CN113067070B - 电化学装置及用电设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电化学装置及用电设备。电化学装置包括：电芯模组、第一热缩膜、第一可形变件以及第二热缩膜。第一热缩膜包覆电芯模组，电芯的极耳由第一热缩膜伸出，第二热缩膜形成容置腔，第一热缩膜和第一可形变件设于容置腔内，第一可形变件设于第一热缩膜和第二热缩膜之间。本申请采用热缩膜将电芯模组包裹成一体化结构，避免电芯移位及极耳断裂，且组装及生产效率高，电芯模组可拆卸并便于维修；另外，利用可形变件对电芯模组进行缓冲防护，能够适用于较为恶劣的振动环境，有利于确保使用的安全可靠性。

Description

电化学装置及用电设备

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种电化学装置及用电设备。

背景技术

电摩、电动自行车等运输工具在使用过程中通常要面临较为恶劣的振动环境，为了确保使用的安全可靠性，电芯模组的固定显得尤为重要。若固定不牢靠，则电芯容易发生移位，极耳容易断裂。

目前，业界通常采用胶固化方式，例如灌胶和涂胶等方式，对电芯模组中各个电芯进行固定。灌胶方式的原理是：在壳体内灌满胶，将整个电芯模组浸泡在壳体内的胶中，当胶固化后，电芯即被固定于壳体内，振动过程中电芯表面和极耳均被胶保护，能够避免松动以及极耳断裂。然而，灌胶方式的胶用量多，生产成本较高。涂胶方式的原理是：在电芯与壳体的接触面涂胶，以此将电芯固定于壳体内，胶用量相对较少。对于胶固化方式，当胶固化后，电芯模组不可拆卸，无法维修，且在生产过程中需要等待胶固化，用时较长，生产效率低。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种电化学装置及用电设备，以解决胶固化方式导致电芯模组不可拆卸维修、胶固化用时长导致生产效率低的问题。

本申请提供的一种电化学装置，包括：电芯模组、第一热缩膜、第一可形变件和第二热缩膜。电芯模组包括多个沿第一方向设置的电芯，每一电芯包括极耳。第一热缩膜包覆电芯模组，电芯的极耳由第一热缩膜伸出。第二热缩膜形成容置腔，第一热缩膜和第一可形变件设于容置腔内，第一可形变件设于第一热缩膜和第二热缩膜之间。

采用第一热缩膜和第二热缩膜将电芯模组包裹成一体化结构，电芯不易发生移位，避免极耳断裂，并且一体化结构便于电芯模组整体入壳，有利于提高组装及生产效率，另外，电芯模组可拆卸，便于维修。

另外，利用第一可形变件对电芯模组进行缓冲防护，能够适用于较为恶劣的振动环境，有利于确保使用的安全可靠性。

可选地，电芯模组的外表面包括多个角或多条边，第一可形变件设置于电芯模组的至少2个角或2条边。

可选地，电芯模组呈矩形。

可选地，电化学装置还包括第二可形变件。第二可形变件设于电芯模组的头部且围设各电芯的极耳，头部为电芯模组设有极耳的端部。

可选地，电化学装置还包括：第三可形变件，设于相邻电芯之间。

利用第二可形变件对极耳进行缓冲防护，有利于避免极耳因移位导致断裂。利用第三可形变件对电芯进行缓冲防护，有利于避免电芯在振动环境中产生损坏，并且允许电芯产生一定程度的膨胀。

