CN214542420U - 电池包及用电设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种电池包及用电设备。该电池包包括电芯模组、壳体和绝缘件，壳体设有薄弱区，电芯模组位于壳体内，绝缘件设于电芯模组与壳体之间，绝缘件与薄弱区之间设有空气通道，绝缘件包括第一绝缘件和第二绝缘件，第二绝缘件与电芯模组接触，第一绝缘件设于第二绝缘件和壳体之间，第一绝缘件在温度超过第一阈值时发生变形，第二绝缘件在温度超过第二阈值时发生变形，第二阈值大于第一阈值，第一阈值大于或等于150℃且小于或等于180℃。当电芯模组的温度升高时，第二绝缘件和第一绝缘件可相继变形，空气通道导通，气体从该空气通道和壳体的薄弱区排出，实现泄压，降低发生热失控的风险。

Description

电池包及用电设备

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种电池包及用电设备。

背景技术

电池包一般设置有壳体，电芯模组设置于该壳体内。当前，一般通过壳体整体灌胶实现电芯模组与壳体固定，通常无法设置泄压通道，例如以高于额定电流的电流向电池包过量充或发生短路时，容易使电芯模组内的电芯温度上升，并产生气体，该壳体内充满气体无法排出，导致电池包的内部压力过大时，容易发生安全事故，影响使用。

实用新型内容

鉴于此，本申请提供一种电池包及用电设备，以解决热失控事件发生时产生的气体无法排出而容易发生安全事故的问题。

本申请第一方面提供了一种电池包，包括电芯模组、壳体和绝缘件。壳体设有薄弱区，电芯模组设于壳体内。绝缘件设于电芯模组与壳体之间，绝缘件与薄弱区之间设有空气通道，所述绝缘件包括第一绝缘件和第二绝缘件，第一绝缘件在温度超过第一阈值时发生变形，第二绝缘件在温度超过第二阈值时发生变形，第二阈值大于第一阈值，第一阈值大于或等于150℃且小于或等于180℃。

第二绝缘件受热变形，电芯模组和第一绝缘件之间形成间隙，电芯模组与壳体的薄弱区之间的空气通道的一部分连通，电芯模组产生的气体从该空气通道和壳体的薄弱区排出并泄压，有利于降低发生爆炸等安全事故的风险；当温度持续升高时，第一绝缘件热缩，空气通道被导通的区域增大，便于气体快速排出，有利于快速泄压，进一步降低热失控风险。

可选地，电池包还包括树脂层，树脂层设于电芯模组和壳体之间的间隙、及第一绝缘件与壳体之间的间隙。树脂层通过将树脂设于电芯模组和壳体之间的间隙以及第一绝缘件与壳体之间的间隙后固化而成。

可选地，第一绝缘件设于电芯模组设有极耳的一侧。

可选地，第一绝缘件包括泡棉片。

可选地，第一绝缘件设有凹槽，壳体设有凸部，凸部位于凹槽内。第一绝缘件在凹槽部分厚度小，能够及时达到热缩，利于快速泄压，并且，壳体与第一绝缘件通过凸部和凹槽相配合，有利于第一绝缘件的定位，并减少灌注于第一绝缘件与壳体之间的树脂。

可选地，第二绝缘件朝向第一绝缘件的侧面与第一绝缘件接触连接。第二绝缘件和第一绝缘件之间接触面积大，使得第一绝缘件受热均匀、受热快，有利于第一绝缘件及时受热变形。

可选地，第二绝缘件为厚度均匀的片状件。第二绝缘件热缩后形成的泄压通道平整，有利于保证泄压顺畅。

可选地，第二绝缘件的厚度大于或等于1.0毫米且小于或等于1.5 毫米。

可选地，绝缘件还包括多个第三绝缘件，每一第三绝缘件设置于电芯模组的相邻极耳之间，第二绝缘件位于第一绝缘件和多个第三绝缘件之间。当温度升高时，与电芯模组最近的第三绝缘件最先热缩，及时导通泄压通道，进一步有利于快速泄压。

可选地，第三绝缘件在温度超过第三阈值时发生变形，所述第三阈值小于或等于所述第二阈值。

本申请第二方面提供的一种用电设备，包括负载以及上述任一项所述的电池包，所述电池包为负载供电。

当供电过程中发生热失控事件时，第二绝缘件受热变形，电芯模组和第一绝缘件之间形成间隙，间隙与壳体的薄弱区之间的空气通道的一部分导通，电芯模组产生的气体从该空气通道和壳体的薄弱区排出并泄压，有利于降低发生热失控的风险；当温度持续升高时，第一绝缘件受热变形，空气通道被导通的区域增大，便于气体快速排出，有利于快速泄压，进一步降低发生热失控的风险。

附图说明

图1是本申请一实施例的电池包的结构示意图；

图2是图1所示的电池包的结构爆炸示意图；

图3和图4是图1所示的电池包在不同视角的局部结构示意图；

图5和图6是图3所示的电池包沿A-A方向的截面示意图；

图7是电池包发生热失控事件时在图3中虚线区域的结构示意图；

图8是电池包发生热失控事件时在图6中虚线区域的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图，对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述实施例仅是一部分实施例，而非全部。基于本申请中的实施例，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。

