CN117895052B - 储能装置和用电设备 - Google Patents
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Abstract
一种储能装置和用电设备,储能装置,包括壳体、顶盖和容积调节构件;其中,壳体围合收容腔且一端开口;顶盖连接在壳体的开口处,顶盖包括相背的第一表面和第二表面,第二表面朝向收容腔,顶盖开设有贯穿第一表面和第二表面的连通孔;以及,容积调节构件与连通孔周缘相连接并设于收容腔内,容积调节构件围合调节腔,调节腔与连通孔连通,容积调节构件分隔收容腔和调节腔;容积调节构件为在顶盖的厚度方向上可伸缩构件,通过调节腔容积的变化,以使所述收容腔的气压与外界气压趋于一致。
Description
技术领域
本申请涉及储能技术领域,具体涉及一种储能装置和用电设备。
背景技术
二次电池(Rechargeable battery)又称为充电电池或蓄电池,是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。随着电池的普及,电池的应用场地越来越丰富。但是电池的生产地与使用地所在环境气压可能相差巨大;比如,在沿海地区生产,此区域气压值约为101.325kPa,即约等于1个标准大气压;而运输到高原环境(海拔4000米以上)供光伏/风电站做储能单元使用,此区域气压值约为50.44kPa,即约等于0.5个标准大气压,比生产地下降了接近0.5个标准大气压。
电池由沿海地区生产后封装,其内部为全封闭空间;运输至高原环境使用时,有可能因为外界环境气压下降过大而导致电池鼓包,并且,电池初始使用即存在较大的内外压力差,这极大影响防爆阀的爆破阈值,进而影响电池的使用寿命。
发明内容
本申请的目的是提供一种可提高安全性能的储能装置和用电设备。
为实现本申请的目的,本申请提供了如下的技术方案:
第一方面,本申请提供一种储能装置,包括壳体、顶盖和容积调节构件;其中,壳体围合收容腔且一端开口;顶盖连接在所述壳体的开口处,所述顶盖包括相背的第一表面和第二表面,所述第二表面朝向所述收容腔,所述顶盖开设有贯穿所述第一表面和所述第二表面的连通孔;以及,容积调节构件与所述第二表面的连通孔周缘相连接并设于所述收容腔内,所述容积调节构件围合调节腔,所述调节腔与所述连通孔连通,所述容积调节构件分隔所述收容腔和所述调节腔;所述容积调节构件为在所述顶盖的厚度方向上可伸缩构件,通过调节腔容积的变化,以使所述收容腔的气压与外界气压趋于一致。
本申请通过在顶盖上设置容积调节构件,容积调节构件围合了调节腔,并将容积调节构件置于收容腔内,以此利用容积调节构件分隔收容腔和调节腔,使得调节腔相对收容腔独立;然后在顶盖上开设连通孔,利用连通孔将调节腔和外部空间连通,由于容积调节构件为可伸缩构件,其调节腔的容积可变,使得容积调节构件成为储能装置内部与储能装置外部气压的平衡机构;成为气压平衡结构的容积调节构件具有如下效果:1)当储能装置由标准大气压地区运输至低气压地区(高原地区),储能装置的内部压力大于外部压力,容积调节构件受到储能装置内部气体挤压而压缩,调节腔内的气体通过连通孔排出,储能装置内部空间变大,所以储能装置内部气压逐渐变小,最终趋于平衡;2)当储能装置由低气压地区运输至标准大气压地区,储能装置的内部压力小于外部压力,容积调节构件受到储能装置外部大气挤压而伸长,储能装置内部空间变小,储能装置的内部气压逐渐增大,最终趋于平衡;3)当储能装置充放电过程或者温度发生变化导致热胀冷缩,容积调节构件也可以发生微量伸缩变形,以抵消储能装置的内外压力差,避免储能装置大面臌胀造成储能装置的模组固定结构损坏,提升了电池及模组的使用寿命;4)储能装置一般通也串联/并联组成储能模组,其壳体尺寸固定则更有利于储能模组的组装;容积调节构件设于收容腔内,其容积的变化亦在收容腔内完成,容积调节构件平衡气压过程中,储能装置壳体没有发生变化,对储能模组整体的装配关系不会产生影响,因此,不需要在模组框架额外增加储能装置体积变化的空间,这使得储能模组装配更加紧凑,能量密度更高,且固定连接的储能模组结构更加稳固。
一种实施方式中,所述容积调节构件包括膨胀态、中间态和压缩态,在所述顶盖的厚度方向上,所述膨胀态时的所述容积调节构件的长度大于所述中间态时的所述容积调节构件的长度,所述中间态时的所述容积调节构件的长度大于所述压缩态时的所述容积调节构件的长度;在外部空间的气体为标准大气压时,所述容积调节构件处于中间态。本申请通过将初始状态下的容积调节构件即设置为中间态(半压缩),使得容积调节构件在出厂状态下就具有了可继续伸缩的空间,当容积调节构件从标准大气压地区运输至低气压地区时,容积调节构件能够发生压缩变形,反之则能够发生伸长变形,以此及时应对环境变化;以此容积调节构件的应用环境不受限制,能够在低压、标压以及高压下及时切换,实现了平衡气压的效果。
一种实施方式中,所述容积调节构件包括相连接的外周壁和底壁,所述外周壁和所述底壁共同围合所述调节腔;所述底壁位于所述容积调节构件远离所述连通孔的一端,所述底壁的厚度大于所述外周壁的厚度。本申请通过设置容积调节构件的底壁厚度大于外周壁厚度,利用外周壁较薄的特点,使得容积调节构件越容易被压缩或伸长,能够提高容积调节构件在气压变化下的响应速度;并且,较薄壁厚使得调节腔的容积更大,气压调节的能力越大以及调节范围越广;进一步的,底壁厚度较厚,使得容积调节构件在极限压缩的情况下,底壁也不会受到储能装置内部的气压影响而被爆破,从而避免了容积调节构件发生爆破而影响防爆阀的使用。
一种实施方式中,所述储能装置还包括防爆阀,所述外周壁的厚度小于所述防爆阀的厚度,所述底壁的厚度大于所述防爆阀的厚度。本申请通过设置容积调节构件的外周壁的厚度最小,其次为防爆阀的厚度,容积调节构件的底壁的厚度最大,使得储能装置的内外存在压力差时,容积调节构件(主要是外周壁)可先于防爆阀发生形变,平衡压力,以此避免防爆阀的防爆片发生不良变形,影响爆破阈值;然后,容积调节构件的底壁更厚,可以保证储能装置发生热失控等异常事,内部压力突然增加,气体不会从已经被压缩到极限的容积调节构件底壁喷出,避免造成防爆阀失效。
一种实施方式中,所述防爆阀的厚度为H1,所述外周壁的厚度为H2,所述底壁的厚度为H3,三者满足:1.05≤H1/H2≤1.45,1.25≤H3/H1≤2.55。满足H1/H2在上述范围内,能够确保外周壁不会过薄或过厚,从而容积调节构件可先于防爆片发生形变,平衡压力,避免防爆阀的防爆片发生不良变形,影响爆破阈值。满足H3/H1在上述范围内,能够确保底壁不会过薄或过厚,避免气体从已经被压缩到极限的容积调节构件底壁喷出,避免造成防爆阀失效。
