CN219303780U - 电池及用电设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电池技术领域,具体公开了一种电池及用电设备,该电池包括电池组件和导热件。其中,电池组件包括有电池单体,电池单体的数量至少一个,电池单体包括多个表面,多个表面包括面积最大的第一表面,导热件包括两个导热体,两个导热体分别通过第一表面与电池单体导热连接。根据本申请的电池,第一表面为电池单体面积最大的面,导热件的两个导热体分别通过第一表面与电池单体导热连接,增加了导热件与电池单体之间的接触面积,从而提高了导热件与电池单体之间的换热速率,使得电池的换热效率得到了有效地提高。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,尤其涉及一种电池及用电设备。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息,其并不必然是现有技术。
随着新能源的发展,越来越多的领域采用新能源作为动力。由于具有能量密度高、可循环充电、安全环保等优点,电池被广泛应用于新能源汽车、消费电子、储能系统等领域中。
由于电池工作时会产生一定的热量,为了避免造成电池的过度温升,电池中通常设有导热件,从而对电池中的电芯进行换热。但是,导热件通常设置在电池的底部或者顶部,电池与导热件之间的换热面积较小,导致了电池的换热效率较差。
实用新型内容
鉴于上述问题,本申请提供一种电池及用电设备,解决了电池的换热效率较差的问题。
本申请的第一方面提出了一种电池,所述电池包括:
电池组件,所述电池组件包括至少一个电池单体,所述电池单体包括多个表面,所述多个表面包括面积最大的第一表面;
导热件,所述导热件包括至少两个导热体,所述至少两个导热体分别通过所述第一表面与所述电池单体导热连接。
根据本申请的电池,第一表面为电池单体面积最大的面,导热件的至少两个导热体分别通过第一表面与电池单体导热连接,增加了导热件与电池单体之间的接触面积,从而提高了导热件与电池单体之间的换热速率,使得电池的换热效率得到了有效地提高。
在本申请的一些实施方式中,所述第一表面的数量为两个,两个所述第一表面相对设置,所述导热体的数量为两个,每个所述导热体通过一个所述第一表面与所述电池单体导热连接。第一表面为电池单体面积最大的面,通过在电池单体上设置两个第一表面,并且每个导热体与一个第一表面导热连接,进一步增大了电池单体与导热件之间的接触面积,使得导热件与电池单体之间的换热效率得到了进一步地提高,从而进一步地提高了电池的换热效率。
在本申请的一些实施方式中,所述第一表面与水平面相交设置。第一表面与水平面相交设置,导热体通过第一表面与电池单体导热连接,从而减少了导热件占用电池在竖直向空间的情况,使得电池的空间利用率能够得到有效地提高。
在本申请的一些实施方式中,所述电池单体的数量至少为两个且沿预设方向排列设置,所述预设方向与所述第一表面相交并与水平面平行,相邻两个所述电池单体之间设有一个所述导热件的一个所述导热体。利用一个导热件的一个导热体分别对相邻两个电池单体进行换热,从而减少了电池内部的换热结构,使得电池内部的空间利用率得到了有效地提高。
在本申请的一些实施方式中,所述导热件还包括连接体,所述连接体包括主体部以及连接于所述主体部的两个可形变部,所述可形变部与所述导热体一一对应连接,所述可形变部至少能够在所述预设方向上发生形变。在主体部与导热体之间设置可形变部,利用可形变部具有形变的能力,能够吸收导热体以及电池单体的制造公差,使得导热件与电池单体之间的装配性能够得到提高,同时,由于第一表面为面积最大的面,电池在使用过程中,第一表面易于发生膨胀的情况,通过在主体部与导热体之间设置可形变部,利用可形变部的形变作用来适应第一表面的膨胀以及应力释放。
在本申请的一些实施方式中,所述连接体内设有主通道,所述导热体内设有分支通道,所述分支通道与所述主通道连通设置,所述主通道和所述分支通道均用于容纳换热介质。换热介质在主通道以及分支通道内流动,换热介质通过导热体以及第一表面实现与电池单体的换热,通过设置主通道以及分支通道,能够实现利用换热介质对电池单体进行散热,从而进一步提高了导热件与电池单体之间的换热效率,使得电池的换热效率得到了有效地提高。
在本申请的一些实施方式中,所述导热件上设有介质入口和介质出口,所述介质入口设置在所述连接体或任一所述导热体上,所述介质出口设置在所述连接体或任一所述导热体上。设置介质入口以及介质出口,以实现换热介质流入以及流出导热件,从而实现利用流动的换热介质对电池单体进行散热,同时,将介质入口设置在连接体或者任意一个导热体上,以及将介质出口设置在连接体或任意一个导热体上,从而提高了介质入口以及介质出口布置位置的灵活性,以适应电池的内部结构。
