CN219303809U - 电池以及用电装置 - Google Patents

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CN219303809U CN202223605469.7U CN202223605469U CN219303809U CN 219303809 U CN219303809 U CN 219303809U CN 202223605469 U CN202223605469 U CN 202223605469U CN 219303809 U CN219303809 U CN 219303809U
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Abstract

本申请公开了一种电池以及用电装置，电池包括箱体、电池单体、连接板以及连接器，箱体沿第一方向具有相对的顶部和底部，底部设置有开口，电池单体设置于箱体内，连接板在箱体的一侧沿第二方向凸出设置，且与底部在第一方向上形成容纳部，第一方向与第二方向相交，连接器设置在容纳部内且连接于连接板，与电池单体电连接。根据本申请实施例，能够提升电池的能量密度以及安全性。

Description

电池以及用电装置
相关申请
本申请要求享有于2022年06月27日提交的名称为“电池以及用电装置”的国际申请PCT/CN2022/101440的优先权。
技术领域
本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种电池以及用电装置。
背景技术
近年来，新能源汽车的出现对于社会发展和环境保护均起到了巨大的推动作用，动力电池作为一种可充电的电池是新能源汽车的动力来源，在新能源汽车领域中被广泛应用。
在电池技术的发展中，如何提高电池的安全性以及能量密度，是电池技术中重要的研究方向之一。
实用新型内容
本申请实施例提供了一种电池以及用电装置，能够提升电池的能量密度以及安全性。
一方面，本申请实施例提供了一种电池，包括：箱体，沿第一方向具有相对的顶部和底部，所述底部设置有开口；电池单体，设置于所述箱体内；连接板，在所述箱体的一侧沿第二方向凸出设置，且与所述底部在所述第一方向上形成容纳部，所述第一方向与所述第二方向相交；连接器，设置在所述容纳部内且连接于所述连接板，所述连接器与所述电池单体电连接。
在上述技术方案中，将连接板设置于箱体外侧且形成容纳部，连接器设置于容纳部内，以对连接器起到保护作用，防止连接器在倒置的电池中受外力冲击而被破坏，提高电池的安全性。
在一些实施例中，连接器在第一方向上不超出底部的延伸面，以将连接器完全设置于容纳部内，从而更好地保护连接器。
在一些实施例中，箱体还包括沿开口周侧分布的侧板，侧板相互连接呈框架结构，连接板与侧板一体成型。
在上述技术方案中，使得连接板与侧板一体成型能够增加连接板的受力强度。
在一些实施例中，连接板朝向容纳部的表面为第一保护面，侧板朝向容纳部的表面为第二保护面，连接器连接于第一保护面，且与第二保护面间隔设置。
在上述技术方案中，使连接器与第二保护面间隔设置，以降低缓冲沿第二方向的撞击力。
在一些实施例中，在第一方向上，连接板的厚度D1、连接器的延伸高度D2与侧板的延伸高度D3满足：D1+D2≤D3。
在上述技术方案中，能够使得连接器完全位于容纳部中，减少在碰撞中发生损坏的可能，提高电池的安全性。
在一些实施例中，箱体还包括设置于开口的盖体，盖体与侧板固定连接。
在一些实施例中，盖体与侧板可拆卸连接，以便于电池装配。
在一些实施例中，箱体包括设置于顶部的支撑板，电池单体连接于支撑板。
在上述技术方案中，通过支撑板增加电池顶部的刚度，能够提升电池的可靠性。
在一些实施例中，连接板背向容纳部的一侧表面与支撑板背向开口的一侧表面位于同一水平面。
在上述技术方案中，使得连接板与支撑板的一侧表面位于同一水平面，能够使得连接板与支撑板在安装于外部设备时设置于外部设备的同一平面，以降低装配难度。
在一些实施例中，支撑板内埋设有通道，通道用于容纳换热介质以调节电池单体的温度。
在上述技术方案中，设置通道能够调节电池单体的温度，增加电池的寿命。
在一些实施例中，电池单体与支撑板之间还设置有热管理部件，用于调节电池单体的温度，以增加电池的寿命。
在一些实施例中，电池单体的电极端子朝向开口设置，电池单体与电极端子相背的端面固定于支撑板。
在上述技术方案中，电极端子朝向开口设置能够提高电池单体的能量密度。
在一些实施例中，电池单体的泄压机构与电极端子共同朝向开口设置
在上述技术方案中，泄压机构朝向开口设置能够使得泄压机构在热失控时向盖体喷发，提升电池的安全性。
另一方面，本申请实施例提供了一种用电装置，包括如以上的电池单体，电池单体用于提供电能。
