CN219937261U - 电池及用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电池及用电装置,电池包括箱体、电池单体和防护构件;箱体包括第一壁和支撑组件;电池单体容纳于箱体内,电池单体面向第一壁的一侧设有泄压机构;防护构件容纳于箱体内并将泄压机构与第一壁隔开,在布置方向上,支撑组件的至少部分位于第一壁和防护构件之间。本申请提供的电池,电池单体在热失控时泄放的高温高速的排放物作用在防护构件上,防护构件能够减小第一壁受到的热冲击,并减少传递至第一壁的热量,降低第一壁被熔穿的风险。支撑组件的至少部分位于第一壁和防护构件之间,使得第一壁和防护构件之间形成隔热空气层,进一步减少热量传递至第一壁。
Description
技术领域
本申请涉及电池生产技术领域,特别是涉及电池及用电装置。
背景技术
电池单体广泛用于电子设备,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。电池单体可以包括镉镍电池单体、氢镍电池单体、锂离子电池单体和二次碱性锌锰电池单体等。
在电池技术的发展中,除了提高电池的功能性能外,可靠性问题也是一个不可忽视的问题。因此,如何提高电池的可靠性,是电池技术中一个亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本申请提供一种电池及用电装置,旨在提高电池的可靠性。
第一方面,本申请提出了一种电池,电池包括箱体、电池单体和防护构件;箱体包括第一壁和支撑组件;电池单体容纳于箱体内,电池单体面向第一壁的一侧设有泄压机构;防护构件容纳于箱体内并将泄压机构与第一壁隔开,在布置方向上,支撑组件的至少部分位于第一壁和防护构件之间。
本申请提供的电池,电池单体在热失控时泄放的高温高速的排放物作用在防护构件上,防护构件能够减小第一壁受到的热冲击,并减少传递至第一壁的热量,降低第一壁被熔穿的风险。支撑组件的至少部分位于第一壁和防护构件之间,使得第一壁和防护构件之间形成隔热空气层,进一步减少热量传递至第一壁。在热失控发生时,被高温高速的排放物冲击的防护构件会受到支撑组件到的支撑,降低第一壁和防护构件直接接触,虽然防护构件会与支撑组件接触而发生熔化,但是支撑组件是从防护构件向第一壁方向逐渐熔化,延缓了热量传递至第一壁的时间,降低了箱体被熔穿的风险,提高了电池的可靠性。
根据本申请的一个实施例,支撑组件与第一壁一体成型,且支撑组件凸出于第一壁面向防护构件的表面。
在这些可选的实施例中,如此设置,使得支撑组件与第一壁具有较高的连接强度,二者在受到外力时不易发生脱落。
根据本申请的一个实施例,在布置方向上,支撑组件的至少部分与泄压机构重叠。
在这些可选的实施例中,在热失控发生时,高温高速的排放物通过泄压机构排出,因此,支撑组件的至少部分与泄压机构重叠,以降低高温高速的排放物直接冲击第一壁,从而降低第一壁被熔穿的风险。
根据本申请的一个实施例,支撑组件与防护构件在布置方向上间隔设置。
在这些可选的实施例中,如此设置,在热失控发生时,被高温高速的排放物冲击的防护构件同样会受到支撑组件到的支撑,在兼顾热防护要求的前提下,可适当的减少支撑组件的尺寸,有利于减小电池的能量密度的损失。
根据本申请的一个实施例,支撑组件包括多个第一支撑件。
根据本申请的一个实施例,至少两个第一支撑件交叉设置,在布置方向上,两个第一支撑件的交叉位置与泄压机构重叠。
在这些可选的实施例中,如此设置,能够增加与泄压机构相对区域的支撑组件的密度,从而降低防护构件与第一壁接触的概率,也能够延缓热量的传递。此外,交叉设置能够承受较大的热冲击,能够增加对泄压机构的支撑强度,减小防护构件被冲穿的风险,从而降低箱体被熔穿的风险。
根据本申请的一个实施例,支撑组件还包括第二支撑单元,第二支撑单元设置于交叉位置的周侧,在布置方向上,第二支撑单元与泄压机构至少部分重叠。
在这些可选的实施例中,如此设置,能够进一步增加对防护构件的支撑强度,减小防护构件被冲穿的风险。
根据本申请的一个实施例,第二支撑单元包括两个第二支撑件和两个第三支撑件,各第二支撑件连接于相邻的两个第三支撑件,两个第二支撑件沿第一方向间隔且相对设置,第一方向与布置方向垂直。
