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JP-2026514881-A - 電池及び電力消費装置

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Abstract

本出願は、電池（１０）及び電力消費装置（１００）を提供し、電池（１０）は、電池コア（１１）と、ホルダー（１２）とを含み、ホルダー（１２）には、配置室（１２０）と排気室（１２２）が設けられ、電池コア（１１）は、配置室（１２０）に設けられ、電池コア（１１）は、ハウジング（１１３）と、電極（１１１）と、弁体（１１２）とを含み、弁体（１１２）は、ハウジング（１１３）の排気室（１２２）に向かう側に設けられ、且つ導通状態で排気室（１２２）に連通し、電極（１１１）は、ハウジング（１１３）の弁体（１１２）に背向する側に設けられる。

Inventors

  • 廖 柏翔
  • 秦 峰
  • ▲楊▼ ▲海▼奇
  • ▲陸▼ ▲沢▼全

Assignees

  • 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240430
Priority Date
20231110

Claims (18)

  1. 電池であって、 前記電池は、電池コアと、ホルダーとを含み、前記ホルダーには、配置室と排気室が設けられ、 前記電池コアは、前記配置室に設けられ、前記電池コアは、ハウジングと、電極と、弁体とを含み、前記弁体は、前記ハウジングの前記排気室に向かう側に設けられ、導通状態で前記排気室に連通し、前記電極は、前記ハウジングの前記弁体に背向する側に設けられる、ことを特徴とする電池。
  2. 前記ホルダーは、前記配置室を囲んで形成するフレームを含み、少なくとも一部の前記フレームには、前記排気室に連通するキャビティが設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の電池。
  3. 前記配置室は、互いに間隔をあけて設置される第一の室および第二の室を含み、前記フレームは、前記第一の室を囲んで形成する第一のフレームと、前記第二の室を囲んで形成する第二のフレームとを含み、前記キャビティは、前記第一のフレームに設けられる第一のキャビティと、前記第二のフレームに設けられる第二のキャビティとを含み、 前記第一のキャビティと前記第二のキャビティは、それぞれ前記排気室に連通する、ことを特徴とする請求項２に記載の電池。
  4. 前記配置室は、互いに間隔をあけて設置される第一の室および第二の室を含み、前記フレームは、前記第一の室を囲んで形成する第一のフレームと、前記第二の室を囲んで形成する第二のフレームとを含み、前記キャビティは、前記第一のフレームに設けられる第一のキャビティと、前記第二のフレームに設けられる第二のキャビティとを含み、 前記第一のキャビティは、前記排気室と前記第二のキャビティに連通する、ことを特徴とする請求項２に記載の電池。
  5. 一部の前記第一のフレームと一部の前記第二のフレームとは、重なり、前記第一の室と前記第二の室との共通部分を形成し、前記第一の室と前記第二の室は、それぞれ前記共通部分の両側に設けられる、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の電池。
  6. 前記第二の室と前記第二のキャビティとは、連通して設置される、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の電池。
  7. 前記第二のフレームには、配置穴が設けられ、前記第二の室と前記第二のキャビティは、それぞれ前記配置穴の両側に設けられ、前記ホルダーは、前記配置穴に配置されるブリードエア機構を含み、 前記ブリードエア機構には、前記第二の室と前記第二のキャビティに連通するエアギャップ穴が設けられ、又は、前記ブリードエア機構は、前記配置穴の穴壁に隙間嵌めされる、ことを特徴とする請求項６に記載の電池。
  8. 前記第二のフレームには、配置穴が設けられ、前記第二の室と前記第二のキャビティは、それぞれ前記配置穴の両側に設けられ、 前記ホルダーは、前記配置穴に配置される熱溶着機構を含み、前記熱溶着機構は、完全な状態で前記第二の室と前記第二のキャビティとを隔離し、且つ少なくとも一部が熱溶着される状態で、前記第二の室と前記第二のキャビティに連通するように構成される、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の電池。
  9. 前記電池は、前記キャビティに設けられる気圧検出素子を含む、ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の電池。
  10. 前記電池は、気圧検出素子を含み、前記第二の室と前記第二のキャビティとは、隔離して設置され、前記気圧検出素子は、前記第二のキャビティに設けられる、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の電池。
  11. 前記電池は、センサ部と前記センサ部に接続される検知部とを含む気圧検出素子を含み、前記センサ部は、前記第二の室に設けられ、前記検知部は、前記第二のキャビティに設けられる、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の電池。
  12. 前記電池は、前記第二の室に設けられる気圧検出素子を含む、ことを特徴とする請求項６に記載の電池。
  13. 前記キャビティには、前記キャビティの延在方向に沿って順次に設置される複数の導流構造が設けられ、前記複数の導流構造は、前記弁体から排出されるガスが前記キャビティの延在方向に沿って前記複数の導流構造を順次に流れることを許容するように構成される、ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の電池。
  14. 前記キャビティの一部のキャビティ壁は、別の一部のキャビティ壁に対して前記キャビティの中心に向かって突起して、前記導流構造を形成する、ことを特徴とする請求項１３に記載の電池。
  15. 異なる前記導流構造は、前記キャビティの異なる周方向位置に設けられ、 前記キャビティの延在方向は、前記周方向に垂直である、ことを特徴とする請求項１４に記載の電池。
  16. 前記電池は、気圧検出素子を含み、隣接する二つの前記導流構造間に導流空間が形成され、前記気圧検出素子は、前記導流空間に設けられる、ことを特徴とする請求項１３に記載の電池。
  17. 前記キャビティは、前記キャビティの延在方向と垂直な方向に沿って順次に設置される複数の分岐キャビティを含み、いずれかの隣接する二つの前記分岐キャビティは、連通している、ことを特徴とする請求項１３に記載の電池。
  18. 請求項１から４のいずれか１項に記載の電池を含む、ことを特徴とする電力消費装置。