一种实施方式中,所述容积调节构件为与所述顶盖相同的金属材质。本申请通过采用金属材质的容积调节构件,能够提高容积调节构件的可靠性、耐腐蚀性、耐候性、结构强度、抗压性、形变稳定性等。容积调节构件和顶盖同材质,则方便设定容积调节构件与顶盖的密封连接工艺,如果顶盖为塑胶、则容积调节构件与顶盖通过热熔连接;如果顶盖为金属,则容积调节构件与顶盖通过激光焊接;并且,同材质还保证连接的牢固性,也保证了连接处的密封性。
一种实施方式中,所述容积调节构件和所述顶盖为铝材质或铝合金材质,所述容积调节构件的外表面包覆有绝缘层,所述绝缘层为绝缘材质。本发明通过采用金属材质的波纹管,能够提高波纹管的可靠性、耐腐蚀性、耐候性、结构强度、抗压性、形变稳定性等。绝缘层用于进一步提升容积调节构件与顶盖和电极组件的电气绝缘性能,避免容积调节构件与电极组件短接造成短路,并且还能够避免容积调节构件被腐蚀。
一种实施方式中,所述容积调节构件和所述连通孔的数量均为两个;在所述顶盖的长度方向上,两个所述连通孔设置于所述顶盖中线上的两端;所述储能装置还包括电极组件,所述电极组件包括至少两组电芯,所述电芯为跑道形,所述电芯包括平直部和弯弧部,所述容积调节构件位于两块所述电芯两端的弯弧部之间。 本申请通过在顶盖的长度方向上各开设一个连通孔,并且设置有至少一个容积调节构件与连通孔对应,外部环境的气压发生变化时,顶盖两端的容积调节构件均发生形变,且形变大小相近,使得储能装置内部(特别是长度方向上的两侧)的平衡,能够避免出现储能装置内部气压不平衡而导致的防爆阀局部爆开的情况。此外,本申请通过将容积调节构件设置于电极组件的两组电芯的弯弧部之间,且容积调节构件的轴线垂直与第二表面,容积调节构件可以成为电芯焊接成组时的定位点,电芯可以依据容积调节构件进行垂直定位,避免电芯倾斜导致入壳时顶盖无法与壳体的开口沿贴合,影响封口焊接的密封性能。
一种实施方式中,所述储能装置还包括保护膜,所述保护膜为热收缩的材质,所述保护膜包裹在所述容积调节构件和所述电极组件的外表面。本申请通过在容积调节构件以及电极组件的外表面包裹一层保护膜,一方面,避免电芯入壳时,被壳体开口边沿划伤电芯的隔膜,避免造成电芯内部短路;另一方面,两组电芯的捆扎固定以容积调节构件为导向件,保护膜为热收缩的材质,所以被加热收缩时,保护膜箍紧容积调节构件与两组电芯,使两组电芯与容积调节构件平行,避免电芯与顶盖之间错位而无法入壳。
一种实施方式中,所述储能装置还包括下塑胶,所述下塑胶开设有收容孔,所述下塑胶与所述顶盖连接,所述容积调节构件穿过所述收容孔与所述顶盖连接。本申请通过在下塑胶上开设收容孔,以此供容积调节构件穿过并与顶盖连接,下塑胶可以起到进一步加固容积调节构件的作用,避免容积调节构件与顶盖断连后掉入收容腔底部造成短路;并且,经由下塑胶加固的容积调节构件与顶盖的垂直精度更高,能够便于电芯根据容积调节构件进行垂直定位。
一种实施方式中,在所述收容孔的内壁面上设有弹片,所述弹片围合穿孔,所述容积调节构件压缩时,所述容积调节构件的外周形成有凹槽,所述弹片伸入至所述凹槽中。本申请通过在穿孔的内壁面上增设弹片,可以用于顶盖、下塑胶以及容积调节构件在装配时,下塑胶可以从容积调节构件底壁套入,弹片依次滑过每一圈较大的外圈,最后下塑胶抵接在顶盖的第二表面上,并且弹片可以卡入容积调节构件的外周形成的凹槽中,从而实现预定位;并且利用弹片伸入至容积调节构件的外周形成的凹槽中,以使得弹片可以紧抱住容积调节构件,从而使得下塑胶和容积调节构件之间形成更为紧固的卡持状态;而且弹片可以具有弹性,无论容积调节构件是自下而上还是自上而下穿过穿孔时,弹片不会折断,并且弹片不会刮坏容积调节构件,避免造成容积调节构件破损。
一种实施方式中,所述容积调节构件压缩时,在所述容积调节构件的径向上包括第一外直径和第二外直径,所述第一外直径小于所述第二外直径,所述第一外直径小于等于所述穿孔的孔径,所述第二外直径大于所述穿孔的孔径。本申请通过设置容积调节构件被压缩时具有的第一外直径和第二外直径与穿孔的孔径的大小比,且限定第一外直径小于等于穿孔的孔径,第二外直径大于穿孔的孔径,使得穿孔的内壁面可以伸入到容积调节构件的两个波峰之间(即波谷位置),从而容积调节构件和下塑胶形成卡持状态,进一步提高了下塑胶对容积调节构件固定的效果。
一种实施方式中,所述弹片的数量为多个,且多个所述弹片在所述收容孔的环向上呈环形排布,相邻两个所述弹片之间具有间隙。本申请通过设置弹片的数量为多个,且呈环形间隔排布,可以提高弹片的弹性;并且能够在确保在容积调节构件安装时,避免由穿插时力度不均而造成的弹片无法变形,多个弹片可依据所受力而自主形变,以此避免无法变形的弹片出现应力集中而断裂的情况。
一种实施方式中,所述弹片包括相背的第一切面和第二切面,所述第一切面朝向所述第二表面,所述第一切面与所述收容孔的内壁面之间具有夹角α,所述第二切面与所述收容孔的内壁面之间具有夹角β,所述夹角α大于所述夹角β。本申请通过设置第一切面的夹角α大于第二切面的夹角β,是为了方便下塑胶安装,并且避免出现滑动退出的情况。因为容积调节构件先与顶盖安装,然后下塑胶从容积调节构件的底壁处套入容积调节构件,并从容积调节构件下向上移动以此与顶盖连接,所以弹片上的第一切面始终朝向第二表面,并贴着容积调节构件移动,第一切面与收容孔的内壁面之间的夹角越大,下塑胶就越容易套入;反之第一切面与收容孔的内壁面之间的夹角越小,便能够阻止下塑胶从上往下滑出,从而起到止退效果。
一种实施方式中,所述第一切面和所述第二切面之间为圆弧过渡连接。本申请通过设置第一切面和第二切面为圆弧过渡连接,能够减少下塑胶套入时的阻力,提高安装的流畅度和生产效率;同时,圆弧过渡连接还能够避免出现尖角,从而避免在下塑胶安装过程中或容积调节构件伸缩过程中造成划伤,以此能够保护容积调节构件,避免出现容积调节构件破裂的情况。
第二方面,本申请提供一种用电设备,包括第一方面所述的储能装置,所述储能装置为所述用电设备供电。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式,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的附图。
图1是一种实施方式的储能装置在户用储能场所中的示意图;
图2A是一种实施方式的储能装置的爆炸图;
图2B是一种实施方式的电极组件和下塑胶的俯视图;
图3是一种实施方式的顶盖和下塑胶的外观图;
图4是一种实施方式的顶盖的俯视图;
图5是图4在A-A方向上的截面图以及容积调节构件位于压缩态的截面图;
图6是一种实施方式的容积调节构件位于膨胀态的截面图;
图7是一种实施方式的下塑胶和容积调节构件的外观图;
图8是图7中B处的结构放大图;
图9是图8中B-B方向上的截面图;
图10是一种实施方式的弹片的第一切面和第二切面的结构示意图。
附图标记说明:
