CN116601818A - 电池包及无人机 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种电池包及无人机。电池包包括外壳、电池模组和树脂层，外壳的至少一侧设置有通孔，电池模组容置于外壳形成的容置腔内，树脂层设置于电池模组侧端的下部，且包覆于各电芯的侧端的封装部，电池模组侧端指电池模组中各电芯的侧端，树脂层与电池模组围设形成的空间与通孔之间设置有通道。基于此，本申请能够保护封装部，避免封装部的外露金属被腐蚀，而且树脂层可以将电芯产生的热量通过通孔传导至外界，利于散热，另外灌封区域小，利于降低电池包的重量。
Description
本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种电池包及无人机。
软包电芯具有重量轻、尺寸设计灵活和能量密度高等性能优势，已被广泛用于移动通讯、电动工具、无人机等电子设备中。单个软包电芯(又称软包电池单体)，例如软包锂离子电池的工作电压区间一般在2～5V之间，对于较大功率需求的产品领域，通常需要把软包电池单体进行串联或并联来组合成电池包，以提升输出的电压和电流，从而提升整个电池系统的充放电功率，满足实际应用需求。
软包电芯由于自身结构的特点，对软包电芯的安全保护不够全面，例如，对软包电芯的封装部的保护有所不足，导致软包电芯在封装部的外露金属被腐蚀，安全风险较高。
软包电芯在封装部存在保护不足。
本申请第一方面提供了一种电池包，包括外壳、电池模组和树脂层。外壳的至少一侧设置有通孔。电池模组容置于外壳形成的容置腔内，电池模组包括若干电芯。树脂层设置于电池模组侧端的部分区域，所述部分区域包括所述电池模组侧端的下部，且包覆于各电芯的侧端的封装部，其中，电池模组侧端指电池模组中各电芯的侧端所在的端部，树脂层与电池模组围设形成的空间与通孔之间设置有通道。
其中，树脂层的高度小于或等于电池模组侧端的2/3，树脂层的一端与各个电芯的底部相连，高度为与树脂层的一端所对的另一端距离电池模组的底部的 距离。
其中，树脂层的高度小于或等于电池模组侧端的1/2，树脂层的一端与各个电芯的底部相连，高度为与树脂层的一端所对的另一端距离电池模组的底部的距离。
其中，树脂层的高度小于或等于电池模组侧端的1/3，树脂层的一端与各个电芯的底部相连，高度为与树脂层的一端所对的另一端距离电池模组的底部的距离。
其中，树脂层的高度大于电池模组侧端的1/3，且小于或等于电池模组侧端的长度，树脂层的一端与各个电芯的底部相连，所述高度为与树脂层的一端所对的另一端距离电池模组的底部的距离。
其中，树脂层包括间隔设置的若干子层，每一子层覆盖每一电芯的侧端的部分区域，所述电芯的侧端的部分区域包括所述电芯的侧端的下部，且包覆每一电芯的侧端的封装部。
其中，设有通孔的至少一侧指外壳的底面或侧面。
其中，所述外壳的底面开设有多个通孔，所述多个通孔与电池模组的电芯间设置有通道。
其中，多个通孔中的部分或全部设置于相邻电芯之间，多个通孔中的部分或全部与相邻电芯之间设置有通道。多个通孔与电芯、与相邻电芯之间形成导热通道，电芯产生的热量可以通过多个通孔传导至外界，有利于降低电芯的热量。
其中，树脂层还设置于相邻电芯之间的部分区域。
其中，树脂层在相邻两个电芯之间的最小宽度介于5～10毫米之间。
其中，沿电池模组从上往下的方向，树脂层在相邻两个电芯之间的宽度不变，或者逐渐增大。
其中，外壳的底部设置有缓冲垫，若干电芯设置于缓冲垫上。
其中，外壳的内壁包覆有阻燃绝缘纸。
本申请第二方面提供了一种无人机，包括上述任一项电池包。