可选地，电化学装置还包括压条，压条将第二可形变件压持于电芯上，第一热缩膜还包覆压条。

可选地，第一可形变件还设于压条的相对两端。

可选地，电化学装置还包括紧固件。紧固件围设于电芯模组的侧端，侧端为多个电芯的头部和底部之间的侧端，头部为电芯模组设有极耳的端部，所述底部与所述头部相对设置。

紧固件不仅有利于电芯模组的一体化，使得电芯不易发生移位，而且能够限制电芯在排列方向(即第一方向)上的膨胀。

可选地，紧固件包括多个间隔设置的环状金属框，每一金属框围设于所述电芯模组的侧端。

可选地，紧固件还包括第一导热件和第二导热件，第一导热件连接多个环状金属框，第二导热件与多个电芯接触，第一导热件与第二导热件连接。

第一导热件不仅能够加强环状金属框的结构稳定性，而且能够与环状金属框和第二导热件建立散热通道，有利于电芯散热。

可选地，紧固件的高度大于或等于电芯模组侧端的1/2，高度为紧固件沿第二方向的尺寸，第二方向为电芯的高度方向，且与第一方向垂直。

可选地，电化学装置还包括电路板，电路板与多个电芯的极耳电连接且设于第二可形变件上，第一可形变件还设于电路板的相对两端。

可选地，电化学装置还包括上盖和下盖，下盖包括一端开口的收容槽，包裹有第二热缩膜的电芯模组设于收容槽内，上盖遮盖收容槽的开口，上盖设于电芯模组的头部并压持电路板。

本申请提供的一种用电设备，包括负载以及上述任一项所述的电化学装置，电化学装置为负载供电。

在本申请的电化学装置和用电设备中，采用第一热缩膜和第二热缩膜将电芯模组包裹成一体化结构，电芯不易发生移位，有利于避免极耳断裂，并且一体化结构便于电芯模组整体入壳，有利于提高组装及生产效率，另外，电芯模组可拆卸，便于维修；在这两层热缩膜之间设置可形变件，利用可形变件对电芯模组进行缓冲防护，能够适用于较为恶劣的振动环境，有利于确保使用的安全可靠性。

附图说明

图1是本申请的电芯模组一实施例的结构示意图；

图2是图1所示的电芯模组的局部结构示意图；

图3是本申请的紧固件一实施例的结构示意图；

图4是图1所示的电芯模组的结构俯视图；

图5是本申请的电芯模组包覆第一热缩膜的结构示意图；

图6是图5所示的电芯模组设置第一可形变件的结构示意图；

图7是图6所示的电芯模组包覆第二热缩膜的结构示意图；

图8和图9是本申请的电化学装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图，对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述实施例仅是一部分实施例，而非全部。基于本申请中的实施例，在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

应理解，在本申请实施例的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请相应实施例的技术方案和简化描述，而非指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本申请提供一种电化学装置，采用热缩膜将电芯模组包裹成一体化结构，以避免电芯移位及极耳断裂，且提高组装及生产效率，以及使得电芯模组可拆卸，便于维修；另外，设置可形变件，利用可形变件对电芯模组进行缓冲防护，以应对较为恶劣的振动环境。

在具体场景中，电化学装置包括但不限于所有种类的原电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池和电容器(例如超级电容器)电池。电化学装置可优选为锂二次电池，包括但不限于锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池和锂离子聚合物二次电池。电化学装置可以以单个电池，或者组合成为电芯模组的形式存在。

请一并参阅图1至图9，电化学装置10包括：电芯模组11、第一热缩膜121、第二热缩膜122和第一可形变件131。

电芯模组11包括多个电芯111。电芯111的数量可以根据电化学装置10的电量设计需求而定，本申请不予以限制。这些电芯111依次设置，例如沿图1和图2中箭头所示的第一方向x依次设置。

这些电芯111通过串联或者并联，组合成电池包10的有效供电和/或充电单元。这些电芯111包括但不限于为软包电芯，结构可以完全相同，本文某些描述之处以单个电芯111为例进行阐述。

第一热缩膜121包覆电芯模组11，电芯111的极耳112由第一热缩膜121伸出。第一热缩膜121又称为热收缩膜，在一实现方式中，未发生变形的第一热缩膜121，在温度超过热缩点(即第一阈值)时发生变形，并完全包覆在电芯模组11的外表面，以围设形成接近于电化学装置10的形状。其中，图5是第一热缩膜121受热变形后的示意图，第一热缩膜121受热收缩后可能变成其他形状，不局限于图中所示。第一热缩膜121能够对电化学装置10内的元器件(例如电芯111)进行保护，从而有利于确保电化学装置10的防护效果及安全性。

