CN219610542U - 电池和用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种电池和用电装置。电池包括电池单体和热管理部件。热管理部件用于与电池单体换热。热管理部件设有避让结构,避让结构用于为电池单体的膨胀提供空间。热管理部件可与电池单体进行换热,以对电池单体进行有效的热管理,使电池单体工作在合适的温度范围内,改善电池的循环性能。通过在热管理部件上设置避让结构,以为电池单体的膨胀提供空间,从而减小电池单体与热管理部件之间的压力,降低热管理部件破裂的风险,改善电池单体的循环性能,提高安全性。
Description
相关申请
本申请要求享有于2022年06月27日提交的名称为“电池和用电装置”的国际专利申请PCT/CN2022/101395的优先权。
技术领域
本申请涉及电池技术领域,并且更具体地,涉及一种电池和用电装置。
背景技术
电池广泛用于电子设备,例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等等。
在电池技术的发展中,如何提高电池的循环性能,是电池技术中的一个研究方向。
实用新型内容
本申请提供了一种电池和用电装置,其能改善循环性能。
第一方面,本申请实施例提供了一种电池,包括电池单体和热管理部件。热管理部件用于与电池单体换热。热管理部件设有避让结构,避让结构用于为电池单体的膨胀提供空间。
上述技术方案中,热管理部件可与电池单体进行换热,以对电池单体进行有效的热管理,使电池单体工作在合适的温度范围内,改善电池的循环性能。通过在热管理部件上设置避让结构,以为电池单体的膨胀提供空间,从而减小电池单体与热管理部件之间的压力,降低热管理部件破裂的风险,改善电池单体的循环性能,提高安全性。
在一些实施方式中,电池单体设置为多个,避让结构的至少部分位于两个相邻的电池单体之间,并用于为至少一个电池单体的膨胀提供空间。
上述技术方案中,热管理部件的至少部分位于两个相邻的电池单体之间,以使热管理部件能够同时与两个电池单体换热,从而提高换热效率,改善热管理部件两侧的电池单体的温度一致性。避让结构可以为至少一个电池单体的膨胀提供空间,从而减小电池单体与热管理部件之间的压力,降低热管理部件破裂的风险,改善电池单体的循环性能,提高安全性。
在一些实施方式中,避让结构用于为位于热管理部件两侧且与热管理部件相邻的电池单体的膨胀提供空间,从而进一步减小电池单体与热管理部件之间的压力,降低热管理部件破裂的风险,改善电池单体的循环性能,提高安全性。
在一些实施方式中,热管理部件还包括沿第一方向相背设置的第一表面和第二表面,第一表面上连接有电池单体。
在一些实施方式中,避让结构包括第一凹部,第一凹部从第一表面沿靠近第二表面的方向凹陷,第一凹部用于为连接于第一表面的电池单体的膨胀提供空间。
上述技术方案中,通过设置第一凹部,可以减小第一表面与电池单体的接触面积;当电池单体膨胀时,第一凹部可以为电池单体的膨胀提供空间,并减小热管理部件的受到电池单体挤压的部分,从而减小电池单体与热管理部件之间的压力,降低热管理部件破裂的风险,改善电池单体的循环性能,提高安全性。
在一些实施方式中,热管理部件包括沿第一方向设置的第一板体和第二板体,第一板体包括第一主体和第一凸部,第一凸部凸出于第一主体的背离第二板体的表面,第一板体在面向第二板体的一侧设有第二凹部,第二凹部形成于第一板体的与第一凸部相对应的位置,第二凹部用于供换热介质流动。第一表面包括第一凸部背离第一主体的端面,第一凸部和第一主体围成第一凹部。
上述技术方案中,换热介质可以在第二凹部内流动,以通过第一凸部与电池单体换热。第一板体的第一凸部可通过冲压形成,经过冲压后,第一板体在面向第二板体的一侧形成第二凹部,第一板体的背离第二板体的一侧形成第一凹部。上述技术方案可以简化热管理部件的成型工艺。
在一些实施方式中,第二表面上连接有电池单体。避让结构还包括第三凹部,第三凹部从第二表面沿靠近第一表面的方向凹陷,第三凹部用于为连接于第二表面的电池单体的膨胀提供空间。
上述技术方案中,第一凹部可以为连接于第一表面的电池单体的膨胀提供空间,第三凹部可以为连接于第二表面的电池单体的膨胀提供空间,从而减小电池单体与热管理部件之间的压力,降低热管理部件破裂的风险,改善电池单体的循环性能,提高安全性。
在一些实施方式中,第一凹部的底面在第一方向上的投影与第三凹部的底面在第一方向上的投影至少部分重叠。
在一些实施方式中,第一凹部的底面在第一方向上的投影与第三凹部的底面在第一方向上的投影完全重合,以使第一凹部和第二凹部沿第一方向相对设置,可改善位于热管理部件两侧的电池单体受力的一致性。
在一些实施方式中,避让结构还包括第一通孔,第一通孔从第一凹部的底面延伸至第三凹部的底面,以连通第一凹部和第三凹部。通过设置第一通孔可以进一步增大避让空间,并平衡热管理部件两侧的电池单体的膨胀量的差异。
在一些实施方式中,避让结构还包括第一通孔,第一通孔从第一凹部的底面延伸至第二表面。
上述技术方案中,连接于第二表面的电池单体膨胀时,电池单体膨胀的部分可以经由第一通孔进入第一凹部。第一凹部也可以为连接于第二表面的电池单体的膨胀提供空间,以减小电池单体与热管理部件之间的压力,降低热管理部件破裂的风险,改善电池单体的循环性能,提高安全性。
在一些实施方式中,避让结构包括第二通孔,第二通孔从第一表面延伸至第二表面,以贯通热管理部件。第二通孔可以为连接于第一表面的电池单体的膨胀提供空间、为连接于第二表面的电池单体的膨胀提供空间,从而减小电池单体与热管理部件之间的压力,降低热管理部件破裂的风险,改善电池单体的循环性能,提高安全性。