本申请在电池模组侧端设置树脂层，该树脂层包覆并保护各电芯的封装部，避免封装部的外露金属被腐蚀，降低安全风险，而且树脂层通过外壳开设的通孔与外界形成导热通道，电芯产生的热量可以传递给树脂层，并通过树脂层散热，从而有利于降低电芯的热量，能够降低因电芯过热而导致的安全风险。
另外，树脂层包覆各电芯的封装部而未全部覆盖电池模组侧端，灌封区域小，有利于减轻灌胶重量，降低电池包的重量。
进一步可选地，树脂层还灌注于相邻两个电芯之间的部分区域，增大了树脂层与各电芯的接触面积，能够提高电芯的支撑固定效果，并且进一步提高对封装部的密封及安全保护效果。
图1是本申请第一实施例的电池包的结构示意图；
图2是本申请实施例的电池包的底面结构示意图；
图3是图1所示的电池包沿A-A方向的局部截面剖视图；
图4是图3所示的虚线限定区域的结构放大示意图；
图5是本申请第二实施例的电池包的结构示意图；
图6是本申请第三实施例的电池包的结构示意图；
图7是图6所示的电池包沿A-A方向的局部截面剖视图；
图8是图7所示的虚线限定区域的结构放大示意图；
图9是本申请第四实施例的电池包的结构示意图。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图，对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
应理解，在本申请实施例的描述中，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”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相应实施例的技术方案和简化描述，而非指示或暗示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。
考虑到现有技术中软包电芯在封装部存在保护不足的问题，本申请实施例提供一种电池包，在电池模组侧端设置树脂层，树脂层包覆并保护各电芯的封装部而未全部覆盖电池模组侧端，不仅避免电芯在封装部的外露金属被腐蚀，而且灌封区域小，有利于减轻灌胶重量，另外树脂层与电池模组、与通孔形成通道，有利于电芯散热。
图1是本申请一实施例的电池包的结构示意图。请参阅图1，电池包10包括外壳11、电池模组12以及树脂层13。
外壳11围设形成电池包10的形状，并限定其外观。该外壳11形成有电芯槽，作为外壳11的容置腔，电池包10的内部元件(例如若干电芯121)被内置于电芯槽中，利用外壳11对电池包10内的元器件进行保护，能够提高对电池模组12的防护效果，确保电池包10的安全性。
电池模组12包括若干电芯121，并容置于外壳11的容置腔内。电芯121的数量可以根据电池包10的电量设计需求而定，本文不予以限制。这些电芯121依次间隔容纳于外壳11的电芯槽内，例如沿图1中箭头所示的第一方向x依次间隔设置于电芯槽内。
这些电芯121通过串联或者并联，组合成电池包10的有效供电和/或充电单元。这些电芯121包括但不限于为软包电芯，结构可以完全相同，本文某些描述之处以单个电芯121为例进行阐述。
每一电芯121的一端(图1所示的上端)具有极耳123，包括正极极耳和负极极耳。电池包10还包括极耳板14。电芯121的极耳123与极耳板14连接，例如可以通过焊接方式予以连接。
对于软包电芯121，每一电芯121具有封装部122，位于电芯121的侧端。电芯121的侧端邻近外壳11的内壁，且电芯121的侧端与外壳11的内壁相对间隔设置，于此，电芯121的侧端与外壳11的内壁之间具有灌封区域，电芯121的封装部122位于该灌封区域内。
树脂层13设置于外壳11的内壁和各个电芯121的侧端之间，但未全部灌满该灌封区域，具体地，鉴于每一封装部122位于每一电芯121的下部，因此树脂层13覆盖各电芯121的侧端的下部、且包覆各个电芯121的封装部122。