在一实施方式中，第一热缩膜121的材料可以为聚乙烯(polyethylene,PE)，可选的，第一热缩膜121在变形时不会产生烟尘等杂质。第一热缩膜121的形状及厚度等属性参数可以根据实际应用所需而定，例如，第一热缩膜121为厚度均匀的热收缩膜，厚度可以介于2毫米左右，其抗张强度M1大于电芯111膨胀所产生的压强M2，即M1＞M2。例如，通常电芯111膨胀所产生的压强M2为0.2Mpa左右，第一热缩膜121的抗张强度M1可以远大于M2，M1为10Mpa。

第一可形变件131是一种在受到来自外部的作用力时会发生形变的结构件。在一场景中，第一可形变件131包括但不限于为泡棉。

第二热缩膜122形成容置腔，第一热缩膜121和第一可形变件131设于该容置腔内，第一可形变件131设于第一热缩膜121和第二热缩膜122之间，在一实现方式中，第一可形变件131可以设于第一热缩膜121的外表面，第二热缩膜122将第一可形变件131包裹于第一热缩膜121的外表面。

可选地，第二热缩膜122可围设形成电化学装置10的形状，可限定电化学装置10的外观。该容置腔可以作为电芯槽，电化学装置10的内部元件(例如电芯模组11)被内置于该容置腔中，利用第二热缩膜122对这些元件进行保护。

在一实现中，第二热缩膜122的结构强度可以大于第一热缩膜121的结构强度，相比较于第一热缩膜121，第二热缩膜122热缩后的形状更加稳定、强度更高。在另一实现中，第二热缩膜122和第一热缩膜121的材料可以完全相同，例如两者可均为聚乙烯。

在对电化学装置10中，第一热缩膜121和第二热缩膜122将电芯模组11包裹成一体化结构，电芯111不易发生移位，有利于避免因电芯111移位导致的极耳112断裂，并且，一体化结构便于电芯模组11整体入壳(即整体装入壳体内)，有利于提高组装及生产效率，另外，通过撕裂或者剪切等方式，即可轻易的将热缩膜与电芯模组11脱离，使得电芯模组11可拆卸，从而便于售后维修。

另外，利用第一可形变件131的可形变特点，能够对电芯模组11进行缓冲防护，从而使得电芯模组11及电化学装置10能适用于较为恶劣的振动环境，有利于确保使用的安全可靠性。

根据电芯模组11的形状，本申请实施例适应性地设置第一可形变件131的位置。对于外表面包括多个角或多条边的电芯模组11，第一可形变件131设置于电芯模组11的至少2个角或2条边。至少2个角可以包括电芯模组11的同一侧或者位于对角线上的2个角。至少2条边可以包括电芯模组11的同一面或者相对两面的2条边。

在一应用场景中，如图1和图6所示的场景中，电芯模组11整体上呈矩形体，第一可形变件131可设于电芯模组11的各个角。

当然，在其他实现中，第一可形变件131既可以设于电芯模组11的各个角，还可以设于电芯模组11的各条边；或者，第一可形变件131仅设于电芯模组11的各条边。

第二热缩膜122将第一可形变件131包裹于第一热缩膜121的外表面，能够避免第一可形变件131发生脱落及移位。

请继续一并参阅图1至图9，电化学装置10还包括第二可形变件132。第二可形变件132设于电芯模组11的头部，且围设各电芯111的极耳112，头部为电芯模组11设有极耳112的端部。

极耳112的结构强度较弱，当电芯模组11应用于振动环境时，极耳112容易最先变形甚至断裂，利用第二可形变件132对极耳112进行缓冲防护，有利于避免极耳112因移位导致断裂。

在一实现中，如图4所示，第二可形变件132可以为多个，这些第二可形变件132设于相邻的极耳112之间，并与极耳112接触。

在另一实现中，第二可形变件132可以为一整体元件，其开设有多个通孔，极耳112穿设于对应的通孔中并朝向第二方向y延伸。

第二可形变件132的上表面，即背向电芯模组11的一面，可以为平面，可以有利于提高电芯模组11上表面的平整度。

电化学装置10还可以包括压条14，压条14设于第二可形变件132上，压条14的相对两端还设有第一可形变件131，第一热缩膜121将压条14包裹在第二可形变件132上，压条14将第二可形变件132压持于电芯111上，能够避免第二可形变件132发生脱落及移位。