在本申请的一些实施方式中,所述导热体与所述第一表面之间设置有粘接层,所述粘接层为导热胶层。通过设置粘接层以及将粘接层设置为导热胶层,不仅实现了第一表面与导热体之间的有效连接,同时也保证了导热体与第一表面之间能够有效进行换热,使得换热的效率得到了保证。
在本申请的一些实施方式中,所述导热体与所述第一表面之间具有导热区域,所述导热区域的面积与所述第一表面的面积的比值范围为[0.2,0.95]。通过对导热区域的面积进行设置,在保证导热件与电池单体之间具有足够换热面积的同时,在第一表面的延展方向上,减少了导热体凸出电池单体的情况,减少了导热件受力破损的情况。
本申请的第二方面还提出了一种用电设备,包括如上所述的电池,所述电池用于提供电能驱动所述用电设备行走。
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
图1示意性地示出了根据本申请一种实施方式的车辆的结构示意图;
图2示意性地示出了根据本申请一种实施方式的电池的分解结构示意图;
图3示意性地示出了根据本申请一种实施方式的电池的部分结构示意图;
图4示意性地示出了根据本申请一种实施方式的电池的部分结构示意图;
图5示意性地示出了根据本申请一种实施方式的电池的部分结构示意图;
图6示意性地示出了根据本申请一种实施方式的电池的部分结构示意图;
图7为图6中所示结构的另一视角的结构示意图;
图8为图6中所示结构的导热件的结构示意图;
图9为图8中所示的导热件成型前的结构示意图;
图10为图9中所示的导热件的A部放大结构示意图;
图11为图6中所示结构的电池单体的结构示意图;
a为预设方向,b为水平面。
附图标记如下:
1000、车辆;
100、电池;200、控制器;300、马达;
110、电池组件;10、电池单体;11、第一表面;
120、箱体;121、第一部分;122、第二部分;
130、导热件;131、导热体;132、连接体;1321、主体部;1322、可形变部;133、介质入口;134、介质出口。
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。
目前,从市场形势的发展来看,电池的应用越加广泛。电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统,而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具,以及航空航天等多个领域。随着电池应用领域的不断扩大,其市场的需求量也在不断地扩增。
本申请人注意到,现有电池在工作时会产生一定的热量,为了避免造成电池的过度温升,电池中通常设有导热件,从而对电池中的电芯进行换热。但是,导热件通常设置在电池的底部或者顶部,电池与导热件之间的换热面积较小,导致了电池的换热效率较差,因此,如何解决电池的换热效率较差的问题成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
为了解决了电池的换热效率较差的问题,申请人研究发现,将导热件设置两个导热体,并且将两个导热体分别与电池单体面积最大的第一表面导热连接,从而增加了导热件与电池单体之间的接触面积,进而提高了导热件与电池单体之间的换热速率,使得电池的换热效率得到了有效地提高。
本申请实施例涉及的电池可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请涉及的电池单体、电池等组成该用电装置的电源系统。
本申请实施例中利用电池作为电源的用电设备可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、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。
应理解,本申请实施例描述的技术方案不仅仅局限适用于上述所描述的电池和用电设备,还可以适用于所有包括箱体的电池以及使用电池的用电设备,但为描述简洁,下述实施例均以电动车辆为例进行说明。
