CN116349069A - 电池及与其相关的用电装置、制备方法和制备装置 - Google Patents

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Abstract

一种电池(100)，包括：电池单体矩阵(1)，所述电池单体矩阵(1)包括以M行N列排列的多个电池单体(11)，所述电池单体(11)包括壳体(111)、端盖(112)以及两个电极端子(113)，所述电极端子(113)分别设置在所述电池单体(11)沿着列的方向(L)的两个端盖(112)上，在所述列的方向(2)上，相邻的两个电池单体(11)通过电极端子(113)对置的方式连接，其中，M、N为整数，并且M≥2，N≥2；和至少一个加强板(2)，所述至少一个加强板(2)沿所述行(H)的方向延伸，与所述N列的电池单体(11)的壳体(111)固定；并且所述至少一个加强板(2)沿所述列的方向(2)的尺寸小于所述电池(100)在所述列的方向(2)的尺寸，与所述M行中相邻两行的电池单体(11)的壳体(111)固定。该电池(100)能够延长电池(100)的使用寿命和增强电池(100)的安全性。

Description

电池及与其相关的用电装置、制备方法和制备装置 技术领域
本申请涉及电池领域，具体涉及一种电池及与其相关的用电装置、制备方法和制备装置。
背景技术
电池在电子设备、电动交通工具、电动玩具和电动设备上得到广泛应用，例如，手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等等。随着电池技术的不断发展，对电池的性能提出了更高的要求，希望电池能够同时考虑多方面的设计因素。
在电池技术的发展中，除了提高电池的性能外，使用寿命和安全问题也是不可忽视的问题。如果电池的使用寿命达不到预期的时间，那电池的维护和使用成本就很大。如果电池的安全问题不能保证，那该电池就无法使用。因此，如何延长电池的使用寿命和增强电池的安全性，是电池技术中亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提出一种电池及与其相关的用电装置、制备方法和装置，以延长电池的使用寿命和增强电池的安全性。
根据本申请的第一方面，提供了一种电池，包括：电池单体矩阵和至少一个加强板。电池单体矩阵包括以M行N列排列的多个电池单体，电池单体包括壳体、端盖以及两个电极端子，电极端子分别设置在电池单体沿着列的方向的两个端盖上，在列的方向上，相邻的两个电池单体通过电极端子对置的方式连接，其中，M、N为整数，并且M≥2、N≥2。至少一个加强板沿行的方向延伸，与N列的电池单体的壳体固定；并且至少一个加强板沿列的方向的尺寸小于电池在列的方向的尺寸，与M行中相邻两行的电池单体的壳体固定。
该实施例中，加强板能够对相邻的形成对置的两个电池单体的壳体起到固定连接并限位的作用。当电池在使用时，环境的振动传递至电池上后，加强板能够有效地减小相邻的电池单体的壳体之间沿各个方向的相对运动，从而使得电池单体的固定连接的强度能够得到有效地的提高，进而能够有效地提高电池连接的稳定性，延长了电池 的使用寿命。此外，加强板覆盖的相邻两个电池单体电连接的外侧区域还能够防止外部异物进入电连接区域，保护电池的电连接不会出现异物导致的短路或断路问题，增强了电池的安全性。
在一些实施例中，电池包括多个加强板，多个加强板沿列的方向间隔设置。
该实施例中，设置多个加强板能够满足对全部的相邻的形成对置的电池单体的壳体进行固定连接，但又不是一整块板的简单固定，在满足强度的条件下，使用了最少的板块面积。这样，既能够有效地提高各个对接处的固定连接后的连接强度，又可以减少电池的整体的体积，提高了电池的能量密度。
在一些实施例中，在列的方向上，相邻的两个电池单体通过电极端子对置后，相对的端盖之间形成电连接区域，各加强板分别设置成能够覆盖M行中相邻两行的电池单体之间的电连接区域，其中，沿列的方向上，电连接区域具有第一宽度，加强板具有第二宽度，第二宽度大于第一宽度的范围为20mm-100mm。
该实施例中，加强板可不完全覆盖电池单体，仅需要在一定的尺寸范围内对电连接区域进行覆盖。这样，加强板在提高了相邻的形成对置的电池单体之间的固定连接处的强度的同时，还能够节省加强板的用料，降低加强板的制造成本。
在一些实施例中，电池还包括限位部件，限位部件设置于加强板的与电池单体相贴合的一侧，限位部件沿行的方向延伸，其中，限位部件位于M行中相邻两行的电池单体之间的电连接区域内。
该实施例中，位于电连接区域内的限位部件能够有效地填充该凹陷区域。这样，当电池在使用时，环境中产生的振动传递至电池上后，一方面，加强板通过与相邻的形成对置的电池单体的壳体形成固定，能够有效地减小相邻的形成对置的电池单体在行的方向上形成错位，避免电连接失效；另一方面，限位部件能够有效地减小相邻的形成对置的电池单体沿列的方向上的相对运动，从而能够进一步的提高电池的连接及整体强度；同时，行的方向上或列的方向上相邻的电池单体的一部分外表面由加强板进行加强并固定，可以防止相邻的电池单体之间相互转动，提高电池的稳定性。此外，形成的限位部件还能够构造为加强板的加强筋，从而还能够有效地提高加强板的整体结构强度。
在一些实施例中，限位部件包括平行且相对设置的两个竖直壁，竖直壁与加强板垂直连接，且竖直壁与电池单体的端盖平行；其中，竖直壁与端盖之间设置有第一预设距离。
该实施例中，限位部件与相邻电池单体之间的端盖平行能够提高竖直壁与端盖之间的间隙控制的精准度。
在一些实施例中，限位部件还包括横向壁，横向壁用于连接两个竖直壁；其中，横向壁与电池单体的电极端子之间设置有第二预设距离。
