CN116438700A - 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

本申请公开了一种电池，包括：至少两层电池单元，每层电池单元包括多个呈阵列排列的电池单体，其中，所述电池单体具有弧形外壁，且所述每层电池单元呈波浪形；和热管理部件，所述热管理部件位于所述至少两层电池单元之间，所述热管理部件呈波浪形，且与所述每层电池单元的波浪形相对应，所述热管理部件用于对至少一层电池单元在重力方向和第一方向提供支撑，所述重力方向与所述第一方向相交；其中，所述热管理部件设置有加强结构，所述加强结构用于在所述第一方向上对所述至少一层电池单元提供进一步的支撑。该电池能够提高电池的整体结构强度。

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。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、制备方法和制备装置，以提高电池的整体结构强度。
根据本申请的第一方面，提供了一种电池，包括至少两层电池单元和热管理部件。至少两层电池单元的每层电池单元包括多个呈阵列排列的电池单体，其中，电池单体具有弧形外壁，且每层电池单元呈波浪形。热管理部件位于至少两层电池单元之间，热管理部件呈波浪形，且与每层电池单元的波浪形相对应，热管理部件用于对至少一层电池单元在重力方向和第一方向提供支撑，重力方向与第一方向相交。其中，热管理部件设置有加强结构，加强结构用于在第一方向上对至少一层电池单元提供进一步的支撑。
该实施例中，热管理部件设置有加强结构，该加强结构在第一方向上对至少一层电池单元提供进一步的支撑。其中，第一方向与重力方向相交。也就是说，热管理部件通过波浪形的凹面对至少一层电池单元沿重力方向进行支撑外，还能够在非重力方向对至少一层电池单元提供支撑，使得本申请的热管理部件能够在两个方向上对电池单元进行支撑，从而使得本申请的热管理部件能够具有更好的支撑强度，通过提高热 管理部件的支撑强度，能够使得本发明电池的整体结构的稳定性更好。
在一些实施例中，重力方向与第一方向相交的夹角α设置为：0°＜α≤90°。
该实施例中，热管理部件可以在与重力方向相交的方向提供支撑，甚至可以是与重力方向垂直的方向提供支撑，这样可以更大范围地包围电池单体，为每个电池单体提供稳定的支撑。
在一些实施例中，热管理部件包括第一板部和第二板部。第一板部呈波浪形，用于支撑至少一层电池单元。第二板部呈波浪形，用于与第一板部相对设置。其中，第一板部和/或第二板部朝向热管理部件的内部形成有加厚部，加厚部构成加强结构。
该实施例中，通过第一板部和第二板部的加厚部进行抵接，能够通过该加厚部提高热管理部件对上层电池单体的支撑强度，从而保证电池的整体结构的稳定。
在一些实施例中，热管理部件包括第一板部和第二板部。第一板部呈波浪形，用于支撑至少一层电池单元。第二板部呈波浪形，用于与第一板部相对设置。其中，第一板部和/或第二板部上形成有抵接部，第一板部和第二板部通过抵接部进行抵接，抵接部构成加强结构。
该实施例中，通过第一板部和第二板部的抵接部进行抵接，能够通过该抵接部提高热管理部件对上层电池单体的支撑强度，同时抵接部还可以借助下层电池单体甚至电池框架对上层电池单体进行支撑，从而进一步提高了电池整体结构的稳定性。
在一些实施例中，热管理部件包括多个加强结构，多个加强结构沿列的方向延伸，且沿行的方向间隔设置。
该实施例中，每层电池单元包括若干个呈阵列排列的电池单体，若干个电池单体沿列的方向和行的方向排列，形成的多个加强结构能够进一步提高热管理部件对电池中的电池单元的支撑强度。
在一些实施例中，相邻的加强结构之间形成为沿列的方向延伸的流体通道，流体通道在行的方向相互隔离，用于对电池进行热管理。
该实施例中，热管理部件呈波浪形且与每层电池单元的波浪形相对应。这样，流体通道的形状能够构造为与电池单体的外壁相匹配，从而能够提高流体通道与电池单体的接触面积，流体通道与电池单体的接触面积越大，则通过流体通道的流体对电池单体进行冷却或加热的效果越好。并且，虽然热管理部件整体呈波浪形，流道的截面形状也是异形，但流道为沿列的方向的直流道，可以在复杂形状下保持最快的流动速度以提高换热效率。
在一些实施例中，列的方向垂直于重力方向，上层电池单元的电池单体位于下层流体通道的正上方，下层电池单元的电池单体位于上层流体通道的正下方，相邻的加强结构对称设置在相对应的电池单体的两侧。
该实施例中，能够实现行的方向的相邻的电池单体之间的距离最小，甚至还可以相互接触，并使得在竖直方向的两层电池单体互相交错。这样，既减小了行的方向的多个电池单体的布局距离，又减小了竖直方向的两层电池单体的布局距离，从而大大提高了电池的能量密度。并且，这样的设置不仅使得流体通道内的流体量增加，还提高了其与电池单体表面的贴合表面，从而最大化地提高了热管理部件的换热效率。
在一些实施例中，流体通道的内壁上形成有散热鳍片，散热鳍片沿列的方向延伸。
该实施例中，通过设置散热鳍片能够增加流体与流体通道的内壁的接触面积，从而能够进一步地提高热交换的效率。