本申请实施例的电池，箱体包括在第一方向上相对的顶部和底部，电池单体设置于顶部，能够提高电池顶部的刚度，并增加电池的能量密度；并且，通过将泄压机构与电极端子共同朝向开口设置，使得电池在发生热失控的情况下，泄压机构向下喷发，能够提高电池的安全性；以及，连接板与底部在第一方向上形成容纳部，将连接器设置于容纳部，能够对连接器起到保护作用，减少连接器在碰撞中的损伤。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图；
图2为本申请一些实施例的电池的装配结构示意图；
图3为本申请一些实施例的电池的爆炸示意图；
图4为本申请一些实施例的电池的部分结构示意图；
图5为本申请一些实施例的电池的盖体的结构示意图；
图6为图2所示的电池的剖视示意图；
图7为本申请一些实施例的对电池进行碰撞测试的碰撞测试装置的结构示意图；
图8为本申请另一些实施例的电池的爆炸示意图；
图9为本申请另一些实施例的电池的承载组件的结构示意图；
图10为图8所示的电池的剖视示意图；
图11为图10在圆框B处的放大示意图；
图12为本申请一些实施例的电池的电池单体的结构示意图。
附图标记：
1000、车辆；100、电池；200、控制器；300、马达；1、箱体；101、顶部；102、底部；103、开口；11、支撑板；12、侧板；13、盖体；131、主体部；132、配合部；133、螺栓；2、电池单体；21、端盖；211、电极端子；212、泄压机构；22、壳体；23、电极组件；24、汇流部件；3、连接板；31、容纳部；311、第一保护面；312、第二保护面；4、连接器；5、承载组件；51、主板；52、承载条；521、缺口；
A、碰撞测试装置；A1、冲击头；A2、发射装置；A3、机架；
X、第一方向；Y、第二方向。
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。
需要注意的是，除非另有说明，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请实施例所属领域技术人员所理解的通常意义。
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。
此外，技术术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。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。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
电池单体可以包括锂离子电池单体、锂硫电池单体、钠锂离子电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体等，本申请实施例对此并不限定。
电池是指包括多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。电池一般可包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。在电池中，多个电池单体之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体构成的整体容纳于箱体内；当然，电池也可以是多个电池单体先串联或并联或混联组成电池形式，多个电池再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。
目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力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，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力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。
在一些情形下，电池箱体的开口常在垂直方向上朝向上方，电池单体固定于电池底部，电极端子朝向覆盖于箱体开口的盖体。并且，电池的连接器在水平方向上于箱体的一侧伸出于箱体。
然而，在如以上设置的电池中，发明人注意到，由于电池设置于用电装置中时，底部与用电装置粘接，电池单体固定于电池底部，使得更容易受到碰撞的电池顶部的刚性较差，电池容易发生损坏，安全性较差。并且，伸出于箱体一侧的连接器，不仅占用用电装置内放置电池的空间，在碰撞时也容易发生损坏，引起安全事故。
鉴于此，本申请实施例提供一种电池，箱体包括在第一方向上相对的顶部和底部，电池单体设置于顶部，能够提高电池顶部的刚度，并增加电池的能量密度；并且，通过将泄压机构与电极端子共同朝向开口设置，使得电池在发生热失控的情况下，泄压机构向下喷发，能够提高电池的安全性；以及，连接板与底部在第一方向上形成容纳部，将连接器设置于容纳部，能够对连接器起到保护作用，减少连接器在碰撞中的损伤。
