CN218242005U - 支架及电芯 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种支架及电芯。其中，支架应用于电芯，所述电芯包括壳体和卷芯，所述卷芯容纳于所述壳体的内部，所述支架包括：第一支撑件；连接件，所述连接件的一端与所述第一支撑件的一侧连接；第二支撑件，所述第二支撑件的一侧与所述连接件的另一侧连接；其中，所述第一支撑件的另一侧用于贴合设置于所述卷芯的外表面，或所述第二支撑件的另一侧用于贴合设置于所述壳体的内表面。本申请实施例能够在保证支架适用性的基础上，提高电芯壳体抵抗卷芯膨胀力和膨胀形变的能力。

Description

支架及电芯

技术领域

本申请涉及电芯技术领域，尤其涉及一种支架及电芯。

背景技术

目前，电芯的膨胀现象会对电芯带来以下不利影响：第一，影响电芯使用寿命和使用性能；第二，影响电芯的散热性能；第三，需要电池模组端板具备更大的承受强度。

相关技术中，通过以下方式解决电芯膨胀问题：第一种，改变电池模组的结构设计，提高焊缝、端板、胶黏等的强度，以预留足够的强度阈值，从而保证电池模组能够承受电芯全生命周期的膨胀现象；第二种，设计适当的铝壳内部间隙、外部间隙以及预紧力，以保证电芯生命初期界面接触良好，且随着电芯的循环使用，电芯在整个生命周期的厚度均在一定的范围内，即电芯在整个生命周期正负极都保持良好的接触。

但是，上述两种方式均属于被动接受电芯膨胀，即根据预估的膨胀形变来调整电芯的内部结构。并且，不同型号电芯的膨胀现象存在差异，需根据具体的电芯型号设计特定的模组结构，因此上述两种方式存在一定的局限性。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种支架及电芯，能够在保证支架适用性的基础上，提高电芯壳体抵抗卷芯膨胀力和膨胀形变的能力。

根据本申请的第一方面实施例的支架，应用于电芯，所述电芯包括壳体和卷芯，所述卷芯容纳于所述壳体的内部，所述支架包括：第一支撑件；连接件，所述连接件的一端与所述第一支撑件的一侧连接；第二支撑件，所述第二支撑件的一侧与所述连接件的另一侧连接；其中，所述第一支撑件的另一侧用于贴合设置于所述卷芯的外表面，或所述第二支撑件的另一侧用于贴合设置于所述壳体的内表面。

根据本申请实施例的支架，至少具有如下有益效果：通过将支架与卷芯或壳体的内部贴合设置，使得卷芯发生膨胀时所产生的膨胀力与第一支撑件和/或第二支撑件相互作用，从而限制了卷芯膨胀形变的范围，进而保证了卷芯界面的良好接触，提高了电芯的工作性能以及使用寿命。并且，通过第一支撑件、连接件、第二支撑件依次连接的结构关系，使得在卷芯发生膨胀时，膨胀力首先挤压与卷芯接近的第一支撑件或第二支撑件，连接件对第一支撑件或第二支撑件所承受的膨胀力进行缓冲，从而防止膨胀力突变导致支架断裂时膨胀力对壳体造成的损坏，因此，本申请实施例提供的支架还提高了壳体抵抗卷芯膨胀力和膨胀形变的能力。其次，本申请实施例提供的支架无需根据电芯型号进行特定设计，因此保证了支架在各型号电芯的适用性。

根据本申请的一些实施例，所述连接件包括：至少一个第一子连接件，至少一个所述第一子连接件周向设置于所述第一支撑件；和/或，第二子连接件，所述第二子连接件设置于所述第一支撑件的中心。

根据本申请的一些实施例，第一子连接件和第二子连接件分别至少包括铰链、胶层、弹簧中的任一种。

根据本申请的一些实施例，所述支架还包括：第一保护件，所述第一保护件设置于所述第一支撑件和/或所述第二支撑件的边缘。

根据本申请的第二方面实施例的电芯，包括：壳体；卷芯，所述卷芯容纳于所述壳体的内部，所述卷芯包括正极片、负极片、隔膜；如第一方面所述的支架，所述支架设置于所述壳体的内部，所述第一支撑件的另一侧贴合设置于所述卷芯的外表面，或所述第二支撑件的另一侧贴合设置于所述壳体的内表面。

