CN218525660U - 电池缓冲垫、电池以及用电设备 - Google Patents

电池缓冲垫、电池以及用电设备 Download PDF

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CN218525660U CN202223098628.9U CN202223098628U CN218525660U CN 218525660 U CN218525660 U CN 218525660U CN 202223098628 U CN202223098628 U CN 202223098628U CN 218525660 U CN218525660 U CN 218525660U
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Abstract

本申请提供了一种电池缓冲垫、电池以及用电设备。电池缓冲垫具有贯穿自身的多个通孔,电池缓冲垫被配置为至少部分放置于相邻两个电芯之间,电芯面向电池缓冲垫的面为电芯的侧面,通孔的轴向与电芯的侧面平行。本申请提供的电池缓冲垫,能够在电池循环过程中既给电池膨胀预留一定空间,防止应力过大导致的析锂,同时限制电池的过度膨胀,避免因极片和隔膜间距过大引起的析锂,从而电池缓冲垫能够降低电池析锂风险,提高电芯安全以及电池生命周期内的循环寿命。

Description

电池缓冲垫、电池以及用电设备
技术领域
本申请属于电池制造技术领域,更具体地说,是涉及一种电池缓冲垫、电池以及用电设备。
背景技术
在锂离子电池单体充放电循环过程中,阴极和阳极活性物质脱嵌锂会引起极片体积的收缩和膨胀。极片的收缩和膨胀伴随着电解液挤出和吸入极片孔隙。当电池在充电和放电之间的静置时间较短时,电解液来不及回流、充分浸润极片,极片某些区域和隔膜之间会出现间距,极片上和隔膜之间出现间距的某些区域会阻碍液相的锂离子传输,从而引发析锂。由于锂离子电池单体(即电芯)在模组或电池包中受到一定的预紧力,极片体积的膨胀也受到一定的限制。但如果给电池的预紧力过大,局部应力的增大也会引发析锂。电池发生析锂现象会影响安全性和电池生命周期内的循环寿命。
实用新型内容
本申请实施例的目的在于提供一种电池缓冲垫、电池以及用电设备,以降低电池析锂的风险,提高电芯安全以及电池生命周期内的循环寿命。
第一方面,本申请提供一种电池缓冲垫,电池缓冲垫具有贯穿自身的多个通孔,电池缓冲垫被配置为至少部分放置于相邻两个电芯之间,电芯面向电池缓冲垫的面为电芯的侧面,通孔的轴向与电芯的侧面平行。
在本申请实施例的技术方案中,电池缓冲垫被配置为至少部分放置于相邻两个电芯之间,从而给电芯之间设置了一定的间距,电池缓冲垫具有贯穿自身的多个通孔,电池缓冲垫具有一定的形变和缓冲能力,当电芯发生膨胀时,能够对电芯的膨胀起到缓冲作用,给电芯预留了一定的膨胀空间;而且,由于电芯膨胀时,在垂直于电芯的侧面方向的膨胀幅度相对较大,而电池缓冲垫在沿着通孔的径向上的形变量比通孔的轴向以及其他方向上的形变量更大,因此,本申请实施例特别地将电池缓冲垫的通孔方向设置为:使得通孔的轴向与电芯的侧面平行,这样当电芯膨胀挤压电池缓冲垫时,电芯沿着通孔的径向挤压电池缓冲垫,从而电池缓冲垫提供的可形变的空间较大,从而防止电芯膨胀时极片应力过大而引发析锂。另一方面,至少部分置于两个电芯之间的电池缓冲垫同时也可以限制电芯过度膨胀,避免电芯膨胀之后因极片和隔膜间距过大而引发析锂。综上,本申请实施例提供的电池缓冲垫能够降低电池析锂风险,从而提高电芯安全以及电池生命周期内的循环寿命。
在一些实施例中,电池缓冲垫呈扁平状结构且具有两个相互平行的宽面,以及连接于两个宽面的周缘之间的窄面,通孔的轴向平行于宽面。
通过将电池缓冲垫的通孔的轴向方向设置为平行于电池缓冲垫的宽面,这样电芯的侧面与通孔的轴向平行,当电芯挤压电池缓冲垫时,电芯不是沿着通孔的轴向挤压电池缓冲垫,而是沿着通孔的径向挤压电池缓冲垫,从而电池缓冲垫提供的可形变的空间较大,从而防止电芯膨胀时极片应力过大而引发析锂。
在一些实施例中,多个通孔呈蜂窝状分布。
通过将电池缓冲垫的通孔设置为呈蜂窝状分布,可使得电池缓冲垫上分布的通孔的数量最大化,这样电池缓冲垫的孔隙率较大,提供可形变的空间较大,从而给电池预留充分的膨胀空间,防止电芯膨胀时极片应力过大而引发析锂。此外,孔隙率较大的电池缓冲垫质量较轻,使得包括了上述电池缓冲垫的电池的质量能量密度较大。
在一些实施例中,通孔的形状为多边形、圆形、椭圆形中的一种。
通过将电池缓冲垫的通孔的形状设置为多边形、圆形、椭圆形中的一种,一方面这些形状的通孔可以比较均匀、整齐有规律且密集地分布于电池缓冲垫上,能够充分利用电池缓冲垫的平面面积,也便于制造具有这些形状的通孔的电池缓冲垫,另一方面,这些形状的通孔结构稳定,有利于电池缓冲垫受力和形变比较均匀。
在一些实施例中,通孔的形状为正六边形,相邻的两个通孔共用同一孔壁。
通过将电池缓冲垫的通孔形状设置为正六边形,相邻的两个通孔共用同一孔壁,这样整个电池缓冲垫的通孔形成蜂窝状,电池缓冲垫的孔隙率较大,提供可形变的空间较大,从而给电池预留充分的膨胀空间,防止电芯膨胀时极片应力过大而引发析锂。孔隙率较大的电池缓冲垫质量较轻,使得包括了上述电池缓冲垫的电池的质量能量密度较大。而且,正六边形的通孔形状规则,结构稳定,受力均匀。
在一些实施例中,多个通孔的形状和/或大小相同;
或,多个通孔的形状和/或大小不完全相同。
通过将电池缓冲垫的通孔的形状和/或大小设置为相同,可便于制造电池缓冲垫。通过将电池缓冲垫的通孔的形状和/或大小设置为不完全相同,则可使得电池缓冲垫不同区域的形变和缓冲性能具有差异,从而可根据电芯不同区域膨胀幅度不同而相应地灵活设置电池缓冲垫各个区域的通孔结构。
在一些实施例中,多个通孔的轴向相互平行。
通过将电池缓冲垫设置为多个通孔的轴向相互平行,可便于制造电池缓冲垫。
在一些实施例中,多个通孔被划分为至少两个区域,同一区域内的通孔的轴向平行,不同区域内的通孔的轴向交叉。
通过将电池缓冲垫不同区域内的通孔的轴向设置为不同,即不同区域内的通孔的轴向交叉,可使得电池缓冲垫不同区域的形变和缓冲性能具有差异,从而可根据电芯不同区域膨胀幅度不同而相应地灵活设置电池缓冲垫各个区域的通孔结构。
