所述容纳空间内;电解液补充机构24包括弹性
容纳部241和与所述弹性容纳部241相连通的排液部243,所述弹性容纳部241设于所述电极
组件23与所述壳体22之间,且所述弹性容纳部241的底部具有吸液口2412,所述排液部243
的至少部分位于所述电极组件23的上方,用于向所述电极组件23排放电解液。
够发生弹性变形,且当挤压力消失时又能够自动回复至初始状态。排液部243可以部分或完
全布置于电极组件23的上方,用于在弹性容纳部241被电极组件23挤压时向电极组件23的
上部输送电解液。
组件23膨胀时挤压弹性容纳部241,使得弹性容纳部241被挤压时内部压力升高,此时排液
部243压力相对较小,弹性容纳部241内的电解液便能够向排液部243方向流动,从而使得电
解液能够通过排液部243向电极组件23的上部排出,进而实现向电极组件23的上部补充电
解液,然后电解液在重力作用下均匀补充至电极组件23的各个地方;且电池在放电过程中,
由于电极组件23的膨胀力减小,弹性容纳部241释放弹性势能回复至初始状态,此过程中弹
性容纳部241内压力减小,便又能够吸入壳体22内的电解液,以在电池下次充电时通过排液
部243向电极组件23的上部补充电解液,并以此循环性地对电极组件23的上部补充电解液,
从而可延缓电极组件23容量衰减的速度,并有助于提高电池的使用寿命。
输液口2413和吸液口2412,所述输液口2413连通所述容纳腔和所述排液部243,所述吸液口
2412连通所述容纳腔和所述容纳空间。
内;当电池充电时,电极组件23膨胀以挤压弹性围壁2411,容纳腔内的压力升高,此时容纳
腔内的电解液可流向压力相对较小的排液部243,并通过排液部243补充至电极组件23的上
部,结构和原理均较为简单,易于实现。
在所述弹性容纳部241回复至初始状态时打开所述吸液口2412。
纳部241。
的作用下向排液部243方向流动,进而排向电极组件23的上部,并避免电解液从容纳腔底部
的吸液口2412流出。反之,当电池放电时,电极组件23收缩复原,弹性容纳部241释放弹性势
能也随之回复至初始状态,此时容纳腔内压力减小,第一单向开闭件打开,壳体22内的电解
液从吸液口2412充入容纳腔,从而可在电池下次充电时向通过排液部243向电极组件23的
上部补充电解液。
液部243的方向倾斜延伸,且两个第一瓣膜245的另一端适于相互止抵。
作而成。
开口朝向排液部243,这样,当电池充电时,电极组件23膨胀以挤压弹性容纳部241,弹性容
纳部241内压力升高,从而可驱动两个第一瓣膜245相互止抵以关闭吸液口2412,避免电解
液从吸液口2412流出,进而实现电解液向排液部243方向流动。反之,当电池放电时,弹性容
纳部241回复至初始状态,弹性容纳部241内压力减小,两个第一瓣膜245向排液部243方向
转动,以打开吸液口2412,此时壳体22内的电解液又能够通过吸液口2412吸入容纳腔。
部241回复至初始状态时关闭。
2413流向排液部243。
23收缩复原,弹性容纳部241也回复至初始状态,此时第二单向开闭件可自动关闭输液口
2413,以便于容纳腔与壳体22的容纳空间之间产生压力差,从而促使壳体22内的电解液快
速吸入容纳腔。
的方向倾斜延伸,且两个第二瓣膜246的另一端适于相互止抵。
分子材料制作而成。
开口也朝向排液部243,这样,当电池充电时,电极组件23膨胀以挤压弹性容纳部241,弹性
容纳部241内压力升高,从而可驱动两个第二瓣膜246向排液部243的方向转动,以打开输液
口2413;当电池放电时,弹性容纳部241内的压力减小,两个第二瓣膜246向吸液口2412的方
向转动并相互止抵以关闭输液口2413。
所述弹性容纳部241和所述排液部243相连通。
容纳部241时,使弹性容纳部241与非弹性连通部242之间存在压力差,从而便于电解液从弹
性容纳部241流向排液部243。
抵,且所述吸入部244的周侧开设有缺口2441。
22内的电解液能够从吸入部244周侧的开口进入弹性容纳部241。
电极组件23的上部补充电解液的效率和可靠性。
产成本。
有开口,并具有容纳空间,容纳空间用于储存电解液。端盖21盖设于开口处,并与壳体22密
封连接。电极组件23位于容纳空间内,电解液补充机构24包括依次连通的弹性容纳管(即弹
性容纳部241)、非弹性连通管(即非弹性弹性连通部242)和排液管(即排液部243),排液管
的位于电极组件23的上方,且排液管朝向电极组件23的一侧开设有多个排液孔2431,弹性
容纳管和非弹性容纳管位于电极组件23与壳体22之间,且弹性容纳管的上端设有输液口
2413,下端设有吸液口2412,吸液口2412设有两个相对设置且向排液管的方向倾斜延伸的
第一瓣膜245,输液口2413设有两个相对设置,并向排液部243的方向倾斜延伸的第二瓣膜
246。当电池充电时,电极组件23膨胀以挤压弹性容纳管,弹性容纳管内部压力升高,以驱动
两个第一瓣膜245关闭吸液口2412,并驱动两个第二瓣膜246打开输液口2413,使得弹性容
纳部241内的电解液流向排液部243,从而通过排液孔2431补充至电极组件23的上部,当电
池放电时,电极组件23收缩复原,弹性容纳部241释放弹性势能,也回复至初始状态,此时弹
性容纳管内压力减小,两个第一瓣膜245在弹性容纳管外部压力驱动下打开,且第二瓣膜
246在非弹性连通管内电解液的压力作用下关闭输液口2413,从而使得壳体22内的电解液
快速吸入弹性容纳管,进而实现在电池充放电过程中,循环性的向电极组件23的上部补充
电解液,有效缓解电极组件23的容量衰减速度,从而提高电池的使用寿命。
都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为
准。