CN212810495U - 一种电池以及用电设备 - Google Patents

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黄小腾
吴兴远
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Abstract

本实用新型涉及电池能源技术领域，提供一种电池以及用电设备。电池包括电池单体、热管理装置以及绝缘组件，所述热管理装置和所述绝缘组件分别设于所述电池单体上。所述电池单体设有电极端子，所述绝缘组件与所述电极端子连接，所述绝缘组件将所述电池端子和所述热管理装置隔离，从而避免所述热管理装置工作时产生的冷凝水对所述电极端子产生影响，提高了电池的安全性。

Description

一种电池以及用电设备
【技术领域】
本实用新型涉及电池能源技术领域，特别涉及一种电池以及用电设备。
【背景技术】
随着新能源技术的发展，电池的能量密度越来越高，其应用的范围也越来越广泛。而电池对温度极敏感，当温度过低时，低温会使电池的电解液凝滞，在电池的电极形成凝聚，影响电池的充放电能力，当温度过高时，电池的电解液化学性质非常活泼，很容易燃烧。而为了精确控制电池的温度，通常会在电池的顶盖上设置热管理装置，热管理装置用于在电池的温度过高时，对电池进行降温处理，在电池的温度过低时，对电池进行升温处理，从而保证电池的工作在预定的温度，避免电池的温度过高或者过低。
本实用新型的发明人在实现本实用新型的过程中，发现：当热管理装置进行降温处理时，其表面容易会产生冷凝水，因此需要解决产生冷凝水的安全问题。
【实用新型内容】
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种电池以及用电设备，可以避免冷凝水引起电池的绝缘失效的问题。
本实用新型实施例解决其技术问题采用以下技术方案：
第一方面，提供一种电池，包括：
电池单体，所述电池单体设有电极端子；
热管理装置，所述热管理装置设于所述电池单体上，用于对电池单体进行温度控制；以及
绝缘组件，所述绝缘组件设于所述电池单体上且与所述电极端子连接，所述绝缘组件用于使所述热管理装置与所述电极端子绝缘。
可选地，所述电池单体的数量为多个，每个所述电池单体包括盖板；
所述电极端子设于所述盖板，所述热管理装置贴合所述盖板。
可选地，每个所述电池单体的所述电极端子的数量为至少两个，所述热管理装置设于至少两个所述电极端子之间。
可选地，所述绝缘组件包括隔水件，所述隔水件套设于所述电极端子外。
可选地，所述隔水件的数量与所述电极端子的数量相同，每个所述隔水件套设于对应的一个所述电极端子外周。
可选地，所述绝缘组件还包括隔离板，所述隔离板设有通孔；
所述隔离板设于所述隔水件上，所述隔离板用于将所述隔水件固定于所述电池单体上，所述通孔用于供所述电极端子穿过。
可选地，所述隔离板朝向所述电池单体的一面设有安装凹槽，所述隔水件设于所述安装凹槽内。
可选地，所述隔水件为泡棉。
可选地，所述热管理装置表面设有绝缘喷层。
可选地，所述热管理装置和所述电池单体之间设有导热胶。
可选地，所述电池单体设有防爆阀，所述热管理装置至少部分覆盖所述防爆阀；
所述电池还包括隔胶件，所述隔胶件设于所述电池单体和所述热管理装置之间，所述隔胶件用于防止所述导热胶进入所述防爆阀。
第二方面，提供一种用电设备，包括上述任一项所述的电池。
与现有技术相比较，本实用新型实施例中的所述电池单体上设有所述绝缘组件，所述绝缘组件连接于所述电极端子，所述绝缘组件将所述电池端子和所述热管理装置隔离，从而避免所述热管理装置工作时产生的冷凝水对所述电极端子产生影响，提高了电池的安全性。
【附图说明】
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本实用新型其中一实施例提供的一种用电设备的结构示意图；
图2为图1所示的用电设备的电池的结构示意图；
图3为图2所示的电池的结构分解图；
图4为图2所示的电池中的电池单体的结构示意图；
图5为图2所示的电池中的绝缘组件的结构示意图；
图6为图2所示的电池中的热管理装置的结构示意图；
图7为图2所示的电池在A方向的局部剖视图，其中部分元件被省略；
图8为图2所示的电池中的电池单体和热管理装置的结构示意图；
图9为本实用新型另一实施例提供的一种电池的结构示意图；
图10为图9所示的电池的结构分解图；
图11为图10所示的电池的绝缘组件、汇流条以及电路板的结构示意图。
其中，附图标记说明如下：
100、电池 21、隔水件
10、电池单体 22、隔离板
11、电极端子 222、通孔
12、盖板 224、安装凹槽
13、壳体 226、容纳凹槽
14、防爆阀 30、热管理装置
20、绝缘组件 31、冷板
32、接头 80、端板
50、隔胶件 200、控制器
51、挡套 300、马达
