CN220138652U - 一种电池包及用电设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池包及用电设备,属于电池技术领域，包括多个电池，多个电池之间电性连接；第一连接件，第一连接件，所述第一连接件连接一电池和另一电池，第一连接件用于当温度超过阈值时短接所连接的电池。本申请电池包在电池发生热失控时使第一连接件的温度上升并超过阈值时，通过第一连接件连接的电池之间发生短路，相连电池迅速放电，降低电池剩余电量，从而降低相连电池热失控的风险及降低热扩散的风险。

Description

一种电池包及用电设备

技术领域

本申请属于电池技术领域，具体涉及一种电池包及用电设备。

背景技术

用电设备使用过程中，单体电池可能会出现热失控，一旦单体电池出现异常导致温度上升触发热失控时，会瞬间释放大量热量并将热量迅速传递给邻近电池，最终引发用电设备的电池包内不可控的热扩散，严重影响安全性能。

实用新型内容

实用新型目的：本申请实施例提供一种电池包，旨在减少电池包中电池热失控时的热扩散；本申请的另一目的在于提供一种应用上述电池包的用电设备。

技术方案：本申请实施例所述的一种电池包，包括：

多个电池，所述多个电池之间电性连接；

第一连接件，所述第一连接件连接一电池和另一电池，所述第一连接件用于当温度超过阈值时短接所连接的电池。

在一些实施例中，所述电池包括第一极柱和第二极柱，其中，所述第一连接件包括负温度系数热敏电阻和与所述负温度系数热敏电阻连接的两个转接件，所述两个转接件中的一个连接一所述电池的第一极柱，另一个连接另一所述电池的第二极柱。

在一些实施例中，所述转接件包括延伸部和连接部，所述延伸部与所述负温度系数热敏电阻连接，所述连接部与所述延伸部远离所述负温度系数热敏电阻的一侧连接，所述连接部与所述第一极柱的表面或所述第二极柱的表面贴合。

在一些实施例中，所述连接部包括第一钳部和第二钳部，所述第一钳部和所述第二钳部分别连接所述延伸部，且所述第一钳部和所述第二钳部间隔并形成容纳腔，所述第一极柱或所述第二极柱至少部分设于所述容纳腔内并贴合所述容纳腔的内壁。

在一些实施例中，所述连接部设有通孔，所述第一极柱或所述第二极柱至少部分设于所述通孔内并贴合所述通孔的孔壁。

在一些实施例中，所述电池具有第一方向和第二方向，所述第一方向和所述第二方向相互垂直；

所述第一极柱和所述第二极柱在所述第一方向上间隔设置，多个所述电池在所述第二方向上间隔设置，所述电池的所述第一极柱电性连接相邻所述电池的所述第二极柱，以串联相邻所述电池。

在一些实施例中，所述电池包还包括第二连接件，所述电池的所述第一极柱和相邻所述电池的所述第二极柱在所述第二方向间隔设置，相邻所述电池通过所述第二连接件电性连接对应所述第一极柱和所述第二极柱。

在一些实施例中，所述第一连接件位于所述第二连接件背离所述电池的一侧；

或，所述第二连接件位于所述第一连接件背离所述电池的一侧。

在一些实施例中，所述第一连接件设置于所述第二方向上相邻两所述第二连接件之间，且所述第一连接件电性连接相邻两所述第二连接件。

在一些实施例中，所述电池的所述第一极柱和相邻所述电池的所述第一极柱电性连接，所述电池的所述第二极柱和相邻所述电池的所述第二极柱电性连接，以并联相邻所述电池。

本申请实施例所述的一种用电设备，包括上述的电池包。

有益效果：本申请实施例的电池包包括多个电池，电池包括第一极柱和第二极柱，多个电池之间电性连接；第一连接件，第一连接件连接一电池的第一极柱和另一电池的第二极柱，当温度超过阈值时，第一连接件用于短接所连接的电池。即当电池包内电池发生热失控时，电池温度上升会通过第一极柱或第二极柱传热并使第一连接件的温度上升，当温度超过阈值时，通过第一连接件连接的电池之间发生短路，此时使相连电池迅速放电，降低电池剩余电量，从而降低相连电池热失控的风险及降低热扩散的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例多个电池串联及热敏电阻件的结构示意图；

