CN216793822U - 一种电池及电池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池散热技术领域，公开了一种电池及电池装置，用于解决现有技术中存在的随着单电池能量及能量密度的提升，电池释放的热量显著增多，一旦电池发生热失控，可能导致较严重的安全事故的问题。该电池包括本体部与散热部，散热部设置在本体部的表面，散热部包括相变材料以及封装相变材料的壳体，壳体包括第一部分和第二部分，第一部分朝向远离本体部的方向凸起，并形成容纳相变材料的腔室，第二部分贴合本体部的表面设置，且与本体部连接。

Description

一种电池及电池装置

技术领域

本实用新型涉及电池散热技术领域，尤其涉及一种电池及电池装置。

背景技术

随着电池领域对电池容量、比能量和快速充电能力等需求的不断提高，单电池能量及能量密度也得到提升，这意味着电池释放出的热量也将显著增多，在电池发生热失控的情况下，电池释放出的大量热量可能引发其他电池的热失控，导致严重的安全问题，例如造成起火、爆炸等安全事故。

实用新型内容

本实用新型提供一种电池及电池装置，用以解决现有技术中存在的随着单电池能量及能量密度的提升，电池释放的热量显著增多，一旦电池发生热失控，可能导致较严重的安全事故的问题。

第一方面，本实用新型提供一种电池，该电池包括本体部与散热部，所述散热部设置在所述本体部的表面，所述散热部包括相变材料以及封装所述相变材料的壳体，所述壳体包括第一部分和第二部分，所述第一部分朝向远离所述本体部的方向凸起，并形成容纳所述相变材料的腔室，所述第二部分贴合所述本体部的表面设置，且与所述本体部连接。

上述技术方案的优点或有益效果如下：

该电池包括本体部与散热部，就散热部而言，散热部的壳体中的第一部分朝向远离本体部的方向凸起，从而形成容纳相变材料的腔室，壳体中的第二部分贴设在本体部的表面，并与本体部连接，由于第二部分与本体部通过面与面的连接实现固定，因此，散热部可以稳定地固定在本体部上；当电池发生热失控时，电池的本体部将释放大量的热量，这部分热量可以传递给散热部内的相变材料，相变材料吸收热量后变为气态，并通过泄压阀或破损的壳体排至电池外部，由于相变材料在气化的过程中带走了一部分热量，因此，可以减小热量向周边的电池传递，降低了热扩散的风险，提高了安全性。

第二方面，本实用新型还提供了一种电池装置，该电池装置包括多个上述技术方案中所述的电池。

上述技术方案的优点或有益效果如下：

该电池装置中，每个电池包括本体部与散热部，针对发生热失控的电池，本体部释放的热量可以传递给相变材料，相变材料吸收热量后变为气态，并通过泄压阀或破损的壳体排至电池外部，由于相变材料在气化的过程中带走了一部分热量，因此，可以减小热量向周边的电池传递，降低了热扩散的风险。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电池的结构示意图；

图2为图1中所示出的电池的局部放大图；

图3为图1中所示出的电池的A-A剖视图；

图4为图1中所示出的电池的B-B剖视图。

附图标记：

10-本体部；11-第一侧壁；110-凸缘；12-极柱；12a-正极柱；12b-负极柱；13-防爆阀；20-散热部；21-壳体；22-相变材料；211-第一部分；2111-第一侧表面；2112-第二侧表面；212-第二部分；23-泄压阀。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种电池及电池装置，用以解决现有技术中存在的随着单电池能量及能量密度的提升，电池释放的热量显著增多，一旦电池发生热失控，可能导致较严重的安全事故的问题。

如图1、图2、图3、图4所示，该电池包括本体部10与散热部20，散热部20设置在本体部10的表面，散热部20包括相变材料22以及封装相变材料22的壳体21，壳体21包括第一部分211和第二部分212，第一部分211朝向远离本体部10的方向凸起，并形成容纳相变材料22的腔室，第二部分212贴合本体部10的表面设置，且与本体部10连接。