应该理解到，若封装部122在电芯121的位置不同，树脂层13所包覆的位置也不同，概而言之，树脂层13设置于电池模组12侧端的部分区域，所谓部分区域包括电池模组12侧端的下部，于此树脂层13包覆各个电芯121的封装部122，也可实现对封装部122的保护。
例如，如图1所示，树脂层13设置于电池模组12侧端的下部，且其高度等于电池模组12侧端的1/2。其中，树脂层13的一端与各个电芯121的底部相连，所述高度为与树脂层13的一端所对的另一端距离电池模组12的底部的距离，电池模组12侧端指电池模组12中各电芯121的侧端。当然，树脂层13的高度也可以大于电池模组12侧端的1/2。
再例如，树脂层13设置于电池模组12侧端的下部，且其高度大于或等于电池模组12侧端的1/3，或者2/3。
又例如，树脂层13设置于电池模组12侧端的下部，且其高度大于电池模组12侧端的1/3，且小于或等于电池模组12侧端的长度。其中，所述长度为如图2所示沿第二方向y的尺寸。
或者，在图1所描述的基础上，树脂层13还包括其他部分，所述其他部分可以与图1所述的设置于电池模组12侧端的下部的树脂层13间隔设置，可以设置于电池模组12侧端的上部和/或中部，并且，所述其他部分可以采用与图1所描述的树脂层13相同的结构。
在图1和图3所示的一实现方式中，树脂层13可以呈条状，沿电芯槽从上往下的方向(即沿图1中箭头所示的第三方向z)，树脂层13的尺寸小于电芯121 的尺寸。相比较于如下图6所示的多个子体131的设置，条状的树脂层13面积大，部分覆盖了相邻电芯121之间的区域，有利于提高这些电芯121在电芯槽内的定位稳定性。
为了进一步降低树脂层13的重量，对于呈条状设置的树脂层13，沿若干电芯121的间隔排布方向(即沿图1中箭头所示的第一方向x)，其尺寸小于所有电芯121所占据的尺寸，所有电芯121所占据的尺寸为所有电芯121的尺寸与相邻电芯121之间的尺寸之和。
以锂离子电池为例的采用软包技术的电芯121，一般采用金属复合膜(例如铝塑复合模)对内部组成(包括正极、负极、隔膜、电解液)进行外包装，金属复合膜的封装边缘，即电芯121的封装部122会外露金属，若其与外部环境长期发生接触，则容易发生短路，或者接触盐雾、酸碱性水溶液等流动腐蚀环境，容易造成金属复合膜腐蚀而引发电池包装失效。而在本申请实施例中，树脂层13仅包裹各电芯121的封装部122而未全部覆盖各电芯121的侧端，这种设计不仅能够保护各个电芯121的封装部122，避免封装部122(的金属复合膜)被腐蚀，从而实现对电芯121的侧端安全保护，降低安全风险，而且灌封区域小，有利于减轻灌胶重量，在整体上降低电池包10的重量。并且，树脂层13为固化胶体，化学及物理特性较为稳定，因此可靠性高。
进一步地，树脂层13可以具有传导热量的作用，即，树脂层13可以为具有导热功能的树脂。据此，树脂层13与各个电芯121之间接触，两者之间可以形成通道(又称导热通道)，电芯121产生的热量可以传递给树脂层13，并通过树脂层13散热，从而有利于降低电芯121的热量，能够降低因电芯121过热而导致的安全风险。
外壳11的至少一侧开设有一个或多个通孔111，在一实现中，请参阅图1和图2，外壳11的底面开设有多个通孔111。通孔111的数量、尺寸、形状以及位置可以根据实际所需予以设定，例如图2所示，单个通孔111可以仅暴露电芯121，或者单个通孔111既暴露电芯121的一部分还暴露相邻电芯121之间的区域，于此，树脂层13与电池模组12围设形成的空间，与所述通孔111之间 形成通道。树脂层13可以将电芯121产生的热量通过通孔111传导至外界，电芯121产生的热量也可以通过通孔111直接传导至外界，从而利于散热。或者，将电池包10放置于水等低温介质中，低温介质通过通孔111进入相邻电芯121之间的区域，并与各个电芯121和树脂层13接触，以此有利于降低电芯121的热量，降低因电芯121过热而导致的安全风险。