该实施例中，通过设置横向壁以连接两个竖直壁能够提高了限位部件的两个竖直壁的整体强度。
在一些实施例中，第一预设距离和第二预设距离的尺寸范围为1mm至3mm。
该实施例中，形成的间隙一方面能够更便于限位部件插入至电连接区域内，另一方面又能够有效地避免限位部件与电池单体的端盖和电极端子造成接触或干涉而对电池的电性能造成影响，尤其是当限位部件为导电材料时，则该预设距离的设定更成为必要设定。同时，该间隙也比较小，还能够限制两个电池单体之间过大的相对运动。
在一些实施例中，加强板上形成有多个容纳凹槽，各容纳凹槽沿列的方向延伸，并沿行的方向连续排列，容纳凹槽用于安装电池单体，其中，容纳凹槽构造为与电池单体的表面相适配。
该实施例中，一方面，形成的容纳凹槽与电池单体的表面相适配，能够使得加强板与电池单体的壳体的表面更为良好的贴合，这样不仅提高列的方向的固定强度，还能提高加强板与电池单体的壳体的连接面积，提高行的方向多个电池单体之间的排布强度；另一方面，形成的容纳凹槽还能够进一步地构造为加强板的加强筋，以进一步地提高加强板的整体结构强度。
在一些实施例中，各容纳凹槽内还形成有筋结构，筋结构沿列的方向延伸。
该实施例中，通过筋结构的设置可以进一步提高与电池单体表面的配合精度，以提高限位精度；还可以进一步提高加强板的自身强度，以提高电池的整体连接强度。
在一些实施例中，电池包括多层电池单体矩阵、中间支撑板以及加强底板。各层电池单体矩阵沿竖直方向层叠排列设置，加强板设置在多层电池单体矩阵的顶面上。中间支撑板设置在相邻的电池单体矩阵之间，用于对电池单体进行支撑和/或冷却。加强底板设置在多层电池单体矩阵的底面。其中，加强底板构造为：具有行的方向和列的方向的矩形板状结构，且与底层的电池单体矩阵的电池单体的壳体固定。
该实施例中，加强底板在具有与加强板相同的提高固定连接处的强度的效果的同时，由于其设置在电池的底部，并将其设置成具有行的方向和列的方向的矩形板状结构，使得其具有一定的支撑作用，从而使得电池的整体结构更为稳定。
在一些实施例中，中间支撑板和/或加强底板上形成有：限位部件；和/或容纳凹槽；和/或筋结构。
该实施例中，一方面，形成在中间支撑板和/或加强底板上的限位部件、容纳凹槽以及筋结构具有上述中描述的限位部件、容纳凹槽以及筋结构同样的技术效果，因其技术效果相同，这里不再赘述；另一方面，中间支撑板和/或加强底板上形成有的限位部件、容纳凹槽以及筋结构，还能够限制相邻的电池单体的相对运动，从而能够保持电池内的电池单体的连接和布置位置的一致性。
在一些实施例中，加强板和/或加强底板的厚度范围为0.5mm-2mm。
该实施例中，在满足强度要求的前提下，使用较薄的加强板和/或加强底板能够减小电池的整体体积，以提高电池的能量密度。
根据本申请的第二方面，提供了一种用电装置，包括上文中第一方面所描述的电池，电池用于提供电能。
根据本申请的第三方面，提供了一种电池的制备方法。
根据本申请的第四方面，提供了一种电池的制备装置。
本申请提供的电池及与其相关的用电装置、制备方法和制备装置，可以加强形成电池的多个电池单体中相邻电池单体之间的连接强度，并考虑最小体积，提高电池的能量密度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请电池的一些实施例的结构示意图；
图2为本申请电池单体的一些实施例的结构示意图；
图3为图1所示的电池的A处的结构放大示意图；
图4为图3所示的电池的A处的正视结构示意图；
图5为图4所示的电池的C处的结构示意图；
图6为本申请加强板的一些实施例的局部结构示意图；
图7为本申请加强板的一些实施例的局部结构示意图；
图8为本申请电池的一些实施例的结构爆炸图；
图9为本申请加强底板的一些实施例的局部结构示意图；
图10为本申请电池的制备方法的一些实施例的流程示意图；
图11为本申请电池的制备装置的一些实施例的流程示意图。
具体实施方式
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。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。
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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请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。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“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。
在本申请的描述中，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”、“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，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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
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申请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。