具体而言，该电池包括本体部10与散热部20，且散热部20位于本体部10的表面，其中，本体部10包括电芯，电芯由正极片、负极片以及隔膜通过卷绕或者堆叠形成；散热部20包括壳体21和相变材料22，壳体21将相变材料22封装于本体部10表面，使得相变材料22与本体部10的表面直接接触，如此，本体部10内的热量可以快速地传递给相变材料22，热传导的效率较高，使得相变材料22能够在较短的时间内吸收足够的热量，并发生气化，从而逸散到外部环境中，由于相变材料22在发生相变的过程中能够吸收大量失控热量，因此，降低了对其它电池的影响。另外，在电池进行快充的时候，相变材料22也可以吸收一部分热量，有助于给电池降温，并起到均温的作用，避免电池局部过热。

就壳体21而言，壳体21包括第一部分211和第二部分212，其中，第一部分211朝向远离本体部10的方向凸起，从而形成容纳相变材料22的腔室，第二部分212贴合本体部10的表面设置，第二部分212相对第一部分211可以向内翻折或向外翻折，如图1所示，第二部分212相对第一部分211向外翻折，即第二部分212位于第一部分211所形成的腔室的外侧，并且，第二部分212可以为环形结构，并环绕第一部分211所形成的腔室设置，第二部分212与电池的本体部10之间具有较大的接触面积，可以使得散热部20与本体部10的连接比较稳固，且密封性较好。

就相变材料22而言，相变材料22可以为固-气相变材料，或者液-气相变材料，在此不进行具体限定。相变材料22的相变温度应高于电池正常使用时的温度，保证电池正常使用时，相变材料22不会发生相变。

该电池一方面利用相变材料22在发生相变的过程中能够吸收大量失控热量的特性，降低了已发生热失控的电池对其它电池的影响，另一方面，将相变材料22通过壳体21直接封装于本体部10的表面，使得相变材料22直接与本体部10接触，提高了热传导的效率，同时，通过使壳体21中的第二部分212贴设在本体部10表面并与本体部10实现连接，使得散热部20和本体部10之间具有较大的接触面积，提高了固定效果和密封效果。

值得说明的是，上述散热方式以及固定方式可以适用于各种类型的电池，尤其适用于具有较大尺寸的电池，在一些实施例中，若以图1中建立的三维坐标系为参考，本体部10沿X方向的尺寸最大可达700mm，本体部10沿Z方向的尺寸最大可达30mm，能量密度最大可达360Wh/kg，针对这一类电池而言，电池的能量密度较大，热失控时产生的热量较多，容易引发其它电池的热失控，而通过在本体部10的表面设置具有相变材料22的散热部20以后，可以通过散热部20的相变过程吸收大量失控热量，降低对其它电池的影响，从而有效降低了这类电池发生热扩散的风险，使得在提升电池能量密度的同时，能够兼顾电池的散热，并且，散热部20在电池的本体部10进行快充的时候，通过吸收本体部10产生的热量，从而起到对本体部10进行降温的效果。

为了更加清楚的了解本实用新型实施例提供的电池的结构，现对该电池的结构作进一步详细的描述。

具体设置时，本体部10包括第一侧壁11，第一侧壁11设置有凸缘110；散热部20设于第一侧壁11的表面，第二部分212位于第一部分211所形成的腔室的外侧，且第二部分212中至少有一部分与凸缘110连接。

如图1、图3所示，本体部10包括第一侧壁11，第一侧壁11设置有凸缘110，凸缘110突出于本体部10的其它部分，散热部20设于本体部10的第一侧壁11表面，散热部20中，壳体21的第二部分212贴合第一侧壁11的表面设置，并位于第一部分211所形成的腔室的外侧，且第二部分212中至少部分贴合凸缘110的表面设置，在进行固定时，可以将第二部分212与凸缘110进行固定连接，具体的连接方式可以为焊接、粘接等固定方式，通过将第二部分212与凸缘110连接，可以充分利用第一侧壁11的表面积，尽可能地提高散热部20中第一部分211所形成的腔体的体积，增加相变材料22的容量，同时，由于凸缘110为第一侧壁11的边缘部分，在连接时便于操作，有利于提高连接效果，例如，以粘接为例，在第二部分212与凸缘110之间涂覆胶水后，可以通过挤压两者的表面，使得胶水充分填充两者之间的间隙，提高粘接效果。当然，第二部分212除了与凸缘110连接外，还可以与第一侧壁11相接触的其它部分连接，在此不进行具体限定。

