CN115832552A - 电池单体和具有其的电池及用电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池单体和具有电池单体的电池及用电装置,所述电池单体包括:壳体,所述壳体内具有容纳腔,所述壳体上形成有与所述容纳腔连通的安装孔;电芯,所述电芯设于所述容纳腔内;采样组件,所述采样组件插装于所述安装孔位置并用于采集所述电芯的参数;密封胶,所述采样组件通过所述密封胶与所述壳体密封连接。根据本发明的电池单体,通过设置密封胶,将密封胶填充在采样组件与壳体之间,实现采样组件与壳体之间的密封,由此,可以保证电池单体整体的密封性能,避免水汽进入壳体内部,有效防止冷凝水的生成,保证采样组件正常采样,同时,密封胶结构简单装配方便,可以简化采样组件与壳体之间的装配工艺,提高装配效率,降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,尤其是涉及一种电池单体和具有电池单体的电池及用电装置。
背景技术
相关技术中,电池单体在使用的过程中需要对电芯的电压和温度等参数进行采样,然而,由于电池单体内的温度环境的变化,用于电芯采样的采样组件容易出现采样异常或采样失效。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明在于提出一种电池单体,可以保证电池单体整体的密封性能,避免水汽进入壳体内部,有效防止冷凝水的生成,保证采样组件正常采样,同时,密封胶结构简单装配方便,可以简化采样组件与壳体之间的装配工艺,提高装配效率,降低成本。
本发明还提出一种具有上述电池单体的电池包。
本发明还提出一种具有上述电池包的用电装置。
根据本发明第一方面的电池单体,包括:壳体,所述壳体内具有容纳腔,所述壳体上形成有与所述容纳腔连通的安装孔;电芯,所述电芯设于所述容纳腔内;采样组件,所述采样组件插装于所述安装孔位置并用于采集所述电芯的参数;密封胶,所述采样组件通过所述密封胶与所述壳体密封连接。
根据本发明的电池单体,通过设置密封胶,将密封胶填充在采样组件与壳体之间,实现采样组件与壳体之间的密封,由此,可以保证电池单体整体的密封性能,避免水汽进入壳体内部,有效防止冷凝水的生成,保证采样组件正常采样,同时,密封胶结构简单装配方便,可以简化采样组件与壳体之间的装配工艺,提高装配效率,降低成本。
在一些实施例中,所述采样组件包括采样件和接插件,所述采样件设于容纳腔内,所述采样件具有第一端和第二端,所述第一端与所述电芯相连用于采集所述电芯的参数,所述第二端与所述接插件相连,所述接插件插装于所述安装孔位置;所述接插件与所述壳体通过所述密封胶密封连接。
本实施例通过设置采样组件包括采样件和接插件,可以在实现对电芯参数采集的前提下,保证壳体与采样组件之间的密封性能。
在一些实施例中,所述电池单体还包括:第一绝缘膜,所述第一绝缘膜设于所述容纳腔内且包覆所述电芯。
本实施例通过设置第一绝缘膜用于包覆电芯,可以保证电芯与壳体之间电绝缘,保证电芯运行的安全性能。
在一些实施例中,所述壳体、所述第一绝缘膜和所述电芯中的至少两个通过导热胶相连。
本实施例通过在第一绝缘膜、壳体和电芯中的至少两个之间设置导热胶,可以提高电芯的散热效率,保证电芯工作在合适的温度范围,且导热胶还可以对电芯起到固定作用,提高电芯的稳定性。
在一些实施例中,所述第一绝缘膜上形成有多个通孔,所述导热胶的穿过所述通孔连接在所述电芯和所述壳体之间。
本实施例通过设置导热胶,并使导热胶穿过通孔连接在电芯和壳体之间,可以使电芯与壳体通过导热胶直接连接,进一步提高电芯与壳体之间的导热效率,导热胶还可以填充在电芯与壳体之间的间隙中,保证电芯的受力均匀,且增大导热胶与壳体之间的剪切力,提高壳体与电芯之间的连接稳定性和可靠性。
在一些实施例中,多个所述通孔形成于所述第一绝缘膜的朝向所述容纳腔的底壁的一侧。
本实施例通过将多个通孔形成于第一绝缘膜的朝向容纳腔的底壁的一侧,可以提高电芯与壳体的底壁之间的热传导效率,便于设于壳体下侧的换热结构对电芯进行散热,提高对电芯的散热效率。
在一些实施例中,所述采样件设于所述第一绝缘膜内,所述采样件位于所述电芯的朝向所述容纳腔顶壁的一侧。
本实施例通过使采样件布置在电芯的朝向容纳腔顶壁的一侧,可以提高采样件与壳体之间的绝缘性能,方便采样件布线采样,且避免采样件影响位于电芯下侧的导热胶的导热性能。
在一些实施例中,所述壳体包括主壳和端盖,所述主壳为两端敞开的框体结构,所述端盖包括两个,两个所述端盖分别封盖在所述主壳的两端,所述安装孔形成于所述端盖上。
本实施例通过使壳体包括主壳和端盖,并将安装孔形成于端盖上,可以增强壳体的结构强度,提高对电芯的保护性能,还可以提高接插件与壳体的连接稳定性和可靠性,方便接插件与外部线束相连,方便布线。
在一些实施例中,所述端盖与所述主壳焊接连接,和/或,所述主壳通过金属板折弯后焊接形成。
本实施例通过将端盖与主壳焊接连接,可以保证端盖与主壳之间的连接强度,保证端盖与主壳之间的密封性能,降低壳体的生产成本。通过使主壳由铝板折弯后焊接而成,可以在保证主壳的机械强度的前提下,降低主壳的厚度,降低主壳的成本。
在一些实施例中,所述主壳的壁厚为0.3mm-0.8mm,和/或,所述端盖的厚度为1mm-2mm。
本实施例通过将主壳的壁厚限定为0.3mm-0.8mm,可以在保证主壳的机械强度的前提下,减小主壳的厚度,降低成本。通过将端盖的壁厚限定为1mm-2mm,可以在保证端盖的机械强度的前提下,减小端盖的厚度,降低成本。
在一些实施例中,所述电池单体还包括泄压机构和与所述电芯相连的输出端子,所述输出端子和所述接插件设于两个所述端盖中的其中一个上,所述泄压机构设于两个所述端盖中的另一个上。
本实施例通过将输出端子和接插件布置在同一端盖上,可以实现电池单体的正负极输出和采样在电池单体的同一侧,便于高低压的连接,降低成本。同时,将泄压机构与输出端子和接插件布置的不同的端盖上,可以将泄压机构与输出端子和接插件分离,避免泄压机构干涉输出端子和接插件。
在一些实施例中,所述电芯的数量为多个且为偶数,多个所述电芯沿所述壳体的长度方向和/或宽度方向依次排布,所述电芯的长度方向平行于所述壳体的长度方向,多个所述电芯串接或并联。
本实施例通过将壳体内的电芯的数量设定为2的倍数,可以使壳体内的电芯通过串接实现U型回路,使电池单体的正负输出端子位于壳体的同一侧,例如位于壳体的同一端盖上,由此,便于采样和高低压连接均位于壳体同一侧,方便线路连接,降低成本。
在一些实施例中,在所述电芯的厚度方向上相邻的两个所述电芯之间设有第二绝缘膜。
本实施例通过将第二绝缘膜设置于在电芯厚度方向相邻布置的两个电芯之间,可以提高电芯之间的电绝缘性能,提高电池单体的安全性。
在一些实施例中,在所述壳体的厚度方向上层叠布置有两个所述电芯,所述采样件设于两个所述电芯之间。
本实施例通过将采样件设于在壳体的厚度方向层叠布置的两个电芯之间,可以在满足对电芯采样需求的前提下,节省采样件的长度,提高采样件的材料利用率,降低采样件的成本。
在一些实施例中,所述电池单体还包括第三绝缘膜,所述第三绝缘膜包覆在所述壳体的外侧。
本实施例通过设置用于包覆壳体外侧表面的第三绝缘膜,当多个电池单体堆叠时,第三绝缘膜可以提高电池单体与电池单体之间的电绝缘性能,保证电池的安全性能。
根据本发明第二方面的电池,包括多个根据本发明第一方面的电池单体。
根据本发明的电池,通过设置上述第一方面的电池单体,利用密封胶填充在接插件与壳体之间,实现接插件与壳体之间的密封,可以保证电池单体整体的密封性能,避免水汽进入壳体内部,有效防止冷凝水的生成,保证采样件正常采样,同时,密封胶结构简单装配方便,可以简化接插件与壳体之间的装配工艺,提高装配效率,降低成本,从而提高了电池的整体性能。