本文中术语“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。
本申请中出现的“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)。
本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、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。
电池单体包括电极组件和电解质，电极组件由正极片、负极片和隔离膜组成。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。
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。
多个电池单体形进行串联和/或并联的电连接形成电池时，可以使用多样的排布方式来满足整体体积最小化以及实现各种使用空间的形状。当电池为中大型电池，包 括较多数量的电池单体作为一个整体时，若使用中用电装置发生振动或受到冲击，电池会相应发生振动，还可能受到同样的冲击。这些振动和/或冲击作用于电池时，在电池单体之间的连接强度不够的情况下，电池单体之间的相对运动会放大振动的幅度和/或传递更大能量的冲击，导致电池单体之间的电连接失效而引发电池使用寿命问题、各电池单体之间相互碰撞而引发电池热失控的安全问题。由此，对于使用环境较复杂的中大型电池来说，如何提高电池的连接及整体强度，是中大型电池所面临的重大问题。
对于壳体具有平面的电池单体(例如长方体电池)来说，多个电池单体在排布时，可以将平面相对设置，中间插入简单的隔热和绝缘软垫，组装时施加预紧力，即可使得各电池单体之间保持稳定的相对位置，可以抵抗复杂的各种幅度的振动以及冲击。
对于壳体没有平面的电池单体(例如圆柱电池)来说，无法利用电池单体的壳体本身进行稳定的位置设定，需要使用额外的固定装置保持各电池单体的位置。尤其是对于这种电池单体首先在第一方向串/并联、作为整体在第二方向并/串联、作为整体又在第三方向层叠的布局结构来说，各电池单体的在第一方向电连接强度、相邻电池在第二方向间隔又稳定的相对位置、层叠的电池单元层之间的重力支撑问题，是一大难题。
鉴于此，本申请的发明人提出了一种电池，并将在下文中具体阐述其设计，可以提高电池单体的电连接强度及电池的整体强度。可以理解的是，本申请实施例描述的电池虽然是基于中大型的动力电池的问题而提出，但当存在同样的问题是，本申请实施例描述的电池也适用于各种使用电池的装置。
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。
图1示出了根据本申请提供的电池100的结构。如图1所示，该电池100包括：电池单体矩阵1和至少一个加强板2。电池单体矩阵1包括以M行N列排列的多个电池单体11，结合图2所示，电池单体11包括壳体111、端盖112以及两个电极端子113，电极端子113分别设置在电池单体11沿着列的方向L的两个端盖112上。结合图1所示的，行的方向为H，列的方向为L。在列的方向L上，相邻的两个电池单体11通过电极端子113对置的方式连接。其中，M、N为整数，并且M≥2，N≥2。至少一个加强板2沿行的方向H延伸，与N列的电池单体11的壳体111固定。并且至少一 个加强板2沿列的方向L的尺寸小于电池100在列的方向L的尺寸，与M行中相邻两行的电池单体11的壳体111固定。
本申请的实施例所提到的电池单体矩阵1是指位于同一层的呈阵列排列布置的多个电池单体11，阵列排列布置即电池单体11以M行N列排列，其中，M、N为整数，并且M≥2，N≥2，使得电池单体矩阵1具有行的方向H和列的方向L，电池单体矩阵1中的电池单体11沿行的方向H平行且并列排列设置，列的方向L上布置至少两个电池单体11。
本申请中列的方向L上相邻的两个电池单体11通过电极端子对置的方式进行连接。电池单体矩阵1中的相邻列的电池单体11可通过汇流部件进行串/并联。本申请的实施例所提到的对置的方式连接是指各电池单体11以M行N列排列后，同一列的相邻电池单体11通过电极端子首尾对接。
本申请中电池单体11为组成电池100的最小功率单元，电池100根据用电装置的功率需求而串联和/或并联一定数量的电池单体11。电池单体11可以为圆柱体形、长方体形或立方体形或其他形状等，但在用电装置的空间限制下，需要将一定数量的电池单体11通过合理的布局方式而达到电池100的最小体积。
本申请中电池单体11的壳体111具有容纳电池单体11电极组件以及其他部件的腔体，形状可以为圆柱体、长方体、立方体、棱柱体等。可以采用金属或硬质塑料等具有一定强度的薄板加工形成。将电极组件放置入壳体111后，由端盖112对电池壳体111进行密封，防止电池单体11内部的电解液泄漏。并且电极组件11通过位于端盖112上的电极端子113实现与外部电源或用电设备的电连接，实现电池100的充放电功能。本申请中，极性相反的两个电极端子113分别位于电池单体11的两个端部的端盖上，在列的方向L上，相邻电池单体11之间可以为串联连接，也可以是并联连接，视电池100的功率需求而定。
本申请的实施例所提到的加强板2可由金属或硬质塑料等材料制成，加强板2的材料可为铝。加强板2可通过冲压加工工艺制成。加强板2可通过粘接的方式与电池单体11的壳体111固定连接。为区别于电池100的框架结构，加强板2的个数为至少一个，沿列的方向L上，每个加强板2的尺寸小于电池的尺寸。加强板2是电池100的框架之外的加强部件，且并没有覆盖整个整列电池的全表面，可以在满足强度的情况下，提高电池100的透气和散热性能。