100-储能装置,200-光伏板,300-风机,400-电网;
11-壳体,111-收容腔;
12-顶盖,121-第一表面,122-第二表面,123-连通孔,123A-第一连通孔,123B-第二连通孔,124-防爆孔;
13-容积调节构件,13A-第一容积调节构件,13B-第二容积调节构件,131-调节腔,132-顶壁,133-外周壁,1331-波峰,1332-波谷,134底壁,135-凹槽;
14-防爆阀;
15-下塑胶,15A-正极下塑胶,15B-负极下塑胶,151-收容孔,151A-第一收容孔,151B-第二收容孔,152-主体板,153-沉台,154-弹片,1541-第一切面,1542-第二切面,155-穿孔,156-间隙;
20-电极组件,21-电芯,211-平直部,212-弯弧部;
X-长度方向、Y-宽度方向、Z-厚度方向。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图,对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本申请保护的范围。
需要说明的是,当组件被称为“固定于”另一个组件,它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件,它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义,本申请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。本申请中在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。本申请所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图,对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
由于人们所需要的能源都具有很强的时间性和空间性,为了合理利用能源并提高能量的利用率,需要通过一种介质或者设备,把一种能量形式用同一种或者转换成另外一种能量形式存储起来,基于未来应用需要再以特定能量形式释放出来。众所周知,目前绿色电能的产生主要途径是发展光伏、风电等绿色能源来替代化石能源。目前绿色电能的产生普遍依赖于光伏、风电、水势等,而风能和太阳能等普遍存在间歇性强、波动性大的问题,会造成电网400不稳定,用电高峰电不够,用电低谷电太多,不稳定的电压还会对电力造成损害,因此可能因为用电需求不足或电网400接纳能力不足,引发“弃风弃光”问题,要解决这些问题须依赖储能。即将电能通过物理或者化学的手段转化为其他形式的能量存储起来,在需要的时候将能量转化为电能释放出来,简单来说,储能就类似一个大型“充电宝”,在光伏、风能充足时,将电能储存起来,在需要时释放储能的电力。
以电化学储能为例,本方案提供一种储能装置,储能装置内设有一组化学电池,主要是利用化学电池内的化学元素做储能介质,充放电过程伴随储能介质的化学反应或者变化,简单说就是把风能和太阳能产生的电能存在化学电池中,在外部电能的使用达到高峰时再将存储的电量释放出来使用,或者转移给电量紧缺的地方再使用。
目前的储能(即能量存储)应用场景较为广泛,包括(风光)发电侧储能、电网400侧储能、基站侧储能以及用户侧储能等方面,对应的储能装置的种类包括有:
(1)应用在电网400侧储能场景的大型储能集装箱,其可作为电网400中优质的有功无功调节电源,实现电能在时间和空间上的负荷匹配,增强可再生能源消纳能力,并在电网400系统备用、缓解高峰负荷供电压力和调峰调频方面意义重大。
(2)应用在用户侧的工商业储能场景(银行、商场等)的中小型储能电柜,主要运行模式为“削峰填谷”。由于根据用电量需求在峰谷位置的电费存在较大的价格差异,用户有储能设备后,为了减少成本,通常在电价低谷期,对储能柜/箱进行充电处理;电价高峰期,再将储能设备中的电放出来进行使用,以达到节省电费的目的。
请参考图1和图2A,本申请实施例提供的储能装置100应用于一种储能系统,该储能系统包括电能转换装置(光伏板200)、风能转换装置(风机300)、电网400以及储能装置100,该储能装置100可作为储能柜,可以安装于室外。具体的,光伏板200可以在电价低谷时期将太阳能转换为电能,储能装置100用于储存该电能并在用电高峰时供给电网400,或者在电网400断电/停电时进行供电。风能转换装置(风机300)可以将风能转换为电能,储能装置100用于储存该电能并在用电高峰时供给电网400,或者在电网400断电/停电时进行供电。其中,电能的传输可以采用高压线缆进行传输。
储能装置100的数量可以为数个,数个储能装置100相互串联或并联,数个储能装置100采用隔离板(图未示)进行支撑及电连接。本实施例中,“数个”是指两个及两个以上。储能装置100外部还可以设有储能箱,用于收容储能装置100。
可以理解的是,储能装置100可包括但不限于单体电池、电池模组、电池包、电池系统等。本申请实施例提供的储能装置100的实际应用形态可以为但不限于为所列举产品,还可以是其他应用形态,本申请实施例不对储能装置100的应用形态做严格限制。本申请实施例仅以储能装置100为多芯电池为例进行说明。
本申请实施例仅以储能装置100为多芯电池为例进行说明。
一种实施方式中,请参考图2A和图3,储能装置100包括壳体11、顶盖12和容积调节构件13。
壳体11围合收容腔111,用于收容电极组件20。壳体11一端形成开口,顶盖12安装固定在开口上,并封闭开口,以此封闭收容腔111。可选的,壳体11可以为长方体结构,所以顶盖12亦可以为四边形(在壳体11的底壁134上的投影)。当然,在其他实施方式中,壳体11还可以为圆柱形,所以顶盖12亦可以为圆形。
请参考图3,顶盖12可以为平板装结构,顶盖12的长度方向X可以为储能装置100的长度方向X,顶盖12的宽度方向Y可以为储能装置100的宽度方向Y,顶盖12的厚度方向Z可以为储能装置100的高度方向。需要说明的,以下所涉及的长度方向X、宽度方向Y和厚度方向Z均以顶盖12为参照。
顶盖12连接在壳体11的开口处,顶盖12包括相背的第一表面121和第二表面122,第二表面122朝向收容腔111,顶盖12开设有贯穿第一表面121和第二表面122的连通孔123。以此连通收容腔111和外部空间。连通孔123的轮廓形状不做限制,可以为圆形、椭圆形、多边形等。
请参考图5,容积调节构件13与第二表面122的连通孔123周缘相连接并设于收容腔111内,容积调节构件13围合调节腔131,调节腔131与连通孔123连通,容积调节构件13分隔收容腔111和调节腔131;容积调节构件13为在顶盖12的厚度方向Z上可伸缩构件,通过调节腔131容积的变化,以使收容腔111的气压与外界气压趋于一致。