在这些可选的实施例中,第二支撑件与第三支撑件相连,在防护构件受到热冲击的时,防护构件与第二支撑件、第三支撑件接触,第二支撑件可将自身承受的冲击力分散至第三支撑件,第三支撑件可将自身承受的冲击力分散至第二支撑件,减小防护构件被冲穿的风险。并且,热量在第二支撑件与第三支撑件之间相关传递,以延缓热量传递至第一壁的时间,降低箱体被熔穿的风险。
根据本申请的一个实施例,支撑组件连接于防护构件。
在这些可选的实施例中,如此设置,提高防护构件的安装稳定性,降低防护构件在箱体内窜动。
根据本申请的一个实施例,防护构件在第一壁沿布置方向的投影面积S1与第一壁的面积S2满足:60%S2≤S1≤95%S2。
在这些可选的实施例中,如此设置,能够进一步提高防护构件对第一壁的热防护。
根据本申请的一个实施例,防护构件包括云母纸、云母板或者玻璃纤维板中的一种。
在这些可选的实施例中,这些具体可选的防护构件能够赋予防护构件良好的热防护性能。
第二方面,本申请提供一种用电装置,用电装置包括根据前述的电池,电池用于提供电能。
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
下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1为本申请一些实施例的车辆的结构示意图;
图2为本申请一些实施例的电池的分解结构示意图;
图3为本申请一些实施例的电池的结构示意图;
图4为本申请另一些实施例的电池的分解结构示意图;
图5为本申请一些实施例的电池的电池单体的分解结构示意图;
图6为本申请一些实施例的电池的俯视图;
图7是图6所示的一些实施例提供的电池的在A-A处的截面结构示意图;
图8是图6所示的一些实施例提供的电池的在B-B处的截面结构示意图;
图9为本申请一些实施例的电池的部分仰视图;
附图未必按照实际的比例绘制。
附图标记说明:
1000、车辆;
100、电池;200、控制器;300、马达;
10、电池单体;
101、壳体;102、端盖;103、电极组件;104、电极端子;105、泄压机构;
20、箱体;20a、第一箱体部;20b、第二箱体部;21、第一壁;22、支撑组件;221、第一支撑件;221a、交叉位置;222、第二支撑单元;2221、第二支撑件;2222、第三支撑件;
30、防护构件;
布置方向x;第一方向y。
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他实施例,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,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。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,本申请实施例对此也不限定。
本申请的实施例所提到的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。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。
电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素,例如,能量密度、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数,另外,还需要考虑电池的安全性。
电池单体上的泄压机构对电池单体的安全性有着重要影响。例如,当发生短路、过充等现象时,可能会导致电池单体内部发生热失控从而压力骤升。这种情况下通过泄压机构致动可以将内部压力向外释放,以防止电池单体爆炸、起火。
泄压机构可以是在电池单体达到一定条件时致动的元件或部件。示例性地,泄压机构可以是在电池单体的内部压力或内部温度达到预定阈值时致动以泄放内部压力和/或内部物质的元件或部件。该阈值设计根据设计需求不同而不同。该阈值可能取决于电池单体中的正极极片、负极极片、电解液和隔离件中一种或几种的材料。