在另一实现中，请参阅图5、图6和图9，外壳11的侧面开设有多个通孔111。单个通孔111可以仅暴露电芯121，或者单个通孔111既暴露电芯121的一部分还暴露相邻电芯121之间的区域，又或者单个通孔111既暴露电芯121还暴露相邻电芯121之间的区域以及树脂层13。于此，树脂层13与电池模组12围设形成的空间，与通孔111之间形成通道。树脂层13可以将电芯121产生的热量通过通孔111传导至外界，电芯121产生的热量也可以通过通孔111直接传导至外界，从而利于散热。将电池包10放置于水等低温介质中时，对于设置于外壳11下部的通孔111，可以允许低温介质进入相邻电芯121之间的区域，并与各个电芯121和树脂层13接触，以此有利于降低电芯121的热量。
在又一实现中，外壳11的底面和侧面可以均开设有通孔111。
请继续一并参阅图3和图4，树脂层13灌注每一电芯121的相对两个侧端，并设置于相邻电芯121之间的部分区域。也就是说，树脂层13不仅包覆每一电芯121的封装部122(图4中的右侧端)，还设置于相邻电芯121之间，在此状态下，树脂层13覆盖电芯121的部分右侧端、以及该右侧端相邻接的一部分上侧端和一部分下侧端。
为便于描述，本文将图3中树脂层13设置于相邻电芯121之间的部分，称之为树脂层13设置于电池包10主体的部分。电池包10主体即这些电芯121。树脂层13并未完全灌满电池包10主体。
树脂层13设置于相邻电芯121之间，增大了树脂层13与各电芯121的接触面积，能够提高电芯121的支撑固定效果，并且进一步提高对电芯121的封装部122的密封及安全保护效果。
在一实现中，沿电芯槽从上往下的方向，即图1中箭头所示的第三方向z， 树脂层13在相邻两个电芯121之间的宽度d不变。宽度d为沿图3中箭头所示的第二方向y上树脂层13的尺寸。
应理解，上述树脂层13的制备方式，本申请不予以限制，本领域普通技术人员可以根据实际需要采用相适应的工艺。例如，在基于一实现工艺时，沿电芯槽从上往下的方向，即图1中箭头所示的第三方向z，树脂层13在相邻两个电芯121之间的宽度逐渐增大。
请继续参阅图4，树脂层13在相邻两个电芯121之间宽度d，可以根据实际需要(例如电池包10的尺寸等)进行适应性设置，在能够保证电芯121的支撑固定与安全保护符合要求的前提下，本申请实施例不予以限制。例如，对于业内常用的锂离子软包电芯121，树脂层13在相邻两个电芯121之间的最小宽度d可以介于5～10毫米之间。
本申请还提供另一实施例的灌封设计，为便于对比描述，本文采用相同标号标识相同名称的结构元件。图6是本申请另一实施例的电池包的结构示意图，请一并参阅图6、图7和图8所示，树脂层13包括间隔设置的若干子层131，子层131的数量和电芯121的数量相等，每一子层131可以呈块状设置，且面积略大于封装部122的在电芯121的侧端上的正投影面积，每一子层131覆盖一电芯121的侧端的下半部分，且每一子层131包覆一电芯121的封装部122。
于此，树脂层13覆盖各电芯121的侧端的下部、且包覆各个电芯121的封装部122，不仅能够对各电芯121的封装部122实现保护，避免封装部122的外露金属被腐蚀，降低安全风险，而且灌封区域小，有利于减轻灌胶重量，降低电池包10的重量。