Description

［関連出願の相互参照］ 本出願は、２０２３年１１月１０日に提出された名称が「電池及び電力消費装置」である第２０２３１１４９７８４４．７号の中国特許出願を援用し、それは、援用により本明細書に取り込まれる。 本出願は、新エネルギー技術分野に属し、より具体的には、電池及び電力消費装置に関する。 一般的には、電池の電池コアに防爆弁が設けられ、防爆弁は、電池コアの電極の位置する側に設けられ、電池コアの電極は、他の電気部材に電気的に接続され、電極と電気部材との間の電気的な接続箇所と、他の導電しやすい構造又は材質との間に、絶縁を実現するための絶縁材料を設置する必要がある。防爆弁が電極の位置する側に設けられるため、放圧機構が高温ガスで突き破られた場合に、高温ガスが電極の位置する側から排出され、絶縁材料を破壊しやすく、絶縁材料の故障になることによって、電池コアの短絡故障のリスクが大幅に高まり、電池の安全性能の向上に不利である。 本出願の実施例における技術案をより明瞭に説明するために、以下は、実施例又は従来の技術記述において使用される必要のある図面を簡単に紹介し、自明なことに、以下の記述における図面は、ただ本出願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を払わない前提で、これらの図面に基づいて他の図面を得ることもできる。 本出願の実施例による電力消費装置の概略図である。 本出願の実施例による電池の分解概略図である。 本出願の実施例による電池の概略図である。 図３におけるＡ－Ａ方向の断面図である。 図４におけるＡ部分の拡大図である。 本出願の実施例による電池の概略図である。 本出願の実施例によるホルダーの概略図である。 図７におけるＢ－Ｂ方向の断面図である。 図８におけるＢ部分の拡大図である。 本出願の実施例による第二のフレーム上のブリードエア機構の位置する部段の概略図である。 図１０におけるＣ部分の拡大図である。 本出願が解決ようとする技術問題、技術案及び有益な効果をより明瞭にするために、以下の図面及び実施例を結び付けながら、本出願をさらに詳細に説明する。理解すべきこととして、ここで記述された具体的な実施例は、本出願を解釈するためだけのものであり、本出願を限定するものではない。 説明すべきこととして、素子が、別の素子「に固定される」又は「に設置される」と呼ばれる場合、別の素子上に直接又は間接的に配置されてもよい。一つの素子が、別の素子「に接続される」と呼ばれる場合、別の素子に直接接続され、又は間接的に接続されてもよい。 理解すべきこととして、用語である「長さ」、「幅」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」などにより指示される方位又は位置関係は、図面に基づいて示される方位又は位置関係であり、本出願の記述の便宜上及び記述の簡略化のためのものに過ぎず、言及された装置又は素子が特定の方位を有し、特定の方位で構成して操作しなければならないことを指示又は暗示するものではないため、本出願に対する制限と理解されるべきではない。 なお、用語である「第一」、「第二」は、記述の目的でのみ使用されるが、相対的な重要性を示した暗示したりして、又は指示される技術的特徴の数を暗黙的に示すとは理解できない。それによって、「第一」、「第二」と限定された特徴は、一つ又は複数のこの特徴を明示的又は暗黙的に含んでもよい。本出願の記述において、特に特定の限定がない限り、「複数の」の意味は、二つ以上である。 電池コアの熱暴走は、電池コアが１つ又は様々な誘因による熱の暴走の現象であり、熱暴走により電池コアの温度が急激に上昇し、大量の熱と有害ガスを同期に放出することにより、電池を起爆させるリスクがある。 