60、汇流条 400、车辆
70、电路板
【具体实施方式】
为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”/“安装于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型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，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/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。
此外，下面所描述的本实用新型不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参阅图1，本实用新型其中一实施例提供一种用电设备，用电设备包括电池100，电池100用于为用电设备提供电能。用电设备可以为轮船、飞行器、车辆等，而车辆可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车等，新能源汽车可以为纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。以下以用电设备是车辆400为例进行说明：
车辆400的内部设有电池100，电池100可以设置在车辆400的底部或车头或车尾，电池100用于为车辆400的供电。电池100可以作为车辆400的操作电源，或者，也可以作为车辆400的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆400提供驱动动力。并且，车辆400还可以包括控制器200和马达300，电池100、控制器200和马达300依次连接，控制器200用来控制电池100为马达300的供电，用于实现车辆400的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
请一并参阅图2和图3，电池100包括：电池单体10、绝缘组件20以及热管理装置30。绝缘组件20和热管理装置30分别设于电池单体10上，热管理装置30用于对电池单体10进行温度管理，例如：当电池的温度过高时，对电池进行散热降温，当电池的温度过低时，对电池进行加热升温。而热管理装置30在为电池单体10散热的过程中，由于温差会产生冷凝水，绝缘组件20用于使电池单体10和热管理装置30隔离绝缘，避免冷凝水流动至电池单体10的电极端子11处，造成电极端子11和热管理装置30导通，或造成两个或多个电极端子11导通，避免造成安全问题，保证电池100的安全使用。
在一些实施例中，电池单体10的数量为多个，多个电池单体10并排设置，热管理装置30同时对多个电池单体10进行温度管理，绝缘组件20用于使多个电池单体10与热管理装置30绝缘。当然，为了更好地对该多个电池单体10进行温度管理，以及，保持热管理装置30和多个电池单体10之间的绝缘性能，多个电池单体10可以排成多排。相对应地，绝缘组件20也可以配置有多个，每排电池单体10上均设置有一个或者多绝缘组件20，用将该排电池单体10的电极端子11与热管理装置30进行隔离。而热管理装置30可以配置有一个，一个热管理装置30同时可以对多排电池单体10进行温度管理，或者，热管理装置30也可以配置有多个，每个热管理装置30对一排电池单体10进行温度管理。如图1所示，以下以两排电池单体10、两个热管理装置30和两个绝缘组件20为例进行说明：
多个电池单体10排列成两组电池单元，两组电池单元沿第一方向排布且相互抵接。每组电池单元的多个电池单体10沿第二方向排布，多个电池单体10依次抵接且电连接。每个电池单体10上设有对应的两个绝缘组件20和对应的一个热管理装置30，热管理装置30设于两个绝缘组件20之间。其中，第一方向和第二方向相互垂直。
请一并参阅图2至图4，每个电池单体10包括电芯(图未示)、电芯壳以及电极端子11，电芯壳包括盖板12和壳体13。壳体13设置有收容空间(图未示)，电芯收容于收容空间内，盖板12盖设于壳体13，并且盖板12设于电芯上。电极端子11设于盖板12上，并且电极端子11与电芯电连接。电极端子11与绝缘组件20连接，且盖板12与热管理装置30贴合，热管理装置30通过盖板12与电池单体10内进行热量交换，从而能够对电池单体10进行温度管理。
在本实施例中，每个电池单体10的电极端子11的数量为两个，两个电极端子11分别设于盖板12的两侧，且两个电极端子11分别与电芯电连接。两个电极端子11中，其中一个电极端子11为正极端子，另一个电极端子11为负极端子。当热管理装置30安装于多个电池单体10上，热管理装置30设于每个电池单体10的两个电极端子11之间。可以理解的是，在一些其它实施例中，每个电池单体的电极端子的数量可以根据实际需求增加，比如设置为三个、四个，只需电极端子的数量为至少两个即可，且热管理装置30设于至少两个电极端子11之间。