在一些实施例中,所述电池还包括箱体,所述箱体包括主箱和盖板,所述主箱具有顶部敞开的空腔,多个所述电池单体设于所述空腔内,所述盖板通过紧固件封盖在所述主箱的顶部。
本实施例通过将箱体设置为分体布置的主箱和盖板,可以方便电池单体装入箱体内,将主箱和盖板通过紧固件相连,可以实现可拆卸连接,方便维修和更换,且可以保障主箱与盖板之间的连接强度,保证电池的整体结构强度。
在一些实施例中,所述空腔的底壁设有第一胶层,多个所述电池单体的底部通过所述第一胶层与所述主箱的底壁相连;和/或,所述盖板上设有第二胶层,多个所述电池单体的顶部通过所述第二胶层与所述盖板相连。
本实施例通过设置第一胶层和第二胶层,并使电池单体的底部通过第一胶层与主箱底壁粘接固定,电池单体的顶部通过第二胶层与盖板粘接固定,由此,可以提高电池的整体强度,保证对电池单体的固定的可靠性。
根据本发明第三方面的用电装置,包括根据本发明第二方面的电池,所述电池用于提供电能。
根据本发明的用电装置,通过设置上述第二方面的电池,从而提高了用电装置的整体性能。
本发明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,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明实施例的车辆的示意图;
图2是根据本发明实施例的电池的示意图;
图3是图2中所示的电池的爆炸图;
图4是图3中所示的电池单体的示意图;
图5是图4中所示的电池单体的局部放大图;
图6是图4中所示的电池单体的爆炸图;
图7是图4中所示的电池单体的侧视图;
图8是沿图7中A-A线的剖视图;
图9是图8中所示的电池单体的局部放大图;
图10是图4中所示的电池单体的另一个角度的示意图;
图11是图沿图10中的B-B线的剖视图;
图12是图6中所示的第一绝缘膜的示意图;
图13是图4中所示的电池单体沿长度方向的剖视图;
图14是图13中所示的电池单体的局部放大图;
图15是图6中所示的端盖和第一绝缘座的爆炸图;
图16是图4中所示的电池单体的另一个角度的示意图。
附图标记:
1、车辆;
100、电池单体;
10、壳体;101、容纳腔;11、主壳;12、端盖;121、安装孔;122、定位孔;
20、电芯;21、第一电连接部;22、第二电连接部;
30、采样组件;31、采样件;32、接插件;
40、密封胶;
51、第一绝缘膜;511、通孔;52、第二绝缘膜;53、第三绝缘膜;
60、导热胶;
70、输出端子;
81、第一绝缘件;82、第二绝缘件;91、保护盖;92、汇流支架;93、泄压机构;
200、主箱;201、空腔;300、盖板;400、第一胶层;500、第二胶层;
1000、电池;2000、控制器;3000、马达。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明;本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
在本发明实施例的描述中,技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本发明实施例的描述中,“多个”的含义是两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本发明实施例的描述中,术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本发明实施例的描述中,术语“多个”指的是两个以上(包括两个),同理,“多组”指的是两组以上(包括两组),“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本发明实施例的描述中,技术术语“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”“轴向”“径向”“周向”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发明实施例和简化描述,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发明实施例的限制。
在本发明实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;也可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
目前,从市场形势的发展来看,动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统,而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具,以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大,其市场的需求量也在不断地扩增。
本发明人注意到,在电池使用的过程中,为保证电池的安全性能,需要实时采集电池单体内的电芯的各种参数,例如电压和温度等。为保证参数采集的准确性,用于采样的采样线需要伸入电池单体的壳体内与电芯贴合。由于电池在工作的过程中,电池单体的发热量较大,温度较高,使得电池单体的内部为高温高压环境,通过换热结构与电池单体进行热交换,使得电池单体内部的温度和压力逐渐降低。在此过程中,在电池单体内部的空气中的水分会冷凝形成冷凝水,且冷凝水最容易凝结在金属的表面,例如冷凝水容易凝结在采样线的与电芯贴合的采样点的位置,导致采样组件的采样异常或采样失效。
为了避免采样组件的采样异常或采样失效,发明人发现,可以将采样组件与电池单体的壳体的连接位置密封,避免外部的空气进入壳体内,避免外部空气中的水汽进入壳体内,从而避免壳体内的冷凝水的生成。然而,在电池中,由于采样组件的接插件中的pin针通常需要陶瓷绝缘,为了保证电池单体的壳体的密封性能,采样组件的接插件需要与电池单体的壳体采用陶瓷钎焊连接,而采用陶瓷焊接,焊接工艺复杂,成本高。
基于以上考虑,为了解决如何在保证电池单体100的壳体10与采样组件30的接插件32之间的密封性能以保证采样组件30可以正常采样的前提下,简化连接工艺和降低装配成本的问题,发明人经过深入研究,设计了一种电池单体100,通过密封胶40将采样组件30密封连接在壳体10的安装孔121位置,这样,可以利用密封胶40密封壳体10与采样组件30之间的间隙,使壳体10形成为密闭的腔体,避免外部的空气和空气中的水汽进入壳体10内,由此,可以有效避免在电芯20的采样点位置生成冷凝水,保证采样组件30可以正常采样。
在采样组件30与壳体10装配的过程中,可以将采样组件30的采样件31(例如采样线)伸入容纳腔101内,并与电芯20的采样点贴合,然后将采样组件30的接插件32插装在安装孔121位置,此时通过涂抹密封胶40用于填充接插件32与壳体10之间间隙,实现对壳体10的密封。如此,接插件32与壳体10之间的装配方式简单,装配效率高,且密封性能可靠,可以简化装配工艺,降低生产成本。
当电池1000工作时,由于密封胶40密封在接插件30与壳体10之间,当壳体10内部的温度和压力发生变化时,由于并没有外部的空气和水汽进入壳体10内,因此,在电芯20的采样点位置干爽,不会有冷凝水的生成。
本发明实施例公开的电池单体100可以用于使用电池1000作为电源的用电装置,或者使用电池1000作为储能元件的各种储能系统,用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中,电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等,航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