在一些实施例中,电池缓冲垫由多块垫体拼接而成,不同的垫体具有不同形状和/或不同大小的通孔。
通过将具有不同形状和/或不同大小的通孔的垫体拼接形成上述电池缓冲垫,可以使得电池缓冲垫不同区域的可形变量不同,不同区域的缓冲性能具有差异,从而可根据电芯不同区域膨胀幅度的不同而相应灵活地将具有不同缓冲性能的垫子拼接形成电池缓冲垫。
在一些实施例中,电池缓冲垫为一体成型的弹性垫。
通过采用一体成型的弹性垫,具有良好的形变缓冲性能,可以给电芯提供较大的膨胀空间,同时能够对电芯的膨胀程度加以限制。
在一些实施例中,电池缓冲垫面向电芯的表面为平面结构。
通过采用表面平整的电池缓冲垫,可使得电芯膨胀时受力均匀。
在一些实施例中,电池缓冲垫的厚度小于或等于3mm。
通过采用厚度小于或等于3mm的电池缓冲垫,可以给电芯提供足够的膨胀空间,同时使得包括上述电池缓冲垫的电池的能量密度较高,不至于过低。
在一些实施例中,电池缓冲垫的厚度为0.5-2mm。
电池缓冲垫的厚度在0.5-2mm范围内,可以给电芯提供足够的膨胀空间,同时使得包括上述电池缓冲垫的电池具有较高的能量密度。
在一些实施例中,电池缓冲垫的孔隙率为60%-80%,孔隙率为所有通孔容积的总和与电池缓冲垫的整体体积的百分比。
电池缓冲垫的孔隙率在60%-80%范围内时,具有较佳的机械强度,可以抑制电芯的过度膨胀,也使得包括上述电池缓冲垫的电池具有较高的能量密度。
第二方面,本申请一种电池,电池包括上述任一实施例的电池缓冲垫和多个电芯,电池缓冲垫至少部分置于相邻的两个电芯之间。
本申请实施例提供的电池,由于包括上述任一实施例中的电池缓冲垫,因此也具备上述任一实施例中的有益效果。
在一些实施例中,电芯具有设置有极柱的平面;其中,通孔的轴向垂直于设置有极柱的平面;或者,通孔的轴向平行于设置有极柱的平面。
通过将通孔的轴向设置为垂直或者平行于电芯的设置有极柱的平面,当电芯挤压电池缓冲垫时,电芯不是沿着通孔的轴向挤压电池缓冲垫,而是沿着通孔的径向挤压电池缓冲垫,从而电池缓冲垫提供的可形变的空间较大,从而防止电芯膨胀时极片应力过大而引发析锂。
第三方面,本申请提供一种用电设备,用电设备包括上述任一实施例的电池。
本申请实施例提供的用电设备,由于包括上述任一实施例中的电池,因此也具备上述任一实施例中的有益效果。
上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例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例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的电池缓冲垫的立体结构示意图;
图2为本申请实施例提供的电池缓冲垫在径向上的截面图;
图3为本申请的一些实施例提供的电池缓冲垫和电芯之间的组装示意图;
图4为图2中电池缓冲垫的截面图中的一部分通孔结构,以展示通孔结构参数之间的关联;
图5为本申请实施例提供的电池的立体结构示意图;
图6为本申请实施例提供的用电设备的立体结构示意图。
其中,图中各附图标记:
100-电池;1-电池缓冲垫;101-通孔;11-截面;2-电芯;21-侧面;22-平面;23-极柱;3-箱体;31-第一部分;32-第二部分;
200-控制器;
300-马达;
1000-用电设备。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义,本文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;本文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;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施例的描述中,技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象,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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中,“多个”的含义是两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中,术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中,术语“多个”指的是两个以上(包括两个),同理,“多组”指的是两组以上(包括两组),“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本申请实施例的描述中,技术术语“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”“轴向”“径向”“周向”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实施例和简化描述,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实施例的限制。
在本申请实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;也可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
随着新能源的快速发展,电池的应用越加广泛。电池包括多个电芯,多个电芯之间可串联或并联或混联,混联是指多个电芯中既有串联又有并联。电芯可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
电芯主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成,并且通常在正极片与负极片之间设有隔膜。正极片和负极片具有活性物质的部分构成电芯的主体部,正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。在电池的充放电过程中,正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应,极耳为形成电流回路提供了连接基础。
