电池单体的缓冲垫、电池单体、电池和用电装置的制作方法

本技术涉及电池，尤其是涉及一种电池单体的缓冲垫、电池单体、电池和用电装置。

背景技术：

1、在电芯的循环工作过程中，电芯容易膨胀变形，在电芯膨胀的情况下极片容易出现打皱现象，引起电芯在循环过程中的析锂或析钠问题。相关技术中，常在电池单体内放置缓冲垫，但是缓冲垫的结构设计不合理，难以解决极片打皱引起的析锂或析钠问题；并且在电芯的循环后期，电芯产生较多的气体，但是电池单体内气体的排放空间不足，导致电池单体内压力过大，影响电池的性能和使用寿命。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种电池单体的缓冲垫、电池单体、电池和用电装置，缓冲垫可以改善因电芯膨胀造成的极片打皱现象，减少缓冲垫对电池壳体内空间的占用，改善电芯的性能，提高电池单体的使用寿命。

2、第一方面，本实用新型提供一种电池单体的缓冲垫，所述缓冲垫适于设置在所述电池单体的电池壳体与电芯之间或者在所述电池单体的电芯之间，所述缓冲垫包括：缓冲垫本体，具有弹性变形能力且形成有缓冲腔，所述缓冲腔内设有填充物，所述缓冲腔的壁具有薄弱部，所述填充物可经所述薄弱部释放至所述缓冲垫本体外。

3、在上述技术方案中，通过缓冲垫设置在电池单体的电池壳体与电芯之间或者在电池单体的电芯之间，在缓冲腔内的填充物没有释放时，缓冲垫对电芯具有较好的支撑作用，可以减少极片变形，由此可以改善因电芯膨胀造成的极片打皱现象，从而缓解电芯在循环过程中的析锂或析钠的问题，提升电芯的性能；填充物经薄弱部释放至缓冲垫本体外，缓冲腔被进一步压缩，可以减小缓冲垫整体的体积，减少缓冲垫对电池壳体内空间的占用，电芯产生的气体具有较大的排放空间，减少电池单体内压力过大对电芯性能造成的影响，从而可以提高电池单体的使用寿命。

4、在一些实施例中，在所述薄弱部被破坏并形成有释放孔时，所述填充物可经所述释放孔释放至所述缓冲垫本体外，所述缓冲垫具有第一状态和第二状态；在所述第一状态，所述薄弱部未被破坏；在所述第二状态，所述薄弱部被破坏并形成有所述释放孔。

5、在上述技术方案中，通过在第一状态时，薄弱部未被破坏，由此，在电芯循环前期，缓冲垫具有较强的支撑能力，缓冲垫对电芯提供良好的支撑，减少极片变形，从而改善因电芯膨胀造成的极片打皱现象，缓解电芯在循环过程中的析锂或析钠问题；通过在第二状态，薄弱部被破坏，填充物释放至缓冲垫本体外，由此，在电芯循环后期，缓冲垫的压缩率增大，使得缓冲垫整体的体积减小，减少缓冲垫对电池壳体内空间的占用，电芯释放的气体具有足够的排放空间，可以减少电池单体内部的压力，以提高电池单体的使用寿命。

6、在一些实施例中，在所述第一状态，所述缓冲垫的可压缩率不大于30％；和/或，在所述第二状态，所述缓冲垫的可压缩率不小于70％。

7、在上述技术方案中，缓冲垫在第一状态的可压缩率不大于30％，缓冲垫在第一状态时的压缩率不至于过大，使得缓冲垫可以更好地支撑电芯，给电芯提供较好的支撑作用，以减少极片变形，更好地改善极片打皱现象，进一步缓解电芯在循环过程中的析锂或析钠问题，改善电芯的性能。缓冲垫在第二状态的可压缩率不小于70％，使得缓冲垫在第二状态时具有较大的压缩率，减少缓冲垫对电池壳体内空间的占用，电芯产生的气体具有较大的排放空间，减少电池单体内压过大对电池单体的性能造成的影响，以提高电池单体的使用寿命。

