CN219350502U - 电池以及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池以及用电装置，电池包括箱体以及电池单体。箱体沿箱体的高度方向具有相对的顶部和底部，底部设置有开口，电池单体以端盖朝向底部的方式倒置于箱体内，端盖设置有泄压机构和电极端子，泄压机构及电极端子均朝向底部设置。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/CN2022/101406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。

在一些情形下，电池的能量密度不高，导致空间浪费，进而影响用电装置的性能；并且，现有的电池刚性较差，无法直接承受用电装置其它部位带来的载荷，容易产生安全事故，影响用电装置的安全性。

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，沿箱体的高度方向具有相对的顶部和底部，底部设置有开口；电池单体，电池单体以端盖朝向箱体的底部的方式倒置于箱体内，端盖设置有泄压机构和电极端子，泄压机构及电极端子均朝向底部设置。

上述技术方案中，将开口设置于箱体的底部，电池单体设置于箱体内，端盖朝向底部以倒置于箱体内，能够增强电池顶部的刚度；将电极端子以及泄压机构共同朝向底部设置，能够提高电池的安全性。

在一些实施例中，箱体包括支撑板以及侧板，多个侧板连接于支撑板周侧，支撑板设置于顶部，电池单体与支撑板固定连接。

上诉技术方案中，支撑板以及侧板使得箱体内部具有容纳电池单体的空间，并通过将电池单体固定于顶部，增加电池顶部的刚度。

在一些实施例中，箱体还包括设置于开口的盖体，端盖侧板相互连接以形成框架结构，盖体与多个侧板固定连接，以使得盖体覆盖于开口。

在一些实施例中，在高度方向上，电池单体包括端盖的一面与盖体朝向电池单体的表面之间具有第一距离H1，第一距离H1满足2mm＜H1＜30mm。

上诉技术方案中，保有第一距离H1使得电池具有适宜的体积，且具有良好的放电性能。

在一些实施例中，第一距离H1与单个电池单体的重量M之比H1/M满足0.2mm/Kg＜H1/M＜50mm/Kg。

上诉技术方案中，使得电池具有良好的能量密度，且具有适宜的结构强度。

在一些实施例中，电池还包括防护组件，防护组件设置于电池单体与盖体之间，以保护泄压机构和电极端子。

在一些实施例中，防护组件包括沿箱体的长度方向间隔分布的多个防护件，电池单体设置有多个，各电池单体的泄压机构和电极端子在盖体上的正投影位于相邻两个防护件在盖体上的正投影之间。

上述技术方案中，防护组件对泄压机构以及电极端子起到保护作用。

在一些实施例中，多个防护件包括两个边缘防护件、多个第一防护件和多个第二防护件，沿长度方向，两个边缘防护件设置于阵列排布的多个电池单体的两侧边缘，多个第一防护件和多个第二防护件在两个边缘防护件之间交替分布。

上述技术方案中，使得防护件更加适应电池单体的阵列分布，从而对电池单体起到更好的支持作用。

在一些实施例中，电池单体还包括连接于电极端子的汇流部件，第二防护件设置有避让部，汇流部件经由避让部沿长度方向穿过第二防护件

上述技术方案中，使得第二防护件对汇流部件进行避让。

在一些实施例中，沿长度方向，第一防护件以及第二防护件的宽度大于边缘防护件的宽度。

上述技术方案中，有助于电池内部受力均匀，增加电池整体的结构强度。

在一些实施例中，端盖包括功能区和两个肩部，沿长度方向，两个肩部位于功能区两侧，功能区设置有泄压机构和电极端子，防护件与两个肩部固定连接。

上诉技术方案中，使得电池单体通过肩部固定于防护件，能够使得电池具有更紧凑的结构，避免功能区由于受力发生损坏，提升电池单体的寿命。

在一些实施例中，沿长度方向，边缘防护件的宽度D1、第一防护件的宽度D2、第二防护件的宽度D3、肩部的宽度D4满足：0.2D4≤D1≤D4；和/或0.5D4≤D2≤2D4；和/或0.5D4≤D3≤2D4，以适应电池单体的支撑需要。