可选的，第一侧壁11的表面为本体部10中表面最大的表面，散热部20设于第一侧壁11表面后，可以与本体部10具有较大的接触面积，从而提高散热效果。

继续参考图1，本体部10包括两个极柱12，这两个极柱12的极性相反，散热部20介于这两个极柱12之间。

结合图1、图4所示，两个极柱12分别突出于本体部10的表面设置，且这两个极柱12之间形成可以容纳散热部20的凹腔，将散热部20设于凹腔内，即充分利用了两者之间的这部分空间，同时，也避免了散热部20与两个极柱12发生相互干涉。

具体设置时，散热部20和两个极柱12均设于本体部10的第一侧壁11表面，第一侧壁11为长条形结构，这两个极柱12沿第一侧壁11的长边设置，散热部20介于这两个极柱12之间，散热部20在尽可能的覆盖第一侧壁11的同时，也充分利用了这两个极柱12之间的空间，提高了空间利用率。

若在第一侧壁11中，将长边所在的方向定义为第一方向，即图中的X方向，短边所在的方向定义为第二方向，即图中的Y方向，则一并参考图1、图3、图4，在第一方向(X方向)上，散热部20介于两个极柱12之间，在第二方向(Y方向)上，散热部20中的第二部分212延伸至第一侧壁11的凸缘110处，并与凸缘110连接。

继续参考图1、图4，散热部20远离本体部10设置的表面不突出于极柱12远离本体部10设置的表面，且若以本体部10的表面为基准面，则散热部20突出于本体部10的高度不超过极柱12突出于本体部10的高度，这样，既可以充分利用两个极柱12之间的这部分的空间，也避免了额外增加整个电池的体积。

继续参考图1、图4，这两个极柱12分别为正极柱12a和负极柱12b，第一部分211包括朝向正极柱12a设置的第一侧表面2111和朝向负极柱12b设置的第二侧表面2112，第一侧表面2111和/或第二侧表面2112设置有泄压阀23，泄压阀23用于排出吸热后变为气态的相变材料22，且泄压阀23需足以承受电池生命周期内正常膨胀过程产生的挤压力。

如图1所示，第一部分211具有长方体结构，并包括朝向正极柱12a设置的第一侧表面2111和朝向负极柱12b设置的第二侧表面2112，为了将吸热后变为气态的相变材料22尽快排出至电池的外部，可以在第一侧表面2111和第二侧表面2112中的至少一者设置泄压阀23，由于泄压阀23接近电池的端部，在将多个电池成组置于框架内后，便于在电池的端部区域设置气流通路，从而将经泄压阀23排出的气体尽快排出至外部环境中。

如图2所示的局部放大图中，本实施例以泄压阀23设置在与负极柱12b对应的第二侧表面2112为例进行了示例性说明。

进一步的，若本体部10在与第一侧表面2111相对应的表面设置有防爆阀13，则散热部20至少在第一侧表面2111设置有泄压阀23，泄压阀23的数量可以为一个，也可以为多个，这样，在电池发生热失控时，经防爆阀13喷出的气流和经泄压阀23喷出的气流可以经同一气流通路排出至外部环境中，简化了结构，同理，若本体部10在与第二侧表面2112相对应的表面设置有防爆阀13，则散热部20至少在第二侧表面2112设置有泄压阀23，泄压阀23的数量可以为一个，也可以为多个，该方案的技术效果与上述相同，在此不再重复介绍。

进一步的，若第一侧表面2111设置有泄压阀23，则正极柱12a在第一侧表面2111的正投影与泄压阀23不重合；若第二侧表面2112设置有泄压阀23，则负极柱12b在第二侧表面2112的正投影与泄压阀23不重合。这样，可以避免极柱12对气体的逸散造成阻挡，保证气流通路的流畅。

