CN218602556U - 一种电池及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电池及电子设备，所述电池包括：电芯组，所述电芯组包括堆叠设置的至少两个电芯，且所述至少两个电芯之间电连接；相变片，所述相变片位于第一电芯的第一面与第二电芯的第一面之间，所述第一电芯与所述第二电芯为所述至少两个电芯中两个相邻设置的电芯，且所述第一电芯的第一面朝向所述第二电芯的第一面。本申请可以提高电池的性能。

Description

一种电池及电子设备

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池及电子设备。

背景技术

为了获得大容量、长续航、大功率输出，锂电池模组往往采用多个电芯通过串联或者并联方式连接成组，在充电或者放电过程中，会造成热量聚集而引起电池温度升高及电芯之间温差增大。若电芯之间温度分布不均匀，温差过大，会导致电芯的不平衡放电、性能不一致，长期使用，其温差将进一步扩大，形成恶性循环，造成电池的性能较差。

发明内容

本申请提供一种电池及电子设备，以解决电芯之间温差增大造成电池的性能较差的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种电池，包括：

电芯组，所述电芯组包括堆叠设置的至少两个电芯，且所述至少两个电芯之间电连接；

相变片，所述相变片位于第一电芯的第一面与第二电芯的第一面之间，所述第一电芯与所述第二电芯为所述至少两个电芯中两个相邻设置的电芯，且所述第一电芯的第一面朝向所述第二电芯的第一面。

第二方面，本申请实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括如本申请实施例第一方面公开的所述电池。

本申请实施例中，通过电芯组中堆叠设置的至少两个电芯之间电连接，增加电池的容量；并在所述至少两个电芯中两个相邻设置的电芯之间设置相变片，在充电或放电过程中，相变片可吸收电芯的热量，从而降低电池的温度以及至少两个电芯之间的温差；而在寒冷环境下，相变片可将吸收的热量缓慢释放，对电芯进行加热，从而延缓电池温度的降低。即将所述至少两个电芯之间的温差降低，提升电池的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，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是本申请实施例提供的电池的结构示意图之一；

图2是本申请实施例提供的相变片的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的电池的结构示意图之二；

图4是本申请实施例提供的胶带的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的电池支架的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的保温片的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，本申请中使用“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，例如A和/或B和/或C，表示包含单独A，单独B，单独C，以及A和B都存在，B和C都存在，A和C都存在，以及A、B和C都存在的7种情况。

请参阅图1至图5。本申请实施例提供的一种电池，如图1所示，包括：

电芯组100，所述电芯组100包括堆叠设置的至少两个电芯101，且所述至少两个电芯101之间电连接；

相变片200，所述相变片200位于第一电芯1011的第一面与第二电芯1012的第一面之间，所述第一电芯1011与所述第二电芯1012为所述至少两个电芯101中两个相邻设置的电芯，且所述第一电芯1011的第一面朝向所述第二电芯1012的第一面。

其中，电池中可包括一个或多个电芯组100，在存在多个电芯组100的情况下，每一电芯组100中的多个电芯101堆叠设置，且多个电芯组100之间可以并排设置，具体的，如图1所示，可将8个电芯101分为两个电芯101电芯101组100，在同一电芯组100的4个电芯101之间串联连接，两个电芯组100之间也串联连接，从而为外部供电。

如图2所示，相变片200为片状，以插入两个相邻的电芯101之间。可以理解，上述相变片200中的相变材料可使用石蜡作为基材，并在石蜡中掺混金属纳米颗粒、膨胀石墨等高导热性的物质提高相变片200的导热系数。

在任意两个相邻的电芯101之间可设置一相变片200，在充电或放电过程中，可通过相变片200吸收电芯101的热量，从而降低电池的温度以及电芯101之间的温差；而在寒冷环境下，相变片200可将吸收的热量缓慢释放，对电芯101进行加热，从而延缓电池温度的降低。

本申请实施例中，通过电芯组100中堆叠设置的至少两个电芯101之间电连接，增加电池的容量；并在所述至少两个电芯101中两个相邻设置的电芯101之间设置相变片200，在充电或放电过程中，相变片200可吸收电芯101的热量，从而降低电池的温度以及至少两个电芯101之间的温差；而在寒冷环境下，相变片200可将吸收的热量缓慢释放，对电芯101进行加热，从而延缓电池温度的降低。即将所述至少两个电芯101之间的温差降低，提升电池的性能。