8、在一些实施例中，在所述第一状态，所述缓冲垫的适于与所述电芯相对的面受到第一压力时，所述缓冲垫的压缩率不大于30％，所述第一压力的取值范围为0.2～0.8mpa；和/或，在所述第二状态，所述缓冲垫的适于与所述电芯相对的面受到第二压力时，所述缓冲垫的压缩率不小于70％，所述第二压力的取值范围为1.0～1.8mpa。

9、在上述技术方案中，在第一状态时，第一压力不大于0.8mpa，缓冲垫的压缩率不大于30％，缓冲垫可以对电芯提供良好的支撑，可以减少极片变形，可以更好改善极片打皱现象；在第二状态时，第二压力不小于1.0mpa，缓冲垫的压缩率不小于70％，以减少缓冲垫对电池壳体内空间的占用；通过缓冲垫在上述第一状态和第二状态时的受力范围与压缩率，使得缓冲垫可以与电芯的全生命周期内的膨胀力相匹配，可有效吸收电芯膨胀力，改善极片打皱现象，从而改善电芯的循环能力。

10、在一些实施例中，在所述电池单体的soh大于第一预设值时，所述缓冲垫处在所述第一状态；在所述电池单体的soh小于第二预设值时，所述缓冲垫处在所述第二状态，所述第二预设值小于或等于所述第一预设值。

11、在上述技术方案中，在电池单体的soh大于第一预设值时，可以认为电芯处于循环前期，电芯释放的气体较少，电芯的膨胀力较小，缓冲腔被初步压缩，薄弱部未被破坏，缓冲垫对电芯提供良好的支撑；在电池单体的soh小于第二预设值时，可以认为电芯处于循环后期，电芯释放的气体快速增多，电芯的膨胀力越来越大，薄弱部被破坏并形成有释放孔，缓冲腔内的填充物经释放孔释放至缓冲垫本体外，缓冲腔被进一步压缩，使得缓冲垫整体的体积减小，减少缓冲垫对电池壳体内空间的占用。

12、在一些实施例中，所述第二预设值的范围为70％～99％。

13、在上述技术方案中，第二预设值具有合适的范围，使得缓冲垫可以与电芯的循环状态相匹配，在第一状态，缓冲垫可以实现对电芯的支撑作用；在电池单体的soh小于第二预设值的情况下，电芯的产气速度较快，缓冲垫可以及时地压缩体积，减少对电池壳体内空间的占用，使得气体具有较大的排放空间，可以更好地改善电芯的性能，提高电池单体的使用寿命。

14、在一些实施例中，所述第二预设值的范围为90％～95％。

15、在上述技术方案中，第二预设值具有更为合适的范围，使得缓冲垫可以更好地与电芯的循环状态相匹配，在第一状态，缓冲垫可以实现对电芯的支撑作用；在电池单体的soh小于第二预设值的情况下，电芯的产气速度较快，缓冲垫可以及时地压缩体积，减少对电池壳体内空间的占用，使得气体具有较大的排放空间，可以更好地改善电芯的性能，提高电池单体的使用寿命。

16、在一些实施例中，所述薄弱部通过被所述填充物腐蚀而被破坏；和/或，所述薄弱部通过被挤压而被破坏。

17、在上述技术方案中，薄弱部通过被填充物腐蚀而被破坏，可以实现填充物释放至缓冲垫本体外；薄弱部通过被挤压而被破坏，也可以实现填充物释放至缓冲垫本体外，以减少缓冲垫整体的体积，减少缓冲垫对电池壳体内空间的占用，使得电芯产生的气体具有较大的排放空间，减少电芯过压对电芯性能造成的影响，从而提高电池单体的使用寿命。

18、在一些实施例中，所述填充物包括液体以及固体颗粒物中的至少一种。

19、在上述技术方案中，通过填充物包括液体以及固体颗粒物中的至少一种，填充物具有较好的流动性，使得填充物可以较快的速度释放至缓冲垫本体外，降低释放难度。

20、在一些实施例中，所述填充物包括补锂剂以及电解液添加剂中的至少一种；或者，所述填充物包括补钠剂以及电解液添加剂中的至少一种。

21、在上述技术方案中，通过填充物释放至缓冲垫本体外，填充物中的补锂剂可以补充电芯循环作用过程中损失的锂，填充物中的补钠剂可以补充电芯循环作用过程中损失的钠，有助于提高电芯的循环寿命；填充物中的电解液添加剂可以改善电芯中电解液的电化学性能，从而提高电池的使用性能。