请参照图1,图1示意性地示出了根据本申请一种实施方式的车辆的结构示意图。车辆1000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。车辆1000的内部设置有电池100,电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电,例如,电池100可以作为车辆1000的操作电源。车辆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1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中,电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源,还可以作为车辆1000的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
为了满足不同的使用电力需求,电池100可以包括多个电池单体,电池单体是指组成电池组件或电池包的最小单元。多个电池单体可经由电极端子而被串联和/或并联在一起以应用于各种应用场合。本申请中所提到的电池100包括电池组件或电池包。其中,多个电池单体之间可以串联或并联或混联,混联是指串联和并联的混合。电池100也可以称为电池包。本申请的实施例中多个电池单体可以直接组成电池包,也可以先组成电池组件,电池组件再组成电池包。
图2示意性地示出了根据本申请一种实施方式的电池的分解结构示意图。图2中,电池100可以包括多个电池组件110和箱体120,多个电池组件110容纳于箱体120内部。箱体120用于容纳电池单体或电池组件110,以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。箱体120可以是单独的长方体或者圆柱体或球体等简单立体结构,也可以是由长方体或者圆柱体或球体等简单立体结构组合而成的复杂立体结构,本申请实施例对此并不限定。箱体120的材质可以是如铝合金、铁合金等合金材料,也可以是如聚碳酸酯、聚异氰脲酸酯泡沫塑料等高分子材料,或者是如玻璃纤维加环氧树脂的复合材料,本申请实施例对此也并不限定。
在一些实施例中,如图2所示,箱体120可以包括第一部分121和第二部分122,第一部分121与第二部分122相互盖合,第一部分121和第二部分122共同限定出用于容纳电池单体的空间。第二部分122可以为一端开口的空心结构,第一部分121可以为板状结构,第一部分121盖合于第二部分122的开口侧,以使第一部分121与第二部分122共同限定出容纳电池单体的空间;第一部分121和第二部分122也可以是均为一侧开口的空心结构,第一部分121的开口侧盖合于第二部分122的开口侧。
图2示意性地示出了根据本申请一种实施方式的电池的分解结构示意图。图2中,电池组件110可以包括多个电池单体10,多个电池单体10可以先串联或并联或混联组成电池组件110,多个电池组件110再串联或并联或混联组成电池。本申请中,电池单体10可以包括锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等,本申请实施例对此并不限定。电池单体10可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,本申请实施例对此也不限定。电池单体10一般按封装的方式分成三种:柱形电池单体、方体方形电池单体和软包电池单体,本申请实施例对此也不限定。
电池单体包括壳体、端盖组件和电极组件。端盖组件包括端盖,端盖是指盖合于壳体开口以将电池单体的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地,端盖的形状可以与壳体的形状相适应以配合壳体。可选地,端盖可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成,这样,端盖在受挤压碰撞时就不易发生形变,使电池单体能够具备更高的结构强度,安全性能也可以有所提高。端盖的材质也可以是多种的,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等,本申请实施例对此不作特殊限制。
在一些实施例中,在端盖的内侧还可以设置有绝缘件,绝缘件可以用于隔离壳体内的电连接部件与端盖,以降低短路的风险。示例性的,绝缘件可以是塑料、橡胶等。
端盖组件包括设于端盖上的用于在电池单体的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。