可选的,容积调节构件13为空心的圆柱形结构,内部即为调节腔131。容积调节构件13一端开口,另一端封闭,其开口端与顶盖12连接,并且具体连接在连通孔123处,以使得调节腔131通过连通孔123于外部空间连通。容积调节构件13的轴向即为顶盖12的厚度方向Z,所以其封闭端位于远离顶盖12的一侧。容积调节构件13能够沿其轴向伸缩变形,从而使得调节腔131的容积变化。可以理解的,在容积调节构件13的长度最长时,调节腔131的容积最大;在容积调节构件13的长度最短时,调节腔131的容积最小。即容积调节构件13的容积V=S×h,其中S为调节腔131的底壁134面积,h为容积调节构件13的长度。
可选的,容积调节构件13包括顶壁132,顶壁132与顶盖12连接固定。顶壁132形成有容积调节构件13的开口,以使得调节腔131通过该开口与连通孔123连通。顶壁132可以连接在第二表面122上。顶壁132连接在第二表面122上的好处在于,顶壁132以及第二表面122均具有较大的接触面积,二者连接的面积较大,从而连接强度较高,且组装连接的难度较低。
可选的,顶壁132上的开口的口径(直径)大于连通孔123的孔径(直径)。该设置的目的是,在顶壁132开口与连通孔123形成同心圆时,顶壁132与第二表面122的接触面积最大,即顶壁132的整个面(朝向第二表面122的面)均与第二表面122连接,以此进一步提高接触面积,从而增加二者连接可靠性。
可选的,容积调节构件13与顶盖12的连接方式包括但不限于焊接、胶接、螺纹连接、磁吸连接、卡扣连接等。
请参考图2A和图4,储能装置100还包括防爆阀14,顶盖12还开设有贯穿第一表面121和第二表面122的防爆孔124。可选的,第二表面122开设有防爆槽,防爆槽自第二表面122凹陷。防爆孔贯穿防爆槽的底壁134和第一表面121,防爆阀14容置于防爆槽并封闭防爆孔。可以理解的,防爆阀14应该和防爆槽的底壁134抵接。防爆阀14的形状可以为椭圆形(或类椭圆形),所以上述中的防爆槽也可为椭圆形。
需要解释的,上述实施方式中的“外界”是指相对于储能装置收容腔以外的外界环境,“外界气压”指储能装置所在地区的大气压;并且需要强调的是,“收容腔111的气压与外界气压趋于一致”,是指通过顶盖12上的连通孔123与外界大气压相连通的调节腔131,被收容腔111内与外界大气压差所挤压/拉伸而发生容积的变化,进面抵消了前述气压差值;但由于构成调节腔131的材料本向具有硬度/弹性,其被前述气压差成形成的挤压/拉伸力推动变形,材料本身因形变而具有一定抵抗力或回弹力,这个力相比于巨大的气压差作用力,几乎可以忽略不计;因此,收容腔111的气压于外界大气压基本相同或者仅有细微差异,这个细微差异不会对防爆阀14的爆破阈值产生实质影响。
本申请通过在顶盖12上设置容积调节构件13,容积调节构件13围合了调节腔131,并将容积调节构件13置于收容腔111内,以此利用容积调节构件13分隔收容腔111和调节腔131,使得调节腔131相对收容腔111独立;然后在顶盖12上开设连通孔123,利用连通孔123将调节腔131和外部空间连通,由于容积调节构件13为可伸缩构件,其调节腔131的容积可变,使得容积调节构件13成为储能装置100内部与储能装置100外部气压的平衡机构;成为气压平衡结构的容积调节构件13具有如下效果:1)当储能装置100由标准大气压地区运输至低气压地区(高原地区),储能装置100的内部压力大于外部压力,容积调节构件13受到储能装置100内部气体挤压而压缩,调节腔131内的气体通过连通孔123排出,储能装置100内部空间变大,所以储能装置100内部气压逐渐变小,最终趋于平衡;2)当储能装置100由低气压地区运输至标准大气压地区,储能装置100的内部压力小于外部压力,容积调节构件13受到储能装置100外部大气挤压而伸长,储能装置100内部空间变小,储能装置100的内部气压逐渐增大,最终趋于平衡;3)当储能装置100充放电过程或者温度发生变化导致热胀冷缩,容积调节构件13也可以发生微量伸缩变形,以抵消储能装置100的内外压力差,避免储能装置100大面臌胀造成储能装置100的模组固定结构损坏,提升了电池及模组的使用寿命;4)储能装置100一般通也串联/并联组成储能模组,其壳体尺寸固定则更有利于储能模组的组装;容积调节构件13设于收容腔111内,其容积的变化亦在收容腔111内完成,容积调节构件13平衡气压过程中,储能装置100壳体没有发生变化,对储能模组整体的装配关系不会产生影响,因此,不需要在模组框架额外增加储能装置100体积变化的空间,这使得储能模组装配更加紧凑,能量密度更高,且固定连接的储能模组结构更加稳固。
一种实施方式中,请参考图5和图6,容积调节构件13包括膨胀态、中间态和压缩态;在顶盖12的厚度方向Z上,膨胀态时的容积调节构件13的长度大于中间态时的容积调节构件13的长度,中间态时的容积调节构件13的长度大于压缩态时的容积调节构件13的长度;在外部空间的气体为标准大气压时,容积调节构件13处于中间态。
具体的,在膨胀态下,容积调节构件13的长度最大,即容积调节构件13为完全拉伸的状态,所以调节腔131的容积最大;膨胀态下可表示为VMAX= S×hMAX。在压缩态下,容积调节构件13的长度最短,即容积调节构件13为完全压缩的状态,所以调节腔131的容积最小;膨胀态下可表示为VMIN= S×hMIN。中间态即为二者中间的容积调节构件13的形态,中间态可以理解为膨胀态向压缩态(或压缩态向膨胀态)转变的中间形态,容积调节构件13既非完全拉伸,也非完全压缩,调节腔131的容积处于VMAX和VMIN之间;中间态下可表示为VMID= S×hMID。
可以理解的,膨胀态和压缩态均为容积调节构件13的两个极限状态,而中间态并非为二者之间的一个固定的状态。凡是容积调节构件13被压缩后且未达到极限的压缩状态下,均可以称之为中间态。
在标准大气压下,容积调节构件13可以处于中间态。标准大气压(Standardatmospheric pressure)是指在标准大气条件下海平面的气压,其值为101.325kPa。储能装置100可以在标准大气压下被组装,即在储能装置100组装时容积调节构件13就呈现中间态。需要解释的,储能装置100可以标准大气压下被组装,然后被运输至高原环境上使用,该过程中,容积调节构件13在中间态下,还具有可压缩的空间,从而应变气压变化;如出厂即为压缩态,容积调节构件13没有继续压缩的空间,就无法到达调节储能装置100内部压强的作用。当然,出厂为中间态,还能应变环境从低压转变为高压的情况,即在中间态下,还具有可伸长的空间,从而应变气压变化。
