CN116250125A - 电池、用电装置及制备电池的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种电池、用电装置及制备电池的方法。该电池包括箱体和电池模组,箱体包括第一壁和第二壁,第二壁连接于第一壁且向上延伸,电池模组设置在箱体内且位于第一壁的上方,电池模组包括电池单体排列结构和端板,电池单体排列结构包括多个沿第一方向堆叠设置的电池单体,端板设置在第二壁与电池单体排列结构之间,端板与电池单体排列结构固定连接,其中,第二壁上设有限位面,限位面用于与端板抵接,以限制端板向上移动,端板被配置为在电池单体排列结构膨胀时能够朝向第二壁移动,以给电池单体排列结构提供膨胀空间。通过上述方案,有利于省去电池模组与箱体之间的螺栓锁附,提高箱体内部的空间利用率,并且能够给电池模组提供膨胀空间。
Description
本申请涉及电池技术领域,具体地,涉及一种电池、用电装置及制备电池的方法。
现有技术中电池的电池模组与箱体之间采用螺栓锁附,而螺栓锁附会占用箱体用于容纳电池模组的空间,导致箱体内空间利用率低。而且,由于采用螺栓锁附,使得电池模组与箱体之间形成刚性连接,在电池模组膨的胀过程中,箱体容易在膨胀力的作用下变形,影响电池的装配及使用寿命。另外,电池单体在膨胀过程中会受到箱体内壁的挤压,可能出现析锂现象,导致电池容量跳水。
发明内容
本申请实施例旨在提供一种电池、用电装置及制备电池的方法。在该电池中,有利于省去电池模组与箱体之间的螺栓锁附。而且,能够给电池模组提供膨胀空间。
第一方面,本申请实施例提供了一种电池,包括箱体和电池模组,箱体包括第一壁和第二壁,所述第二壁连接于所述第一壁且向上延伸;所述电池模组设置在所述箱体内且位于所述第一壁的上方,所述电池模组包括电池单体排列结构和端板,所述电池单体排列结构包括多个沿第一方向堆叠设置的电池单体,所述端板设置在所述第二壁与所述电池单体排列结构之间,所述端板与所述电池单体排列结构固定连接,其中,所述第二壁上设有限位面,所述限位面用于与所述端板抵接,以限制所述端板向上移动;所述端板被配置为在所述电池单体排列结构膨胀时能够朝向所述第二壁移动,以给所述电池单体排列结构提供膨胀空间。
在上述技术方案中,限位面限制端板向上自由移动,保证了端板及电池模组在上下方向(即端板的高度方向)上的安装位置,避免因电池模组向上移动而影响电池模组的正常工作。基于此,使得电池模组与箱体之间可以省去螺栓锁附,有利于减少零件的使用,提高箱体内部的空间利用率。
而且,由于取消了螺栓锁附,使得可以在给电池模组的膨胀提供膨胀空间的同时减小箱体变形的可能性。通过端板朝向第二壁的移动,能够为电池单体排列结构提供膨胀空间,即为电池模组提供膨胀空间,以释放电池单体排列结构的膨胀力。从而能够避免该膨胀力导致箱体变形,提高了箱体安装装配的可靠性及使用寿命。同时,通过释放膨胀力,能够减小因第二壁与端板之间挤压力过 大导致电池单体出现电池单体析锂的可能性,有利于电池的正常工作。
可选地,所述端板上设置有限位凸起,所述限位凸起的上表面用于与所述限位面抵接,以限制所述端板向上移动。
在上述技术方案中,限位凸起与限位面抵接限位的方式,在实现端板与箱体可靠限位的同时,相较于螺栓锁附的方式,还具有结构简单及便于电池模组在箱体内的安装等优点。
可选地,所述限位凸起朝向所述第二壁水平延伸。
在上述技术方案中,由于限位凸起沿水平方向朝向第二壁延伸,使得限位凸起可能移动的方向与延伸方向垂直,从而使得限位凸起与限位面之间不易滑动,能够提高限位凸起和限位面限位的可靠性。
可选地,在所述电池单体排列结构未膨胀时,所述限位凸起的上表面与所述限位面在上下方向上具有间隙。
在上述技术方案中,由于在上下方向上存在间隙,限位面不会对限位凸起的水平移动造成干涉,利于限位凸起顺利移动至限位面的下方。
可选地,在所述电池单体排列结构未膨胀时,所述限位凸起与所述第二壁在所述第一方向上具有间隙,以使端板能够朝向第二壁移动,以给电池单体排列结构提供膨胀空间。
可选地,所述第二壁朝向所述端板的表面部分凹陷以形成凹槽,所述凹槽的上侧壁为所述限位面。
在上述技术方案中,通过凹槽的上侧壁构造出限位面的方式,在不占用箱体用于容纳电池模组的空间的同时,还利于箱体的轻量化。
可选地,所述端板还包括端板本体,所述端板本体具有朝向所述电池单体排列结构的第一表面和背离所述电池单体排列结构的第二表面,所述限位凸起设置于所述第二表面。
在上述技术方案中,由于第二表面为端板本体的大面(面积较大的面),便于设置限位凸起。而且,由于第二表面为大面,便于沿端板的长度方向布置长度较长的限位凸起,以尽可能提高电池模组在箱体内上下方向限位的可靠性。
可选地,所述端板包括第一弹性支撑部,所述第一弹性支撑部被配置为在所述电池单体排列结构膨胀时能够抵接于所述第二壁并且被所述电池单体排列结构挤压变形,以给所述电池单体排列结构提供膨胀空间。
在上述技术方案中,第一弹性支撑部通过自身变形提供膨胀空间,变形可靠,能够及时为电池单体排列结构提供膨胀空间,以释放电池单体排列结构的膨胀力,能够减小该膨胀力导致箱体变形的可能性,提高了箱体安装的可靠性及使用寿命。同时,通过释放膨胀力,能够减小因第二壁与端板之间挤压力过大导致电池单体出现析锂的可能性,有利于电池的正常工作。
可选地,所述第一弹性支撑部的至少一部分朝向所述第二壁向上倾斜地延伸。
在上述技术方案中,当端板受压时,由于第一弹性支撑部具有倾斜角度,使得第一弹性支撑部在受到第二壁挤压时更容易变形,能够及时为电池单体排列结构提供膨胀空间。