以下实施例为了方便说明,以本发明一实施例的一种用电装置为车辆1为例进行说明。
参照图1,图1为本发明一些实施例提供的车辆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的内部设置有电池1000,电池1000可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。电池1000可以用于车辆1的供电,例如,电池1000可以作为车辆1的操作电源。车辆1还可以包括控制器2000和马达3000,控制器2000用来控制电池1000为马达3000供电,例如,用于车辆1的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本发明一些实施例中,电池1000不仅可以作为车辆1的操作电源,还可以作为车辆1的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
参照图2和图3,图2为本发明一些实施例的电池1000的示意图,图3为本发明一些实施例的电池1000的爆炸图。电池1000包括箱体和电池单体100,箱体具有空腔201,电池单体100容纳于箱体的空腔201内。其中,箱体用于为电池单体100提供容纳空间,箱体可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体可以包括第一部分(例如下文中所述的主箱200)和第二部分(例如下文中所述的盖板300),第一部分与第二部分相互盖合,第一部分和第二部分共同限定出用于容纳电池单体100的容纳空间。第二部分可以为一端开口的空心结构,第一部分可以为板状结构,第一部分盖合于第二部分的开口侧,以使第一部分与第二部分共同限定出容纳空间;第一部分和第二部分也可以是均为一侧开口的空心结构,第一部分的开口侧盖合于第二部分的开口侧。当然,第一部分和第二部分形成的箱体可以是多种形状,比如圆柱体、长方体等。
在电池1000中,电池单体100可以是多个,多个电池单体100之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体100中既有串联又有并联。多个电池单体100之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体100构成的整体容纳于箱体内;当然,电池1000也可以是多个电池单体100先串联或并联或混联组成电池1000模块形式,多个电池1000模块再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体内。电池1000还可以包括其他结构,例如,该电池1000还可以包括汇流部件,用于实现多个电池单体100之间的电连接。
其中,每个电池单体100可以为二次电池1000或一次电池1000;还可以是锂硫电池1000、钠离子电池1000或镁离子电池1000,但不局限于此。电池单体100可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
参照图4、图5和图6,图4为本发明一些实施例提供的电池单体100的示意图,图5为图4中所示的电池单体100的局部放大图,图6为本发明一些实施例提供的电池单体100的爆炸图。电池单体100是指组成电池1000的最小单元。如图6所示,电池单体100包括有端盖12、主壳11、电芯20、采样组件30以及其他的功能性部件。
端盖12是指盖合于主壳11的开口处以将电池单体100的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地,端盖12的形状可以与主壳11的形状相适应以配合主壳11。可选地,端盖12可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成,这样,端盖12在受挤压碰撞时就不易发生形变,使电池单体100能够具备更高的结构强度,安全性能也可以有所提高。端盖12上可以设置有如输出端子70等的功能性部件。输出端子70可以用于与电芯20电连接,以用于输出或输入电池单体100的电能。在一些实施例中,端盖12上还可以设置有用于在电池单体100的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。端盖12的材质也可以是多种的,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等,本发明实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中,在端盖12的内侧还可以设置有第一绝缘件81,第一绝缘件81可以用于隔离主壳11内的电连接部件与端盖12,以降低短路的风险。示例性的,第一绝缘件81可以是塑料、橡胶等。
主壳11是用于配合端盖12以形成电池单体100的内部环境的组件,其中,形成的内部环境可以用于容纳电芯20以及其他部件。主壳11和端盖12可以是独立的部件,可以于壳体10上设置开口,通过在开口处使端盖12盖合开口以形成电池单体100的内部环境。不限地,也可以使端盖12和主壳11一体化,具体地,端盖12和主壳11可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面,当需要封装主壳11的内部时,再使端盖12盖合主壳11。主壳11可以是多种形状和多种尺寸的,例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地,主壳11的形状可以根据电芯20的具体形状和尺寸大小来确定。主壳11的材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等,本发明实施例对此不作特殊限制。
电芯20是电池单体100中发生电化学反应的部件。壳体10内可以包含一个或更多个电芯20。电芯20主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成,并且通常在正极片与负极片之间设有隔膜。正极片和负极片具有活性物质的部分构成电芯20的主体部,正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池1000的充放电过程中,正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应,极耳连接电极端子以形成电流回路。
采样组件30是电池单体100中用于采集电芯20的各种参数的部件。例如采样组件30可以采集电芯20的温度和压力等参数。采样组件30通常包括接插件32和与接插件32相连的采样件31,采样件31通常为采样线,采样件31的一端与接插件32相连,采样件31延伸至电芯20的采样点与电芯20贴合实现采样,接插件32固定安装在壳体10上,用于实现与外部线束的电连接,实现将所采集的数据传输至外部电路。
下面参考图7-图9描述根据本发明第一方面实施例的电池单体100。图7为根据本发明一些实施例的电池单体100的侧视图,图8是根据本发明一些实施例的电池单体100的沿图7中的A-A线的剖视图,图9是图8中的电池1000单元的局部放大图。其中,图8示出了采样组件30的接插件32与壳体10的端盖12的密封连接结构。
本发明实施例提出的一种电池单体100,电池单体100包括壳体10、电芯20、采样组件30和密封胶40。壳体10内具有容纳腔101,壳体10上形成有与容纳腔101连通的安装孔121;电芯20设于容纳腔101内;采样组件30插装于安装孔121并用于采集电芯20的参数,采样组件30通过密封胶40与壳体10密封连接。