具体地，结合图1和图2所示，电池单体矩阵1中的各电池单体11可排列为两 种形式：一种为列的方向L为竖直方向，即同一列的相邻的电池单体11以“站立”的形式进行对置连接，并将相邻的电池单体11的连接处固定连接(例如焊接)，以形成电池单体列，再沿横向方向排列，从而构造为电池单体11均为站立式的电池单体矩阵1；另一种即为图1所示的列的方向L为横向方向，即同一列的相邻的电池单体11以“平躺”的形态进行对置连接，并将相邻的电池单体11的连接处固定连接(例如焊接)，以形成电池单体列，再沿横向方向排列，从而构造为电池单体11均为平躺式的电池单体矩阵1。
本申请中，以平躺式的电池单体矩阵1为例，根据本申请实施例的电池100还包括了至少一个加强板2，以最小单位M＝2，N＝2为例，当M和N为最小单位2时，电池100包括一个加强板2。该加强板2在使用时，加强板2沿行的方向H延伸，并与两列和两行的电池单体11的壳体111固定。这样，加强板2能够完全覆盖相邻的电池单体11通过电极端子113对接的连接处，同时，加强板2与电池单体11的壳体111形成固定连接。
通过上述设置，形成固定连接的加强板2能够对相邻的形成对置的两个电池单体11的壳体111起到固定连接并限位的作用。当电池100在使用时，环境的振动传递至电池100上后，加强板2能够有效地减小相邻的电池单体11的壳体111之间的沿各个自由度的相对运动，从而使得电池单体11的固定连接的强度能够得到有效地的提高，进而能够有效地提高电池100连接的稳定性，延长了电池100的使用寿命。此外，加强板2覆盖相邻两个电池单体11电连接的外侧区域还能够防止外部异物进入电连接区域，保护电池100的电连接不会出现异物导致的短路或断路问题，增强了电池100的安全性。
在一些实施例中，电池100可包括多个加强板2，多个加强板2沿列的方向L间隔设置。如图1所示，当M＞2，N＞2时，电池单体矩阵1包括以M行N列排列的多个相邻的形成对置的电池单体11，从而形成了沿行的方向H延伸并沿列的方向间隔的多个相邻电池单体11对置连接后形成的电连接区域。本申请的实施例所提到的多个加强板2是指多个能够用于对全部的相邻的形成对置的电池单体11的壳体111进行固定连接的单独的条状板。本申请的实施例所提到的多个加强板2沿列的方向L间隔设置即与相邻电池单体11对置连接后形成的电连接区域形成匹配。
通过上述设置，设置多个加强板2能够满足对全部的相邻的形成对置的电池单体11的壳体111进行固定连接，但又不是一整块板的简单固定，在满足强度的条件下， 使用了最少的板块面积，既能够有效地提高各个对接处的固定连接后的连接强度，又可以减少电池100的整体的体积和重量，提高了电池100的能量密度。
在一些实施例中，如图3-图4所示，在列的方向L上，相邻的两个电池单体11通过电极端子113对置后，相对的端盖112之间形成电连接区域B(如图4所示)，各加强板2分别设置成能够覆盖M行中相邻两行的电池单体11之间的电连接区域B。其中，沿列的方向L上，电连接区域B具有第一宽度W1，加强板2具有第二宽度W2，第二宽度大于第一宽度的范围为20mm-100mm。
本申请的实施例所提到电极端子113在端盖112上的覆盖面积小于端盖的面积，并且朝远离电池单体11内部的方向凸出端盖112一定的凸起高度，形成为凸出于端盖112的柱形结构。本申请的电连接区域B是由列的方向L上相邻的端盖112之间形成的空间，在此空间内，两个电极端子13进行电连接。电连接的方式可以是直接对焊或通过转接件焊接连接，也可以是通过直接压紧或通过弹性件压紧配合。
本申请的实施例所提到的覆盖是指加强板2与M行中相邻两行的电池单体11的壳体111固定后，电连接区域B位于加强板2的朝向电池100内部的一侧区域，由此实现加强板2跨接两个相邻的电池单体11的壳体111，并与壳体111固定连接，对电池单体11之间的电连接进行加强和保护。
结合图4所示，本申请的实施例所提到的第一宽度W1是指沿列的方向L，相邻的形成对置的电池单体11之间的两个端盖112之间距离。本申请的实施例所提到的第二宽度W2是指当加强板2为沿行的方向H呈矩形的条状板部时，其沿列的方向L的尺寸。该实施例中，加强板2可不完全覆盖电池单体11，仅需要在一定的尺寸范围内对电连接区域B进行覆盖即可。这样，加强板2在提高了相邻的形成对置的电池单体11之间的固定连接处的强度的同时，还能够节省加强板2的用料，降低加强板2的制造成本；并且可以增加电池100的透气性和散热性。
在一些实施例中，如图3-图7所示，电池100还可包括限位部件3，限位部件3设置于加强板2的与电池单体11相贴合的一侧，限位部件3沿行的方向H延伸，其中，限位部件3位于M行中相邻两行的电池单体11之间的电连接区域B内。
本申请的实施例所提到的限位部件3可与加强板2通过一体成型加工工艺获得，即可通过加强板2冲压加工的方式加工限位部件3(如图4和图5所示)，也可为固定连接在加强板2上单独的部件。限位部件3可以沿行的方向H连续地延伸至整个加强板2沿行的方向H的尺寸，也可以横跨数个电池单体连续延伸，还可以在单列电池单 体的电连接区域B单独形成。当例如冲压的深度大于等于加强板2的弧形的高度时，可以形成整体连续的限位部件3；当冲压深度小于加强板2的弧形的高度时，可以形成间隔的限位部件3，例如，如图6和图7所示。