根据本申请的一些实施例，所述壳体的内层与所述壳体的外层形成夹层；其中，所述卷芯和所述支架收容于所述壳体的内层中；所述电芯还包括：检测装置，所述检测装置设置于所述第一支撑件和/或所述第二支撑件的表面，并用于检测所述卷芯的膨胀参数；其中，所述膨胀参数包括温度参数、形变参数、电压参数中的至少一种；第二保护件，所述第二保护件设置于所述夹层内；所述第二保护件用于储存保护材料，并用于当所述膨胀参数达到预设阈值时，能够将所述保护材料释放到卷芯的表面上。

根据本申请的一些实施例，所述第二保护件包括：收容腔，所述收容腔用于储存所述保护材料；阀门，所述阀门设置于所述收容腔上；控制器，所述控制器与所述阀门连接，所述控制器用于控制所述阀门的导通状态，以使收容腔内的所述保护材料释放到卷芯的表面上。

根据本申请的一些实施例，所述检测装置包括压力传感器、形变传感器、电压传感器、温度传感器中的至少一种。

根据本申请的一些实施例，所述保护材料包括阻燃剂、冷却剂、电解液中的至少一种。

根据本申请的一些实施例，所述电芯包括多个所述收容腔和多个所述检测装置，一个所述收容腔至少与一个所述检测装置对应设置。

本申请提供的支架及电芯，通过上述所描述的支架设计，使得在将电芯组装为电池模组时，可取消相关技术中电池模组中各电芯间的隔板设计，即本申请通过支架替代了相关技术中电芯壳体内部和外部的裕度空间，从而减少了电池模组中部件数量，使得电池模组和电池包能够实现轻量化设计，并在一定程度上降低了电芯膨胀时对电池模组的挤压，提高了电池模组的安全性。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请实施例支架的一结构示意图；

图2为本申请实施例电芯的一结构示意图；

图3A为本申请实施例电芯的另一结构示意图；

图3B为本申请实施例图3A中A部的一结构示意图；

图4为本申请实施例支架的另一结构示意图；

图5为本申请实施例第二保护件的一结构示意图；

图6A为本申请实施例电芯的另一结构示意图；

图6B为本申请实施例电芯的另一结构示意图。

附图标记：

支架100、第一支撑件110、第二支撑件120、第一子连接件130、第二子连接件140、电芯200、壳体210、内层211、外层212、卷芯220、检测装置300、第二保护件400、收容腔410、阀门420。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

参照图1和图2，本申请实施例提供了一种支架100，应用于电芯200，该电芯200包括壳体和卷芯220，卷芯220容纳于壳体的内部。该支架100包括第一支撑件110、连接件和第二支撑件120，连接件的一端与第一支撑件110的一侧连接，连接件的另一端与第二支撑件120一侧连接；第一支撑件110的另一侧用于贴合设置于卷芯220的外表面，或第二支撑件120的另一侧用于贴合设置于壳体的内表面。

具体地，卷芯220在实际使用过程中可能会由于充放电循环、电解液氧化分解产生气体、壳体封装不严引进水等原因发生膨胀现象。为了避免卷芯220膨胀带来的不利影响，在卷芯 220与壳体之间设置支架100，以替代相关技术中壳体与卷芯220之间的裕度空间。在一些具体的实施例中，支架100主要由第一支撑件110、连接件、第二支撑件120依次堆叠形成，支架100的外表面(即第一支撑件110另一侧和第二支撑件120的另一侧)贴合于卷芯220 的外表面或壳体的内表面设置。以第一支撑件110贴合于卷芯220的外表面为例，当卷芯220 发生膨胀现象时，膨胀现象所产生的膨胀力挤压第一支撑件110，直至膨胀力增大导致第一支撑件110断裂。此时，膨胀力通过连接件作用于第二支撑件120。通过第一支撑件110、第二支撑件120分别与卷芯220的相互作用力，使得卷芯220的界面接触良好，从而提高锂离子在卷芯220间的传输效率，进而在一定程度上避免了卷芯220膨胀时有可能会产生的不利影响。其中，连接件用于为卷芯220膨胀时挤压第一支撑件110和第二支撑件120提供缓冲层，以避免膨胀力突变导致第一支撑件110和/或第二支撑件120脆性断裂。