在一些实施例中，热管理部件还包括第一集流部件和第二集流部件。第一集流部件设置在列的方向上的一侧，且与第一板部和第二板部固定连接，其中，各流体通道的入口端与第一集流部件相连通。第二集流部件设置在列的方向上的另一侧，且与第一板部和第二板部固定连接，其中，各流体通道的出口端与第二集流部件相连通。其中，第一集流部件上形成有第一进水口，第二集流部件上形成有第一出水口，第一进水口和第一出水口位于行的方向上的两端。
该实施例中，能够使得第一进水口与第一出水口形成在对角线的位置，以使得流体经第一进水口和第一出水口的流路为最长流路，最长流路能够提高流体与电池单体的接触范围和时间，从而提高热管理部件与电池单体有效的进行热交换。
在一些实施例中，第一集流部件上沿行的方向上间隔形成有多个进水口，第二集流部件上沿行的方向上间隔形成有与各进水口相对应的多个出水口。
该实施例中，可使得流体通道内流体的流动路径缩短，这样能够使得流体通道内的流体经换热后快速排出，以保证换热效率的稳定，进一步提高了热管理部件与电池单体之间的换热效率。
根据本申请的第二方面，提供了一种用电装置，包括根据上文的电池，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，基于电池的电 池单体的形状及连接布置方式，可以充分利用电池单体的外表面形状，设置同时具备支撑功能的热管理部件，提高了电池的支撑强度、散热效率以及能量密度。
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为图1所示的电池的沿B-B方向上的结构剖视示意图；
图3为图2所示的电池的热管理部件的一些实施例的局部结构示意图；
图4为图2所示的电池的热管理部件的一些实施例的局部结构示意图；
图5为图2所示的电池的C处的局部放大示意图；
图6为图4所示的电池的热管理部件的结构示意图；
图7为图6所示的电池的热管理部件的F1处的局部放大示意图；
图8为图6所示的电池的热管理部件的F2处的局部放大示意图；
图9为本申请电池的制备方法的一些实施例的流程示意图；
图10为本申请电池的制备装置的一些实施例的系统连接示意图。
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)。
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。电池的缺点之一就是性能受温度影响较大，电池需要工作在一定的温度范围内，温度过低和过高都会对电池造成不可逆的伤害，削弱电池性能，严重时引起电池内部短路甚至热失控，造成严重事故。因此，保证电池在合适温度范围内，是保证电池使用寿命的必要条件。
相比于空气冷却，采用液体冷却的电池热管理部件的结构更加紧凑，冷却效果更好。以由圆柱体电池单体组成的电池为例，电池的冷却通常采用蛇形扁管的冷却板，蛇形扁管的冷却板的上下两块板之间完全分隔，以形成能够对电池有效冷却的较大的流道。然而，由于冷却板的上下两块板之间完全分隔，这就导致其无法适用于多种类型的电池单体摆放形式，例如，将其应用于包括多层“躺平式”摆放形式对接的电池单体的电池时，冷却板内形成的大流道无法对上层电池单体进行良好的支撑，从而导致冷却板的支撑强度差，进而使得电池整体结构稳定性较差。
为了解决或至少部分地解决现有技术中的电池存在的上述问题以及其他潜在问题，本申请的发明人提出了一种电池，可以提高电池的支撑强度、换热效率以及能量密度。
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和图2示出了根据本发明实施例的电池100的结构。如图1和图2所示，该电池100包括：至少两层电池单元1和热管理部件2。每层电池单元1包括多个呈阵 列排列的电池单体11，其中，电池单体11具有弧形外壁，且每层电池单元1呈波浪形；热管理部件2位于至少两层电池单元1之间，热管理部件2呈波浪形，且与每层电池单元1的波浪形相对应，结合图3或图4所示，热管理部件2用于对至少一层电池单元1在重力方向G和第一方向A提供支撑，重力方向G与第一方向A相交。其中，结合图3或图4所示，热管理部件2设置有加强结构(21或21b)，加强结构(21或21b)用于在第一方向A上对至少一层电池单元1提供进一步的支撑。
本申请的实施例所提到的电池100是指包括多个电池单体11以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。电池100内的电池单体11的摆放形式可包括“站立式”摆放方式和“躺平式”摆放形成，本申请的实施例的电池100内的电池单体11为“躺平式”摆放形成。电池100一般包括用于封装电池单体11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。
本申请的实施例所提到的电池单体11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11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11一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11包括电极组件和电解液，电极组件由正极片、负极片和隔离膜组成。电池单体11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。