可选的,在中间态中,容积调节构件13包括半压缩态,半压缩态可以表示为V1/2= S×h1/2。其中,半压缩态下的容积调节构件13,其被压缩至一半的状态,V1/2=(VMAX-VMID)/2,h1/2=(hMAX-hMID)/2。在标准大气压下,容积调节构件13可以处于半压缩态,以此使得随着环境气压的变化,容积调节构件13均可以有较大的形变空间以应变气压的变化。
一种实施方式中,请参考图5和图6,容积调节构件13为波纹管,在波纹管的径向上,膨胀态时的容积调节构件13的最外圈直径d3小于中间态时的容积调节构件13的最外圈直径d2(图中未示出),中间态时的容积调节构件13的最外圈直径d2小于压缩态时的容积调节构件13的最外圈直径d1。即以波纹管作为容积调节构件13,其沿轴向折叠收缩。
本申请通过将初始状态下的容积调节构件13即设置为中间态(半压缩),使得容积调节构件13在出厂状态下就具有了可继续伸缩的空间,当容积调节构件13从标准大气压地区运输至低气压地区时,容积调节构件13能够发生压缩变形,反之则能够发生伸长变形,以此及时应对环境变化;以此容积调节构件13的应用环境不受限制,能够在低压、标压以及高压下及时切换,实现了平衡气压的效果。
一种实施方式中,请参考图5,容积调节构件13包括相连接的外周壁133和底壁134,外周壁133和底壁134共同围合调节腔131;底壁134位于容积调节构件13远离连通孔123的一端,底壁134的厚度大于外周壁133的厚度。
具体的,容积调节构件13为圆柱形,包括上述中的顶壁132、外周壁133和底壁134,其中外周壁133为管状且两端开口,顶壁132和底壁134分别连接在外周壁133相背离的两端。顶壁132开设开口并与连通孔123连通,在此不做赘述。底壁134封闭调节腔131,并分隔收容腔111和调节腔131。
可选的,顶壁132、外周壁133和底壁134可以为一体式结构,制造方式包括但不限于为浇筑成型、模压成型、3D打印成型等。或者,顶壁132、外周壁133和底壁134可以为组装成型的结构,顶壁132、外周壁133和底壁134三者之间为焊接、胶接、螺纹连接、磁吸连接、卡扣连接等。
外周壁133的厚度和底壁134的厚度不同,且底壁134的厚度大于外周壁133的厚度。该设置的目的是为了提高调节腔131的容积,以及便于容积调节构件13压缩。可以理解的,在容积调节构件13的外径尺寸固定的情况下,外周壁133的壁厚越薄,会使得调节腔131的容积更大,从而调节腔131的气体收容体积更大,容积调节构件13的压力调节能力越强,由于气体排出或收容越多,使得收容腔111内的气压调节范围越广。并且,容积调节构件13压缩主要依赖于外周壁133折叠变形,所以在外周壁133更薄的情况下,容积调节构件13越容易压缩,使得容积调节构件13在气压变化下的响应速度越快。
同时,该设置的目的还是为了在容积调节构件13压缩至压缩态后也不容易爆开。外周壁133为容积调节构件13主要的形变部位,外周壁133通过在轴向上折叠或展开的方式,使得容积调节构件13产生伸缩形变。所以,随着外周壁133折叠,使得外周壁133可以由原本的一层壁厚转变为两层(或多层)壁厚,在容积调节构件13的径向上,容积调节构件13的厚度增加。所以,在储能装置100内部气压大于外部气压的情况下,容积调节构件13也不容易在外周壁133处爆开,当然,在底壁134厚度大于外周壁133厚的情况下,底壁134也具有较强的承压能力,从而容积调节构件13也不容易在底壁134处爆开。
本申请通过设置容积调节构件13的底壁134厚度大于外周壁133厚度,利用外周壁133较薄的特点,使得容积调节构件13越容易被压缩或伸长,能够提高容积调节构件13在气压变化下的响应速度;并且,较薄壁厚使得调节腔131的容积更大,气压调节的能力越大以及调节范围越广;进一步的,底壁134厚度较厚,使得容积调节构件13在极限压缩的情况下,底壁134也不会受到储能装置100内部的气压影响而被爆破,从而避免了容积调节构件13发生爆破而影响防爆阀14的使用。
一种实施方式中,请参考图5,外周壁133的厚度小于防爆阀14的厚度,底壁134的厚度大于防爆阀14的厚度。具体的,在上述实施方式的基础上,容积调节构件13和防爆阀14中,容积调节构件13的外周壁133的厚度最小,其次为防爆阀14的厚度,容积调节构件13的底壁134的厚度最大。
本申请通过设置容积调节构件13的外周壁133的厚度最小,其次为防爆阀14的厚度,容积调节构件13的底壁134的厚度最大,使得储能装置100的内外存在压力差时,容积调节构件13(主要是外周壁133)可先于防爆阀14发生形变,平衡压力,以此避免防爆阀14的防爆片发生不良变形,影响爆破阈值;然后,容积调节构件13的底壁134更厚,可以保证储能装置100发生热失控等异常事,内部压力突然增加,气体不会从已经被压缩到极限的容积调节构件13底壁134喷出,避免造成防爆阀14失效。
一种实施方式中,请参考图5,防爆阀14的厚度为H1(图中未示出),外周壁133的厚度为H2,底壁134的厚度为H3,三者满足:1.05≤H1/H2≤1.45,1.25≤H3/H1≤2.55,可选厚度的单位为mm。
具体的,H1/H2可以为1.05、1.10、1.15、1.20、1.25、1.30、1.35、1.40、1.45。H3/H1可以为1.25、1.35、1.45、1.55、1.65、1.75、1.85、1.95、2.05、2.15、2.25、2.35、2.45、2.55。
满足H1/H2在上述范围内,能够确保外周壁133不会过薄或过厚,从而容积调节构件13可先于防爆片发生形变,平衡压力,避免防爆阀14的防爆片发生不良变形,影响爆破阈值。当H1/H2小于上述范围时,防爆阀14过薄或外周壁133过厚,导致防爆阀14的灵敏度强于外周壁133的灵敏度,防爆阀14会先于容积调节构件13形变前爆破,影响爆破阈值。当H1/H2大于上述范围时,防爆阀14过厚或外周壁133过薄,导致防爆阀14灵敏度下降,防爆阀14难以在容积调节构件13形变后及时爆破泄压。
满足H3/H1在上述范围内,能够确保底壁134不会过薄或过厚,避免气体从已经被压缩到极限的容积调节构件13底壁134喷出,避免造成防爆阀14失效。当H3/H1小于上述范围时,防爆阀14过厚或底壁134过薄,导致在极限压缩时,底壁134较防爆阀14更容易爆开,造成防爆阀14失效。当H3/H1大于上述范围时,防爆阀14过薄或底壁134过厚,导致防爆阀14过于灵敏,防爆阀14会先于容积调节构件13形变前爆破,影响爆破阈值。
一种实施方式中,容积调节构件13为与顶盖12相同的材质。可选的,容积调节构件13和顶盖12的材质可以但不限于为铜、铁、铝、锡、银、铜合金、镁合金、铝合金、锌合金、镍合金等,或者为塑料、人工橡胶或天然橡胶等材质。