例示的に、電池コアの熱暴走による電池の自己発火又は自己爆発のプロセスを列挙し、電池コア内部の負極ＳＥＩ（Ｓｏｌｉｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、固体電解質界面膜）が分解されてから、負極と電解液を仕切るセパレータが分解して溶解し、負極が電解液と反応し、正極と電解質が分解することにより、電池コアの内部の大面積短絡を引き起こし、電解液が燃焼状態になり、電池コアが熱暴走することにより、電池が自己発火して起爆する。 電池コアの通常の充放電中、電池コアの正、負電極間に電解液が満たされ、電解液内のイオンの配向移動と外部導線内の電子の配向移動が閉回路を構成し、正、負電極の化学反応を絶えずに持続させ、秩序正しく電子転移中に電流を発生させ、化学エネルギーの電気エネルギーへの変換を実現するため、正、負電極は、他の電気部材に電気的に接続する必要がある。 そのうえ、電池コアの正、負電極の位置する側には、一般的には、１つ又は様々な導電しやすい構造又は材質が設けられ、電池コアの正、負電極とこれらの構造又は材質との導電による安全上の懸念を防止するために、絶縁構造又は絶縁材料を採用して絶縁隔離する必要があり、電池の使用中に効果的な絶縁性能を保証する必要がある。 一般的には、防爆弁は、電池コアの正、負電極の位置する側に設けられる。電池コアが熱暴走すると、電池コア内部の温度が急激に上昇し、高速で高温高圧ガスを発生させる。高温高圧ガスの衝撃により、防爆弁は、導通され、電池コアの電極の位置する側に向かってガスを噴出し、高温高圧ガスは、上記絶縁構造又は絶縁材料を破壊しやすく、絶縁不良は、電池コアが起爆するリスクを大幅に高める。 以上のことから、電池コアの熱暴走によって噴射するガスが電池コアの電極の位置する側の絶縁設置に及ぼす悪影響を低減又は解消するために、電池コアと、ホルダーとを含む電池を提供し、ホルダーには、配置室と排気室が設けられる。電池コアは、配置室に設けられ、電池コアは、ハウジングと、電極と、弁体とを含み、弁体は、ハウジングの排気室に向かう側に設けられ、導通状態で排気室に連通し、電極は、ハウジングの弁体に背向する側に設けられる。 本技術案による電池１０は、電池１０の内部のガスを排出する弁体１１２は、電極１１１に背向する側に設けられ、つまり、電極１１１の電気的な接続と弁体１１２の排気は、電池コア１１自体で隔てられ、電極１１１の位置する側の絶縁設置は、弁体１１２から排出されるガスの影響を受けず、電池コア１１が起爆するリスクが低減又は解消される。 いくつかの実施例では、電池１０とは、一つ又は複数の電池セルを含み、電圧とコンデンサを提供するための物理モジュールである。例えば、電池セル、電池モジュール、電池パックなどを含んでもよく、一つの電池セルは、一つの電池コア１１を含んでもよい。一般的には、電池１０は、電池セルと、電池セルを収容するための筐体とを含み、筐体は、一つ又は複数の電池セル又は電池モジュールを収容し、パッケージングするために用いられ、筐体は、電池セルを保護し、液体又は他の異物による電池セルの充電又は放電への影響を防止するために用いられる。 電池セルは、リチウムイオン二次電池、リチウムイオン一次電池、リチウム硫黄電池、ナトリウムリチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池又はマグネシウムイオン電池などを含んでもよく、本出願の実施例は、これを限定しない。電池セルは、円柱体、扁平体、直方体又は他の形状などを呈してもよく、本出願の実施例は、これにも限定しない。電池セルは、パッケージングの方式により筒型電池セル、四角形電池セルとパウチ電池セルという三つの種類に分けられ、本出願の実施例は、これにも限定しない。 図２を参照すると、電池セルとは、電池１０を構成する最小ユニットである。