CN115668613B - 电池的箱体、电池、用电设备、制备箱体的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种电池的箱体、电池、用电设备、制备箱体的方法和装置。该箱体包括:电气腔,用于容纳多个电池单体,该电池单体包括泄压机构,该泄压机构用于在该电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放该内部压力;热管理部件,用于容纳流体以给该电池单体调节温度;收集腔,用于在该泄压机构致动时收集从该电池单体内排出并穿过该热管理部件的排放物,其中,该电气腔和该收集腔设置于该热管理部件的两侧,该热管理部件用于隔开该电气腔和该收集腔,该收集腔的壁设置有第一泄压区,该第一泄压区用于泄放该收集腔内的该排放物。本申请提供了一种电池的箱体、电池、用电设备、制备箱体的方法和装置,能够增强电池的安全性。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,特别是涉及一种电池的箱体、电池、用电设备、制备箱体的方法和装置。
背景技术
节能减排是汽车产业可持续发展的关键。在这种情况下,电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。而对于电动车辆而言,电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
在电池技术的发展中,除了提高电池的性能外,安全问题也是一个不可忽视的问题。如果电池的安全问题不能保证,那该电池就无法使用。因此,如何增强电池的安全性,是电池技术中一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种电池的箱体、电池、用电设备、制备箱体的方法和装置,能够增强电池的安全性。
第一方面,提供了一种电池的箱体,该箱体包括:电气腔,用于容纳多个电池单体,所述电池单体包括泄压机构,所述泄压机构用于在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述内部压力;热管理部件,用于容纳流体以给所述电池单体调节温度;以及,收集腔,用于在所述泄压机构致动时收集从所述电池单体内排出并穿过所述热管理部件的排放物,其中,所述电气腔和所述收集腔设置于所述热管理部件的两侧,所述热管理部件用于隔开所述电气腔和所述收集腔,所述收集腔的壁设置有第一泄压区,所述第一泄压区用于泄放所述收集腔内的所述排放物。
因此,本申请实施例的电池的箱体,通过在收集腔的壁上设置第一泄压区,使得在泄压机构致动时,由电池单体通过泄压机构排出的排放物进入收集腔之后,可以通过收集腔的壁上的第一泄压区及时排出,以泄放收集腔内的压力和温度,增强电池的安全性。
在一些实施例中,所述热管理部件具有为所述电气腔和所述收集腔共用的壁。
在一些实施例中,所述箱体包括:防护构件,所述防护构件用于防护所述热管理部件,所述防护构件与所述热管理部件形成所述收集腔。
在一些实施例中,所述防护构件包括底壁和多个侧壁,以形成一端开口的中空结构,所述热管理部件盖合所述开口以形成所述收集腔。
在一些实施例中,所述多个侧壁上设置有所述第一泄压区。
若在防护构件的底壁设置第一泄压区,会影响该防护构件的底壁强度,在电池的使用过程中,不利于整个电池的碰撞安全性,所以通常将该第一泄压区设置在侧壁。
在一些实施例中,所述多个侧壁中每个侧壁上设置多个所述第一泄压区。
设置多个第一泄压区可以加快排放物在从收集腔排出的速度,但是考虑到防护构件的结构强度,每个侧壁上不宜设置过多的第一泄压区。
在一些实施例中,多个所述第一泄压区在所述每个侧壁上均匀排列。
每个侧壁上均匀分布第一泄压区,可以使得该防护构件在使用过程中受力均匀,不会由于防护构件的局部强度过弱,从而影响该防护构件的结构强度。
在一些实施例中,所述防护构件上设置有第一通孔,所述第一泄压区包括所述第一通孔。
将第一泄压区设置为通孔,能够使得进入收集腔的排放物迅速通过该通孔排出,加快了排放速度。
在一些实施例中,所述防护构件上设置有第一薄弱区,所述第一薄弱区用于在所述泄压机构致动时被所述收集腔内的所述排放物破坏,以使所述排放物从所述收集腔排出,所述第一泄压区包括所述第一薄弱区。
将第一泄压区设置为第一薄弱区,相比于将第一泄压区设置为第一通孔的方式,能够保证收集腔在电池单体正常且未发生热失控时与电池外部保持相对密封的状态,防止外界水汽及灰尘对电池使用造成负面影响。
在一些实施例中,所述第一薄弱区的材料的熔点低于所述防护构件上除所述第一薄弱区以外的其他区域的材料的熔点。
采用温敏材料设置该第一薄弱区,使得泄压机构致动时,即使在收集腔内压力较低时,该第一薄弱区仍然能够被破坏,进而及时排出电池单体排出的排放物。
在一些实施例中,所述第一薄弱区的材料的熔点小于或者等于200℃。
考虑到电池单体发生热失控时,排出的排放物通常可以达到400℃到800℃之间,而经过热管理部件后,该高温排放物到达防护构件时的温度能达到200℃到400℃,为了使得到达防护构件的排放物能够熔化第一薄弱区,该第一薄弱区的材料的熔点可以设置为小于或者等于200℃。
在一些实施例中,所述多个侧壁上设置有所述第一薄弱区,所述多个侧壁在所述第一薄弱区处的壁厚等于所述多个侧壁在其他区域处的壁厚,以保证侧壁的结构强度。
在一些实施例中,所述第一薄弱区包括所述防护构件上的刻痕。
在一些实施例中,所述热管理部件上设置有第二泄压区,以在所述泄压机构致动时所述电池单体内排出的排放物能够穿过所述第二泄压区排放至所述收集腔。
在一些实施例中,所述第二泄压区与所述泄压机构相对设置。
这样,在泄压机构致动时,排出的排放物能够直接通过该第二泄压区排出电气腔。
在一些实施例中,所述热管理部件上设置有流道,所述流道用于容纳所述流体,并在所述泄压机构致动时被所述电池单体内排出的排放物破坏,以使所述流体从所述流道的内部排出。
在一些实施例中,所述流道的壁上设置有第二薄弱区,以在所述泄压机构致动时,所述流道在所述第二薄弱区处被破坏,这样,流道内的流体能够直接排出,从而对排放物进行降温。
在一些实施例中,所述热管理部件包括第一导热板和第二导热板,所述第一导热板位于第一壁和所述第二导热板之间且附接于所述第一壁,所述第一壁为所述电池单体的设置有所述泄压机构的壁,所述第一导热板与所述第二导热板贴合,所述第二导热板具有开口朝向所述第一导热板的第一凹槽,所述第一凹槽与所述第一导热板形成所述流道。
在一些实施例中,所述第二薄弱区位于所述第一凹槽的侧壁或者底壁。
在一些实施例中,所述第二泄压区为所述热管理部件上的第二通孔。
将第二泄压区设置为第二通孔,能够使得从泄压机构排出的排放物快速通过第二通孔排至收集腔。
在一些实施例中,所述第二通孔的侧壁上设置有所述第二薄弱区。
第二通孔的孔壁为流道的壁,这样,排放物经过该第二通孔时,能够破坏该第二薄弱区,从而使得流道内的流体排出,以对排放物进行降温。
在一些实施例中,所述第二泄压区为所述热管理部件上的与所述泄压机构相对设置的第二凹槽,所述第二凹槽的底壁用于在所述泄压机构致动时被所述电池单体内排出的排放物破坏,以将所述电池单体内排出的排放物排出至所述收集腔。
将第二泄压区设置为凹槽,使得电池单体在热失控时,泄压机构有足够的空间泄放压力且在电池单体正常工作时,电气腔和收集腔相互不连通,电气腔不会受到收集腔的影响。
在一些实施例中,所述第二凹槽的径向尺寸在沿远离所述泄压机构的方向上逐渐变小。
第二凹槽的孔径的变化可以增大第二凹槽的孔壁的面积,也就增加了电池单体通过泄压机构排出的排放物与第二凹槽的孔壁之间的接触面积,可以为更多的排放物降温;另外,更多的排放物接触第二凹槽的孔壁,还可以使得该第二凹槽的孔壁更容易被排放物破坏,尤其是在第二凹槽的孔壁作为流道的壁的情况下,第二凹槽的侧壁被破坏可以使得内部流体迅速流出,对排放物降温。
在一些实施例中,所述第一导热板在所述第二泄压区向所述第二导热板凹陷以形成所述第二凹槽。
在一些实施例中,所述第二凹槽设置于所述第一凹槽内,以使所述第一凹槽的侧壁和所述第二凹槽的侧壁之间形成所述流道。
在一些实施例中,所述第二凹槽的侧壁上设置有所述第二薄弱区。
也就是说,第二凹槽的侧壁即为流道的壁,排放物破坏第二凹槽的底壁并进入收集腔的同时,也会破坏第二凹槽的侧壁上的第二薄弱区,以使得流道内的流体流出,对排放物进行降温。