在一些实施例中，在高度方向上，防护件的延伸高度大于电极端子凸出于端盖部分的延伸高度。

上述技术方案中，使得电极端子以及泄压机构悬架于相邻的防护件之间，避免与其它部件接触影响功能。

在一些实施例中，防护组件还包括与多个所述防护件连接的绝缘板体，绝缘板体设置于多个防护件与盖体之间。

在一些实施例中，绝缘板体与盖体固定连接，以增加电池的结构牢固性。

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，将开口设置于箱体的底部，电池单体设置于箱体内，端盖朝向底部以倒置于箱体内，能够增强电池整体的刚度，减少其在碰撞中发生损坏的概率；将电极端子以及泄压机构共同朝向底部设置，能够提高电池的安全性；并且，通过调整电池的电机端子到盖体的距离与电池单体重量之比，能够在保证电池的能量密度的同时对电池的整体结构强度进行调整，进一步提升电池的性能。

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盖体的结构示意图；

图5为图2所示的电池的剖视示意图；

图6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7为本申请另一些实施例的电池的爆炸示意图；

图8为本申请另一些实施例的电池的防护组件的结构示意图；

图9为本申请一些实施例的电池的电池单体的结构示意图；

图10为图7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单体的内部结构示意图。

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；2、电池单体；201、功能区；202、肩部；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、盖体；31、主体部；32、配合部；4、防护组件；41、防护件；411、边缘防护件；412、第一防护件；413、第二防护件；4131、避让部；42、绝缘板体；

X、长度方向；Y、宽度方向；Z、高度方向。

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。

本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池单体、锂离子一次电池单体、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。

本申请中，电池是指包括一个或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。例如，本申请中所提到的电池可以是电池模块或电池包等。电池一般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。

在相关技术中，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。

然而，在如以上设置的电池中，申请人注意到，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，并且，电池在碰撞过程中，内部的电池单体受力不均，使得电池容易发生损坏，导致电池安全性较差，影响电池的使用性能。

鉴于此，本申请实施例提供一种电池，将开口设置于箱体的底部，电池单体设置于箱体内，端盖朝向底部以倒置于箱体内，能够增强电池整体的刚度，减少其在碰撞中发生损坏的概率；将电极端子以及泄压机构共同朝向底部设置，能够提高电池的安全性；并且，通过调整电池的电机端子到盖体的距离与电池单体重量之比，能够在保证电池的能量密度的同时对电池的整体结构强度进行调整，进一步提升电池的性能。

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。如图2以及图3所示，本申请一些实施例中，电池100包括箱体1以及电池单体2。箱体1沿箱体1的高度方向Z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以端盖21朝向底部102的方式倒置于箱体1内，端盖21设置有泄压机构212和电极端子211，泄压机构212及电极端子211均朝向底部102设置。

箱体1沿箱体1的高度方向具有相对的顶部101和底部102所指示的是箱体1的顶部101以及底部102沿高度方向由上至下依次排列。开口103设置于底部102，也即是箱体1在高度方向上朝向下方。为便于描述，在本申请实施例中以高度方向为Z方向，也即垂直方向。应理解，箱体1的高度方向Z也可以沿其它方向，在以下内容中为了指示电池单体2的排布方向等其它因素，还会对其它方向进行详细定义，此处不做展开描述。

电池单体2以端盖21朝向底部102的方式倒置于箱体1内，所指示的是电池单体2在高度方向Z上与箱体1相互倒置设置。端盖21设置有泄压机构212和电极端子211，由于端盖21朝向底部102，泄压机构212以及电极端子211也朝向箱体1的底部102。

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可以采用诸如防爆阀、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。