本申请实施例提供的支架100通过与卷芯220或壳体的内部贴合设置，使得卷芯220膨胀时所产生的膨胀力与第一支撑件110和/或第二支撑件120相互作用，从而在保证支架适用性的基础上，提高了壳体抵抗卷芯220膨胀力和膨胀形变的能力，并保证卷芯220界面的良好接触，进而提高了电芯200的工作性能以及使用寿命。

参照图1和图2，在一些实施例中，连接件包括至少一个第一子连接件130和/或第二子连接件140。至少一个第一子连接件130周向设置于第一支撑件110；第二子连接件140设置于第一支撑件110的中心。具体地，为了保证连接件所提供的缓冲作用，可以在第一支撑件 110的一侧设置至少一个第一子连接件130和/或第二子连接件140。以第一支撑件110和第二支撑件120为矩形为例，连接件包括四个第一子连接件130和一个第二子连接件140。四个第一子连接件130的一端对应的与第一支撑件110的四角连接，四个第一子连接件130的另一端对应的与第二支撑件120的四角连接；第二子连接件140的一端与第一支撑件110的中心连接，第二子连接件140的另一端与第二支撑件120的中心连接。可以理解的是，第一支撑件110和第二支撑件120的形状、第一支撑件110的数量可以根据实际情况进行适应性调整，本申请实施例不作具体限定。

其中，第一子连接件130和第二子连接件140分别包括铰链、胶层、弹簧中的任一种。具体地，根据卷芯220膨胀程度的不同，可选取以下任一种方式设置缓冲层(即设置连接件)：第一种，缓冲层只包括第二子连接件140，第二子连接件140为硬连接，即第一支撑件110 通过铰链或胶层与第二支撑件120连接；第二种，缓冲层只包括第一子连接件130，第一子连接件130为软连接，即第一支撑件110通过弹簧与第二支撑件120连接；第三种，缓冲层包括第一子连接件130和第二子连接件140，第一子连接件130为硬连接，第二子连接件140为软连接，即第一支撑件110的中心通过弹簧与第二支撑件120的中心连接，第一支撑件110的周向通过铰链或胶层与第二支撑件120的周向连接；第四种，缓冲层包括第一子连接件130 和第二子连接件140，第一子连接件130和第二子连接件140均为软连接，即第一支撑件110 的中心和周向均通过弹簧与第二支撑件120连接。可以理解的是，上述缓冲层的设置方式仅为示例性的，根据实际需要还可以对缓冲层进行适应性调整。

在一些实施例中，支架100还包括第一保护件，第一保护件设置于第一支撑件110和/或第二支撑件120的边缘。具体地，电芯200上可设置多个如上述任一实施例所描述的支架100，例如，电芯200上设有五个支架100，五个支架100分别设置于卷芯220的四周和中心。卷芯220包括极耳和正负极片(包括正极片和负极片)，当支架100设置于靠近极耳的位置时，为了实现绝缘效果，且避免支架100的锋利角损伤卷芯220，可以在支架100靠近极耳的部分设置第一保护件，例如在第一支撑件110的边缘设置第一保护件。同理，为了避免支架100 的锋利角损伤壳体的内表面，可以在支架100与壳体的接触部分设置第一保护件，例如在第二支撑件120的边缘设置第一保护件。其中，第一保护件为具有缓冲、保护作用的部件，例如橡胶膜等。

在一个具体的实施例中，假设第一支撑件110的最大可承受力为Akg·f/cm²，第二支撑件120的最大可承受力为Bkg·f/cm²，即当第一支撑件110所承受的膨胀力大于A时，第一支撑件110将发生断裂；当第二支撑件120所承受的膨胀力大于B时，第二支撑件120将发生断裂。第一支撑件110和第二支撑件120的厚度比列可根据最大可承受力比列进行设置，即根据A和B进行设置。其中，B＞A。可以理解的是，A和B的具体取值可以根据模拟仿真得到。