在锂离子电池单体充放电循环过程中,阴极和阳极活性物质脱嵌锂会引起极片体积的收缩或膨胀。锂离子电池单体的极片是一种多孔结构,活性物质、导电剂和粘结剂等固体物构成多孔结构的骨架,孔隙中填充有电解液。极片体积的收缩和膨胀主要是固体物的收缩和膨胀。而极片中的固体物的膨胀会导致极片孔隙体积的缩小,从而将孔隙内部的电解液挤出到极片外的空间中。相反地,极片中的固体物的收缩会导致极片孔隙体积增大,又会将极片外的空间中的电解液吸入到孔隙内。在锂离子电池单体循环过程中,极片的收缩和膨胀伴随电解液挤出和吸入的现象一直在发生。
如果电池在充放电循环过程中极片过度膨胀,会导致极片某些区域和隔膜之间出现间距,当电池在充电和放电之间的静置时间较短时,电解液来不及回流、充分浸润极片,极片上和隔膜之间出现间距的某些区域会阻碍液相的锂离子传输,从而引发析锂。由于锂离子电池单体在模组或电池包中受到一定的预紧力,极片体积的膨胀也受到一定的限制。但如果给电池的预紧力过大,局部应力的增大也会引发析锂。电池发生析锂现象会影响安全性和电池生命周期内的循环寿命。
为了解决电池循环过程中发生析锂的问题,申请人发现,可以在电芯和电芯之间放置缓冲垫,缓冲垫可以在电池膨胀时提供一定的缓冲作用,既允许电池发生一定程度的膨胀,同时又可以限制电池的膨胀。但是目前的缓冲垫结构普遍支撑强度高而韧性不强,缓冲垫所能提供的可形变空间较小,从而导致电池的膨胀受到较大限制,使得局部应力增大,引发析锂。
基于此,申请人经过研究发现,对于按照预定方向排布的多个电芯而言,在电芯膨胀时,沿着垂直于相邻两个电芯相对的侧面方向的膨胀幅度相对较大。而缓冲垫在沿着自身各个方向上能够产生形变的程度不同,为了使得缓冲垫能够提供足够的可形变空间,在相邻两个电芯之间放置缓冲垫时,需要将缓冲垫能够产生形变程度较大的方向与相邻两个电芯相对的侧面平行,这样相对而言可允许电池产生更大幅度的膨胀,避免局部应力增大。
因此,申请人设计了一种电池缓冲垫,电池缓冲垫具有贯穿自身的多个通孔,以增加电池缓冲垫的缓冲性能和形变性能。电池缓冲垫被配置为至少部分放置于相邻两个电芯之间且使得贯穿通孔的方向与电芯的侧面平行或者近似平行。这样,相比于其他布置方式,电芯膨胀时对电池缓冲垫的挤压方向是从通孔侧壁向通孔内部方向挤压,电池缓冲垫在这个挤压方向上可形变量比其他方向大,因此可允许电池产生更大幅度的膨胀,避免局部应力增大而引发析锂。电池中采用这样的电池缓冲垫,既能够在电池循环过程中给电池膨胀预留一定的空间,防止应力过大导致析锂现象,同时能够限制电池的过度膨胀,避免因极片和隔膜间距过大而引起析锂,从而提升电池生命周期内的循环寿命和安全性。
本申请实施例公开的电池缓冲垫可用于锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池,但不局限于此。电池可以但不限用于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中,电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等,航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
请一并参阅图1至图3,现对本申请实施例提供的电池缓冲垫进行说明。电池缓冲垫1具有贯穿自身的多个通孔101,电池缓冲垫1被配置为至少部分放置于相邻两个电芯2之间,电芯2面向电池缓冲垫1的面为电芯2的侧面21,通孔101的轴向与电芯2的侧面21平行。
电池包含多个电芯2,多个电芯2按照预定的方向依次排布。电池缓冲垫1被配置为至少部分放置于相邻两个电芯2之间。具体地,可以每相邻两个电芯2之间都可以放置一个电池缓冲垫1;也可以根据实际需要在部分电芯2之间不放置电池缓冲垫1,例如,可以每隔两个电芯2放置一个电池缓冲垫1。电池缓冲垫1具有一定的形变性能,从而使得电池缓冲垫1可对位于自身两侧的两个电芯2的膨胀起到缓冲作用,给电芯2预留一定的膨胀空间。且电池缓冲垫1具有贯穿自身的多个通孔101,通孔101的设置可增加电池缓冲垫1的形变性能,提高电池缓冲垫1的韧性。而且,由于电芯2膨胀时,在垂直于电芯2的侧面21的方向上的膨胀幅度相对较大;而通孔101的轴向与侧面21平行,这样电芯2挤压电池缓冲垫1时是沿着通孔101的径向挤压,电池缓冲垫1在通孔101的径向上的可形变量比通孔101的轴向以及其他方向上的可形变量大,从而电池缓冲垫1能够提供的可形变的空间较大,相比较而言能够允许电芯2产生更大幅度的膨胀,防止电芯2膨胀时极片应力过大而引发析锂。另一方面,置于电芯2之间的电池缓冲垫1同时也相当于给电芯2之间设置了一定的间距,从而可以限制电芯2过度膨胀,避免电芯2膨胀之后因极片和隔膜间距过大而引发析锂。
其中,电池缓冲垫1具有贯穿自身的通孔101,是指通孔101两端的开口分别位于电池缓冲垫1相对的两侧表面。贯穿通孔101的方向是指从通孔101一端开口沿着通孔101内部到另一端开口的方向,也可以说是通孔101的轴向。而通孔101的径向是指垂直于通孔101轴向的方向。例如,对于圆柱形通孔而言,贯穿通孔101的方向即为通孔101的中心轴线方向,也即通孔101的轴向,而通孔101的径向则是指它的圆形截面的直径方向。
电池缓冲垫1可以大致是片状结构,包括一对面积相对较大的大面、分别连接于两个大面两侧的侧面、以及分别连接于两个大面两端的端面,该大面、侧面以及端面连接形成片体。与电芯2接触的是大面,电池缓冲垫1的通孔101的轴向基本平行于电芯的大面,也即侧面21。
通孔101的轴向与电芯2的侧面21平行,应理解为通孔101的轴向与侧面21基本平行,也就是允许通孔101的轴向与该侧面21之间存在较小范围内的夹角,例如该夹角为0-10°,具体可以为0°、1°、1.5°、3°、5°、6°、8°、9°或10°等等。
