CN219917428U - 电池单体和储能设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电池单体和储能设备。电池单体包括：壳体，壳体内设有容纳腔，容纳腔在壳体的一侧形成有开口；端盖组件，端盖组件安装在开口处并密封容纳腔；裸电芯，裸电芯容置在容纳腔并与端盖组件电连接；电解液，电解液位于容纳腔内并浸没裸电芯的至少一部分；膨胀结构，膨胀结构位于容纳腔内并至少部分地浸没在电解液中，膨胀结构内部设有空腔，膨胀结构配置为在空腔与容纳腔的气体压强差达到设定阈值时，容纳腔内的气体能够进入空腔使膨胀结构膨胀以提升电解液的液面。上述电池单体可改善因电池单体内部产生气体造成液面下降的影响，保证电池单体的使用寿命。

Description

电池单体和储能设备

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，特别涉及一种电池单体和储能设备。

背景技术

目前，电池单体内部具有电解液，电解液可浸没裸电芯，以使裸电芯的活性物质得到充分浸润，以保证电池单体性能。电池单体长时间使用时，电池单体内部会产生气体而导致电解液减少，影响裸电芯的浸润效果，从而影响电池单体的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型实施方式提供一种电池单体和储能设备。

本实用新型实施方式的一种电池单体包括：

壳体，所述壳体内设有容纳腔，所述容纳腔在所述壳体的一侧形成有开口；

端盖组件，所述端盖组件安装在所述开口处并密封所述容纳腔；

裸电芯，所述裸电芯容置在所述容纳腔并与所述端盖组件电连接；

电解液，所述电解液位于所述容纳腔内并浸没所述裸电芯的至少一部分；

膨胀结构，所述膨胀结构位于所述容纳腔内并至少部分地浸没在所述电解液中，所述膨胀结构内部设有空腔，所述膨胀结构配置为在所述空腔与所述容纳腔的气体压强差达到设定阈值时，所述容纳腔内的气体能够进入所述空腔使所述膨胀结构膨胀以提升所述电解液的液面。

上述电池单体中，所述膨胀结构位于所述容纳腔内并至少部分地浸没在所述电解液中，在所述空腔与所述容纳腔的气体压强差达到设定阈值时，所述容纳腔内的气体能够进入所述空腔使所述膨胀结构膨胀以提升所述电解液的液面，进而可以改善因电池单体内部产生气体造成液面下降的影响，保证电池单体的使用寿命。

在某些实施方式中，所述电池单体包括多个所述膨胀结构，多个所述膨胀结构分散设置在所述容纳腔内。

如此，可以使电解液的整体液面快速提升。

在某些实施方式中，所述容纳腔包括多个边角，每个所述边角设有至少一个所述膨胀结构。

如此，可以提升电池单体的空间利用率。

在某些实施方式中，所述膨胀结构包括膨胀件和防水透气阀，所述膨胀件内设有所述空腔，所述膨胀件具有连通所述空腔的安装口，所述防水透气阀安装在所述安装口处，在所述空腔与所述容纳腔的气体压强差达到设定阈值时，所述容纳腔内的气体能够通过所述防水透气阀进入所述空腔。