其次，第一支撑件110和第二支撑件120的材料可选取较软的弹塑性材料(例如：橡胶)，也可选取较高强度的脆性材料(例如：绝缘陶瓷)。具体地，当卷芯220的膨胀程度剧烈，即需要支架100提供更多的膨胀空间来释放膨胀力时，第一支撑件110和第二支撑件120的材料应选取脆性材料。

参照图2，本申请还提供了一种电芯200。该电芯200包括如上述任一实施例所描述的支架100、壳体和卷芯230。卷芯220容纳于壳体的内部，卷芯220包括正极片、负极片和隔膜。支架100设置于壳体的内部。第一支撑件的另一端贴合设置于卷芯220的外表面，或第二支撑件的另一侧贴合设置于壳体的内表面。

可见，上述支架实施例中的内容均适用于本电芯实施例中，本电芯实施例所具体实现的功能与上述支架实施例相同，并且达到的有益效果与上述支架实施例所达到的有益效果也相同。

参照图3A至图4，在一些实施例中，壳体210的内层211与壳体210的外层212形成夹层，卷芯220和支架100容纳于壳体210的内层211。电芯200还包括检测装置300和第二保护件400，检测装置300设置于第一支撑件110和/或第二支撑件120的表面，并用于检测卷芯220的膨胀参数。第二保护件400设置于夹层内，第二保护件400用于储存保护材料，并用于当膨胀参数达到预设阈值时，能够将保护材料释放到卷芯的表面上。其中，膨胀参数包括温度参数、形变参数、电压参数中的至少一种。

具体地，卷芯220在实际使用过程中可能会由于充放电循环、电解液氧化分解产生气体、壳体210封装不严引进水等原因发生膨胀现象。为了避免卷芯220膨胀时有可能产生的爆炸危险，将壳体210设置为双层结构，即壳体210包括内层211和外层212。卷芯220和支架 100容纳于内层211内表面包围形成的腔体内，第二保护件400容纳于内层211与外层212所形成的夹层中。根据检测精度需求，可将检测装置300设置于第一支撑件110，和/或第二支撑件120的表面。检测装置300用于对卷芯220的膨胀参数进行实时检测，其中，膨胀参数为与卷芯220膨胀状态相关的参数，例如温度参数、形变惨、电压参数等。电池管理系统等外部系统对该膨胀参数进行分析处理，并将分析处理后的参数与预设阈值进行比对，以确定卷芯220的膨胀程度是否剧烈，以及电芯200是否会发生爆炸等危险。当膨胀参数达到预设阈值时，确定卷芯220的膨胀程度剧烈，和/或电芯200存在爆炸等危险，此时电池管理系统等外部系统生成控制信号并发送给第二保护件400。第二保护件400根据该控制信号释放保护材料，以缓解卷芯220的膨胀程度和/或避免发生爆炸等危险。其中，保护材料为用于缓解卷芯220膨胀程度和/或避免发生爆炸等危险的材料。可以理解的是，第二保护件400释放保护材料的方式还包括由电芯200自身进行控制等方式，对比本申请实施例不作具体限定。

参照图3A至图5，在一些实施例中，第二保护件400包括收容腔410、阀门420和控制器(图中未示出)。收容腔410用于储存保护材料；阀门420设置于收容腔410上；控制器与阀门420连接，控制器用于控制阀门420的导通状态，以使收容腔410内的保护材料释放到卷芯220的表面上。

具体地，控制器包括控制芯片等元器件，以控制器与电池管理系统等外部系统通信连接为例，当电池管理系统根据检测装置300发送的膨胀参数确定卷芯220的膨胀程度剧烈，和/ 或电芯200存在爆炸等危险时，电池管理系统生成对应的控制信号。控制器根据该控制信号控制阀门420导通，以使得保护材料从阀门420处流向卷芯220，以缓解卷芯220的膨胀程度和/或避免了电芯200发生爆炸等危险。可以理解的是，当第二保护件400释放保护材料的方式是由电芯200自身进行控制时，控制器控制阀门420导通的方式可根据电芯200自身的结构对上述描述进行适应性调整得到，对此本申请实施例不作具体限定。