可选地，所述相变片200由相变材料和聚合物混合形成。

可选地，所述聚合物包括如下至少一项：

聚乙烯；

乙烯-醋酸乙酸共聚物；

聚氨酯。

需要说明的是，相关技术中使用的相变材料通常在石蜡中掺混金属纳米颗粒、膨胀石墨等高导热性的物质提高其自身的导热系数加以应用，石蜡融化后流动性很强，而金属纳米颗粒和膨胀石墨这类高导热性物质并不具备定型的作用，导致其在发生相变后，直接液态化，实际应用需设计外壳对其封装，避免溢流。

可以理解，本实施例中，上述相变材料和上述聚合物混合可作为胶态相变材料(也称为复合有机相变材料)，即使用聚乙烯(polyethylene，PE)、乙烯-醋酸乙酸共聚物(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer，EVA)、聚氨酯(polyurethane，PU)等聚合物中的一项或多项对相变材料进行有效包裹形成上述相变片200，通过聚合物与相变材料的均匀混合，上述胶态相变材料在相变后能保持固体形态，不流动，可避免溢流。

该实施方式中，通过所述聚合物与所述相变材料混合形成所述相变片200，可使所述相变片200在相变后能保持固体形态，不流动，可避免溢流。并且，所述相变片200无需使用外壳封装，节省空间，还可利用所述相变片200自身的弹性和可压缩性，以适应电芯组100的膨胀。

可选地，所述相变片200的尺寸与所述多个电芯101的尺寸配合设置。

具体的，对于方形电池，上述相变片200的性质可设置为矩形，且上述相变片200接触上述第一电芯1012的一面的尺寸与上述第一电芯1012的第一面的尺寸可相同，上述相变片200接触上述第二电芯1012的一面的尺寸与上述第二电芯1012的第一面的尺寸可相同。

该实施方式中，所述相变片200的尺寸与所述多个电芯101的尺寸配合设置，可尽量增加所述相变片200与电芯101之间的接触面积，同时避免相变片200位于相邻电芯101之间时对所述电芯组100尺寸的影响。

可选地，如图1、图3和图4所示，所述电池还包括胶带300，所述胶带300围绕所述电芯组100和所述相变片200设置，以使所述相变片200贴合所述第一电芯1011和所述第二电芯1012；

所述相变片200的厚度压缩范围为所述相变片200的厚度的0至30％。

其中，在电芯组100中，相变片200的厚度与两个相邻设置的电芯101之间的间隙大小配合设置，且相变片200具备弹性和可压缩性，在电芯101膨胀的情况下，电芯101之间的间隙缩小，相应的，相变片200的厚度也可进行压缩，具体的，相变片200的厚度压缩范围为所述相变片200的厚度的0至30％，可为电芯101多次充放电后厚度方向的膨胀预留出空间，以及保持相变片200与电芯101之间的接触紧密性，从而降低相变片200与电芯101之间的热阻，同时增强电池的结构稳定性，避免晃动。

可以理解，相变片200的厚度指相变片200的初始厚度，即相变片200的厚度压缩量可在相变片200的初始厚度的0至30％的范围内变化，从而在电芯101之间的间隙变化时，相变片200的厚度可相应进行压缩。

可选地，所述胶带300包括纤维布和阻燃层，所述阻燃层涂覆于所述纤维布的表面。

胶带300可为绝缘胶带，绝缘胶带的基材为纤维布，并通过在基材表面上涂阻燃材料形成阻燃层，例如，可使用丙烯酸阻燃胶作为阻燃材料。

对于位于两个电芯101之间的相变片200，可通过其自身的导热能力吸收电芯101的热量或向电芯101传递热量。并且相变片200自身存在弹性和可压缩性，电芯组100多次充放电后，在电芯组100厚度方向上会存在膨胀，可以通过电芯101之间的相变片200保持电芯组100整体结构的稳定性。

具体的，上述胶带300可沿电芯组100的厚度方向和宽度方向进行围绕，且位于电芯组100的长度方向的中间位置，胶带300的厚度可设置为0.1至0.15mm，例如0.12mm，胶带300的宽度可根据电芯组100的长度设置。

该实施方式中，通过所述胶带300围绕所述电芯组100和所述相变片200设置，以使所述相变片200贴合所述第一电芯101和所述第二电芯101，可以使所述电芯组100中的电芯101与相变片200之间的接触更紧密，从而增强电芯组100的结构稳定性，以及提高相变片200的利用效率。