壳体是用于配合端盖以形成电池单体的内部环境的组件,其中,形成的内部环境可以用于容纳电极组件、电解液以及其他部件。壳体和端盖可以是独立的部件,可以于壳体上设置开口,通过在开口使端盖盖合开口以形成电池单体的内部环境。不限地,也可以使端盖和壳体一体化,具体地,端盖和壳体可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面,当需要封装壳体的内部时,再使端盖盖合壳体。壳体可以是多种形状和多种尺寸的,例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地,壳体的形状可以根据电芯组件的具体形状和尺寸大小来确定。壳体的材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等,本申请实施例对此不作特殊限制。
电极组件是电池单体中发生电化学反应的部件。壳体内可以包含一个或更多个电极组件。电极组件主要由极片(正极片和负极片)卷绕(一个极片整体的一端固定,另一端以一端为圆心进行一个方向上的缠绕)或层叠(设定层叠宽度,以层叠宽度为基础进行往复折叠,以实现极片的堆叠)放置形成,并且通常在正极片与负极片之间设有隔膜。极片(正极片和负极片)具有活性物质的部分构成电芯组件的主体部,正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。
在本申请的一些实施例中,如图3至图11所示,本申请提出了一种电池100,电池100包括电池组件110和导热件130。其中,电池组件110包括有电池单体10,电池单体10的数量至少一个,电池单体10包括多个表面,多个表面包括面积最大的第一表面11,导热件130包括至少两个导热体131,至少两个导热体131分别通过第一表面11与电池单体10导热连接。
根据本申请的电池100,第一表面11为电池单体10面积最大的面,导热件130的两个导热体131分别通过第一表面11与电池单体10导热连接,增加了导热件130与电池单体10之间的接触面积,从而提高了导热件130与电池单体10之间的换热速率,使得电池100的换热效率得到了有效地提高。
需要理解的是,导热连接是指电池单体10与导热件130之间相连并能够进行换热,其中,电池单体10与导热件130之间可以为直接连接,也可以为间接连接。当电池单体10与导热件130之间直接连接时,两者通过接触位置的表面进行换热;当电池单体10与导热件130之间间接连接时,两者通过接触位置的过渡部件(例如导热胶或者导热垫等)进行换热。电池100在运行的过程中,电池单体10通过其表面进行散热,将导热件130与电池单体10的表面导热连接,可使得导热件130能够与电池单体10进行换热,以将电池单体10的温度保持在安全运行温度之下。电池单体10具有多个表面,其中,第一表面11为面积最大的面,通过将导热件130的导热体131与第一表面11导热连接,与现有技术相比,能够使得导热件130与电池单体10之间的接触面积得到有效地增加,接触面积的增加使得换热面积得到了增大,从而增加了换热的效率,进而能够提高电池100的换热效率。
另外,导热件130的导热体131的数量至少为两个,并且将全部的导热体131分别与第一表面11导热连接,从而能够使得导热件130的结构更加分散,在保证导热件130换热能力的基础上,使得导热件130的整体厚度(垂直第一表面11的方向)能够被减小,减少了导热件130在电池100的内部所占用的空间,从而能够使得电池100内部的空间利用率得到提高。
需要指出的是,在本申请的实施方式中,一个导热件130的两个导热体131可以用于一个电池单体10的换热(如图3、图5、图6以及图7所示),也可以用于多个电池单体10的换热(如图4所示)。
另外,导热体131的数量可以为两个、三个、四个、五个……,导热体131的数量可根据具体的应用进行设定,当导热体131的数量大于3个时,全部导热体131在第一表面上分散设置。以下以导热体131的数量为两个进行具体说明:
在本申请的一些实施方式中,如图4所示,构成电池100的电池单体10为圆柱电池单体,圆柱电池单体具有顶面、底面以及圆周面,其中,圆周面的面积均大于底面的面积以及顶面的面积,圆周面为圆柱电池单体的第一表面11。当导热件130与圆柱电池单体配合时,将导热件130的两个导热体131分别与圆周面相抵接,使得圆周面能够与两个导热体131连接,导热件130通过两个导热体131以及圆周面与圆柱电池单体导热连接。利用两个导热体131与圆柱电池单体的圆周面导热连接,从而增加了导热件130与圆柱电池单体之间的接触面积,从而使得导热件130与圆柱电池单体之间的换热能力得到了增加,进而增加了电池的换热效率。
需要指出的是,圆周面具有弧度,导热与圆周面相配合的侧面设有弧形槽,弧形槽的弧度与圆周面的弧度相同,部分圆周面设置在弧形槽内并与弧形槽的内表面相贴合,进一步增加了圆柱电池单体与导热件130之间的接触面积,使得导热件130与圆柱电池单体之间的换热效率得到了提高。