在一些实施例中，检测装置300包括压力传感器、形变传感器、电压传感器、温度传感器中的至少一种，保护材料包括阻燃剂、冷却剂、电解液中的至少一种。电芯200的膨胀状态可通过电芯200的形变状态、工作状态等确定，因此电池管理系统可根据形变状态、工作状态中的至少一种确定电芯200是否发生膨胀现象，以及电芯200是否存在爆炸等危险。其中，压力传感器、形变传感器用于提供确定电芯200形变状态的膨胀参数，电压传感器和温度传感器用于提供确定电芯200工作状态的膨胀参数。

参照图3A至图6B，在一些实施例中，检测装置300包括压力传感器(例如薄膜压力传感器)、形变传感器(例如应变片传感器)中的至少一种。具体地，压力传感器和形变传感器用于检测卷芯220的形变参数，压力传感器和形变传感器可设置于第一支撑件110上，和/或第二支撑件120上。在一些实施例中，当卷芯220发生膨胀现象时，电芯200内部的气压将发生变化，作用于支架100的压力(即膨胀力)也将发生相应的变化。此时压力传感器将检测到的压力(即形变参数)发送给电池管理系统。电池管理系统接收该形变参数并对该形变参数进行判断，当该形变参数大于预设阈值时，确定卷芯220膨胀程度剧烈，和/或电芯200 存在爆炸等危险。

和/或，电池管理系统根据如下式(1)计算卷芯220的膨胀形变ΔL₁，当膨胀形变ΔL₁大于预设阈值时，确定卷芯220的膨胀程度剧烈，和/或电芯200存在爆炸等危险。

ΔL₁＝F₁·L₀/(SE)............式(1)

其中，F₁表示压力传感器所检测到的压力(即形变参数)；S表示卷芯220的初始横截面积；E表示卷芯220的弹性模量；L₀表示电芯100初始厚度。

在另一些实施例中，当卷芯220发生膨胀现象时，卷芯220与内层211的间距将发生变化，对应的，当第一支撑件110贴合设置于卷芯220外表面时，第一支撑件110、第二支撑件120与壳体210内层211的间距也会发生相应的变化；或，当第二支撑件120贴合设置于壳体210的内层211时，第一支撑件110、第二支撑件120与卷芯220表面的间距也会发生相应的变化。此时形变传感器发射信号和接收信号的时间间隔由未发生膨胀时的t₁变为t₂(参照图6A和图6B，以第一支撑件110贴合设置于卷芯220的表面、形变传感器设置于第二支撑件120为例)。因此，电池管理系统可根据如下式(2)计算得到第二支撑件120与壳体 210的内层211的间距变化ΔL₂，并根据如下式(3)换算得到膨胀力F₂。电池管理系统根据该膨胀力F₂和预设阈值确定卷芯220的膨胀程度，和/或电芯200是否会发生爆炸等危险。

ΔL₂＝C·(t₁-t₂)/(2·2)............式(2)

ΔL₂＝F₂·L₀/(SE)............式(3)

其中，C表示发射信号(或接收信号)在电解液中的传输速度。

其中，电池管理系统还可以通过上述方法得到的膨胀形变ΔL₁和/或膨胀力F₂预测电芯 200当前性能衰减状态，当当前性能衰减状态与设计值的差值在预设范围内时，电池管理系统生成对应的控制信号，以控制储存于收容腔410内的电解液释放。例如，预设电芯200使用三年后容量保持率的设计值为85％至95％，因此当膨胀形变ΔL₁和/或膨胀力F₂预测电芯200 当前容量保持率为75％至90％时，控制电解液释放，以为电芯200进行补液操作。

在一些实施例中，检测装置300还包括电压传感器。具体地，收容腔410上设置有阀门 420和控制器，电压传感器用于检测电芯200的电压参数。电压传感器可设置于第一支撑件 110上，和/或第二支撑件120上。

当电芯200的充放电循环次数增加时，将会加剧电芯200内部的极化现象，此时负极片发生析锂，电解液分解速度加快，卷芯220的厚度增加，从而导致电芯200充放电容量加快衰减。因此，电池管理系统根据电压传感器检测的电压参数得到电压参数与使用时间SOH的关系曲线，电池管理系统根据该关系曲线判断电芯200的电解液状态(即工作状态包括电解液状态)，并在该关系曲线到达第一预设预警范围内时生成对应的控制信号。控制器根据该控制信号控制对应收容腔141上的阀门420导通，以使电解液能够从收容腔141流出，从而保证了电芯200的工作性能，并在一定程度上避免了卷芯220膨胀程度的加剧。