如此，可以防止电解液进入空腔内。

在某些实施方式中，所述膨胀结构包括连接件，所述防水透气阀通过所述连接件安装在所述安装口处。

如此，可以使防水透气阀安装在膨胀件。

在某些实施方式中，所述端盖组件包括下塑胶，所述下塑胶设有安装部，所述连接件安装在所述安装部使所述膨胀结构固定在所述下塑胶上。

如此，可以利用下塑胶固定膨胀结构。

在某些实施方式中，所述安装部设有配合孔，所述配合孔的侧壁具有缺口；

所述连接件的侧壁内凹形成有卡部，所述卡部卡在所述配合孔中，所述卡部配置为能够从所述缺口卡入所述配合孔中，及能够从所述缺口脱离所述配合孔。

如此，便于膨胀结构的安装和拆卸。

在某些实施方式中，所述膨胀件呈长条状并沿所述电池单体的高度方向布置。

如此，可以增强电解液的液面提升效果。

在某些实施方式中，所述空腔的内壁相互贴合。

如此，可以使得容纳腔能够容纳更多电解液。

本实用新型实施方式的一种储能设备包括上述任一实施方式的电池单体。

上述储能设备中，所述膨胀结构位于所述容纳腔内并至少部分地浸没在所述电解液中，在所述空腔与所述容纳腔的气体压强差达到设定阈值时，所述容纳腔内的气体能够进入所述空腔使所述膨胀结构膨胀以提升所述电解液的液面，进而可以改善因电池单体内部产生气体造成液面下降的影响，保证电池单体的使用寿命。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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实用新型的一些实施方式，对在本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型实施方式的电池单体的立体图；

图2为本实用新型实施方式的电池单体的分解图；

图3为图2的电池单体A部分的放大图；

图4为本实用新型实施方式的电池单体的另一分解图；

图5为图4的电池单体B部分的放大图。

附图标记说明：

电池单体-100，壳体-12，端盖组件-14，裸电芯-16，膨胀结构-18，容纳腔-20，容纳腔-20，开口-22，电极-24，注液孔-26，连接片-27，膨胀件-28，防水透气阀-30，安装口-32，本体34，气流通道-36，连接件-38，连接通道-40，下塑胶-42，安装部-44，盖板-46，防爆阀48，配合孔-50，缺口-52，卡部-54。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，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”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。对在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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

目前，传统的补液方案多是通过二次注液增加电解液或者通过引流滴灌的方法实现补液。二次注液结构复杂，需要引入测量和识别设备，成本较高，灵敏度较差。引流滴灌的方法通过将下部电解液引到上部，实现电解液上下循环，此方法无法实现裸电芯完全浸润，补液效果较差，受重力影响，除出液口附近，其他区域浸润较差。

请参图1至图2，本实用新型实施方式提供的一种电池单体100包括壳体12、端盖组件14、裸电芯16、电解液(图未示)和膨胀结构18。壳体12内设有容纳腔20，容纳腔20在壳体12的一侧形成有开口22。端盖组件14安装在开口22处并密封容纳腔20。

裸电芯16容置在容纳腔20并与端盖组件14电连接。电解液位于容纳腔20内并浸没裸电芯16的至少一部分。

膨胀结构18位于容纳腔20内并至少部分地浸没在电解液中，膨胀结构18内部设有空腔(图未示)，膨胀结构18配置为在空腔与容纳腔20的气体压强差达到设定阈值时，容纳腔20内的气体能够进入空腔使膨胀结构18膨胀以提升电解液的液面。

上述电池单体100中，膨胀结构18位于容纳腔20内并至少部分地浸没在电解液中，在空腔与容纳腔20的气体压强差达到设定阈值时，容纳腔20内的气体能够进入空腔使膨胀结构18膨胀以提升电解液的液面，进而可以改善因电池单体100内部产生气体造成液面下降的影响，保证电池单体100的使用寿命，而且结构简单，电解液的液面能够整体地提升。

具体地，本实用新型对壳体12的材质和形状不作具体限定。在一个实施方式中，壳体12呈长方体形，壳体12的顶部形成有开口22，开口22可以供电池单体100的其他零部件放入壳体12中。壳体12的材质可以是金属，如此，利于电池单体100的散热。

在图1中，端盖组件14可以作为顶盖组件安装在开口22处，以密封容纳腔20，使容纳腔20形成相对密封的空间，有利于电池单体100的防水防尘。

容纳腔20内可以设置至少一个裸电芯16。裸电芯16可以是卷绕形成的裸电芯16，也可以是层叠设置形成的裸电芯16，在此不作具体限定。裸电芯16可以通过连接片27电连接端盖组件14。具体为，端盖组件14可以包括两个电极24，其中一个电极24可为正极，另一个电极24可为负极，裸电芯16的正极材料层可通过一个连接片27连接正极，负极材料层可以通过另一连接片27连接负极。