本实施例中，位于电连接区域B内的限位部件3能够有效地填充该凹陷区域。这样，当电池100在使用时，环境中产生的振动传递至电池100上后，一方面，加强板2通过与相邻的形成对置的电池单体11的壳体111形成固定，能够有效地减小相邻的形成对置的电池单体11在行的方向H上形成错位，而造成电连接失效；另一方面，限位部件3能够有效地减小相邻的形成对置的电池单体11沿列的方向L上的相对运动，从而能够进一步的提高电池100的连接及整体强度。此外，形成的限位部件3还能够构造为加强板2的加强筋，从而还能够有效地提高加强板2的整体结构强度。
在一些实施例中，如图4和图5所示，限位部件3可包括平行且相对设置的两个竖直壁31，竖直壁31与加强板2垂直连接，且竖直壁31与电池单体11的端盖112平行；其中，竖直壁31与端盖112之间设置有第一预设距离E1。
本申请的实施例所提到的竖直壁31是指与加强板2垂直连接的壁面，其可通过与加强板2一体成型获得，也可为固定在加强板2上的单独板部。本申请的实施例所提到的第一预设距离E1可构造为形成在竖直壁31与电池单体11的端盖之间的间隙。该实施例中，限位部件3与相邻电池单体11之间的端盖112平行能够提高竖直壁31与端盖112之间间隙的控制精度。
在一些实施例中，如图4和图5所示，限位部件3还可包括横向壁32，横向壁32用于连接两个竖直壁31；其中，横向壁32与电池单体11的电极端子113之间设置有第二预设距离E2。
本申请的实施例所提到的横向壁32是指用于连接两个竖直壁31的壁面，其可通过与加强板2一体成型获得，也可为固定连接两个竖直壁31的单独板部。本申请的实施例所提到的第二预设距离E2可构造为形成在横向壁32与电池单体11的电极端子113之间的间隙。该实施例中，通过设置横向壁32以连接两个竖直壁31能够提高了限位部件3的两个竖直壁31的整体强度。
在一些实施例中，第一预设距离E1和第二预设距离E2的尺寸范围为1mm至3mm，优选为1.5mm。通过该设置，形成的间隙，一方面能够更便于限位部件3插入至电连接区域B内，另一方面又能够有效地避免限位部件3与电池单体11的端盖112和电极端子113造成接触或干涉而对电池100的电性能造成影响，尤其是当限位部件 3为导电材料时，则该预设距离的设定更成为必要设定。同时，该间隙也比较小，还能够限制两个电池单体11之间过大的相对运动。
在一些实施例中，结合图6和图7所示，加强板2上可形成有多个容纳凹槽21，各容纳凹槽21沿列的方向L延伸，并沿行的方向H连续排列，容纳凹槽21用于安装电池单体11。其中，容纳凹槽21构造为与电池单体11的表面相适配。
本申请的实施例所提到的容纳凹槽21是指能够用于安装电池单体11并能够部分包覆电池单体11的外壁的凹槽。本申请的实施例所提到的容纳凹槽21沿列的方向L延伸是指容纳凹槽21可以为通槽，也可以为两端形成限位的非通槽。本申请的实施例所提到的容纳凹槽21沿行的方向H连续排列是指相邻的容纳凹槽21可直接连接，也可通过连接面连接。本申请的实施例所提到的相适配是指容纳凹槽21的形成可根据电池单体11的形状进行适配，例如，其可用于安装圆柱体结构的电池单体11，也可用于安装长方体结构的电池单体11，只需将容纳凹槽21构造为相匹配的弧面凹槽或矩形凹槽即可。
通过上述设置，一方面，形成的容纳凹槽21与电池单体11的表面相适配，能够使得加强板2与电池单体11的壳体111的表面更为良好的贴合，这样不仅提高列的方向L的固定强度，还能提高加强板2与电池单体11的壳体111的连接面积，提高行的方向H多个电池单体之间的排布强度；另一方面，形成的容纳凹槽21还能够进一步地构造为加强板2的加强筋，以进一步地提高加强板2的整体结构强度。
在一些实施例中，结合图6所示，各容纳凹槽21内还可形成有筋结构211，筋结构211沿列的方向L延伸。本申请的实施例所提到的筋结构211可构造为但不限于形成在容纳凹槽21的槽底的平面，该平面沿列的方向L延伸。通过筋结构211的设置可以进一步提高与电池单体100表面的配合精度，以提高限位精度；还可以进一步提高加强板2本身的强度，以提高电池100的整体连接强度。
在一些实施例中，结合图8和图9所示，电池100可包括：多层电池单体矩阵1，各层电池单体矩阵1沿竖直方向G层叠排列设置，加强板2设置在多层电池单体矩阵1的顶面上；中间支撑板4，中间支撑板4设置在相邻的电池单体矩阵1之间，用于对电池单体11进行支撑和/或冷却；以及加强底板5，加强底板5设置在多层电池单体矩阵1的底面；其中，加强底板5构造为：具有行的方向H和列的方向L的矩形板状结构，且与底层的电池单体矩阵1的电池单体11的壳体111固定。
本申请的实施例所提到的多层电池单体矩阵1是指以平躺式的电池单体矩阵1为 例，多个电池单体矩阵1沿竖直方向进行堆叠布置。本申请的实施例所提到的中间支撑板4可为仅用于支撑的板部，也可为用于进行热管理的冷却部件或冷却板等。本申请的实施例所提到的加强底板5可由金属材料制成。加强底板5的材料可为铝或硬质塑料等。加强底板5可由冲压加工或者注塑的工艺制成。加强底板5可通过粘接的方式与电池单体11的壳体111固定连接。加强底板5可以设置为与加强板2类似的条形板，结构上也可以为至少两个加强件2在列的方向L直接连接呈一体形成。加强底板5设置成较大面积的板，可以进一步增强加强底板5本身的刚度和强度。当加强底板5设置于电池100的底部时，可以对电池100提供进一步的支撑。
在该实施例中，如图8所示，以平躺式的电池单体矩阵1为例，本实施例的电池100设置多层电池单体矩阵1，相邻的电池单体矩阵1之间设置有中间支撑板4，以用于对电池单体11进行支撑和/或冷却。上文中的加强板2设置在多层电池单体矩阵1的顶面上，以提高顶层的电池单体矩阵1的固定连接处的强度。在该实施例中，还设置有加强底板5，且该加强底板5与底层的电池单体矩阵1的电池单体11的壳体111固定。通过该设置，加强底板5在具有与加强板2相同的提高固定连接处的强度的效果的同时，由于其设置在电池100的底部，并将其设置成具有行的方向H和列的方向L的矩形板状结构，使得其具有一定的支撑作用，从而使得电池100的整体结构更为稳定。