本申请的实施例所提到的电池单元1是指电池正常使用时位于竖直方向同一层的呈阵列排列布置的多个电池单体11。本申请的实施例所提到的阵列排列是指电池单体11以M行N列排列，其中，M、N为整数，并且M≥1，N≥2。具体地，同一层的多 个电池单体11可以沿行的方向H平行且并列排列设置，其列的方向L上可以仅布置一个电池单体11，也可布置多个电池单体11。当布置多个电池单体11时，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。每层电池单元1的相邻列的电池单体11可通过汇流部件进行串联或并联。至少两层电池单元1即是指本申请的实施例的电池100至少包括沿竖直方向层叠布置的上文中描述的两层电池单元1，即还可包括大于两层的电池单元1。当然，电池单元1也可以为电池单体11相对于行的方向H或列的方向L倾斜布置的情况等，本申请在此并不做限定。
本申请的实施例所提到的电池单体11的弧形外壁是便于本领域的技术人员更好的理解本申请方案，该弧形可以是任意曲线或直线连续或不连续地组合而成，例如椭圆形、多棱柱形等。本申请仅以圆柱体电池单体11为例，对技术方案进行详细说明，弧形外壁即为电池单体11的外表面的形状。本申请的实施例所提到的每层电池单元1为波浪形是指每层电池单元1沿行的方向H，通过相邻列的电池单体11的弧形外壁拼接形成的波浪形，构造波浪形的凹凸面的大小由相邻列的电池单体11的距离进行限定，波浪形的形状随电池单体11的外表面形状而定。
本申请的实施例所提到的热管理部件2是用于容纳流体以给多个电池单体11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11加热或者冷却。在给电池单体11冷却或降温的情况下，该热管理部件2用于容纳冷却流体以给多个电池单体11降低温度，此时，热管理部件2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2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。本申请的实施例所提到的热管理部件2的波浪形是由凹凸面连接而成的与电池单体11的表面相配合的用于容纳电池单体11的表面形状。这里需要说明的是，由于电池单体11可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，因此，当涉及到其他形状的电池单体11时，热管理部件2的波浪形可作出适应性地改变，以与电池单体11的表面相适配。其中，热管理部件2内的流体通道的截面形状也可适应性的改变。
本申请的实施例所提到的位于至少两层电池单元1之间是指热管理部件2的两侧中的至少一侧可仅包括一层电池单元1，也可包括多层电池单元1。当热管理部件2的两侧的至少一侧包括多层电池单元1时，热管理部件2仅能够对与之相贴合的层进 行热管理，也能够对其上方的多层进行支撑。当电池单体11为“躺平式”摆放，热管理部件2的两侧分别为热管理部件2的上方和下方；当电池单体11为“站立式”摆放，热管理部件2的两侧分别为热管理部件2的左侧和右侧。
本申请的实施例所提到的重力方向G实例性地为电池单体“躺平式”的形式布置后的重力方向，当然，本申请也包括电池“站立式”的形式布置等一些其他布置方式的情形，例如，如图1所示的电池在装置内竖直放置时，即将图2的电池以垂直于纸面的方向为轴转动90度的位置放置，或者倾斜放置时，也在本申请的范围内。以单个圆柱体电池单体为例，热管理部件2起到支撑的重力方向G即圆柱体电池单体自其截面圆心沿热管理部件2所在的平面的最短距离的方向。第一方向A即为区别于重力方向G的其他方向。
本申请的实施例所提到的支撑是指热管理部件2能够对电池单体11提供向上的力。本申请的实施例所提到的对至少一层电池单元1在重力方向G和第一方向A提供支撑是指热管理部件2能够对电池单体11提供两个方向的支撑力。本申请的实施例所提到的加强结构(21或21b)是指其能够提高热管理部件2的抗形变能力，例如加强筋。本申请的实施例所提到的进一步的支撑是指能够在非重力方向提供进一步的支撑。
具体地，以圆柱体电池单体为例，根据本申请，将电池单体11放置于热管理部件2上，并使得热管理部件2的波浪形与每层电池单元1的波浪形相对应且贴合，波浪形具有的凹凸面中的凹面既用于容纳电池单体11，以起到对上层电池单体11进行支撑，通过凹面对电池单体11的支撑即为在重力方向G的支撑。本申请中，热管理部件2设置有加强结构21，该加强结构21在第一方向A上对至少一层电池单元1提供进一步的支撑。其中，第一方向A与重力方向G相交。也就是说，热管理部件2通过波浪形的凹面对至少一层电池单元1沿重力方向G进行支撑外，还能够在非重力方向对至少一层电池单元1提供进一步的支撑，使得本申请的热管理部件2能够在两个方向上对电池单元1进行支撑，从而使得本申请的热管理部件2能够具有更好的支撑强度，通过提高热管理部件2的支撑强度，能够使得本发明实施例的电池100整体结构的稳定性更好。