每个电池单体10上还设有防爆阀14，防爆阀14设于两个电极端子11之间，防爆阀14的阀口设于盖板12上。当电芯发生热失控时会产生大量的高温高压气体，发生热失控处的高温高压气体可穿破防爆阀14排放至电池单体10的外部，从而避免电池单体10内部短时间积聚大量高温高压气体，引起电池单体10爆炸。
请一并参阅图5和图7，绝缘组件20包括隔水件21，隔水件21为环状结构，隔水件21套设于电极端子11外，且隔水件21抵接于盖板12，隔水件21用于阻隔冷凝水接触电极端子11。在本实施例中，隔水件21的数量与电极端子11的数量相同，每个隔水件21套设于对应的一个电极端子11外周。其中，隔水件21可以为泡棉、橡胶、塑胶、硅胶等绝缘材料，在本实施例中，隔水件21为泡棉，泡棉具有缓冲、抗震、隔热、防潮、抗化学腐蚀等优点。可以理解的是，在一些其它实施例中，隔水件21的数量也可以根据实际需求设置，每个隔水件21可以与两个或者多个电极端子11相对应，比如，设置两个隔水件21，每个隔水件21套设于同一侧的多个电极端子11上，这个设置方式能够简化绝缘组件20的组装工序，提高绝缘组件20安装到电池单体10的效率。
在一些实施例中，绝缘组件20还包括隔离板22，隔离板22设于隔水件21上，隔离板22用于将隔水件21固定于盖板12上，保证隔水件21能够与盖板12能够紧密接触，从而有效的避免冷凝水和电极端子11的接触。
具体的，隔离板22上设有通孔222，通孔222贯穿隔离板22。隔离板22安装于盖板12上时，电极端子11穿过通孔222。在本实施例中，通孔222的数量与电极端子11的数量相同，每个电极端子11穿过对应的一个通孔222。可以理解的是，在一些其它实施例中，通孔222的数量可以根据实际需求设置，每个通孔222可以与两个或多个电极端子11相对应，比如，隔离板22上仅设置一个通孔222，多个电极端子11穿过一个通孔222，只需能满足绝缘组件20和电极端子11之间的装配需求即可。
隔离板22朝向盖板12的一面设有安装凹槽224，安装凹槽224用于安装隔水件21。在本实施例中，安装凹槽224的数量与隔水件21的数量相同，每个隔水件21设于对应的一个安装凹槽224内。可以理解的是，在一些其它实施例中，安装凹槽224的数量可以根据实际需求设置，每个安装凹槽224也可以与两个或多个隔水件21相对应，比如，隔离板22上仅设置一个安装凹槽224，多个隔水件21设于一个安装凹槽224内，只需能满足隔离板22和隔水件21之间的装配需求即可。
为了便于绝缘组件20的安装，可以将隔水件21先安装于安装凹槽224内，并通过粘接、热熔等方式使得隔水件21连接于隔离板22，再将隔水件21和隔离板22一同安装于盖板12上。
请一并参阅图6和图8，热管理装置30包括冷板31，冷板31与电池单体10的盖板12贴合，且冷板31至少部分覆盖电池单体10的防爆阀14。冷板31内部设有冷凝通道(图未示)，冷凝通道内填充有换热介质，用于与电池单体10进行热交换。可选的，冷板31内部的换热介质还具有灭火地性能，当电芯发生热失控时，高温高压气体能够破坏冷板31，以使换热介质沿防爆阀14的阀口流入电池单体10内部进行灭火，从而有效地抑制电池单体内的火势蔓延。其中，换热介质选取具有阻燃、降温、热交换等性能的物质，例如，卤代烃、磷酸酯或氢氟醚等。在本实施例中，为能够快速消除火势，以提高安全性，换热介质为氟化液，氟化液能够通过沸腾换热给发生热失控的电池单体10降温，同时氟化液沸腾相变过程产生的大量气体会降低电池单体10排气的温度，提高了电池的安全性，除此之外，氟化液相变后产生的气体还能够有效的隔绝空气，进一步提高阻止电池单体热失控后火势蔓延的效果。可选地，冷板31的表面还设有绝缘喷层(图未示)，可以使得热管理装置30与电池单体10之间进一步绝缘，同时也能降低热管理装置30被腐蚀的可能性。
冷板31的两端分别设有接头32，两个接头32分别与冷凝通道连通，两个接头32分别与外部的换热介质存储装置连接，从而使得换热介质在冷凝通道和外部的换热介质存储装置之间循环流动。
在一些实施例中，为能够实现热管理装置30的自动化工作，热管理装置30还包括换热器(图未示)、温度传感器(图未示)以及控制器(图未示)，换热器与冷凝通道连通，控制器分别与换热器和温度传感器连接。温度传感器设置于电池单体10上，温度传感器用于检测电池单体10的温度变化并与控制器通信连接。当温度传感器检测到电池单体10的温度高于预定温度时，控制器控制换热器对换热介质进行制冷，以使得换热介质对电池单体10进行冷却；当温度传感器检测到电池单体10的温度低于预定温度时，控制器控制换热器对换热介质进行加热，以使得换热介质对电池单体10加热，从而使得热管理装置30对电池单体10实现自动化的温度管理功能。