在一些实施方式中,热管理部件内部设有供换热介质流动的流道,流道环绕避让结构。
在一些实施方式中,电池还包括隔热件,隔热件的至少部分容纳于避让结构,隔热件的热导率小于热管理部件的热导率。当连接于热管理部件的电池单体热失控时,隔热件可以起到隔热防护的功能,阻止热量的快速扩散,以降低安全风险。
在一些实施方式中,隔热件的杨氏模量小于热管理部件的杨氏模量。相对于热管理部件,隔热件具有较好的弹性。当电池单体膨胀并挤压隔热件时,隔热件可以压缩,以为电池单体的膨胀提供空间,进而减小电池单体的受力,改善电池单体的循环性能。
在一些实施方式中,隔热件的材质包括气凝胶、玻璃纤维和陶瓷纤维中的至少一种。
在一些实施方式中,隔热件固定于电池单体,以降低隔热件在避让结构内的晃动,降低隔热件错位的风险。
在一些实施方式中,隔热件与热管理部件分离设置,以减少隔热件与热管理部件之间的传热,降低热量损失。
在一些实施方式中,隔热件位于相邻的电池单体之间。隔热件能够减少热量在电池单体之间的传递,降低电池单体彼此的影响。
在一些实施方式中,电池包括沿第一方向布置的多个电池单元,各电池单元包括沿第二方向布置的多个电池单体,第二方向垂直于第一方向。至少两个相邻的电池单元之间设有热管理部件。
上述技术方案使热管理部件同时与电池单元的多个电池单体进行换热,以提高换热效率,改善电池单元的多个电池单体的温度一致性,并减少热管理部件的数量,简化电池的结构,提高电池的能量密度。
在一些实施方式中,避让结构位于相邻的电池单元之间并用于为电池单元的多个电池单体的膨胀提供空间。避让结构可以为电池单元的多个电池单体的膨胀提供空间,从而减小多个电池单体与热管理部件之间的压力,降低热管理部件破裂的风险,减小电池单元的多个电池单体受力的差异,改善电池单体的循环性能。
在一些实施方式中,电池单体包括沿第一方向相对设置的两个第三表面和沿第二方向相对设置的两个第四表面,第三表面的面积大于第四表面的面积,第一方向垂直于第二方向。热管理部件用于与电池单体的第三表面换热。热管理部件与电池单体的面积较大的第三表面换热,可以提高热管理部件与电池单体之间的换热面积,增大换热效率。
在一些实施方式中,热管理部件与第三表面之间的换热面积为S1,第三表面的面积为S2,S1/S2≥0.2。
上述技术方案可使热管理部件与电池单体之间的换热效率满足要求,改善电池单体的循环性能。
第二方面,本申请实施例提供了一种用电装置,包括第一方面任一实施方式的电池,电池用于提供电能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述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的前提下,还可以根据附图获得其他的附图。
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提供的电池的爆炸示意图;
图3为本申请一些实施例提供的电池的结构示意图;
图4为所示的电池的一部分的爆炸示意图;
图5为本申请一些实施例提供的电池的局部剖视示意图;
图6为图4所示的热管理部件的示意图;
图7为图6所示的热管理部件沿线A-A作出的剖视示意图;
图8为本申请另一些实施例提供的电池的热管理部件的剖视示意图;
图9为本申请另一些实施例提供的电池的热管理部件的剖视示意图;
图10为本申请另一些实施例提供的电池的局部剖视示意图;
图11为图3所示的电池在圆框B处的放大示意图;
图12为本申请一些实施例提供的电池的电池单元和热管理部件的结构示意图;
图13为本申请一些实施例提供的电池的电池单体的结构示意图。
具体实施方式的附图标记如下:
1、车辆;2、电池;3、控制器;4、马达;5、箱体;5a、第一箱体部;5b、第二箱体部;5c、容纳空间;6、电池模块;10、电池单体;11、第三表面;11a、第一区域;11b、第二区域;12、第四表面;13、第五表面;20、热管理部件;21、避让结构;211、第一凹部;211a、第一凹部的底面;212、第三凹部;212a、第三凹部的底面;213、第一通孔;214、第二通孔;22、第一板体;221、第一主体;222、第一凸部;223、第二凹部;23、第二板体;231、第二主体;232、第二凸部;233、第四凹部;24、流道;241、换热段;242、汇流段;25、第一接口;26、第二接口;27、连管;20a、第一表面;20b、第二表面;30、隔热件;40、电池单元;X、第一方向;Y、第二方向;Z、第三方向。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
除非另有定义,本申请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;本申请中在申请的说明书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。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本申请中提及“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。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。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中的具体含义。