本申请实施例描述的技术方案适用于电池，以及受电池供电的用电装置。
用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、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；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具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；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。
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用电装置，但为描述简洁，下述实施例均以车辆1000为例进行说明
图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。如图1所示，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。
图2为本申请一些实施例的电池100的装配结构示意图。图3为本申请一些实施例的电池100的爆炸示意图。图3中对电池100的连接板3以及连接器4存在省略。如图2以及图3所示，根据本申请的一些实施例，电池100包括箱体1、电池单体2、连接板3以及连接器4。箱体1沿第一方向X具有相对的顶部101和底部102，底部102设置有开口103。电池单体2设置于箱体1内。连接板3在箱体1的一侧沿第二方向Y凸出设置，且与底部102在第一方向X上形成容纳部31。连接器4在容纳部31连接于连接板3设置，与电池单体2电连接。
连接板3是由箱体1一侧沿第二方向Y伸出的凸台，其与底部102在第一方向X上具有厚度上的差距，容纳部31即是由这一厚度差距产生的、由连接板3以及箱体1相接的一面构成的空间，以供连接器4设置于其中。将连接器4设置于容纳部31，能够对连接器4起到保护作用，减少连接器4在碰撞中受到的冲击力。
电池100通过连接器4与外部装置电连接，因此，连接器4需要与电池单体2电连接，可以是连接器4通过在连接板3内部设置的电流通路与电池单体2电连接，以便于获取箱体1内电池单体2的电能，为外部用电装置供电。
第一方向X与第二方向Y相交所指的是连接板3可以与箱体1的延伸方向呈一些夹角，但不能与箱体1平行，以便在连接板3与箱体1之间的容纳部31内设置连接器4。在本申请实施例中，为便于说明，以第一方向X为垂直方向，第二方向Y为水平方向，第一方向X与第二方向Y彼此垂直。可选地，第一方向X以及第二方向Y可以为其它方向，彼此之间也可以不垂直。
本申请的一些实施例中，连接器4在第一方向X上不超出底部102的延伸面。
连接器在第一方向X上不超出底部102，使得连接器4完全位于容纳部31内，避免与位于电池100周向的外部装置接触，减少连接器4在将电池单体2与外部装置电连接的过程中受到影响。
本申请的一些实施例中，箱体1还包括沿开口103周侧分布的侧板12，侧板12相互连接呈框架结构，连接板3与侧板12一体成型。
箱体1中，侧板12沿第一方向X与支撑板11由上至下依次设置。侧板12为沿第一方向X延伸的板体，包围支撑板11设置，而在底部102处形成开口103，使箱体1内部具有能够容纳电池单体2的空间。使得连接板3从侧板12的一侧伸出与侧板12一体成型，可以增加连接板3的受力强度。
可选地，连接板3也可以不与侧板12一体成型，而与侧板12通过焊接、粘接、紧固件或热熔自攻丝工艺其中至少一种固定连接。与之相类似地，连接板3与支撑板11之间、侧板12与支撑板11之间，也可以一体成型，或者也通过如上方式固定连接，本申请实施例对此不做限制。
本申请的一些实施例中，连接板3朝向容纳部31的表面为第一保护面311，侧板12朝向容纳部31的表面为第二保护面312，连接器4连接于第一保护面311，与第二保护面312连接器4间隔设置。
也即是说，第一保护面311是连接板3背离顶部101的一侧表面，第二保护面312是箱体1的侧板12贴近连接板3的一侧表面，第一保护面311以及第二保护面312相接形成容纳部31。连接器4从第一保护面311沿第一方向X延伸，从而悬伸于容纳部31中，不与第二保护面312接触，以减少连接板3在碰撞中可能受到的冲击。
可选地，第一保护面311以及第二保护面312可以彼此垂直连接，也即是第一保护面311沿第二方向Y延伸，第二保护面312沿第一方向X延伸，从而使得第一保护面311以及第二保护面312彼此垂直，从而增加连接器4安装空间，使容纳部31最大化。
图4为本申请一些实施例的电池100的部分结构示意图。如图4所示，在第一方向X上，连接板3的厚度为第一尺寸D1，连接器4的延伸高度为第二尺寸D2，侧板12的延伸高度为第三尺寸D3。其中，第一尺寸D1与第二尺寸D2之和不大于第三尺寸D3，也即是D1+D2≤D3，能够使得连接器4完全位于容纳部31内，从而对连接器4起到保护作用。