在一些实施例中,所述第二薄弱区的材料的熔点低于所述流道上除所述第二薄弱区以外的其他区域的材料的熔点。
在一些实施例中,所述第二薄弱区的材料的熔点小于或者等于400℃。
考虑到电池单体发生热失控时,排出的排放物通常可以达到400℃到800℃之间,因此,第二薄弱区的材料可以选择熔点小于或者等于400℃的材料。
在一些实施例中,所述流道在所述第二薄弱区处的壁厚等于在所述流道的其他区域处的壁厚,以保证热管理部件上流道的强度。
在一些实施例中,所述第二薄弱区的材料的熔点小于所述第一薄弱区的材料的熔点。
考虑到排放物从泄压机构排出后,首先接触热管理部件,因此可以将该热管理部件上的第二薄弱区的材料的熔点设置的较高,这样还可以避免热管理部件过度薄弱;排放物经过热管理部件进入收集腔时,由于热管理部件已经对排放物降温,排放物降温较快,所以可以将收集腔上的第一薄弱区的材料的熔点设置较低,即可使得该第一薄弱区可以被快速熔化,将排放物排出收集腔。
在一些实施例中,所述箱体还包括罩体,所述罩体为一端开口的中空结构,所述热管理部件盖合所述罩体的开口,以形成所述电气腔。
第二方面,提供了一种电池,所述电池包括:多个电池单体,所述多个电池单体中至少一个电池单体包括泄压机构,所述泄压机构用于在设有所述泄压机构的所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述内部压力;第一方面中的电池的箱体,所述箱体用于容纳所述多个电池单体。
第三方面,提供了一种用电设备,包括:第二方面中的电池,用于提供电能。
在一些实施例中,所述用电设备为车辆、船舶或航天器。
第四方面,提供了一种制备电池的箱体的方法,包括:提供电气腔,所述电气腔用于容纳多个电池单体,所述电池单体包括泄压机构,所述泄压机构用于在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述内部压力;提供热管理部件,所述热管理部件用于容纳流体以给所述电池单体调节温度;以及,提供收集腔,所述收集腔用于在所述泄压机构致动时收集从所述电池单体内排出并穿过所述热管理部件的排放物,其中,所述电气腔和所述收集腔设置于所述热管理部件的两侧,所述热管理部件用于隔开所述电气腔和所述收集腔,所述收集腔的壁设置有第一泄压区,所述第一泄压区用于泄放所述收集腔内的所述排放物。
第五方面,提供了一种制备电池的箱体的装置,包括执行上述第四方面的方法的模块。
附图说明
图1是本申请一实施例公开的一种车辆的结构示意图;
图2是本申请一实施例公开的一种电池的分解结构示意图;
图3是本申请一实施例公开的一种电池模组的局部结构示意图;
图4是本申请一实施例公开的一种电池单体的爆炸图;
图5是本申请一实施例公开的一种电池的剖面图;
图6是本申请一实施例公开的一种电气腔的爆炸图;
图7是本申请一实施例公开的另一种电气腔的爆炸图;
图8是本申请一实施例公开的一种电池的箱体结构示意图;
图9是本申请一实施例公开的另一种电池的箱体结构示意图;
图10是本申请一实施例公开的另一种电池的箱体的爆炸图;
图11是本申请一实施例公开的另一种电池的爆炸图;
图12是本申请一实施例公开的一种防护构件的示意图;
图13是本申请一实施例公开的另一种防护构件的剖面示意图;
图14是本申请一实施例公开的一种热管理部件的爆炸图;
图15是本申请一实施例公开的一种热管理部件和防护构件安装后的俯视图;
图16是本申请一实施例公开的一种热管理部件和防护构件的剖面示意图;
图17是本申请一实施例公开的一种热管理部件和防护构件的剖面的局部放大图;
图18是本申请一实施例公开的一种热管理部件和防护构件的另一剖面示意图;
图19是本申请一实施例公开的一种制备电池的箱体的方法示意性流程图;
图20是本申请一实施例公开的一种制备电池的箱体的装置的示意性框图。
在附图中,附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理,但不能用来限制本申请的范围,即本申请不限于所描述的实施例。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有说明,“多个”的含义是两个以上(包括两个);术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的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。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直,而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行,而是在误差允许范围之内。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向,并不是对本申请的具体结构进行限定。在本申请的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”和“附接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请中,电池单体可以包括一次电池、二次电池,例如可以是锂离子电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等,本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种:柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体,本申请实施例对此也不限定。
本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如,本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池包一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
电池单体包括电极组件和电解液,电极组件包括正极片、负极片和隔离膜。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正极片包括正极集流体和正极活性物质层,正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面,未涂敷正极活性物质层的集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体,未涂敷正极活性物质层的集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极片包括负极集流体和负极活性物质层,负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面,未涂敷负极活性物质层的集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体,未涂敷负极活性物质层的集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断,正极极耳的数量为多个且层叠在一起,负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔膜的材质可以为PP或PE等。此外,电极组件可以是卷绕式结构,也可以是叠片式结构,本申请实施例并不限于此。电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素,例如,能量密度、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数,另外,还需要考虑电池的安全性。
对于电池来说,主要的安全危险来自于充电和放电过程,为了提高电池的安全性能,对电池单体一般会设置泄压机构。泄压机构是指电池单体的内部压力或温度达到预定阈值时致动以泄放内部压力或温度的元件或部件。该预定阈值可以根据设计需求不同而进行调整。所述预定阈值可取决于电池单体中的正极极片、负极极片、电解液和隔离膜中一种或几种的材料。泄压机构可以采用诸如对压力敏感或温度敏感的元件或部件,即,当电池单体的内部压力或温度达到预定阈值时,泄压机构致动,从而形成可供内部压力或温度泄放的通道。