压条14可以为长条形的片状或板状结构件，与第二可形变件132的接触面积大，能够确保有效的将第二可形变件132压持于电芯111上，而且有利于对第二可形变件132施加均匀的力。

压条14采用绝缘材料制得，能够避免与极耳112电接触。在一实施方式中，压条14的材料包括但不限于为环氧树脂、塑料等。

本申请实施例不限定压条14的数量，例如可以为图4中所示的两条，分别位于电芯模组11的相对两边缘部。另外，电化学装置10的电路板15设于第二可形变件132上，并位于这两个压条14之间，于此，电路板15和压条14相互配合，将第二可形变件132压持于电芯111上，避免第二可形变件132发生脱落及移位。

第一可形变件131还设于电路板15的相对两端，第二热缩膜122包裹第一可形变件131并将电路板15压持于第二可形变件132上。

电路板15与多个电芯111的极耳112电连接，在一场景中，电路板15可以为BMS(Battery Management System,电池管理系统)电路板，可用于对多个电芯111进行电压、电流等采样，以及控制电芯模组11的充放电，确保电芯模组11的安全运行。

请继续一并参阅图1至图9，电化学装置10还包括第三可形变件133。第三可形变件133设于相邻电芯111之间。

利用第三可形变件133对电芯111进行缓冲防护，有利于避免电芯111在振动环境中产生损坏，并且允许电芯111产生一定程度的膨胀，例如在图1和图2中所示的第一方向x上产生一定程度的膨胀。应理解，此处所述一定程度的膨胀指的是：电芯111在安全运行情况下被允许产生的形变。产生膨胀的因素包括但不限于为：电芯111老化、电芯111内部的电解液产生气体、电芯模组11温度升高等。

在一实现中，第三可形变件133可以为厚度均匀的片状，有利于确保第三可形变件133与电芯111的接触面积足够大，使得这些电芯111在第一热缩膜121内不容易产生移位。

在本申请的其他实施例中，电化学装置10可以仅设置第二可形变件132，而不设置第三可形变件133。

第二可形变件132和第三可形变件133的材料，可以与第一可形变件131的材料相同，例如均匀为泡棉。

可选地，电化学装置10还包括紧固件17。紧固件17围设于电芯模组11的侧端，侧端为多个电芯111的头部和底部之间的侧端，底部与设有极耳112的头部沿第二方向y相对设置。

紧固件17能够对电芯模组11进行紧固，不仅有利于电芯模组11的一体化，使得电芯111不易发生移位，而且能够限制电芯111在排列方向(即第一方向x)上的膨胀。

在一实现中，如图1和3所示，紧固件17包括多个环状金属框171，每一金属框171围设于电芯模组11的侧端。这些金属框171沿第二方向依次间隔设置，相邻金属框171之间的距离可以相等，从而能够对电芯模组11施加较为均匀的作用力。

紧固件17的高度H可以大于或等于电芯模组11侧端的1/2，所述高度H为紧固件17沿第二方向y的尺寸。紧固件17并未完全围设电芯模组11的侧端，也可以实现对电芯模组11的紧固。

紧固件17还可以包括第一导热件172和第二导热件173。第二导热件173与多个电芯111接触，第一导热件172与第二导热件173连接。第一导热件172连接紧固件17的多个环状金属框171。第一导热件172不仅能够加强环状金属框171的结构稳定性，而且能够与环状金属框171和第二导热件173建立散热通道，有利于电芯111散热。

第二导热件173可以为片状导热件，其与电芯111的底部接触面积较大，有利于更加快速的将电芯111产生的热量传导出去。

请一并参阅图8和图9所示，电化学装置10还包括上盖181和下盖182。下盖182包括一端开口的收容槽182a，包裹有第二热缩膜122的电芯模组11设于该收容槽182a内。上盖181遮盖收容槽182a的开口，上盖181设于电芯模组11的头部并压持电路板15，进一步有利于电路板15将第二可形变件132压持于电芯111上，能够避免第二可形变件132发生脱落及移位。