泄压机构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,即,当电池单体的内部压力达到预定阈值时,泄压机构执行动作或者泄压机构中设有的薄弱区破裂,从而形成可供内部压力泄放的泄压孔。可替代地,泄压机构也可采用温敏元件或构造,即当电池单体的内部温度达到预定阈值时,泄压机构执行动作,从而形成可供内部压力泄放的泄压孔。可替代地,泄压机构也可为能够主动致动的部件,示例性地,泄压机构可以在接收到电池的控制信号时致动。
泄压机构还可以采用其它形式。示例性地,泄压机构可为电池单体的外壳上的强度较低的结构,当电池单体热失控时,强度较低的结构开裂或变形,以形成供内部压力泄放的泄压孔。例如,泄压机构可为电池单体的外壳上的焊印。
本申请中所提到的“致动”是指泄压机构产生动作或被激活至一定的状态,从而使得电池单体的内部压力和/或内部物质得以被泄放。泄压机构产生的动作可以包括但不限于:泄压机构中的至少一部分破裂、破碎、被撕裂或者打开,等等。泄压机构在致动时,电池单体的内部的高温高速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发生泄压,从而避免潜在的更严重的事故发生。
本申请中所提到的来自电池单体的排放物包括但不限于:电解液、被溶解或分裂的正负极极片、隔离件的碎片、反应产生的高温高速气体、火焰,等等。
在一些实施例中,当电池单体热失控时,电池单体将排放物泄放到箱体内。电池单体泄放出的排放物处于高温高速状态,如果排放物冲击箱体,会造成箱体被熔穿的风险,尤其是与电池单体的泄压机构相对的箱体部位,从而造成电池外部起火的风险,降低了电池的可靠性。上述的陈述仅用于提供与本申请有关的背景技术信息,而不必然地构成现有技术。
鉴于以上问题,发明人经过深入研究,提出了一种电池的电池,电池单体在热失控时泄放的高温高速的排放物作用在防护构件上,防护构件能够减小第一壁受到的热冲击,并减少传递至第一壁的热量,降低第一壁被熔穿的风险。支撑组件的至少部分位于第一壁和防护构件之间,使得第一壁和防护构件之间形成隔热空气层,进一步减少热量传递至第一壁。在热失控发生时,被高温高速的排放物冲击的防护构件会受到支撑组件到的支撑,降低第一壁和防护构件直接接触,虽然防护构件会与支撑组件接触而发生熔化,但是支撑组件是从防护构件向第一壁方向逐渐熔化,延缓了热量传递至第一壁的时间,降低了箱体被熔穿的风险,提高了电池的可靠性。
电池可以应用于车辆、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,以本申请一实施例的一种用电装置为车辆1000为例进行说明。
请参照图1,图1为本申请一些实施例提供的车辆1000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。
参阅图2和图5,图2为本申请一些实施例的电池的分解结构示意图;图3为本申请一些实施例的电池的结构示意图;图4为本申请另一些实施例的电池的分解结构示意图;图5为本申请一些实施例的电池的电池单体的分解结构示意图。
第一方面,如图2至图5所示,本申请提出了一种电池,电池包括箱体20、电池单体10和防护构件30。箱体20包括第一壁21和支撑组件22。电池单体10容纳于箱体20内,电池单体10面向第一壁21的一侧设有泄压机构105。防护构件30容纳于箱体20内并将泄压机构105与第一壁21隔开,在第一壁21和防护构件30的布置方向x上,支撑组件22的至少部分位于第一壁21和防护构件30之间。