本申请中术语“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,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的实施例中,相同的附图标记表示相同的部件,并且为了简洁,在不同实施例中,省略对相同部件的详细说明。应理解,附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸,以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明,而不应对本申请构成任何限定。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
本申请中术语“平行”不仅包括绝对平行的情况,也包括了工程上常规认知的大致平行的情况;同时,“垂直”也不仅包括绝对垂直的情况,还包括工程上常规认知的大致垂直的情况。
本申请中,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。
本申请的实施例所提到的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。
电池单体包括电极组件和电解液,电极组件包括正极极片、负极极片和隔离件。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层,正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面;正极集流体包括正极集流部和正极极耳,正极集流部涂覆有正极活性物质层,正极极耳未涂覆正极活性物质层。以锂离子电池为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质层包括正极活性物质,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层,负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面;负极集流体包括负极集流部和负极极耳,负极集流部涂覆有负极活性物质层,负极极耳未涂覆负极活性物质层。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质层包括负极活性物质,负极活性物质可以为碳或硅等。隔离件的材质可以为PP(po lypropy lene,聚丙烯)或PE(po lyethy lene,聚乙烯)等。
电池在不同的环境温度下会呈现不同的电循环性能,当环境温度过高或过低时,都会导致电池的循环性能下降,甚至引起其使用寿命缩短。为了保证新能源汽车安全、性能稳定、优异地运行,必须对电池进行有效的热管理,控制电池始终工作在合适的温度范围内。
申请人在电池内设置热管理部件,热管理部件可用于与电池的电池单体进行换热,以对电池进行有效的热管理,使电池单体工作在合适的温度范围内。
发明人注意到,在充放电的过程中,电池的电池单体容易出现膨胀,在膨胀变形后,电池单体会与热管理部件相互挤压。如果电池单体与热管理部件之间的压力过大,那么电池单体的电极组件内部的电解液可能会被压出电极组件,影响电池单体的循环性能。电池单体对热管理部件施加的压力过大,热管理部件可能会变形甚至破裂,引发热管理部件内部的流体泄漏的风险,造成安全隐患。
鉴于此,本申请实施例提供了一种技术方案,其通过在热管理部件上设置避让结构,以为电池单体的膨胀提供空间,从而减小电池单体与热管理部件之间的压力,降低热管理部件破裂的风险,改善电池单体的循环性能。
本申请实施例描述的技术方案适用于使用电池的用电装置。
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。
以下实施例为了方便说明,以用电装置为车辆为例进行说明。
图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图。
如图1所示,车辆1的内部设置有电池2,电池2可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。电池2可以用于车辆1的供电,例如,电池2可以作为车辆1的操作电源。
车辆1还可以包括控制器3和马达4,控制器3用来控制电池2为马达4供电,例如,用于车辆1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2不仅仅可以作为车辆1的操作电源,还可以作为车辆1的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
图2为本申请一些实施例提供的电池的爆炸示意图。
如图2所示,电池2包括箱体5和电池单体(图2未示出),电池单体容纳于箱体5内。
箱体5用于容纳电池单体,箱体5可以是多种结构。在一些实施例中,箱体5可以包括第一箱体部5a和第二箱体部5b,第一箱体部5a与第二箱体部5b相互盖合,第一箱体部5a和第二箱体部5b共同限定出用于容纳电池单体的容纳空间5c。第二箱体部5b可以是一端开口的空心结构,第一箱体部5a为板状结构,第一箱体部5a盖合于第二箱体部5b的开口侧,以形成具有容纳空间5c的箱体5;第一箱体部5a和第二箱体部5b也均可以是一侧开口的空心结构,第一箱体部5a的开口侧盖合于第二箱体部5b的开口侧,以形成具有容纳空间5c的箱体5。当然,第一箱体部5a和第二箱体部5b可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。