可选地,所述端板还包括端板本体,所述端板本体具有朝向所述电池单体排列结构的第一表面和背离所述电池单体排列结构的第二表面,所述第一弹性支撑部设于所述第二表面。
在上述技术方案中,第二表面为端板本体的大面,便于设置第一弹性支撑部。此外,由于第二表面为大面,便于布置更多的第一弹性支撑部,有利于分散电池单体排列结构的膨胀力,减小因挤压力集中导致电池单体受压出现析锂的可能性。
可选地,所述端板上设置有限位凸起,所述限位凸起的上表面用于与所述限位面抵接,以限制所述端板向上移动,所述限位凸起设于所述第二表面,所述第一弹性支撑部凸出于所述第二表面的高度大于所述限位凸起凸出于所述第二表面的高度。
在上述技术方案中,在端板朝向第二壁移动的过程中,在限位凸起抵接到第二壁之前,第一弹性支撑部能够抵接第二壁并通过自身变形提供膨胀空间。
可选地,所述第一弹性支撑部在水平面上的正投影呈长条形,所述长条形的一条长边所在的面连接于所述第二表面,所述长条形的另一条长边所在的面用于抵接于所述第二壁,以利于在端板的宽度方向均匀分散电池单体排列结构的膨胀力。
可选地,所述第一弹性支撑部为多个,多个所述第一弹性支撑部沿上下方向间隔布置在所述第二表面上,以利于均匀分散膨胀力,提高了电池单体排列结构与端板接触的面上各处的受力一致性,提高了电池单体受力的一致性。
可选地,所述箱体包括一对所述第二壁,一对所述第二壁沿所述第一方向相对设置,在所述电池单体排列结构未膨胀时,所述第一弹性支撑部抵接于所述第二壁,以实现所述电池模组在所述第一方向上的定位。
在上述技术方案中,当电池模组安装到箱体后,第一弹性支撑部给电池模组提供第一方向的安装定位,保证了在第一方向上电池模组安装的可靠性。
可选地,所述电池模组与所述箱体过盈配合,所述第一弹性支撑部被配置为通过产生弹性变形以吸收所述第一方向上的过盈量。
在上述技术方案中,在电池单体排列结构未膨胀时,第一弹性支撑部抵接在第二壁上且处于变形状态。这样设置除了上文提及的能够给电池模组提供第一方向上的安装定位外,还具有至少以下两个好处:第一,在电池模组装配到位后,第一弹性支撑部向电池模组提供了第一方向的装配余量,使得电池模组在第一方向上的尺寸误差可通过第一弹性支撑部的变形抵消,例如,当电池模组在第一方向的尺寸大于箱体对应方向上的安装尺寸时,通过第一弹性支撑部的变形,可实现将电池模组顺利装入到箱体内。因此,降低了对电池模组在第一方向上的加工及组装精度的要求;第二,在电池模组装配到位后,由于第一弹性支撑部处于变形的状态,能够将第二壁的反作用力传递至电池单体排列结构上。而电池单体受到一定大小的压力,有利于保证电池单体的内部的阳极极片和阴极极片的界面接触良好。
可选地,所述箱体还包括一对第三壁,所述一对第三壁均连接于所述第一壁且向上延伸,所述一对第三壁沿第二方向相对设置,所述第二方向与所述第一方向相交,所述端板还包括第二弹性支 撑部,所述第二弹性支撑部用于抵接于所述第三壁,以实现所述电池模组在所述第二方向上的定位。
在上述技术方案中,当电池模组安装到箱体后,第二弹性支撑部抵接于第三壁,给电池模组提供第二方向的安装定位,保证了在第二方向上电池模组安装的可靠性。
可选地,所述电池模组与所述箱体过盈配合,所述第二弹性支撑部被配置为通过产生弹性变形以吸收所述第二方向上的过盈量。
在上述技术方案中,在电池单体排列结构未膨胀时,第二弹性支撑部抵接在第三壁上且处于变形状态。这样设置除了上文提及的能够给电池模组提供第二方向上的安装定位外,还具有至少以下两个好处:第一,电池模组装配到位后,第二弹性支撑部向电池模组提供了第二方向的装配余量。使得电池模组在第二方向上的尺寸误差可通过第二弹性支撑部的变形抵消,例如,当电池模组在第二方向的尺寸大于箱体对应方向上的安装尺寸时,通过第二弹性支撑部的变形,可实现将电池模组顺利装入到箱体内。因此,降低了对电池模组在第二方向上的加工及组装精度的要求;第二,在电池模组装配到位后,由于第二弹性支撑部处于变形的状态,能够将第三壁的反作用力传递至电池单体排列结构上。而电池单体受到一定大小的压力,有利于保证电池单体的内部的阳极极片和阴极极片的界面接触良好。
可选地,所述端板还包括端板本体,所述第二弹性支撑部包括第一段和第二段,所述第一段从所述端板本体朝向所述第三壁且倾斜向上延伸,所述第二段从所述第一段的远离所述端板本体的一端向上延伸,所述第二段用于抵接于所述第三壁。
在上述技术方案中,第一段倾斜向上设置,能够起到一定的导向作用。第二段沿上下方向延伸,能够与第三壁形成面接触,利于两者的挤压配合。而且,第二段与端板本体之间具有间隙,利于第二段与第三壁挤压时变形。
可选地,所述端板还包括端板本体和导向部,所述导向部位于所述第二弹性支撑部的下方,所述导向部具有导向斜面,所述导向斜面用于在所述端板装入所述箱体时进行导向。
可选地,所述电池单体排列结构的下端附接于所述第一壁,所述端板的下端与所述第一壁具有间隙,以保证电池单体排列结构与第一壁的接触。
第二方面,提供一种用电装置,包括本申请实施例第一方面提供的所述电池。
第三方面,提供一种制备电池的方法,该方法包括:
提供电池模组,该电池模组包括电池单体排列结构和端板,所述电池单体排列结构包括多个相互堆叠的电池单体,所述端板与所述电池单体排列结构固定连接;提供箱体,所述箱体包括第一壁和第二壁,所述第二壁连接于所述第一壁且向上延伸,所述第二壁上设有限位面,所述限位面用于与所述端板抵接,以限制所述端板向上移动;将所述电池模组放入所述箱体内并放置到所述第一壁上,使所述端板位于所述第二壁与所述电池单体排列结构之间,使所述端板在所述电池单体排列结构膨胀时能够朝向所述第二壁移动,以为所述电池单体排列结构提供膨胀空间。