在本申请的一些实施方式中,如图3所示,构成电池100的电池单体10为方壳电池单体,方壳电池单体具有六个表面,其中,在六个表面中具有两个面积最大的第一表面11,两个第一表面11在方壳电池单体上相对设置(相对设置是指,两个第一表面11设置在六个表面中相反设置的两个表面,并且该两个表面平行间隔设置)。当导热件130与方壳电池单体配合时,将导热件130的两个导热体131中的一个与一个第一表面11导热连接,两个导热体131中的另一个与另一个第一表面11导热连接。第一表面11为方壳电池单体面积最大的面,通过在方壳电池单体上设置两个第一表面11,并且每个导热体131与一个第一表面11导热连接,进一步增大了方壳与导热件130之间的接触面积,使得导热件130与方壳电池单体之间的换热效率得到了进一步地提高,从而进一步地提高了电池100的换热效率。
在本申请的一些实施方式中,如图5所示,构成电池100的电池单体10为OS(One-Stop)高锰铁锂电池单体,OS高锰铁锂电池单体具有多个表面,其中,在多个表面中具有两个面积最大的第一表面11,两个第一表面11在OS高锰铁锂电池单体上相对设置(相对设置是指,两个第一表面11设置在多个表面中相反设置的两个表面,并且该两个表面平行间隔设置)。当导热件130与OS高锰铁锂电池单体配合时,将导热件130的两个导热体131中的一个与一个第一表面11导热连接,两个导热体131中的另一个与另一个第一表面11导热连接。第一表面11为OS高锰铁锂电池单体面积最大的面,通过在OS高锰铁锂电池单体上设置两个第一表面11,并且每个导热体131与一个第一表面11导热连接,进一步增大了OS高锰铁锂电池单体与导热件130之间的接触面积,使得导热件130与OS高锰铁锂电池单体之间的换热效率得到了进一步地提高,从而进一步地提高了电池100的换热效率。
在本申请的一些实施方式中,如图6和图7所示,构成电池100的电池单体10为刀片电池单体,刀片电池单体具有六个表面,其中,在六个表面中具有两个面积最大的第一表面11,两个第一表面11在刀片电池单体上相对设置(相对设置是指,两个第一表面11设置在多个表面中相反设置的两个表面,并且该两个表面平行间隔设置)。当导热件130与刀片电池单体配合时,将导热件130的两个导热体131中的一个与一个第一表面11导热连接,两个导热体131中的另一个与另一个第一表面11导热连接。第一表面11为电池单体10面积最大的面,通过在电池单体10上设置两个第一表面11,并且每个导热体131与一个第一表面11导热连接,进一步增大了刀片电池单体与导热件130之间的接触面积,使得导热件130与刀片电池单体之间的换热效率得到了进一步地提高,从而进一步地提高了电池100的换热效率。
在本申请的一些实施方式中,第一表面11与水平面相交设置。
需要理解的是,第一表面11与水平面相交设置是指,第一表面11可以与水平面垂直设置,也可以与水平面呈角度设置(角度范围在0°~90°(不包括两个端点值)或角度范围在90°~180°(不包括两个端点值))。
具体地,如图7所示,在图7中,b表示为水平面,第一表面11与水平面垂直相交设置,导热体131通过第一表面11与电池单体10导热连接,即导热体131占用了电池100的侧向空间,从而减少了导热件130占用电池100在竖直向空间的情况,使得电池100的空间利用率能够得到有效地提高。
在本申请的一些实施方式中,在电池100内部,电池单体10的数量至少为两个,全部电池单体10沿预设方向排列设置,其中,预设方向与第一表面11相交并与水平面平行,相邻两个电池单体10之间设有一个导热件130的一个导热体131。
需要理解的是,在电池100内设置数量至少为两个的电池单体10,能够增加电池100储电能力,从而使得电池100的续航能力得到增强。将全部的电池单体10沿预设方向排列,能够使得电池单体10组装后的形成的电池组件110在结构上更加紧凑,以便于电池组件110在电池100内部进行布局和安装,进而便于实现电池100的小型化生产。
另外,电池单体10的数量可以为两个、三个、四个、五个……。
具体地,如图6和图7所示,图6和图7中,a表示为预设方向,图7中,b表示为水平面。电池单体10为刀片电池单体,刀片电池单体在预设方向上排列设置,并且第一表面11与预设方向与水平面均垂直设置。导热件130具有两个导热体131,刀片电池单体的每个第一表面11均与一个导热体131导热连接,其中,相邻设置的两个刀片电池单体之间设置一个导热件130的导热体131,即利用一个导热件130的一个导热体131分别对相邻两个刀片进行换热,实现了导热体131(位于两个刀片电池单体之间的导热体131)“一拖二”的结构,从而减少了电池100内部的换热结构,使得电池100内部的空间利用率得到了有效地提高。