图2是本申请实施例多个电池串联后俯视方向的结构示意图；

图3是本申请实施例一种热敏电阻件连接方式的结构示意图；

图4是本申请实施例另一种热敏电阻件连接方式的结构示意图；

图5是本申请实施例另一种热敏电阻件连接方式的结构示意图；

图6是本申请实施例另一种热敏电阻件连接方式的结构示意图；

图7是本申请实施例一种热敏电阻件结构的结构示意图；

图8是本申请实施例另一种热敏电阻件结构的结构示意图；

图9是本申请实施例另一种热敏电阻件结构的结构示意图；

图10是本申请实施例多电池并联后俯视方向的结构示意图；

附图标记：1、电池；10、第一极柱；11、第二极柱；2、第一连接件；20、负温度系数热敏电阻；21、转接件；210、延伸部；211、第一钳部；212、第二钳部；213、通孔；214、连接部；215、容纳腔；3、第二连接件；X、第一方向；Y、第二方向；Z、第三方向。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，至少一个指可以为一个、两个或者两个以上，除非另有明确具体的限定。

申请人注意到，目前，对用电设备如电动汽车的续航需求越来越高，使得对动力电池能量密度有了越来越高的要求，但是，能量密度的提升使得电池的本征安全性能难以避免的下降。尤其是电池的热稳定性，一旦电池包内单个电池出现异常的温度上升并最终触发热失控会瞬间释放大量热量，并将热量迅速传递给邻近电池，最终引发电池包内电池接连不可控的热扩散，严重威胁车内乘客人身安全。

现今电池包安全设计中，往往采用隔热及散热的组合方式，隔绝或者延缓热量的传递来有效避免热扩散。但是该方式从根本上无法降低受热电池本征安全边界温度。

有鉴于此，本申请实施例公开了一种电池包，该电池包能够解决上述缺陷的至少一者。

参照图1和图2，电池包包括多个依次排列的电池1和第一连接件2，电池1的顶面包括第一极柱10和第二极柱11，多个电池1之间电性连接，多个电池1之间可以是相互串联、相互并联、串并联混合等等。第一连接件2连接一电池1的第一极柱10和另一电池1的第二极柱11，当温度超过阈值时，第一连接件2用于短接所连接的电池1。

对热扩散而言，安全边界温度即热失控起始温度，其与电池1和荷电状态(SOC)呈正比，所以说通过降低SOC能够从本征上大大降低热失控风险。当电池包内电池1发生热失控时，电池1温度上升会通过第一极柱10或第二极柱11传热并使第一连接件2的温度上升，当温度超过阈值时，通过第一连接件2连接的电池1之间发生短路，此时使相连电池1迅速放电，降低电池1的SOC，从而降低相连电池1热失控的风险及降低热扩散的风险。本实施例中的阈值可以设置为安全边界温度，也可以低于安全边界温度。需要说明的是，常规电池的热失控温度范围在100℃至1500℃之间，而常规电池充放电过程中极柱升温不高于100℃，故常规阈值可设置在100℃上下即可。

具体的，参照图1和图2，本实施例中以多个电池1相互串联为例，即相邻电池1中，一电池1的第一极柱10和另一电池1的第二极柱11电连接。本实施例中，电池包还包括第二连接件3，相邻电池1通过第二连接件3实现电性连接。第一连接件2包括负温度系数热敏电阻20和与负温度系数热敏电阻20连接的两个转接件21。相邻电池1中，一电池1的第二极柱11和另一电池1的第一极柱10之间依次连接有一转接件21、负温度系数热敏电阻20以及另一转接件21。

第二连接件3以及转接件21的材质均采用高电导率的金属或合金材料，包括但不限于铝合金、金属铜等。第二连接件3在本实施例中为片状结构，第二连接件3上对应第一极柱10、第二极柱11的连接位置打孔以供第一极柱10和第二极柱11穿过。转接件21可如图1所示的片状结构直接接触第一极柱10、第二极柱11并固定。第二连接件3以及转接件21与第一极柱10、第二极柱11的连接方式包括但不限于各类焊接、导电胶粘结、直接紧密接触等。

负温度系数热敏电阻20采用具有低温或常温电阻率极高、高温电阻率极低、过流能力强的负温度系数热敏功能材料，如氧化锰、氧化钴、氧化镍等金属氧化物类，锗、硅晶等半导体晶体类等等，但不局限此二类。本实施例中，负温度系数热敏电阻20的标称阻值可采用大于0.5MΩ，当负温度系数热敏电阻20的温度达到200℃时，其电阻小于10mΩ，且负温度系数热敏电阻20的工作温度至少大于1000℃。

当电池1正常工作时，电池1温度及环境温度处于可控范围内，此时负温度系数热敏电阻20起绝缘作用，即相邻电池1仅由各第二连接件3实现依次串联；当电池1由于内部自产热或者其他原因触发热失控时，相邻电池1受失控热量传递处于高风险状态。负温度系数热敏电阻20通过热失控电池1的第一极柱10或第二极柱11传热并迅速升温到一定温度边界，导致电阻迅速下降，从而使失控电池1、第二连接件3、相邻电池1之间形成回路，热失控电池1相当于外部电阻将相邻电池1短路，相邻处于高风险的电池1迅速放电，降低电池1SOC，从而使受热失控的安全温度边界大大降低，降低了热扩散的风险。

