本技术涉及电池领域,特别涉及一种电池单体、金属壳体以及用电设备。
背景技术:
1、电池单体是指在电芯放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的产品。电池单体广泛用于用电设备,例如手机、笔记本电脑、动力工具、车辆等。在电池技术的发展中,如何保证电池单体的安全性是电池技术中的研究方向之一。
技术实现思路
1、鉴于上述问题,本技术提供一种电池单体、金属壳体以及用电设备,可以降低电池单体发生电解液泄漏的可能性。
2、本技术提供了一种电池单体,其包括壳组件以及电芯。壳组件包括金属壳体以及盖体。金属壳体包括底板以及侧板。底板和侧板围合形成具有开口的电芯容纳腔。侧板包括折边结构。折边结构包括两个以上的折边。两个以上的折边依次连接。任意两个相邻折边之间形成缓冲空间。邻近盖体的一个折边与盖体相连。盖体盖闭电芯容纳腔。电芯设置于电芯容纳腔。
3、本技术实施例的电池单体受到冲击力作用使得电芯相对壳组件发生运动的情况下,电芯冲击金属壳体时,侧板上的折边结构受到冲击作用的区域可以先受力外扩变形,以使折边结构展开。折边结构展开的过程中可以有效吸收电芯的冲击力,从而可以有效减小金属壳体和盖体连接区域需要承载的冲击作用力。因此,本技术实施例的电池单体可以通过折边结构有效吸收电芯的冲击能量,降低金属壳体和盖体连接区域承载的载荷,从而降低金属壳体和盖体连接区域发生分离的可能性,降低电池单体发生电解液泄漏的可能性。本技术实施例的电池单体可以不需要增加金属壳体的厚度或者增大金属壳体和盖体在连接区域的尺寸,从而有利于保证电池单体具有相对较高的能量密度。
4、在一些可实现的方式中,折边包括相连的平直部和弯曲部,一个折边的平直部与相邻的另一个折边的弯曲部相连。
5、弯曲部自身光滑过渡,同时弯曲部与平直部之间可以实现光滑过渡,使得弯曲部自身内部不易积聚内应力,同时弯曲部和平直部之间的交界处不易积聚内应力,从而有利于避免在折边上引入局部应力破坏点或者微裂纹,有利于降低折边出现局部断裂失效的可能性。
6、在电芯对折边结构进行冲击时,电芯可以与弯曲部接触。弯曲部自身受力平衡,从而弯曲部可以用于引导折边发生形变,同时折边展开过程中,弯曲部可以始终保持光滑过渡状态,有效避免弯曲部出现尖锐的折叠结构,从而有利于降低因折边出现尖锐的折叠结构而导致折边出现局部断裂失效的可能性。
7、在电芯对折边结构进行冲击时,电芯可以与弯曲部接触。弯曲部自身光滑过渡,从而弯曲部不会对电芯施加局部集中应力,降低电芯受到局部挤压而导致正极片和负极片发生短路的可能性,提高电池单体的使用安全性。
8、在一些可实现的方式中,弯曲部为弧形。曲部自身光滑过渡,同时弯曲部与平直部之间可以实现光滑过渡,使得弯曲部自身内部不易积聚内应力。弯曲部的两个端部分别与两个平直部相连。弧形的弯曲部相对易于加工制造,从而有利于降低弯曲部自身的加工难度,进而有利于降低折边结构整体的加工难度。
9、在一些可实现的方式中,缓冲空间的开口尺寸大于弯曲部的开口尺寸。电芯对折边结构施加冲击力时,一个弯曲部连接的两个平直部容易外扩变形,以增大缓冲空间的开口,从而可以利于引导折边结构顺利外扩展开变形,降低折边结构外扩展开的难度。
10、在一些可实现的方式中,金属壳体和盖体沿盖体的厚度方向层叠,沿盖体的厚度方向,折边结构的尺寸小于或等于电芯的尺寸。侧板的尺寸可以得到合理设计,降低因折边结构在盖体的厚度方向上的尺寸增大而导致电池单体整体体积增大的可能性,从而有利于保证电池单体具有相对较高的能量密度。
11、在一些可实现的方式中,在与盖体的厚度方向相垂直的方向上,折边不超出盖体的边缘。在与盖体的厚度方向相垂直的方向上,盖体的最大尺寸即为电池单体整体的最大尺寸。因此,折边不超出盖体的边缘的方式,不会在与盖体的厚度方向相垂直的方向上增大电池单体的尺寸,有利于保证电池单体具有相对较高的能量密度。
12、在一些可实现的方式中,折边的数量为偶数。折边结构的自由端位于壳组件的内部。从电池单体的外部不易观察到折边结构的自由端。折边结构受到电芯冲击外扩变形时,折边先受力展开。在折边展开至预定程度之后,在折边的牵拉作用下,折边和盖体的连接区域之间主要承载剪切力,而连接区域承载的剥离力相对较小。剪切力指的是与盖体的厚度方向相垂直的作用力。剥离力指的是与盖体的厚度方向相同的作用力。由于折边和盖体的连接区域之间抗剪切力性能大于折边和盖体的连接区域之间抗剥离力性能,因此折边和盖体的连接区域不易在剪切力作用下发生开裂失效,从而保证折边结构发生外扩展开形变之后,折边和盖体的连接区域也不易发生开裂,提高电池单体的使用安全性。
13、在一些可实现的方式中,折边的数量为奇数。折边结构的自由端位于壳组件的外部。从电池单体的外部可以观察到折边结构的自由端。折边结构受到电芯冲击时,电芯不会与折边结构的自由端接触,使得折边结构的自由端不会冲击、挤压电芯并对电芯施加局部集中应力,降低因电芯受到局部挤压而导致正极片和负极片发生短路的可能性,提高电池单体的使用安全性。
14、在一些可实现的方式中,折边包括相连的第一平直部和第二平直部,第一平直部和第二平直部相交设置,一个折边的第一平直部与相邻的另一个折边的第二平直部相连。
15、第一平直部和第二平直部相对易于加工制造,从而有利于降低折边自身的加工难度,进而有利于降低折边结构整体的加工难度。