22、在一些实施例中，所述缓冲垫本体包括缓冲垫主体和封口结构，所述缓冲垫主体形成有所述缓冲腔，所述缓冲垫主体的外表面形成有与所述缓冲腔连通的缓冲口，所述封口结构封堵所述缓冲口，所述封口结构封堵所述缓冲口的部分为封口部，所述封口部的至少部分构成所述薄弱部。

23、在上述技术方案中，在制作缓冲垫时，可以通过缓冲口将填充物添加至缓冲腔内，通过封口结构封堵缓冲口，，使得缓冲垫在第一状态时，填充物可以保持在缓冲腔内，使得缓冲垫对电芯具有较好的支撑作用，以改善因电芯膨胀造成的极片打皱现象；通过封口部的至少部分构成薄弱部，在电芯的膨胀力较大时，缓冲腔被进一步压缩，缓冲腔内的填充物可经薄弱部释放至缓冲垫本体外，以减少缓冲垫对电池壳体内空间的占用。

24、在一些实施例中，在所述缓冲腔的壁中所述薄弱部的壁厚最小；或者，所述薄弱部形成有刻痕或凹槽；或者，所述封口结构的材质相对所述缓冲垫主体的材质更易被所述填充物腐蚀。

25、在上述技术方案中，通过设计薄弱部的壁厚大小，或者设计薄弱部的刻痕或凹槽的大小，或者设计封口结构的材质相对缓冲垫主体的材质的耐腐蚀程度，由此可以设置缓冲垫保持在第一状态的时间，使得缓冲垫可以更好地匹配电池的循环状态。

26、在一些实施例中，所述封口结构与所述缓冲垫主体的材质不同。

27、在上述技术方案中，封口结构与缓冲垫主体的材质不同，则封口结构与缓冲垫主体可选择性的材质较多，具有选择的灵活性。

28、在一些实施例中，所述缓冲垫主体以及所述封口结构均为高分子材料件。

29、在上述技术方案中，缓冲垫主体以及封口结构均为高分子材料件，使得缓冲垫具有弹性变形能力，缓冲垫可以吸收电芯的膨胀力，以对电芯起到缓冲作用；高分子材料件具有较好的绝缘性能，还可以起到绝缘作用。

30、在一些实施例中，所述缓冲垫主体为聚氯乙烯件、聚乙烯-醋酸乙烯酯件、聚乙烯件、聚丙烯件、聚氨酯件、聚甲基酰亚胺件、聚苯乙烯件或改性硅橡胶件。

31、在上述技术方案中，上述的材料具有良好的耐电解液腐蚀性、可压缩性以及回弹性，可以降低缓冲垫主体被电解液腐蚀或者被压坏的可能性，提高缓冲垫主体在电芯的全生命周期内的可靠性，提高缓冲垫主体的使用寿命。

32、在一些实施例中，所述封口结构为聚酰亚胺件、硅橡胶件、改性硅橡胶件、三聚氰胺甲醛树脂件或酚醛树脂件。

33、在上述技术方案中，上述材料耐高温，还具有较好的绝缘性能，当封口结构采用上述材料制成，在电池升温的情况下不容易被损坏，降低填充物从缓冲腔内意外漏出的可能性。

34、在一些实施例中，所述封口部为通透膜，所述通透膜可允许所述填充物通过。

35、在上述技术方案中，通透膜可允许填充物通过，缓冲腔内的填充物可以通过通透膜排出至缓冲垫本体外，这样有助于提高电芯的循环寿命，提高电池的使用性能。

36、在一些实施例中，所述缓冲口的等效直径的范围为10um～2000um。

37、在上述技术方案中，缓冲口的等效直径d的范围为10um～2000um，可以防止缓冲口的等效直径过大导致的缓冲口的面积过大，有利于提高缓冲垫主体整体结构强度，提高其结构的稳定性，提升缓冲垫的支撑能力；也可以防止缓冲口的等效直径过小，从而方便填充物通过缓冲口顺利排放到缓冲垫本体外，以提升填充物的排放速度，并且容易加工。