本申请通过采用金属材质的容积调节构件,能够提高容积调节构件13的可靠性、耐腐蚀性、耐候性、结构强度、抗压性、形变稳定性等。容积调节构件13和顶盖12同材质,则方便设定容积调节构件13与顶盖12的密封连接工艺,如果顶盖12为塑胶、则容积调节构件13与顶盖12通过热熔连接;如果顶盖12为金属,则容积调节构件13与顶盖12通过激光焊接;并且,同材质还保证连接的牢固性,也保证了连接处的密封性。
一种实施方式中,容积调节构件13和顶盖12为铝材质或铝合金材质,容积调节构件13的外表面包覆有绝缘层(图中未示出),绝缘层为绝缘材质。具体的,容积调节构件13的外表面还包覆有绝缘层,绝缘层的材质可以为氟橡胶、聚丙烯、聚酰亚胺等。绝缘层可以采用镀膜工艺制作在容积调节构件13上。
本申请通过采用金属材质的容积调节构件13,能够提高容积调节构件13的可靠性、耐腐蚀性、耐候性、结构强度、抗压性、形变稳定性等。绝缘层用于进一步提升容积调节构件13与顶盖12和电极组件20的电气绝缘性能,避免容积调节构件13与电极组件20短接造成短路,并且还能够避免容积调节构件13被腐蚀。
一种实施方式中,请参考图4和图5,容积调节构件13和连通孔123的数量均为两个;在顶盖12的长度方向X上,两个连通孔123设置于顶盖12中线上的两端。
具体的,容积调节构件13和连通孔123的数量均可以为两个。在顶盖12的长度方向X上的相背离的两端,各开设有第一连通孔123A和第二连通孔123B,防爆阀14设置于第一连通孔123A和第二连通孔123B之间。容积调节构件13包括第一容积调节构件13A和第二容积调节构件13B;其中,第一容积调节构件13A与第一连通孔123A相对,第二容积调节构件13B与第二连通孔123B相对。当然,在其他实施方式中,容积调节构件13和连通孔123的数量还可以大于两个,且设置的位置不做具体限制。
本申请通过在顶盖12的长度方向X上各开设一个连通孔123,并且设置有至少一个容积调节构件13与连通孔123对应,外部环境的气压发生变化时,顶盖12两端的容积调节构件13均发生形变,且形变大小相近,使得储能装置100内部(特别是长度方向X上的两侧)的平衡,能够避免出现储能装置100内部气压不平衡而导致的防爆阀14局部爆开的情况。
一种实施方式中,请参考图2A和图2B,储能装置100还包括电极组件20,电极组件20包括至少两组电芯21,电芯21为跑道形,电芯21包括平直部211和弯弧部212,容积调节构件13位于两块电芯两端的弯弧部212之间。
具体的,电极组件20可以包括两组电芯21,电芯21在外壳底部的投影形状可以为跑道形,电芯21在长度方向X上两端为大致弧线型(即为弯弧部212)。两组电芯21在宽度方向Y上成左右设置,由于电芯21的端部为弧面,基于两组电芯21在端部位置会有间隔距离,容积调节构件13安装于两组电芯21之间,所以容积调节构件13的投影也会位于两组电芯21的投影之间。
本申请通过将容积调节构件13设置于电极组件20的两组电芯21之间,且容积调节构件13的轴线垂直与第二表面122,容积调节构件13可以成为电芯21焊接成组时的定位点,电芯21可以依据容积调节构件13进行垂直定位,避免电芯21倾斜导致入壳时顶盖12无法与壳体11的开口沿贴合,影响封口焊接的密封性能。
一种实施方式中,储能装置100还包括保护膜(图中未示出),保护膜为热收缩的材质,保护膜包裹在容积调节构件13和电极组件20的外表面。
具体的,保护膜套设在电极组件20以及容积调节构件13的外表面。保护膜可以在电芯21与极柱转接片焊接形成电极组件20后套设于电极组件20的外周为和底部。保护膜可以为热收缩的材质,在热风枪的加热下,保护膜热收缩从而紧紧的套设于电芯21以及容积调节构件13。
本申请通过在容积调节构件13以及电极组件20的外表面包裹一层保护膜,一方面,避免电芯入壳时,被壳体开口边沿划伤电芯的隔膜,避免造成电芯内部短路;另一方面,两组电芯的捆扎固定以容积调节构件为导向件,保护膜为热收缩的材质,所以被加热收缩时,保护膜箍紧容积调节构件与两组电芯,使两组电芯与容积调节构件平行,避免电芯与顶盖之间错位而无法入壳。
一种实施方式中,请参考图2A和图5,储能装置100还包括下塑胶15,下塑胶15开设有收容孔151,下塑胶15与顶盖12连接,容积调节构件13穿过收容孔151与顶盖12连接。
具体的,下塑胶15设置于顶盖12的第二表面122一侧,且下塑胶15连接第二表面122。下塑胶15包括正极下塑和负极下塑胶15B,正极下塑胶15A和负极下塑胶15B均与顶盖12连接。正极下塑胶15A与正极耳对应,负极下塑胶15B与负极耳对应,正极下塑胶15A和负极下塑胶15B在顶盖12的长度方向X相对设置。
下塑胶15上开设有收容孔151,收容孔151在盖板的厚度方向Z上贯穿下塑胶15。收容孔151的数量的可以为两个,其中,正极下塑胶15A上开设有第一收容孔151A,负极下塑胶15B开设有第二收容孔151B。第一收容孔151A与上述中的第一连通孔123A相对,第二收容孔151B与上述中的第二连通孔123B相对。可以理解的,收容孔151的数量与连通孔123的数量相同,且第一收容孔151A和第二收容孔151B的结构尺寸可以相同,所以下文中均以正极下塑胶15A上的第一收容孔151A为例,并简称为收容孔151。
可选的,请参考图7,下塑胶15可以包括主体板152和沉台153,沉台153位于主体板152的长度方向X上下塑胶15的最外端(即正极下塑胶15A远离负极下塑胶15B的一端,或负极下塑胶15B远离正极下塑胶15A的一端),沉台153突出于主体板152的表面,具体为突出于主体板152背向第二表面122的表面。收容孔151开设于沉台153上,并且贯穿于沉台153。可以理解的,由于沉台153突出于主体板152,所以下塑胶15在沉台153处的厚度较大,而且容积调节构件13至少有部分收容在沉台153中。以此使得沉台153可以用于保护容积调节构件13,避免容积调节构件13伸长后由于中心不稳导致的脱离现象。
本申请通过在下塑胶15上开设收容孔151,以此供容积调节构件13穿过并与顶盖12连接,下塑胶15可以起到进一步加固容积调节构件13的作用,避免容积调节构件13与顶盖12断连后掉入收容腔111底部造成短路;并且,经由下塑胶15加固的容积调节构件13与顶盖12的垂直精度更高,能够便于电芯21根据容积调节构件13进行垂直定位。
一种实施方式中,请参考图8,在收容孔151的内壁面上设有弹片154,弹片154围合穿孔155,容积调节构件13压缩时,容积调节构件13的外周形成有凹槽135,弹片154伸入至凹槽135中。