如图2所示的局部放大图中，泄压阀23设置在第二侧表面2112沿Y方向的边缘位置，从而可以与负极柱12b相错开。

在一些实施例中，散热部20的壳体21中，至少第一部分211为柔性材料制作而成的壳体结构，并且，相变材料22为液-气相变材料。这样，第一部分211形成的腔体在受到挤压时可以发生变形，针对本体部10的尺寸较大，且壳体较薄的产品而言，例如，本体部10沿X方向的尺寸最大可达700mm，沿Z方向的尺寸最大可达30mm，而壳体21厚度介于0.1～0.8mm之间，这种情况下，本体部10的平整度难以保证，使得在将电池成组时，相邻的两个电池之间可能受形变的影响无法紧密贴合，而通过使散热部20的壳体21中能够形成腔体的第一部分211采用柔性材料制作而成，利用该腔体的变形，可以与相邻的电池的表面更加服帖。另外，电池成组后，散热部20在电池装置内还可以起到缓冲的作用。

具体连接时，散热部20与本体部10之间可以通过胶层粘接固定，或者，也可以通过焊接固定。在本体部10的壳体较薄的情况下，当采用焊接方式固定散热部20与本体部10时，热量容易穿透壳体，造成电解液的泄露，因此，可以采用粘接的方式进行固定，保护本体部10的完整性，具体的，散热部20中，壳体21的第二部分212粘接固定在本体部10表面，由于第二部分212具有一定的表面积，在胶层的作用下可以实现良好的固定效果。

基于相同的技术构思，本实用新型实施例还提供一种电池装置，电池装置可以是电池包，也可以是电池模组，该电池装置包括多个上述任一项技术方案所述的电池，这里，多个指至少两个，每个电池包括本体部与散热部，针对发生热失控的电池，本体部释放的热量可以传递给相变材料，相变材料吸收热量后变为气态，并通过泄压阀或破损的壳体排至电池外部，由于相变材料在气化的过程中带走了一部分热量，因此，可以减小热量向周边的电池传递，降低了热扩散的风险。

可选的，该电池装置中，多个电池沿第一方向堆叠设置，散热部20介于相邻的两个电池的本体部10之间，这样，散热部可以同时为相邻的这两个电池的本体部10进行散热。

具体的，本体部10包括第一侧壁11，第一侧壁11的表面为本体部10中面积最大的表面，且第一侧壁11垂直于第一方向设置，第一方向为图1中的Z方向，散热部20设于第一侧壁11表面后，既可以与本体部10具有较大的接触面积，也可以同时为相邻的两个电池的本体部10进行散热。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括本体部与散热部，所述散热部设置在所述本体部的表面，所述散热部包括相变材料以及封装所述相变材料的壳体，所述壳体包括第一部分和第二部分，所述第一部分朝向远离所述本体部的方向凸起，并形成容纳所述相变材料的腔室，所述第二部分贴合所述本体部的表面设置，且与所述本体部连接。

2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述本体部包括第一侧壁，所述第一侧壁设置有凸缘；

所述散热部设于所述第一侧壁表面，所述第二部分位于所述第一部分所形成的腔室的外侧，且至少部分所述第二部分与所述凸缘连接。

3.如权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述本体部设置有两个极柱，所述散热部介于两个所述极柱之间。

4.如权利要求3所述的电池，其特征在于，所述散热部远离所述本体部设置的表面不突出于所述极柱远离所述本体部设置的表面。

5.如权利要求3所述的电池，其特征在于，两个所述极柱分别为正极柱和负极柱，所述第一部分包括朝向所述正极柱设置的第一侧表面和朝向所述负极柱设置的第二侧表面；

所述第一侧表面和/或所述第二侧表面设置有泄压阀。

6.如权利要求5所述的电池，其特征在于，若所述第一侧表面设置有所述泄压阀，则所述正极柱在所述第一侧表面的正投影与所述泄压阀不重合；

若所述第二侧表面设置有所述泄压阀，则所述负极柱在所述第二侧表面的正投影与所述泄压阀不重合。

7.如权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述壳体中，至少所述第一部分为柔性材料制作而成的壳体结构，所述相变材料为液-气相变材料。

8.如权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述第二部分与所述本体部粘接固定。

9.一种电池装置，其特征在于，包括多个如权利要求1～8任一项所述的电池。

10.如权利要求9所述的电池装置，其特征在于，多个所述电池沿第一方向堆叠设置，所述散热部介于相邻的两个所述电池的本体部之间。

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