CN111384322A - 电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池，其包括：电池壳体，电池壳体形成有内腔；电池单元，位于内腔中；第一吸湿部，位于内腔中；第一吸湿部配置有用于吸收内腔中水分的第一吸湿材料；第二吸湿部，位于内腔中；第二吸湿部配置有用于吸收内腔中水分的第二吸湿材料；第一吸湿材料的初始吸湿速率大于第二吸湿材料的初始吸湿速率，且第一吸湿材料的吸湿率小于第二吸湿材料的吸湿率。本发明通过在电池壳体内部配置初始吸湿速度不同、吸湿率不同的吸湿部，以同时满足电池内部长期吸湿和避免出现冷凝水的紧急吸湿的要求，保证了电池的工作可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池。
背景技术
电动汽车以车载电源为动力，由电机驱动车轮行驶，因对环境影响较小， 是目前新能源汽车的主要发展方向。电池作为电动汽车的能量来源，其性能的 稳定对电动汽车在市场上的被接受程度起到重要的作用。
电池通常包括电池壳体和安装在电池壳体内部的多个电池单元。为保证电 池的稳定性和安全性，电池壳体通常采用密封结构并能够达到例如IP65的防护 等级，有效防止水和粉尘、灰尘等进入密封电池。但是，在电池的生产过程中， 可能就将含有水分的气体封装在电池壳体内；或者，电池在工作过程中，密封 的电池壳体内部可能会产生一些水分。这些水分一方面会腐蚀电池壳体内部的 电子元件，水分另一方面也容易因参与电池内部的反应而产生大量气体，致使 电池膨胀，导致电池性能下降。
为去除电池壳体内部的水分，相关技术在电池壳体内部固定设置了吸湿装 置，吸湿装置配置有用于吸收电池内部水分的吸湿材料，吸湿材料具备大吸湿 率的优点，能够在电池壳体内长期吸湿。电池在工作过程中，电池壳体内部温 度会比较高，部分水分会蒸发出来，使得电池壳体内部的湿度突然增大，若不 及时除湿，将导致电池壳体内部出现冷凝水。在电池内积存的冷凝水容易引发 电池故障甚至造成安全事故。虽然，现有技术中，已经有向电池壳体内加入吸 收包的方法除湿，但仍存在产生冷凝水可能。
发明内容
本发明旨在提供一种电池，能够及时处理电池壳体内部突然增大的湿气， 避免电池内部冷凝水的产生。
本发明提供了一种电池，包括：电池壳体，电池壳体形成有内腔；电池单 元，位于内腔中；第一吸湿部，位于内腔中；第一吸湿部配置有用于吸收内腔 中水分的第一吸湿材料；第二吸湿部，位于内腔中；第二吸湿部配置有用于吸 收内腔中水分的第二吸湿材料；第一吸湿材料的初始吸湿速率大于第二吸湿材 料的初始吸湿速率，且第一吸湿材料的吸湿率小于第二吸湿材料的吸湿率。
进一步地，第一吸湿材料的表面积大于第二吸湿材料的表面积。
进一步地，第一吸湿材料为折叠片状结构。
进一步地，折叠片状结构具有锯齿形的截面轮廓形状。
进一步地，第二吸湿材料的体积大于第一吸湿材料的体积。
进一步地，第一吸湿材料的初始吸湿速率不小于2.5mg/(g*min)。
进一步地，第二吸湿材料的吸湿率不小于100％。
进一步地，第一吸湿材料采用无机矿物质材料；第二吸湿材料采用有机高 分子材料。
进一步地，第一吸湿部包括用于封装第一吸湿材料的第一袋，第二吸湿部 包括用于封装第二吸湿材料的第二袋，第一袋和第二袋均由阻燃材料制成。
进一步地，第一吸湿部包括用于固定第一吸湿材料的第一支撑架，第一支 撑架附接在内腔的腔壁；并且/或者，第二吸湿部包括用于固定第二吸湿材料的 第二支撑架，第二支撑架附接在内腔的腔壁。
进一步地，该电池还包括用于对第一吸湿材料和第二吸湿材料除湿的脱附 装置。
进一步地，电池壳体上设置有进风口和出风口；脱附装置包括：进风阀门， 设置于进风口处；出风阀门，设置于出风口处；气流发生器，气流发生器用于 产生从进风口进入内腔中并从出风口排出的气流。
进一步地，进风口与出风口相对设置，至少部分第一吸湿材料和/或至少部 分第二吸湿材料位于进风口与出风口之间的气流流路中。
发明人为了解决电池内腔内突然增大的湿气不能被快速吸收的问题，经过 研究发现了吸湿材料的不能兼具大的吸湿量和快的初始吸湿速率的材料特性， 从而提供了一种电池，该电池配置具有初始吸湿速率不同、吸湿率不同的吸湿 材料的第一吸湿部和第二吸湿部，即，第一吸湿部的第一吸湿材料的初始吸湿 速率高于第二吸湿部的第二吸湿材料的初始吸湿速率，且第一吸湿材料的吸湿 率小于第二吸湿材料的吸湿率。这样，在电池壳体内部湿度忽然增加时，第一 吸湿部可以较为快速地吸收湿气，避免凝结成冷凝水；而第二吸湿部虽然吸湿 速率较慢，但是具备大的吸湿率，从而可以在电池壳体内部长期有效地除湿， 保持了电池内部的干燥度，保证了电池的可靠工作。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的电池的剖面示意图；