38、在一些实施例中，所述封口结构与所述缓冲垫主体粘接。

39、在上述技术方案中，通过封口结构与缓冲垫主体粘接，方便封口结构连接于缓冲垫主体，连接方式较简单。

40、在一些实施例中，所述缓冲腔的总体积与所述缓冲垫主体的体积的比值范围为30％～80％。

41、在上述技术方案中，缓冲腔的总体积与缓冲垫主体的体积的比值具有合适的范围，使得缓冲腔的总体积不至于过大，以提升缓冲垫的结构强度，使得缓冲垫在电芯循环前期对电芯具有较好的支撑；也使得缓冲腔的总体积不至于过小，有利于提高电芯循环后期缓冲垫的压缩率，以减少缓冲垫对电池壳体内空间的占用，使得电芯产生的气体具有较大的排放空间，减少电池单体内压力过大对电芯性能造成的影响，从而可以提高电池单体的使用寿命。

42、在一些实施例中，所述缓冲垫主体的外表面包括适于与所述电芯相对设置的缓冲大面以及位于所述缓冲垫主体的外周侧的缓冲侧面，所述缓冲大面与所述缓冲侧面中的至少一个上形成有所述缓冲口。

43、在上述技术方案中，通过缓冲大面与缓冲侧面中的至少一个上形成有缓冲口，在电芯的膨胀力较大时，也可以实现缓冲腔内的填充物经缓冲口释放至缓冲垫本体外，以减少缓冲垫对电池壳体内空间的占用，并且填充物可以释放至极片上，例如当填充物为补锂剂或电解液添加剂等缓释物质时，可以提高电池单体的使用性能。

44、在一些实施例中，所述缓冲侧面上形成有所述缓冲口，位于所述缓冲垫主体的同一侧的所述缓冲侧面上的所述缓冲口的总面积占对应的所述缓冲侧面的面积的10％～30％。

45、在上述技术方案中，缓冲侧面上形成有缓冲口，当填充物通过缓冲侧面上的缓冲口释放时，填充物释放比较顺畅且更为彻底；位于缓冲垫主体的同一侧的缓冲侧面上的缓冲口的总面积占对应的缓冲侧面的面积的10％～30％，使得缓冲口的面积不至于过大，有利于提高缓冲垫主体整体结构强度，提高其结构的稳定性，提升缓冲垫对电芯的支撑能力；也使得缓冲口的面积不至于过小，从而方便填充物通过缓冲口顺利排放到缓冲垫本体外，以提升填充物的排放速度。

46、在一些实施例中，所述缓冲垫与所述电芯适于沿第一方向设置，所述第一方向与所述电芯的厚度方向一致，所述缓冲侧面包括沿第二方向相对设置的两个第一缓冲侧面，至少一个所述第一缓冲侧面上形成有所述缓冲口，所述第二方向与所述第一方向相交。

47、在上述技术方案中，第一缓冲侧面上的缓冲口与缓冲腔连通，缓冲腔内的填充物可以从第一缓冲侧面释放至缓冲垫本体外，填充物释放比较顺畅，且填充物释放的更为彻底。

48、在一些实施例中，所述缓冲腔沿所述第二方向延伸，所述缓冲腔的沿所述第二方向的两端分别贯穿两个所述第一缓冲侧面，以在两个所述第一缓冲侧面上均形成有所述缓冲口。

49、在上述技术方案中，缓冲腔内的填充物可以从缓冲腔的沿第二方向的两端释放至缓冲垫本体外，这样可以提升填充物排放的速度，由此，缓冲腔可以快速压缩，缓冲垫的体积可以快速减小，在电芯循环后期，电芯产生的气体具有较大的排放空间，以改善电芯的性能。

50、在一些实施例中，所述缓冲腔为多个，至少部分所述缓冲腔沿第三方向间隔排布，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向两两相交。