在一些实施例中，结合图9所示，中间支撑板4和/或加强底板5上可形成有：限位部件3；和/或容纳凹槽21；和/或筋结构211。本申请的实施例中提到的中间支撑板4和/或加强底板5上可形成有限位部件3和/或容纳凹槽21和/或筋结构211，是指，限位部件3、容纳凹槽21、筋结构211可通过上文中描述的相同的设置方式形成在中间支撑板4和/或加强底板5上。通过该设置，一方面，形成在中间支撑板4和/或加强底板5上的限位部件3、容纳凹槽21以及筋结构211具有上述中描述的限位部件3、容纳凹槽21以及筋结构211同样的技术效果，因其技术效果相同，这里不再赘述；另一方面，中间支撑板4和/或加强底板5上形成有的限位部件3、容纳凹槽21以及筋结构211，还能够限制相邻(包括上下层、列的方向L以及行的方向H)的电池单体11的相对运动，从而能够保持电池100内的电池单体11的连接和布置位置的一致性。
在一些实施例中，加强板2和/或加强底板5的厚度范围可为0.5mm-2mm。通过该设置，在满足强度要求的前提下，使用较薄的加强板2和/或加强底板5能够减小电池100的整体体积，以提高电池100的能量密度。
本发明实施例还提出了一种用电装置，包括上述实施例描述的电池100，电池100用于提供电能。本申请实施例描述的电池100适用于各种使用电池100的用电装置，例如，手机、便携式设备、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，航天器包括飞机、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、冲击电钻、混凝土振动器和电刨。
上文中结合图1至图9描述了本申请实施例的电池100，下面将结合图10描述本申请实施例的电池的制备方法200和制备装置300，其中未详细描述的部分可参见前述各实施例。
具体而言，图10提供了一种电池的制备方法200的流程图，包括：S01：提供多个电池单体11，多个电池单体11以M行N列排列为电池单体矩阵1，电池单体11包括壳体111、端盖112以及两个电极端子113，电极端子113分别设置在电池单体11沿着列的方向L的两个端盖112上，在列的方向上，相邻的两个电池单体11通过电极端子113对置的方式连接，其中，M、N为整数，并且M≥2,N≥2；和S02：提供至少一个加强板2，至少一个加强板2沿行的方向H延伸，与N列的电池单体11的壳体111固定；并且至少一个加强板2沿列的方向L的尺寸小于电池在列方向的尺寸，与M行中相邻两行的电池单体11的壳体111固定。
具体地，结合图1所示，电池单体矩阵1中的各电池单体11可排列为两种形式：一种为列的方向L为竖直方向，即同一列的相邻的电池单体11以“站立”的形式进行对置连接，并将相邻的电池单体11的连接处固定连接(例如焊接)，以形成电池单体列，再沿横向方向排列，从而构造为电池单体11均为站立式的电池单体矩阵1；另一种即为图1所示的列的方向L为横向方向，即同一列的相邻的电池单体11以“平躺”的形态进行对置连接，并将相邻的电池单体11的连接处固定连接(例如焊接)，以形成电池单体列，再沿横向方向排列，从而构造为电池单体11均为平躺式的电池单体矩阵1。本申请中，以平躺式的电池单体矩阵1为例，根据本申请实施例的电池100还包括了至少一个加强板2，以最小单位M＝2，N＝2为例，当M和N为最小单位2时，电池100包括一个加强板2。该加强板2在使用时，加强板2沿行的方向H延伸，并与两列和两行的电池单体11的壳体111固定。这样，加强板2能够完全覆盖相邻的电 池单体11通过电极端子113对接的连接处，同时，加强板2与电池单体11的壳体111形成固定连接。通过该设置，形成固定连接的加强板2能够对相邻的形成对置的两个电池单体11的壳体111起到固定连接并限位的作用。当电池100在使用时，环境的振动传递至电池100上后，加强板2能够有效地减小相邻的电池单体11的壳体111之间的相对运动，从而使得电池单体11的固定连接的强度能够得到有效地的提高，进而能够有效地提高电池100连接的稳定性，延长了电池100的使用寿命。此外，加强板2覆盖相邻两个电池单体11电连接的外侧区域还能够防止外部异物进入电连接区域，保护电池100的电连接不会出现异物导致的短路或断路问题，增强了电池100的安全性。
在一些实施例中，还包括：提供多个加强板2，多个加强板2沿列的方向L间隔设置。通过该设置，设置多个加强板2能够满足对全部的相邻的形成对置的电池单体11的壳体111进行固定连接，但又不是一整块板的简单固定，在满足强度的条件下，使用了最少的板块面积，既能够有效地提高各个对接处的固定连接后的连接强度，又可以减少电池100的整体的体积，提高了电池100的能量密度。
在一些实施例中，还包括：在列的方向L上，相邻的两个电池单体11通过电极端子113对置后，相邻的两个电池单体11的相对的端盖112之间形成电连接区域B，各加强板2分别设置成能够覆盖M行中相邻两行的电池单体11之间的电连接区域B，其中，沿列的方向L上，电连接区域B具有第一宽度，加强板2具有第二宽度，第二宽度大于第一宽度的范围为20mm-100mm。该实施例中，加强板2可不完全覆盖电池单体11，仅需要在一定的尺寸范围内对电连接区域B进行覆盖即可。这样，加强板2在提高了相邻的形成对置的电池单体11之间的固定连接处的强度的同时，还能够节省加强板2的用料，降低加强板2的制造成本。