可选地,所述将所述电池模组放入所述箱体内并放置于所述第一壁上,包括向所述电池模组施 加挤压力,以压缩所述电池模组的长度;将呈压缩状态的所述电池模组放入所述箱体内并放置到所述第一壁上;撤掉所述挤压力,使所述电池模组恢复长度,从而使所述端板的至少一部分移动至所述限位面的下方。
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请一种实施例提供的车辆的示意图;
图2为本申请一种实施例提供的电池的爆炸示意图;
图3为本申请一种实施例提供的电池的爆炸示意图,其中,未示出上盖体;
图4为本申请一种实施例提供的电池的左侧示意图;
图5为沿图4中A-A线的剖视示意图;
图6为图5的局部放大示意图;
图7为图6的B部分的放大示意图;
图8为本申请一种实施例提供的端板的沿第一方向的剖视示意图;
图9为本申请一种实施例提供的端板的立体结构示意图;
图10为本申请一种实施例提供的端板的侧视示意图;
图11为本申请另一种实施例提供的端板的侧视示意图;
图12为本申请一种实施例提供的电池的箱体的立体结构示意图,其中未示出上盖体;
图13为本申请一种实施例提供的电池的主视示意图;
图14为沿图13的C-C线的剖视示意图;
图15为图14中的局部放大示意图;
图16为本申请一种实施例提供的端板的沿第二方向的剖视示意图;
图17为本申请一种实施例提供的制备电池的方法的示意流程图;
图18为本申请一种实施例提供的将电池模组放置到箱体内的方法的示意流程图。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请实施例的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系,或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,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”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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,若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
电池的应用一般包括三个层次:电池单体、电池模组和电池包。电池单体包括正极极片、负极极片、电解液和隔离膜,隔离膜设置在正极极片和负极极片之间以防止内短路。常见的电池单体按封装的方式一般可分成三种:柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体。
电池模组是指包括多个电池单体以提供更高的电压和/或容量的单一的物理模块。在电池模组中,多个电池单体可经由汇流条而被串联和/或并联在一起以应用于各种应用场合,例如,应用在一些电动汽车等大功率应用场合。
电池包是在一个或多个电池模组的基础上装配电池管理系统等部件,然后装入密封的箱体构造而成,箱体再与电动汽车等用电装置连接。本申请中所提到的电池可为电池包。
在现有技术的电池中,为了将电池模组安装在箱体内,限制电池模组在箱体内向上自由移动,通常将电池模组的端板通过紧固件(如锁紧螺栓)安装在箱体的侧壁上。为了便于安装紧固件,箱 体的侧壁的厚度尺寸较大。因此,不利于增大箱体用于容纳电池模组的空间,降低了箱体内的空间利用率。
另外,对于现有技术的电池而言,虽然在电池模组膨胀过程中,通过端板的局部变形在一定程度上能够释放部分膨胀力。但是,由于端板与箱体之间采用螺栓锁附,两者之间形成刚性连接。因此,在端板变形过程中势必会影响到箱体,可能导致箱体变形。而如果想避免因端板变形导致箱体变形,则端板的局部变形量会很小,不利于给电池模组提供足够的膨胀空间,电池单体在膨胀过程中仍会受到箱体内壁的挤压,可能出现析锂现象,导致电池容量跳水。
鉴于此,在本申请的一些实施例中,提供了一种电池10。在该电池10中,在取消电池模组200与箱体100之间的螺栓锁附的情况下,也可以实现对电池模组200向上移动的限位,有利于提高箱体100内的空间利用率。而且,能够给电池模组200提供膨胀空间,释放膨胀力,有利于减小电池单体211受压出现析锂的可能性。
本申请实施例提供一种使用电池10作为电源的用电装置,该用电装置可以但不仅限于为车辆1、船舶或飞行器等。
可以理解的是,本申请实施例描述的电池10适用于各种使用电池的装置,例如,手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等,例如,航天器包括火箭、航天飞机和宇宙飞船等等,电动玩具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,电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具,例如,电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、混凝土振动器和电刨。
本申请的实施例描述的电池10不仅仅局限适用于上述所描述的用电装置,还可以适用于所有使用电池10的装置。