本申请中所提到的“致动”是指泄压机构产生动作,从而使得电池单体的内部压力及温度得以被泄放。泄压机构产生的动作可以包括但不限于:泄压机构中的至少一部分破裂、被撕裂或者熔化,等等。泄压机构在致动后,电池单体内部的高温高压物质作为排放物会从泄压机构向外排出。以此方式能够在可控压力或温度的情况下使电池单体发生泄压,从而避免潜在的更严重的事故发生。
本申请中所提到的来自电池单体的排放物包括但不限于:电解液、被溶解或分裂的正负极极片、隔离膜的碎片、反应产生的高温高压气体、火焰,等等。
电池单体上的泄压机构对电池的安全性有着重要影响。例如,当电池单体发生短路、过充等现象时,可能会导致电池单体内部发生热失控从而压力或温度骤升。这种情况下通过泄压机构致动可以将内部压力及温度向外释放,以防止电池单体爆炸、起火。
目前的泄压机构设计方案中,主要关注将电池单体内部的高压和高热释放,即将所述排放物排出到电池单体外部。然而,为了保证电池的输出电压或电流,往往需要多个电池单体且多个电池单体之间通过汇流部件进行电连接。从电池单体内部排出的排放物有可能导致其余电池单体发生短路现象,例如,当排出的金属屑电连接两个汇流部件时会引起电池发生短路,因而存在安全隐患。并且,高温高压的排放物朝向电池单体设置泄压机构的方向排放,并且可更具体地沿朝向泄压机构致动的区域的方向排放,这种排放物的威力和破坏力可能很大,甚至可能足以冲破在该方向上的一个或多个结构,造成进一步的安全问题。
鉴于此,本申请实施例的电池内还可以设置热管理部件,该热管理部件的表面与电池单体的设置有泄压机构的表面附接,并且,该热管理部件上还可以设置有泄压区。利用该管理部件可以将电池的箱体的内部分离成容纳电池单体的电气腔与收集排放物的收集腔,在泄压机构致动时,电池单体的排放物能够进入收集腔,从而减小排放物对电气腔中的汇流部件的影响,因此能够增强电池的安全性;且由于电池单体的排放物经由收集腔收集,高温高压排放物得到了缓冲,排放物的压力及温度有所降低,减小了其对其他结构的破坏力,从而进一步增强了电池的安全性。
但是进入收集腔的排放物若无法及时排出,那么很可能引发热扩散,该排放物很可能引起其他电池单体也发生热失控,进而引发电池发生爆炸。
为了解决这一问题,本申请实施例提供了一种电池的箱体,该箱体包括电气腔、热管理部件和收集腔,并且在收集腔上设置有第一泄压区,该第一泄压区用于泄放收集腔内的排放物,以使得排放物能够从收集腔内及时排出,泄放收集腔内的压力和温度,防止发生爆炸。
应理解,本申请实施例的该热管理部件可以用于容纳流体以给多个电池单体调节温度。这里的流体可以是液体或气体,调节温度是指给多个电池单体加热或者冷却。在给电池单体冷却或降温的情况下,该热管理部件用于容纳冷却流体以给多个电池单体降低温度,此时,热管理部件也可以称为冷却部件、冷却系统或冷却板等,其容纳的流体也可以称为冷却介质或冷却流体,更具体的,可以称为冷却液或冷却气体。另外,热管理部件也可以用于加热以给多个电池单体升温,本申请实施例对此并不限定。可选的,所述流体可以是循环流动的,以达到更好的温度调节的效果。可选的,流体可以为水、水和乙二醇的混合液或者空气等。
另外,在泄压机构致动时,电池单体内排出的排放物能够通过该热管理部件的泄压区排出,并且,该热管理部件还可以为电池单体降温,以避免电池单体发生爆炸。
本申请实施例的电气腔可以用于容纳多个电池单体,还可以用于容纳汇流部件。电气腔可以是密封或非密封的。电气腔提供电池单体和汇流部件的安装空间。在一些实施例中,电气腔中还可以设置用于固定电池单体的结构。电气腔的形状可以根据所容纳的多个电池单体和汇流部件而定。在一些实施例中,电气腔可以为方形,具有六个壁。由于电气腔内的电池单体通过电连接形成较高的电压输出,电气腔也可以称为“高压腔”。
汇流部件用于实现多个电池单体之间的电连接,例如并联或串联或混联。汇流部件可通过连接电池单体的电极端子实现电池单体之间的电连接。在一些实施例中,汇流部件可通过焊接固定于电池单体的电极端子。对应于“高压腔”,汇流部件形成的电连接也可称为“高压连接”。
本申请实施例的收集腔用于收集排放物,可以是密封或非密封的。在一些实施例中,所述收集腔内可以包含空气,或者其他气体。收集腔内没有连接至电压输出的电连接,对应于“高压腔”,收集腔也可以称为“低压腔”。可选地,或附加地,所述收集腔内也可以包含液体,比如冷却介质,或者,设置容纳该液体的部件,以对进入收集腔的排放物进一步降温。进一步可选地,收集腔内的气体或者液体是循环流动的。
本申请实施例描述的技术方案均适用于各种使用电池的装置,例如,手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动玩具、电动工具、电动车辆、船舶和航天器等,例如,航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等。
应理解,本申请实施例描述的技术方案不仅仅局限适用于上述所描述的设备,还可以适用于所有使用电池的设备,但为描述简洁,下述实施例均以电动车辆为例进行说明。
例如,如图1所示,为本申请一个实施例的一种车辆1的结构示意图,车辆1可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车,新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1的内部可以设置马达40,控制器30以及电池10,控制器30用来控制电池10为马达40的供电。例如,在车辆1的底部或车头或车尾可以设置电池10。电池10可以用于车辆1的供电,例如,电池10可以作为车辆1的操作电源,用于车辆1的电路系统,例如,用于车辆1的启动、导航和运行时的工作用电需求。在本申请的另一实施例中,电池10不仅仅可以作为车辆1的操作电源,还可以作为车辆1的驱动电源,替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
为了满足不同的使用电力需求,电池10可以包括多个电池单体20,其中,多个电池单体20之间可以串联或并联或混联,混联是指串联和并联的混合。电池10也可以称为电池包。可选地,多个电池单体20可以先串联或并联或混联组成电池模块200,多个电池模块200再串联或并联或混联组成电池10。也就是说,多个电池单体20可以直接组成电池10,也可以先组成电池模块200,电池模块200再组成电池10。
例如,如图2所示,为本申请一个实施例的一种电池10的结构示意图,电池10可以包括至少一个电池模块200。电池模块200包括多个电池单体20。电池10还可以包括箱体11,箱体11内部为中空结构,多个电池单体20容纳于箱体11内。如图2所示,箱体11可以包括两部分,这里分别称为第一部分111和第二部分112,第一部分111和第二部分112扣合在一起。第一部分111和第二部分112的形状可以根据电池模块200组合的形状而定,第一部分111和第二部分112中至少一个具有一个开口。例如,如图2所示,该第一部分111和第二部分112均可以为中空长方体且各自只有一个面为开口面,第一部分111的开口和第二部分112的开口相对设置,并且第一部分111和第二部分112相互扣合形成具有封闭腔室的箱体11。再例如,不同于图2所示,第一部分111和第二部分112中可以仅有一个为具有开口的中空长方体,而另一个为板状,以盖合开口。例如,这里以第二部分112为中空长方体且只有一个面为开口面,第一部分111为板状为例,那么第一部分111盖合在第二部分112的开口处以形成具有封闭腔室的箱体11,该腔室可以用于容纳多个电池单体20。多个电池单体20相互并联或串联或混联组合后置于第一部分111和第二部分112扣合后形成的箱体11内。
可选地,电池10还可以包括其他结构,在此不再一一赘述。例如,该电池10还可以包括汇流部件,汇流部件用于实现多个电池单体20之间的电连接,例如并联或串联或混联。具体地,汇流部件可通过连接电池单体20的电极端子实现电池单体20之间的电连接。进一步地,汇流部件可通过焊接固定于电池单体20的电极端子。多个电池单体20的电能可进一步通过导电机构穿过箱体11而引出。