图2为本发明一个实施例提供的一种第一吸湿部的主视结构；以及
图3为本发明又一个实施例提供的电池的局部剖视示意图。
具体实施方式
参见图1，示出了本发明一个实施例提供的电池的剖面示意图。如图1所示， 该电池包括电池壳体1、若干个电池单元2、第一吸湿部3和第二吸湿部4。
其中，电池壳体1的内部形成内腔10，电池单元2位于内腔10中。该内腔 10在电池处于正常的使用状态时通常为密封腔。电池壳体1的材质可以为具有 隔热性能的复合材料，以减少外界环境对密封的内腔10的温度的影响。
第一吸湿部3位于内腔10中，第一吸湿部3配置有用于吸收内腔10中水 分(包括气态水和液态水)的第一吸湿材料。第二吸湿部4位于内腔10中，第 二吸湿部4配置有用于吸收内腔10中水分的第二吸湿材料。其中，第一吸湿材 料和第二吸湿材料的材料不同，更重要的是，第一吸湿材料的初始吸湿速率大 于第二吸湿材料的初始吸湿速率，且第一吸湿材料的吸湿率小于第二吸湿材料 的吸湿率。优选地，第二吸湿部4可以为电池中常用的吸湿包。其中，第二吸 湿材料可以选用有机高分子材料，例如聚丙烯酸、聚丙烯酰胺等，有机高分子 材料具有相对高的吸湿率，但在吸收速率方面较弱。另外，第一吸湿部3的第 一吸湿材料可以选用无机矿物质材料，例如二氧化硅、硅酸铝、蒙脱石、硅藻 土、沸石等材料，这些无机矿物质材料具有相对高的吸收/释放速率，但吸湿率 较低。当然，所述第一吸湿材料和所述第二吸湿材料不限于如上所列举，如可 以都是有机材料或无机材料，只要能达到第一吸湿材料的初始吸湿速率大于第 二吸湿材料的初始吸湿速率，且第一吸湿材料的吸湿率小于第二吸湿材料的吸 湿率即可。
需要说明的是，吸湿率的高低代表吸湿材料的总的吸水能力的高低。本文 中，吸湿率的计算方式为：称出干燥的吸湿材料的初始重量，然后将吸湿材料 一直置于潮湿环境下以自由充分吸收空气中水分，当吸湿材料饱和时(此时吸 湿材料的重量不再增加)，称出吸湿材料的饱和状态重量，然后通过公式：吸湿 率＝(饱和状态重量-初始重量)/初始重量x 100％，即可计算得出吸湿材料的吸 湿率。优选地，第二吸湿材料选用吸湿率不小于100％的材料。
另外，初始吸湿速率的高低代表吸湿材料在短时间内吸水能力的高低，初 始吸湿速率的高低受到环境影响较大。本文中，初始吸湿速率的计算方式为： 称出干燥的吸湿材料的初始重量，然后将吸湿材料置于某种潮湿环境下自由充 分地吸收空气中水分，在预定时间段后(该预定时间段的时间间隔可以较短， 例如几秒、十几秒、几十秒或者几分钟等)，称出吸湿材料的实际重量，然后通 过公式：初始吸湿速率＝(预定时间段后称得的重量-初始重量)/(初始重量* 间隔时间)，即可计算得出吸湿材料的初始吸湿速率。本文中初始吸湿速率的单 位为mg/(g*min)，其中，mg是重量单位毫克，g是重量单位克，min是时间 单位分钟。可以理解，本文中在比较不同吸湿材料的初始吸湿速率的高低时， 意味着在同样的环境(包括温度、湿度、气流等因素)下对不同的吸湿材料的 初始吸湿速率进行测量并比较。优选地，第一吸湿材料选用初始吸湿速率不小 于2.5mg/(g*min)(环境温度在15～20℃，环境湿度在80％的条件下)的材料。
本发明实施例为了解决电池内腔10内除湿的问题，在电池壳体内部配置了 具有不同初始吸湿速率以及不同吸湿率的吸湿材料的第一吸湿部3和第二吸湿 部4，即，第一吸湿部3的第一吸湿材料具有比第二吸湿部4的第二吸湿材料更 高的初始吸湿速率，第一吸湿部3的第一吸湿材料具有比第二吸湿部4低的吸 湿率。这样，电池壳体1内部的湿气突然增大时，第一吸湿部3的第一吸湿材 料可以较为快速地吸收湿气，避免凝结成冷凝水，弥补了第二吸湿部4的第二 吸湿材料虽然吸湿率大但是初始吸湿速率不高的缺陷。也即，本发明实施例通 过设置吸湿率大的第二吸湿部4对电池内腔10进行常规除湿，通过额外配置的吸湿速率高的第一吸湿部3对电池内腔10进行紧急除湿处理，从而保持了电池 内部的干燥度，保证了电池的可靠工作。
由图1中可以看出，本实施例中示出了第一吸湿部3和第二吸湿部4各自 的优选构造。其中，第一吸湿部3包括用于封装第一吸湿材料31的第一袋32，