在一些可选的实施例中，连接器4可以沿第一方向X延伸，并朝向底部102所在的延伸面。采用这一结构能够便于连接器4与外部装置电连接，并相较于沿水平方向设置连接器4，使得连接器4具有更好的受力性能。
图5为本申请一些实施例的电池100的盖体13的结构示意图。如图5所示，本申请的一些实施例中，箱体1还包括设置于开口103的盖体13，盖体13与侧板12连接。盖体13覆盖于开口103，使得箱体1具有相对密封的结构。
盖体13包括主体部131以及配合部132，配合部132设置于主体部131周向且与侧板12相匹配。也即是说，主体部131覆盖于由侧板12形成的开口103，配合部132固定于侧板12，将盖体13与侧板12连接。
在第一方向X上，主体部131相对于配合部132凸出于底部102的延伸面。使得设置于箱体1内部的电池单体2与盖体13之间具有相对更大的距离，以为电池单体2电极端子211间的汇流部件或其它部件进行让位，避免盖体13与电池单体2的电极端子211之间过近。应理解，主体部131相对于配合部132凸出的距离应基于电池100的能量密度进行选择，不应过大导致电池100体积增加，而对电池100的能量密度有所降低。
本申请的一些实施例中，盖体13与侧板12可拆卸式连接。
盖体13与侧板12可拆卸式连接能够便于电池100的装配。示例性地，在本申请实施例中，盖体13与侧板12通过螺栓133可拆卸连接，盖体13与侧板12也可以采用其它方式固定连接，本申请实施例对此不做限制。
本申请的一些实施例中，箱体1包括设置于顶部101的支撑板11，电池单体2连接于支撑板11。
支撑板11是在箱体1的顶部101沿第二方向Y延伸的板体。支撑板11可以增加电池100顶部刚度，减少电池100在碰撞中损坏的可能性。将电池单体2连接于支撑板11，也即使得电池单体2设置于电池100顶部101，能够增加电池100顶部101的刚度，在碰撞中减少电池100损坏的可能性，增加电池100的安全性。
可选地，电池单体2可以直接粘接固定于支撑板11，也可以采用其它方式固定于支撑板11，例如，螺栓连接等，本申请实施例对此不做限制。
本申请的一些实施例中，连接板3背向容纳部31的一侧表面与支撑板11背向开口103的一侧表面位于同一水平面。
也即是说，连接板3与支撑板11位于箱体11顶部101的一侧表面位于同一平面，在将电池100固定于外部装置时，连接板3与支撑板11能够固定于外部装置的同一表面。并且，连接板3与支撑板11的一侧表面位于同一水平面能够增加两者的受力强度，使得电池100具有更好的承受力。
其中，连接板3沿第一方向X向底部102的延伸面凸出，也即是连接板3在第一方向X上具有一定厚度。在碰撞中，连接板3背离箱体1的一面可能承受一定的冲击力，使连接板3具有一定厚度，能够提升连接板3的刚度，对连接器4起到更好的保护作用。
本申请的一些实施例中，支撑板11内部埋设有通道(图中未示出)，通道用于容纳换热介质以调节电池单体的温度。
由于电池单体2设置于支撑板11，电池单体2的底部与支撑板11相接触，出于对电池100性能的考虑，支撑板11内部埋设有其中通有气体或液体的通道，能够在电池100工作时对电池100起到调温效果，从而增加电池100的寿命以及可用性。
在本申请的另一些实施例中，通道也可以作为热管理部件被设置于电池单体2与支撑板11之间，或形成为任何其它能够起到调节电池单体2温度的部件，本申请实施例在此不作限制。
本申请的一些实施例中，电池单体2的电极端子211朝向开口103设置，电池单体2与电极端子211相背的端面固定于支撑板11。
在第一方向X上，电池单体2的电极端子211朝向箱体1底部102的开口103，也即是使得电池100结构在垂直方向上发生倒置。采用这一结构，使得在实际应用过程中，电池100通过箱体1的顶部101固定于外部装置，例如车辆1000内部。设置于电池100顶部101的电池单体2能够增加电池100顶部101的刚度，在碰撞中减少电池100损坏的可能性，增加电池100的安全性。而且，电池单体2的电极端子211朝向开口103，电池单体2与电极端子211相对的一面与箱体1的顶部101固定连接，使得电池100可以为放置电池单体2预留较少空间，增加电池100的能量密度，同时能够使得电池单体2更好地与箱体1结合。
本申请的一些实施例中，电池单体2的泄压机构212与电极端子211共同朝向开口103设置。