电解液可以通过端盖组件14的注液孔26注入容纳腔20内，注液完成后，可以利用胶钉密封注液孔26。较佳地，电解液可完全浸没裸电芯16，即裸电芯16完全浸没在电解液中，如此，可以保证电池单体100的较佳性能。电池单体100在长期使用过程中，电池单体100内部会产生气体，电解液的液面会下降，使得裸电芯16的一部分或更多部分没有被电解液浸没，虽然电解液可以通过毛细作用进入没有被浸没的裸电芯16部件，但电池单体100的性能仍然会受到影响。

膨胀结构18位于容纳腔20内并至少部分地浸没在电解液中，膨胀结构18内部设有空腔，在空腔与容纳腔20的气体压强差达到设定阈值时，容纳腔20内的气体能够进入空腔，导致空腔的体积增大，进而使膨胀结构18膨胀以提升电解液的液面，进而可以抵消或减少因电解液产气后导致的液面下降，保证电池单体100的性能和使用寿命。

设定阈值可以根据设计需求来具体限定，在此不作具体限定。在一个例子中，设定阈值可以是0.01兆帕～0.02兆帕。

在某些实施方式中，电池单体100包括多个膨胀结构18，多个膨胀结构18分散设置在容纳腔20内。

如此，可以使电解液的整体液面快速提升。

具体地，多个膨胀结构18分散设置在容纳腔20内的不同位置，对于每个膨胀结构18来说，当空腔与容纳腔20的气体压强差达到设定阈值时，容纳腔20内的气体能够进入空腔使每个膨胀结构18膨胀以提升该膨胀结构18所在位置的电解液的液面。对于多个膨胀结构18来说，电解液的不同位置的液面能够基本同时地被提升，使得电解液的整体液面快速提升。

在某些实施方式中，容纳腔20包括多个边角27，每个边角27设有至少一个膨胀结构18。

如此，可以提升电池单体100的空间利用率。

具体地，裸电芯16与容纳腔20的四个边角27的倒角程度不一样，这样势必会在裸电芯16与边角27之间存在空隙，在容纳腔20的边角27位置中设置至少一个膨胀结构18来进行补液，因而可以提高电池单体100的空间利用率。

在图1和图2中，电池单体100为方形电池单体100，容纳腔20内设有4个膨胀结构18，4个膨胀结构18分别位于容纳腔20的4个边角位置。

可以理解，在其他实施方式中，也可以在两个相邻裸电芯16之间以及与壳体12内侧壁三者之间所形成的空隙中设置膨胀结构18，但是通常只能设置两个膨胀结构18，设置两个膨胀结构18的膨胀率是小于设在容纳腔20四个边角位置的四个膨胀结构18的膨胀率，因此，在容纳腔20的四个边角位置分别设置四个膨胀结构18的方案的补液能力更强。

在某些实施方式中，请参图2至图5，膨胀结构18包括膨胀件28和防水透气阀30，膨胀件28内设有空腔，膨胀件28具有连通空腔的安装口32，防水透气阀30安装在安装口32处，在空腔与容纳腔20的气体压强差达到设定阈值时，容纳腔20内的气体能够通过防水透气阀30进入空腔。

如此，可以防止电解液进入空腔内。

具体地，膨胀件28的材质可以是金属材质(如铝，钢等)，根据膨胀件28的压力和变形特征来设定具体的形状和厚度等参数。在图2至图5中，膨胀件28呈长条状，膨胀件28的下端为封闭端，与电解液隔绝，上端开设有安装口32，防水透气阀30安装在上端的安装口32以密封空腔，使电解液无法进入空腔。

请参图5，防水透气阀30可包括本体34和防水透气膜，本体34设有气流通道36，防水透气膜可以设置在气流通道36的其中一个端口处，或设置在气流通道36内。在一个例子中，防水透气阀30可防水防尘，其防护等级可达IP68。