应理解，若各个电芯121的封装部122的位置不同，每一子层131所包覆的位置也不同，本实施例的每一子层131设置于电池模组12侧端的部分区域，所谓部分区域包括电池模组12侧端的下部，于此树脂层13的每一子层131包覆各个电芯121的封装部122，也可实现对封装部122的保护。
本申请还提供又一实施例的灌胶设计，请参阅图9，树脂层13可以呈片状，且完全覆盖所有电芯121的侧端。可视为，树脂层13灌满所有电芯121的侧端， 于此，树脂层13也完全包覆各个电芯121的封装部122，同样能够对各电芯121的封装部122实现保护，避免封装部122的外露金属被腐蚀，降低安全风险。
对于图1至图4所描述的实施例、图5所描述的实施例、图6至图8所描述的实施例、以及图9所示实施例，在不冲突的情况下，各个实施例的技术特征可以相互组合，例如，图9所描述实施例的树脂层13也可以设置于相邻电芯121之间的部分，即设置于电池包10主体的部分。另外，本申请对任一实施例的电池包10还提供有其他设计，请参阅下文描述。
沿图1中箭头所示的第一方向x上，最外侧的两个电芯121，即第一个电芯121和最后一个电芯121，两者与各自相邻的电芯槽的槽壁之间相对间隔设置，于此，最外侧的两个电芯121分别与各自相邻的槽壁之间具有灌封区域，树脂层13还可以设置于该灌封区域。
基于此，树脂层13与电芯121的整体接触面积得以增大，从而能够进一步提高电芯121的支撑固定及安全保护效果。
当然，该位于最外侧的两个电芯121与各自相邻的电芯槽的槽壁之间也可以并未设置树脂层13，在该区域，灌注胶13设置于电池包10主体的部分与相邻两个电芯121之间的相同。
所述电芯槽的槽底，即外壳11的底部，可以设置有缓冲垫(图1中未示出)，前述电芯121设置于该缓冲垫上。电池包10在用于电动汽车或电动自行车等场景下，使用过程中震动比较大，缓冲垫能够缓解电芯121震动，有利于提高电芯121的安全系数。
外壳11的内壳壁可以包覆有阻燃绝缘纸，具体位于树脂层13和内壳壁之间。阻燃绝缘纸可以控制因电芯121起火导致的风险，也可以隔绝外界起火对内部电芯121的影响，保护电池包10的安全。
本申请还提供一种无人机，该无人机包括上述任一实施例的电池包10，因此具有该电池包10所能实现的有益效果。
本申请又一实施例提供一种电子设备，该电子设备包括上述任一实施例的电池包10。电子设备可以以各种具体形式来实施，例如，在实际应用场景中， 该电子设备包括但不限于为电动工具、电动车、储能产品、电动自行车、电动导航工具等电子产品。
本领域技术人员可理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本申请实施例的构造也能够应用于固定类型的电子设备。
由于电子设备具有前述任一实施例的电池包10，因此，该电子设备能够产生对应实施例的电池包10具有的有益效果。
以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
另外，本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
Claims (20)
- 一种电池包，包括：外壳，所述外壳的至少一侧设置有通孔；电池模组，容置于所述外壳形成的容置腔内，所述电池模组包括若干电芯；树脂层，设置于所述电池模组侧端的部分区域，所述部分区域包括所述电池模组侧端的下部，且包覆于各电芯的侧端的封装部，其中，所述电池模组侧端指所述电池模组中各电芯的侧端所在的端部，所述树脂层与所述电池模组围设形成的空间与所述通孔之间设置有通道。
- 根据权利要求1所述的电池包，其中，所述树脂层的高度小于或等于所述电池模组侧端的2/3，其中，所述树脂层的一端与各个所述电芯的底部相连，所述高度为与所述树脂层的一端所对的另一端距离所述电池模组的底部的距离。