在一些实施例中，还包括：提供限位部件3，限位部件3设置于加强板2的与电池单体11相贴合的一侧，限位部件3沿行的方向H延伸，其中，限位部件3位于M行中相邻两行的电池单体11之间的电连接区域B内。本实施例中，位于电连接区域B内的限位部件3能够有效地填充该凹陷区域。这样，当电池100在使用时，环境中产生的振动传递至电池100上后，一方面，加强板2通过与相邻的形成对置的电池单体11的壳体111形成固定，能够有效地减小相邻的形成对置的电池单体11在行的方向H上形成错位，而造成电连接失效；另一方面，限位部件3能够有效地减小相邻的形成对置的电池单体11沿列的方向L上的相对运动，从而能够进一步的提高电池100的连接及整体强度。此外，形成的限位部件3还能够构造为加强板2的加强筋，从而还能 够有效地提高加强板2的整体结构强度。
在一些实施例中，包括：提供多层电池单体矩阵1，多层电池单体矩阵1沿竖直方向叠放，加强板2设置在多层电池单体矩阵1的顶面上；提供中间支撑板4，中间支撑板4设置在相邻的电池单体矩阵1之间；以及提供加强底板5，加强底板5设置在多层电池单体矩阵1的底面；其中，加强底板5构造为具有行的方向H和列的方向L的矩形板状结构，且与底层的电池单体矩阵1的电池单体11的壳体111固定。在该实施例中，如图2所示，以平躺式的电池单体矩阵1为例，本实施例的电池100设置多层电池单体矩阵1，相邻的电池单体矩阵1之间设置有中间支撑板4，以用于对电池单体11进行支撑和/或冷却。上文中的加强板2设置在多层电池单体矩阵1的顶面上，以提高顶层的电池单体矩阵1的固定连接处的强度。在该实施例中，还设置有加强底板5，且该加强底板5与底层的电池单体矩阵1的电池单体11的壳体111固定。通过该设置，加强底板5在具有与加强板2相同的提高固定连接处的强度的效果的同时，由于其设置在电池100的底部，并将其设置成具有行的方向H和列的方向L的矩形板状结构，使得其具有一定的支撑作用，从而使得电池100的整体结构更为稳定。
图11提供了一种电池的制备装置300的结构示意图，包括：电池单体制备模块301，用于制备多个电池单体11，多个电池单体11以M行N列排列为电池单体矩阵1，电池单体11包括壳体111、端盖112以及两个电极端子113，电极端子113分别设置在电池单体11沿着列的方向L的两个端盖112上，在列方向上，相邻的两个电池单体11通过电极端子113对置的方式连接，其中，M、N为整数，并且M≥2,N≥2；和加强板制备模块302，用于制备至少一个加强板2，至少一个加强板2沿行的方向H延伸，与N列的电池单体11的壳体111固定；并且至少一个加强板2沿列的方向L的尺寸小于电池在列方向的尺寸，与M行中相邻两行的电池单体11的壳体111固定。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (19)

  1. 一种电池，其特征在于，包括：
    电池单体矩阵(1)，所述电池单体矩阵(1)包括以M行N列排列的多个电池单体(11)，所述电池单体(11)包括壳体(111)、端盖(112)以及两个电极端子(113)，所述电极端子(113)分别设置在所述电池单体(11)沿着列的方向的两个端盖(112)上，在所述列的方向上，相邻的两个电池单体(11)通过电极端子(113)对置的方式连接，其中，M、N为整数，并且M≥2、N≥2；和
    至少一个加强板(2)，所述至少一个加强板(2)沿行的方向延伸，与所述N列的电池单体(11)的壳体(111)固定；并且所述至少一个加强板(2)沿所述列的方向的尺寸小于所述电池在所述列的方向的尺寸，与所述M行中相邻两行的电池单体(11)的壳体(111)固定。
  2. 根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池包括多个所述加强板(2)，所述多个加强板(2)沿所述列的方向间隔设置。
  3. 根据权利要求2所述的电池，其特征在于，在所述列的方向上，相邻的两个电池单体(11)通过电极端子(113)对置后，相对的所述端盖(112)之间形成电连接区域，各所述加强板(2)分别设置成能够覆盖所述M行中相邻两行的电池单体(11)之间的所述电连接区域，其中，沿所述列的方向上，所述电连接区域具有第一宽度，所述加强板(2)具有第二宽度，所述第二宽度大于所述第一宽度的范围为20mm-100mm。
  4. 根据权利要求1-3中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池还包括限位部件(3)，所述限位部件(3)设置于所述加强板(2)的与所述电池单体(11)相贴合的一侧，所述限位部件(3)沿所述行的方向延伸，其中，所述限位部件(3)位于所述M行中相邻两行的电池单体(11)之间的电连接区域内。
  5. 根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述限位部件(3)包括平行且相对设置的两个竖直壁(31)，所述竖直壁(31)与所述加强板(2)垂直连接，且所述竖直壁(31)与所述电池单体(11)的所述端盖(112)平行；其中，所述竖直壁(31)与所述端盖(112)之间设置有第一预设距离。
  6. 根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述限位部件3还包括横向壁(32)，所述横向壁(32)用于连接两个所述竖直壁(31)；其中，所述横向壁(32)与所述 电池单体(11)的所述电极端子(113)之间设置有第二预设距离。