根据不同的电力需求,电池模块200中的电池单体20的数量可以设置为任意数值。多个电池单体20可通过串联、并联或混联的方式连接以实现较大的容量或功率。由于每个电池10中包括的电池单体20的数量可能较多,为了便于安装,将电池单体20分组设置,每组电池单体20组成电池模块200。电池模块200中包括的电池单体20的数量不限,可以根据需求设置。例如,图3为电池模块200的一个示例。电池10可以包括多个电池模块200,这些电池模块200可通过串联、并联或混联的方式进行连接。
图4为本申请一个实施例的一种电池单体20的结构示意图,电池单体20包括一个或多个电极组件22、壳体211和盖板212。壳体211和盖板212形成外壳21。壳体211的壁以及盖板212均称为电池单体20的壁。壳体211根据一个或多个电极组件22组合后的形状而定,例如,壳体211可以为中空的长方体或正方体或圆柱体,且壳体211的其中一个面具有开口以便一个或多个电极组件22可以放置于壳体211内。例如,当壳体211为中空的长方体或正方体时,壳体211的其中一个平面为开口面,即该平面不具有壁体而使得壳体211内外相通。当壳体211可以为中空的圆柱体时,壳体211的端面为开口面,即该端面不具有壁体而使得壳体211内外相通。盖板212覆盖开口并且与壳体211连接,以形成放置电极组件22的封闭的腔体。壳体211内填充有电解质,例如电解液。
该电池单体20还可以包括两个电极端子214,两个电极端子214可以设置在盖板212上。盖板212通常是平板形状,两个电极端子214固定在盖板212的平板面上,两个电极端子214分别为第一电极端子214a和第二电极端子214b。两个电极端子214的极性相反。例如,当第一电极端子214a为正电极端子时,第二电极端子214b为负电极端子。每个电极端子214各对应设置一个连接构件23,其位于盖板212与电极组件22之间,用于将电极组件22和电极端子214实现电连接。
如图4所示,每个电极组件22具有第一极耳221a和第二极耳222a。第一极耳221a和第二极耳222a的极性相反。例如,当第一极耳221a为正极极耳时,第二极耳222a为负极极耳。一个或多个电极组件22的第一极耳221a通过一个连接构件23与一个电极端子连接,一个或多个电极组件22的第二极耳222a通过另一个连接构件23与另一个电极端子连接。例如,正的第一电极端子214a通过一个连接构件23与正极极耳连接,负的第二电极端子214b通过另一个连接构件23与负极极耳连接。
在该电池单体20中,根据实际使用需求,电极组件22可设置为单个,或多个,如图4所示,电池单体20内设置有4个独立的电极组件22。
在电池单体20的一个壁上还可以设置泄压机构213。如图4所示,电池单体20的第一壁21a上设置泄压机构213。图4中的第一壁21a与壳体211分离,即壳体211的底侧具有开口,第一壁21a覆盖底侧开口并且与壳体211连接,连接方式可以是焊接或胶接等。可替换地,第一壁21a与壳体211也可以是一体式结构。泄压机构213用于电池单体20的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放内部压力或温度。
该泄压机构213可以为第一壁21a的一部分,也可以与第一壁21a为分体式结构,通过例如焊接的方式固定在第一壁21a上。当泄压机构213为第一壁21a的一部分时,例如,泄压机构213可以通过在第一壁21a上设置刻痕的方式形成,与该刻痕的对应的第一壁21a厚度小于泄压机构213除刻痕处其他区域的厚度。刻痕处是泄压机构213最薄弱的位置。当电池单体20产生的气体太多使得壳体211内部压力升高并达到阈值或电池单体20内部反应产生热量造成电池单体20内部温度升高并达到阈值时,泄压机构213可以在刻痕处发生破裂而导致壳体211内外相通,气体压力及温度通过泄压机构213的裂开向外释放,进而避免电池单体20发生爆炸。
可选地,在本申请一个实施例中,如图4所示,在泄压机构213设置于电池单体20的第一壁21a的情况下,电池单体20的第二壁设置有电极端子214,第二壁不同于第一壁21a。
可选地,第二壁与第一壁21a相对设置。例如,第一壁21a可以为电池单体20的底壁,第二壁可以为电池单体20的盖板212。
将泄压机构213和电极端子214设置于电池单体20的不同壁上,可以使得泄压机构213致动时,电池单体20的排放物更加远离电极端子214,从而减小排放物对电极端子214和汇流部件的影响,因此能够增强电池10的安全性。
进一步地,在电极端子214设置于电池单体20的盖板212上时,将泄压机构213设置于电池单体20的底壁,可以使得泄压机构213致动时,电池单体20的排放物向电池10底部排放。这样,一方面可以利用电池10底部的热管理部件降低排放物的危险性,另一方面,当电池10设置于车辆内时,电池10底部通常会远离乘客,从而能够降低对乘客的危害。
泄压机构213可以为各种可能的泄压结构,本申请实施例对此并不限定。例如,泄压机构213可以为温敏泄压机构,温敏泄压机构被配置为在设有泄压机构213的电池单体20的内部温度达到阈值时能够熔化;和/或,泄压机构213可以为压敏泄压机构,压敏泄压机构被配置为在设有泄压机构213的电池单体20的内部气压达到阈值时能够破裂。
图5是本申请一个实施例的电池10的箱体11的示意图。如图5所示,箱体11可以包括电气腔11a、收集腔11b以及热管理部件13。具体地,如图5所示,电气腔11a和收集腔11b设置于热管理部件13的两侧,热管理部件13用于隔开电气腔11a和收集腔11b;该电气腔11a可以用于容纳多个电池单体20,电池单体20包括泄压机构213,泄压机构213用于在电池单体20的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放内部压力;该热管理部件13用于容纳流体以给电池单体20调节温度;该收集腔11b用于在泄压机构213致动时收集从电池单体20内排出并穿过热管理部件13的排放物。另外,如图5所示,收集腔11b的壁上设置有第一泄压区113,第一泄压区113用于泄放收集腔11b内的排放物。
因此,本申请实施例的电池10的箱体11,通过在收集腔11b的壁上设置第一泄压区113,使得在泄压机构213致动时,由电池单体20通过泄压机构213排出的排放物进入收集腔11b之后,可以通过收集腔11b的壁上的第一泄压区113及时排出,以泄放收集腔11b内的压力和温度,还可以避免排放物在收集腔11b内堆积而无法排出时导致电池10发生爆炸。
应理解,本申请实施例的如图5所示的电池10的箱体11可以对应于如图1至图4所示的电池10的箱体11,并且适用于相关描述,为了简洁,在此不再赘述。
本申请实施例中的热管理部件13用于隔离电气腔11a和收集腔11b。这里所谓的“隔离”指分离,可以不是密封的。
本申请实施例中的电气腔11a用于容纳多个电池单体20,并且也可以用于容纳汇流部件12,即电气腔11a提供电池单体20和汇流部件12的容纳空间,电气腔11a中还可以设置用于固定电池单体20的结构。
汇流部件12用于实现多个电池单体20的电连接。汇流部件12可通过连接电池单体20的电极端子214实现电池单体20间的电连接。
多个电池单体20中的至少一个电池单体20可以包括泄压机构213,泄压机构213用于在设有泄压机构213的电池单体20的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放内部压力或温度。
为了便于描述,以下关于泄压机构213的相关描述中所涉及的电池单体20指设有泄压机构213的电池单体20。例如,电池单体20可以为图4中的电池单体20。
可选地,在本申请一个实施例中,采用热管理部件13隔离电气腔11a和收集腔11b,即容纳多个电池单体20和汇流部件12的电气腔11a与收集排放物的收集腔11b是分离设置的,而热管理部件13具有为电气腔11a和收集腔11b共用的壁。如图5所示,热管理部件13可以同时为电气腔11a的一个壁以及收集腔11b的一个壁。也就是说,热管理部件13(或其一部分)可以看作电气腔11a和收集腔11b共用的壁,这样,电池单体20的排放物可以经过热管理部件13进入收集腔11b,同时,由于热管理部件13的存在,可以将该排放物与电气腔11a尽可能的隔离,从而降低排放物的危险性,增强电池10的安全性。