需要理解的是,能够实现“一拖二”功能的导热件130同样适用于圆柱电池单体(如图4所示)、方壳电池单体(如图3所示)以及OS高锰铁锂电池单体(如图5所示)等。
在本申请的一些实施方式中,导热件130还包括连接体132,连接体132包括主体部1321以及连接于主体部1321的两个可形变部1322,可形变部1322与导热体131一一对应连接,可形变部1322至少能够在预设方向上发生形变。
需要理解的是,可形变部1322是指在受到外力作用时,其结构会发生变化,从而使得连接在可形变部1322上的导热体131相对主体部1321的位置发生变化,进而使得导热体131能够更加适应于电池单体10。
具体地,如图6和图7所示,构成电池组件110的电池单体10为刀片电池单体,刀片电池单体在预设方向(图6以及图7中的a表示为排列方向)上排列设置,并且刀片电池单体的第一表面11的数量为两个,两个第一表面11在预设方向上平行间隔设置。导热件130的导热体131与第一表面11导热连接,在主体部1321与导热体131之间设置可形变部1322,利用可形变部1322具有形变的能力,能够吸收导热体131以及刀片电池单体的制造公差,使得导热件130与刀片电池单体之间的贴合度更高,从而提高了导热件130与刀片电池单体的装配性,同时,由于第一表面11为面积最大的面,电池在使用过程中,刀片电池单体的第一表面11易于发生膨胀的情况,通过在主体部1321与导热体131之间设置可形变部1322,利用可形变部1322的形变作用来适应第一表面11的膨胀以及应力释放。
需要理解的是,两个导热体131分别设置在主体部1321的相反两侧,每个导热体131通过一个可形变部1322连接在主体部1321上。其中,可形变部1322能够在外力的作用下发生形变,其可以为金属件或者非金属件,同时,可形变部1322的结构可以为波纹结构(例如,如图9或图10所示,波纹结构为与波纹管相同的结构等)或者柔性结构(例如橡胶或硅胶部件等)等。
需要指出的是,导热件130包括两个导热体131以及一个连接体132,其中连接体132包括两个可形变部1322和一个主体部1321。当导热件130进行加工时,先根据导热件130的展开形状进行下料,再对下料后的材料进行弯折操作,从而形成两个导热体131平行间隔设置,连接体132分别与两个导热体131连接的结构(主体部1321分别通过可形变部1322与导热体131连接)。
另外,导热件130可以同时具有加热以及制冷功能,利用导热件130的加热以及制冷功能将电池单体10保持在相对恒定的温度区间内,以此来保证电池单体10能够稳定安全的工作。
在本申请的一些实施方式中,导热件130为电加热结构,其具有半导体制冷片以及电加热板形成的组合结构,利用半导体制冷片对电池单体10进行制冷,利用电加热板对电池单体10进行加热。
在本申请的一些实施方式中,连接体132内设有主通道,导热体131内设有分支通道,分支通道与主通道连通设置,主通道和分支通道均用于容纳换热介质。
需要理解的是,换热介质通过能够通过导热体131以及第一表面11与电池单体10进行换热,以使电池单体10的温度保持在安全温度之下。其中,换热介质可以为水、乙二醇或者水和乙二醇的混合物等。
具体地,换热介质在主通道以及分支通道内流动,换热介质通过导热体131以及第一表面11实现与电池单体10的换热,通过设置主通道以及分支通道,能够实现利用换热介质对电池单体10进行散热,从而进一步提高了导热件130与电池单体10之间的换热效率,使得电池100的换热效率得到了有效地提高。
在本申请的一些实施方式中,导热件130上设有介质入口133和介质出口134,介质入口133设置在连接体132或任一导热体131上,介质出口134设置在连接体132或任一导热体131上。
需要理解的是,介质入口133用于换热介质的流入,介质出口134用于换热介质的流出。当导热件130与电池单体10进行换热时,换热介质经介质入口133进入到连接体132的主通道内,并经主通道进入到导热体131的分支通道内,换热介质通过导热体131以及第一表面11实现与电池单体10的换热,经过换热后的换热介质经分支流道回流至主流道,并经介质出口134流出。