本申请实施例提供一种电池包，在电芯模组与壳体之间设置绝缘件，该绝缘件与壳体的薄弱区之间设有空气通道，温度升高时，绝缘件受热收缩，使得空气通道导通，电芯模组与壳体外部形成泄压通道，以此排出气体，降低壳体内的压强。

在具体场景中，电池包包括但不限于所有种类的原电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池和电容器(例如超级电容器)电池。电池包可优选为锂二次电池，包括但不限于锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池和锂离子聚合物二次电池。本申请实施例的电池包可以以电池、电池单元、电池模块或者电池模组的形式存在。

请一并参阅图1至图8所示，本申请一实施例的电池包10包括电芯模组11、壳体12和绝缘件13。

电芯模组11包括若干电芯111，并容置于壳体12的容置腔内。电芯111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111依次间隔容纳于壳体12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111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111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111为例进行阐述。

壳体12围设形成电池包10的形状，可限定电池包10的外观。该壳体12形成有容置腔，可作为电芯槽，电池包10的内部元件(例如电芯模组11)被内置于电芯槽中，利用壳体12对电池包10内的元器件进行保护，确保电池包10的防护效果及安全性。

如图2所示，壳体12可包括上壳121、中框122及下壳123。

上壳121可以安装有电池包10的BMS(Battery Management System, 电池管理系统)支架，并将BMS电路板安装于壳体12的容置腔内。

上壳121设有薄弱区121a。相比较于上壳121的其他区域，薄弱区 121a的结构强度较弱，能够在电池包10温度升高时允许气体从该薄弱区121a中冲出。在具体场景中，该薄弱区121a包括但不限于为开口、覆盖有可爆破件的开口、或者上壳121的厚度较小的区域，可爆破件包括爆破薄膜或者爆破壳体，爆破壳体可以与上壳121的其他区域一体成型且采用易撕线连接，本文不予限制。

中框122围设形成电芯槽，电芯模组11设置于该电芯槽内。上壳 121和下壳123分设于中框122的中框122的上端和下端。

在电芯模组11与壳体12之间，请一并参阅图2至图6所示，电池包10设置有绝缘件13、第一封装件141、第二封装件142和第三封装件143。这三个封装件和绝缘件13分别设置于电芯模组11的四个侧面与壳体12之间，电池包10的树脂层(图未示)设置于电芯模组11和壳体12之间的间隙、以及绝缘件13与壳体12之间的间隙。所述树脂层是通过将树脂设于电芯模组11和壳体12之间的间隙以及绝缘件13 与壳体12之间的间隙，然后固化而成。

这三个封装件和绝缘件13可以具有一定弹性，例如可以为泡棉，在电池包10受到撞击、运输等场景中保护电芯模组11，还可以减少灌注于电芯模组11和壳体12之间的树脂的量。

绝缘件13与上壳121的薄弱区121a之间设有允许气体排出的空气通道，绝缘件13受热后变形，比如受热收缩后体积变小(即热缩)，以使电芯模组11和壳体12之间形成和空气通道连通的间隙，电芯模组11 产生的气体可以通过间隙、空气通道和薄弱区121a排出。

绝缘件13可以设于电芯模组11的设有极耳112的一侧，极耳112 的导热性好，电芯模组11在设有极耳112的一侧热量高，绝缘件13变形，可以及时在电芯模组11设有极耳112的一侧连通空气通道，利于及时排气泄压。

绝缘件13和薄弱区121a可以设置于电芯模组11的同一侧，所述空气通道的长度较短，有利于快速排气泄压。

请一并参阅图2至图6所示，绝缘件13包括第一绝缘件131和第二绝缘件132。第二绝缘件132与电芯模组11接触连接，第一绝缘件 131设于第二绝缘件132和中框122之间。第一绝缘件131在温度超过第一阈值时发生变形，第二绝缘件132在温度超过第二阈值时发生变形，且第二阈值大于第一阈值。在一应用场景中，第一阈值大于或等于150℃小于或等于180℃。例如，第二绝缘件132在150℃时变形，第一绝缘件131可以在160℃时变形，也可以在190℃时变形。

电芯模组11的温度超过第一阈值时，如图7和图8所示，第二绝缘件132受热变形，比如收缩或融化，第一绝缘件131和电芯模组11 之间形成间隙。所述间隙和电芯模组11与壳体12的薄弱区121a之间的空气通道(的一部分)导通，电芯模组11产生的气体通过间隙、空气通道和壳体12的薄弱区121a排出，电池包10及电芯模组11内的压强降低，从而有利于降低电池安全风险。其中，图7是第二绝缘件132受热变形的示意图，第二绝缘件132受热收缩或融化后可能变成其他形状，不局限于图中所示。