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的内部可以设置电池10、马达20及控制器30,控制器30用来控制电池10为马达20的供电,例如,电池10设置在车辆1的底部或车头。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。
在本申请一些实施例中,车辆1可采用如图2所示的电池10供电。电池10包括电池模组200和箱体100,电池模组200设置于箱体100内。如图2和图3所示,箱体100包括第一壁110和第二壁120,第二壁120连接于第一壁110且向上延伸,即,第一壁110为箱体100的底壁,第二壁120为与底壁连接的侧壁。电池模组200设置在箱体100内且位于第一壁110的上方。电池模组200包括电池单体排列结构210和端板220,电池单体排列结构210包括多个沿第一方向A1堆叠设置的电池单体211,端板220设置在第二壁120与电池单体排列结构210之间,端板220与电池单 体排列结构210固定连接。
其中,如图4至图6所示,第二壁120上设有限位面121,限位面121用于与端板220抵接,以限制端板220向上移动。端板220被配置为在电池单体排列结构210膨胀时能够朝向第二壁120移动,以给电池单体排列结构210提供膨胀空间。
在上述技术方案中,限位面121限制端板220向上自由移动,保证了端板220及电池模组200在上下方向(即端板220的高度方向)上的安装位置,避免因电池模组200向上移动而影响电池模组200的正常工作。基于此,使得电池模组200与箱体100之间可以省去螺栓锁附,有利于减少零件的使用,提高箱体100内部的空间利用率,同时省去螺栓锁附简化装配工艺,提高生产效率。
而且,取消了螺栓锁附,使得可以在给电池模组200提供膨胀空间的同时减小箱体100变形的可能性。由于电池单体排列结构210在第一方向A1上包括多个电池单体211,使得电池模组200膨胀时主要是沿第一方向A1膨胀,又由于端板220被配置为在电池单体排列结构210膨胀时能够朝向第二壁120移动,即在第一方向A1上移动。因此,在电池单体排列结构210膨胀时,通过端板220朝向第二壁120的移动,能够为电池单体排列结构210提供膨胀空间,即为电池模组200提供膨胀空间,以释放电池单体排列结构210的膨胀力。从而能够减小该膨胀力导致箱体100变形的可能性,提高了箱体100装配的可靠性及使用寿命。同时,通过释放膨胀力,能够减小因第二壁120与端板220之间挤压力过大导致电池单体211出现析锂的可能性,有利于电池10的正常工作。
端板220与电池单体排列结构210可以采用任意适当的方式实现两者的固定连接,例如,粘接,扎带连接,或利用端侧板连接端板220和电池单体排列结构210,本申请实施例对此不作限定。
在本申请的一种实施例中,如图2和图3所示,箱体100可包括下箱体101和上盖体102,上盖体102密封盖合在下箱体101上,电池模组200可安装于下箱体101。第一壁110可为下箱体101的底壁,第二壁120可为下箱体101的侧壁。
限位面121可以通过任意适当的结构构造而成,如图4至图6所示,在本申请的一种实施例中,第二壁120朝向端板220的表面部分凹陷以形成凹槽,凹槽的上侧壁为限位面121。通过凹槽的上侧壁构造出限位面121的方式,在不占用箱体100用于容纳电池模组200的空间的同时,还利于箱体100的轻量化。
当然,在本申请的其他实施例中,第二壁120上设置朝向端板220延伸的凸起部,端板220面向第二壁120的一侧上形成有用于与该凸起部配合的凹槽。电池模组200安装到位后,第二壁120上的凸起部插入至该凹槽内,该凸起部的下表面构造成限位面121以对端板220实现向上移动的限位。
如图6所示,在本申请的一种实施例中,端板220上设置有限位凸起221,限位凸起221的上表面用于与限位面121抵接,以限制端板220向上移动。限位凸起221与限位面121抵接限位的方式,在实现端板220与箱体100可靠限位的同时,相较于螺栓锁附的方式,还具有结构简单及便于电池模组200在箱体100内的安装等优点。
为了保证限位凸起221的限位效果,如图6所示,在本申请的一种实施例中,限位凸起221朝向第二壁120水平延伸。基于此,当电池模组200膨胀时,限位凸起221可能移动的方向(向上)与延伸方向垂直,使得限位凸起221与限位面121之间不易滑动,能够提高限位凸起221和限位面121限位的可靠性。
进一步地,如图6所示,限位面121可为与水平面平行的面,如此,限位凸起221与限位面121抵接时,两个面充分贴合,进一步提高了限位凸起221和限位面121限位的可靠性。
装配电池10时,首先,可向电池模组200施加挤压力,以压缩电池模组200的在第一方向A1上的长度;然后,将呈压缩状态的电池模组200放入箱体100内并放置到第一壁110上;之后,撤掉挤压力,使电池模组200恢复长度,以使端板220的限位凸起221移动至限位面121的下方。
为了在撤掉压力后,限位凸起221能够顺利移动至限位面121的下方,如图6和图7所示,在本申请的一种实施例中,电池模组200在箱体100内安装到位后,在电池单体排列结构210未膨胀时,限位凸起221的上表面与限位面121在上下方向上具有间隙。基于此,撤掉挤压端板220的挤压力后,由于在上下方向上存在间隙,限位面121不会对限位凸起221的水平移动造成干涉,利于限位凸起221顺利移动至限位面121的下方。