另外,介质入口133和介质出口134可设置在同一个本体上,也可以设置在导热件130的不同本体上。设置在连接体132或者任意一个导热体131上,以及将介质出口134设置在连接体132或任意一个导热体131上,从而提高了介质入口133以及介质出口134布置位置的灵活性,以适应电池100的内部结构。
当介质入口133和介质出口134同时设置在导热体131上时,介质入口133和介质出口134所在的平面不与电池单体10相接触,以避免介质入口133和介质出口134影响导热体131与电池单体10之间的导热连接。例如,介质入口133和介质出口134均设置在导热体131的顶面或者底面上等。
具体地,如图8所示,介质入口133和介质出口134设置在导热件130的同一本体上,即介质入口133和介质出口134均设置在连接体132的主体部1321上。在主体部1321上设置介质入口133以及介质出口134,以实现换热介质流入以及流出导热件130,从而实现利用流动的换热介质对电池单体10进行散热,同时,将介质入口133以及介质出口134均设置在连接体132的主体部1321上,从而能够避免介质入口133以及介质出口134在连接外部管路时占用电池100的侧向空间,以便能够有效提高电池100的空间利用率。
在本申请的一些实施方式中,导热体131与第一表面11之间设置有粘接层,粘接层为导热胶层。
具体地,由于制造工艺等方面的误差,在导热体131以及第一表面11上均存在凹凸不平等情况,通过设置粘接层以及将粘接层设置为导热胶层,不仅实现了第一表面11与导热体131之间的有效连接,同时也保证了导热体131与第一表面11之间能够有效进行换热,使得换热的效率得到了保证。
在本申请的一些实施方式中,导热体131与第一表面11之间具有导热区域,导热区域的面积与第一表面11的面积的比值范围为[0.2,0.95]。
需要理解的是,导热区域是指导热体131与第一表面11之间重合且具有导热能力的区域。导热区域的大小直接决定了导热件130与电池单体10之间的换热能力,当导热区域大时,导热件130与电池单体10之间的换热能力较强,当导热区域小时,导热件130与电池单体10之间的换热能力差,因此可通过控制换热区域的面积来保证导热体131与电池单体10之间的换热效率。
具体地,如图6所示,当导热件130与电池单体10配合时,导热件130的一个导热体131抵靠在电池单体10的第一表面11上,导热体131与第一表面11之间具有换热区域,利用换热区域实现了导热体131与第一表面11之间的换热。通过对导热区域的面积进行设置,在保证导热件130与电池单体10之间具有足够换热面积,另外,导热件130的导热体131的形状与第一表面11的形状相一致,并且导热体131与第一表面11相配合的侧面的尺寸略小于第一表面11的尺寸,使得导热体131能够完全投影在第一表面11上,从而在第一表面11的延展方向上,减少了导热体131凸出电池单体10的情况,减少了导热件受力破损的情况。
需要指出的是,当导热区域的面积与第一表面11的面积的比值大于0.95时,会使得导热体131的结构凸出于电池单体10,凸出的导热体131容易受到外力的作用,从而易于出现受力破损的情况。当导热区域的面积与第一表面11的面积的比值小于0.2时,会使得电池单体10变差,无法满足电池100的换热需求。
另外,导热区域的面积与第一表面11的面积的比值可以为0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95。
本申请的第二方面还提出了一种用电设备,包括如上的电池100,电池100用于提供电能驱动用电设备行走。
在用电设备中,电池100的电池单体10具有第一表面11,其中,第一表面11为电池单体10面积最大的面,导热件130的两个导热体131分别通过第一表面11与电池单体10导热连接,增加了导热件130与电池单体10之间的接触面积,从而提高了导热件130与电池单体10之间的换热速率,使得电池100的换热效率得到了有效地提高。
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。
在本申请的实施方式中,如图6至图11所示,本申请提出了一种电池100,电池100包括电池组件110和导热件130,电池组件110包括至少一个电池单体10,电池单体10包括多个表面,多个表面包括面积最大的第一表面11,导热件130包括至少两个导热体131,至少两个导热体131分别通过第一表面11与电池单体10导热连接。