泄压机构212是指在电池单体2的内部压力达到预定阈值时致动以泄放内部压力的元件或部件。即当电池单体2的内部压力达到预定阈值时，泄压机构212产生动作或被激活至一定的状态，从而使得电池单体2的内部压力得以被泄放。泄压机构212产生的动作可以包括但不限于：泄压机构212中的至少一部分破裂、破碎、被撕裂或者打开，从而形成可供内部压力泄放的开口103或通道等。此时，电池单体2的内部的高温高压物质作为排放物会从致动的部位向外排出。以此方式能够在可控压力的情况下使电池单体2发生泄压，从而避免潜在的更严重的事故发生。泄压机构212可以采用诸如泄压机构、气阀、泄压阀或安全阀等的形式，并可以具体采用压敏元件或构造。
在泄压机构212朝向开口103的情况下，在电池单体2热失控时，泄压机构212朝向盖体13喷发，此时，主体部131相对于配合部132凸出于底部102延伸面的结构能够使得泄压机构212具有更大的喷发空间。并且，泄压机构212向底部102喷发，也即是喷发方向朝向地面，能够增加电池100的安全性。
在本申请实施例中，电极端子211设置于泄压机构212的两侧，可选地，泄压机构212也可以与电极端子211具有其它的位置关系。
图6为图2所示的电池的剖视示意图。如图6所示，电池单体2朝向底部102的一面与盖体13之间具有第一距离H1。
在盖体13的主体部131相对于配合部132凸出于底部102延伸面的情况下，第一距离H1指示的是在第一方向X上，电池单体2具有电极端子211以及泄压机构212的一面与主体部131之间的距离。第一距离H1满足2mm＜H1＜30mm，优选地，第一距离H1满足5mm≤H1≤20mm，在这一取值范围内，能够保证电池100具有适宜的体积，使得电池100具有良好的放电性能。
第一距离H1与单个电池单体2的重量M之比H1/M则能够指示电池100的能量密度以及结构强度。当第一距离H1与单个电池单体2重量M之比过大，会导致电池100能量密度过低。当第一距离H1与单个电池单体2重量M之比过小，会导致电池100结构强度不足，在碰撞中发生安全事故。因此，H1/M满足0.2mm/Kg＜H1/M＜50mm/Kg，可选地，H1/M满足0.5mm/Kg≤H1/M≤20mm/Kg，在这一取值范围内，电池100具有良好的能量密度，且具有适宜的结构强度。
图7为本申请一些实施例的对电池100进行碰撞测试的碰撞测试装置A的结构示意图。为了验证第一距离H1与单个电池单体2重量M之比H1/M在适宜范围内的电池100具有良好的性能，示例性地，对电池100以碰撞测试装置A进行碰撞测试。如图7所示，碰撞测试装置A包括冲击头A1、发射装置A2以及机架A3。测试的过程中，将电池100放置于机架A3上，使得冲击头A1受发射装置A2驱动，以一定速度向电池100冲撞。其中，可以将测试条件选定为：冲撞方向为第一方向X，冲撞位置为电池100的薄弱点，冲撞能量为90J。
由于电池100被应用于如车辆1000的用电装置，通过顶部101安装于车辆1000，对电池100的底部102以第一方向X进行冲撞，可以模拟将电池100安装于车辆1000后的场景。电池100的薄弱点可以是电池100易被破坏的位置，这一点常在电池100的几何中心的半径240mm区域内，对电池100的薄弱点进行冲撞，能够模拟电池100结构强度较弱位置受到冲撞后电池100的状态。冲撞能量为90J，可以等效为冲击头A1以4.2m/s的速度向电池100冲撞，可以理解的是，也可以用其它冲撞能量对电池100进行冲撞，例如，120J(冲撞速度4.9m/s)或150J(冲撞速度5.5m/s)。在实际实验过程中，可以用一个冲撞能量对电池100进行多次冲撞，或用多个冲撞能量对电池100进行多次冲撞。
在通过碰撞测试装置A对电池100进行冲撞后，在环境温度下观察2小时，检测电池100有无出现起火爆炸现象。可选地，在以碰撞测试装置A对电池100进行碰撞测试后，还可以对电池100进行外壳防护等级等测试，本申请实施例对此不做限制。
表1示出了在第一距离H1、单个电池单体2的重量M以及H1/M的值分别采用不同的值的情况下，通过以上方法对电池100进行的碰撞测试的测试结果。
表1
Figure SMS_1
Figure SMS_2
如表1所示，当第一距离H1满足2mm＜H1＜30mm，H1/M满足0.2mm/Kg＜H1/M＜50mm/Kg时，在一定强度的碰撞测试中，电池100不会发生起火爆炸，具有较好的安全性。
图8为本申请另一些实施例的电池100的爆炸示意图。图8对连接板3以及连接器4的结构存在省略。如图8所示，在另一些可选的实施例中，电池100还包括承载组件5。承载组件5设置于电池单体2与盖体13之间，以支撑承载电池单体2。
其中，电池单体2与箱体1的支撑板11固定连接，承载组件5与电池单体2固定连接，能够对电池100的结构起到多方的固定作用，提高电池100的稳定性。
图9为本申请再一些实施例的电池100的承载组件5的结构示意图。如图9所示，承载组件5包括主板51以及承载条52，承载条52沿第一方向X从主板51向电池单体2凸出，多个承载条52固定连接于相邻的电池单体2之间。也即是说，在箱体1中，可以设置一个电池单体2，也可以设置多个电池单体2，在箱体1内设置有多个电池单体2的情况下，当多个电池单体2排布于箱体1之中时，承载条52需要固定于相邻电池单体2的相接处，避免与电极端子211接触，才能够对电池单体2起到支撑作用。在本申请实施例中，承载条52形成为沿第二方向Y间隔排布的凸块，从主板51沿第一方向X向上凸出，由于电池单体2的电极端子211设置于泄压机构212两侧，承载条52固定连接于相邻电池单体2的电极端子211之间。