第二吸湿部4包括用于封装第二吸湿材料41的第二袋42。第一袋32和第二袋 42可以均由阻燃材料制成，第一袋32和第二袋42同时还具备透水性，优选地 具备透气性。第一袋32和第二袋42的材料例如采用杜邦纸NOMEX-T411或者 该系列的其他具有阻燃特性的产品材料。或者，第一袋32和第二袋42可以选 用硅酸铝材料制成的阻燃袋。当然，第一袋32和第二袋42还可以由无纺布、 植物纤维或有孔透气材料等任何合适材料制成。
此外，为便于第一吸湿部3和第二吸湿部4在内腔10中的定位，第一吸湿 部3优选地包括用于固定第一吸湿材料31及其第一袋32的第一支撑架33，第 一支撑架33附接在内腔10的腔壁。第二吸湿部4优选地包括用于固定第二吸 湿材料41及其第二袋42的第二支撑架43，第二支撑架43附接在内腔10的腔 壁。第一支撑架33和第二支撑架43优选地使用阻燃的材料制成，例如铁、不 锈钢或者阻燃塑料等。可以理解，第一支撑架33和第二支撑架43的结构形式 有很多种，只要不是使第一吸湿材料31和第二吸湿材料41与内腔10完全隔离 即可。当然，在一些实施例中，第一吸湿部3未设置第一袋32，第二吸湿部4 未设置第二袋42，此时，第一吸湿材料31可以直接由合适结构的第一支撑架 33支撑，第二吸湿材料也可以直接由合适结构的第二支撑架43支撑。
第一支撑架33或第二支撑架43与内腔10的腔壁连接在一起的连接方式例 如可以采用卡扣连接(支撑架和腔壁中的一者上设置有卡扣，另一者上设置有 相配的卡孔)、插槽连接(支撑架和腔壁中的一者上设置有槽，另一者上设置有 相配的插入片)或者钩接(支撑架和腔壁中的一者上设置有挂接点，另一者上 设置有相配的挂钩)。支撑架和腔壁例如还可以通过粘合剂粘接的方式连接在一 起。当然，使支撑架与腔壁连接在一起的连接结构可以采用任何合适的实施方 式。
另外，本实施例中，第一吸湿材料31和第二吸湿材料41以颗粒状材料示 出。可以理解，第一吸湿材料31和第二吸湿材料41的形态并不限于颗粒状， 可以根据材料的特性或者实际需求而制成任何合适的形状。
在本发明的一些未示出的其他实施例中，优选地，第一吸湿材料的表面积 较大，例如大于第二吸湿材料的表面积，这样，第一吸湿材料的吸水表面较大， 可以达到更好的快速吸湿效果。优选地，第一吸湿材料为折叠片状结构，也即， 将片状的吸湿材料通过折叠形成的结构。采用折叠片状结构可以在尽量小的体 积范围内提供尽量大的表面积。优选地，折叠片状结构具有呈锯齿形的截面轮 廓形状，该种构型较容易制作。在另外一些实施例中，优选地，第二吸湿材料 的体积大于第一吸湿材料的体积。
参见图2，图2示出了第一吸湿部3的另一种优选实施方式，其中，第一吸 湿材料可以封装在扁平的第一阻燃袋36中，第一阻燃袋36由一对第一格栅板 37夹持。第一阻燃袋36例如同上述第一袋32一样，可以由透水透气但阻燃的 材料制成或者由其他合适材料制成。第一格栅板37可以由阻燃的材料例如铁、 不锈钢或电木制成。第二吸湿部可以采用和第一吸湿部一样的构造，在此不再 赘述。
参见图3，示出了本发明又一个实施例提供的电池的剖面示意图。下面将详 细描述本实施例提供的电池与上述其他实施例提供的电池的不同之处。
该电池在配备第一吸湿部3和第二吸湿部4的情况下，还包括用于对第一 吸湿部3的第一吸湿材料(图3中未示出)和第二吸湿部4的第二吸湿材料(图 3中未示出)除湿的脱附装置，脱附装置用于将第一吸湿材料和第二吸湿材料所 吸收的水分脱附出来并排出内腔10，以使第一吸湿材料和第二吸湿材料总处于 不饱和的状态，从而能够长期、重复有效地在电池壳体内部发挥吸湿作用。
本实施例还示出了脱附装置的一种优选实施方式，其中，脱附装置包括进 风阀门6、出风阀门7和气流发生器8。电池壳体1上设置有进风口11和出风 口12。进风阀门6设置于进风口11处，出风阀门7设置于出风口12处，气流 发生器8用于产生从进风口11进入内腔10中并从出风口12排出的气流。
进风阀门6和出风阀门7常态为关闭状态，以保证电池壳体1的内腔10的 气密性。进风阀门6和出风阀门7在需要时可以打开，以打开进风口11和出风 口12，使得气体可以通过进风口11进入到内腔10内后再从出风口12排出。气 流发生器8例如可以采用风扇，或者可以是与进风口11连通的正压系统，或者 可以是与出风口12连通的负压系统。本实施例中，气流发生器8采用风扇，并 设置在出风阀门7的外侧。风扇转动时，产生从进风口11进入内腔10中并从 出风口12排出的导向气流，以风干各吸湿部的吸湿材料。通过关闭进风阀门6、 出风阀门7和风扇8，即可使电池壳体1回复密闭状态。