需要说明的是，电池1具有第一方向X、第二方向Y和第三方向Z，第一方向X、第二方向Y和第三方向Z两两相互垂直。本实施例中，如图1所示，单个电池1上第一极柱10和第二极柱11在第一方向X分布，第二方向Y即多个电池1依次排列的方向，第三方向Z即电池1底面朝向电池1顶面的方向。

可以理解的是，参照图1，本实施例相邻电池1中，一电池1的第一极柱10和相邻电池1的第二极柱11在第二方向Y上间隔分布，通过采用该电池1排列方式，第一连接件2和第二连接件3均位于多个电池1第二方向Y的同侧布置，所需的第一连接件2和第二连接件3的长度较小，减少了制作材料的使用并有利于降低整体电池包的重量和多电池1连接的复杂性。在一些实施例中，若相邻电池1的第一极柱10在第二方向Y上同侧，为了实现相邻电池1串联并顺利连接第一连接件2，此时相邻电池1之间的第一连接件2和第二连接件3的长度需要适应性增大，同时第一连接件2和第二连接件3需要交叉设置。

在一些实施例中，参照图2至图5，转接件21包括延伸部210和连接部214，延伸部210与负温度系数热敏电阻20连接，连接部214与延伸部210远离负温度系数热敏电阻20的一侧连接，连接部214与第一极柱10的表面或第二极柱11的表面贴合。可以理解的是，上述贴合程度由连接部214与第一极柱10、第二极柱11表面接触面积决定，连接部214可与第一极柱10、第二极柱11的端面或侧周面或端面、侧周面兼并接触，连接部214可部分贴合、完全包覆在第一极柱10、第二极柱11表面，在增大连接部214与第一极柱10、第二极柱11的接触面积过程中，有利于减少连接部214与第一极柱10、第二极柱11的接触电阻，提高电性连接的可靠性。

以下，对第一连接件2的结构形式进行具体描述，包括但不限于下述几种形式。

在一些实施例中，参照图2和图3，连接部214包括第一钳部211和第二钳部212，第一钳部211和第二钳部212分别连接延伸部210，第一钳部211和第二钳部212间隔并形成容纳腔215，即连接部214由第一钳部211和第二钳部212相对形成钳形结构。第一极柱10或第二极柱11至少部分设于容纳腔215内并贴合容纳腔215的内壁。

可以理解的是，当第一极柱10或第二极柱11的柱长大于第一钳部211、第二钳部212的厚度时，第一极柱10、第二极柱11仅部分设于容纳腔215内，当第一极柱10或第二极柱11的柱长等于或小于第一钳部211、第二钳部212的厚度时，第一极柱10、第二极柱11可完全位于容纳腔215内，此时需要根据实际情况灵活调整第二连接件3连接第一极柱10、第二极柱11。

第一钳部211和第二钳部212远离延伸部210的一端相对延伸，有利于将第一极柱10或第二极柱11限制在容纳腔215内，提高整体连接部214与第一极柱10、第二极柱11的连接稳定性，便于进行继续焊接等固定方式。

在一些实施例中，参照图4和图5，连接部214设有通孔213，连接部214整体包括但不限于如图4所示的圆片型、如图5所示的方片型，第一极柱10或第二极柱11至少部分设于通孔213内并贴合通孔213的孔壁。上述的各种第一连接件2中，连接部214以及延伸部210均可以一体成型制造，从而降低连接电阻。

以下，对第一连接件2和第二连接件3的装配结构及位置关系进行具体介绍，包括但不限于下述几种形式。

参照图6至图9，需要说明的是，图示各结构形式均在如图2所示的相邻电池1串联排列的基础上设计的。

在一些实施例中，参照图6，第一连接件2位于第二连接件3背离电池1的一侧，第一连接件2连接的相邻两电池1的第一极柱10、第二极柱11上的第二连接件3在第三方向Z上设于第一连接件2上方。

在一些实施例中，参照图7，第二连接件3位于第一连接件2背离电池1的一侧，第一连接件2连接的相邻两电池1的第一极柱10、第二极柱11上的第二连接件3在第三方向Z上设于第一连接件2下方。

图6、图7中所示的第一连接件2、第二连接件3为相互单独零件，各自故障、更换互不影响。

在一些实施例中，参照图8，第一连接件2设置于第二方向Y上相邻两第二连接件3之间，第一连接件2的两转接件21一一对应两个第二连接件3并相连接，即第一连接件2通过转接件21、第一连接件2与相邻电池1的第一极柱10、第二极柱11实现间接电性连接。该方式有利于减少电池包在第三方向Z的尺寸，提高相邻电池1间的空间利用。