可选地，所述电池包括多组所述胶带300，多组所述胶带300沿所述电芯组100的第一方向间隔设置。

其中，上述第一方向为电芯组100的长度方向，在胶带300的宽度较小时，可沿电芯组100的长度方向间隔设置多组胶带300，具体的，若电芯组100设置有两组胶带300，可分别设置在电芯组100沿长度方向上的两侧，若电芯组100设置有三组胶带300，可在电芯组100沿长度方向上的中间位置设置一组胶带300，在该组胶带300的两侧分别设置一组胶带300，且多组胶带300的设置可以是等间隔的。

该实施方式中，多组所述胶带300沿所述电芯组100的第一方向间隔设置，可进一步增强电芯101之间堆叠的紧密性。

可选地，如图3和图5所示，所述电池还包括电池支架400，所述电池支架400设置有容置腔401，所述电芯组100设置于所述容置腔401内，且所述容置腔401的尺寸与所述电芯组100的尺寸配合设置。

需要说明的是，上述电池支架400可作为电池的外壳，对电池进行结构固定和保护。

其中，上述容置腔401的形状和大小均可与电芯组100的形状和大小相配合，以使上述电芯组100设置在上述容置腔401内时，可通过上述容置腔401的形状和大小对电芯组100的结构进行限位。

该实施方式中，所述电芯组100设置于所述容置腔401内，且所述容置腔401的尺寸与所述电芯组100的尺寸配合设置，可通过所述电池支架400对电芯组100的结构进行固定和保护。

可选地，如图1、图3和图6所示，所述电池还包括保温片500，所述保温片500的第一面设置有粘性材料，所述保温片500的第一面通过所述粘性材料粘贴在所述电芯组100的表面。

其中，上述保温片500具有保温效果，例如，导热率较低的泡棉。上述保温片500的第一面可设置有粘性材料，例如，可在上述保温片500的第一面涂抹胶后粘贴到电芯组100的表面，如图3所示，可粘贴到电芯组100的底部和侧面，或使用泡棉作为保温片500时，可将泡棉自带的背胶作为粘性材料，直接粘贴到电芯组100的表面。

可选地，所述保温片500粘贴于所述电芯组100的侧壁和/或所述电芯组100的底部。

在电池中，可根据实际需求，在电芯组100的侧壁粘贴保温片500，或者在电芯组100的底部粘贴保温片500，或者在电芯组100的侧壁和电芯组100的底部均粘贴保温片500。

该实施方式中，所述电芯组100的表面粘贴所述保温片500，在低温环境下，可通过所述保温片500减缓所述电芯组100的降温速度，并且通过所述多个电芯101之间的相变片200释放热量对电芯101进行加热时，还可通过所述电芯组100表面粘贴的保温片500减少相变片200释放的热量的散发，进一步减缓所述电芯组100在低温环境中的降温，提高电池的环境适应能力。

可选地，如图1和图3所示，所述电芯101包括正极耳1013和负极耳1014；

所述电池还包括极耳板600和连接器700，所述极耳板600包括极耳板本体601，所述极耳板本体601设置有多个第一连接端、多个第二连接端、第三连接端和第四连接端，每一电芯的正极耳1013电连接一第一连接端，每一电芯的负极耳1014电连接一第二连接端，所述第三连接端电连接所述连接器700的第一端，所述第四连接端电连接所述连接器700的第二端。

需要说明的是，上述极耳板本体601中，可设置内部走线，即在每一电芯101的正极耳1013电连接一第一连接端，每一电芯101的负极耳1014电连接一第二连接端后，通过上述极耳板本体601的内部走线或第一连接端与第二连接端之间的焊接，令电芯组100中的每一电芯101实现串联连接，若存在多个电芯组100，也可通过上述极耳板本体601的内部走线，令不同电芯组100的电芯101之间实现串联连接，进而通过上述极耳板本体601的第三连接端将电芯组100的正极连接上述连接器700的第一端，通过上述极耳板本体601的第四连接端将电芯组100的负极连接上述连接器700的第二端。上述连接器700用于将电池的正负极与外部器件连接，为外部器件供电。