进一步地,电池单体10为刀片电池单体,刀片电池单体具有六个表面,在六个表面中,第一表面11的数量为两个,两个第一表面11相对设置,导热体131的数量为两个,每个导热体131通过一个第一表面11与电池单体10导热连接。第一表面11为电池单体10面积最大的面,通过在电池单体10上设置两个第一表面11,并且每个导热体131与一个第一表面11导热连接,进一步增大了电池单体10与导热件130之间的接触面积,使得导热件130与电池单体10之间的换热效率得到了进一步地提高,从而进一步地提高了电池的换热效率。
进一步地,为刀片电池单体的电池单体10的第一表面11与水平面相交设置。为刀片电池单体的电池单体10的数量至少为两个且沿预设方向排列设置,预设方向与第一表面11相交并与水平面平行,相邻两个电池单体10之间设有一个导热件130的一个导热体131。
进一步地,导热件130还包括连接体132,连接体132包括主体部1321以及连接于主体部1321的两个可形变部1322,每个可形变部1322连接一个导热体131,可形变部1322至少能够在预设方向上发生形变。连接体132内设有主通道,导热体131内设有分支通道,分支通道与主通道连通设置,主通道和分支通道均用于容纳换热介质。导热件130上设有介质入口133和介质出口134,介质入口133和介质出口134均设置在连接体132的主体部1321上。
进一步地,导热体131与第一表面11之间设置有粘接层,粘接层为导热胶层。
进一步地,导热体131与第一表面11之间具有导热区域,导热区域的面积与第一表面11的面积的比值范围为[0.2,0.95]。
进一步地,当导热件130进行加工时,先根据导热件130的展开形状进行下料,再对下料后的材料进行弯折操作,从而形成两个导热体131平行间隔设置,连接体132分别与两个导热体131连接的结构(主体部1321分别通过可形变部1322与导热体131连接)。导热件130完成后,将刀片电池单体的两个第一表面分别涂覆有导热胶层,并将刀片电池单体设置在两个导热体131形成的安装空间内,并使得导热体131与导热胶层粘接固定。
根据本申请的电池,第一表面11为电池单体10面积最大的面,导热件130的至少两个导热体131分别通过第一表面11与电池单体10导热连接,增加了导热件130与电池单体10之间的接触面积,从而提高了导热件130与电池单体10之间的换热速率,使得电池100的换热效率得到了有效地提高。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种电池,其特征在于,所述电池包括:
电池组件,所述电池组件包括至少一个电池单体,所述电池单体包括多个表面,所述多个表面包括面积最大的第一表面;
导热件,所述导热件包括至少两个导热体,所述至少两个导热体分别通过所述第一表面与所述电池单体导热连接。
2.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述第一表面的数量为两个,两个所述第一表面相对设置,所述导热体的数量为两个,每个所述导热体通过一个所述第一表面与所述电池单体导热连接。
3.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述第一表面与水平面相交设置。
4.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述电池单体的数量至少为两个且沿预设方向排列设置,所述预设方向与所述第一表面相交并与水平面平行,相邻两个所述电池单体之间设有一个所述导热件的一个所述导热体。
5.如权利要求4所述的电池,其特征在于,所述导热件还包括连接体,所述连接体包括主体部以及连接于所述主体部的两个可形变部,所述可形变部与所述导热体一一对应连接,所述可形变部至少能够在所述预设方向上发生形变。
6.如权利要求5所述的电池,其特征在于,所述连接体内设有主通道,所述导热体内设有分支通道,所述分支通道与所述主通道连通设置,所述主通道和所述分支通道均用于容纳换热介质。
7.如权利要求6所述的电池,其特征在于,所述导热件上设有介质入口和介质出口,所述介质入口设置在所述连接体或任一所述导热体上,所述介质出口设置在所述连接体或任一所述导热体上。
8.如权利要求1至7任一项所述的电池,其特征在于,所述导热体与所述第一表面之间设置有粘接层,所述粘接层为导热胶层。
9. 如权利要求2至7任一项所述的电池,其特征在于,所述导热体与所述第一表面之间具有导热区域,所述导热区域的面积与所述第一表面的面积的比值范围为 [0.2,0.95]。
10.一种用电设备,其特征在于,包括如权利要求1至9中任一项所述的电池,所述电池用于提供电能驱动所述用电设备行走。
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