在一些实施例中，结合图3或图4所示，重力方向G与第一方向A相交成的夹角α设置为：0°＜α≤90°。可以理解的是，电池单体单元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为横向方向，如图2所示，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，对于电极端子位于一端或两端的圆柱电池单体来说，“平躺”即为圆柱电池单体的电极端子位于水平面内，并不是位于竖直平面内。并将同一列的相邻的电池单体11的电极端子固定连接(例如焊接)，以形成包括至少两个电池单体的电池单体列，再沿横向方向排列至少两个电池单体列，从而构造为电池单体11均为平躺式的电池单元1。
该实施例中，提出了两个支撑位置的限定，即加强结构21的对电池单元1提供支撑的具体位置。具体地，如图3或图4所示，将具有弧形面的电池单体11的外周壁通过垂直于重力方向G的直径D分为位于上方的第一弧面和与热管理部件2相贴合第二弧面。α可分为0°＜α＜90°和α＝90°两种范围。在两种夹角范围中，可理解的是，当0°＜α＜90°时，结合图3或图4所示，重力方向G与第一方向A相交成的夹角α为锐角，加强结构21的用于在第一方向A上对电池单元1提供支撑的位置应当位于第二弧面的区域内。而当α＝90°时，结合图5的虚线21a处所示，加强结构21的支撑位置应当位于该直径D的位置处，以形成与电池单体11的表面的最大的接触面积。通过该设置，热管理部件2可以在与重力方向G相交的方向提供支撑，甚至可以是与重力方向G垂直的方向，可以更大范围地包围电池单体11，为每个电池单体11提供稳定的支撑。
另一种为列的方向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元1。该实施例中，同样具有两个支撑位置的限定，即加强结构21的对电池单元1提供支撑的具体位置。具体地，将具有弧形面的电池单体11的外周壁通过重力方向G分为位于一侧的第一弧面和与热管理部件2相贴合第二弧面。α可分为0°＜α＜90°和α＝90°两种范围。在两种夹角范围中，可理解的是，当0°＜α＜90°时，重力方向G与第一方向A相交成的夹角α为锐角，加强结构21的用于在第一方向A上对电池单元1提供支撑的位置应当位于垂直于重力方向G的直径与重力方向G的区域内。而当α＝90°时，加强结构21的支撑位置应当位于该直径的位置处。
在一些实施例中，结合图3所示，热管理部件2可包括第一板部22和第二板部23。第一板部22呈波浪形，用于支撑至少一层电池单元1。第二板部23呈波浪形，用于与第一板部22相对设置。其中，第一板部22和/或第二板部23朝向热管理部件2的内部形成有加厚部21b，加厚部21b构成加强结构21。
本申请的实施例所提到的第一板部22和第二板部23是指可以具有均匀厚度的板状结构。可选地，第一板部22和第二板部23可由导热材料制成，例如，高强度高导热的复合材料或金属材料。通过该设置，一方面，能够保证第一板部22和第二板部23的支撑强度；另一方面，能够进一步有效地提高热传导效率，提高热管理部件2的换热效率。
可选地，第一板部22和第二板部23可为金属板，优选为铝板。由于铝板相较于其他金属材质的重量更轻，从而能够有效地减轻第一板部22和第二板部23的重量。本申请的实施例所提到的波浪形是由凹凸面连接而成的与电池单体11的表面相配合的用于容纳电池单体11的表面形状。这里需要说明的是，由于电池单体11可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，因此，当涉及到其他形状的电池单体11时，热管理部件2的波浪形可作出适应性地改变，以满足与电池单体11的表面相适配即可。其中，热管理部件2内的流体通道的截面形状也可适应性的改变。
本申请的实施例所提到的内部形成有加厚部21b是指形成在第一板部22和/或第二板部23上的凸起结构，凸起结构的厚度大于第一板部22和/或第二板部23的板的厚度，第一板部22和/或第二板部23能够通过该凸起结构进行连接，由此，位于下方的第二板部23能够通过加厚部21b支撑第一板部22，分散一部分电池单体11的重力对第一板部22的作用，并通过第一板部22支撑电池单体11。因此，通过该凸起结构可以提高热管理部件2对上层电池单体11的支撑。
在一些实施例中，结合图4所示，热管理部件2可包括第一板部22和第二板部23。第一板部22呈波浪形，用于支撑至少一层电池单元1；第二板部23呈波浪形，用于与第一板部22相对设置；其中，第一板部22和/或第二板部23上形成有抵接部21，第一板部22和第二板部23通过抵接部21进行抵接，抵接部21构成加强结构21。
本申请的实施例所提到的抵接部21可由第一板部22和/或第二板部23通过形变产生，也可由波浪形的第一板部22和第二板部23的凹凸面错位设置后，通过第一板部22和第二板部23的凹凸面之间的抵接形成。第一板部22和第二板部23通过抵接部21进行抵接，能够通过该抵接部21提高热管理部件2对上层电池单体11的支撑强度，同时抵接部21还可以借助下层电池单体11甚至电池框架对上层电池单体11进行支撑，进一步提高了电池100整体结构的稳定性，具体地，抵接部21可结合下层电池单体11的整体结构的支撑强度与抵接部21共同作用以对上层电池单体11进行支撑。抵接部21也可通过两端与电池框架进行固定连接后，结合电池框架的整体结构的支撑 强度与抵接部21共同作用以对上层电池单体11进行支撑。
在一些实施例中，结合图2-图4所示，热管理部件2可包括多个加强结构21，多个加强结构21沿列的方向L延伸，且沿行的方向H间隔设置。