其中,安装孔121为贯通壳体10以连通壳体10内外空间的孔,安装孔121用于为采样组件30提供安装空间,用于实现采样组件30贯穿壳体10以分别连接壳体10内部的电芯20和壳体10外部的线束,壳体10外部的线束可以连接至电池信息采集器。
采样组件既可以用于采集电芯20的温度,也可以用于采集电芯20的电压和电流等电学参数。
可选地,密封胶40可以为硅酮密封胶、硅酮密封胶、聚氨酯密封胶、聚硫密封胶、丙烯酸密封胶、厌氧密封胶、环氧密封胶、丁基密封胶、氯丁密封胶或PVC密封胶等等,只要能实现密封作用即可。
在装配电池单体100时,可以先将采样组件20的采样端与电芯20贴合,将电芯20连同采样端装入壳体10内,然后,在安装孔121的周壁和周沿以及采样组件30的靠近安装孔的表面涂覆密封胶40,将采样组件30插装于安装孔121位置,使密封胶40完全填充采样组件30与壳体10之间的间隙,完成壳体10、电芯20与采样组件30之间的装配。
在电池1000工作的过程中,采样组件可以通过采样端采集电芯20的温度和电压等参数,并将采集到的信息通过外部线束传输至电池信息采集器,以便于监控电池1000的工作状态,保证电池1000的安全运行。
在电池1000工作时,壳体10内部为高温高压环境,换热结构与壳体10进行热交换,由于密封胶40密封在采样组件30与壳体10之间,当壳体10内部的温度和压力发生变化时,外部的空气和水汽不会进入壳体10内,在壳体10内部不会有冷凝水的生成,由此,可以使电芯20的采样点位置干爽,保证采样组件30可以正常采样。
根据本发明实施例的电池单体100,通过设置密封胶40,将密封胶40填充在采样组件30与壳体10之间,实现采样组件30与壳体10之间的密封,由此,可以保证电池单体100整体的密封性能,避免水汽进入壳体10内部,有效防止冷凝水的生成,保证采样组件30正常采样,同时,密封胶40结构简单装配方便,可以简化采样组件30与壳体10之间的装配工艺,提高装配效率,降低成本。
根据本发明的一些实施例,采样组件30可以包括采样件31和接插件32,采样件31设于容纳腔101内,采样件31具有第一端和第二端,采样件31的第一端与电芯20相连用于采集电芯20的参数,采样件31的第二端与接插件32相连,接插件32插装于安装孔121位置;接插件32通过密封胶40与壳体10密封连接。
采样件31可以仅包括一个第一端,采样件31也可以包括多个第一端,第一端的数量可以根据电芯20内的采样点的数量一一对应设置,第一端既可以用于采集电芯20的温度,也可以用于采集电芯20的电压和电流等电学参数。其中,采样件31可以为采样线,可选地,采样线可以为FFC(Flexible Flat Cable,柔性扁平电缆),FFC是一种用PET(Polyethylene terephthalate,涤纶树脂)绝缘材料和极薄的镀锡扁平铜线制成的。
在一些可选的实施例中,采样件31与接插件32可以一体成型。在另一些实施例中,采样件31与接插件32还可以可拆卸连接。
接插件32用于与外部线束插接连接以实现与电池信息采集器的电连接。接插件32插装于壳体10的安装孔121位置,且接插件32与壳体10之间通过密封胶40密封,即接插件32通过密封胶40与壳体10安装孔121的周沿和/或周壁密封连接。其中,密封胶40可以至少填充在安装孔121的周沿与接插件32之间,密封胶40也可以至少填充在安装孔121的周壁与接插件32之间,密封胶40还可以至少填充在接插件32与安装孔121的周沿和周壁之间。例如,密封胶40可以覆盖在接插件32的朝向壳体10的一侧表面且填充接插件32与壳体10之间的间隙。
其中,安装孔121的周壁是指安装孔121的沿其自身轴线延伸的侧壁,安装孔121的周沿是指既包括在壳体10的外表面上环绕安装孔121的部分表面,也包括壳体10的内表面上环绕安装孔121的部分表面。密封胶40是可以起到密封作用的胶粘剂,可以起到填充间隙、密封和粘接的效果。
在装配电池单体100时,可以先将采样件31的第一端与电芯20贴合,将电芯20连同采样件31装入壳体10内,然后,在安装孔121的周壁和周沿以及接插件32的朝向壳体10的一侧表面涂覆密封胶40,将接插件32插装于安装孔121位置,使密封胶40完全填充接插件32与壳体10之间的间隙,完成壳体10、电芯20与采样组件30之间的装配。
本实施例通过设置采样组件30包括采样件31和接插件32,可以在实现对电芯30参数采集的前提下,保证壳体10与采样组件30之间的密封性能。
根据本发明的一些实施例,密封胶40可以为密封结构胶。
密封胶40为密封结构胶,即密封胶40为结构胶,结构胶的强度高,能够承受较大荷载,且采用结构胶粘接连接可以使结合面应力分布均匀,连接稳定性和可靠性更高。例如,密封胶40可以为硅酮结构密封胶40。
本实施例通过将密封胶40设置为密封结构胶,密封胶40不仅可以起到在壳体10与接插件32之间起到密封的作用,还可以起到固定连接的作用,即密封胶40可以将接插件32固定连接在壳体10上,简化接插件32与壳体10之间的固定连接结构,进一步提高装配效率,且还可以保证接插件32与壳体10之间的连接稳定性和可靠性。
根据本发明的一些实施例,参照图6和图9,电池单体100还可以包括:第一绝缘膜51,第一绝缘膜51设于容纳腔101内,且第一绝缘膜51包覆电芯20。
第一绝缘膜51为膜状的具有较好电绝缘性能的绝缘件。第一绝缘膜51包覆在电芯20的表面,用于实现电芯20与壳体10之间的电绝缘。其中,第一绝缘膜51可以包覆电芯20的部分的外表面,第一绝缘膜51还可以完全包覆电芯20的外表面。例如,第一绝缘膜51可以包覆电芯20的平行于电芯20长度方向(例如图6中所示的前后方向)的表面。
本实施例通过设置第一绝缘膜51用于包覆电芯20,可以保证电芯20与壳体10之间电绝缘,保证电芯20运行的安全性能。
在本发明的一些具体实施例中,参照图6并结合图9-图11所示,壳体10、第一绝缘膜51和电芯20中的至少两个可以通过导热胶60相连。
第一绝缘膜51可以通过导热胶60与壳体10相连,第一绝缘膜51也可以通过导热胶60与电芯20相连,第一绝缘膜51还可以通过导热胶60与电芯20和壳体10相连,壳体10与电芯20也可以通过导热胶60相连。即,壳体10与第一绝缘膜51之间可以设有导热胶60,电芯20与第一绝缘膜51之间也可以设置有导热胶60,壳体10与电芯20之间也可以设置有导热胶60。
导热胶60为具有较好导热性能和电绝缘性能的胶粘剂,导热胶60不仅可以在电芯20与第一绝缘膜51之间以及第一绝缘膜51与壳体10之间起到粘接连接的作用,还可以在电芯20与第一绝缘膜51和壳体10与第一绝缘膜51之间起到较好的导热作用及电绝缘性能。
由于电池1000在工作的过程中,壳体10内部的电芯20温度较高,需要设置换热结构对电池单体100进行散热,以保证电池单体100的安全运行。通常换热结构(例如液冷板等)布置在壳体10的外侧,本实施例中,在第一绝缘膜51与电芯20之间和/或第一绝缘膜51与壳体10之间设置导热胶60,导热胶60可以使电芯20与壳体10之间具有较好的导热性能,提高电芯20与壳体10之间的热传递效率,以保证换热结构可以有效地为壳体10内部的电芯20有效散热。
本实施例通过将壳体10、第一绝缘膜51和电芯20中的任意两个通过导热胶60相连,可以提高电芯20的散热效率,保证电芯20工作在合适的温度范围,且导热胶60还可以对电芯20起到固定作用,提高电芯20的稳定性。
在本发明的一些示例中,导热胶60可以为导热结构胶。
导热胶60为导热结构胶,导热结构胶的强度高,导热性能好,能够承受较大荷载,且采用导热结构胶粘接连接可以使结合面应力分布均匀,连接稳定性和可靠性更高。
本实施例通过将导热胶60设置为导热结构胶,可以在保证电芯20与壳体10之间有效传热的前提下,将电芯20可靠地固定于壳体10上,保证电芯20受力的均匀性,避免电芯20晃动,提高电芯20的稳定性。