本申请实施例提供的电池缓冲垫1,通过设置贯穿自身的通孔101,提升了电池缓冲垫1的形变能力和缓冲性能。而且,将电池缓冲垫1的通孔101的方向设置为:使得通孔101的轴向与电芯2的侧面21平行,这样电池缓冲垫1提供的可形变的空间较大,防止电芯2膨胀时极片应力过大而引发析锂。另一方面,置于电芯2之间的上述电池缓冲垫1同时也可以限制电芯2过度膨胀,避免电芯2膨胀之后因极片和隔膜间距过大而引发析锂。综上,本申请实施例提供的电池缓冲垫1,既能够在电池循环过程中给电芯2的膨胀预留一定的空间,防止应力过大导致析锂现象,同时能够限制电芯2的过度膨胀,避免因极片和隔膜间距过大而引起析锂,从而降低电池析锂风险,提高电芯安全以及电池生命周期内的循环寿命。
在一些实施例中,电池缓冲垫1呈扁平状结构且具有两个相互平行的宽面,以及连接于两个宽面的周缘之间的窄面,通孔101的轴向平行于宽面。
图3为本申请的一些实施例提供的电池缓冲垫1和电芯2之间的组装示意图,展示了电池缓冲垫1的其中一种布置方式。如图3所示,电池缓冲垫1置于相邻的两个电芯2之间,两个电芯2各自一侧的侧面21相对,例如在图3中其中一个电芯2的右侧面和另一个电芯2的左侧面相对。电芯2顶部的平面22设有极柱23。电池缓冲垫1分别与两个电芯2各自的侧面21接触的即为宽面,电池缓冲垫1的两个宽面互相平行。连接于两个宽面之间且分别位于宽面的顶部、底部、前端和后端的四个面为窄面,四个窄面环绕宽面的周缘连接。通孔101的轴向垂直于电芯2的设置有极柱23的平面,即如图3中坐标系所示,通孔101的轴向为Z方向,这样通孔101的轴向也平行于宽面。当电芯2膨胀时,电芯2是沿着通孔101的径向挤压电池缓冲垫1,也即从通孔101的侧壁向通孔101内部挤压,而不是沿着通孔101的轴向挤压,从而电池缓冲垫1提供的可形变的空间较大,防止电芯2膨胀时极片应力过大而引发析锂。
在另一些实施例中,电池缓冲垫1置于相邻的两个电芯2之间,两个电芯2各自一侧的侧面21相对,例如,其中一个电芯2的右侧面和另一个电芯2的左侧面相对。电芯2顶部的平面22设有极柱23。通孔101的轴向平行于电芯2的设置有极柱23的平面,即如图3中坐标系所示,通孔101的轴向为X方向,这样通孔101的轴向也平行于宽面。当电芯2膨胀时,电芯2是沿着通孔101的径向挤压电池缓冲垫1,即从通孔101的侧壁向通孔101内部挤压,而不是沿着通孔101的轴向挤压,从而电池缓冲垫1提供的可形变的空间较大,防止电芯2膨胀时极片应力过大而引发析锂。
可以理解的是,如果通孔101的轴向为沿着图3中的Y方向,也即通孔101的轴向垂直宽面和电芯2的侧面21,则电芯2膨胀时会沿着通孔101的轴向挤压电池缓冲垫1,但是电池缓冲垫1在通孔101的轴向上可形变量相比其他方向更小,从而会导致电池缓冲垫1能够提供的可形变空间更小,电芯2膨胀时局部应力增大而引发析锂。
通过将电池缓冲垫1的通孔101方向设置为,通孔101的轴向平行于宽面,使得电芯2挤压电池缓冲垫1时不是沿着通孔101的轴向,而是沿着通孔101的径向挤压,从而电池缓冲垫1提供的可形变的空间较大,防止电芯2膨胀时极片应力过大而引发析锂。
在本申请一些实施例中,通孔101呈蜂窝状分布。
如图1所示,电池缓冲垫1的通孔101数量为多个并均匀分布,所有通孔101的方向相同,且通孔101呈蜂窝状分布。需要理解的是,通孔101呈蜂窝状分布,并不一定意味着通孔101的形状为常规的正六边形或圆形,通孔101也可以采用其他形状且如蜂窝一样彼此错开且密集地分布即可。
通过将电池缓冲垫1的通孔设置为呈蜂窝状分布,可使得电池缓冲垫1上分布的通孔101的数量最大化,这样电池缓冲垫1的孔隙率较大,提供可形变的空间较大,从而给电池预留充分的膨胀空间,防止电芯2膨胀时极片应力过大而引发析锂。此外,孔隙率较大的电池缓冲垫1质量较轻,使得包括了这样的电池缓冲垫1的电池的质量能量密度较大。
在本申请另一些实施例中,通孔101的形状为多边形、圆形、椭圆形中的一种。例如,图1所示的电池缓冲垫1的通孔101形状为正六边形。此外,通孔101还可以是正十二边形、圆形、椭圆形、矩形、正方形、三角形或菱形中的一种。
通过将电池缓冲垫1的通孔101的形状设置为多边形、圆形、椭圆形中的一种,一方面这些形状的通孔101可以比较均匀、整齐有规律且密集地分布于电池缓冲垫1上,能够充分利用电池缓冲垫1的平面面积,也便于制造具有这些形状的通孔101的电池缓冲垫1;另一方面,这些形状的通孔101结构稳定,有利于电池缓冲垫1受力和形变比较均匀。
在本申请的一些实施例中,电池缓冲垫1的多个通孔101的形状相同。例如,电池缓冲垫1的所有通孔101可以都为正六边形。采用相同形状的通孔101,可便于制造电池缓冲垫1,降低制造难度。
在本申请一些实施例中,电池缓冲垫1的多个通孔101的大小相同。采用相同大小的通孔101,可便于制造电池缓冲垫1,降低制造难度。
在本申请一些实施例中,电池缓冲垫1的通孔101数量为多个,多个通孔101的形状不完全相同。也就是说,电池缓冲垫1的至少部分通孔101的形状不同,通孔101的形状至少有两种。例如,电池缓冲垫1的其中一部分通孔101为正六边形,另外一部分通孔101为圆形,正六边形的通孔101位于电池缓冲垫1的中间区域,而圆形的通孔101位于靠近电池缓冲垫1周缘的区域,这样电池缓冲垫1的中间区域和周缘区域的机械性能和形变缓冲性能是不同的。
由于电芯2膨胀时,电芯2的侧面21会挤压电池缓冲垫1,但是侧面21的不同区域由于膨胀幅度不同,对电池缓冲垫1的挤压程度也是不同的。通过在电池缓冲垫1上设置多种不同形状的通孔101,可使得电池缓冲垫1不同区域的可形变量不同,不同区域的缓冲性能和机械性能具有差异,从而可根据电芯2不同区域膨胀幅度的不同而相应地灵活设置电池缓冲垫1各个区域的通孔101的结构,使得电池缓冲垫1各个区域具有不同机械性能和缓冲性能,最终使得电芯2的受力较均匀。
在本申请一些实施例中,电池缓冲垫1的通孔101数量为多个,多个通孔101的大小不完全相同。也就是说,电池缓冲垫1具有至少两种不同大小的通孔101。例如,位于电池缓冲垫1的中间区域的通孔101相对较小,位于靠近电池缓冲垫1周缘区域的通孔101相对较大,这样电池缓冲垫1的中间区域和周缘区域的机械性能和形变缓冲性能是不同的。
通过在电池缓冲垫1上设置多种不同大小的通孔101,可使得电池缓冲垫1不同区域的可形变量不同,不同区域的缓冲性能和机械性能具有差异,从而可根据电芯2不同区域膨胀幅度的不同而相应地灵活设置电池缓冲垫1各个区域的通孔101的结构,使得电池缓冲垫1各个区域具有不同机械性能和缓冲性能,最终使得电芯2的受力较均匀。