可选地,在本申请一个实施例中,箱体11还可以包括罩体110,该罩体110可以为一端开口的中空结构,电气腔11a可以由具有开口的该罩体110和热管理部件13形成。例如,图6示出了本申请实施例的电气腔11a的爆炸图,如图6所示,箱体11的电气腔11a可以包括具有一端开口的罩体110(例如图6中下侧开口)。具有开口的罩体110为半封闭的腔室,具有与外部相通的开口,热管理部件13盖合该开口,形成腔室,即电气腔11a。
可选地,罩体110也可以由多部分组成,例如,图7示出了本申请实施例的电气腔11a的另一爆炸图。图7的实施例可以在图2的基础上改进而得到。具体而言,可以将图2所示的箱体11看作电气腔11a,即形成电气腔11a的罩体110包括第一部分111和第二部分112。只需要将图2中的第二部分112的底壁替换为热管理部件13,将热管理部件13作为电气腔11a的一个壁,从而形成图7中的电气腔11a。换句话说,当将图2中的第二部分112的底壁去掉,即,形成两侧开口的环壁,第一部分111和热管理部件13分别盖合第二部分112的两侧开口,形成腔室,即电气腔11a。
可选地,在本申请一个实施例中,对于收集腔11b,可以由热管理部件13和防护构件115形成。例如,图8示出了本申请实施例的箱体11的示意图,其中,图8中的电气腔11a为图6所示的电气腔11a;图9示出了本申请实施例的箱体11的另一示意图,其中,图9中的电气腔11a为图7所示的电气腔11a。如图8和图9所示,箱体11还包括防护构件115。防护构件115用于防护热管理部件13,并且,防护构件115与热管理部件13形成收集腔11b。
防护构件115与热管理部件13形成的收集腔11b,不占用可容纳电池单体20的空间,因此可以设置较大空间的收集腔11b,从而可以有效地收集和缓冲排放物,降低其危险性。
可选地,在本申请一个实施例中,收集腔11b内还可以设置流体,比如冷却介质,或者,设置容纳该流体的部件,以对进入收集腔11b内的排放物进一步降温。但收集腔11b内设置的流体并不会影响收集腔11b的壁上设置的第一泄压区113将排放物排出。
可选地,在本申请一个实施例中,收集腔11b可以是密封的腔室。例如,防护构件115与热管理部件13的连接处可以通过密封构件密封。
可选地,在本申请一个实施例中,收集腔11b也可以不是密封的腔室。例如,收集腔11b的第一泄压区113可以是不密封的,使得收集腔11b可以与外部空气连通,这样,一部分排放物可以直接排放到箱体11外部。
在上述实施例中,热管理部件13盖合罩体110的开口形成电气腔11a,热管理部件13与防护构件115形成收集腔11b。可选地,热管理部件13也可以直接将封闭的箱体11分隔为电气腔11a和收集腔11b,而无需设置额外的防护构件115。
例如,在本申请一个实施例中,图10示出了本申请另一实施例的电池10的箱体11的爆炸图,该图10的箱体11可以对应于图2所示的箱体11。如图10所述,该箱体11可以包括第一部分111、第二部分112和热管理部件13,并且第一部分111、第二部分112和热管理部件13能够形成电气腔11a和收集腔11b。具体地,图10所示的第一部分111和第二部分112均为一侧具有开口的空腔结构,分别可以形成半封闭结构。热管理部件13可以设置于第二部分112的内部,第一部分111盖合第二部分112的开口。换句话说,可以先将热管理部件13设置于半封闭的第二部分112内,以隔离出收集腔11b,再将第一部分111盖合第二部分112的开口,形成电气腔11a,这样,对比图10和图9可知,可以由第二部分112的底壁代替防护构件115以形成收集腔11b。
为了便于描述,下文中以热管理部件13和防护构件115构成收集腔11b为例进行说明,但同样适用于其他情况,本申请实施例并不限于此。
具体地,图11示出了本申请实施例的电池10的爆炸图,如图11所示,该电池10包括罩体110、热管理部件13、防护构件115和多个电池单体20,其中,罩体110和热管理部件13构成电气腔11a,以用于容纳电池单体20;热管理部件13和防护构件115形成收集腔11b,以在电池单体20的泄压机构213致动时,电池单体20排出的排放物穿过热管理部件13进入收集腔11b,该收集腔11b上的第一泄压区113将排放物排出。
可选地,本申请实施例的第一泄压区113可以设置在防收集腔11b的任意一个或者多个壁上。例如,可以在热管理部件13上设置该第一泄压区113,以使得泄压机构213致动时,电池单体20排出的排放物通过热管理部件13排放至收集腔11b后,再通过热管理部件13上设置的第一泄压区113排出,避免收集腔11b内气压过大或者温度过高而引起电池10爆炸。
可选地,本申请实施例的第一泄压区113也可以设置在收集腔11b的其他壁上,例如还可以设置在防护构件115上。具体地,图12示出了本申请实施例的防护构件115的示意图,图13示出了本申请实施例的另一防护构件115的剖面图。如图11至图13所示,本申请实施例的防护构件115包括底壁1151和多个侧壁1152,以形成一端开口的中空结构,热管理部件13盖合开口以形成收集腔11b。
可选地,该第一泄压区113可以设置在防护构件115的底壁1151和/或多个侧壁1152上。考虑到如果将第一泄压区113设置在防护构件115的底壁1151上,则防护构件115的底壁1151在该第一泄压区113处相对薄弱,那么在电池10使用过程中,可能会影响电池10的结构强度,影响该电池10的碰撞安全性能。因此,如图11中图13所示,通常在多个侧壁1152上设置有第一泄压区113。
另外,本申请实施例中第一泄压区113的个数以及每个第一泄压区113的面积大小和形状都可以根据实际应用进行设置。如果将第一泄压区113的个数设置较多,每个第一泄压区113的面积设置过大,则会影响该防护构件115的结构强度,但如果将第一泄压区113的个数设置较少,每个第一泄压区113的面积设置较小,则会影响排放物的排放,因此,可以根据防护构件115的尺寸和强度需求合理设置第一泄压区113的个数以及每个第一泄压区113的面积大小。而每个第一泄压区113的形状也可以灵活设置,并且多个第一泄压区113的形状也可以相同或者不同。例如,为了便于加工,可以将全部第一泄压区113设置为相同形状,比如图11至图13所示的矩形,但本申请实施例并不限于此。
可选地,如图11至图13所示,可以在多个侧壁1152中一个侧壁1152或者多个侧壁1152上设置第一泄压区113,并且每个侧壁1152上可以设置一个或者多个第一泄压区113。另外,若每个侧壁1152上设置多个第一泄压区113,可以设置该多个第一泄压区113在每个侧壁1152上均匀排列,以使得该防护构件115受力均匀,保证该防护构件115的结构强度。
应理解,本申请实施例中的第一泄压区113可以通过多种方式实现。可选地,该第一泄压区113可以为通孔,例如,防护构件115上设置有至少一个第一通孔,第一泄压区113包括该第一通孔。可选地,该第一泄压区113也可以为该防护构件115上的薄弱区,例如,防护构件115上设置有至少一个第一薄弱区,该第一薄弱区能够在泄压机构213致动时被收集腔11b内的排放物破坏,以使排放物从收集腔11b排出,该第一泄压区113包括该第一薄弱区。
可选地,本申请实施例的第一薄弱区可以为该防护构件115上的凹槽,该凹槽的底壁的厚度比防护构件115上其他区域的厚度小,从而形成第一薄弱区。可选地,该凹槽的开口可以朝向该收集腔11b的内部,也可以朝向收集腔11b的外部;该凹槽可以包括该防护构件115上的刻痕。当然,可以理解的是,第一薄弱区也直接是防护构件115上的刻痕。
可选地,本申请实施例的第一薄弱区也可以为温敏材料所在区域,即第一薄弱区的材料采用温敏材料,该温敏材料用于在温度达到阈值时熔化,即将第一薄弱区的材料的熔点设定低于防护构件115上除第一薄弱区以外的其他区域的材料的熔点,使得采用温敏材料的第一薄弱区能够在排放物温度达到一定值时被熔化。具体地,可以根据电池单体20发生热失控时排出的排放物的温度,合理选择该第一薄弱区的材料。例如,考虑到电池单体20发生热失控时,排出的排放物通常可以达到400℃到800℃之间,而经过热管理部件13后,由于该热管理部件13的降温作用,该高温排放物到达防护构件115时的温度能达到200℃到400℃,为了使得第一薄弱区能够被熔化,该第一薄弱区的材料的熔点可以设置为小于或者等于200℃,例如,第一薄弱区的材料可以选择锡合金材料,或者也可以采用聚丙烯工程塑料材料,使得在温度达到200℃时,第一薄弱区能够立马被熔化,从而使得排放物通过熔化区域顺利排出收集腔11b。