通过在将电池单体2与箱体1倒置设置，能够使得电池单体2设置于电池100的顶部101，从而增加电池100顶部101的刚度，增加电池100的安全性。并且，电池单体2的端盖21朝向电池100的底部102，能够增加电池100的能量密度，提升电池100的可用性。电极端子211朝向底部102设置能够为电极端子211提供较大的电连接空间。泄压机构212朝向底部102设置能够使得泄压机构212的泄压方向朝向电池100的底部102，从而避免泄压机构212向与电池100顶部101连接的其它外部装置进行排放，能够增加电池100的安全性。

在本申请的一些实施例中，箱体1包括支撑板11以及侧板12，多个所述侧板12连接于所述支撑板11周侧，支撑板11设置于顶部101，电池单体2与支撑板11固定连接。

支撑板11设置于顶部101，与侧板12沿高度方向Z由上至下依次排列，支撑板11是沿水平方向延伸的板体，用于增加电池100顶部101的刚度，侧板12是沿高度方向Z延伸的板体，侧板12包围支撑板11设置，而在底部102处形成开口103，使箱体1内部具有容纳电池单体2的空间。电池单体2与支撑板11固定连接，可以增加电池100顶部101的刚度，减少电池100在碰撞中损坏的可能性。

可选地，电池单体2可以与支撑板11通过胶粘的方式直接连接，也可以通过其它方式固定连接。

可选地，侧板12可以与支撑板11一体成型，也可以与支撑板11通过焊接、粘接、紧固件或热熔自攻丝工艺等连接方式固定连接，本申请对此不作限制。

在一种可选的实施方式中，支撑板11内部埋设有冷却通道(图中未示出)。由于电池单体2设置于支撑板11，电池单体2的底部102与支撑板11相接触，出于对电池100性能的考虑，支撑板11内部埋设有通道，其中通有其中通有作为热介质的气体或液体，能够在电池100工作时对电池100起到调节电池100温度的效果，从而增加电池100的寿命以及可用性。

在另一种可选的实施方式中，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设置起到能够调节电池100温度功能的部件，本申请实施例在此不作限制。

图4为本申请一些实施例的电池100的盖体3的结构示意图。如图4所示，在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3，多个侧板12相互连接以形成框架结构，盖体3与多个侧板12固定连接。

侧板12相互连接呈框架结构，也即是侧板12设置于支撑板11周向与支撑板11组合形成为箱体1，以容纳电池单体2。盖体3与侧板12固定连接，从而覆盖于开口103，使得箱体1具有相对密封的结构。

盖体3包括主体部31以及配合部32，配合部32设置于主体部31周向且与侧板12相匹配。也即是说，主体部31覆盖于由侧板12形成的开口103，配合部32固定于侧板12，将盖体3与侧板12固定连接。可选地，配合部32与侧板12可以螺栓连接，配合部32与侧板12也可以采用其它方式固定连接。

在高度方向Z上，主体部31相对于配合部32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3之间具有相对更大的距离。应理解，主体部31相对于配合部32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。

图5为图2所示的电池100的剖视示意图。如图5所示，在本申请的一些实施例中，电池单体2包括端盖21的一面与盖体3朝向电池单体2的表面之间具有第一距离H1，第一距离H1满足2mm＜H1＜30mm。

在盖体3的主体部31相对于配合部32凸出于底部102延伸面的情况下，第一距离H1指示的是在高度方向Z上，电池单体2具有电极端以及防爆阀的一面与主体部31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。

在本申请的一些实施例中，第一距离H1与单个电池单体2的重量M之比满足0.2mm/Kg＜H1/M＜50mm/Kg。

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，优选地，H1/M满足0.5mm/Kg≤H/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6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6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：冲撞方向为高度方向Z，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以高度方向Z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的薄弱点所指示的是电池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，或以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