在本申请一些实施例中,电池缓冲垫1的通孔101数量为多个,多个通孔101的轴向相互平行,也就是说,这些通孔101的方向相同。采用具有相同方向的通孔101,可便于制造电池缓冲垫1,降低制造难度。
在本申请一些实施例中,电池缓冲垫1的通孔101数量为多个,多个通孔101的方向不完全相同,也就是说,电池缓冲垫1具有至少两种不同轴向方向的通孔101。例如,多个通孔101被划分为至少两个区域,同一区域内的通孔101的轴向平行,不同区域内的通孔101的轴向交叉。这样电池缓冲垫1的不同区域的机械性能和形变缓冲性能是不同的。
通过在电池缓冲垫1上设置多种具有不同轴向方向的通孔101,可使得电池缓冲垫1不同区域的可形变量不同,不同区域的缓冲性能和机械性能具有差异,从而可根据电芯2不同区域膨胀幅度的不同而相应地灵活设置电池缓冲垫1各个区域的通孔101的结构,使得电池缓冲垫1各个区域具有不同机械性能和缓冲性能,最终使得电芯2的受力较均匀。
在本申请一些实施例中,电池缓冲垫1由多块垫体拼接而成,不同的垫体具有不同形状的通孔101。
通过将具有不同形状的通孔101的垫体拼接形成上述电池缓冲垫1,可以使得电池缓冲垫1不同区域的可形变量不同,不同区域的缓冲性能和机械性能具有差异,从而可根据电芯2不同区域膨胀幅度的不同而相应地灵活设置各个垫体的通孔101的结构,使得电池缓冲垫1各个区域具有不同机械性能和缓冲性能,最终使得电芯2的受力较均匀。采用多块垫体拼接形成电池缓冲垫1的方式,更易于制造不同区域具有不同性能的电池缓冲垫1。
在本申请一些实施例中,电池缓冲垫1由多块垫体拼接而成,不同的垫体具有不同大小的通孔101。
通过将具有不同大小的通孔101的垫体拼接形成上述电池缓冲垫1,可以使得电池缓冲垫1不同区域的可形变量不同,不同区域的缓冲性能和机械性能具有差异,从而可根据电芯2不同区域膨胀幅度的不同而相应地灵活设置各个垫体的通孔101的结构,使得电池缓冲垫1各个区域具有不同机械性能和缓冲性能,最终使得电芯2的受力较均匀。采用多块垫体拼接形成电池缓冲垫1的方式,更易于制造不同区域具有不同性能的电池缓冲垫1。
在本申请另一些实施例中,电池缓冲垫1由多块垫体拼接而成,不同的垫体可以具有相同形状的通孔,也可以具有相同大小的通孔。采用多块垫体拼接形成电池缓冲垫1的方式,更易于制造电池缓冲垫1。
在本申请一些实施例中,通孔101的形状为正六边形,相邻两个通孔101共用同一孔壁。
如图1所示,电池缓冲垫1的通孔101的形状为正六边形。相邻两个通孔101共用同一孔壁。通过这样的分布形式,通孔101在电池缓冲垫1上排布紧密,使得通孔101的数量尽可能更多。而对于正六边形的通孔101而言,通孔101的每条边上均邻接另一个通孔101,每个通孔101均和周围的六个通孔相邻且共用同一孔壁,这样整个电池缓冲垫1的通孔101呈蜂窝状分布。
通过将电池缓冲垫1的通孔101形状设置为正六边形,相邻的两个通孔101共用同一孔壁,这样整个电池缓冲垫1的通孔101呈蜂窝状分布,电池缓冲垫1的孔隙率较大,提供可形变的空间较大,从而给电池预留充分的膨胀空间,防止电芯2膨胀时极片应力过大而引发析锂。孔隙率较大的电池缓冲垫1质量较轻,使得包括了这样的电池缓冲垫1的电池质量能量密度较大。而且,正六边形的通孔101形状规则,结构稳定,受力均匀。
在本申请一些实施例中,电池缓冲垫1在径向上的截面的一边为宽度方向,另一边为厚度方向且厚度方向垂直于电芯2的侧面21。请参考图1至图3,宽度方向平行于X轴或Z轴方向,厚度方向平行于Y轴方向;其中电池缓冲垫1在厚度方向上的尺寸为电池缓冲垫1的厚度并用Tgap表示,如图2所示,电池缓冲垫1在宽度方向上的尺寸为电池缓冲垫1的宽度并用Wgap表示;通孔101的内壁边长为s,通孔101的内壁和外壁之间的厚度为壁厚d;
电池缓冲垫1在宽度方向上的单排最大通孔数n为
Figure 563229DEST_PATH_IMAGE001
的最大正 整数;
通孔的边长s为
Figure 214790DEST_PATH_IMAGE002
通孔的壁厚为d为
Figure 463369DEST_PATH_IMAGE003
图2为本申请实施例提供的电池缓冲垫1在径向上的截面图,也即图1中电池缓冲垫1的截面11的示意图。图2所示的电池缓冲垫1的截面11的一边为宽度方向,电池缓冲垫1在宽度方向上的尺寸为电池缓冲垫1的宽度并用Wgap表示。截面11的另一边为厚度方向且厚度方向垂直于电芯2的侧面21,如图3所示。电池缓冲垫1在厚度方向上的尺寸为电池缓冲垫1的厚度并用Tgap表示。通孔101的内壁边长为s,通孔101的内壁和外壁之间的厚度为壁厚d,如图2和图4标注所示。
如图2所示,在沿着电池缓冲垫1的厚度方向上,中心点在同一直线上的多个通孔101定义为一排通孔101。电池缓冲垫1在厚度方向上单排最大通孔数m为大于或等于2的正整数。电池缓冲垫1在厚度方向上单排最大通孔数m,是指通孔101尽可能多地在电池缓冲垫1的厚度方向上布满的情况下单排完整正六边形的通孔101数量的最大值。可以理解,对于确定位置的某一排通孔101,在电池缓冲垫1的厚度方向上布满通孔且各通孔都是完整的情况下,该通孔的数量就是该排通孔数的最大值;而不同位置处的一排通孔的数量最大值可以相同或者不同,当各通孔尺寸都相同时,不同排中的最大通孔数是相同的,当不同排中的通孔尺寸不同时,不同排中的最大通孔数是不同的。上述单排最大通孔数m为电池缓冲垫1全部排通孔中的通孔数最大值。例如,图2所示的电池缓冲垫1中,各通孔形状和尺寸一致,在厚度方向上的单排最大通孔数m为3,3个正六边形的通孔101在厚度方向上恰好布满了电池缓冲垫1。
在沿着电池缓冲垫1的宽度方向上,中心点在同一直线上的多个通孔101定义为一排通孔101。两排通孔101的数量可能不同。电池缓冲垫1在宽度方向上的单排最大通孔数n,是指通孔101尽可能多地在电池缓冲垫1的宽度方向上布满的情况下单排完整正六边形的通孔101数量的最大值。可以理解,对于确定位置的某一排通孔101,在电池缓冲垫1的宽度方向上布满通孔且各通孔都是完整的情况下,该通孔的数量就是该排通孔数的最大值;而不同位置处的一排通孔的数量最大值可以相同或者不同,当各通孔尺寸都相同时,不同排中的最大通孔数也可能不同,当不同排中的通孔尺寸不同时,不同排中的最大通孔数可能不同的。上述单排最大通孔数m为电池缓冲垫1全部排通孔中的通孔数最大值。例如,在图2所示的电池缓冲垫1中,各通孔形状和尺寸一致,中心点均在直线K上的完整正六边形通孔101的数量为5且此排通孔数量最多,因此电池缓冲垫1在宽度方向上的单排最大通孔数n为5。