箱体20可以一定程度上避免液体或其他异物影响电池单体10的充电或放电。如图2所示,箱体20可以包括第一箱体部20a和第二箱体部20b,第一箱体部20a和第二箱体部20b相互盖合,第一箱体部20a和第二箱体部20b共同限定出用于容纳电池单体10的容纳空间。第一箱体部20a可以为一端开口的空心结构,第二箱体部20b可以为板状结构,第二箱体部20b盖合于第一箱体部20a的开口侧,以使第一箱体部20a和第二箱体部20b共同限定出容纳空间;第一箱体部20a和第二箱体部20b也可以是均为一侧开口的空心结构,第一箱体部20a的开口侧盖合于下第二箱体部20b的开口侧。当然,第一箱体部20a和第二箱体部20b形成的箱体20可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。第一箱体部20a和第二箱体部20b可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。为提高第一箱体部20a与第二箱体部20b连接后的密封性,第一箱体部20a与第二箱体部20b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20a盖合于第二箱体部20b的顶部,第一箱体部20a亦可称之为上箱盖,第二箱体部20b亦可称之为下箱体。
在电池中,电池单体10可以是多个,多个电池单体10之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体10中既有串联又有并联。多个电池单体10之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体10构成的整体容纳于箱体20内;当然,电池也可以是多个电池单体10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20内。电池还可以包括其他结构,例如,该电池还可以包括汇流部件,用于实现多个电池单体10之间的电连接。
如图5所示,在本申请的实施例中,电池单体10是指组成电池的最小单元。电池单体10包括泄压机构105,电池单体10还可以包括有壳体101、端盖102、电极组件103、电极端子104以及其他的功能性部件。端盖102是指盖合于壳体101的开口处以将电池单体10的内部环境隔绝于外部环境的部件。端盖102设置有用于在电池单体10的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构105。
如图3和图4所示,在本申请的实施例中,箱体20包括第一壁21,第一壁21与泄压机构105对应设置且间隔设置。具体地,箱体20的第一壁21为箱体20的在轴向上与泄压机构105相对的壁。第一壁21可以是箱体20的位于电池单体10上侧的顶壁,可以是箱体20的位于电池单体10下侧的底壁,也可以是箱体20的位于电池单体10一侧的侧壁;当然,第一壁21也可以是箱体20的位于其它位置的壁。示例性地,第一壁21可以是第一箱体部20a的一部分,也可以是第二箱体部20b的一部分。
在本申请的实施例中,对第一壁21的形状不作限制。示例性地,第一壁21可以呈平板状、曲板状或其它形状。
在本申请的实施例中,箱体20包括支撑组件22,在布置方向x上,支撑组件22的至少部分位于第一壁21和防护构件30之间,可以理解为,支撑组件22可以整体位于第一壁21和防护构件30之间,也可仅部分位于第一壁21和防护构件30之间。
在本申请的实施例中,支撑组件22用于阻隔防护构件30与第一壁21直接接触,即使防护构件30受到高温高速的排放物的冲击发生运动时,支撑组件22同样能够阻隔防护构件30与第一壁21直接接触。具体地,支撑组件22可采用支撑筋、支撑板或者支撑块等支撑件。
防护构件30用于将泄压机构105与第一壁21隔开,在电池单体10热失控时,防护构件30能够阻挡泄压机构105喷出的高温高速物质直接冲击第一壁21。
可选地,防护构件30的抗热冲击性能优于第一壁21的抗热冲击性能。抗热冲击性能指的是材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力。在受到相同的高温高速物质的冲击时,防护构件30相较于第一壁21更不容易破损。
在本申请的实施例中,防护构件30可以为板状结构、框体结构或其它结构。防护构件30可以是一体式结构,也可以是由多个子部件组装而成的结构。
在本申请的实施例中,防护构件30可直接放置于电池单体10上,也即防护构件30与电池单体10连接,此时,支撑组件22可以与防护构件30连接,或者,支撑组件22可以与防护构件30间隔设置。