	H1(mm)	M(Kg)	H1/M(mm/Kg)	碰撞测试结果
					实施例1	5	10	0.5	不起火，不爆炸
实施例2	10	10	1	不起火，不爆炸
					实施例3	15	10	1.5	不起火，不爆炸
实施例4	20	10	2	不起火，不爆炸
					实施例5	20	1	20	不起火，不爆炸
对比例1	2	10	0.2	起火，爆炸
					对比例2	30	0.6	50	起火，爆炸

如表1所示，当满足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7为本申请另一些实施例的电池100爆炸示意图。图8为本申请另一些实施例的电池100的防护组件4的结构示意图。如图7以及图8所示，在本申请的一些实施例中，电池100还包括防护组件4，防护组件4设置于电池单体2与盖体3之间。

防护组件4设置于电池单体2与盖体3之间，也即是设置于泄压机构212和电极端子211与盖体3之间，被配置为支撑电池单体2与盖体3，从而为泄压机构212以及电极端子211提供防护，在碰撞过程中对其起到保护作用。

在本申请的一些实施例中，防护组件4包括沿箱体1的长度方向间隔分布的多个防护件41，电池单体2设置有多个，各电池单体2的泄压机构212和电极端子211在盖体3上的正投影位于相邻两个防护件41在盖体3上的正投影之间。

为便于描述，在本申请的一些实施例中以箱体1的长度方向为X方向，也即水平方向的其中一个。长度方向X与高度方向Z彼此垂直，当长度方向X以及高度方向Z彼此之间的夹角为85之间的夹角时，即可将长度方向X以及高度方向Z视为彼此垂直。应理解，长度方向X也可以为其它方向，长度方向X也可以不与高度方向Z彼此垂直，本申请不做赘述。

在电池100中，电池单体2可以设置有多个，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100模块形式，多个电池100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。因此，电池单体2可以在电池100中阵列分布。

多个防护件41沿长度方向X间隔分布，也即是防护组件4在多个电池单体2以及盖体3之间沿长度方向X进行排列。作为一种示例，防护件41可以形成为条状，从盖体3沿高度方向Z凸出而固定于电池单体2，使得电池100的泄压机构212以及电极端子211位于相邻的两个防护件41之间，从而对泄压机构212以及电极端子211起到保护作用。

在本申请的一些实施例中，多个防护件41包括两个边缘防护件411、多个第一防护件412和多个第二防护件413，沿长度方向X，两个边缘防护件411设置于阵列排布的多个电池单体2的两侧边缘，多个第一防护件412和多个第二防护件413在两个边缘防护件411之间交替分布。

边缘防护件411侧置于阵列排布的多个电池单体2的两侧边缘，也即是设置于位于阵列最外侧的电池单体2的边缘，从而在电池单体2贴近箱体1的位置，对电池单体2两者起到支撑作用。第一防护件412以及第二防护件413在两个边缘防护件411之间交替分布，能够使得防护件41更加适应电池单体2的阵列分布，从而对电池单体2起到更好的支持作用。

在本申请的一些实施例中，沿箱体1的宽度方向，第一防护件412的延伸长度大于第二防护件413的延伸长度。

为便于描述，在本申请实施例中以箱体1的宽度方向为Y方向，也即另一个水平方向。长度方向X、高度方向Z以及宽度方向Y彼此垂直，当长度方向X、高度方向Z以及宽度方向Y彼此之间的夹角为85之间的夹角时，即可将三者视为彼此垂直。应理解，宽度方向Y也可以为其它方向，宽度方向Y也可以不与长度方向X以及高度方向Z垂直，本申请实施例不做赘述。

再次参考图3，在一些可选的实施例中，电池单体2还包括连接于电极端子211的汇流部件24，第二防护件413设置有避让部4131，汇流部件24经由避让部4131沿长度方向穿过第二防护件413。