图2中将划分为多个Wgap区域,因此,Wgap=2h+2s+(n-1)g,其中h为正六边形的通孔 101的内壁顶点和外壁顶点之间的连线的长度。如图4所示,点A、B、C分别为依次相邻的三个 通孔101的中心点并连接形成顶角为120°的等腰三角形,因此,AB=AC;
Figure 592999DEST_PATH_IMAGE004
, 即
Figure 141792DEST_PATH_IMAGE005
结合图4中的标注可知,
Figure 424307DEST_PATH_IMAGE006
Figure 425761DEST_PATH_IMAGE007
Figure 359082DEST_PATH_IMAGE008
因此,
Figure 496802DEST_PATH_IMAGE009
,从而
Figure 959007DEST_PATH_IMAGE010
;相对应地,
Figure 447758DEST_PATH_IMAGE011
故而电池缓冲垫1在宽度方向上的单排最大通孔数n为
Figure 653611DEST_PATH_IMAGE012
的最 大正整数;通孔的壁厚为d为
Figure 645838DEST_PATH_IMAGE013
再次参阅图2可知,在厚度方向上,
Figure 544524DEST_PATH_IMAGE014
Figure 254991DEST_PATH_IMAGE015
,从而
Figure 998956DEST_PATH_IMAGE016
通过上述关于正六边形的通孔101的结构参数m、n、s、d的关联公式,在给定其中部分结构参数时可计算出其余参数的具体数值,并相互验证参数的准确性,优化通孔101的结构,使得具有这样的通孔参数的电池缓冲垫1的孔隙率在较佳的范围内,从而缓解电池在循环过程中的析锂现象。
具体地,在实际应用中,首先根据电池的结构方案和电芯2的侧面21的长度、宽度确定上述电池缓冲垫1的长度、宽度Wgap和厚度Tgap
然后给定电池缓冲垫1在厚度方向上单排最大通孔数m和正六边形通孔101的壁厚 d,根据公式
Figure 376847DEST_PATH_IMAGE017
计算得到正六边形通孔101的边长s;
接着根据公式
Figure 446435DEST_PATH_IMAGE018
计算得到电池缓冲垫1在宽度方向上单排 最大通孔数n的近似值,取
Figure 644198DEST_PATH_IMAGE019
的最大正整数即为n;
最后,根据公式
Figure 457433DEST_PATH_IMAGE020
可计算得到正六边形通孔101的壁厚d的 精确值,以验证壁厚d数值的准确性。
以下是采用不同通孔结构参数m、n、s、d的电池缓冲垫1其孔隙率以及析锂情况的对比试验数据。
实施例1:
电池缓冲垫1的厚度Tgap为2mm,厚度方向上单排最大通孔数m=2,宽度方向上单排最大通孔数n=59,正六边形通孔101的边长s=0.5340,正六边形通孔101的壁厚d=0.1006,孔隙率为85.33%。
实施例2:
与实施例1不同的是:宽度方向上单排最大通孔数n=61,正六边形通孔101的边长s=0.4821,正六边形通孔101的壁厚d=0.1154,孔隙率为70.23%。
实施例3:
与实施例1不同的是:宽度方向上单排最大通孔数n=64,正六边形通孔101的边长s=0.4041,正六边形通孔101的壁厚d=0.2047,孔隙率为49.42%。
实施例4:
与实施例1不同的是:厚度方向上单排最大通孔数m=3,宽度方向上单排最大通孔数n=90,正六边形通孔101的边长s=0.3233,正六边形通孔101的壁厚d=0.0833,孔隙率为70.79%。
实施例5:
与实施例1不同的是:厚度方向上单排最大通孔数m=4,宽度方向上单排最大通孔数n=119,正六边形通孔101的边长s=0.2418,正六边形通孔101的壁厚d=0.0674,孔隙率为70.24%。
实施例6:
与实施例1不同的是:电池缓冲垫1的厚度Tgap为0.5mm,宽度方向上单排最大通孔数n=244,正六边形通孔101的边长s=0.1203,正六边形通孔101的壁厚d=0.0284,孔隙率为70.19%。
实施例7:
与实施例1不同的是:电池缓冲垫1的厚度Tgap为1.5mm,宽度方向上单排最大通孔数n=81,正六边形通孔101的边长s=0.3620,正六边形通孔101的壁厚d=0.0880,孔隙率为70.10%。
实施例8:
与实施例1不同的是:电池缓冲垫1的厚度Tgap为3mm,宽度方向上单排最大通孔数n=41,正六边形通孔101的边长s=0.7205,正六边形通孔101的壁厚d=0.1689,孔隙率为70.28%。
对比例1:
使用环氧树脂制备的厚度为2mm的整片缓冲垫。缓冲垫和电芯2依然按照图3所示的方式组装,以图3所示坐标系来说,定义平行Y方向为缓冲垫厚度方向,平行X方向为缓冲垫长度方向,平行Z方向为缓冲垫宽度方向。
对比例2:
使用环氧树脂制备的厚度为2mm、外框边长为8mm、内框边长为7mm的“回”字型中空缓冲垫。回字形中空缓冲垫在中间位置具有一个正方形的通孔,因此通孔边长即为内框边长。缓冲垫和电芯2依然按照图3所示的方式组装,以图3所示坐标系来说,定义平行Y方向为缓冲垫厚度方向,平行X方向为缓冲垫长度方向,平行Z方向为缓冲垫宽度方向。电芯的侧面21与通孔的轴向垂直,即相当于通孔的轴向是平行图3中的Y方向,也即通孔的轴向为沿着缓冲垫的厚度方向;通孔径向的截面和电芯的侧面21的形状、大小均相同。
对比例3
使用环氧树脂制备的厚度为2mm,具有多个正六边形通孔且通孔呈蜂窝状分布的缓冲垫。缓冲垫和电芯2依然按照图3所示的方式组装,以图3所示坐标系来说,定义平行Y方向为缓冲垫厚度方向,平行X方向为缓冲垫长度方向,平行Z方向为缓冲垫宽度方向。与本申请实施例不同的是,电芯的侧面21与通孔的轴向垂直,即相当于通孔的轴向是平行图3中的Y方向,也即通孔的轴向为沿着缓冲垫的厚度方向;通孔径向的截面和电芯的侧面21的形状、大小均相同。