相比于采用强度薄弱的凹槽或刻痕的方式设置该第一薄弱区,选择温敏材料设置该第一薄弱区可以保证该第一薄弱区的机械强度,保证电池10使用过程中箱体11的碰撞安全性;并且,采用温敏材料设置该第一薄弱区能够在收集腔11b内气体压力不足时,仅通过收集腔11b内的温度变化,而使得第一薄弱区快速被熔化,相比于需要气体积聚至一定压力而被破坏的凹槽或刻痕,采用温敏材料设置第一薄弱区能够更加及时的排出排放物,增强电池10使用的安全性。
为了保证防护构件115的结构强度,选择温敏材料的第一薄弱区的厚度通常与其他区域的厚度保持一致。例如,在多个侧壁1152上设置有第一薄弱区时,多个侧壁1152在第一薄弱区处的壁厚等于多个侧壁1152在其他区域处的壁厚。
图14示出了本申请实施例的一种热管理部件13的爆炸图,图15示出了本申请实施例的一种热管理部件13和防护构件115安装后的俯视图,图16为热管理部件13和防护构件115安装后沿着图15所示的A-A’方向上的剖面示意图,图17为图16中区域A的局部放大图,图18为热管理部件13和防护构件115安装后沿着图15所示的B-B’方向上的剖面示意图。
如图14至图18所示,本申请实施例的热管理部件13上设置有流道134,流道134用于容纳流体,并且,流道134可以在泄压机构213致动时被电池单体20内排出的排放物破坏,以使流体从流道134的内部排出;热管理部件13上还可以设置有第二泄压区133,以在泄压机构213致动时电池单体20内排出的排放物能够穿过第二泄压区133排放至收集腔11b。
本申请实施例的第二泄压区133可以根据泄压机构213的位置和大小进行设置。例如,为了能够使得泄压机构213致动时,排放物顺利通过第二泄压区133排至收集腔11b,该第二泄压区133可以与泄压机构213相对设置,还可以设置该第二泄压区133的面积大于该泄压机构213的面积。另外,第二泄压区133的形状也可以根据泄压机构213的形状和面积进行设置,例如,本申请实施例以第二泄压区133的形状和泄压机构213的形状相同,均为如图14和图15所示的跑道形为例进行说明,但本申请实施例并不限于此。
本申请实施例的流道134的大小、位置和形状可以根据实际应用进行设置。如图14至图18所示,本申请实施例的流道134可以设置为长条形;为了能够使得泄压机构213致动时,电池单体20内排出的排放物能够穿过第二泄压区133,并破坏流道134,以使流体从流道134内排出,从而对排放物降温,可以将流道134设置在第二泄压区133的周围,并且,不同位置处的流道134的截面形状或者尺寸可以相同,也可以不同,但本申请实施例并不限于此。
如图14至图18所示,本申请实施例的热管理部件13可以包括第一导热板131和第二导热板132。结合图5、图11、图14至图18所示,第一导热板131位于泄压机构213所在的第一壁21a和第二导热板132之间,并且第一导热板131附接于第一壁21a,第一导热板131与第二导热板132贴合。其中,第二导热板132具有开口朝向第一导热板131的第一凹槽1321,第一凹槽1321与第一导热板131形成流道134。其中,第二导热板132上设置的一个或者多个第一凹槽1321的尺寸可以相同或者不同,本申请实施例并不限于此。
应理解,本申请实施例中第一导热板131附接于电池单体20的第一壁21a可以包括第一导热板131直接与第一壁21a接触,也可以包括第一导热板131通过导热胶或其他物质与第一壁21a连接,以实现第一导热板131与电池单体20的第一壁21a之间的热交换。
可选地,本申请实施例的流道134的壁上可以设置有第二薄弱区135,以在泄压机构213致动时,流道134更容易被破坏,即该流道134可以在第二薄弱区135处被破坏,流道134内的流体流出,对排放物进行降温。
可选地,该第二薄弱区135可以通过多种方式实现。例如,该第二薄弱区135可以为流道134的壁上的刻痕;或者,该第二薄弱区135也可以采用温敏材料,即该第二薄弱区135的材料的熔点低于流道134上除第二薄弱区135以外的其他区域的材料的熔点,以使得该第二薄弱区135在温度达到一定值时,能够被熔化。具体地,可以根据电池单体20排出的排放物的温度,选择第二薄弱区135的材料。例如,考虑到电池单体20发生热失控时,排出的排放物通常可以达到400℃到800℃之间,因此,第二薄弱区135的材料可以选择熔点小于或者等于400℃的材料,这样,排放物接触该第二薄弱区135,可以熔化该第二薄弱区135,导致该第二薄弱区135被破坏。例如,该第二薄弱区135可以采用锡合金材料,或者也可以采用聚丙烯工程塑料材料。
考虑到热管理部件13上流道134的强度,该流道134在第二薄弱区135处的壁厚通常设置为等于在流道134的其他区域处的壁厚,以免在电池10使用过程中,第二薄弱区135在电池单体20未发生热失控时提前被破坏。例如,第二薄弱区135可以采用锡合金材料,而流道134其余区域采用铝材,二者厚度可以设置为相同,并通过焊接或者结构胶等方式连接,但本申请实施例并不限于此。
相比于采用刻痕的方式设置该第二薄弱区135,采用温敏材料设置该第二薄弱区135可以保证流道134的结构强度,也就保证了热管理部件13的结构强度,使得电池10的正常使用过程中,该第二薄弱区135不易于被破坏;并且,采用凹槽的方式设置该第二薄弱区135时,需要作用于该第二薄弱区135表面的气压足够大,采用温敏材料设置该第二薄弱区135能够在气体压力不足时,通过感应温度变化,而使得第二薄弱区135快速被熔化,相比于需要气体积聚而被破坏的凹槽,采用温敏材料设置第二薄弱区135能够更加及时的破坏流道134,实现对热失控电池单体20降温的及时性,增强电池10的安全性。
考虑到电池单体20发生热失控时,排出的排放物会先经过热管理部件13后达到收集腔11b,即该排放物会先破坏第二薄弱区135,所以该第二薄弱区135的材料的熔点可以设置的较大,既可以保证流道134的强度,又可以在排放物接触该第二薄弱区135时,熔化该第二薄弱区135,以使流道134内的流体排出,对热失控电池单体20、排放物及箱体11进行降温,而降温后的排放物进入收集腔11b时,温度已经下降,因此,可以将第二薄弱区135的材料的熔点设置为小于第一泄压区113包括的第一薄弱区的材料的熔点,以使降温后的排放物可以熔化第一泄压区113的材料,将排放物排出收集腔11b。
可选地,本申请实施例的第二薄弱区135的形状和面积可以根据实际应用进行设置。例如,该第二薄弱区135的面积不宜设置过大,大面积的第二薄弱区135会导致流道134过度薄弱,无法保证流道134的机械强度;而且泄压机构213致动时,如果大面积的第二薄弱区135被破坏,会造成流道134内的流体的浪费。
可选地,本申请实施例的第二薄弱区135的位置可以根据实际应用进行设置,该第二薄弱区135可以设置在流道134的任意一个或者多个位置处。例如,在泄压机构213致动时,电池单体20的排放物可以通过热管理部件13的第二泄压区133排出至收集腔11b,因此,可以根据第二泄压区133设置该第二薄弱区135的位置,以使得经过第二泄压区133的排放物能够破坏该第二薄弱区135;另外,也可以根据流道134的位置,合理设置该第二薄弱区135的位置。下面将结合附图进行举例说明。
可选地,本申请实施例的第二泄压区133可以为热管理部件13上的通孔,例如,该热管理部件13上可以设置有贯穿第一导热板131和第二导热板132的第二通孔,该第二泄压区133为该第二通孔。并且,该第二通孔的侧壁可以为流道134的壁,那么该第二通孔的侧壁上可以设置有该第二薄弱区135,以使得电池单体20的排放物经过该第二通孔时,能够破坏孔壁上的第二薄弱区135,从而使得流道134内的流体顺利流出。
可选地,本申请实施例的第二泄压区133还可以为热管理部件13上的第二凹槽1311。具体地,该第二泄压区133为热管理部件13上的与泄压机构213相对设置的第二凹槽1311,第二凹槽1311的底壁用于在泄压机构213致动时被电池单体20内排出的排放物破坏,以将电池单体20内排出的排放物排出至收集腔11b。可选地,该第二凹槽1311的开口可以朝向泄压机构213或者也可以背离该泄压机构213。