具体的,收容孔151的内壁面朝向容积调节构件13,内壁处设有弹片154,弹片154突出于收容孔151的内壁面,并且可以伸入至容积调节构件13波谷1332中。需要解释的,容积调节构件13压缩后,容积调节构件13的外周形成有凹槽135。
可选的,弹片154可以为圆环形,以此弹片154可以呈环形紧抱住容积调节构件13。从而使得下塑胶15和容积调节构件13之间形成更为紧固的卡持状态。可选的,弹片154的厚度(在厚度方向Z上)可以小于穿孔155的深度,以此弹片154具有较薄的壁厚,弹片154能够更为容易的伸入凹槽135中,与凹槽135两侧的波谷1332形成抵接。
可选的,弹片154可以具有弹性,能够在厚度方向Z上下摆动。需要解释的,容积调节构件13和下塑胶15的装配方式可以包括:容积调节构件13自下塑胶15的下侧向上穿过穿孔155,或者,容积调节构件13自下塑胶15的上侧向下穿过穿孔155。无论自下而上还是自上而下,均是沿厚度方向Z插入穿孔155并经过弹片154。若弹片154刚性过强且不易形变,则会导致弹片154折断,或者弹片154刮坏容积调节构件13。设置弹片154具有弹性,使得在容积调节构件13经过弹片154时,弹片154可以发生弯曲,且弯曲方向可以为容积调节构件13的穿入方向,从而避免弹片154折断,或者避免弹片154刮坏容积调节构件13。
本申请通过在穿孔155的内壁面上增设弹片154,可以用于顶盖12、下塑胶15以及容积调节构件13在装配时,下塑胶15可以从容积调节构件13底壁134套入,弹片154依次滑过每一圈较大的外圈,最后下塑胶15抵接在顶盖12的第二表面122上,并且弹片154可以卡入容积调节构件13的外周形成的凹槽135中,从而实现预定位;并且利用弹片154伸入至容积调节构件13的外周形成的凹槽135中,以使得弹片154可以紧抱住容积调节构件13,从而使得下塑胶15和容积调节构件13之间形成更为紧固的卡持状态;而且弹片154可以具有弹性,无论容积调节构件13是自下而上还是自上而下穿过穿孔155时,弹片154不会折断,并且弹片154不会刮坏容积调节构件13,避免造成容积调节构件13破损。
一种实施方式中,请参考图5和图8,容积调节构件13压缩时,在容积调节构件13的径向上包括第一外直径和第二外直径,第一外直径小于第二外直径,第一外直径小于等于穿孔155的孔径,第二外直径大于穿孔155的孔径。
具体的,在上述实施方式的基础上,容积调节构件13处于中间态或压缩态时,容积调节构件13沿轴向压缩,所以容积调节构件13的外周壁133会呈现波纹状,波纹状的外周壁133上即包括了波峰1331和波谷1332。其中,波谷1332处即为外周壁133压缩后,外周壁133的部分向调节腔131内形变而导致的,所以波峰1331处的外直径应该大于波谷1332处的外直径,即为上述实施方式中的凹槽135,所以在此不做赘述。可以理解的,波谷1332的深度即为波峰1331处和波谷1332处的半径差。
其中,当容积调节构件13处于中间态或压缩态时,且波峰1331和波谷1332达到最大时,即波谷1332的深度达到最大(波峰1331的高度达到最大),波峰1331处具有第一外直径D1,波谷1332处具有第二外直径D2。可以理解的,随着容积调节构件13压缩,外周壁133上呈现波纹状,所以会出现两个不同的外直径,并且随着压缩的程度越大,两个不同的外直径差值越大;当容积调节构件13压缩到极限时,即为两个外直径的差值最大,此时即为第一外直径和第二外直径。
如图5所示,随着容积调节构件13压缩,外周壁133上会形成多个波峰1331和波谷1332,且波谷1332位于相邻两个波峰1331之间。多个波峰1331处的外直径可以相同或相近,多个波谷1332处的外直径可以相同或相近,所以上文中的第一外直径和第二外直径均为多个,且为了方便计算第一外直径D1可以为多个波峰1331处的外直径的平均值,第二外直径D2可以为多个波峰1331处的外直径的平均值。
请参考图5和图8,第一外直径D1、第二外直径D2和穿孔155的孔径D3满足关系:D2≤D3≤D1,进一步可选的,D2<D3<D1,可选外直径的单位为mm。设置三者的关系满足上述条件,是为了利用穿孔155进一步固定容积调节构件13。可以理解的,波谷1332的第二外直径D2小于穿孔155的孔径时,波谷1332处穿过穿孔155时不会产生干涉;而波峰1331的第一外直径D1大于穿孔155的孔径时,波峰1331处穿过穿孔155的难度较大,导致穿孔155的内壁面会被限制在两个波峰1331之间。从而两个波峰1331及其中间的波谷1332与穿孔155的内壁面形成卡持,以使得容积调节构件13在穿孔155处能够被固定。
本申请通过设置容积调节构件13被压缩时具有的第一外直径和第二外直径与穿孔155的孔径的大小比,且限定第一外直径小于等于穿孔155的孔径,第二外直径大于穿孔155的孔径,使得穿孔155的内壁面可以伸入到容积调节构件13的两个波峰1331之间(即波谷1332位置),从而容积调节构件13和下塑胶15形成卡持状态,进一步提高了下塑胶15对容积调节构件13固定的效果。
一种实施方式中,请参考图8和图9,弹片154的数量为多个,且多个弹片154在收容孔151的环向上呈环形排布,相邻两个弹片154之间具有间隙156。
具体的,弹片154的数量可以为多个,且多个弹片154可以在收容孔151的内壁面上呈环形间隔排布。每个弹片154的尺寸以及间距可以相同,从而每个弹片154均可以自由上下摆动。在上述实施方式的基础上,设置弹片154的数量为多个,且等距间隔排布,是为了进一步提高弹片154的韧性(韧性越好,则发生脆性断裂的可能性越小),避免弹片154折断或避免弹片154刮坏容积调节构件13。
需要解释的,在穿设容积调节构件13时,如果容积调节构件13穿设角度有偏差,会出现弹片154受力不均的情况,如果设置为完整的一个环形弹片154,则会导致弹片154出现应力集中而断裂的情况;本实施方式中设置多个独立的弹片154,使得弹片154的变形独立,每个弹片154即使在受力不同的情况下,也可依据所受力而自主形变,避免了应力集中而断裂的情况。
本申请通过设置弹片154的数量为多个,且呈环形间隔排布,可以提高弹片154的弹性;并且能够在确保在容积调节构件13安装时,避免由穿插时力度不均而造成的弹片154无法变形,多个弹片154可依据所受力而自主形变,以此避免无法变形的弹片154出现应力集中而断裂的情况。
一种实施方式中,请参考图9和图10,弹片154包括相背的第一切面1541和第二切面1542,第一切面1541朝向第二表面122,第一切面1541与收容孔151的内壁面之间具有夹角α,第二切面1542与收容孔151的内壁面之间具有夹角β,夹角α大于夹角β。