下面的表1是上述8个实施例的结构参数表:
Figure 689831DEST_PATH_IMAGE021
下面的表2是上述3个对比例的结构参数表:
Figure 195899DEST_PATH_IMAGE022
将实施例1~8和对比例1、2、3制备的缓冲垫与NCM523(指以镍、钴、锰的比例为5:2:3的材料为正极的三元锂离子电池)方形硬壳电池组装成模组,并在25℃恒温箱中进行恒流1C充电/1C放电循环,循环600次。满充后拆解电池,取阳极大面极片,对大面中心和边缘区域用电感耦合等离子光谱发生仪(ICP,Inductive Coupled Plasma EmissionSpectrometer)测量锂元素含量,测试结果见下面表3:
Figure 349800DEST_PATH_IMAGE023
其中,大面中心Li含量/大面边缘Li含量(wt.%)是指,极片大面中心锂含量和极片大面边缘锂含量的质量比,该比值越高则说明极片析锂现象越严重。综合以上测试数据说明,使用本申请实施例提供的电池缓冲垫1,能够给电池中的电芯2提供一定的膨胀空间,同时对电芯2的过度膨胀加以限制,从而缓解电芯2在循环过程中由于膨胀导致的析锂,提高电芯的安全性能。特别是通过上述8个实施例以及对比例3的对比数据可知,在通孔均为正六边形且呈蜂窝状分布的前提下,本申请实施例中采用通孔101的轴向与电芯2的侧面21平行的方式,相比于对比例3中采用通孔的轴向与电芯2的侧面21垂直的方式,电池缓冲垫1具有更佳的形变缓冲性能并兼具适宜的机械强度,可明显缓解电池发生析锂的现象。在选取电池缓冲垫1的结构参数需综合考虑加工难度、材料成本、电池的能量密度,确定合适的结构参数进行设计。
在本申请一些实施例中,电池缓冲垫1为一体成型的弹性垫。例如,可采用一体成型的高分子化合物弹性垫,具体可为天然或者合成的高分子化合物缓冲垫。高分子化合物材质的电池缓冲垫1具有良好的韧性和形变缓冲性能,也具有适宜的机械强度,可以给电芯2提供一定的膨胀空间,同时能够对电芯2的膨胀程度加以限制。
在本申请一些实施例中,电池缓冲垫1为丁基橡胶垫或者氟橡胶垫。丁基橡胶或者氟橡胶材质的电池缓冲垫1具有适宜的形变缓冲性能和机械强度,可以给电芯2提供一定的膨胀空间,同时能够对电芯2的膨胀程度加以限制。
在一些实施例中,电池缓冲垫1面向电芯2的表面为平面结构,这样可使得电芯2膨胀时受力均匀。其中,电池缓冲垫1面向电芯2的表面为平面结构,是指电池缓冲垫1面向电芯2的表面基本平整,相较于其他位置,电池缓冲垫1在通孔101周缘处没有明显凸起或凹陷,电池缓冲垫1的表面不会随着通孔101的分布而高低起伏,电池缓冲垫1面向电芯2的表面并不是绝对的光滑,允许电池缓冲垫1的表面材质具有应有的粗糙度。
在本申请的一些实施例中,电池缓冲垫1的厚度Tgap小于或等于3mm。电池缓冲垫1的厚度过小,则缓冲空间较小;电池缓冲垫1的厚度过大,则会导致电池的能量密度降低,所以应在保证均衡缓冲和抑制膨胀的条件下,尽可能选择小的厚度。电池缓冲垫1的厚度小于或等于3mm,可以给电芯2提供足够的膨胀缓冲空间,同时使得包括了电池缓冲垫1的电池的能量密度较高,不至于过低。
在本申请一些实施例中,电池缓冲垫1的厚度Tgap为0.5-2mm,具体地可为0.5mm、1mm、1.5mm或2mm。特别地,电池缓冲垫的厚度在0.5-2mm范围内,可以给电芯2提供足够的膨胀缓冲空间,同时使得包括了电池缓冲垫1的电池具有较高的能量密度。
在申请一些实施例中,电池缓冲垫1的孔隙率为60%-80%。例如,电池缓冲垫1的孔隙率为60%、65%、70%或者80%。
电池缓冲垫1的孔隙率是指所有通孔101容积的总和与电池缓冲垫1的整体体积的百分比。电池缓冲垫1的孔隙率过低,则电池缓冲垫1的质量较大,会降低电池的质量能量密度;而电池缓冲垫1的孔隙率过大,则电池缓冲垫1的强度较低,会导致无法抑制电芯2的过度膨胀。电池缓冲垫1的孔隙率在60%-80%范围内时,具有较佳的机械强度,可以抑制电芯2的过度膨胀,也使得电池具有较高的能量密度。
根据本申请的第二方面,本申请还提供一种电池100,电池100包括上述任一实施例的电池缓冲垫1和多个电芯2,电池缓冲垫1至少部分置于相邻的两个电芯2之间。多个电芯2按照预定的方向排布。
电池缓冲垫1置于相邻的两个电芯2之间,是指电池缓冲垫1是位于相邻两个电芯2之间,但是在电池100中,不是任意相邻两个电芯2之间都有电池缓冲垫1,有些电芯2之间可以不放置电池缓冲垫1。例如,根据实际需要,可以每隔两个电芯2放置一个电池缓冲垫1。
电池100也还可以包括箱体3,箱体3用于为电芯2提供容纳空间,箱体3可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体3可以包括第一部分31和第二部分32,第一部分31与第二部分32盖合在一起,第一部分31和第二部分32共同限定出用于容纳电芯2的容纳空间。电池缓冲垫1和多个电芯2可以直接容置于箱体3中。
电池100还可以包括汇流排组件,汇流排组件用于将多个电芯2进行电性连接,例如电芯2之间可通过汇流排组件进行串联、并联或者混联。混联是指多个电芯2中既有串联又有并联。
在本申请一些实施例中,电池缓冲垫1和多个电芯2先排布形成整体,再于整体的两侧加上端板并通过绑带进行绑定之后形成电池模组。电池模组的数量可为多个,多个电池模组再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体3内。
电池100还可以包括热管理系统等其他结构,电池模组和热管理系统等结构组装在一起并容置于箱体3内。
此外,上述电池缓冲垫1和多个电芯2形成的整体可以作为电池100直接装设于例如车体等用电设备上。
电池100可为锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池,但不局限于此。电池100可以但不限用于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、汽车、轮船、航天器等等。其中,电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等,航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