电芯模组11的温度继续升高时，第一绝缘件131受热变形，空气通道被导通的区域增大，允许更多的气体快速排出，有利于快速泄压，进一步降低发生爆炸等安全事故的风险。

在一实现中，第一绝缘件131和第二绝缘件132可以均为片状泡棉，优选的，两者在变形时不会产生烟尘等杂质。

第一绝缘件131和第二绝缘件132的形状可以根据实际应用场景所需而定，例如，如图2至图6所示，第二绝缘件132为厚度均匀的片状件，厚度可以介于1.0至1.5毫米之间，其在热缩后形成的泄压通道(即空气通道被导通的区域)平整，有利于保证泄压顺畅。

第一绝缘件131整体上为片状件，第一绝缘件131朝向第二绝缘件 132的侧面与第二绝缘件132完全贴合，于此，第二绝缘件132和第一绝缘件131之间接触面积大，使得第一绝缘件131受热均匀、受热快，从而有利于第一绝缘件131及时热缩。

第一绝缘件131背向第二绝缘件132的侧面，即朝向壳体12的中框122的侧面设有凹槽122b，壳体12的中框122设有与该凹槽122b相匹配的凸部122a，凸部122a位于凹槽122b内，第一绝缘件131在凹槽 122b部分的厚度小，能够及时达到热缩的温度，利于快速泄压。壳体 12与第一绝缘件131通过凸部122a和凹槽122b相配合，有利于第一绝缘件131与壳体12的相对固定，利于第一绝缘件131的定位，并减少灌注于第一绝缘件131与壳体12之间的树脂的量。

同理，第一封装件141、第二封装件142和第三封装件143也可以设置有凹槽，并采用凹槽与中框122对应开设的凸部配合。进一步可选地，电池包10可以通过第一绝缘件131代替其中的一个或多个封装件，即第一绝缘件131可设于电芯模组11的其他侧。

请一并参阅图5至图8所示，绝缘件13还包括多个第三绝缘件133，每一第三绝缘件133设置于电芯模组11的相邻极耳112之间，第二绝缘件132位于第一绝缘件131和多个第三绝缘件133之间。

极耳112的导热性好，如图8所示，电芯模组11在设有极耳112 的一侧热量高，第三绝缘件133最先变形，能够及时在电芯模组11设有极耳112的一侧形成允许排气的空间，热量(包括携带热量的高温气体) 继续朝向第二绝缘件132和第一绝缘件131传导，然后使得第二绝缘件 132热缩或者第二绝缘件132和第一绝缘件131热缩，空气通道导通并排出气体，从而能够快速泄压。

在一实现中，第三绝缘件133在温度超过第三阈值时发生变形，且第三阈值小于或等于第二阈值，有利于确保第三绝缘件133及时变形。例如，第三绝缘件133在140℃时变形，第二绝缘件132可以在150℃时变形，也可以在180℃时变形。

本申请又一实施例提供一种用电设备，包括上述任一实施例的电池包10，电池包10为所述负载供电。

用电设备可以以各种具体形式来实施，例如，无人机、电动车、电动清洁工具、储能产品、电动汽车、电动自行车、电动导航工具等电子产品。在实用场景中，用电设备具体包括但不限于为：备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车电动工具、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。

本领域技术人员可理解的是，除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用电设备。

由于用电设备具有前述任一实施例的电池包10，因此，该用电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，尽管本文采用术语“第一、第二、第三”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。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 (10)

1.一种电池包，其特征在于，包括：

电芯模组；

壳体，设有薄弱区，所述电芯模组设于所述壳体内；

绝缘件，设于所述电芯模组与所述壳体之间，所述绝缘件与所述薄弱区之间设有通道，所述绝缘件包括第一绝缘件和第二绝缘件，所述第二绝缘件与所述电芯模组接触连接，所述第一绝缘件设于所述第二绝缘件和所述壳体之间，所述第一绝缘件在温度超过第一阈值时发生变形，所述第二绝缘件在温度超过第二阈值时发生变形，所述第二阈值大于所述第一阈值，所述第一阈值大于或等于150℃且小于或等于180℃。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括树脂层，所述树脂层分别设于所述电芯模组和壳体之间的间隙、以及所述第一绝缘件与壳体之间的间隙，所述树脂层通过将树脂设于所述电芯模组和所述壳体之间的间隙以及所述第一绝缘件与壳体之间的间隙后固化而成。

3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第一绝缘件设于所述电芯模组设有极耳的一侧。

4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述第一绝缘件包括泡棉。

5.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第一绝缘件设有凹槽，所述壳体设有凸部，所述凸部位于所述凹槽内。

6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述第二绝缘件朝向所述第一绝缘件的侧面与所述第一绝缘件接触连接。

7.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第二绝缘件的厚度大于或等于1.0毫米且小于或等于1.5毫米。

8.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述绝缘件还包括多个第三绝缘件，每一第三绝缘件设于所述电芯模组的相邻极耳之间，所述第二绝缘件位于所述第一绝缘件和多个第三绝缘件之间。

9.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于，所述第三绝缘件在温度超过第三阈值时发生变形，所述第三阈值小于或等于所述第二阈值。

10.一种用电设备，其特征在于，包括负载以及权利要求1至9任一项所述的电池包，所述电池包为所述负载供电。

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