具体的,弹片154可以为片状,且弹片154的一端连接在收容孔151的内壁面上,弹片154沿远离收容孔151的内壁面的方向上为缩口形状。并且,第一切面1541与收容孔151的内壁面之间的夹角α和第二切面1542与收容孔151的内壁面之间的夹角β不同。
如图10所示,第一切面1541与收容孔151的内壁面之间夹角α,第二切面1542与收容孔151的内壁面之间具有夹角β,可以为在下塑胶15厚度方向Z上的做截面后,第一切面1541的轮廓线与收容孔151的内壁面的夹角,以及第二切面1542的轮廓线与收容孔151的内壁面的夹角。
在夹角α大于夹角β的情况下,即第一切面1541具有更大的倾斜度(斜率),而第二切面1542的倾斜度相较第一切面1541更小。
本申请通过设置第一切面1541的夹角α大于第二切面1542的夹角β,是为了方便下塑胶15安装,并且避免出现滑动退出的情况。因为容积调节构件13先与顶盖12安装,然后下塑胶15从容积调节构件13的底壁134处套入容积调节构件13,并从容积调节构件13下向上移动以此与顶盖12连接,所以弹片154上的第一切面1541始终朝向第二表面122,并贴着容积调节构件13移动,第一切面1541与收容孔151的内壁面之间的夹角越大,下塑胶15就越容易套入;反之第一切面1541与收容孔151的内壁面之间的夹角越小,便能够阻止下塑胶15从上往下滑出,从而起到止退效果。
一种实施方式中,请参考图9和图10,第一切面1541和第二切面1542为圆弧过渡连接。具体的,在上述实施方式的基础上,弹片154为缩口形状,所以第一切面1541和第二切面1542在远离收容孔151的内壁面的一端连接。而第一切面1541和第二切面1542的连接处可以处理为圆弧形,以使得第一切面1541和第二切面1542为圆弧过渡连接。
本申请通过设置第一切面1541和第二切面1542为圆弧过渡连接,能够减少下塑胶15套入时的阻力,提高安装的流畅度和生产效率;同时,圆弧过渡连接还能够避免出现尖角,从而避免在下塑胶15安装过程中或容积调节构件13伸缩过程中造成划伤,以此能够保护容积调节构件13,避免出现容积调节构件13破裂的情况。
在本申请实施例的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指标的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系,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。
以上所揭露的仅为本申请一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本申请之权利要求范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本申请权利要求所作的等同变化,仍属于本申请所涵盖的范围。
Claims (14)
1.一种储能装置,其特征在于,包括:
壳体,围合收容腔且一端开口;
顶盖,连接在所述壳体的开口处,所述顶盖包括相背的第一表面和第二表面,所述第二表面朝向所述收容腔,所述顶盖开设有贯穿所述第一表面和所述第二表面的连通孔;以及
容积调节构件,与所述第二表面的连通孔周缘相连接并设于所述收容腔内,所述容积调节构件围合调节腔,所述调节腔与所述连通孔连通,所述容积调节构件分隔所述收容腔和所述调节腔,以使所述调节腔相对所述收容腔独立;所述容积调节构件为在所述顶盖的厚度方向上可伸缩构件,通过所述调节腔容积的变化,以使所述收容腔的气压与外界气压趋于一致;
所述储能装置还包括下塑胶,所述下塑胶开设有收容孔,所述下塑胶与所述顶盖连接,所述容积调节构件穿过所述收容孔与所述顶盖连接;在所述收容孔的内壁面上设有弹片,所述弹片围合穿孔,所述容积调节构件压缩时,所述容积调节构件的外周形成有凹槽,所述弹片伸入至所述凹槽中;
所述储能装置还包括电极组件,所述电极组件包括至少两组电芯,所述电芯为跑道形,所述电芯包括平直部和弯弧部,所述容积调节构件位于两块所述电芯两端的弯弧部之间。
2.根据权利要求1所述的储能装置,其特征在于,所述容积调节构件包括膨胀态、中间态和压缩态;在所述顶盖的厚度方向上,所述膨胀态时的所述容积调节构件的长度大于所述中间态时的所述容积调节构件的长度,所述中间态时的所述容积调节构件的长度大于所述压缩态时的所述容积调节构件的长度;在外部空间的气体为标准大气压时,所述容积调节构件处于中间态。
3.根据权利要求1所述的储能装置,其特征在于,所述容积调节构件包括相连接的外周壁和底壁,所述外周壁和所述底壁共同围合所述调节腔;所述底壁位于所述容积调节构件远离所述连通孔的一端,所述底壁的厚度大于所述外周壁的厚度。
4.根据权利要求3所述的储能装置,其特征在于,所述储能装置还包括防爆阀,所述外周壁的厚度小于所述防爆阀的厚度,所述底壁的厚度大于所述防爆阀的厚度。
5.根据权利要求4所述的储能装置,其特征在于,所述防爆阀的厚度为H1,所述外周壁的厚度为H2,所述底壁的厚度为H3,三者满足:1.05≤H1/H2≤1.45,1.25≤H3/H1≤2.55。
6.根据权利要求1所述的储能装置,其特征在于,所述容积调节构件为与所述顶盖相同的材质。
7.根据权利要求1所述的储能装置,其特征在于,所述容积调节构件和所述顶盖为铝材质或铝合金材质;所述容积调节构件的外表面包覆有绝缘层,所述绝缘层为绝缘材质。
8.根据权利要求1所述的储能装置,其特征在于,所述容积调节构件和所述连通孔的数量均为两个;在所述顶盖的长度方向上,两个所述连通孔设置于所述顶盖中线上的两端。
9.根据权利要求8所述的储能装置,其特征在于,所述储能装置还包括保护膜,所述保护膜为热收缩的材质,所述保护膜包裹在所述容积调节构件和所述电极组件的外表面。
10.根据权利要求1所述的储能装置,其特征在于,所述容积调节构件压缩时,在所述容积调节构件的径向上包括第一外直径和第二外直径,所述第一外直径小于所述第二外直径,所述第一外直径小于等于所述穿孔的孔径,所述第二外直径大于所述穿孔的孔径。
11.根据权利要求1所述的储能装置,其特征在于,所述弹片的数量为多个,且多个所述弹片在所述收容孔的环向上呈环形排布,相邻两个所述弹片之间具有间隙。
12.根据权利要求1所述的储能装置,其特征在于,所述弹片包括相背的第一切面和第二切面,所述第一切面朝向所述第二表面,所述第一切面与所述收容孔的内壁面之间具有夹角α,所述第二切面与所述收容孔的内壁面之间具有夹角β,所述夹角α大于所述夹角β。
13.根据权利要求12所述的储能装置,其特征在于,所述第一切面和所述第二切面之间为圆弧过渡连接。
14.一种用电设备,其特征在于,包括权利要求1-13任一项所述的储能装置,所述储能装置为所述用电设备供电。
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