電池１０において、電池セルは、複数であってもよく、複数の電池セル間は、直列接続され、又は並列接続され、又は直並列接続されてもよく、直並列接続とは、複数の電池セルのうち、直列接続と並列接続の両方があることである。複数の電池セル間は、直接に直列接続され、又は並列接続され、又は直並列接続されてから、複数の電池セルで構成される全体を筐体内に収容してもよい。無論、電池１０は、複数の電池セルがまず、直列接続され、又は並列接続され、又は直並列接続されて電池モジュール形式を構成し、複数の電池モジュールが直列接続され、又は並列接続され、又は直並列接続されて一つ全体を形成し、筐体内に収容されてもよい。 筐体は、電池セルに収容空間を提供し、筐体は、様々な構造を採用することができる。いくつかの実施例では、例示的には、上部筐体１５と、ホルダー１２とを含む筐体を提供し、上部筐体１５とホルダー１２とは、互いに被せられ、上部筐体１５とホルダー１２は、電池セルを収容する収容空間を共に限定する。ここで、ホルダー１２は、一側が開口されるケース構造であってもよく、上部筐体１５は、板状構造であってもよく、上部筐体１５は、ホルダー１２の開口側に被せられ、上部筐体１５とホルダー１２は、収容空間を共に限定する。上部筐体１５とホルダー１２は、いずれも一側が開口されるケース構造であってもよく、上部筐体１５の開口側は、ホルダー１２の開口側に被せられる。無論、上部筐体１５とホルダー１２で形成される筐体は、様々な形状であってもよく、例えば、円柱体、直方体などであってもよい。 本出願の実施例による電力消費装置１００は、携帯電話、タブレット、ノートパソコン、電動玩具、電動工具、バッテリ車、電気自動車、汽船、宇宙航空機などであってもよいが、それらに限定されない。ここで、電動玩具は、据置型又は移動型の電動玩具、例えばゲーム機、電気自動車玩具、電気汽船玩具と電気飛行機玩具などを含んでもよく、宇宙航空機は、飛行機、ロケット、スペースシャトルと宇宙船などを含んでもよい。 図１を参照すると、電力消費装置１００は、車両であってもよく、車両は、燃料油自動車、ガス自動車又は新エネルギー自動車であってもよく、新エネルギー自動車は、純電気自動車、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー自動車などであってもよい。車両の内部には、電池１０が設置され、電池１０は、車両の底部、頭部又は尾部に設置されてもよい。電池１０は、車両の給電に用いられてもよく、例えば電池１０は、車両の操作電源として使用することができる。車両はさらに、コントローラ１０１と、モータ１０２とを含んでもよく、コントローラ１０１は、モータ１０２に給電するように電池１０を制御するために用いられ、例えば、車両の起動、ナビゲーションと走行時の作動電力消費需要に用いられる。いくつかの実施例では、電池１０は、車両の操作電源としてだけでなく、車両の駆動電源として、燃料油又は天然ガスの代わりに、又は部分的に代わりに車両に駆動動力を提供することができる。 ここで、本出願の実施例による電池１０及び電力消費装置１００を説明する。 図３から図１１を参照すると、本出願の実施例による電池１０は、電池コア１１と、ホルダー１２とを含み、ホルダー１２には、配置室１２０と排気室１２２が設けられる。電池コア１１には、ハウジング１１３、電極１１１と弁体１１２が設けられ、弁体１１２は、ハウジング１１３の排気室１２２に向かう側に設けられ、導通状態で排気室１２２に連通し、電極１１１は、ハウジング１１３の弁体１１２に背向する側に設けられる。 電池コア１１とは、単一の正電極１１１１と単一の負電極１１１２とを含む単一の電気コアであり、電池コア１１は、電気エネルギー貯蔵ユニットとして、電池１０の最小ユニットである。リチウムイオン電池コア１１を例にして、単一のリチウムイオン電池コア１１の作動電圧は、３Ｖ～５Ｖ間であり、電力消費装置１００に必要な大電圧と大容量の要求を満たす