在本发明的一些示例中,参照图6、图11和图12,第一绝缘膜51上可以形成有多个通孔511,导热胶60穿过通孔511连接在电芯20和壳体10之间。
通孔511沿第一绝缘膜51的厚度方向贯通第一绝缘膜51,通孔511的数量为两个及两个以上,第一绝缘膜51沿电芯20的长度方向延伸,多个通孔511可以沿电芯20的长度方向依次排布。通孔511的截面形状可以为圆形、椭圆形、长圆形或多边形等等。
本实施例通过设置导热胶60,并使导热胶60穿过通孔511连接在电芯20和壳体10之间,可以使电芯20与壳体10通过导热胶60直接连接,进一步提高电芯20与壳体10之间的导热效率,导热胶60还可以填充在电芯20与壳体10之间的间隙中,保证电芯20的受力均匀,且增大导热胶60与壳体10之间的剪切力,提高壳体10与电芯20之间的连接稳定性和可靠性。
在一个具体示例中,如图12所示,多个通孔511可以形成于第一绝缘膜51的朝向容纳腔101的底壁的一侧(例如图6中所示的第一绝缘膜51的下侧)。
容纳腔101的底壁是指围合出容纳腔101且位于容纳腔101下侧的一侧壁面。例如图6所示,壳体10形成为长方体盒体形状,壳体10支撑于水平面上,壳体10具有在上下方向相对的底板部和顶板部,壳体10还具有连接在底板部和顶板部之间的侧板部,底板部位于顶板部的下侧,底板部的上侧表面即为容纳腔101的底壁,顶板部的下侧表面为容纳腔101的顶壁,侧板部的朝向容纳腔101的一侧表面为容纳腔101的侧壁。
由于电池1000的例如液冷板等换热结构通常设置于电池1000的箱体的底部,当电池单体100置于电池1000的箱体内时,壳体10的底部与设于箱体底部的换热结构接触,实现对电池单体100的散热。本实施例中,将通孔511形成于第一绝缘膜51的下侧,这样,容纳腔101的底壁可以通过穿过通孔511的导热胶60与电芯20直接连接,由此可以有利于电芯20的热量通过导热胶60和壳体10传递至壳体10下侧的换热结构,从而提高电芯20的散热效率,使导热胶60的结构布置更加合理。
本实施例通过将多个通孔511形成于第一绝缘膜51的朝向容纳腔101的底壁的一侧,可以提高电芯20与壳体10的底壁之间的热传导效率,便于设于壳体10下侧的换热结构对电芯20进行散热,提高对电芯20的散热效率。
在本发明的一些具体实施例中,参照图6、图11、图13和图14,采样件31可以设于第一绝缘膜51内,采样件31位于电芯20的朝向容纳腔101顶壁的一侧(例如图11中所示的电芯20的上侧)。
其中,容纳腔101的顶壁是指围合出容纳腔101且位于容纳腔101上侧的壁面。例如图6所示,壳体10的顶板部的下侧表面即为容纳腔101的顶壁。
由于电芯20包裹于第一绝缘膜51内,为便于采样件31与电芯20贴合实现高精度采样,将采样件31的第二端伸入第一绝缘膜51内,进一步地,将采样件31设于第一绝缘膜51内,这样,第一绝缘膜51可以将采样件31与壳体10分隔开,起到在采样件31与壳体10之间绝缘的效果。
同时,将采样件31设于电芯20的上侧,可以方便采样件31延伸至壳体10内的多个采样点,节省采样件31的长度,使采样件31的布置更加灵活。此外,可以使采样件31与导热胶60分别布置的电芯20的上下两侧,避免采样件31干涉导热胶60,使电池单体100的整体结构布置更加合理。
本实施例通过使采样件31布置在电芯20的朝向容纳腔101顶壁的一侧,可以提高采样件31与壳体10之间的绝缘性能,方便采样件31布线采样,且避免采样件31影响位于电芯20下侧的导热胶60的导热性能。
根据本发明的一些实施例,如图6和图9所示,壳体10可以包括主壳11和端盖12,主壳11为两端敞开的框体结构,端盖12可以包括两个,两个端盖12分别封盖在主壳11的两端,安装孔121形成于端盖12上。
其中,主壳11为在某一方向(例如图6中所示的主壳11的长度方向)上的两端敞开的盒体形状,两个端盖12封盖在主壳11的两个敞开端,以与主壳11配合限定出封闭的容纳腔101,用于容纳和保护电芯20。通过将壳体10分为主壳11和端盖12,可以简化壳体10的结构,方便壳体10加工成型,还可以使壳体10具有一定的结构强度,保护壳体10内侧的电芯20,同时,将壳体10分体设置,还可以方便电芯20和采样组件30等设于壳体10内部的部件装入壳体10内,提高装配效率。此外,壳体10整体为长方体结构,可以使电池单体100的结构规整,方便多个电池单体100的进一步堆叠和组装。
例如图6所示,主壳11水平设置,且主壳11的宽度方向沿上下方向,主壳11在长度方向上的两端敞开,主壳11的截面为矩形,端盖12与主壳11长度方向上的两个敞开端形状适配,且端盖12与主壳11密封连接。可选地,端盖12与主壳11可以焊接连接,也可以通过密封件密封连接。
安装孔121形成于端盖12上,即安装孔121沿端盖12的厚度方向贯通端盖12,接插件32插装于端盖12上,且接插件32与端盖12通过密封胶40密封连接。将接插件32的安装孔121设于顶盖上,可以方便外部线束与接插件32连接,更方便布线。且壳体10在端盖12位置的强度更高,有利于接插件32的安装稳定性和可靠性。
本实施例通过使壳体10包括主壳11和端盖12,并将安装孔121形成于端盖12上,可以增强壳体10的结构强度,提高对电芯20的保护性能,还可以提高接插件32与壳体10的连接稳定性和可靠性,方便接插件32与外部线束相连,方便布线。
在本发明的一些具体实施例中,端盖12与主壳11可以焊接连接。
本实施例通过将端盖12与主壳11焊接连接,可以保证端盖12与主壳11之间的连接强度,保证端盖12与主壳11之间的密封性能,降低壳体10的生产成本。
在本发明的一些具体实施例中,主壳11可以通过金属板折弯后焊接形成。
例如,主壳11可以由冲压金属板先折弯再拼焊形成口字框的结构,然后主壳11与端盖12焊接连接,形成壳体10,其中,主壳11所采用的金属板为铝板。
本实施例通过使主壳11由金属板折弯后焊接而成,可以在保证主壳11的机械强度的前提下,降低主壳11的厚度,降低主壳11的成本。
在本发明的一些具体实施例中,主壳11的壁厚可以为0.3mm-0.8mm。
例如,主壳11由铝板折弯焊接而成,且形成主壳11的铝板的壁厚为0.3mm-0.8mm。可选地,主壳11的壁厚可以为0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm或0.8mm等。
本实施例通过将主壳11的壁厚限定为0.3mm-0.8mm,可以在保证主壳11的机械强度的前提下,减小主壳11的厚度,降低成本。
在本发明的一些具体实施例中,端盖12的厚度可以为1mm-2mm。
例如,端盖12的壁厚可以为1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm或1.8mm、1.9mm或2mm等。
本实施例通过将端盖12的壁厚限定为1mm-2mm,可以在保证端盖12的机械强度的前提下,减小端盖12的厚度,降低成本。
在本发明的一些具体实施例中,如图15和图16所示,电池单体100还可以包括泄压机构93和输出端子70,输出端子70与电芯20相连,其中,输出端子70和接插件32设于两个端盖12中的其中一个上,泄压机构93设于两个端盖12中的另一个上。
泄压机构93设于壳体10上,当电池单体100发生异常时,泄压机构93可以实现壳体10的快速泄压,防止电池单体100发生爆炸。输出端子70设于壳体10上,输出端子70包括正极输出端子70和负极输出端子70,正极输出端子70和负极输出端子70分别为电池单体100的正输出级和负输出级,正极输出端子70和负极输出端子70可以设于壳体10的同一侧表面,以实现电池单体100的正负输出级在同一侧,便于连接,降低成本。