  7. 根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述第一预设距离和所述第二预设距离的尺寸范围为1mm至3mm。
  8. 根据权利要求4-7中任一项所述的电池，其特征在于，所述加强板(2)上形成有多个容纳凹槽(21)，各所述容纳凹槽(21)沿所述列的方向延伸，并沿所述行的方向连续排列，所述容纳凹槽(21)用于安装所述电池单体(11)，其中，所述容纳凹槽(21)构造为与所述电池单体(11)的表面相适配。
  9. 根据权利要求8所述的电池，其特征在于，各所述容纳凹槽(21)内还形成有筋结构(211)，所述筋结构(211)沿所述列的方向延伸。
  10. 根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述电池包括：
    多层所述电池单体矩阵(1)，各层所述电池单体矩阵(1)沿竖直方向层叠排列设置，所述加强板(2)设置在所述多层所述电池单体矩阵(1)的顶面上；
    中间支撑板(4)，所述中间支撑板(4)设置在相邻的所述电池单体矩阵(1)之间，用于对所述电池单体(11)进行支撑和/或冷却；以及
    加强底板(5)，所述加强底板(5)设置在所述多层所述电池单体矩阵(1)的底面；
    其中，所述加强底板(5)构造为：具有所述行的方向和所述列的方向的矩形板状结构，且与底层的所述电池单体矩阵(1)的所述电池单体(11)的壳体(111)固定。
  11. 根据权利要求10所述的电池，其特征在于，所述中间支撑板(4)和/或所述加强底板(5)上形成有：所述限位部件(3)；和/或所述容纳凹槽(21)；和/或所述筋结构(211)。
  12. 根据权利要求10或11所述的电池，其特征在于，所述加强板(2)和/或所述加强底板(5)的厚度范围为0.5mm-2mm。
  13. 一种用电装置，其特征在于，包括根据权利要求1-12中任一项所述的电池，所述电池用于提供电能。
  14. 一种电池的制备方法，其特征在于，包括：
    提供多个电池单体(11)，所述多个电池单体(11)以M行N列排列为电池单体矩阵(1)，所述电池单体(11)包括壳体(111)、端盖(112)以及两个电极端子(113)，所述电极端子(113)分别设置在所述电池单体(11)沿着列的方向的两个端盖(112)上，在所述列的方向上，相邻的两个电池单体(11)通过电极端子(113)对置的方式 连接，其中，M、N为整数，并且M≥2，N≥2；和
    提供至少一个加强板(2)，所述至少一个加强板(2)沿行的方向延伸，与所述N列的电池单体(11)的壳体(111)固定；并且所述至少一个加强板(2)沿所述列的方向的尺寸小于所述电池在所述列的方向的尺寸，与所述M行中相邻两行的电池单体(11)的壳体(111)固定。
  15. 根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，提供多个所述加强板(2)，所述多个加强板(2)沿所述列的方向间隔设置。
  16. 根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，还包括：在所述列的方向上，所述相邻的两个电池单体(11)通过电极端子(113)对置后，所述相邻的两个电池单体(11)的相对的端盖(112)之间形成电连接区域，各所述加强板(2)分别设置成能够覆盖所述M行中相邻两行的电池单体(11)之间的所述电连接区域，其中，沿所述列的方向上，所述电连接区域具有第一宽度，所述加强板(2)具有第二宽度，所述第二宽度大于所述第一宽度的范围为20-100mm。
  17. 根据权利要求14-16中任一项所述的制备方法，其特征在于，还包括：提供限位部件(3)，所述限位部件(3)设置于所述加强板(2)的与所述电池单体(11)相贴合的一侧，所述限位部件(3)沿所述行的方向延伸，其中，所述限位部件(3)位于所述M行中相邻两行的电池单体(11)之间的电连接区域内。
  18. 根据权利要求14-17中任一项所述的制备方法，其特征在于，包括：
    提供多层所述电池单体矩阵(1)，多层所述电池单体矩阵(1)沿竖直方向叠放，所述加强板(2)设置在所述多层所述电池单体矩阵(1)的顶面上；
    提供中间支撑板(4)，所述中间支撑板(4)设置在相邻的所述电池单体矩阵(1)之间；以及
    提供加强底板(5)，所述加强底板(5)设置在所述多层所述电池单体矩阵(1)的底面；其中，所述加强底板(5)构造为具有所述行的方向和所述列的方向的矩形板状结构，且与底层的所述电池单体矩阵(1)的所述电池单体(11)的壳体(111)固定。
  19. 一种电池的制备装置，其特征在于，包括：
    电池单体制备模块(301)，用于制备多个电池单体(11)，所述多个电池单体(11)以M行N列排列为电池单体矩阵(1)，所述电池单体(11)包括壳体(111)、端盖(112)以及两个电极端子(113)，所述电极端子(113)分别设置在所述电池单体(11) 沿着列的方向的两个端盖(112)上，在所述列的方向上，相邻的两个电池单体(11)通过电极端子(113)对置的方式连接，其中，M、N为整数，并且M≥2，N≥2；和
    加强板制备模块(302)，用于制备至少一个加强板(2)，所述至少一个加强板(2)沿行的方向延伸，与所述N列的电池单体(11)的壳体(111)固定；并且所述至少一个加强板(2)沿所述列的方向的尺寸小于所述电池在所述列的方向的尺寸，与所述M行中相邻两行的电池单体(11)的壳体(111)固定。
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