上盖181和下盖182可以围设形成电化学装置10的形状，两者配合作为电化学装置10的壳体，可限定电化学装置10的外观。上盖181和下盖182形成电池槽，电化学装置10的内部元件(例如电芯模组11)被内置于收容槽182a中，利用上盖181和下盖182对这些元件进行保护。

另外，上盖181和下盖182具有满足要求的结构强度，两者的硬度、机械性能、耐热性等参数均满足要求。在一场景中，任一者的材质包括但不限于为：聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)和聚丙烯腈(ABS)混合而成的热可塑性塑胶。

本申请又一实施例提供一种用电设备，包括负载以及上述任一实施例的电化学装置10，负载为电化学装置10供电。

用电设备可以以各种具体形式来实施，例如，无人机、电动车、电动清洁工具、储能产品、电动汽车、电动自行车、电动导航工具等电子产品。在实用场景中，用电设备具体包括但不限于为：备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车电动工具、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。

本领域技术人员可理解的是，除特别用于移动目的的元件之外，根据本申请实施例的构造也能够应用于固定类型的用电设备。

由于用电设备具有前述任一实施例的电化学装置10，因此，该用电设备能够产生对应实施例的电化学装置10具有的有益效果。

以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

另外，尽管本文采用术语“第一、第二、第三”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

Claims (9)

1.一种电化学装置，其中，包括：

电芯模组，包括多个沿第一方向设置的电芯，每一电芯包括极耳；

第一热缩膜，所述第一热缩膜包覆所述电芯模组，所述电芯的极耳由所述第一热缩膜伸出；

第一可形变件；

第二热缩膜，所述第二热缩膜形成容置腔，所述第一热缩膜和所述第一可形变件设于所述容置腔内，所述第一可形变件设于所述第一热缩膜和所述第二热缩膜之间，所述第二热缩膜将所述第一可形变件包裹于所述第一热缩膜的外表面；

第二可形变件，所述第二可形变件设于所述电芯模组的头部且围设各电芯的极耳，所述头部为所述电芯模组设有所述极耳的端部；

压条，所述压条将所述第二可形变件压持于所述电芯上，所述第一热缩膜还包覆所述压条。

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电芯模组的外表面包括多个角或多条边，所述第一可形变件设置于所述电芯模组的至少2个角或2条边。

3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电化学装置还包括紧固件，所述紧固件围设于所述电芯模组的侧端，所述侧端为多个电芯的头部和底部之间的侧端，所述头部为所述电芯模组设有所述极耳的端部，所述底部与所述头部相对设置。

4.根据权利要求3所述的电化学装置，其中，所述紧固件包括多个间隔设置的环状金属框，每一金属框围设于所述电芯模组的侧端。

5.根据权利要求4所述的电化学装置，其中，所述紧固件还包括第一导热件和第二导热件，所述第一导热件连接所述多个环状金属框，所述第二导热件与多个电芯接触，所述第一导热件与所述第二导热件连接。

6.根据权利要求3所述的电化学装置，其中，所述紧固件的高度大于或等于所述电芯模组侧端的1/2，所述紧固件的高度为所述紧固件沿第二方向的尺寸，所述第二方向为所述电芯的高度方向，且与所述第一方向垂直。

7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电化学装置还包括电路板，所述电路板与多个电芯的极耳电连接且设于所述第二可形变件上，所述第一可形变件还设于所述电路板的相对两端。

8.根据权利要求7所述的电化学装置，其中，所述电化学装置还包括上盖和下盖，所述下盖包括一端开口的收容槽，包裹有所述第二热缩膜的所述电芯模组设于所述收容槽内，所述上盖遮盖所述收容槽的开口，所述上盖设于所述电芯模组的头部并压持所述电路板，所述头部为所述电芯模组设有所述极耳的端部。

9.一种用电设备，其中，包括负载以及权利要求1至8中任一项所述的电化学装置，所述电化学装置为所述负载供电。