如图6和图7所示,可选地,电池模组200在箱体100内安装到位后,在电池单体排列结构210未膨胀时,限位凸起221与第二壁120在第一方向A1上也具有间隙,以使端板220能够朝向第二壁120移动,从而为电池单体排列结构210提供膨胀空间。
如此,在电池单体排列结构210膨胀过程中,限位凸起221的朝向第二壁120的移动可分为两个阶段。第一阶段,限位凸起221沿第一方向A1朝向第二壁120移动直至抵顶在第二壁120上。若在限位凸起221抵顶在第二壁120上后,电池单体排列结构210仍持续膨胀,则端板220可产生局部变形,以继续提供膨胀空间。
如图8所示,端板220还可包括端板本体223,端板本体223具有朝向电池单体排列结构210的第一表面2231和背离电池单体排列结构210的第二表面2232,限位凸起221设置于第二表面2232。第二表面2232为端板本体223的大面(面积较大的面),便于设置限位凸起221。而且,由于第二表面2232为大面,便于沿端板220的长度方向(与第一方向A1垂直的方向)布置长度较长的限位凸起221,以尽可能提高电池模组200在箱体100内上下方向限位的可靠性。
可以理解的是,在本申请的其他实施例中,限位凸起221也可以设置在端板本体223的厚度方向(第一方向A1)上的两个侧面上,即设置于端板本体223的小面(面积较小的面),并朝向第二壁120延伸。
在本申请的一种实施例中,限位凸起221在水平面的正投影呈长条形,长条形的一条长边所在的面连接于第二表面2232。限位凸起221呈长条状,利于增大限位凸起221与限位面121的接触面积,从而有利于提升限位凸起221的限位效果。
如图6至图11所示,在本申请的实施例中,端板220还包括第一弹性支撑部224,第一弹性支撑部224被配置为在电池单体排列结构210膨胀时能够抵接于第二壁120并且被电池单体排列 结构210挤压变形。第一弹性支撑部224通过自身变形提供膨胀空间,变形可靠,能够及时为电池单体排列结构210提供膨胀空间,以释放电池单体排列结构210的膨胀力。从而能够减小该膨胀力导致箱体100变形的可能性,提高了箱体100安装的可靠性及使用寿命。同时,通过释放膨胀力,能够减小因第二壁120与端板220之间挤压力过大导致电池单体211出现电池单体析锂的可靠性,有利于电池10的正常工作。
为了使第一弹性支撑部224在受压时容易变形,如图6所示,在本申请的一种实施例中,第一弹性支撑部224的至少一部分朝向第二壁120向上倾斜地延伸。基于此,当端板220受压时,由于第一弹性支撑部224在具有倾斜角度,使得第一弹性支撑部224与第二壁120挤压时更容易变形,能够及时为电池单体排列结构210提供膨胀空间。
需要说明的是,第一弹性支撑部224向上倾斜的角度可以为任意角度,只要能够满足变形需要即可,本申请实施例对第一弹性支撑部224向上倾斜的角度不作限定。
如图8和图9所示,在本申请的一种实施例中,第一弹性支撑部224可设于第二表面2232。如上文提及的,第二表面2232为端板本体223的大面,便于设置第一弹性支撑部224。此外,由于第二表面2232为大面(面积较大的面),便于布置更多的第一弹性支撑部224,有利于分散电池单体排列结构210的膨胀力,减小了因挤压力集中导致电池单体211受压出现析锂的可能性。
可以理解的是,在本申请的其他实施例中,第一弹性支撑部224也可以设置在端板本体223的厚度方向(第一方向A1)上的两个侧壁上,即设置于端板本体223的小面(面积较小的面),并朝向第二壁120延伸。
在本申请的实施例中,为了避免限位凸起221对第一弹性支撑部224的变形造成干涉,如图6和图8所示,第一弹性支撑部224凸出于第二表面2232的高度大于限位凸起221凸出于第二表面2232的高度。这样,在端板220朝向第二壁120移动的过程中,在限位凸起221抵接到第二壁120之前,第一弹性支撑部224能够抵接第二壁120并通过自身变形提供膨胀空间。
为了尽可能分散电池单体排列结构210的膨胀力,在本申请的一种实施例中,第一弹性支撑部224在水平面的正投影呈长条形,长条形的一条长边所在的面连接于第二表面2232,长条形的另一条长边所在的面用于抵接于第二壁120。换言之,第一弹性支撑部224在第二表面2232上沿端板220的长度方向布置,这样,有利于在端板220的长度方向上分散电池单体排列结构210的膨胀力。
为了使第一弹性支撑部224容易变形,如图8所示,可选地,第一弹性支撑部224可形成为薄片状。即,在本实施例中,第一弹性支撑部224构造为倾斜向上延伸的薄片状结构。
需要说明的是,本申请实施例对第一弹性支撑部224的具体结构不作限定。例如,第一弹性支撑部224还可构造为沿第一方向A1延伸的水平凸起,且第一弹性支撑部224上设置有凹槽等强度减弱结构以减弱第一弹性支撑部224的强度,使第一弹性支撑部224在受到第二壁120挤压时容易变形。此外,第一弹性支撑部224还可为弹簧,该弹簧的一端连接于(如焊接)第二表面2232,另一端朝向第二壁120延伸。
如图6至图10所示,在本申请的一种实施例中,第一弹性支撑部224为多个,多个第一弹性支撑部224沿上下方向间隔布置在第二表面2232上,以利于均匀分散膨胀力,提高电池单体排列结构210与端板220接触的面上各处的受力一致性,提高了电池单体211受力的一致性。
进一步地,如图10所示,多个第一弹性支撑部224在第二表面2232上可以以矩形阵列布置,以进一步将电池单体排列结构210传递到端板220上的膨胀力均匀分散,以进一步提高电池单体排列结构210各处的受力一致性,提高电池单体211的受力一致性。