在一些可选的实施例中，电池单体2包括汇流部件24，多个电池单体2之间通过汇流部件24实现电连接。在本申请实施例中，汇流部件24跨接于相邻的电极端子211之间，设置于相邻电极端子211之间的承载条52需要对汇流部件24进行避让，因此，承载条52包括避让汇流部件24的缺口521。在本申请实施例中，缺口521设置于承载条52的一端，缺口521也可以具有其它设置位置，根据汇流部件24的排布而定，本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。
可选地，为了避免对电池单体2之间的电连接产生影响，承载组件5为绝缘件，可以理解的是，承载组件5可以整体为绝缘材质，也可以为表面被覆有绝缘材质以整体呈现绝缘性的物体。承载组件5为表面包覆有绝缘材质的物体时，芯材可以为金属材质、绝缘材质或复合材质等，芯材外表面包覆绝缘材质。与此同时，承载组件5应具有一定的硬度以及弹性，以在对电池单体2实现支撑效果的同时，在受到冲击时能够产生一定量的变形，对电池单体2起到保护作用。
可选地，承载条52与主板51可以一体成型，也可以彼此之间可拆卸连接，本申请实施例对此不做限制。
可选地，主板51可以与主体部131固定连接，也可以抵接于主体部131，本申请实施例对此不做限制。
图10为图8所示的电池的剖视示意图。图11为图10在圆框B处的放大示意图。如图10以及图11所示，在第一方向X上，承载条52的厚度为第五尺寸D5。
由于盖体13的主体部131相对于配合部132凸出于底部102的延伸面，以主体部131与配合部132之间在第一方向X上的距离为第四尺寸D4。承载组件5设置于电池单体2与盖体13之间，主板51可以具有与主体部131相匹配的形状，以主板51在第一方向X上的尺寸为第六尺寸D6。
为了使得电池100具有适宜的能量密度以及结构强度，第五尺寸D5与第六尺寸D6之和应不小于第四尺寸D4，也即满足D5+D6≥D4。也即是说，在第一方向X上，承载组件5的整体尺寸应大于主体部131与配合部132之间的距离差，如此，承载组件5固定于电池单体2，使得电池单体2与盖体13的主体部131之间保持距离，在泄压机构212与电极端子211共同朝向盖体13的情况下，为泄压机构212预留出足够的喷发空间。
其中，第五尺寸D5满足0.5mm≤D5≤30mm，第五尺寸D5与单个电池单体2的重量M之比D5/M能够指示电池100的能量密度以及结构强度，当第五尺寸D5与单个电池单体2重量M之比过大，会导致电池100能量密度过低，当第五尺寸D5与单个电池单体2重量M之比过小，会导致电池100结构强度不足，在碰撞中发生安全事故。因此，第五尺寸D5与单个电池单体2的重量M之比D5/M满足0.05mm/Kg≤D5/M≤50mm/Kg，在这一取值范围内，电池100具有良好的能量密度，且具有适宜的结构强度。
为了验证第五尺寸D5与单个电池单体2重量M之比D5/M在适宜范围内的电池100具有良好的性能，可以对电池100进行结构强度测试。在对电池100进行结构强度测试的过程中，示例性地，可以通过剪切强度测试、抗压强度测试等多个测试对电池100的结构强度进行判断。
在剪切强度测试中，示例性地，可以将电池100固定在剪切试验机的夹具之间，然后使用剪切试验机的检测头带动电池100的侧板12以5mm/min的速度沿第二方向Y移动，在侧板12与支撑板11以及盖体13分离时记录检测头施加的拉力F。以电池100在第一方向X上的投影面积为面积A，F/A的值即为电池100能够承受的剪切强度。
在抗压强度测试中，示例性地，可以使用挤压头在第一方向X以及第二方向Y上向电池100施加压力，以2m/s的速度向电池100推进，在挤压力达到50KN或电池100的形变量达到30％的时候停止，保持10分钟，并在抗压强度测试后对电池100在环境温度下静置观察2小时。
可选地，还可以通过其它结构强度测试对电池100的结构强度进行测试，本申请实施例在此不做限制。
表2示出了在第五尺寸D5、单个电池单体2的重量M以及D5/M的值分别采用不同的值的情况下，通过以上方法对电池100进行的结构强度的测试结果。
表2
Figure SMS_3
Figure SMS_4
如表2所示，当D5满足0.5mm≤D5≤30mm，D5/M满足0.05mm/Kg≤D5/M≤50mm/Kg时，在强度结构测试中，电池100具有较好的结构强度。
在另一些可选的实施例中，电池100也包括承载组件5，然而其中，承载组件5抵接于电池单体2。与以上实施例相类似地，承载组件5包括主板51以及承载条52，以承载条52的厚度为第五尺寸D5。