在一些实施例中，检测装置300包括温度传感器。具体地，收容腔410上设置有阀门420 和控制器，温度传感器用于检测电芯200的温度参数。温度传感器可设置于第一支撑件110 上，和/或第二支撑件120上。

当电芯200发生高温循环过充时，电芯200将发生膨胀现象。因此，电池管理系统根据温度传感器检测的温度参数构建温升曲线，电池管理系统根据该温升曲线判断电芯200的温度状态(即工作状态包括温度状态)，并根据该温升曲线与预设预警范围的关系生成对应的控制信号。控制器根据该控制信号控制收容腔410上的阀门420导通，以使阻燃剂或冷却剂能够从收容腔410中流出，阻燃剂或冷却剂与卷芯220的表面接触，从而避免了卷芯220膨胀程度的加剧，并在一定程度上避免了电芯200发生爆炸等危险。

例如，对于高镍体系的电芯100，当温度参数小于60℃时，确定电芯200为安全状态；当温度参数在60℃至100℃范围内时，控制释放冷却剂；当温度参数大于100℃时，控制释放阻燃剂。对于磷酸铁锂体系的电芯200，当温度参数小于60℃时，确定电芯200为安全状态；当温度参数在60℃至180℃范围内时，控制释放冷却剂；当温度参数大于180℃时，控制释放阻燃剂。

在一些实施例中，电芯200包括多个收容腔410和多个检测装置300，一个收容腔410 至少与一个检测装置300对应设置。具体地，在电芯200夹层内的不同位置设置多个收容腔410，每一个收容腔410用于储存一种类型的保护材料。例如，电芯200包括第一收容腔、第二收容腔、第三收容腔共三个收容腔，第一收容腔用于储存电解液，第二收容腔用于储存阻燃剂，第三收容腔用于储存冷却剂。可以理解的是，无论检测装置300设置于第一支撑件110 上，和/或第二支撑件120上，均可与储存任一种保护材料的收容腔410对应设置。

在一个具体的实施例中，为了保证保护材料的有效性，当根据检测装置300判断电芯200 顶部(例如极耳附件)的温升曲线在预设预警范围内时，电池管理系统向设置于顶部的控制器发送控制信号，以使设置于顶部的收容腔410根据该控制器的控制从阀门420处释放出冷却剂和/或阻燃剂。

在一些实施例中，电芯200还包括钉扎，钉扎为纳米级，钉扎由电解液添加剂形成于正极片、隔膜和负极片的空隙中。具体地，卷芯220由正极片、隔膜、负极片依次卷绕或叠片而成。电芯200在使用过程中，锂离子随着充放电操作在正负极片之间做往返运动，因此良好的界面接触可以提高锂离子的传输效率。然而，随着电芯200循环充放电次数的增加，正负极片与隔膜的间距将变大，甚至会出现“分层”现象，从而导致电芯200界面接触的减弱。基于此，本申请实施例采用Z-pin钉扎增强技术在卷芯220的厚度方向(即卷绕方向的垂直方向)，利用超声机将钉扎依次插入分层严重区域的正极片、隔膜和负极片，以提高层间韧性，进而减少“分层”。其中，钉扎为采用绝缘材料(如纤维)制成的、长度小于1mm的细棒。可以理解的是，还可以在卷芯220的电解液中加入添加剂，添加剂进入到正负极片和隔膜的空隙中，并形成微观纳米钉扎。在一定的温度条件下，钉扎将在电解液中产生钉扎效应，使锂离子与正负极片之间形成良好的界面性能，从而保证了电芯的电性能。

其次，还可以在壳体210的内表面设置微弹簧，当根据上述任一实施例所述的方法确定电芯200发生膨胀现象或膨胀程度剧烈时，控制微弹簧弹射，以将设置于微弹簧上的钉扎弹射入正极片、隔膜和负极片的空隙中。