多个电池单体2之间通过汇流部件24实现电连接。汇流部件24跨接于相邻的电池单体2的电极端子211之间，以将多个电池单体2串联、并联或混联。由于在本申请一些实施例中，汇流部件24在长度方向X上跨接于相邻的电池单体2的电极端子211之间，至少一部分防护件41需要对其进行避让。设置避让部4131，能够为汇流部件24提供连接第二防护件413两侧的电极端子211的空间，便于电池单体2彼此电连接。因此，在宽度方向Y上，第一防护件412的延伸长度大于第二防护件413的延伸长度，使得第二防护件413对汇流部件24进行避让。

在第二防护件413设置避让部4131，能够使得防护件41避让汇流部件24，从而使得防护组件4更好地适配于电池100的结构，便于电池单体2实现彼此串联、并联以及混联。

可选地，在汇流部件24沿其他方向跨接于电极端子211之间时，第一防护件412以及第二防护件413可以依据具体情况进行尺寸的变化。

可选地，防护件41的延伸长度所指示的可以仅是防护件41在宽度方向Y上的长度总和，使得第二防护件413的长度总和小于第一防护件412，也即是使得第二防护件413可以在任意位置避让汇流部件24，避让部4131可以设置在第二防护件413的一端，也可以在第二防护件413的中部，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。

在本申请的一些实施例中，沿长度方向X，第一防护件412以及第二防护件413的宽度大于边缘防护件411的宽度。

由于边缘防护件411设置于电池单体2阵列的边缘，边缘防护件411在长度方向X上无需如第一防护件412或第二防护件413一样同时支持相邻的电池单体2，而只需支持一列电池单体2，边缘防护件411的宽度可以小第一防护件412以及第二防护件413，能够起到良好的支持效果。

可选地，第一防护件412在长度方向X上的宽度可以小于第二防护件413的宽度。此时，第二防护件413、第一防护件412以及边缘防护件411在长度方向X上的宽度递减。

图9为本申请一些实施例的电池100的电池单体2的结构示意图。如图9所示，在本申请的一些实施例中，端盖21包括功能区201和两个肩部202，沿长度方向X，两个肩部202位于功能区201两侧，功能区201设置有泄压机构212和电极端子211，防护件41与两个肩部202固定连接。

功能区201所指示的是端盖21上设置有使得电池单体2能够实现自身功能的区域，或电池单体2能够与外界互动的区域。由于功能区201常设置有电连接部件或起到其它功能的部件，功能区201不宜在电池100的使用过程中受力。肩部202所指示的则是端盖21除功能区201以外可以受力的区域。可选地，在功能区201内，电极端子211可以设置于泄压机构212的两侧，以减少泄压机构212在泄压时对电极端子211产生的影响。

功能区201设置于肩部202之间，可以使得肩部202对功能区201实现一定保护效果。使得电池单体2通过肩部202固定于防护件41，能够使得电池100具有更紧凑的结构，避免功能区201由于受力发生损坏，提升电池单体2的寿命。

在本申请的一些实施例中，沿长度方向X，边缘防护件411的宽度D1、第一防护件412的宽度D2、第二防护件413的宽度D3、肩部202的宽度D4满足：0.2D4≤D1≤D4，和/或0.5D4≤D2≤2D4，和/或0.5D4≤D3≤2D4。

由于边缘防护件411设置于电池100阵列的边缘，边缘防护件411在长度方向X上仅与边缘电池单体2的一侧肩部202接触，使得边缘防护件411的宽度D1小于等于肩部202宽度D4，可以避免边缘防护件411接触功能区201而对电池单体2的功能产生影响，使得边缘防护件411的宽度D1大于等于肩部202宽度D4的0.2倍，即可使得边缘防护件411为电池单体2提供足够的支持力。