此时，第五尺寸D5满足5mm≤D5≤30mm。第五尺寸D5与单个电池单体2重量M之比D5/M满足0.5mm/Kg≤D5/M≤50mm/Kg，优选地，D5/M满足1mm/Kg≤D5/M≤30mm/Kg，在这一取值范围内，电池100具有良好的能量密度，且具有适宜的结构强度。
表3示出了承载组件5抵接于电池单体2时，在第五尺寸D5、单个电池单体2的重量M以及D5/M的值分别采用不同的值的情况下，通过上述碰撞测试方法对电池100进行碰撞测试的测试结果。
表3
Figure SMS_5
Figure SMS_6
如表3所示，当D5满足5mm≤D5≤30mm，D5/M满足0.5mm/Kg≤D5/M≤50mm/Kg时，在一定强度的碰撞测试中，电池100不会发生起火爆炸，具有较好的安全性。
应理解，以上对电池100的一些实施例的描述仅是示例性的，电池100还可以具有其它的结构。
在一些可选的实施例中，箱体1也可以是长方体或者圆柱体等简单立体结构，也可以是由长方体或者圆柱体等简单立体结构组合而成的复杂立体结构。箱体1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。为提高箱体1的密封性，盖体13与侧板12之间也可以设置密封件，比如，密封胶、密封圈等。本申请对以上可行的设置均不做限制。
在一些可选的实施例中，在电池100中，电池单体2可以是多个，多个电池单体2之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体2中既有串联又有并联。多个电池单体2之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体2构成的整体容纳于箱体1内；当然，电池100也可以是多个电池单体2先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体1内。
其中，每个电池单体2可以为二次电池或一次电池；还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。电池单体2可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
图12为本申请一些实施例的电池单体2的结构示意图。电池单体2是指组成电池100的最小单元。如图12所示，电池单体2还包括端盖21、壳体22、电极组件23以及其他的功能性部件。
端盖21是指盖合于壳体22的开口处以将电池单体2的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖21的形状可以与壳体22的形状相适应以配合壳体22。可选地，端盖21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21在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体2能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖21上设置有如电极端子211以及泄压机构212等的功能性部件。电极端子211可以用于与电极组件23电连接，以用于输出或输入电池单体2的电能。在一些实施例中，端盖21上还可以设置有用于在电池单体2的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。端盖21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21的内侧还可以设置有绝缘件，绝缘件可以用于隔离壳体22内的电连接板件与端盖21，以降低短路的风险。示例性的，绝缘件可以是塑料、橡胶等。
壳体22是用于配合端盖21以形成电池单体2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(图中未示出)以及其他部件。壳体22和端盖21可以是独立的部件，可以于壳体22上设置开口，通过在开口处使端盖21盖合开口以形成电池单体2的内部环境。不限地，也可以使端盖21和壳体22一体化，具体地，端盖21和壳体22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22的内部时，再使端盖21盖合壳体22。壳体22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22的形状可以根据电极组件23的具体形状和尺寸大小来确定。壳体22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23是电池单体100中发生电化学反应的部件。壳体22内可以包含一个或更多个电极组件23。电极组件23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极组件的主体部，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，极耳连接电极端子以形成电流回路。