为提高第一箱体部5a与第二箱体部5b连接后的密封性,第一箱体部5a与第二箱体部5b之间也可以设置密封件,比如,密封胶、密封圈等。
假设第一箱体部5a盖合于第二箱体部5b的顶部,第一箱体部5a亦可称之为上箱盖,第二箱体部5b亦可称之为下箱体。
在电池2中,电池单体为多个,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5内;当然,也可以是多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模块6,多个电池模块6再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体5内。
图3为本申请一些实施例提供的电池的结构示意图;图4为所示的电池的一部分的爆炸示意图;图5为本申请一些实施例提供的电池的局部剖视示意图。
本申请实施例提供了一种电池2,其包括电池单体10和热管理部件20。热管理部件20用于与电池单体10换热,热管理部件20设有避让结构21,避让结构21用于为电池单体10的膨胀提供空间。
电池单体10可以是一个,也可以是多个。热管理部件20可以为一个,也可以为多个。示例性地,电池单体10为多个,热管理部件20为多个;各热管理部件20可以与一个电池单体10进行换热,也可与两个以上的电池单体10进行换热。
热管理部件20可用于与电池单体10换热,以调节电池单体10的温度。当电池单体10的温度过高时,热管理部件20可以冷却电池单体10,以降低电池单体10的温度。当电池单体10的温度过低时,热管理部件20可以加热电池单体10,以提高电池单体10的温度。
本实施例对热管理部件20的结构不作限制,只要其能够实现换热功能即可。示例性地,热管理部件20内部设有供换热介质流动的流道,换热介质从流道流过时,通过热管理部件20与电池单体10换热,以调节电池单体10的温度。可选地,换热介质可为液体或气体,例如,换热介质可为水。
热管理部件20可以与电池单体10直接接触,这样,热管理部件20可以与电池单体10直接换热。可替代地,热管理部件20也可通过其它导热结构(例如导热胶)与电池单体10相连,以实现热管理部件20与电池单体10之间的间接换热。
避让结构21为热管理部件20的用于在电池单体10膨胀时避让电池单体10的结构。避让结构21形成避让空间,当电池单体10膨胀时,电池单体10膨胀的至少部分可以进入避让空间。示例性地,避让结构21可包括槽、孔、缺口等结构。
避让结构21可以为一个电池单体10的膨胀提供空间,也可以同时为多个电池单体10的膨胀提供空间。
避让结构21可以为一个,也可以为多个,本申请实施例对此不作限制。
在本申请实施例中,热管理部件20可与电池单体10进行换热,以对电池单体10进行有效的热管理,使电池单体10工作在合适的温度范围内,改善电池2的循环性能。通过在热管理部件20上设置避让结构21,以为电池单体10的膨胀提供空间,从而减小电池单体10与热管理部件20之间的压力,降低热管理部件20破裂的风险,改善电池单体10的循环性能,提高安全性。
在一些实施例中,电池单体10设置为多个,避让结构21的至少部分位于两个相邻的电池单体10之间,并用于为至少一个电池单体10的膨胀提供空间。
多个电池单体10可以排成一列,也可以排成多列。
两个电池单体10相邻是指:在这两个电池单体10的排列方向上,两个电池单体10之间没有其它的电池单体10。
避让结构21可以仅为一个电池单体10的膨胀提供空间,也可同时为两个电池单体10的膨胀提供空间。
热管理部件20的至少部分位于两个相邻的电池单体10之间,以使热管理部件20能够同时与两个电池单体10换热,从而提高换热效率,改善热管理部件20两侧的电池单体10的温度一致性。避让结构21可以为至少一个电池单体10的膨胀提供空间,从而减小电池单体10与热管理部件20之间的压力,降低热管理部件20破裂的风险,改善电池单体10的循环性能,提高安全性。
在一些实施例中,避让结构21用于为位于热管理部件20两侧且与热管理部件20相邻的电池单体10的膨胀提供空间。
热管理部件20与电池单体10相邻是指:该热管理部件20和该电池单体10之间没有其它的热管理部件20和其它的电池单体10。
避让结构21可以同时为热管理部件20两侧的电池单体10的膨胀提供空间,从而进一步减小电池单体10与热管理部件20之间的压力,降低热管理部件20破裂的风险,改善电池单体10的循环性能,提高安全性。
图6为图4所示的热管理部件20的示意图;图7为图6所示的热管理部件20沿线A-A作出的剖视示意图。
请一并参照图4至图7,在一些实施例中,热管理部件20还包括沿第一方向X相背设置的第一表面20a和第二表面20b,第一表面20a上连接有电池单体10。
连接于第一表面20a的电池单体10位于第一表面20a的背离第二表面20b的一侧。
第二表面20b的背离第一表面20a的一侧可以设置电池单体10,也可以不设置电池单体10。
电池单体10可以与第一表面20a直接连接,例如电池单体10与第一表面20a直接相抵接。可替代地,电池单体10也可以通过其它导热结构与第一表面20a间接连接,例如,电池单体10可通过导热胶与第一表面20a粘接。