优选地，进风口11与出风口12相对设置，至少部分第一吸湿材料和/或至 少部分第二吸湿材料位于进风口11与出风口12之间的气流流路中。这样，使 得第一吸湿材料、第二吸湿材料能够与沿气流流路通过内部腔10的干燥气流直 接接触，达到更高效的水分脱附效果。本实施例中，优选地，第一吸湿部3和 第二吸湿部4顺应气流流路的方向布置，优选地第一吸湿部3位于第二吸湿部4 的上游。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但 并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改 进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权 利要求为准。
Claims (13)
1.一种电池，其特征在于，包括：
电池壳体(1)，电池壳体(1)形成有内腔(10)；
电池单元(2)，位于所述内腔(10)中；
第一吸湿部(3)，位于所述内腔(10)中；所述第一吸湿部(3)配置有用于吸收所述内腔(10)中水分的第一吸湿材料；
第二吸湿部(4)，位于所述内腔(10)中；所述第二吸湿部(4)配置有用于吸收所述内腔(10)中水分的第二吸湿材料；
所述第一吸湿材料的初始吸湿速率大于所述第二吸湿材料的初始吸湿速率，且所述第一吸湿材料的吸湿率小于所述第二吸湿材料的吸湿率。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一吸湿材料的表面积大于所述第二吸湿材料的表面积。
3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一吸湿材料为折叠片状结构。
4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述折叠片状结构具有锯齿形的截面轮廓形状。
5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第二吸湿材料的体积大于所述第一吸湿材料的体积。
6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一吸湿材料的初始吸湿速率不小于2.5mg/(g*min)。
7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第二吸湿材料的吸湿率不小于100％。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池，其特征在于，所述第一吸湿材料采用无机矿物质材料；所述第二吸湿材料采用有机高分子材料。
9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一吸湿部(3)包括用于封装所述第一吸湿材料(31)的第一袋(32)，所述第二吸湿部(4)包括用于封装所述第二吸湿材料(41)的第二袋(42)，所述第一袋(32)和所述第二袋(42)均由阻燃材料制成。
10.根据权利要求1至7中任一项或9所述的电池，其特征在于，所述第一吸湿部(3)包括用于固定所述第一吸湿材料(31)的第一支撑架(33)，所述第一支撑架(33)附接在所述内腔(10)的腔壁；并且/或者，所述第二吸湿部(4)包括用于固定所述第二吸湿材料(41)的第二支撑架(43)，所述第二支撑架(43)附接在所述内腔(10)的腔壁。
11.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，还包括用于对所述第一吸湿材料和所述第二吸湿材料除湿的脱附装置。
12.根据权利要求11所述的电池，其特征在于，
所述电池壳体(1)上设置有进风口(11)和出风口(12)；
所述脱附装置包括：进风阀门(6)，设置于所述进风口(11)处；出风阀门(7)，设置于所述出风口(12)处；气流发生器(8)，所述气流发生器(8)用于产生从所述进风口进入所述内腔中并从所述出风口排出的气流。
13.根据权利要求12所述的电池，其特征在于，所述进风口(11)与所述出风口(12)相对设置，至少部分所述第一吸湿材料和/或至少部分所述第二吸湿材料位于所述进风口(11)与所述出风口(12)之间的气流流路中。
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