16、在一些可实现的方式中,弯曲部在与平直部的连接点处的切线与平直部之间的夹角大于90°并且小于180°。弯曲部和平直部之间的交界处不易积聚内应力,从而有利于避免在折边上引入局部应力破坏点或者微裂纹,有利于降低折边出现局部断裂失效的可能性。
17、在一些可实现的方式中,第一平直部和第二平直部之间的夹角大于等于80°并且小于等于100°。第一平直部和第二平直部之间的交界处不易积聚内应力,从而有利于避免在折边上引入局部应力破坏点或者微裂纹,有利于降低折边出现局部断裂失效的可能性。
18、在一些可实现的方式中,邻近盖体的一个折边与盖体相互焊接并形成焊缝。折边结构受到电芯冲击时,折边结构变形之后可以有效吸收冲击能量,以有效减小焊缝所承载的作用力。焊缝自身的抗剪切力性能大于抗剥离力性能。折边结构受到电芯冲击时,折边结构变形之后,在折边结构的牵拉作用下,焊缝可以主要承载剪切力。因此,折边和盖体的焊接区域不易在剪切力作用下发生开裂失效,从而保证折边结构发生外扩展开形变之后,折边和盖体的焊接区域也不易发生开裂,提高电池单体的使用安全性。
19、另外,金属壳体与盖体之间采用焊接工艺实现的方式,可以使得金属壳体与盖体之间连接难度较低,易于对金属壳体与盖体进行连接操作,同时可以有效保证金属壳体与盖体之间的密封性。
20、在一些可实现的方式中,在与盖体的厚度方向相垂直的方向上,焊缝的宽度取值范围为0.05毫米至0.3毫米。
21、如果焊缝的宽度小于0.05毫米,则焊缝的抗剪切力性能不足以很好地抵抗电芯的冲击力,仍然会导致焊缝开裂失效。如果焊缝的宽度大于0.3毫米,则焊缝的宽度相对过宽。为了适配较宽的焊缝,需要增大折边的宽度,从而会导致电池单体整体体积增大,降低了电池单体的能量密度。
22、在一些可实现的方式中,电池单体包括极柱,金属壳体包括四个侧板,至少一个侧板包括折边结构,一个侧板设置极柱,极柱与电芯电连接。可以复用金属壳体的空间设置极柱,以提高金属壳体的利用率,同时有利于提高电池单体的结构紧凑性。
23、本技术实施例提供一种金属壳体,用于电池单体。金属壳体包括底板以及侧板。侧板与底板相连。底板和侧板围合形成具有开口的电芯容纳腔。侧板包括折边结构。折边结构包括两个以上的折边。两个以上的折边依次连接。任意两个相邻折边之间形成缓冲空间。
24、本技术实施例提供一种用电设备,其包括电池单体。
1.一种电池单体,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述折边包括相连的平直部和弯曲部,一个所述折边的所述平直部与相邻的另一个所述折边的所述弯曲部相连。
3.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于,所述弯曲部为弧形。
4.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于,所述缓冲空间的开口尺寸大于所述弯曲部的开口尺寸。
5.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述金属壳体和所述盖体沿所述盖体的厚度方向层叠,沿所述盖体的厚度方向,所述折边结构的尺寸小于或等于所述电芯的尺寸。
6.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,在与所述盖体的厚度方向相垂直的方向上,所述折边不超出所述盖体的边缘。
7.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述折边的数量为偶数。
8.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述折边的数量为奇数。
9.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述折边包括相连的第一平直部和第二平直部,所述第一平直部和所述第二平直部相交设置,一个所述折边的第一平直部与另一个所述折边的第二平直部相连。
10.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于,所述弯曲部在与所述平直部的连接点处的切线与所述平直部之间的夹角大于90°并且小于180°。
11.根据权利要求9所述的电池单体,其特征在于,所述第一平直部和所述第二平直部之间的夹角大于等于80°并且小于等于100°。
12.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,邻近所述盖体的一个所述折边与所述盖体相互焊接并形成焊缝。
13.根据权利要求12所述的电池单体,其特征在于,在与所述盖体的厚度方向相垂直的方向上,所述焊缝的宽度取值范围为0.05毫米至0.3毫米。
14.根据权利要求1至13任一项所述的电池单体,其特征在于,所述电池单体包括极柱,所述金属壳体包括四个所述侧板,至少一个所述侧板包括所述折边结构,一个所述侧板设置所述极柱,所述极柱与所述电芯电连接。
15.一种金属壳体,用于电池单体,其特征在于,所述金属壳体包括:
16.一种用电设备,其特征在于,包括如权利要求1至14任一项所述的电池单体。