在一些实施例中,防护构件30通过支撑组件22与第一壁21连接,此时,防护构件30可以与电池单体10连接,或者,防护构件30与电池单体10间隔设置。
本申请提供的电池,电池单体10在热失控时泄放的高温高速的排放物作用在防护构件30上,防护构件30能够减小第一壁21受到的热冲击,并减少传递至第一壁21的热量,降低第一壁21被熔穿的风险。支撑组件22的至少部分位于第一壁21和防护构件30之间,使得第一壁21和防护构件30之间形成隔热空气层,进一步减少热量传递至第一壁21。在热失控发生时,被高温高速的排放物冲击的防护构件30会受到支撑组件22到的支撑,降低第一壁21和防护构件30直接接触,虽然防护构件30会与支撑组件22接触而发生熔化,但是支撑组件22是从防护构件30向第一壁21方向逐渐熔化,延缓了热量传递至第一壁21的时间,降低了箱体20被熔穿的风险,提高了电池的可靠性。
根据本申请的一个实施例,进一步参见图5,不限地,端盖102的形状可以与壳体101的形状相适应以配合壳体101。可选地,端盖102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102在受挤压碰撞时就不易发生形变,使电池单体10能够具备更高的结构强度,可靠性能也可以有所提高。端盖102上可以设置有如电极端子104等的功能性部件。电极端子104可以用于与电极组件103电连接,以用于输出或输入电池单体10的电能。
壳体101是用于配合端盖102以形成电池单体10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103、电解液以及其他部件。壳体101和端盖102可以是独立的部件,可以于壳体101上设置开口,通过在开口处使端盖102盖合开口以形成电池单体10的内部环境。不限地,也可以使端盖102和壳体101一体化,具体地,端盖102和壳体101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101的内部时,再使端盖102盖合壳体101。壳体101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101的形状可以根据电极组件103的具体形状和尺寸大小来确定。壳体101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。端盖102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102的内侧还可以设置有绝缘构件,绝缘构件可以用于隔离壳体101内的电连接部件与端盖102,以降低短路的风险。示例性的,绝缘构件可以是塑料、橡胶等。
电极组件103是电池单体10中发生电化学反应的部件。壳体101内可以包含一个或更多个电极组件103。电极组件103主要由正极极片和负极极片卷绕形成,并且通常在正极极片与负极极片之间设有隔离膜。正极极片和负极极片具有活性物质的部分构成电极组件103的主体,正极极片和负极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的一端或是分别位于主体的两端。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104以形成电流回路。
正极极片和负极极片绕卷绕轴线卷绕形成卷绕结构。在卷绕结构中,正极极片和负极极片沿垂直于卷绕轴线的方向叠加设置。换句话说,正极极片和负极极片沿着卷绕方向卷绕为多圈,卷绕方向为正极极片和负极极片从内向外周向卷绕的方向。卷绕结构被展开后,正极极片和负极极片基本上为长条带形状。
根据本申请的一个实施例,如图3和图4所示,支撑组件22与第一壁21一体成型,且支撑组件22凸出于第一壁21面向防护构件30的表面。
在本申请的实施例中,如图3和图4所示,第一箱体部20a可以为一端开口的空心结构,第二箱体部20b可以为板状结构,第二箱体部20b盖合于第一箱体部20a的开口侧,以使第一箱体部20a和第二箱体部20b共同限定出容纳空间。