本申请的实施例所提到的多个加强结构21是指两个或两个以上加强结构21。本申请的实施例所提到的列的方向L和行的方向H是指：以圆柱体电池单体为例，结合上文的描述可知，每层电池单元1均将电池单体11以M行N列排列，列的方向L即电池单体11的轴线方向，行的方向H即垂直于轴线的方向。本申请的实施例所提到的间隔设置是指相邻的加强结构21之间具有一定距离的空间，如图4所示，某个电池单体的两侧分别具有加强结构21，可以对该电池单体11提供对称的进一步的支撑，可以对例如圆柱形的电池单体在热管理部件2的凹部提供进一步的位置限定。该实施例中，适用于每层电池单元1包括若干个呈阵列排列的电池单体11，若干个电池单体11沿列的方向L和行的方向H排列，形成的多个加强结构21能够进一步提高热管理部件2对电池100中的电池单元1的支撑强度。
在一些实施例中，结合图3-图5所示，相邻的加强结构21之间形成为沿列的方向L延伸的流体通道3，流体通道3在行的方向H相互隔离，用于对电池100进行热管理。
本申请的实施例所提到的相邻的加强结构21是指沿行的方向H间隔设置的加强结构21中距离最近的两个加强结构21。本申请的实施例所提到的流体通道3是指用于容纳流体以对电池单体11进行温度调节的通道。流体通道3沿列的方向L延伸是指与沿列的方向L上布置的电池单体11的排列方向一致。在行的方向H相互隔离是指流体通道3构造为独立的通道，相邻的通道不连通。本申请的实施例所提到的热管理是指调节温度，即对电池单体11进行加热或者冷却。通过上文描述可知，热管理部件2呈波浪形，且与每层电池单元1的波浪形相对应。这样，流体通道3的形状构造为了与电池单体11的外壁相匹配，从而能够提高流体通道3与电池单体11的接触面积，流体通道3与电池单体11的接触面积越大，则通过流体通道3的流体对电池单体11进行冷却或加热的效果越好。并且，虽然热管理部件2整体呈波浪形，流体通道3的流道截面形状也是异形，但流体通道3的为沿列的方向L的直流道，这样可以在复杂形状下保持最快的流动速度以提高换热效率。
优选地，上文中还具体提到了热管理部件2包括第一板部22和第二板部23，第一板部22和第二板部23均呈波形，通过二者的错位设置，第一板部22和第二板部 23的凹凸面之间构造为流体通道3。该流体通道3通过第一板部22、第二板部23和二者的凹凸面构造为具有相同壁厚的异形直流道。这样，一方面，壁厚相同使得流体通道3对电池单体11的贴合面的各部分的换热传热路径均相同，从而使得换热效果更为均匀；另一方面，直流道的流体通道3内的流体在流动时能够具有较小的阻力，从而能够进一步地提高流体通道3的换热效果，进而提高热管理部件2的热管理的效果。
在一些实施例中，结合图5所示，列的方向L垂直于重力方向G，上层电池单元1的电池单体11位于下层流体通道3的正上方，下层电池单元1的电池单体11位于上层流体通道3的正下方，相邻的加强结构21对称设置在相对应的电池单体11的两侧。
本申请的实施例中，由于相邻的加强结构21对称设置在相对应的电池单体11的两侧，使得流体通道3的自身具有对称轴，本申请的实施例所提到的正上方和正下方均是指电池单体11的重力方向恰好穿过相对应的流体通道3的对称轴的位置。结合上文的描述，流体通道3由第一板部22和第二板部23的凹凸面错位连接后抵接形成，流体通道3的壁面应包括：第一板部22的凹面和第二板部23的凸面；或第二板部23的凹面和第一板部22的凸面。结合图5所示，重力方向G与第一方向A相交成的夹角α设置为：0°＜α≤90°。这样，该实施例中的流体通道3的结构应包括两种形式：一种为，当0°＜α＜90°时(即图4中所示的流体通道3)，凸面可构造为连接两个相邻凹面的连接面，此时流体通道3包括四个壁面；另一种，当α＝90°时(即图5中虚线所示的流体通道3)，凸面可构造为连接两个相邻凹面的连接端部，即两个相邻凹面直接连接，此时流体通道3可仅包括三个壁面。
通过上述设置，当流体通道3仅为三个壁面时，流体通道3能够完成填充上下层的电池单体11错位排列后之间的间隙，从而使得流体通道3的截面积最大，且与电池单体11的表面的贴合面积最大。这样，能够实现行的方向H的相邻的电池单体11之间的距离能够达到最小，甚至还可以相互接触，并使得在竖直方向的两层电池单体11互相交错。既减小了行的方向H的多个电池单体11的布局距离，又减小了竖直方向两层电池单体11的布局距离，从而大大提高了电池100的能量密度。并且，这样的设置不仅使得流体通道3内的流体量增加，还提高了与电池单体11表面的贴合表面，从而最大化地提高了热管理部件2的换热效率。
在一些实施例中，结合图4所示，流体通道3的内壁上可形成有散热鳍片26，散热鳍片26沿列的方向L延伸。
本申请的实施例所提到的流体通道3的内壁是指构造流体通道3的第一板部22和第二板部23的朝向彼此的内壁面。本申请的实施例所提到的散热鳍片26是指形成在内壁上的散热板。本申请的实施例所提到的沿列的方向L延伸是指沿流体通道3的长度方向延伸，其与流体的流动方向相同。优选地，流体通道3的各个内壁面上均形成有散热鳍片26。通过上述设置，散热鳍片26能够增加流体与流体通道3的内壁的接触面积，从而能够进一步地提高热交换的效率。需要说明的是，散热鳍片26可以垂直连接于各个壁面上连接点处的切面。