- 根据权利要求1或2所述的电池包，其中，所述树脂层的高度小于或等于所述电池模组侧端的1/2，其中，所述树脂层的一端与各个所述电芯的底部相连，所述高度为与所述树脂层的一端所对的另一端距离所述电池模组的底部的距离。
- 根据权利要求3所述的电池包，其中，所述树脂层的高度小于或等于所述电池模组侧端的1/3，其中，所述树脂层的一端与各个所述电芯的底部相连，所述高度为与所述树脂层的一端所对的另一端距离所述电池模组的底部的距离。
- 根据权利要求1所述的电池包，其中，所述树脂层的高度大于所述电池模组侧端的1/3，且小于或等于所述电池模组侧端的长度，其中，所述树脂层的一端与各个所述电芯的底部相连，所述高度为与所述树脂层的一端所对的另一端距离所述电池模组的底部的距离。
- 根据权利要求1所述的电池包，其中，所述树脂层包括间隔设置的若干子层，每一所述子层覆盖每一电芯的侧端的部分区域，所述电芯的侧端的部分区域包括所述电芯的侧端的下部，且每一所述子层包覆每一电芯的侧端的封装部。
- 根据权利要求1所述的电池包，其中，设置有通孔的至少一侧指所述外壳的底面或侧面。
- 根据权利要求7所述的电池包，其中，所述外壳的底面开设有多个通孔，所述多个通孔与所述电池模组的电芯之间设置有所述通道。
- 根据权利要求8所述的电池包，其中，所述多个通孔中的部分或全部设置于相邻电芯之间，所述多个通孔中的部分或全部与所述相邻电芯之间设置有所述通道。
- 根据权利要求1所述的电池包，其中，所述树脂层还设置于相邻电芯之间的部分区域。
- 根据权利要求10所述的电池包，其中，所述树脂层在相邻两个电芯之间的最小宽度介于5～10毫米之间。
- 根据权利要求10所述的电池包，其中，沿所述电池模组从上往下的方向，所述树脂层在相邻两个电芯之间的宽度不变，或者逐渐增大。
- 根据权利要求1所述的电池包，其中，所述外壳的底部设置有缓冲垫，所述若干电芯设置于所述缓冲垫上。
- 根据权利要求1所述的电池包，其中，所述外壳的内壁包覆有阻燃绝缘纸。
- 一种无人机，包括电池包，所述电池包包括：外壳，所述外壳的至少一侧设置有通孔；电池模组，容置于所述外壳形成的容置腔内，所述电池模组包括若干电芯；树脂层，设置于所述电池模组侧端的部分区域，所述部分区域包括所述电池模组侧端的下部，且包覆于各电芯的侧端的封装部，其中，所述电池模组侧端指所述电池模组中各电芯的侧端所在的端部，所述树脂层与所述电池模组围设形成的空间与所述通孔之间设置有通道。
- 根据权利要求15所述的无人机，其中，所述树脂层的高度小于或等于所述电池模组侧端的2/3，或者所述树脂层的高度小于或等于所述电池模组侧端的1/2，或者所述树脂层的高度小于或等于所述电池模组侧端的1/3，或者所述树脂层的高度大于所述电池模组侧端的1/3且小于或等于所述电池模组侧端的长度，其中，所述树脂层的一端与各个所述电芯的底部相连，所述高度为与所述树脂 层的一端所对的另一端距离所述电池模组的底部的距离。
- 根据权利要求15所述的无人机，其中，所述树脂层包括间隔设置的若干子层，每一所述子层覆盖每一电芯的侧端的部分区域，所述电芯的侧端的部分区域包括所述电芯的侧端的下部，且每一所述子层包覆每一电芯的侧端的封装部。
- 根据权利要求17所述的无人机，其中，所述外壳的底面开设有多个通孔，所述多个通孔与所述电池模组的电芯之间设置有所述通道。
- 根据权利要求15所述的无人机，其中，所述树脂层还设置于相邻电芯之间的部分区域。
- 根据权利要求15所述的无人机，其中，所述外壳的底部设置有缓冲垫，所述若干电芯设置于所述缓冲垫上，和/或，所述外壳的内壁包覆有阻燃绝缘纸。
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