本申请实施例提供的电芯200通过检测装置300对卷芯220的温度参数、电压参数、形变参数中的至少一种进行实时监测，并在确定卷芯220的膨胀程度剧烈，和/或电芯200存在爆炸等危险时，通过控制器控制阀门420导通，以使电解液、冷却剂、阻燃剂中的至少一种从对应的收容腔410中流出，从而避免了卷芯220膨胀程度的加剧，进而保证了电芯200在生命周期的高性能。可以理解的是，在上述实施例中，预设阈值、预设预警范围可根据电芯200的具体型号进行适应性设置，对此本申请实施例不作具体限定。

本申请实施例还提供了一种电池模组，该电池模组包括多个如上述任一实施例所描述的电芯。

可见，上述电芯实施例中的内容均适用于本电池模组实施例中，本电池模组实施例所具体实现的功能与上述电芯实施例相同，并且达到的有益效果与上述电芯实施例所达到的有益效果也相同。

本申请实施例还提供了一种电池包。该电池包包括至少一个如上述实施例所描述的电池模组和电池管理系统，电池管理系统与电芯的检测装置连接。

同理，上述电芯实施例中的内容均适用于本电池包实施例中，本电池包实施例所具体实现的功能与上述电芯实施例相同，并且达到的有益效果与上述电芯实施例所达到的有益效果也相同。

本申请通过如上述任一实施例所描述的支架设计，使得在将电芯组装为电池模组时，可取消相关技术中电池模组中各电芯间的隔板设计，即本申请通过支架替代了相关技术中电芯壳体内部和外部的裕度空间，从而减少了电池模组中部件数量，使得电池模组和电池包能够实现轻量化设计，并在一定程度上降低了电芯膨胀时对电池模组的挤压，提高了电池模组的安全性。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.支架，应用于电芯，其特征在于，所述电芯包括壳体和卷芯，所述卷芯容纳于所述壳体的内部，所述支架包括：

第一支撑件；

连接件，所述连接件的一端与所述第一支撑件的一侧连接；

第二支撑件，所述第二支撑件的一侧与所述连接件的另一侧连接；

其中，所述第一支撑件的另一侧用于贴合设置于所述卷芯的外表面，或所述第二支撑件的另一侧用于贴合设置于所述壳体的内表面。

2.根据权利要求1所述的支架，其特征在于，所述连接件包括：

至少一个第一子连接件，至少一个所述第一子连接件周向设置于所述第一支撑件；

和/或，第二子连接件，所述第二子连接件设置于所述第一支撑件的中心。

3.根据权利要求2所述的支架，其特征在于，第一子连接件和第二子连接件分别至少包括铰链、胶层、弹簧中的任一种。

4.根据权利要求1至3任一项所述的支架，其特征在于，所述支架还包括：

第一保护件，所述第一保护件设置于所述第一支撑件和/或所述第二支撑件的边缘。

5.电芯，其特征在于，包括：

壳体；

卷芯，所述卷芯容纳于所述壳体的内部，所述卷芯包括正极片、负极片、隔膜；

如权利要求1至4任一项所述的支架，所述支架设置于所述壳体的内部，所述第一支撑件的另一侧贴合设置于所述卷芯的外表面，或所述第二支撑件的另一侧贴合设置于所述壳体的内表面。

6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述壳体的内层与所述壳体的外层形成夹层；其中，所述卷芯和所述支架收容于所述壳体的内层中；

所述电芯还包括：

检测装置，所述检测装置设置于所述第一支撑件和/或所述第二支撑件的表面，并用于检测所述卷芯的膨胀参数；其中，所述膨胀参数包括温度参数、形变参数、电压参数中的至少一种；

第二保护件，所述第二保护件设置于所述夹层内；所述第二保护件用于储存保护材料，并用于当所述膨胀参数达到预设阈值时，能够将所述保护材料释放到卷芯的表面上。

7.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述第二保护件包括：

收容腔，所述收容腔用于储存所述保护材料；

阀门，所述阀门设置于所述收容腔上；

控制器，所述控制器与所述阀门连接，所述控制器用于控制所述阀门的导通状态，以使收容腔内的所述保护材料释放到卷芯的表面上。

8.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述检测装置包括压力传感器、形变传感器、电压传感器、温度传感器中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述保护材料为阻燃剂、冷却剂、电解液中的任一种。

10.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述电芯包括多个所述收容腔和多个所述检测装置，一个所述收容腔至少与一个所述检测装置对应设置。

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