在一些实施例中，结合图6-图8所示，热管理部件2还可包括第一集流部件24和第二集流部件25。第一集流部件24设置在列的方向L上的一侧，且与第一板部22和第二板部23固定连接，其中，各流体通道3的入口端与第一集流部件24相连通。第二集流部件25设置在列的方向L上的另一侧，且与第一板部22和第二板部23固定连接，其中，各流体通道3的出口端与第二集流部件25相连通。其中，第一集流部件24上形成有第一进水口241，第二集流部件25上形成有第一出水口251，第一进水口241和第一出水口251位于行的方向H上的两端。
本申请的实施例所提到的第一集流部件24是指用于与外部的水源相连通的以能够使得外部的水源汇集的部件，其与外部的水源相连通的位置即是本申请的实施例所提到的第一集流部件24上形成有第一进水口241。外部的水源通过第一集流部件24汇集后，再依次流入至各流体通道3中，则与第一集流部件24相连通的位置即是本申请的实施例所提到的入口端。本申请的实施例所提到的第二集流部件25是指用于与各流体通道3相连通以能够使得流经各流体通道3的水源进行汇集的部件，各流体通道3与第二集流部件25相连通的位置即是本申请的实施例所提到的出口端。各流体通道3内的水源通过第二集流部件25汇集后，排出至外部环境，其与外部相连通的位置即是本申请的实施例所提到的第二集流部件25上形成有第一出水口251。此外，本申请的实施例所提到的“侧”应当理解为热管理部件2沿列的方向L的两侧边；“端”应当理解为第一集流部件24和第二集流部件25沿行的方向H的两端部。
通过上述设置，能够使得第一进水口241与第一出水口251形成在对角线的位置，以使得流体经第一进水口241和第一出水口251的流路为最长流路，最长流路能够提高流体与电池单体11的接触范围和时间，从而提高热管理部件2与电池单体11有效的进行热交换。
在一些实施例中，第一集流部件24上沿行的方向H上间隔形成有多个进水口， 第二集流部件25上沿行的方向H上间隔形成有与各进水口相对应的多个出水口。本申请的实施例中，第一集流部件24上间隔形成多个进水口，第二集流部件25上相对应的形成多个出水口，可理解为，每一个流体通道3均具有一个独立的进水口和出水口。这样，可使得流体通道3内流体的流动路径缩短，从而能够使得流体通道3内的流体经换热后快速排出，以保证换热效率的稳定，提高热管理部件2与电池单体11之间的换热效率。
在一些实施例中，第一板部22和第二板部23可通过抵接部构造成接触抵接或固定连接。其中，接触抵接指的是第一板部22和第二板部23仅通过抵接部接触连接，不固定。固定连接指的是第一板部22和第二板部23可通过粘接或焊接进行连接。
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。
图9示出了根据本发明实施例的电池100的制备方法200的流程图。该制备方法200包括：
S01：提供至少两层电池单元1，每层电池单元1包括多个呈阵列排列的电池单体11，其中，电池单体11具有弧形外壁，且每层电池单元1呈波浪形；和
S02:提供热管理部件2，热管理部件2位于至少两层电池单元1之间，热管理部件2呈波浪形，且与每层电池单元1的波浪形相对应，热管理部件2用于对至少一层电池单元1在重力方向G和第一方向A提供支撑，重力方向G与第一方向A相交；
其中，热管理部件2设置有加强结构21，加强结构21用于在第一方向A上对至少一层电池单元1提供进一步的支撑。
具体地，以圆柱体电池单体为例，根据本申请，将电池单体11放置于热管理部件2上，并使得热管理部件2的波浪形与每层电池单元1的波浪形相对应且贴合，波浪形具有的凹凸面中的凹面既用于容纳电池单体11，以起到对上层电池单体11进行支撑，通过凹面对电池单体11的支撑即为在重力方向G的支撑。本申请中，热管理部 件2设置有加强结构21，该加强结构21在第一方向A上对至少一层电池单元1提供进一步的支撑。其中，第一方向A与重力方向G相交。也就是说，热管理部件2通过波浪形的凹面对至少一层电池单元1沿重力方向G进行支撑外，还能够在非重力方向对至少一层电池单元1提供支撑，使得本申请的热管理部件2能够在两个方向上均能够对电池单元1进行支撑，从而使得本申请的热管理部件2能够具有更好的支撑效果，通过提高热管理部件2的支撑强度，能够使得本发明实施例的电池100整体结构的稳定性更好。
在一些实施例中，还包括：重力方向G与第一方向A相交成的夹角α设置为：0°＜α≤90°。可以理解的是，电池单体单元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元1。该实施例中，提出了两个支撑位置的限定，即加强结构21的对电池单元1提供支撑的具体位置。具体地，将具有弧形面的电池单体11的外周壁通过垂直于重力方向G的直径D分为位于上方的第一弧面和与热管理部件2相贴合第二弧面。α可分为0°＜α＜90°和α＝90°两种范围。在两种夹角范围中，可理解的是，当0°＜α＜90°时，结合图6所示，重力方向G与第一方向A相交成的夹角α为锐角，加强结构21的用于在第一方向A上对电池单元1提供支撑的位置应当位于第二弧面的区域内。而当α＝90°时，结合图6的虚线21a处所示，加强结构21的支撑位置应当位于该直径D的位置处，以形成与电池单体11的表面的最大的接触面积。通过该设置，热管理部件2可以在与重力方向G相交的方向提供支撑，甚至可以是与重力方向G垂直的方向，可以更大范围地包围电池单体11，为每个电池单体11提供稳定的支撑。