在本申请的实施例中,支撑组件22与第一壁21作为一个整体一体制造成型,支撑组件22与第一壁21具有较高的连接强度,二者在受到冲击时不易发生脱落。支撑组件22凸出于第一壁21面向防护构件30,支撑组件22沿布置方向x在第一壁21的投影与防护构件30沿布置方向x在第一壁21的投影至少部分重叠。
可选地,支撑组件22沿布置方向x在第一壁21的投影落入防护构件30沿布置方向x在第一壁21的投影。
在本申请的实施例中,在布置方向x上,防护构件30的至少部分与泄压机构105重叠,可以理解为,防护构件30包括覆盖部和非覆盖部,覆盖部和非覆盖部连接,在布置方向x上,覆盖部与泄压机构105对应设置;或者,防护构件30为覆盖部,在布置方向x上,覆盖部与泄压机构105对应设置。
示例性地,电池包括多个电池单体10,各电池单体10设有泄压机构105,防护构件30包括非覆盖部和多个覆盖部,多个覆盖部通过非覆盖部连接,在布置方向x上,各覆盖部与各泄压机构105对应设置。
示例性地,电池包括多个电池单体10,各电池单体10设有泄压机构105,防护构件30包括多个覆盖部,覆盖部通过支撑组件22连接于第一壁21,在布置方向x上,各覆盖部与各泄压机构105对应设置。
在本申请的实施例中,支撑组件22与第一壁21为一体成型,本申请实施例不限制支撑组件22与第一壁21的成型方式。
可选地,支撑组件22与第一壁21为一体冲压成形。在冲压成型过程中对连接部第一壁21自身的结构影响较小。可替代地,支撑组件22与第一壁21为真空压铸成形。
在这些可选的实施例中,支撑组件22与第一壁21一体设置。如此设置,使得支撑组件22与第一壁21具有较高的连接强度,二者在受到外力时不易发生脱落。
根据本申请的一个实施例,在布置方向x上,支撑组件22的至少部分与泄压机构105重叠。
在这些可选的实施例中,在热失控发生时,高温高速的排放物通过泄压机构105排出,因此,支撑组件22的至少部分与泄压机构105重叠,以降低高温高速的排放物直接冲击第一壁21,从而降低第一壁21被熔穿的风险。
结合参阅图6至图8,图6为本申请一些实施例的电池的俯视图;图7图6所示的一些实施例提供的电池的在A-A处的截面结构示意图;图8图6所示的一些实施例提供的电池的在B-B处的截面结构示意图。
根据本申请的一个实施例,如图6至图8所示,支撑组件22与防护构件30在布置方向x上间隔设置。
在本申请的实施例中,支撑组件22沿布置方向x朝向防护构件30延伸,支撑组件22的一端与第一壁21连接,另一端为自由端,与防护构件30间隔设置。
在这些可选的实施例中,如此设置,在热失控发生时,被高温高速的排放物冲击的防护构件30同样会受到支撑组件22到的支撑,在兼顾热防护要求的前提下,可适当的减少支撑组件22的尺寸,有利于减小电池的能量密度的损失。
根据本申请的一个实施例,如图8所示,支撑组件22包括多个第一支撑件221。
在本申请的实施例中,支撑组件22包括多个第一支撑件221,第一支撑件221凸出于第一壁21面向防护构件30方向延伸,多个第一支撑件221可间隔设置,或者,至少两个第一支撑件221相交设置,其中,至少一个第一支撑件221与泄压机构105在布置方向x重叠。
具体地,电池包括多个电池单体10,各电池单体10设有泄压机构105,多个第一支撑件221与多个泄压机构105在布置方向x对应设置。或者,至少两个第一支撑件221相交设置,交叉位置221a与泄压机构105在布置方向x对应设置。
结合参阅图9,图9为本申请一些实施例的电池的部分仰视图。
根据本申请的一个实施例,如图3和图9所示,至少两个第一支撑件221交叉设置,在布置方向x上,两个第一支撑件221的交叉位置221a与泄压机构105重叠。
具体地,第一壁21呈矩形结构,具有预定的长度和宽度,至少一个第一支撑件221沿第一壁21的长度方向延伸,至少一个沿第一壁21的宽度方向延伸,至少两个第一支撑件221交叉设置,在布置方向x上,两个第一支撑件221的交叉位置221a与泄压机构105重叠。
示例性地,N个第一支撑件221沿第一壁21的长度方向延伸,M个第一支撑件221沿第一壁21的宽度方向延伸,形成M×N个交叉位置221a,相应的电池包括M×N个泄压机构105,在布置方向x上,各交叉位置221a与各泄压机构105重叠。