如图11所示,在本申请的另一种实施例中,第一弹性支撑部224为多个,多个第一弹性支撑部224沿上下方向间隔布置在第二表面2232上,每个第一弹性支撑部224在端板本体223的长度方向上延伸,第一弹性支撑部224在端板本体223的长度方向上的延伸未间断。
在本申请的一种实施例中,电池模组200通过胶与第一壁110粘接。如图9至图11所示,端板220下端还设置有延伸部227,该延伸部227能够起到挡结构胶作用,一定程度上避免结构胶向上移动。
如图9至图11所示,在本申请的一种实施例中,端板220上端还设置有卡持部222,用以在电池模组200装入箱体100内时,方便装配工具夹持电池模组200。
如图2、图3和图12所示,在本申请的实施例中,箱体100(下箱体101)可包括一对第二壁120,一对第二壁120沿第一方向A1相对设置,在电池单体排列结构210未膨胀时,第一弹性支撑部224可抵接于第二壁120,以实现电池模组200在第一方向A1上的定位。基于此,当电池模组200安装到箱体100到后,第一弹性支撑部224给电池模组200提供第一方向A1的安装定位,保证了在第一方向A1上电池模组200安装的可靠性。
需要说明的是,在本申请的实施例中,电池模组200可以一端通过第一弹性支撑部224与其中一个第二壁120抵接,另一端与另一个第二壁120固定连接,也可以是电池模组200的两端均通过第一弹性支撑部224与对应的第二壁120抵接。另外,在电池单体排列结构210未膨胀时,第一弹性支撑部224抵接于第二壁120可以是指第一弹性支撑部224刚好与第二壁120接触,第一弹性支撑部224处于未变形的状态,也可以是指第一弹性支撑部224抵接在第二壁120上且处于变形状态,本申请实施例对此不作限定。
可选地,在本申请的一种实施例中,电池模组200与箱体100过盈配合,第一弹性支撑部224被配置为通过产生弹性变形以吸收第一方向A1上的过盈量。即,在本实施例中,在电池单体排列结构210未膨胀时,第一弹性支撑部224抵接在第二壁120上且处于变形状态。这样设置除了上文提及的能够给电池模组200提供第一方向A1上的安装定位外,还具有至少以下两个好处:第一,在电池模组200装配到位后,第一弹性支撑部224向电池模组200提供了第一方向A1的装配余量,使得电池模组200在第一方向A1上的尺寸误差可通过第一弹性支撑部224的变形抵消,例如,当电池模组200在第一方向A1的尺寸大于箱体100对应方向上的安装尺寸时,通过第一弹性支撑部224的变形,可实现将电池模组200顺利装入到箱体100内。因此,降低了对电池模组200在第一方向A1上的加工及组装精度要求。第二,在电池模组200装配到位后,由于第一弹性支撑 部224处于变形的状态,能够将第二壁120的反作用力传递至电池单体排列结构210上。而电池单体211受到一定大小的压力,有利于保证电池单体211的内部的阳极极片和阴极极片的界面接触良好。
如图12所示,在本申请的一种实施例中,箱体100还包括一对第三壁130,一对第三壁130均连接于第一壁110且向上延伸,一对第三壁130沿第二方向A2相对设置,第二方向A2与第一方向A1相交。可选地,如图11所示,第二方向A2可与第一方向A1垂直,第二方向A2可为端板220的长度方向。
如图13至图15所示,端板220还包括第二弹性支撑部225,第二弹性支撑部225用于抵接于第三壁130,以实现电池模组200在第二方向A2上的定位。基于此,当电池模组200安装到箱体100后,第二弹性支撑部225抵接于第三壁130,给电池模组200提供第二方向A2的安装定位,保证了在第二方向A2上电池模组200安装的可靠性。
这里,在电池单体排列结构210未膨胀时,第二弹性支撑部225抵接于第二壁120可以是指第二弹性支撑部225刚好与第三壁130接触,第二弹性支撑部225处于未变形的状态,也可以是指第二弹性支撑部225抵接在第三壁130上且处于变形状态,本申请实施例对此不作限定。
可选地,在本申请的一种实施例中,电池模组200与箱体100过盈配合,第二弹性支撑部225被配置为通过产生弹性变形以吸收第二方向A2上的过盈量。即,在本实施例中,在电池单体排列结构210未膨胀时,第二弹性支撑部225抵接在第三壁130上且处于变形状态。这样设置除了上文提及的能够给电池模组200提供第二方向A2上的安装定位外,还具有至少以下两个好处:第一,电池模组200装配到位后,第二弹性支撑部225向电池模组200提供了第二方向A2的装配余量。使得电池模组200在第二方向A2上的尺寸误差可通过第二弹性支撑部225的变形抵消,例如,当电池模组200在第二方向A2的尺寸大于箱体100对应方向上的安装尺寸时,通过第二弹性支撑部225的变形,可实现将电池模组200顺利装入到箱体100内。因此,降低了对电池模组200在第二方向A2上的加工及组装精度要求。第二,在电池模组200装配到位后,由于第二弹性支撑部225处于变形的状态,能够将第三壁130的反作用力传递至电池单体排列结构210上。而电池单体211受到一定大小的压力,有利于保证电池单体211的内部的阳极极片和阴极极片的界面接触良好。
需要说明的是,在本申请的实施例中,既可以在电池模组200与其中一个第三壁130之间设置上述的第二弹性支撑部225,即,仅在端板220的一侧设置第二弹性支撑部225,或者,也可以在电池模组200与一对第三壁130之间均设置上述的第二弹性支撑部225,即,在端板220的相对两侧均设置第二弹性支撑部225。