例如图6、图15和图16所示,壳体10沿前后延伸,主壳11的前后两端敞开,两个端盖12分别为第一端盖12a和第二端盖12b,第一端盖12a位于主壳11的前侧,第二端盖12b位于主壳11的后侧,输出端子70和接插件32均设于第一端盖12a上,且接插件32位于输出端子70的上侧,泄压机构93设于第二端盖12b上。
本实施例通过将输出端子70和接插件32布置在同一端盖12上,可以实现电池单体100的正负极输出和采样在电池单体100的同一侧,便于高低压的连接,降低成本。同时,将泄压机构93与输出端子70和接插件32布置的不同的端盖12上,可以将泄压机构93与输出端子70和接插件32分离,避免泄压机构93干涉输出端子70和接插件32。
在一个示例中,设有泄压机构93的端盖12上形成有定位结构,定位结构用于端盖12与第一绝缘件81的定位安装,提高装配效率。其中,可选地,定位结构可以形成为定位孔122,定位孔122与泄压机构93在端盖12上沿上下方向间隔布置。
在本发明的一些具体实施例中,如图6所示,电池单体100还包括可以第一绝缘件81,第一绝缘件81设于端盖12与电芯20之间。
本实施例通过在端盖12与电芯20之间设置第一绝缘件81,可以实现端盖12与电芯20之间的电绝缘,避免漏电。此外,第一绝缘件81还可以增强壳体10在端盖12位置的结构强度,提高电池单体100的整体强度。
根据本发明的一些实施例,如图6所示,电芯20的数量为多个且为偶数,多个电芯20沿壳体10的长度方向和/或厚度方向依次排布,电芯20的长度方向平行于壳体10的长度方向,多个电芯20串接或并联。
其中,壳体10可以形成为长方体盒体形状,电芯20大体形成为长方体形状,电芯20的长度方向与壳体10的长度方向为同一方向,例如图6中所示的前后方向;电芯20的宽度方向与壳体10的宽度方向为同一方向,例如图6中所示的上下方向;电芯20的厚度方向与壳体10的厚度方向为同一方向,例如图6中所示的左右方向。
每一电池单体100的壳体10内可以设置两个以两个以上数量的电芯20,进一步地,每一壳体10内的电芯20数量可以为偶数,例如,电芯20的数量可以为两个、四个、六个、八个或十个等。壳体10内的多个电芯20可以沿壳体10的长度方向依次排布,也可以沿壳体10的厚度方向依次排布,多个电芯20还可以沿壳体10的长度方向和厚度方向依次排布。例如,多个电芯20分为多个芯组,每个芯组包括沿壳体10的长度方向顺次相连的多个电芯20,且多个芯组在壳体10的厚度方向层叠布置。通过在壳体10内布置多个电芯20,可以提高电池1000的能量密度,通过将电芯20的数量设置为偶数,可以方便将电池单体100的正负输出级(正极输出端子70和负极输出端子70)设置在同一侧,方便线路连接。
壳体10内的多个电芯20可以串联,多个电芯20还可以并联。当然,多个电芯20中还可以既有串联又有并联。可以根据电池单体100的实际设计需求合理设置壳体10内的多个电芯20的串并联方式,实现电池单体100的不同电压的输出,提升电池单体100的适用性。
本实施例通过将壳体10内的电芯20的数量设定为2的倍数,可以使壳体10内的电芯20通过串接实现U型回路,使电池单体100的正负输出端子70位于壳体10的同一侧,例如位于壳体10的同一端盖12上,由此,便于采样和高低压连接均位于壳体10同一侧,方便线路连接,降低成本。
在本发明的一些具体实施例中,电芯20可以为软包电芯20。
软包电芯20的外封装材料为铝塑膜、铜塑膜或钢塑膜,在发生安志隐患时,软包电芯20通常会发生鼓涨,而不容易爆炸,因此,软包电芯20的安全性能好。此外,软包电芯20重量轻、容量大、内阻小。
本实施例通过将电芯20设置为软包电芯20,可以提高电池单体100的安全性能,还可以减轻电池1000重量,实现电池1000的轻量化,提高电池1000的能量密度。
在本发明的一些具体实施例中,参照图6,电芯20的长度可以为200mm-1000mm,电芯20的宽度可以为80mm-130mm,电芯20的厚度可以为9mm-30mm。
例如,电芯20的长度可以为200mm、300mm、400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、900mm或1000mm,电芯20的宽度可以为80mm、90mm、100mm、110mm、120mm或130mm;电芯20的厚度可以为9mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、26mm、28mm或30mm,这样电芯20的尺寸可以适配当前主流的电池1000的尺寸,通用性好。
本实施例通过限定电芯20的长度为200mm-1000mm、宽度为80mm-130mm及厚度为9mm-30mm,可以使电芯20尺寸满足当前主要的电池1000尺寸,使电芯20的通用性更好。
当然,电芯20的长度、宽度和厚度不限于上述尺寸,电芯20的长度也可以小于200mm或大于1000mm,宽度也可以小于80mm或大于130mm,厚度也可以小于9mm或大于30mm。对此,本发明不作具体限制。
在本发明的一些具体实施例中,在电芯20的厚度方向相邻的两个电芯20之间设有第二绝缘膜52。
多个电芯20中的至少部分在电芯20的厚度方向上层叠布置,为避免在电芯20厚度方向上相邻的两个电芯20之间干涉或短路,在两个电芯20之间设置第二绝缘膜52,第二绝缘膜52可以隔离在电芯20厚度方向上相邻的两个电芯20,保证相邻电芯20之间的电绝缘,提高电池1000的安全性能。
第二绝缘膜52为膜状的具有较好电绝缘性能的绝缘件。进一步地,在垂直于电芯20厚度方向的投影平面内,第二绝缘膜52的投影面积不小于电芯20的投影面积,以进一步提高绝缘性能。
可选地,第二绝缘膜52的厚度可以为0.05mm-0.3mm。例如,第二绝缘膜52的厚度可以为0.05mm、0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm或0.3mm。
本实施例通过将第二绝缘膜52设置于在电芯20厚度方向相邻布置的两个电芯20之间,可以提高电芯20之间的电绝缘性能,提高电池单体100的安全性。
在本发明的一些具体实施例中,在壳体10的厚度方向上层叠布置有两个电芯20,采样件31设于两个电芯20之间。
如图6所示,壳体10内具有两个芯组,每个芯组包括沿前后方向顺次相连的多个电芯20,两个芯组在左右方向上层叠放置,为便于对每一电芯20采样,采样件31可以从壳体10的前端延伸至壳体10的后端,以使采样件31可以依次经过每一芯组中顺次相连的多个电芯20,方便对每一芯组中的多个电芯20的任一采样点进行采样,同时,采样件31位于两个芯组之间的位置,例如采样件31位于壳体10在左右方向上的中部位置。这样,可以方便采样件31对两个芯组的所有电芯20进行采样,节省采样件31的长度,降低成本。
本实施例通过将采样件31设于在壳体10的厚度方向层叠布置的两个电芯20之间,可以在满足对电芯20采样需求的前提下,节省采样件31的长度,提高采样件31的材料利用率,降低采样件31的成本。
在本发明的一些示例中,如图6所示,电芯20具有第一电连接部21和第二电连接部22,第一电连接部21和第二电连接部22分别位于电芯20在长度方向(例如图6中所示的前后方向)上的两端,在壳体10的长度方向上相邻的两个电芯20的第一电连接部21和第二电连接部22相连。
例如图6所示,电芯20的长度方向沿前后方向,电芯20的前端和后端分别设有第一电连接部21和第二电连接部22,第一电连接部21和第二电连接部22用于实现电芯20与电芯20之间的电连接或用于实现电芯20与输出端子70之间的电连接,其中,第一电连接部21可以形成于电芯20的前端,第二电连接部22形成于电芯20的后端,当在壳体10长度方向依次排布的多个电芯20串接时,在相邻的两个电芯20中,可以将在前侧电芯20的第二电连接部22与后侧电芯20的第一电连接部21相连,以实现两个电芯20的串联。