在这些可选的实施例中,如此设置,能够增加与泄压机构105相对区域的支撑组件22的密度,能够降低防护构件30与第一壁21接触,也能够延缓热量的传递。此外,交叉设置能够承受较大的热冲击,对增加对防护构件30的支撑强度,减小防护构件30被冲穿的风险,从而降低箱体20被熔穿的风险。
根据本申请的一个实施例,支撑组件22还包括第二支撑单元222,第二支撑单元222设置于交叉位置221a的周侧,在布置方向x上,第二支撑单元222与泄压机构105至少部分重叠。
在本申请的实施例中,支撑组件22还包括第二支撑单元222,第二支撑单元222设置于交叉位置221a的周侧,可以理解为,第二支撑单元222可沿交叉位置221a的周向延伸设置。第二支撑单元222可与交叉位置221a接触,交叉位置221a也可以与交叉位置221a间隔设置。
可选地,第二支撑单元222设置于沿交叉位置221a的周向一圈设置。
具体地,第二支撑单元222采用环形结构。
在这些可选的实施例中,如此设置,能够进一步增加对泄压机构105的支撑强度,减小防护构件30被冲穿的风险。
根据本申请的一个实施例,如图3和图9所示,第二支撑单元222包括两个第二支撑件2221和两个第三支撑件2222,各第二支撑件2221连接于相邻的两个第三支撑件2222,两个第二支撑件2221沿第一方向y间隔且相对设置,第一方向y与布置方向x垂直。
在这些可选的实施例中,第二支撑件2221与第三支撑件2222相连,在防护构件30受到热冲击的时,防护构件30与第二支撑单元222接触,第二支撑件2221可将自身承受的冲击力分散至第三支撑件2222,第三支撑件2222可将自身承受的冲击力分散至第二支撑件2221,减小防护构件30被冲穿的风险。并且,热量在第二支撑件2221与第三支撑件2222之间相关传递,以延缓热量传递至第一壁21的时间,降低箱体20被熔穿的风险。
根据本申请的一个实施例,支撑组件22连接于防护构件30。
在本申请的实施例中,支撑组件22沿布置方向x朝向防护构件30延伸,支撑组件22的一端与第一壁21连接,另一端与防护构件30连接。防护构件30通过支撑组件22连接在第一壁21,可以理解为防护构件30沿厚度方向具有第一表面和第二表面,第一表面与支撑组件22连接,第二表面与电池单体10接触,或者,第二表面与电池单体10间隔设置。
在这些可选的实施例中,如此设置,提高防护构件30的安装稳定性,降低防护构件30在箱体20内窜动。
根据本申请的一个实施例,防护构件30在第一壁21沿布置方向x的投影面积S1与第一壁21的面积S2满足:60%S2≤S1≤95%S2。
在本申请的一些实施例中,防护构件30在第一壁21沿布置方向x的投影面积S1与第一壁21的面积S2之间S1/S2为:60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%或在由上述的任意两个端点所组成的其它范围内。
可选地,防护构件30在第一壁21沿布置方向x的投影面积S1与第一壁21的面积S2满足:80%S2≤S1≤95%S2
在这些可选的实施例中,如此设置,能够进一步提高防护构件30对第一壁21的热防护。
根据本申请的一个实施例,防护构件30包括云母纸、云母板或者玻璃纤维板中的一种。
在这些可选的实施例中,这些具体可选的防护构件30能够赋予防护构件30良好的热防护性能。
第二方面,本申请提供一种用电装置,用电装置包括根据前述的电池,电池用于提供电能。
根据本申请的一些实施例,参见图3至图9,本申请提供了一种电池,电池包括箱体20、电池单体10和防护构件30。箱体20包括第一壁21和支撑组件22。电池单体10容纳于箱体20内,电池单体10面向第一壁21的一侧设有泄压机构105。防护构件30,容纳于箱体20内并将泄压机构105与第一壁21隔开,在第一壁21和防护构件30的布置方向x上,支撑组件22的至少部分位于第一壁21和防护构件30之间,且防护构件30的至少部分与泄压机构105重叠。防护构件30为云母板。支撑组件22与第一壁21一体成型,且支撑组件22凸出于第一壁21面向防护构件30,防护构件30在第一壁21沿布置方向x的投影面积S1与第一壁21的面积S2满足:90%S2=S1。