膨胀件28可以整体地或部分地浸没在电解液中。可选地，防水透气阀30没有被电解液浸没。防水透气阀30的性能设计应能满足在空腔与容纳腔20的气体压强差达到设定阈值时，容纳腔20内的气体能够通过防水透气阀30进入空腔。

容纳腔20的气体进入空腔后，可使膨胀件28膨胀后呈椭圆形，气压越大，变形越大。

在某些实施方式中，请参图3和图5，膨胀结构18包括连接件38，防水透气阀30通过连接件38安装在安装口32处。

如此，可以使防水透气阀30安装在膨胀件28。

具体地，连接件38的一端可以安装在安装口32，防水透气阀30可以安装在连接件38的另一端。例如连接件38的下端可以通过过盈配合的方式或其他合适的固定方式安装在安装口32处。连接件38可设有连接通道40，连接通道40连通空腔和防水透气阀30的气流通道36，连接通道40的一部分或整个连通通道可以是螺纹孔，防水透气阀30的外侧壁具有外螺纹。防水透气阀30可以通过螺纹连接的方式与连接件38可拆卸连接。可以理解，防水透气阀30还可以通过其他合适的方式与连接件38连接，而不限于上述螺纹连接。

在某些实施方式中，请参图2至图5，端盖组件14包括下塑胶42，下塑胶42设有安装部44，连接件38安装在安装部44使膨胀结构18固定在下塑胶42上。

如此，可以利用下塑胶42固定膨胀结构18。

具体地，端盖组件14还包括盖板46(如光铝片)和防爆阀48，盖板46层叠设于下塑胶42上方。注液孔26可以贯穿盖板46和下塑胶42。两个电极24可以安装在贯穿盖板46和下塑胶42的通孔中，并与裸电芯16电连接。防爆阀48可以安装在盖板46。

在图2中，容纳腔20内具有4个膨胀结构18，4个膨胀结构18分别位于壳体12的4个角落位置，下塑胶42整体呈长方形，4个膨胀结构18分别通过4个连接件38固定在下塑胶42的4个角落位置。如此，可以避免使用额外的结构来固定膨胀结构18，简化电池单体100的结构和降低成本。

在某些实施方式中，请参图5，安装部44设有配合孔50，配合孔50的侧壁具有缺口52。连接件38的侧壁内凹形成有卡部54，卡部54卡在配合孔50中，卡部54配置为能够从缺口52卡入配合孔50中，及能够从缺口52脱离配合孔50。

如此，便于膨胀结构18的安装和拆卸。

具体地，卡部54卡在配合孔50中，卡部54与安装部44为过盈配合。在图3中，连接件38和卡部54可均呈圆柱状，连接件38的直径大于卡部54的直径，卡部54的直径可稍大于配合孔50的孔径或与配合孔50的孔径相同。安装膨胀结构18时，可以使卡部54朝缺口52方向压入配合孔50中，缺口52可以被卡部54撑开，使卡部54能够卡入配合孔50中，之后缺口52可恢复状态，使卡部54卡在配合孔50中，完成膨胀结构18的安装。拆卸膨胀结构18时，向远离安装部44的方向从缺口52移出连接件38，连接件38将缺口52撑开，连接件38脱离配合孔50，完成膨胀结构18的拆卸。

在某些实施方式中，膨胀件28呈长条状并沿电池单体100的高度方向布置。

如此，可以增强电解液的液面提升效果。

具体地，膨胀件28呈长条状并沿电池单体100的高度方向布置，使得膨胀件28膨胀时，膨胀件28可以在电池单体100高度方向上提升电解液的液面，增强电解液的液面提升效果。

可选地，沿电池单体100的高度方向，膨胀件28的长度可稍小于壳体12的长度，也就是说，电池单体100出厂时或未使用时或较短时间使用时，沿电池单体100高度方向，膨胀件28可基本上整体地浸没在电解液中。电池单体100的高度方向可以是图1中的上下方向。