本实施例通过在电芯20的两端设置第一电连接部21和第二电连接部22,可以方便电芯20之间的串接。
在一个示例中,如图6所示,电池单体100还可以包括第二绝缘件82,第二绝缘件82设于在壳体10的长度方向上相邻的两个电芯20之间,第一电连接部21和第二电连接部22固定于第二绝缘件82上。
其中,可选地,第二绝缘件82可以形成为板体形状。
例如图6所示,壳体10内设置有两个芯组,每一个芯组包括在前后方向相连的两个电芯20,每一个芯组的相连的两个电芯20之间均设有第二绝缘件82。
本实施例通过设置第二绝缘件82,并将相邻且相连的第一电连接部21和第二电连接部22设于第二绝缘件82上,第二绝缘件82可以在第一电连接部21和第二电连接部22的连接位置与壳体10之间起到绝缘作用,保证电连接可靠性。同时,通过设置第二绝缘件82,第二绝缘件82可以加强第一连接部和第二连接部的连接位置的结构强度,保证第一电连接部21和第二电连接部22连接的稳定性和可靠性。此外,第二绝缘件82还可以在壳体10内起到支撑壳体10的作用,由此,可以进一步提高电池单体100的整体结构强度。
进一步地,如图6所示,电池单体100还可以包括保护盖91,在壳体10的厚度方向(例如图6中所示的左右方向)上,保护盖91可以设在第二绝缘件82与壳体10之间。
可选地,保护盖91可以形成为板体形状。可选地,保护盖91为绝缘件。
例如图6所示,壳体10内设有在左右方向层叠布置的两个芯组,每个芯组在前后方向的中间位置均设有第二绝缘件82。保护盖91包括两个,两个保护盖91分别为第一保护盖91和第二保护盖91,第一保护盖91设于左侧的芯组的左侧,且第一保护盖91与设于左侧芯组的第二绝缘件82在左右方向上对齐,第二保护盖91设于右侧的芯组的右侧,且第二保护盖91于设于右侧芯组上的第二绝缘件82在左右方向上对齐。
本实施例通过设置保护盖91,并将保护盖91设于第二绝缘件82与壳体10之间,保护盖91可以将设于第二绝缘件82上的第一电连接部21和第二电连接部22的连接位置与壳体10隔离,保证电连接可靠性和连接强度,且保护盖91可以对壳体10起到支撑和加强作用,提高电池单体100的整体结构强度。
在一个示例中,如图6所示,壳体10内可以设有汇流支架92,汇流支架92位于容纳腔101的朝向泄压机构93的一端(例如图6中所示的容纳腔101的后端),汇流支架92设于在壳体10的宽度方向上相邻的两个电芯20之间,两个电芯20的第二电连接部22均与汇流支架92相连。
本实施例通过设置汇流支架92,并使与泄压机构93相邻的两个电芯20的第二电连接部22分别与汇流支架92相连,由此,可以实现与泄压机构93相邻的两个电芯20之间的串接,进而实现壳体10内的多个电芯20的U型电连接回路,实现将电池单体100的正负输出端子70布置在前侧的端盖12上。
根据本发明的一些实施例,如图6所示,电池单体100还可以包括第三绝缘膜53,第三绝缘膜53包覆在壳体10的外侧。
第三绝缘膜53为膜状的具有较好电绝缘性能的绝缘件。第三绝缘膜53包覆在壳体10的外侧表面,用于实现电池单体100与电池单体100之间的电绝缘。其中,第三绝缘膜53可以包覆壳体10的部分的外表面,第三绝缘膜53还可以完全包覆壳体10的外表面。
本实施例通过设置用于包覆壳体10外侧表面的第三绝缘膜53,当多个电池单体100堆叠时,第三绝缘膜53可以提高电池单体100与电池单体100之间的电绝缘性能,保证电池1000的安全性能。
根据本发明第二方面实施例的电池1000,包括多个根据本发明上述第一方面实施例的电池单体100。
其中,电池单体100的数量可以为两个、三个、四个、五个及以上。多个电池单体100之间可以串联,也可以并联,多个电池单体100还可以既有串联也有并联。
根据本发明实施例的电池1000,通过设置上述第一方面实施例的电池单体100,利用密封胶40填充在接插件32与壳体10之间,实现接插件32与壳体10之间的密封,可以保证电池单体100整体的密封性能,避免水汽进入壳体10内部,有效防止冷凝水的生成,保证采样件31正常采样,同时,密封胶40结构简单装配方便,可以简化接插件32与壳体10之间的装配工艺,提高装配效率,降低成本。
根据本发明的一些实施例,如图2和图3所示,电池1000还可以包括:主箱200和盖板300,主箱200具有顶部敞开的空腔201,多个电池单体100设于空腔201内,盖板300通过紧固件封盖在主箱200的顶部。
其中,可选地,多个电池单体100可以沿电池单体100的厚度方向(例如图3中所示的左右方向)层叠布置在空腔201内。
可选地,主箱200形成为长方体的盒体形状,主箱200的内侧限定出空腔201,空腔201的顶部敞开,主箱200上设有多个第一固定孔,盖板300形成为水平设置的平板形状,盖板300上设有沿上下方向贯通盖板300的多个第二固定孔,多个第一固定孔与多个第二固定孔一一对应且上下相对,电池1000还包括多个紧固件,多个紧固件穿过第一固定孔和第二固定孔将盖板300紧固与主箱200体的上侧。
可选地,盖板300可以为碳钢板、铝板或复合材料板。
本实施例通过将箱体设置为分体布置的主箱200和盖板300,可以方便电池单体100装入箱体内,将主箱200和盖板300通过紧固件相连,可以实现可拆卸连接,方便维修和更换,且可以保障主箱200与盖板300之间的连接强度,保证电池1000的整体结构强度。
在本发明的一些具体实施例中,空腔201的底壁上设有第一胶层400,多个电池单体100的底部通过第一胶层400与主箱200的底壁相连;和/或,盖板300上设有第二胶层500,多个电池单体100的顶部通过第二胶层500与盖板300相连。
电池1000可以仅包括第一胶层400,也可以仅包括第二胶层500,还可以同时包括第一胶层400和第二胶层500,第一胶层400用于粘接连接主箱200的底壁与电池单体100,第二胶层500用于粘接连接盖板300与电池单体100,以将多个电池单体100可靠地固定于箱体内,提高电池单体100与箱体连接的可靠性和稳定性,避免电池单体100在箱体内晃动。
本实施例通过设置第一胶层400和第二胶层500,并使电池单体100的底部通过第一胶层400与主箱200底壁粘接固定,电池单体100的顶部通过第二胶层500与盖板300粘接固定,由此,可以提高电池1000的整体强度,保证电池单体100的连接稳定性。
根据本发明第三方面实施例的用电装置,包括根据本发明上述第二方面实施例的电池1000,电池1000用于提供电能。
用电装置可以是前述任一应用电池1000的设备或系统。
根据本发明实施例的用电装置,通过设置上述第二方面实施例的电池1000,可以提升用电装置的整体性能。
下面将参考图2-图16描述根据本发明一个具体实施例的电池1000。
如图2和图3,电池1000包括:箱体、第一胶层400、第二胶层500和多个电池单体100。
如图3所示,箱体内具有空腔201,第一胶层400通过涂胶形成于多个电池单体100的底部且粘接连接在电池单体100与空腔201的底壁之间,第二胶层500通过涂胶形成于多个电池单体100的顶部且粘接连接在电池单体100与空腔201的顶部之间。其中,第一胶层400为导热结构胶,第二胶层500为结构胶。
如图6所示,电池单体100包括壳体10、多个软包电芯20、采样组件30、密封胶40、导热胶60、第一绝缘膜51、第二绝缘膜52、第三绝缘膜53和第一绝缘件81。其中,多个软包电芯20在壳体10内串联或并联,软包电芯20的长度方向与壳体10的长度方向一致,且软包电芯20的数量是2的倍数。例如,软包电芯20包括四个,四个软包电芯20分为两个芯组,每一芯组包括沿前后依次布置且相连的两个软包电芯20,两个芯组左右并排布置。软包电芯20的长度为:200mm-1000mm,厚度为:9mm-30mm,宽度为:80mm-130mm。