可选地,如图14所示,端板本体223的沿第二方向A2相对的两侧均设置有第二弹性支撑部225。
在如图12至图15所示的实施例中,箱体100用于容纳电池模组200的容纳腔在水平面的投影为长方形,第一方向A1为长方形的长度方向,第二方向A2为长方形的宽度方向。由于电池模组200在第一方向A1和第二方向A2上分别设置有第一弹性支撑部224和第二弹性支撑部225,能够 为电池模组200提供可靠的安装定位。
可以理解的是,在本申请的其他实施例中,箱体100用于容纳电池模组200的容纳腔在水平面的投影可为其他形状,例如为矩形和梯形的组合图形。
如图15和16所示,在本申请的一种实施例中,第二弹性支撑部225的至少一部分从端板本体223朝向第三壁130且向上延伸。如此,第二弹性支撑部225向上延伸的部分可与第三壁130抵接,实现第二弹性支撑部225与第三壁130的安装定位。
本申请实施例对第二弹性支撑部225的具体结构不作限定。可选地,如图16所示,在本申请的一种实施例中,第二弹性支撑部225包括第一段2251和第二段2252,第一段2251从端板本体223朝向第三壁130且向上倾斜延伸,第二段2252从第一段2251的远离端板本体223的一端向上延伸,第二段2252用于抵接于第三壁130。基于此,第一段2251倾斜向上设置,能够起到一定的导向作用。第二段2252沿上下方向延伸,能够与第三壁130形成面接触,利于两者的挤压配合。而且,第二段2252与端板本体223之间具有间隙,利于第二段2252与第三壁130接触时变形。
在本申请的其他实施例中,第二弹性支撑部225可构造为沿上下方向延伸的弹性长条。
为了方便电池模组200装入箱体100内,如图16所示,在本申请的一种实施例中,端板220还包括导向部226,导向部226位于第二弹性支撑部225的下方,导向部226具有导向斜面2261,导向斜面2261用于在端板220装入箱体100时进行导向。
为了避免导向部226影响第二弹性支撑部225的正常工作,如图15所示,在本申请的一种实施例中,导向部与第三壁130之间可以具有间隙。换言之,图16所示,导向部在第二方向A2上凸出于端板本体223的高度小于第二弹性支撑部225在第二方向A2上凸出于端板本体223的高度。
在本申请的实施例中,电池单体排列结构210的下端可附接于第一壁110,端板220的下端与第一壁110具有间隙,以保证电池单体排列结构210与第一壁110的接触。
需要说明的是,上文中“附接”可以指电池单体排列结构210的下端与第一壁110接触但不连接,也可指电池单体排列结构210的下端与第一壁110接触且连接,例如,两者采用胶粘接。
如图17和图18所示,根据本申请的另一方面,提供一种制备电池10的方法,例如,制备上文提及的电池10的方法,该方法包括以下步骤:
S1:提供电池模组200,该电池模组200包括电池单体排列结构210和端板220,电池单体排列结构210包括多个相互堆叠的电池单体211,例如沿第一方向A1相互堆叠,端板220与电池单体排列结构210固定连接;
S2:提供箱体100,该箱体100包括第一壁110和第二壁120,第二壁120连接于第一壁110且向上延伸,第二壁120上设有限位面121,限位面121用于与端板220抵接,以限制端板220向上移动;
S3:将电池模组200放入箱体100内并放置到第一壁110上,使端板220位于第二壁120与电池单体排列结构210之间,使端板220在电池单体排列结构210膨胀时能够朝向第二壁120移动,以为电池单体排列结构210提供膨胀空间。
其中,电池模组200和箱体100可为上文的电池模组200和箱体100。
可选地,如图18所示,将电池模组200放入箱体100内并放置于第一壁110上的步骤(即步骤S3)可包括以下子步骤:
S31:向电池模组200施加挤压力,以压缩电池模组200的长度;
S32:将呈压缩状态的电池模组200放入箱体100内并放置到第一壁110上;
S33:撤掉挤压力,使电池模组200恢复长度,从而使端板220的至少一部分移动至限位面121的下方。这样,当电池单体排列结构210膨胀时,端板220可抵接在限位面121上,避免电池模组200从箱体100内向上脱出箱体100。
其中,端板220上可设置上述的限位凸起221与限位面121配合。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (23)
- 一种电池,其特征在于,包括:箱体,包括第一壁和第二壁,所述第二壁连接于所述第一壁且向上延伸;电池模组,设置在所述箱体内且位于所述第一壁的上方,所述电池模组包括电池单体排列结构和端板,所述电池单体排列结构包括多个沿第一方向堆叠设置的电池单体,所述端板设置在所述第二壁与所述电池单体排列结构之间,所述端板与所述电池单体排列结构固定连接;其中,所述第二壁上设有限位面,所述限位面用于与所述端板抵接,以限制所述端板向上移动;所述端板被配置为在所述电池单体排列结构膨胀时能够朝向所述第二壁移动,以给所述电池单体排列结构提供膨胀空间。
- 根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述端板上设置有限位凸起,所述限位凸起的上表面用于与所述限位面抵接,以限制所述端板向上移动。
- 根据权利要求2所述的电池,其特征在于,所述限位凸起朝向所述第二壁水平延伸。