在一些实施例中，热管理装置30和电池单体10之间设有导热胶(图未示)，导热胶用于提高热管理装置30和电池单体10之间的热传导性能。具体的，导热胶粘接于盖板12和冷板31之间，提高盖板12和冷板31之间的热传导性能，同时也能保证冷板31与盖板12稳定连接。
请一并参阅图9至图11，在一些其他实施例中，电池100还包括隔胶件50，隔胶件50设于电池单体10和热管理装置30之间，用于避免导热胶进入防爆阀14而导致防爆阀14被堵塞，造成气体无法顺畅排出。具体的，隔胶件50设于盖板12和冷板31之间，隔胶件50环绕防爆阀14设置，导热胶设于隔胶件50的外周。
在一些实施例中，隔胶件50包括挡套51，挡套51的数量为多个，多个挡套51依次连接。挡套51的数量与防爆阀14的数量相同，每个挡套51套设于对应的一个防爆阀14上。可以理解的是，在一些其他实施例中，隔胶件50的多个挡套51之间也可以不连接，而每个隔胶件50上挡套51的数量可以根据实际需求设置，每个挡套51可以与两个或多个防爆阀14相对应，比如，隔胶件50上仅设置一个挡套51，挡套51环绕电池单体的多个防爆阀14，只需可以阻挡导热胶封盖防爆阀14即可。
在一些实施例中，电池100还包括汇流条60，汇流条60设于绝缘组件20上，且汇流条60与电池单体10连接。汇流条60的数量为多个，每个汇流条60与两个电极端子11相对应。每个汇流条60连接于两个相邻的电池单体10的电极端子11，以使得两个电池单体10之间电连接。
在一些实施例中，为了方便将汇流条60安装于绝缘组件20上,隔离板22背离电池单体10的一面还设有容纳凹槽226，容纳凹槽226与通孔222连通，汇流条60安装于容纳凹槽226内。汇流条60与电极端子11焊接，且将隔离板22固定于电池单体10上。
在一些实施例中，电池100还包括电路板70，电路板70连接多个汇流条60，以使得多个电池单体10之间电连接。可选的，电路板70为柔性电路板，体积小且便于排布。
在一些实施例中，电池100还包括端板80，端板80的数量为两个，两个端板80分别设于多个电池单体10的两端，两个端板80用于将多个电池单体10进行固定。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种电池，其特征在于，包括：
电池单体，所述电池单体设有电极端子；
热管理装置，所述热管理装置设于所述电池单体上，用于对电池单体进行温度控制；以及
绝缘组件，所述绝缘组件设于所述电池单体上且与所述电极端子连接，所述绝缘组件用于使所述热管理装置与所述电极端子绝缘。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池单体的数量为多个，每个所述电池单体包括盖板；
所述电极端子设于所述盖板，所述热管理装置用于与所述盖板贴合。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，每个所述电池单体的所述电极端子的数量为至少两个，所述热管理装置设于至少两个所述电极端子之间。
4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述绝缘组件包括隔水件，所述隔水件套设于所述电极端子外。
5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述隔水件的数量与所述电极端子的数量相同，每个所述隔水件套设于对应的一个所述电极端子外周。
6.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述绝缘组件还包括隔离板，所述隔离板设有通孔；
所述隔离板设于所述隔水件上，所述隔离板用于将所述隔水件固定于所述电池单体上，所述通孔用于供所述电极端子穿过。
7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述隔离板朝向所述电池单体的一面设有安装凹槽，所述隔水件设于所述安装凹槽内。
8.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述隔水件为泡棉。
9.根据权利要求1-8任一项所述的电池，其特征在于，所述热管理装置表面设有绝缘喷层。
10.根据权利要求1-8任一项所述的电池，其特征在于，所述热管理装置和所述电池单体之间设有导热胶。
11.根据权利要求10所述的电池，其特征在于，所述电池单体设有防爆阀，所述热管理装置至少部分覆盖所述防爆阀；
所述电池还包括隔胶件，所述隔胶件设于所述电池单体和所述热管理装置之间，所述隔胶件用于防止所述导热胶进入所述防爆阀。
12.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的电池。
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