由于第一防护件412设置于相邻的电池单体2之间，使得第一防护件412的宽度D2大于等于肩部202的延伸宽度D4的0.5倍，即可对电池单体2提供足够的支持力，优选地，第一防护件412的宽度D2大于等于肩部202的延伸宽度D4时，使得第一防护件412能够同时承载相邻的两个电池单体2，而不发生由于偏置而只能承载一方、导致电池100由于受力不均而出现结构稳定性不佳的问题。又，第一防护件412的宽度D2小于等于肩部202宽度D4的2倍，能够使得第一防护件412在同时承载相邻的两个电池单体2时，仅与相邻的两个电池单体2的肩部202接触，而避免与功能区201接触影响电池单体2的功能。

与第一防护件412相类似，第二防护件413的宽度D3可以大于等于肩部202的延伸宽度D4的0.5倍，且小于等于肩部202宽度D4的2倍。

在本申请的一些实施例中，在高度方向Z上，防护件的延伸高度大于电极端子211的延伸高度。

箱体1的高度方向Z上，防护件41的延伸高度大于电极端子211凸出于端盖21部分的延伸高度，能够使得电极端子211悬架于相邻的防护件41之间，避免与其它部件接触影响功能。

在本申请的一些实施例中，防护组件4还包括与多个防护件41连接的绝缘板体42，绝缘板体42设置于多个防护件41与盖体3之间，以吸收分散水平方向的外部冲击力。

通过设置绝缘板体42，可以将防护组件4中的多个防护件41结合为一个整体，并且，设置沿长度方向X延伸的绝缘板体42，也可以对防护组件4的受力进行分散，以增加电池100的结构强度。

可选地，为了避免对电池单体2之间的电连接产生影响，绝缘板体42以及防护组件4可以皆为绝缘件。可以理解的是，绝缘件指示的是，绝缘板体42以及防护组件4可以为绝缘材质，也可以为表面被覆有绝缘材质以整体呈现绝缘性的物体。当绝缘板体42以及防护组件4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。

可选地，防护组件4与绝缘板体42可以一体成型，以便于防护组件4的制造。防护组件4与绝缘板体42也可以彼此之间可拆卸连接，以便于根据电池单体2的排布调整防护组件4的位置，使得防护组件4具有更广泛的使用场景。

在本申请的一些实施例中，绝缘板体42与盖体3固定连接。

绝缘板体42可以与盖体3固定连接。以增加电池100的结构牢固性。可选地，绝缘板体42也可以抵接于盖体3，本申请实施例对此不做限制。

图10为图7所示的电池100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，在一种可选的实施方式中，在箱体1的高度方向Z上，防护组件4的延伸高度为第二距离H2，第二距离H2满足0.5mm≤H2≤30mm。

防护组件4在高度方向Z上具有一定尺寸，能够使其凸出于绝缘板体42而支撑承载电池单体2。防护组件4保有第二距离H2，能够使得电池单体2的端盖21与盖体3保持一定距离，从而保持电池100的能量密度适中。

第二距离H2与单个电池单体2的重量M之比H2/M能够指示电池100的能量密度以及结构强度，当第二距离H2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，当第二距离H2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，第二距离H2与单个电池单体2的重量M之比H2/M的满足0.05mm/Kg≤H2/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。

为了验证第二距离H2与单个电池单体2重量M之比H2/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以5mm/min的速度沿长度方向X或宽度方向Y移动，在箱体1受到破坏时记录检测头施加的拉力F。以电池100在高度方向Z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，可以使用挤压头在高度方向Z以及长度方向X或宽度方向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示出了在第二距离H2、单个电池单体2的重量M以及H2/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

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如表2所示，当H2满足0.5mm≤H2≤30mm，H2/M满足0.05mm/Kg≤H2/M≤50mm/Kg时，在强度结构测试中，电池100具有较好的结构强度。

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3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。