壳体10包括主壳11和两个端盖12,主壳11由厚度为0.3mm-0.8mm的铝板通过折弯拼焊形成口子框,口子框两个开口端与端盖12进行焊接,形成壳体10,其中,端盖12的厚度为1.0mm-2.0mm,前端的端盖12上集成有正极输出端子70、负极输出端子70和采样组件30的接插件32,壳体10后侧的端盖12上设有泄压机构93。
第一绝缘膜51包覆在多个软包电芯20的外侧,第一绝缘膜51的底部开设有多个通孔511,导热胶60为导热结构胶,导热胶60填充在第一绝缘膜51的底部与壳体10之间、第一绝缘膜51的底壁与电芯20之间以及多个通孔511内,以增大导热结构胶与壳体10之间的剪切力。
采样组件30包括接插件32和采样件31,采样件31为柔性FFC采样线,壳体10前端的端盖12上设有贯通的安装孔121,FFC采样线通过安装孔121与接插件32卡接,接茬件通过涂胶对安装孔121进行密封。采样线沿前前后延伸,且位于第一绝缘膜51内,且采样线位于两个芯组之间,采样线通过背胶与软包电芯20固定。
根据本发明实施例的电池单体100,通过较薄的折弯铝板与端盖12进行焊接,形成具有一定结构强度的壳体10,可以保护内部的软包电芯20;壳体10内部通过串联2的倍数的软包电芯20,可以实现U型的电回路,实现正极输出端子70和负极输出端子70布置在同一个端盖12上;既可以提升电池单体100的强度,还可以实现正极输出端子70和负极输出端子70以及采样接插件32在同一侧;将高压和采样都布置在壳体10的同一侧,便于高低压的连接,进而降低成本。
根据本发明实施例的电池单体100,通过在软包电芯20外侧的第一绝缘膜51的底部开通孔511,通过导热结构胶与壳体10固定,提高结构强度的同时,保证散热性能;且导热结构胶将软包电芯20封装膜折边填充,保证软包电芯20的受力均匀。本实施例通过在电芯20外侧包覆第一绝缘膜51,还可以在软包电芯20装入壳体10的过程中防止壳体10摩擦刮伤电芯20。
根据本发明实施例的电池1000,在电池1000的箱体的内部,通过在电池单体100的上下侧涂胶与箱体固定,其中电池单体100的底部通过导热结构胶(第一胶层400)固定在液冷板上,电池单体100的顶部通过结构胶与盖板300固定,盖板300还可以通过螺栓与主箱200锁附,进一步增强机械性能;保证对电池单体100的充分固定,提升电池1000的主频,增强机械性能。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。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。本发明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 (19)
1.一种电池单体(100),其特征在于,包括:
壳体(10),所述壳体(10)内具有容纳腔(101),所述壳体(10)上形成有与所述容纳腔(101)连通的安装孔(121);
电芯(20),所述电芯(20)设于所述容纳腔(101)内;
采样组件(30),所述采样组件(30)插装于所述安装孔(121)并用于采集所述电芯(20)的参数;
密封胶(40),所述采样组件(30)通过所述密封胶(40)与所述壳体(10)密封连接。
2.根据权利要求1所述的电池单体(100),其特征在于,所述采样组件(30)包括:采样件(31)和接插件(32),所述采样件(31)设于容纳腔(101)内,所述采样件(31)具有第一端和第二端,所述第一端与所述电芯(20)相连用于采集所述电芯(20)的参数,所述第二端与所述接插件(32)相连,所述接插件(32)插装于所述安装孔(121),所述接插件(32)与所述壳体(10)通过所述密封胶(40)密封连接。
3.根据权利要求1所述的电池单体(100),其特征在于,还包括:第一绝缘膜(51),所述第一绝缘膜(51)设于所述容纳腔(101)内且包覆所述电芯(20)。
4.根据权利要求3所述的电池单体(100),其特征在于,所述壳体、所述第一绝缘膜和所述电芯中的至少两个通过导热胶(60)相连。
5.根据权利要求4所述的电池单体(100),其特征在于,所述第一绝缘膜(51)上形成有多个通孔(511),所述导热胶(60)穿过所述通孔(511)连接在所述电芯(20)和所述壳体(10)之间。
6.根据权利要求5所述的电池单体(100),其特征在于,多个所述通孔(511)形成于所述第一绝缘膜(51)的朝向所述容纳腔(101)的底壁的一侧。
7.根据权利要求3所述的电池单体(100),其特征在于,所述采样组件(30)的采样件(31)设于所述第一绝缘膜(51)内,所述采样件(31)位于所述电芯(20)的朝向所述容纳腔(101)顶壁的一侧。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的电池单体(100),其特征在于,所述壳体(10)包括主壳(11)和端盖(12),所述主壳(11)为两端敞开的框体结构,所述端盖(12)包括两个,两个所述端盖(12)分别封盖在所述主壳(11)的两端,所述安装孔(121)形成于所述端盖(12)上。
9.根据权利要求8所述的电池单体(100),其特征在于,所述端盖(12)与所述主壳(11)焊接连接,和/或,所述主壳(11)通过金属板折弯后焊接形成。
10.根据权利要求9所述的电池单体(100),其特征在于,所述主壳(11)的壁厚为0.3mm-0.8mm,和/或,所述端盖(12)的厚度为1mm-2mm。
11.根据权利要求10所述的电池单体(100),其特征在于,所述电池单体(100)还包括泄压机构(93)和与所述电芯(20)相连的输出端子(70),所述输出端子(70)和所述采样组件(30)的接插件(32)设于两个所述端盖(12)中的其中一个上,所述泄压机构(93)设于两个所述端盖(12)中的另一个上。
12.根据权利要求1-7中任一项所述的电池单体(100),其特征在于,所述电芯(20)的数量为多个且为偶数,多个所述电芯(20)沿所述壳体(10)的长度方向和/或宽度方向依次排布,所述电芯(20)的长度方向平行于所述壳体(10)的长度方向,多个所述电芯(20)串接或并联。
13.根据权利要求12所述的电池单体(100),其特征在于,在所述电芯(20)的厚度方向上相邻的两个所述电芯(20)之间设有第二绝缘膜(52)。
14.根据权利要求12所述的电池单体(100),其特征在于,在所述壳体(10)的厚度方向上层叠布置有两个所述电芯(20),所述采样组件(30)的采样件(31)设于两个所述电芯(20)之间。
15.根据权利要求1所述的电池单体(100),其特征在于,还包括第三绝缘膜(53),所述第三绝缘膜(53)包覆在所述壳体(10)的外侧。
16.一种电池(1000),其特征在于,包括多个权利要求1-15中任一项所述的电池单体(100)。
17.根据权利要求16所述的电池(1000),其特征在于,还包括箱体,所述箱体包括主箱(200)和盖板(300),所述主箱(200)具有顶部敞开的空腔(201),多个所述电池单体(100)设于所述空腔(201)内,所述盖板(300)通过紧固件封盖在所述主箱(200)的顶部。
18.根据权利要求17所述的电池(1000),其特征在于,所述空腔(201)的底壁设有第一胶层(400),多个所述电池单体(100)的底部通过所述第一胶层(400)与所述主箱(200)的底壁相连;和/或
所述盖板(300)上设有第二胶层(500),多个所述电池单体(100)的顶部通过所述第二胶层(500)与所述盖板(300)相连。
19.一种用电装置,其特征在于,包括权利要求16-18中任一项所述的电池(1000),所述电池(1000)用于提供电能。
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