若该第二凹槽1311的侧壁为流道134的一个壁,该第二薄弱区135还可以设置在第二凹槽1311的侧壁上。为了便于说明,下面以图14至图18为例进行说明。如图14至图18所示,以第二凹槽1311的开口朝向泄压机构213为例,本申请实施例的第二凹槽1311可以通过热管理部件13的第一导热板131实现,即第一导热板131在第二泄压区133向第二导热板132凹陷,从而形成第二凹槽1311,这样,泄压机构213至该第二凹槽1311的底壁之间具有空隙,能够为泄压机构213提供变形空间,从而保证电池单体20热失控时,该泄压机构213能够顺利打开,以提高电池10的安全性。
可选地,第二凹槽1311的尺寸可以根据实际应用进行设置,例如,如图14至图18所示,本申请实施例的第二凹槽1311的径向尺寸在沿远离泄压机构213的方向上可以逐渐变小,第二凹槽1311的孔径的这种变化可以增大第二凹槽1311的孔壁的面积,也就增加了电池单体20通过泄压机构213排出的排放物与第二凹槽1311的孔壁之间的接触面积,可以为更多的排放物降温;另外,更多的排放物接触第二凹槽1311的孔壁,还可以使得该第二凹槽1311的孔壁更容易被排放物破坏,尤其是在第二凹槽1311的孔壁作为流道134的壁的情况下,第二凹槽1311的侧壁被破坏可以使得内部流体迅速流出,对排放物降温。可以理解的是,在其他实施例中,第二凹槽1311的径向尺寸在沿远离泄压机构213的方向上也可以是保持不变的。
可选地,本申请实施例的第二泄压区133还可以为通孔和凹槽结合使用的情况,例如,还可以以图14为例,通过在第二凹槽1311底壁设置第三通孔1312,以及对应的在第二导热板132上设置第四通孔1322,可以形成该第二泄压区133,本申请实施例并不限于此。
或者,采用凹槽和通孔形成该第二泄压区133还可以包括其他方式。例如,该第二凹槽1311的底壁上设置有第三通孔1312,但第三通孔1312的截面面积小于该第二凹槽1311的底壁的面积,而对应的第二导热板132上未设置第四通孔1322,通过该第二凹槽1311的底壁上非通孔的区域与第二导热板132连接,可以形成第二泄压区133;或者,该第二凹槽1311的底壁上未设置有第三通孔1312,但对应的第二导热板132上设置有第四通孔1322,但第四通孔1322的截面面积小于该第二凹槽1311的底壁的面积,通过该第二凹槽1311的底壁与第二导热板132上第四通孔1322周围的区域连接,也可以形成第二泄压区133,本申请实施例并不限于此。
可选地,如图14至图18所示,本申请实施例的第二凹槽1311可以设置于第一凹槽1321内,以使第一凹槽1321的侧壁和第二凹槽1311的侧壁之间形成流道134;对应的,第二凹槽1311的侧壁上可以设置有第二薄弱区135,排放物在破坏第二泄压区133的同时,还能够破坏第二凹槽1311的侧壁上的第二薄弱区135,以使得流道134内的流体流出,并可以直接喷向热失控的电池单体20,从而直接起到对热失控的电池单体20的降温效果。
可选地,该第二薄弱区135还可以位于流道134的其他位置,例如,如图14和图17所示,对于由第一凹槽1321与第一导热板131上未设置第二凹槽1311的区域形成的流道134,第二薄弱区135还可以位于形成该流道134的第一凹槽1321的侧壁或者底壁。可选地,该第一凹槽1321的侧壁或者底壁设置的该第二薄弱区135通常选择温敏材料,考虑到电池单体20排出的排放物进入收集腔11b时,可能气压不足,但是温度仍然可能较高,所以采用温敏材料设置该第二薄弱区135可以使得排放物通过在该第一凹槽1321的侧壁或者底壁设置的第二薄弱区135快速破坏流道134的壁,使得流道134内的流体直接流到收集腔11b内,进一步降低防护构件115的温度,也能间接起到对热失控的电池单体20的降温效果。
因此,本申请实施例的电池10包括电气腔11a和收集腔11b,电气腔11a和收集腔11b分别设置在热管理部件13的两侧,当电池单体20发生热失控时,泄压机构213致动,排出的排放物可以通过热管理部件13进入收集腔11b,通过在收集腔11b上设置的第一泄压区113,能够将该排放物排出收集腔11b,以泄放收集腔11b内的压力和温度,提高电池10使用过程的安全性。另外,还可以在热管理部件13上设置第二薄弱区135,例如,可以在流道134上设置该第二薄弱区135,电池单体20通过泄压机构213排出的排放物能够破坏该第二薄弱区135,以使流道134内的流体流出,以对电池单体20降温,也可以对收集腔11b及收集腔11b内的排放物进行降温,进一步减少电池10发生爆炸的可能。
上文描述了本申请实施例的电池10的箱体11、电池10和用电设备,下面将描述本申请实施例的制备电池的箱体的方法和装置,其中未详细描述的部分可参见前述各实施例。
图19示出了本申请一个实施例的制备电池的箱体的方法300的示意性流程图。如图19所示,该方法300可以包括:S310,提供电气腔,所述电气腔用于容纳多个电池单体,所述电池单体包括泄压机构,所述泄压机构用于在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述内部压力;S320,提供热管理部件,所述热管理部件用于容纳流体以给所述电池单体调节温度;以及,S330,提供收集腔,所述收集腔用于在所述泄压机构致动时收集从所述电池单体内排出并穿过所述热管理部件的排放物,其中,所述电气腔和所述收集腔设置于所述热管理部件的两侧,所述热管理部件用于隔开所述电气腔和所述收集腔,所述收集腔的壁设置有第一泄压区,所述第一泄压区用于泄放所述收集腔内的所述排放物。
图20示出了本申请一个实施例的制备电池的箱体的装置400的示意性框图。如图20所示,该装置400可以包括:提供模块410。该提供模块410用于:提供电气腔,所述电气腔用于容纳多个电池单体,所述电池单体包括泄压机构,所述泄压机构用于在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述内部压力;提供热管理部件,所述热管理部件用于容纳流体以给所述电池单体调节温度;以及,提供收集腔,所述收集腔用于在所述泄压机构致动时收集从所述电池单体内排出并穿过所述热管理部件的排放物,其中,所述电气腔和所述收集腔设置于所述热管理部件的两侧,所述热管理部件用于隔开所述电气腔和所述收集腔,所述收集腔的壁设置有第一泄压区,所述第一泄压区用于泄放所述收集腔内的所述排放物。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述,但在不脱离本申请的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (34)
1.一种电池的箱体,其特征在于,包括:
电气腔(11a),用于容纳多个电池单体(20),所述电池单体(20)包括泄压机构(213),所述泄压机构(213)用于在所述电池单体(20)的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述内部压力;
热管理部件(13),用于容纳流体以给所述电池单体(20)调节温度;以及,
收集腔(11b),用于在所述泄压机构(213)致动时收集从所述电池单体(20)内排出并穿过所述热管理部件(13)的排放物,
其中,所述电气腔(11a)和所述收集腔(11b)设置于所述热管理部件(13)的两侧,所述热管理部件(13)用于隔开所述电气腔(11a)和所述收集腔(11b),所述收集腔(11b)的壁设置有第一泄压区(113),所述热管理部件(13)上设置有所述第一泄压区(113),所述第一泄压区(113)用于泄放所述收集腔(11b)内的所述排放物,所述热管理部件(13)上还设置有第二泄压区(133),以在所述泄压机构(213)致动时所述电池单体(20)内排出的排放物能够穿过所述第二泄压区(133)排放至所述收集腔(11b)。
2.根据权利要求1所述的箱体,其特征在于,所述热管理部件(13)具有为所述电气腔(11a)和所述收集腔(11b)共用的壁。
3.根据权利要求1所述的箱体,其特征在于,所述箱体包括:
防护构件(115),所述防护构件(115)用于防护所述热管理部件(13),所述防护构件(115)与所述热管理部件(13)形成所述收集腔(11b)。
4.根据权利要求3所述的箱体,其特征在于,所述防护构件(115)包括底壁(1151)和多个侧壁(1152),以形成一端开口的中空结构,所述热管理部件(13)盖合所述开口以形成所述收集腔(11b)。
5.根据权利要求4所述的箱体,其特征在于,所述多个侧壁(1152)上设置有所述第一泄压区(113)。