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本申请一些实施例的电池单体的内部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以及防爆阀等的功能性部件。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212。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23、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2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23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100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211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以及电池单体2，箱体1在高度方向Z上具有相对的顶部101以及底部102，箱体1的开口103设置于底部102，电池单体2以端盖21朝向底部102的方式倒置于箱体1内，端盖21上设置有电极端子211以及泄压机构212，电极端子211以及泄压机构212朝向底部102。箱体1还包括设置于开口103的盖体3，电池单体2的端盖21与盖体3之间具有第一距离H1，第一距离H1满足2mm＜H1＜30mm，第一距离H1与单个电池单体2的重量M之比H1/M满足0.2mm/Kg＜H1/M＜50mm/Kg，如表1所示，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。

在一些情形下，本申请实施例的电池100，使得电池单体2的端盖21朝向底部102以倒置于箱体1内，能够增强电池100顶部的刚度；将电极端子211以及泄压机构212共同朝向底部102设置，能够提高电池100的安全性。

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 (16)

1.一种电池，其特征在于，包括：

箱体，沿所述箱体的高度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，所述电池单体以端盖朝向所述底部的方式倒置于所述箱体内，所述端盖设置有泄压机构和电极端子，所述泄压机构及所述电极端子均朝向所述底部设置。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述箱体包括支撑板以及侧板，多个所述侧板连接于所述支撑板周侧，所述支撑板设置于所述顶部，所述电池单体与所述支撑板固定连接。

3.根据权利要求2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，多个所述侧板相互连接以形成框架结构，所述盖体与多个所述侧板固定连接。

4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，在所述高度方向上，所述电池单体包括所述端盖的一面与所述盖体朝向所述电池单体的表面之间具有第一距离H1，所述第一距离H1满足2mm＜H1＜30mm。

5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述第一距离H1与单个所述电池单体的重量M之比H1/M满足0.2mm/Kg＜H1/M＜50mm/Kg。

6.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述电池还包括防护组件，所述防护组件设置于所述电池单体与所述盖体之间。

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述防护组件包括沿所述箱体的长度方向间隔分布的多个防护件，所述电池单体设置有多个，各所述电池单体的所述泄压机构和所述电极端子在所述盖体上的正投影位于相邻两个所述防护件在所述盖体上的正投影之间。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述多个防护件包括两个边缘防护件、多个第一防护件和多个第二防护件，沿所述长度方向，两个所述边缘防护件设置于阵列排布的多个所述电池单体的两侧边缘，多个所述第一防护件和多个第二防护件在两个所述边缘防护件之间交替分布。

9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述电池单体还包括连接于所述电极端子的汇流部件，所述第二防护件设置有避让部，所述汇流部件经由所述避让部沿所述长度方向穿过所述第二防护件。

10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，沿所述长度方向，所述第一防护件以及所述第二防护件的宽度大于所述边缘防护件的宽度。

11.根据权利要求10所述的电池，其特征在于，所述端盖包括功能区和两个肩部，沿所述长度方向，两个所述肩部位于所述功能区两侧，所述功能区设置有所述泄压机构和所述电极端子，所述防护件与两个所述肩部固定连接。

12.根据权利要求11所述的电池，其特征在于，沿所述长度方向，所述边缘防护件的宽度D1、所述第一防护件的宽度D2、所述第二防护件的宽度D3、所述肩部的宽度D4满足：0.2D4≤D1≤D4；和/或

0.5D4≤D2≤2D4；和/或

0.5D4≤D3≤2D4。

13.根据权利要求7-12中任一项所述的电池，其特征在于，在所述高度方向上，所述防护件的延伸高度大于所述电极端子凸出于所述端盖部分的延伸高度。

14.根据权利要求7-12中任一项所述的电池，其特征在于，所述防护组件还包括与多个所述防护件连接的绝缘板体，所述绝缘板体设置于多个所述防护件与所述盖体之间。

15.根据权利要求14所述的电池，其特征在于，所述绝缘板体与所述盖体固定连接。

16.一种用电装置，其特征在于，包括：

如权利要求1-15任一项所述的电池，所述电池用于提供电能。

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