电池单体10可与热管理部件20的第一表面20a进行换热。
连接于第一表面20a的电池单体10可以是一个,也可以是多个。
可选地,第一表面20a和第二表面20b均为平面,且第一表面20a和第二表面20b垂直于第一方向X。
在一些实施例中,避让结构21包括第一凹部211,第一凹部211从第一表面20a沿靠近第二表面20b的方向凹陷,第一凹部211用于为连接于第一表面20a的电池单体10的膨胀提供空间。
第一凹部211可以是一个,也可以是多个。
第一凹部211可以为连接于第一表面20a的一个电池单体10的膨胀提供空间,也可以为连接于第一表面20a的多个电池单体10的膨胀提供空间。
本实施例通过设置第一凹部211,可以减小第一表面20a与电池单体10的接触面积;当电池单体10膨胀时,第一凹部211可以为电池单体10的膨胀提供空间,并减小热管理部件20的受到电池单体10挤压的部分,从而减小电池单体10与热管理部件20之间的压力,降低热管理部件20破裂的风险,改善电池单体10的循环性能,提高安全性。
在一些实施例中,热管理部件20包括沿第一方向X设置的第一板体22和第二板体23,第一板体22包括第一主体221和第一凸部222,第一凸部222凸出于第一主体221的背离第二板体23的表面,第一板体22在面向第二板体23的一侧设有第二凹部223,第二凹部223形成于第一板体22的与第一凸部222相对应的位置,第二凹部223用于供换热介质流动。第一表面20a包括第一凸部222背离第一主体221的端面,第一凸部222和第一主体221围成第一凹部211。
第一板体22和第二板体23沿第一方向X层叠并连接,示例性地,第一板体22焊接于第二板体23。可选地,第一主体221焊接于第二板体23。
第一主体221具有面向第二板体23的内表面和背离第二板体23的外表面。可选地,第一主体221为平板状,第一主体221的内表面和外表面均为平面。
第二凹部223从第一主体221的内表面沿背离第二板体23的方向凹陷。第二板体23连接于第一主体221并覆盖第二凹部223。
在本实施例中,换热介质可以在第二凹部223内流动,以通过第一凸部222与电池单体10换热。第一板体22的第一凸部222可通过冲压形成,经过冲压后,第一板体22在面向第二板体23的一侧形成第二凹部223,第一板体22的背离第二板体23的一侧形成第一凹部211。本实施例可以简化热管理部件20的成型工艺。
在一些实施例中,第一凸部222环绕在第一凹部211的外侧。
在一些实施例中,第二表面20b上连接有电池单体10。避让结构21还包括第三凹部212,第三凹部212从第二表面20b沿靠近第一表面20a的方向凹陷,第三凹部212用于为连接于第二表面20b的电池单体10的膨胀提供空间。
连接于第二表面20b的电池单体10位于第二表面20b的背离第一表面20a的一侧。连接于第二表面20b的电池单体10和连接于第一表面20a的电池单体10为不同的电池单体,且分别设置在热管理部件沿第一方向X的两侧。
第三凹部212可以是一个,也可以是多个。
第三凹部212可以为连接于第二表面20b的一个电池单体10的膨胀提供空间,也可以为连接于第二表面20b的多个电池单体10的膨胀提供空间。
第一凹部211可以为连接于第一表面20a的电池单体10的膨胀提供空间,第三凹部212可以为连接于第二表面20b的电池单体10的膨胀提供空间,从而减小电池单体10与热管理部件20之间的压力,降低热管理部件20破裂的风险,改善电池单体10的循环性能,提高安全性。
在一些实施例中,第一凹部的底面211a在第一方向X上的投影与第三凹部的底面212a在第一方向X上的投影至少部分重叠。
在一些实施例中,第一凹部的底面211a在第一方向X上的投影与第三凹部的底面212a在第一方向X上的投影完全重合。本实施例使第一凹部211和第二凹部223沿第一方向X相对设置,可改善位于热管理部件20两侧的电池单体10受力的一致性。
在一些实施例中,第二板体23包括第二主体231和第二凸部232,第二凸部232凸出于第二主体231的背离第一板体22的表面,第二板体23在面向第一板体22的一侧设有第四凹部233,第四凹部233形成于第二板体23的与第二凸部232相对应的位置。第二凹部223和第四凹部233相对设置并形成供换热介质流动的流道24。第二表面20b包括第二凸部232背离第二主体231的端面,第二凸部232和第二板体23围成第三凹部212。
在一些实施例中,避让结构21还包括第一通孔213,第一通孔213从第一凹部的底面211a延伸至第三凹部的底面212a,以连通第一凹部211和第三凹部212。
第一通孔213可以是一个,也可以是多个。第一通孔213可以是圆形孔、方形孔、跑道形孔或其它形状的孔。
在本实施例中,通过设置第一通孔213可以进一步增大避让空间,并平衡热管理部件20两侧的电池单体10的膨胀量的差异。示例性地,如果连接于第一表面20a的某个电池单体10的膨胀量过大,那么该电池单体10膨胀的部分可以经由第一通孔213进入第二凹部223。
在一些实施例中,第一通孔213贯通第一主体221和第二主体231。
在一些实施例中,热管理部件20内部设有供换热介质流动的流道24,流道24环绕避让结构21。换热介质可以有效地与电池单体10换热,提高换热效率。示例性地,流道24包括第二凹部223和第四凹部233。
图8为本申请另一些实施例提供的电池的热管理部件20的剖视示意图。
如图8所示,避让结构还包括第一通孔213,第一通孔213从第一凹部的底面211a延伸至第二表面20b。