本申请实施例提供的电池100,由于包括上述任一实施例中的电池缓冲垫1,因此也具备上述任一实施例中的有益效果。
在本申请一些实施例中,电芯2具有设置有极柱23的平面22,通孔101的轴向垂直于电芯2的设置有极柱23的平面22。例如,如图3所示,电芯2具有设置有极柱23的平面22,通孔101的轴向垂直于电芯2的设置有极柱23的平面22,即如图3中坐标系所示,通孔101的轴向为Z方向。当电芯2膨胀时,电芯2是沿着通孔101的径向挤压电池缓冲垫1,也即从通孔101的侧壁向通孔101内部挤压,而不是沿着通孔101的轴向挤压,从而电池缓冲垫1提供的可形变的空间较大,防止电芯2膨胀时极片应力过大而引发析锂。
在本申请一些实施例中,通孔101的轴向平行于电芯2的设置有极柱23的平面22。例如,电芯2具有设置有极柱23的平面22,通孔101的轴向平行于电芯2的设置有极柱23的平面22,即如图3中坐标系所示,通孔101的轴向为X方向。当电芯2膨胀时,电芯2是沿着通孔101的径向挤压电池缓冲垫1,即从通孔101的侧壁向通孔101内部挤压,而不是沿着通孔101的轴向挤压,从而电池缓冲垫1提供的可形变的空间较大,防止电芯2膨胀时极片应力过大而引发析锂。
通过将电池缓冲垫1的通孔101方向设置为通孔101的轴向平行或垂直于电芯2的设置有极柱23的平面22,使得电芯2挤压电池缓冲垫1时,电芯2不是沿着通孔101的轴向而是沿着通孔101的径向挤压电池缓冲垫1,从而电池缓冲垫1提供的可行变的空间较大,防止电芯2膨胀时极片应力过大而引发析锂。
根据本申请的第三方面,本申请还提供一种用电设备1000,用电设备1000包括上述任一实施例的电池100。电池100的数量可为一个或多个,多个电池100可串联或并联或混联形成一个整体。用电设备1000可以包括但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、汽车、轮船、航天器等等。其中,电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等,航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
在本申请一些实施例中,用电设备1000为车辆,可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车,新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。如图6所示,用电设备1000的内部设置有电池100,电池100可以设置在用电设备1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于用电设备1000的供电,例如,电池100可以作为用电设备1000的操作电源。用电设备1000还可以包括控制器200和马达300,控制器200用来控制电池100为马达300供电,例如,用于车辆的启动、导航和行驶时的工作用电需求;此外,电池100不仅可以作为车辆的操作电源,还可以作为车辆的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆提供驱动动力。
本申请实施例提供的用电设备1000,由于包括上述任一实施例中的电池100,因此也具备上述任一实施例中的有益效果。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种电池缓冲垫,其特征在于,所述电池缓冲垫具有贯穿自身的多个通孔,所述电池缓冲垫被配置为至少部分放置于相邻两个电芯之间,所述电芯面向所述电池缓冲垫的面为所述电芯的侧面,所述通孔的轴向与所述侧面平行。
2.如权利要求1所述的电池缓冲垫,其特征在于,所述电池缓冲垫呈扁平状结构且具有两个相互平行的宽面,以及连接于两个所述宽面的周缘之间的窄面,所述通孔的轴向平行于所述宽面。
3.如权利要求1所述的电池缓冲垫,其特征在于,所述多个通孔呈蜂窝状分布。
4.如权利要求1所述的电池缓冲垫,其特征在于,所述通孔的形状为多边形、圆形、椭圆形中的一种。
5.如权利要求4所述的电池缓冲垫,其特征在于,所述通孔的形状为正六边形,相邻的两个所述通孔共用同一孔壁。
6.如权利要求1所述的电池缓冲垫,其特征在于,所述多个通孔的形状和/或大小相同;
或,所述多个通孔的形状和/或大小不完全相同。
7.如权利要求1所述的电池缓冲垫,其特征在于,所述多个通孔的轴向相互平行。
8.如权利要求1所述的电池缓冲垫,其特征在于,所述多个通孔被划分为至少两个区域,同一区域内的所述通孔的轴向平行,不同区域内的所述通孔的轴向交叉。
9.如权利要求1所述的电池缓冲垫,其特征在于,所述电池缓冲垫由多块垫体拼接而成,不同的所述垫体具有不同形状和/或不同大小的所述通孔。
10.如权利要求1-8任一项所述的电池缓冲垫,其特征在于,所述电池缓冲垫为一体成型的弹性垫。
11.如权利要求1-9任一项所述的电池缓冲垫,其特征在于,所述电池缓冲垫面向电芯的表面为平面结构。
12.如权利要求1-9任一项所述的电池缓冲垫,其特征在于,所述电池缓冲垫的厚度小于或等于3mm。
13.如权利要求12所述的电池缓冲垫,其特征在于,所述电池缓冲垫的厚度为0.5-2mm。
14.如权利要求1-9任一项所述的电池缓冲垫,其特征在于,所述电池缓冲垫的孔隙率为60%-80%,所述孔隙率为所有所述通孔容积的总和与电池缓冲垫的整体体积的百分比。
15.一种电池,其特征在于,包括如权利要求1-14任一项所述的电池缓冲垫和多个电芯,所述电池缓冲垫至少部分置于相邻的两个所述电芯之间。
16.如权利要求15所述的电池,其特征在于,所述电芯具有设置有极柱的平面;
其中,所述通孔的轴向垂直于设置有极柱的平面;或者,所述通孔的轴向平行于设置有极柱的平面。
17.一种用电设备,其特征在于,包括权利要求15或16所述的电池。
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