另一种为列的方向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元1。该实施例中，同样具有两个支撑位置的限定，即加强结构21的对电池单元1提供支撑的具体位置。具体地，将具有弧形面的电池单体11的外周壁通过重力方向G分为位于一侧的第一弧面和与热管理部件2相贴合第二弧面。α可分为0°＜α＜90°和α＝90°两种范围。在两种夹角范围中，可理解的是，当0°＜α＜90°时，重力方向G与第一方向A相交成的夹角α为锐角，加强结构21的用于在第一方向A上对电池单 元1提供支撑的位置应当位于垂直于重力方向G的直径与重力方向G的区域内。而当α＝90°时，加强结构21的支撑位置应当位于该直径的位置处。
在一些实施例中，热管理部件2可包括第一板部22和第二板部23，第一板部22呈波浪形，用于支撑至少一层电池单元1。第二板部23呈波浪形，用于与第一板部22相对设置。其中，第一板部22和/或第二板部23朝向热管理部件2的内部形成有加厚部21b，加厚部21b构成加强结构21。具体地，加厚部21b可构造为形成在第一板部22和/或第二板部23上的凸起结构，凸起结构的厚度大于第一板部22和/或第二板部23的板的厚度，第一板部22和/或第二板部23能够通过该凸起结构进行连接，由此，位于下方的第二板部23能够通过加厚部21b支撑第一板部22，分散一部分电池单体11的重力对第一板部22的作用，并通过第一板部22支撑电池单体11。因此，通过该凸起结构提高热管理部件2对上层电池单体11的支撑。
在一些实施例中，热管理部件2可包括第一板部22和第二板部23，第一板部22呈波浪形，用于支撑至少一层电池单元1。第二板部23呈波浪形，用于与第一板部22相对设置。其中，第一板部22和/或第二板部23上形成有抵接部(如图3所述的21或21a处)，第一板部22和第二板部23通过抵接部进行抵接，抵接部构成加强结构21。具体地，抵接部可由第一板部22和/或第二板部23通过形变产生，也可由波浪形的第一板部22和第二板部23的凹凸面错位设置后，通过第一板部22和第二板部23的凹凸面之间的抵接形成，第一板部22和第二板部23通过抵接部进行抵接，能够通过该抵接部提高热管理部件2对上层电池单体11的支撑强度，保证电池100整体结构的稳定。
图10示出了根据本发明实施例的电池100的制备装置300的系统连接示意图。该制备装置300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以呈阵列排列为至少两层电池单元1，其中，电池单体11具有弧形外壁，且每层电池单元1呈波浪形；和热管理部件制备模块302，用于制备热管理部件2，热管理部件2位于至少两层电池单元1之间，热管理部件2呈波浪形，且与每层电池单元1的波浪形相对应，热管理部件2用于对至少一层电池单元1在重力方向G和第一方向A提供支撑，重力方向G与第一方向A相交；其中，热管理部件2设置有加强结构21，加强结构21用于在第一方向A上对至少一层电池单元1提供进一步的支撑。
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 (16)

  1. 一种电池，其特征在于，包括：
    至少两层电池单元(1)，每层电池单元(1)包括多个呈阵列排列的电池单体(11)，其中，所述电池单体(11)具有弧形外壁，且所述每层电池单元(1)呈波浪形；和
    热管理部件(2)，所述热管理部件(2)位于所述至少两层电池单元(1)之间，所述热管理部件(2)呈波浪形，且与每层电池单元(1)的波浪形相对应，所述热管理部件(2)用于对至少一层电池单元(1)在重力方向和第一方向提供支撑，所述重力方向与所述第一方向相交；
    其中，所述热管理部件(2)设置有加强结构(21)，所述加强结构(21)用于在所述第一方向上对所述至少一层电池单元(1)提供进一步的支撑。
  2. 根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述重力方向与所述第一方向相交的夹角α设置为：0°＜α≤90°。
  3. 根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述热管理部件(2)包括：
    第一板部(22)，所述第一板部(22)呈波浪形，用于支撑所述至少一层电池单元(1)；和
    第二板部(23)，所述第二板部(23)呈波浪形，用于与所述第一板部(22)相对设置；
    其中，所述第一板部(22)和/或所述第二板部(23)朝向所述热管理部件(2)的内部形成有加厚部(21b)，所述加厚部(21b)构成所述加强结构(21)。
  4. 根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述热管理部件(2)包括：
    第一板部(22)，所述第一板部(22)呈波浪形，用于支撑所述至少一层电池单元(1)；和
    第二板部(23)，所述第二板部(23)呈波浪形，用于与所述第一板部(22)相对设置；
    其中，所述第一板部(22)和/或所述第二板部(23)上形成有抵接部，所述第一板部(22)和所述第二板部(23)通过所述抵接部进行抵接，所述抵接部构成所述加强结构(21)。