在本实施例中,可以省去第二凹部223。
连接于第二表面20b的电池单体膨胀时,电池单体膨胀的部分可以经由第一通孔213进入第一凹部211。换言之,第一凹部211也可以为连接于第二表面20b的电池单体的膨胀提供空间,以减小电池单体与热管理部件20之间的压力,降低热管理部件20破裂的风险,改善电池单体的循环性能,提高安全性。
在一些实施例中,热管理部件20包括沿第一方向X设置的第一板体22和第二板体23,第一板体22包括第一主体221和第一凸部222,第一凸部222凸出于第一主体221的背离第二板体23的表面,第一板体22在面向第二板体23的一侧设有第二凹部223,第二凹部223形成于第一板体22的与第一凸部222相对应的位置,第二凹部223用于供换热介质流动。第一表面20a包括第一凸部222背离第一主体221的端面,第一凸部222和第一板体22围成第一凹部211。第二板体23为平板状。
图9为本申请另一些实施例提供的电池的热管理部件20的剖视示意图。
如图9所示,避让结构包括第二通孔214,第二通孔214从第一表面20a延伸至第二表面20b,以贯通热管理部件20。
第二通孔214可以为一个,也可以为多个。
第二通孔214可以为连接于第一表面20a的电池单体的膨胀提供空间、为连接于第二表面20b的电池单体的膨胀提供空间,从而减小电池单体与热管理部件20之间的压力,降低热管理部件20破裂的风险,改善电池单体的循环性能,提高安全性。
在一些实施例中,热管理部件20为一体成型结构。
图10为本申请另一些实施例提供的电池的局部剖视示意图。
如图10所示,在一些实施例中,电池还包括隔热件30,隔热件30的至少部分容纳于避让结构21,隔热件30的热导率小于热管理部件20的热导率。
隔热件30可以整体容纳于避让结构21,也可以仅部分容纳于避让结构21。
隔热件30可以连接于电池单体10,也可以连接于热管理部件20。
当连接于热管理部件20的电池单体10热失控时,隔热件30可以起到隔热防护的功能,阻止热量的快速扩散,以降低安全风险。
在一些实施例中,隔热件30的杨氏模量小于热管理部件20的杨氏模量。
相对于热管理部件20,隔热件30具有较好的弹性。当电池单体10膨胀并挤压隔热件30时,隔热件30可以压缩,以为电池单体10的膨胀提供空间,进而减小电池单体10的受力,改善电池单体10的循环性能。
在一些实施例中,隔热件30的材质包括气凝胶、玻璃纤维和陶瓷纤维中的至少一种。
在一些实施例中,隔热件30固定于电池单体10。可选地,隔热件30通过粘接固定于电池单体10。
电池单体10可以固定隔热件30,以降低隔热件30在避让结构21内的晃动,降低隔热件30错位的风险。
在一些实施例中,隔热件30与热管理部件20分离设置。
热管理部件20和隔热件30之间设有间隙,以使隔热件30和热管理部件20不接触。
隔热件30与热管理部件20分离设置,以减少隔热件30与热管理部件20之间的传热,降低热量损失。
在一些实施例中,隔热件30位于相邻的电池单体10之间。
隔热件30能够减少热量在电池单体10之间的传递,降低电池单体10彼此的影响。当某个电池单体10热失控时,隔热件30可以减少传导至与该电池单体10相邻的正常的电池单体10的热量,降低正常的电池单体10热失控的风险。
图11为图3所示的电池2在圆框B处的放大示意图;图12为本申请一些实施例提供的电池2的电池单元40和热管理部件20的结构示意图。
如图3、图11和图12所示,在一些实施例中,热管理部件20包括第一接口25、第二接口26以及连通第一接口25和第二接口26的流道24。
第一接口25可为一个,也可为多个。第二接口26可为一个,也可为多个。
换热介质可经由第一接口25流入流道24,并经由第二接口26流出。换热介质流经流道24时,与电池单体10换热,以调节电池单体10的温度。
在一些实施例中,热管理部件20设置为多个,多个热管理部件20沿第一方向X设置。相邻的热管理部件20之间设有电池单体10。多个热管理部件20的流道24连通。
相邻的热管理部件20之间可以设置一个电池单体10,也可以设置多个电池单体10。
多个热管理部件20的流道24可以串联、并联或混联,混联是指多个热管理部件20的流道24之间既有串联也有并联。
多个热管理部件20可以与多个电池单体10换热,以改善多个电池单体10温度的一致性。多个热管理部件20的流道24连通,换热介质可以在多个热管理部件20之间流动。
在一些实施例中,多个热管理部件20的第一接口25连通,多个热管理部件20的第二接口26连通,以使多个热管理部件20的流道24并联。
多个热管理部件20的第一接口25可以直接连通,也可以通过管路连通。多个热管理部件20的第二接口26可以直接连通,也可以通过管路连通。
多个热管理部件20的流道24并联,这样可以减小多个热管理部件20的流道24中的换热介质的温度差,改善多个电池单体10的温度一致性。
在一些实施例中,相邻的热管理部件20的第一接口25通过连管27连通,相邻的热管理部件20的第二接口26通过连管27连通。
在一些实施例中,所有的第一接口25、所有的第二接口26以及所有的连管27大致在同一个平面上(或者说,在第三方向Z上大致在同一个高度),可使空间利用率最大化,减少热管理部件20之间的热量损失。
在一些实施例中,至少一个热管理部件20设有两个第一接口25和两个第二接口26,两个第一接口25分别位于流道24沿第一方向X的两侧,两个第二接口26分别位于流道24沿第一方向X的两侧。