在某些实施方式中，空腔的内壁相互贴合。

如此，可以使得容纳腔20能够容纳更多电解液。

具体地，在电池单体100出厂时，或未使用时，或膨胀件28处于初始状态时，空腔的内壁可相互贴合，使膨胀件28的体积较小，膨胀件28较少地占用容纳腔20的空间，使得更多容纳腔20的空间能够容纳更多电解液，提升电池单体100的性能。

综上，本实用新型的电池单体100，通过利用电解液自身循环产气实现补液，电解液分解多，电池单体100内部产生气体就多，通过设计膨胀件28的压力和变形特性，在一定范围内可实现电解液液面始终保持不变。本实用新型的电池单体100，可将电解液液面整体抬高，使裸电芯16完全浸润。

本实用新型实施方式的一种储能设备包括上述任一实施方式的电池单体100。

上述储能设备中，膨胀结构18位于容纳腔20内并至少部分地浸没在电解液中，在空腔与容纳腔20的气体压强差达到设定阈值时，容纳腔20内的气体能够进入空腔使膨胀结构18膨胀以提升电解液的液面，进而可以改善因电池单体100内部产生气体造成液面下降的影响，保证电池单体100的使用寿命。

具体地，储能设备还可包括簇架和箱体。在一个实施方式中，储能设备包括一个或多个电池模组，多个电池单体100可以形成一个电池模组，电池模组还包括盒体，电池单体100可以放置在盒体内。一个或多个电池模组可以安装在簇架上形成电池簇，多个电池模组可以阵列形式布置在簇架上。多个电池模组可以以串联、并联或串并联的方式进行电连接，一个或多个电池簇可以放置在箱体内。

在一个实施方式中，储能设备包括一个或多个电池单体100，一个或多个电池单体100可以安装在簇架上形成电池簇。多个电池单体100可以阵列形式布置在簇架上，多个电池单体100可以以串联、并联或串并联的方式进行电连接，一个或多个电池簇可以放置在箱体内。

储能设备可以包括但不限于储能集装箱、家用储能柜等储能设备。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含在本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内设有容纳腔，所述容纳腔在所述壳体的一侧形成有开口；

端盖组件，所述端盖组件安装在所述开口处并密封所述容纳腔；

裸电芯，所述裸电芯容置在所述容纳腔并与所述端盖组件电连接；

电解液，所述电解液位于所述容纳腔内并浸没所述裸电芯的至少一部分；

膨胀结构，所述膨胀结构位于所述容纳腔内并至少部分地浸没在所述电解液中，所述膨胀结构内部设有空腔，所述膨胀结构配置为在所述空腔与所述容纳腔的气体压强差达到设定阈值时，所述容纳腔内的气体能够进入所述空腔使所述膨胀结构膨胀以提升所述电解液的液面。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体包括多个所述膨胀结构，多个所述膨胀结构分散设置在所述容纳腔内。

3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述容纳腔包括多个边角，每个所述边角设有至少一个所述膨胀结构。

4.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述膨胀结构包括膨胀件和防水透气阀，所述膨胀件内设有所述空腔，所述膨胀件具有连通所述空腔的安装口，所述防水透气阀安装在所述安装口处，在所述空腔与所述容纳腔的气体压强差达到设定阈值时，所述容纳腔内的气体能够通过所述防水透气阀进入所述空腔。

5.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，所述膨胀结构包括连接件，所述防水透气阀通过所述连接件安装在所述安装口处。

6.根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于，所述端盖组件包括下塑胶，所述下塑胶设有安装部，所述连接件安装在所述安装部使所述膨胀结构固定在所述下塑胶上。

7.根据权利要求6所述的电池单体，其特征在于，所述安装部设有配合孔，所述配合孔的侧壁具有缺口；

所述连接件的侧壁内凹形成有卡部，所述卡部卡在所述配合孔中，所述卡部配置为能够从所述缺口卡入所述配合孔中，及能够从所述缺口脱离所述配合孔。

8.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，所述膨胀件呈长条状并沿所述电池单体的高度方向布置。

9.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，所述空腔的内壁相互贴合。

10.一种储能设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电池单体。