- 根据权利要求2或3所述的电池,其特征在于,在所述电池单体排列结构未膨胀时,所述限位凸起的上表面与所述限位面在上下方向上具有间隙。
- 根据权利要求2-4中任一项所述的电池,其特征在于,在所述电池单体排列结构未膨胀时,所述限位凸起与所述第二壁在所述第一方向上具有间隙。
- 根据权利要求2-5中任一项所述的电池,其特征在于,所述第二壁朝向所述端板的表面部分凹陷以形成凹槽,所述凹槽的上侧壁为所述限位面。
- 根据权利要求2-6中任一项所述的电池,其特征在于,所述端板还包括端板本体,所述端板本体具有朝向所述电池单体排列结构的第一表面和背离所述电池单体排列结构的第二表面,所述限位凸起设置于所述第二表面。
- 根据权利要求1-7中任一项所述的电池,其特征在于,所述端板包括第一弹性支撑部,所述第一弹性支撑部被配置为在所述电池单体排列结构膨胀时能够抵接于所述第二壁并且被所述电池单体排列结构挤压变形,以给所述电池单体排列结构提供膨胀空间。
- 根据权利要求8所述的电池,其特征在于,所述第一弹性支撑部的至少一部分朝向所述第二壁向上倾斜地延伸。
- 根据权利要求8或9所述的电池,其特征在于,所述端板还包括端板本体,所述端板本体具有朝向所述电池单体排列结构的第一表面和背离所述电池单体排列结构的第二表面,所述第一弹性支撑部设于所述第二表面。
- 根据权利要求10所述的电池,其特征在于,所述端板上设置有限位凸起,所述限位凸起的上表面用于与所述限位面抵接,以限制所述端板向上移动,所述限位凸起设于所述第二表面,所述第一弹性支撑部凸出于所述第二表面的高度大于所述限位凸起凸出于所述第二表面的高度。
- 根据权利要求10或11所述的电池,其特征在于,所述第一弹性支撑部在水平面上的正投影呈长条形,所述长条形的一条长边所在的面连接于所述第二表面,所述长条形的另一条长边所在的面用于抵接于所述第二壁。
- 根据权利要求10-12中任一项所述的电池,其特征在于,所述第一弹性支撑部为多个,多个所述第一弹性支撑部沿上下方向间隔布置在所述第二表面上。
- 根据权利要求8-13中任一项所述的电池,其特征在于,所述箱体包括一对所述第二壁,一对所述第二壁沿所述第一方向相对设置,在所述电池单体排列结构未膨胀时,所述第一弹性支撑部抵接于所述第二壁,以实现所述电池模组在所述第一方向上的定位。
- 根据权利要求8-14中任一项所述的电池,其特征在于,所述电池模组与所述箱体过盈配合,所述第一弹性支撑部被配置为通过产生弹性变形以吸收所述第一方向上的过盈量。
- 根据权利要求1-15中任一项所述的电池,其特征在于,所述箱体还包括一对第三壁,所述一对第三壁均连接于所述第一壁且向上延伸,所述一对第三壁沿第二方向相对设置,所述第二方向与所述第一方向相交;所述端板还包括第二弹性支撑部,所述第二弹性支撑部用于抵接于所述第三壁,以实现所述电池模组在所述第二方向上的定位。
- 根据权利要求16所述的电池,其特征在于,所述电池模组与所述箱体过盈配合,所述第二弹性支撑部被配置为通过产生弹性变形以吸收所述第二方向上的过盈量。
- 根据权利要求16所述的电池,其特征在于,所述端板还包括端板本体,所述第二弹性支撑部包括第一段和第二段,所述第一段从所述端板本体朝向所述第三壁且倾斜向上延伸,所述第二段从所述第一段的远离所述端板本体的一端向上延伸,所述第二段用于抵接于所述第三壁。
- 根据权利要求16-18中任一项所述的电池,其特征在于,所述端板还包括端板本体和导向部,所述导向部位于所述第二弹性支撑部的下方,所述导向部具有导向斜面,所述导向斜面用于在所述端板装入所述箱体时进行导向。
- 根据权利要求1-19中任一项所述的电池,其特征在于,所述电池单体排列结构的下端附接于所述第一壁,所述端板的下端与所述第一壁具有间隙。
- 一种用电装置,其特征在于,包括权利要求1-20中任一项所述的电池。
- 一种制备电池的方法,其特征在于,该方法包括:提供电池模组,该电池模组包括电池单体排列结构和端板,所述电池单体排列结构包括多个相互堆叠的电池单体,所述端板与所述电池单体排列结构固定连接;提供箱体,所述箱体包括第一壁和第二壁,所述第二壁连接于所述第一壁且向上延伸,所述第二壁上设有限位面,所述限位面用于与所述端板抵接,以限制所述端板向上移动;将所述电池模组放入所述箱体内并放置到所述第一壁上,使所述端板位于所述第二壁与所述电池单体排列结构之间,使所述端板在所述电池单体排列结构膨胀时能够朝向所述第二壁移动,以为所述电池单体排列结构提供膨胀空间。
- 根据权利要求22所述的制备电池的方法,其特征在于,所述将所述电池模组放入所述箱体内并放置于所述第一壁上,包括:向所述电池模组施加挤压力,以压缩所述电池模组的长度;将呈压缩状态的所述电池模组放入所述箱体内并放置到所述第一壁上;撤掉所述挤压力,使所述电池模组恢复长度,从而使所述端板的至少一部分移动至所述限位面的下方。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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PCT/CN2020/135943 WO2022120849A1 (zh) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | 电池、用电装置及制备电池的方法 |
Publications (1)
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