某个热管理部件20的两个第一接口25可以分别与位于该热管理部件20的两侧的热管理部件20连通,该热管理部件20的两个第二接口26可以分别与位于该热管理部件20的两侧的热管理部件20连通。本实施例可以简化多个热管理部件20之间的连接结构。
在一些实施例中,热管理部件20的两个第一接口25沿第一方向X相对,热管理部件20的两个第二接口26沿第一方向X相对。
在一些实施例中,各热管理部件20均设有两个第一接口25和两个第二接口26。
在一些实施例中,第一接口25和第二接口26分别连通于流道24沿第二方向Y的两端,第二方向Y垂直于第一方向X。
本实施例可以缩短换热介质在流道24内流动的路径,以降低第一接口25处的换热介质的温度与第二接口26处的换热介质的温度差,改善电池单体10的温度一致性。
在一些实施例中,流道24为环形且包括两个换热段241和两个汇流段242,两个换热段241沿第二方向Y延伸,两个汇流段242沿第二方向Y布置。一个汇流段242连接两个汇流段242的靠近第一接口25的端部,并与第一接口25连通;另一个汇流段242连接两个汇流段242的靠近第二接口26的端部,并与第二接口26连通。
在一些实施例中,电池2包括沿第一方向X布置的多个电池单元40,各电池单元40包括沿第二方向Y布置的多个电池单体10,第二方向Y垂直于第一方向X。至少两个相邻的电池单元40之间设有热管理部件20。
本实施例使热管理部件20同时与电池单元40的多个电池单体10进行换热,以提高换热效率,改善电池单元40的多个电池单体10的温度一致性,并减少热管理部件20的数量,简化电池2的结构,提高电池2的能量密度。
在一些实施例中,避让结构21位于相邻的电池单元40之间并用于为电池单元40的多个电池单体10的膨胀提供空间。
避让结构21可以为一个,一个避让结构21同时为电池单元40的多个电池单体10的膨胀提供空间。
避让结构21也可以为多个,多个避让结构21沿第一方向X间隔设置,并用于为电池单元40的多个电池单体10的膨胀提供空间。可选地,避让结构21的数量与电池单元40的电池单体10的数量相同,且多个避让结构21与电池单元40的多个电池单体10一一对应设置。
避让结构21可以仅为热管理部件20一侧的电池单元40的多个电池单体10提供膨胀空间,也可以同时为热管理部件20两侧的电池单元40的多个电池单体10提供膨胀空间。
避让结构21可以为电池单元40的多个电池单体10的膨胀提供空间,从而减小多个电池单体10与热管理部件20之间的压力,降低热管理部件20破裂的风险,减小电池单元40的多个电池单体10受力的差异,改善电池单体10的循环性能。
在一些实施例中,避让结构21设置为一个,以简化热管理部件20的成型工艺。
图13为本申请一些实施例提供的电池的电池单体10的结构示意图。
如图12和图13所示,电池单体10包括沿第一方向X相对设置的两个第三表面11和沿第二方向Y相对设置的两个第四表面12,第三表面11的面积大于第四表面12的面积,第一方向X垂直于第二方向Y。热管理部件用于与电池单体10的第三表面11换热。
热管理部件与电池单体10的面积较大的第三表面11换热,可以提高热管理部件与电池单体10之间的换热面积,增大换热效率。
可选地,第三表面11和第四表面12均为平面。
在一些实施例中,电池单体10还包括沿第三方向Z相对设置的两个第五表面13,第三表面11的面积大于第五表面13的面积。可选地,第五表面13为平面。
热管理部件与第三表面11之间的换热面积为S1,第三表面11的面积为S2,S1/S2≥0.2。
第三表面11具有第一区域11a和第二区域11b,第一区域11a用于与热管理部件20相连接,以与热管理部件20进行换热。第二区域11b用于与避让结构21相对,其不与热管理部件20接触。
第一区域11a可为一个或多个。示例性地,第一区域11a的总面积可为热管理部件20与第三表面11之间的换热面积。
示例性地,第一区域11a可直接与热管理部件20相抵接,也可通过导热胶与热管理部件20粘接。
S1/S2的值越小,热管理部件20与电池单体10之间的换热效率越低。本申请实施例使S1/S2≥0.2,以使热管理部件与电池单体10之间的换热效率满足要求,改善电池单体10的循环性能。
可选地,S1/S2≥0.5。
在一些实施例中,第一区域11a为两个,两个第一区域11a分别位于第二区域11b的两侧。
第二区域11b位于第三表面11的中部,其膨胀变形的程度大于第一区域11a膨胀变形的程度。本申请实施例使第二区域11b与避让结构21相对,以减小热管理部件20与电池单体10之间的压力。
根据本申请的一些实施例,本申请还提供了一种用电装置,包括以上任一实施例的电池,电池用于为用电装置提供电能。用电装置可以是前述任一应用电池的设备或系统。
根据本申请的一些实施例,参照图3至图7,电池2包括多个电池单元40和多个热管理部件20,多个电池单元40和多个热管理部件20沿第一方向X设置。各电池单元40包括沿第二方向Y布置的多个电池单体10,第二方向Y垂直于第一方向X。相邻的热管理部件20之间设有电池单元40。
热管理部件20用于与电池单元40的多个电池单体10进行换热,以调节电池单元40的多个电池单体10的温度。热管理部件20设有供换热介质流动的流道24,多个热管理部件20的流道24并联。
热管理部件20设有避让结构21,避让结构21位于相邻的电池单元40之间并用于为电池单元40的多个电池单体10的膨胀提供空间。避让结构21包括位于热管理部件20中部并贯通热管理部件20的开孔结构。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