在本申请的一些可选的实施例中，电池100包括箱体1、电池单体2、连接板3以及连接器4，箱体1在第一方向X上具有相对的顶部101以及底部102，底部102设置有开口103，电池单体2设置于箱体1内，连接板3在箱体1的一侧沿第二方向Y凸出设置，与底部102在第一方向X上形成容纳部31，连接器4设置在容纳部31内且连接于连接板3，连接器4与电池单体2电连接，其中，第一方向X与第二方向Y相交。参照图4，连接器4在第一方向X上不超出底部102的延伸面。参照图3，箱体1包括设置于顶部101的支撑板11，电池单体2连接于支撑板11，且电极端子211朝向开口103设置。
在一些情形下，本申请实施例的电池100，通过将电池单体2设置于箱体1的顶部101，电极端子211朝向开口103，能够增加箱体1顶部101的刚度，并增加电池100的能量密度；并且，通过连接板3与箱体1的底部102在第一方向X上形成容纳部31，将连接器4设置于容纳部31，能够对连接器4起到保护作用，减少连接器4在碰撞中发生损伤的概率。
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 (15)

1.一种电池，其特征在于，包括：
箱体，沿第一方向具有相对的顶部和底部，所述底部设置有开口；
电池单体，设置于所述箱体内；
连接板，在所述箱体的一侧沿第二方向凸出设置，且与所述底部在所述第一方向上形成容纳部，所述第一方向与所述第二方向相交；
连接器，设置在所述容纳部内且连接于所述连接板，所述连接器与所述电池单体电连接。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述连接器在所述第一方向上不超出所述底部的延伸面。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述箱体包括沿所述开口周侧分布的侧板，所述侧板相互连接呈框架结构，所述连接板与所述侧板一体成型。
4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述连接板朝向所述容纳部的表面为第一保护面，所述侧板朝向所述容纳部的表面为第二保护面，所述连接器连接于所述第一保护面，且与所述第二保护面间隔设置。
5.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，在所述第一方向上，所述连接板的厚度D1、所述连接器的延伸高度D2与所述侧板的延伸高度D3满足：D1+D2≤D3。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的电池，其特征在于，所述箱体还包括设置于所述开口的盖体，所述盖体与所述侧板固定连接。
7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述盖体与所述侧板可拆卸式连接。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的电池，其特征在于，所述箱体包括设置于所述顶部的支撑板，所述电池单体连接于所述支撑板。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述连接板背向所述容纳部的一侧表面与所述支撑板背向所述开口的一侧表面位于同一水平面。
10.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述支撑板内设有通道，所述通道用于容纳换热介质以调节所述电池单体的温度。
11.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述电池单体与所述支撑板之间还设置有热管理部件，所述热管理部件用于调节所述电池单体的温度。
12.根据权利要求8所述的电池，其中，所述电池单体的电极端子朝向所述开口设置，所述电池单体与所述电极端子相背的端面固定于所述支撑板。
13.根据权利要求12所述的电池，其特征在于，所述电池单体的泄压机构与所述电极端子共同朝向所述开口设置。
14.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述电池还包括承载组件，所述承载组件设置于所述电池单体与所述盖体之间，以支撑承载所述电池单体。
15.一种用电装置，其特征在于，包括：
如权利要求1-14任一项所述的电池，所述电池用于提供电能。
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