51、在上述技术方案中，缓冲腔为多个，至少部分缓冲腔沿第三方向间隔排布，使得缓冲垫可以实现对电芯的稳定支撑，提升电芯受力的均匀性，更好地改善极片打皱的现象；并且，缓冲腔的数量较多，当缓冲腔内的填充物通过缓冲口排放至缓冲垫本体外时，多个缓冲腔可以同步压缩，以提升缓冲垫压缩的速度。

52、在一些实施例中，所述封口结构为多个，所述封口结构的数量与所述缓冲口的数量相同且一一对应，每个所述封口结构封堵对应的所述缓冲口。

53、在上述技术方案中，每个封口结构封堵对应的缓冲口，这样封口结构更为节省材料。

54、在一些实施例中，位于所述缓冲垫主体的同一侧的所有所述缓冲口通过一个所述封口结构封堵。

55、在上述技术方案中，位于缓冲垫主体的同一侧的所有缓冲口通过一个封口结构封堵，使得封口结构的装配效率较高，并且封口结构较为节省材料。

56、在一些实施例中，所有所述缓冲口通过一个所述封口结构封堵。

57、在上述技术方案中，所有缓冲口均通过一个封口结构封堵，这样封口结构的装配效率更高，使得缓冲垫整体的组装效率较高。

58、第二方面，本实用新型提出一种电池单体，包括：电池壳体；电芯，设于所述电池壳体内；缓冲垫，设于所述电池壳体内且位于所述电池壳体与所述电芯之间或者位于所述电芯之间，所述缓冲垫为上述第一方面实施例所述的缓冲垫。

59、在上述技术方案中，通过采用上述的缓冲垫，缓冲垫设置在电池单体的电池壳体与电芯之间或者在电池单体的电芯之间，在缓冲腔内的填充物没有释放时，缓冲垫对电芯具有较好的支撑作用，可以减少极片变形，由此可以改善因电芯膨胀造成的极片打皱现象，从而缓解电芯在循环过程中的析锂或析钠问题，提升电芯的性能；填充物经薄弱部释放至缓冲垫本体外，缓冲腔被进一步压缩，可以减小缓冲垫整体的体积，减少缓冲垫对电池壳体内空间的占用，电芯产生的气体具有较大的排放空间，减少电池单体内压力过大对电芯性能造成的影响，从而可以提高电池单体的使用寿命。

60、第三方面，本实用新型提出一种电池，包括：上述的电池单体。

61、在上述技术方案中，通过采用上述的电池单体，缓冲垫设置在电池单体的电池壳体与电芯之间或者在电池单体的电芯之间，在缓冲腔内的填充物没有释放时，缓冲垫对电芯具有较好的支撑作用，可以减少极片变形，由此可以改善因电芯膨胀造成的极片打皱现象，从而缓解电芯在循环过程中的析锂或析钠问题，提升电芯的性能；填充物经薄弱部释放至缓冲垫本体外，缓冲腔被进一步压缩，可以减小缓冲垫整体的体积，减少缓冲垫对电池壳体内空间的占用，电芯产生的气体具有较大的排放空间，减少电池单体内压力过大对电芯性能造成的影响，从而可以提高电池单体的使用寿命。

62、第四方面，本实用新型提出一种用电装置，包括：上述的电池。

63、在上述技术方案中，通过采用上述的电池，缓冲垫设置在电池单体的电池壳体与电芯之间或者在电池单体的电芯之间，在缓冲腔内的填充物没有释放时，缓冲垫对电芯具有较好的支撑作用，可以减少极片变形，由此可以改善因电芯膨胀造成的极片打皱现象，从而缓解电芯在循环过程中的析锂或析钠问题，提升电芯的性能；填充物经薄弱部释放至缓冲垫本体外，缓冲腔被进一步压缩，可以减小缓冲垫整体的体积，减少缓冲垫对电池壳体内空间的占用，电芯产生的气体具有较大的排放空间，减少电池单体内压力过大对电芯性能造成的影响，从而可以提高电池单体的使用寿命。

64、本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。