最后应说明的是:以上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,或者对其中部分技术特征进行等同替换,但这些修改或者替换,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精神和范围。
Claims (22)
1.一种电池,其特征在于,包括:
电池单体;
热管理部件,包括沿第一方向相背设置的第一表面和第二表面,所述第一表面上连接有所述电池单体,所述热管理部件用于与所述电池单体换热,所述热管理部件设有避让结构,所述避让结构用于为所述电池单体的膨胀提供空间。
2.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述电池单体设置为多个,所述避让结构的至少部分位于两个相邻的所述电池单体之间,并用于为至少一个所述电池单体的膨胀提供空间。
3.根据权利要求2所述的电池,其特征在于,所述避让结构用于为位于所述热管理部件两侧且与所述热管理部件相邻的所述电池单体的膨胀提供空间。
4.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述避让结构包括第一凹部,所述第一凹部从所述第一表面沿靠近所述第二表面的方向凹陷,所述第一凹部用于为连接于所述第一表面的所述电池单体的膨胀提供空间。
5.根据权利要求4所述的电池,其特征在于,所述热管理部件包括沿所述第一方向设置的第一板体和第二板体,所述第一板体包括第一主体和第一凸部,所述第一凸部凸出于所述第一主体的背离所述第二板体的表面,所述第一板体在面向所述第二板体的一侧设有第二凹部,所述第二凹部形成于所述第一板体的与所述第一凸部相对应的位置,所述第二凹部用于供换热介质流动;
所述第一表面包括所述第一凸部背离所述第一主体的端面,所述第一凸部和所述第一主体围成所述第一凹部。
6.根据权利要求4所述的电池,其特征在于,所述第二表面上连接有所述电池单体;
所述避让结构还包括第三凹部,所述第三凹部从所述第二表面沿靠近所述第一表面的方向凹陷,所述第三凹部用于为连接于所述第二表面的所述电池单体的膨胀提供空间。
7.根据权利要求6所述的电池,其特征在于,所述第一凹部的底面在所述第一方向上的投影与所述第三凹部的底面在所述第一方向上的投影至少部分重叠。
8.根据权利要求7所述的电池,其特征在于,所述第一凹部的底面在所述第一方向上的投影与所述第三凹部的底面在所述第一方向上的投影完全重合。
9.根据权利要求7所述的电池,其特征在于,所述避让结构还包括第一通孔,所述第一通孔从所述第一凹部的底面延伸至所述第三凹部的底面,以连通所述第一凹部和所述第三凹部。
10.根据权利要求4所述的电池,其特征在于,所述避让结构还包括第一通孔,所述第一通孔从所述第一凹部的底面延伸至第二表面。
11.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述避让结构包括第二通孔,所述第二通孔从所述第一表面延伸至所述第二表面,以贯通所述热管理部件。
12.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述热管理部件内部设有供换热介质流动的流道,所述流道环绕所述避让结构。
13.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,还包括隔热件,所述隔热件的至少部分容纳于所述避让结构,所述隔热件的热导率小于所述热管理部件的热导率。
14.根据权利要求13所述的电池,其特征在于,所述隔热件的杨氏模量小于所述热管理部件的杨氏模量。
15.根据权利要求13所述的电池,其特征在于,所述隔热件的材质包括气凝胶、玻璃纤维和陶瓷纤维中的至少一种。
16.根据权利要求13所述的电池,其特征在于,所述隔热件固定于所述电池单体。
17.根据权利要求16所述的电池,其特征在于,所述隔热件与所述热管理部件分离设置。
18.根据权利要求13所述的电池,其特征在于,所述隔热件位于相邻的所述电池单体之间。
19.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,包括沿第一方向布置的多个电池单元,各所述电池单元包括沿第二方向布置的多个所述电池单体,所述第二方向垂直于所述第一方向;
至少两个相邻的所述电池单元之间设有所述热管理部件;
所述避让结构位于相邻的所述电池单元之间并用于为所述电池单元的多个所述电池单体的膨胀提供空间。
20.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,
所述电池单体包括沿第一方向相对设置的两个第三表面和沿第二方向相对设置的两个第四表面,所述第三表面的面积大于所述第四表面的面积,所述第一方向垂直于所述第二方向;
所述热管理部件用于与所述电池单体的所述第三表面换热。
21.根据权利要求20所述的电池,其特征在于,所述热管理部件与所述第三表面之间的换热面积为S1,所述第三表面的面积为S2,S1/S2≥0.2。
22.一种用电装置,其特征在于,包括根据权利要求1-21任一项所述的电池,所述电池用于提供电能。
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