多个电芯101之间可串联连接，以提高电池整体的电压和容量，具体的，对于电芯101在正放的情况下，其正极耳位于右侧位置，其负极耳位于左侧位置，为便于将同一电芯组100的电芯串联，可以多个电芯101按照正放和倒放的交叉顺序堆叠，例如，如图1和图3所示，电芯1011为正放，电芯1012为倒放，这样，电芯1011的正极耳的下方为电芯1012的负极耳，电芯1012的正极耳的下方为下方电芯的负极耳，电芯1011的正极耳与电芯1012的负极耳通过极耳板本体601上对应的一第一连接端焊接对应的一第二连接端，即可实现两个电芯的串联，并且，电芯1011的正极耳可焊接在极耳板本体601的顶部位置，电芯1012的负极耳可穿过一极耳孔6011，进而实现电芯1012的负极耳与电芯1011的正极耳之间的电连接。

其中，在同一电芯组100中相邻的两个电芯之间的串联可参照上述电芯1011与电芯1012的连接。每一电芯101的正极耳1013和负极耳1014均可弯折设置，通过每一电芯101的正极耳1013和负极耳1014均弯折设置，可增加相邻两个电芯的极耳之间的距离，例如，两个相邻电芯中位于上方的电芯的极耳朝上弯折，位于下方的电芯的极耳朝下弯折，从而使两个电芯的极耳距离增加，并便于连接至极耳板本体601上。该实施方式中，每一电芯101的正极耳电连接一第一连接端，每一电芯101的负极耳电连接一第二连接端，所述第三连接端电连接所述连接器700的第一端，所述第四连接端电连接所述连接器700的第二端，即通过所述极耳板本体601可实现所述电芯组100的各电芯101之间的电连接，并配合所述连接器700将所述电芯组100的正负极引出，为外部供电。

可选地，如图3所示，所述极耳板本体601还设置有多个极耳孔6011；

所述多个电芯包括第一电芯，所述第一电芯的正极耳1013穿过一极耳孔6011以电连接一第一连接端，或者所述第一电芯的正极耳1013焊接于所述极耳板本体601边缘的对应位置以电连接一第一连接端；

所述第一电芯的负极耳1014穿过一极耳孔6011以电连接一第二连接端，或者所述第一电芯的负极耳1014焊接于所述极耳板本体601边缘的对应位置以电连接一第二连接端。

其中，上述极耳板本体601与电芯101的极耳可通过焊接的方式固定，并实现极耳与极耳板本体601中对应端的电连接。

其中，上述第一电芯可以是多个电芯101中的任一电芯，对于第一电芯，若第一电芯极耳的位置与上述极耳板本体601的一极耳孔6011的位置对应，那么第一电芯的极耳可穿过该对应的极耳孔6011焊接到上述极耳板本体601上，并与上述极耳板本体601的第一连接端或第二连接端电连接；若第一电芯极耳的位置不存在对应的极耳孔6011，可焊接到上述极耳板本体601边缘的对应位置上，并与上述极耳板本体601的第一连接端或第二连接端电连接。

该实施方式中，所述多个电芯101包括第一电芯，所述第一电芯的正极耳1013穿过一极耳孔6011以电连接一第一连接端，或者所述第一电芯的正极耳1013焊接于所述极耳板本体601边缘的对应位置以电连接一第一连接端；所述第一电芯的负极耳1014穿过一极耳孔6011以电连接一第二连接端，或者所述第一电芯的负极耳1014焊接于所述极耳板本体601边缘的对应位置以电连接一第二连接端601。即所述多个电芯101的极耳可通过所述极耳孔6011或焊接至所述极耳板本体601边缘的对应位置，实现与所述极耳板本体601的电连接，并可增加所述多个电芯101的极耳与所述极耳板本体601连接的稳固性。

以下对本申请实施例的应用进行如下举例说明。

以扫地机器人中的锂电池模组为例，锂电池模组结构如图3所示，共8颗电芯，电芯之间采用串联的连接形式进行电连接，锂电池模组包括电芯组100、相变片200、胶带300、电池支架400、保温片500、极耳板600和连接器700。

在组装过程中，先放置最下面的那颗电芯，然后放入相变片200，紧接着放入另外一颗电芯，再放入相变片200，依次堆叠，呈现类似“三明治”的结构，相变片200置于两颗电芯101之间。以相同的方式组装另外一侧的电芯组100后，用胶带300紧固两个电芯组100和相变片200，胶带300为醋酸布，厚度0.12mm，本申请实施例中醋酸布在宽度方向上加长，仅布置一片，置于电芯中央位置。其中，醋酸布300具体布置片数可根据电芯的长度合理选择。

然后，采用极耳板103对电芯极耳进行焊接，实现锂电池模组的电连接，然后在锂电池模组的底部和四周布置保温片500，本申请实施例中使用泡棉作为保温片500，泡棉自带背胶，直接粘贴在电芯组200的表面，且泡棉厚度1.0～1.5mm，本申请实施例使用的泡棉厚度为1.2mm。