进一步的，在一些实施例中，参照图9，在如图8中第一连接件2和两第二连接件3连接结构的基础上，转接件21与对应的第一连接件2一体成型制造。采用该方式有利于进一步降低第二连接件3和转接件21的连接电阻。

在一些实施例中，参照图10，多个电池1也可为相互并联，即电池1的第一极柱10和相邻电池1的第一极柱10电性连接，电池1的第二极柱11和相邻电池1的第二极柱11电性连接。本实施例中，相邻电池1的第一极柱10在第二方向Y依次间隔，相邻电池1的第二极柱11在第二方向Y依次间隔，此时第二连接件3可根据电池1的数量设计相适配的长度并打孔，从而同时连接各第一极柱10、各第二极柱11。此时，第一连接件2需要如图10所示增大自身长度以适配电池1的第一极柱10和相邻电池1的第二极柱11的间距。

此外，可以理解的是，多个电池1的连接方式中，串并联混合的形式可以是多个依次串联的电池1为一组，该组电池1与另一组依次串联的电池1并联，也可以是多个电池1并联后为一组，多组电池1依次串联等，在此不再赘述。

相应的，本申请实施例提供一种用电设备，该用电设备包括上述的电池包。该用电设备可以为计算机、手机等电子设备，蓄电设备，或者动力汽车等设备，可以理解的是，该用电设备可以具有上述电池包的所有技术特征和对应的有益效果，在此不再赘述。

以上对本申请实施例所提供的一种电池包及用电设备进行了详细介绍，并应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；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；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的技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种电池包，其特征在于，包括：

多个电池(1)，所述多个电池(1)之间电性连接；

第一连接件(2)，所述第一连接件(2)连接一电池(1)和另一电池(1)，所述第一连接件(2)用于当温度超过阈值时短接所连接的电池(1)。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包括第一极柱(10)和第二极柱(11)，其中，所述第一连接件(2)包括负温度系数热敏电阻(20)和与所述负温度系数热敏电阻(20)连接的两个转接件(21)，所述两个转接件(21)中的一个连接一所述电池(1)的第一极柱(10)，另一个连接另一所述电池(1)的第二极柱(11)。

3.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，所述转接件(21)包括延伸部(210)和连接部(214)，所述延伸部(210)与所述负温度系数热敏电阻(20)连接，所述连接部(214)与所述延伸部(210)远离所述负温度系数热敏电阻(20)的一侧连接，所述连接部(214)与所述第一极柱(10)的表面或所述第二极柱(11)的表面贴合。

4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述连接部(214)包括第一钳部(211)和第二钳部(212)，所述第一钳部(211)和所述第二钳部(212)分别连接所述延伸部(210)，且所述第一钳部(211)和所述第二钳部(212)间隔并形成容纳腔(215)，所述第一极柱(10)或所述第二极柱(11)至少部分设于所述容纳腔(215)内并贴合所述容纳腔(215)的内壁。

5.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述连接部(214)设有通孔(213)，所述第一极柱(10)或所述第二极柱(11)至少部分设于所述通孔(213)内并贴合所述通孔(213)的孔壁。

6.根据权利要求2至5任一项所述的电池包，其特征在于，所述电池(1)具有第一方向(X)和第二方向(Y)，所述第一方向(X)和所述第二方向(Y)相互垂直；

所述第一极柱(10)和所述第二极柱(11)在所述第一方向(X)上间隔设置，多个所述电池(1)在所述第二方向(Y)上间隔设置，所述电池(1)的所述第一极柱(10)电性连接相邻所述电池(1)的所述第二极柱(11)，以串联相邻所述电池(1)。

7.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括第二连接件(3)，所述电池(1)的所述第一极柱(10)和相邻所述电池(1)的所述第二极柱(11)在所述第二方向(Y)间隔设置，相邻所述电池(1)通过所述第二连接件(3)电性连接对应所述第一极柱(10)和所述第二极柱(11)。

8.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于，所述第一连接件(2)位于所述第二连接件(3)背离所述电池(1)的一侧；

或，所述第二连接件(3)位于所述第一连接件(2)背离所述电池(1)的一侧。

9.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于，所述第一连接件(2)设置于所述第二方向(Y)上相邻两所述第二连接件(3)之间，且所述第一连接件(2)电性连接相邻两所述第二连接件(3)。

10.根据权利要求2至5任一项所述的电池包，其特征在于，所述电池(1)的所述第一极柱(10)和相邻所述电池(1)的所述第一极柱(10)电性连接，所述电池(1)的所述第二极柱(11)和相邻所述电池(1)的所述第二极柱(11)电性连接，以并联相邻所述电池(1)。

11.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1至10任一项所述的电池包。