支撑组件22与防护构件30在布置方向x上间隔设置。支撑组件22包括多个第一支撑件221和多个第二支撑单元222。多个第一支撑件221交叉设置形成多个交叉位置221a,在布置方向x上,交叉位置221a与泄压机构105重叠。第二支撑单元222沿交叉位置221a的周向设置,在布置方向x上,第二支撑单元222与泄压机构105至少部分重叠。第二支撑单元222包括两个第二支撑件2221和两个第三支撑件2222,各第二支撑件2221连接于相邻的两个第三支撑件2222,两个第二支撑件2221沿第一方向y间隔且相对设置,第一方向y与布置方向x垂直。
本申请提供的电池,电池单体10在热失控时泄放的高温高速的排放物作用在防护构件30上,防护构件30能够减小第一壁21受到的热冲击,并减少传递至第一壁21的热量,降低第一壁21被熔穿的风险。支撑组件22的至少部分位于第一壁21和防护构件30之间,使得第一壁21和防护构件30之间形成隔热空气层,进一步减少热量传递至第一壁21。在热失控发生时,被高温高速的排放物冲击的防护构件30会受到支撑组件22到的支撑,降低第一壁21和防护构件30直接接触,虽然防护构件30会与支撑组件22接触而发生熔化,但是支撑组件22是从防护构件30向第一壁21方向逐渐熔化,延缓了热量传递至第一壁21的时间,降低了箱体20被熔穿的风险,提高了电池的可靠性。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述,但在不脱离本申请的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件,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,包括:
箱体,包括第一壁和支撑组件;
电池单体,容纳于所述箱体内,所述电池单体面向所述第一壁的一侧设有泄压机构;以及
防护构件,容纳于所述箱体内并将所述泄压机构与所述第一壁隔开,在所述第一壁和所述防护构件的布置方向上,所述支撑组件的至少部分位于所述第一壁和所述防护构件之间,所述支撑组件与所述第一壁一体成型,且所述支撑组件凸出于所述第一壁面向所述防护构件的表面,在所述布置方向上,所述支撑组件的至少部分与所述泄压机构重叠。
2.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,
所述支撑组件与所述防护构件在所述布置方向上间隔设置。
3.根据权利要求2所述的电池,其特征在于,
所述支撑组件包括多个第一支撑件。
4.根据权利要求3所述的电池,其特征在于,
至少两个所述第一支撑件交叉设置,在所述布置方向上,两个所述第一支撑件的交叉位置与所述泄压机构重叠。
5.根据权利要求4所述的电池,其特征在于,
所述支撑组件还包括第二支撑单元,所述第二支撑单元设置于所述交叉位置的周侧,在所述布置方向上,所述第二支撑单元与所述泄压机构至少部分重叠。
6.根据权利要求5所述的电池,其特征在于,
所述第二支撑单元包括两个第二支撑件和两个第三支撑件,各所述第二支撑件连接于相邻的两个所述第三支撑件,两个所述第二支撑件沿第一方向间隔且相对设置,所述第一方向与所述第一壁和所述防护构件的布置方向垂直。
7.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,
所述支撑组件连接于所述防护构件。
8.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,
所述防护构件在所述第一壁沿所述布置方向的投影面积S1与所述第一壁的面积S2满足:60%S2≤S1≤95%S2。
9.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,
所述防护构件包括云母纸、云母板或者玻璃纤维板中的一种。
10.一种用电装置,其特征在于,包括如权利要求1-9任一项所述的电池,所述电池用于提供电能。
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