最后，将包括电芯组100、相变片200、胶带300和保温片500的整体组件置于电池支架400中，完成锂电池模组的组装。其中电池支架400为塑料材质，其厚度为1.0～1.5mm，本申请实施例使用的电池支架400的厚度为1.5mm，用于承托电芯，对其进行结构固定和保护。

其中，本申请实施例使用的相变片以石蜡为基体，采用PE、EVA等聚合物对相变材料进行有效包裹，成品后片材化形成上述相变片200。相变片200的相变温度为40～45℃，相变潜热140J/g，导热率0.3W/(m-K)，厚度1.2mm。

将锂电池模组在环境温度25℃时，以最大功率放电，单电芯热功耗10W进行仿真比较计算，未采用相变片200时，电芯放电结束时表面温度分布为65.15～70.56℃，最大温差为5.41℃；而采用相变片200后，电芯放电结束时电芯表面温度分布为58.04～59.04℃，最大温差仅为1.00℃，即电池的最高温度和温差在使用相变片200后均大幅度下降，最高温度下降了11.52℃，温差下降了4.41℃，温升降低以及温差减小的效果显著。

本申请实施例进一步提供一种电子设备，所述电子设备包括上述电池。需要说明的是，本申请实施例所提供的电子设备包括上述电池实施例中的全部技术特征，并能达到相同的技术效果，为避免重复，此处不再赘述。

其中，电子设备可以是无人机、扫地机器人、电动工具等使用小动力类锂电池的设备，还可以是手机、平板电脑(Tablet Personal Computer)、膝上型电脑(LaptopComputer)或称为笔记本电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、掌上电脑、上网本、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、移动上网装置(Mobile Internet Device，MID)、可穿戴式设备(Wearable Device)或车载设备(Vehicle User Equipment，VUE)、行人终端(Pedestrian User Equipment，PUE)等终端侧设备，可穿戴式设备包括：智能手表、手环、耳机、眼镜等。需要说明的是，在本申请实施例并不限定上述电子设备的具体类型。

以上所述是本申请实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括：

电芯组，所述电芯组包括堆叠设置的至少两个电芯，且所述至少两个电芯之间电连接；

相变片，所述相变片位于第一电芯的第一面与第二电芯的第一面之间，所述第一电芯与所述第二电芯为所述至少两个电芯中两个相邻设置的电芯，且所述第一电芯的第一面朝向所述第二电芯的第一面。

2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池还包括胶带，所述胶带围绕所述电芯组和所述相变片设置；

所述相变片的厚度压缩范围为所述相变片的厚度的0至30％。

3.如权利要求2所述的电池，其特征在于，所述电池包括多组所述胶带，多组所述胶带沿所述电芯组的第一方向间隔设置。

4.如权利要求2所述的电池，其特征在于，所述胶带包括纤维布和阻燃层，所述阻燃层涂覆于所述纤维布的表面。

5.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池还包括保温片，所述保温片的第一面设置有粘性材料，所述保温片的第一面通过所述粘性材料粘贴在所述电芯组的表面。

6.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述保温片粘贴于所述电芯组的侧壁和/或所述电芯组的底部。

7.如权利要求1所述的电池，其特征在于，

所述电芯包括正极耳和负极耳；

所述电池包括极耳板和连接器，所述极耳板包括极耳板本体，所述极耳板本体设置有多个第一连接端、多个第二连接端、第三连接端和第四连接端，每一电芯的正极耳电连接一第一连接端，每一电芯的负极耳电连接一第二连接端，所述第三连接端电连接所述连接器的第一端，所述第四连接端电连接所述连接器的第二端。

8.如权利要求7所述的电池，其特征在于，所述极耳板本体还设置有多个极耳孔；

所述多个电芯包括第一电芯，所述第一电芯的正极耳穿过一极耳孔以电连接一第一连接端，或者所述第一电芯的正极耳焊接于所述极耳板本体边缘的对应位置以电连接一第一连接端；和/或

所述第一电芯的负极耳穿过一极耳孔以电连接一第二连接端，或者所述第一电芯的负极耳焊接于所述极耳板本体边缘的对应位置以电连接一第二连接端。

9.如权利要求1至8中任一项所述的电池，其特征在于，所述相变片包括：

相变材料；

聚合物，所述聚合物包裹所述相变材料。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至9中任一项所述的电池。

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