  5. 根据权利要求3或4所述的电池，其特征在于，所述热管理部件(2)包括多个所述加强结构(21)，所述多个加强结构(21)沿列的方向延伸，且沿行的方向间 隔设置。
  6. 根据权利要求5所述的电池，其特征在于，相邻的所述加强结构(21)之间形成为沿列的方向延伸的流体通道(3)，所述流体通道(3)在行的方向相互隔离，用于对电池进行热管理。
  7. 根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述列的方向垂直于重力方向，上层电池单元(1)的所述电池单体(11)位于下层流体通道(3)的正上方，下层电池单元(1)的所述电池单体(11)位于上层流体通道(3)的正下方，相邻的所述加强结构(21)对称设置在相对应的所述电池单体(11)的两侧。
  8. 根据权利要求6或7所述的电池，其特征在于，所述流体通道(3)的内壁上形成有散热鳍片(26)，所述散热鳍片(26)沿所述列的方向延伸。
  9. 根据权利要求6-8中任一项所述的电池，其特征在于，所述热管理部件(2)还包括：
    第一集流部件(24)，所述第一集流部件(24)设置在所述列的方向上的一侧，且与所述第一板部(22)和所述第二板部(23)固定连接，其中，各所述流体通道(3)的入口端与所述第一集流部件(24)相连通；和
    第二集流部件(25)，所述第二集流部件(25)设置在所述列的方向上的另一侧，且与所述第一板部(22)和所述第二板部(23)固定连接，其中，各所述流体通道(3)的出口端与所述第二集流部件(25)相连通；
    其中，所述第一集流部件(24)上形成有第一进水口(241)，所述第二集流部件(25)上形成有第一出水口(251)，所述第一进水口(241)和所述第一出水口(251)位于所述行的方向上的两端。
  10. 根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述第一集流部件(24)上沿所述行的方向上间隔形成有多个进水口，所述第二集流部件(25)上沿所述行的方向上间隔形成有与各所述进水口相对应的多个出水口。
  11. 一种用电装置，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的电池，所述电池用于提供电能。
  12. 一种电池的制备方法，其步骤包括：
    提供至少两层电池单元(1)，每层电池单元(1)包括多个呈阵列排列的电池单体(11)，其中，所述电池单体(11)具有弧形外壁，且每层电池单元(1)呈波浪形；和
    提供热管理部件(2)，所述热管理部件(2)位于所述至少两层电池单元(1)之间，所述热管理部件(2)呈波浪形，且与所述每层电池单元(1)的波浪形相对应，所述热管理部件(2)用于对至少一层电池单元(1)在重力方向和第一方向提供支撑，所述重力方向与所述第一方向相交；
    其中，所述热管理部件(2)设置有加强结构(21)，所述加强结构(21)用于在所述第一方向上对所述至少一层电池单元(1)提供进一步的支撑。
  13. 根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，还包括：所述重力方向与所述第一方向相交的夹角α设置为：0°＜α≤90°。
  14. 根据权利要求12或13所述的制备方法，其特征在于，所述热管理部件(2)包括：
    第一板部(22)，所述第一板部(22)呈波浪形，用于支撑所述至少一层电池单元(1)；和
    第二板部(23)，所述第二板部(23)呈波浪形，用于与所述第一板部(22)相对设置；
    其中，所述第一板部(22)和/或所述第二板部(23)朝向所述热管理部件(2)的内部形成有加厚部，所述加厚部构成所述加强结构(21)。
  15. 根据权利要求12或13所述的制备方法，其特征在于，所述热管理部件(2)包括：
    第一板部(22)，所述第一板部(22)呈所述波浪形，用于支撑所述至少一层电池单元(1)；和
    第二板部(23)，所述第二板部(23)呈所述波浪形，用于与所述第一板部(22)相对设置；
    其中，所述第一板部(22)和/或所述第二板部(23)上形成有抵接部，所述第一板部(22)和所述第二板部(23)通过所述抵接部进行抵接，所述抵接部形成为所述加强结构(21)。
  16. 一种电池的制备装置，其特征在于，包括：
    电池单体制备模块，用于制备多个电池单体(11)，所述多个电池单体(11)以呈阵列排列为至少两层电池单元(1)，其中，所述电池单体(11)具有弧形外壁，且每层电池单元(1)呈波浪形；和
    热管理部件制备模块，用于制备热管理部件(2)，所述热管理部件(2)位于所 述至少两层电池单元(1)之间，所述热管理部件(2)呈波浪形，且与所述每层电池单元(1)的波浪形相对应，所述热管理部件(2)用于对至少一层电池单元(1)在重力方向和第一方向提供支撑，所述重力方向与所述第一方向相交；
    其中，所述热管理部件(2)设置有加强结构(21)，所述加强结构(21)用于在所述第一方向上对所述至少一层电池单元(1)提供进一步的支撑。
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