6.根据权利要求5所述的箱体,其特征在于,所述多个侧壁(1152)中每个侧壁(1152)上设置多个所述第一泄压区(113)。
7.根据权利要求6所述的箱体,其特征在于,多个所述第一泄压区(113)在所述每个侧壁(1152)上均匀排列。
8.根据权利要求4所述的箱体,其特征在于,所述防护构件(115)上设置有第一通孔,所述第一泄压区(113)包括所述第一通孔。
9.根据权利要求4所述的箱体,其特征在于,所述防护构件(115)上设置有第一薄弱区,所述第一薄弱区用于在所述泄压机构(213)致动时被所述收集腔(11b)内的所述排放物破坏,以使所述排放物从所述收集腔(11b)排出,所述第一泄压区(113)包括所述第一薄弱区。
10.根据权利要求9所述的箱体,其特征在于,所述第一薄弱区的材料的熔点低于所述防护构件(115)上除所述第一薄弱区以外的其他区域的材料的熔点。
11.根据权利要求9所述的箱体,其特征在于,所述第一薄弱区的材料的熔点小于或者等于200℃。
12.根据权利要求9所述的箱体,其特征在于,所述多个侧壁(1152)上设置有所述第一薄弱区,所述多个侧壁(1152)在所述第一薄弱区处的壁厚等于所述多个侧壁(1152)在其他区域处的壁厚。
13.根据权利要求9所述的箱体,其特征在于,所述第一薄弱区包括所述防护构件(115)上的刻痕。
14.根据权利要求1所述的箱体,其特征在于,所述第二泄压区(133)与所述泄压机构(213)相对设置。
15.根据权利要求1所述的箱体,其特征在于,所述热管理部件(13)上设置有流道(134),所述流道(134)用于容纳所述流体,并在所述泄压机构(213)致动时被所述电池单体(20)内排出的排放物破坏,以使所述流体从所述流道(134)的内部排出。
16.根据权利要求15所述的箱体,其特征在于,所述流道(134)的壁上设置有第二薄弱区(135),以在所述泄压机构(213)致动时,所述流道(134)在所述第二薄弱区(135)处被破坏。
17.根据权利要求16所述的箱体,其特征在于,所述热管理部件(13)包括第一导热板(131)和第二导热板(132),所述第一导热板(131)位于第一壁(21a)和所述第二导热板(132)之间且附接于所述第一壁(21a),所述第一壁(21a)为所述电池单体(20)的设置有所述泄压机构(213)的壁,所述第一导热板(131)与所述第二导热板(132)贴合,所述第二导热板(132)具有开口朝向所述第一导热板(131)的第一凹槽(1321),所述第一凹槽(1321)与所述第一导热板(131)形成所述流道(134)。
18.根据权利要求17所述的箱体,其特征在于,所述第二薄弱区(135)位于所述第一凹槽(1321)的侧壁或者底壁。
19.根据权利要求16所述的箱体,其特征在于,所述第二泄压区(133)为所述热管理部件(13)上的第二通孔。
20.根据权利要求19所述的箱体,其特征在于,所述第二通孔的侧壁上设置有所述第二薄弱区(135)。
21.根据权利要求16所述的箱体,其特征在于,所述第二泄压区(133)为所述热管理部件(13)上的与所述泄压机构(213)相对设置的第二凹槽(1311),所述第二凹槽(1311)的底壁用于在所述泄压机构(213)致动时被所述电池单体(20)内排出的排放物破坏,以将所述电池单体(20)内排出的排放物排出至所述收集腔(11b)。
22.根据权利要求21所述的箱体,其特征在于,所述第二凹槽(1311)的径向尺寸在沿远离所述泄压机构(213)的方向上逐渐变小。
23.根据权利要求21所述的箱体,其特征在于,所述热管理部件(13)包括第一导热板(131)和第二导热板(132),所述第一导热板(131)位于第一壁(21a)和所述第二导热板(132)之间且附接于所述第一壁(21a),所述第一壁(21a)为所述电池单体(20)的设置有所述泄压机构(213)的壁,所述第一导热板(131)与所述第二导热板(132)贴合,所述第二导热板(132)具有开口朝向所述第一导热板(131)的第一凹槽(1321),所述第一凹槽(1321)与所述第一导热板(131)形成所述流道(134),所述第一导热板(131)在所述第二泄压区(133)向所述第二导热板(132)凹陷以形成所述第二凹槽(1311)。
24.根据权利要求23所述的箱体,其特征在于,所述第二凹槽(1311)设置于所述第一凹槽(1321)内,以使所述第一凹槽(1321)的侧壁和所述第二凹槽(1311)的侧壁之间形成所述流道(134)。
25.根据权利要求21所述的箱体,其特征在于,所述第二凹槽(1311)的侧壁上设置有所述第二薄弱区(135)。
26.根据权利要求16所述的箱体,其特征在于,所述第二薄弱区(135)的材料的熔点低于所述流道(134)上除所述第二薄弱区(135)以外的其他区域的材料的熔点。
27.根据权利要求16所述的箱体,其特征在于,所述第二薄弱区(135)的材料的熔点小于或者等于400℃。
28.根据权利要求16所述的箱体,其特征在于,所述流道(134)在所述第二薄弱区(135)处的壁厚等于在所述流道(134)的其他区域处的壁厚。
29.根据权利要求16所述的箱体,其特征在于,所述箱体还包括:
防护构件(115),所述防护构件(115)用于防护所述热管理部件(13),所述防护构件(115)与所述热管理部件(13)形成所述收集腔(11b),所述防护构件(115)上设置有第一薄弱区,所述第一薄弱区用于在所述泄压机构(213)致动时被所述收集腔(11b)内的所述排放物破坏,以使所述排放物从所述收集腔(11b)排出,所述第二薄弱区(135)的材料的熔点小于所述第一薄弱区的材料的熔点。
30.根据权利要求1所述的箱体,其特征在于,所述箱体还包括罩体(110),所述罩体(110)为一端开口的中空结构,所述热管理部件(13)盖合所述罩体(110)的开口,以形成所述电气腔(11a)。
31.一种电池,其特征在于,包括:
多个电池单体,所述多个电池单体中至少一个电池单体包括泄压机构,所述泄压机构用于在设有所述泄压机构的所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述内部压力;
根据权利要求1至30中任一项所述的电池的箱体,所述箱体用于容纳所述多个电池单体。
32.一种用电装置,其特征在于,包括:根据权利要求31所述的电池,所述电池用于为所述用电装置提供电能。
33.一种制备电池的箱体的方法,其特征在于,包括:
提供电气腔,所述电气腔用于容纳多个电池单体,所述电池单体包括泄压机构,所述泄压机构用于在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述内部压力;
提供热管理部件,所述热管理部件用于容纳流体以给所述电池单体调节温度;以及,
提供收集腔,所述收集腔用于在所述泄压机构致动时收集从所述电池单体内排出并穿过所述热管理部件的排放物,
其中,所述电气腔和所述收集腔设置于所述热管理部件的两侧,所述热管理部件用于隔开所述电气腔和所述收集腔,所述收集腔的壁设置有第一泄压区,所述热管理部件上设置有所述第一泄压区,所述第一泄压区用于泄放所述收集腔内的所述排放物,所述热管理部件上还设置有第二泄压区,以在所述泄压机构致动时所述电池单体内排出的排放物能够穿过所述第二泄压区排放至所述收集腔。
34.一种制备电池的箱体的装置,其特征在于,包括:提供模块,所述提供模块用于:
提供电气腔,所述电气腔用于容纳多个电池单体,所述电池单体包括泄压机构,所述泄压机构用于在所述电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放所述内部压力;
提供热管理部件,所述热管理部件用于容纳流体以给所述电池单体调节温度;以及,
提供收集腔,所述收集腔用于在所述泄压机构致动时收集从所述电池单体内排出并穿过所述热管理部件的排放物,
其中,所述电气腔和所述收集腔设置于所述热管理部件的两侧,所述热管理部件用于隔开所述电气腔和所述收集腔,所述收集腔的壁设置有第一泄压区,所述热管理部件上设置有所述第一泄压区,所述第一泄压区用于泄放所述收集腔内的所述排放物,所述热管理部件上还设置有第二泄压区,以在所述泄压机构致动时所述电池单体内排出的排放物能够穿过所述第二泄压区排放至所述收集腔。
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