CN220155580U - 电池和用电设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种电池和用电设备。该电池包括：包括至少一个第一电池单体的第一电池单体组，第一电池单体设置有第一薄弱区；包括至少一个第二电池单体的第二电池单体组，第二电池单体设置有第二薄弱区；其中，第二电池单体的热稳定性比第一电池单体的热稳定性差，第二电池单体组中全部第二电池单体的第二薄弱区的总面积为S2，第二电池单体组中全部第二电池单体的总容量为C2，第一电池单体组中全部第一电池单体的第一薄弱区的总面积为S1，第一电池单体组中全部第一电池单体的总容量为C1，S2/C2＞S1/C1，其中S1、S2的单位为mm2，C1、C2的单位为Ah。本申请实施例的电池和用电设备，能够提高电池的性能。
Description
技术领域
本申请涉及电池领域，更为具体地，涉及一种电池和用电设备。
背景技术
节能减排是汽车产业可持续发展的关键，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
电池往往是由多个电池单体组合而成，业内通常通过增加电池单体的个数以提升电池的整体能量，但相应地，电池的重量和体积也会增加，使得电池的使用受限。
因此，如何提升电池的性能是本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
本申请实施例提供了一种电池和用电设备，能够提高电池的性能。
第一方面，提供了一种电池，该电池包括：第一电池单体组，第一电池单体组包括至少一个第一电池单体，第一电池单体设置有第一薄弱区；第二电池单体组，第二电池单体组包括至少一个第二电池单体，第二电池单体设置有第二薄弱区；其中，第二电池单体的热稳定性比第一电池单体的热稳定性差，第二电池单体组中全部第二电池单体的第二薄弱区的总面积为S2，第二电池单体组中全部第二电池单体的总容量为C2，第一电池单体组中全部第一电池单体的第一薄弱区的总面积为S1，第一电池单体组中全部第一电池单体的总容量为C1，S2/C2＞S1/C1，其中S1、S2的单位为mm2，C1、C2的单位为Ah。
通过以上实施方式，将两种安全性不同的电池单体组串联在一起以形成电池，两种热稳定性不同的电池单体组的优势和不足可以相互弥补，有利于在平衡电池的热稳定性的同时，提升电池的续航能力。另一方面，当电池单体发生热失控时，释放的高温气体需要冲破薄弱区进行排放，增大薄弱区的面积会使得热失控的排放物更易排出，一般而言，在相同的环境下，热稳定性相对较差的电池单体发生热失控的概率更大，而电池单体的热稳定性会随着电池单体的容量增大而下降，因此，根据电池单体组的总容量来确定薄弱区的面积，有利于电池单体发生热失控时排放物的顺利排出。通过以上实施方式，使得热稳定性相对较差的第二电池单体的薄弱区面积和总容量之比大于热稳定性相对较好的第一电池单体的薄弱区面积和总容量之比，有利于在电池发生热失控时排放物的顺利排出，同时使热稳定性相对较好的第一电池单体的薄弱区面积不会过大，从而兼顾第一电池单体的结构强度。
在第一方面一些可能的实施方式中，第一电池单体的化学体系与第二电池单体的化学体系不同。
以上实施方式，将第一电池单体和第二电池单体的化学体系设置为不同，有利于在不增大电池的体积和重量的前提下提升电池的整体能量。
在第一方面一些可能的实施方式中，第一电池单体的化学体系为磷酸铁锂化学体系；和/或，第二电池单体的化学体系为三元材料化学体系。
通过以上实施方式，既能利用磷酸铁锂电池单体的高温稳定的优点，又能利用三元材料化学体系的电池单体高能量密度的优点以弥补磷酸铁锂电池单体能量密度方面的不足，提高了电池的能量密度，有利于在体积保持不变的前提下提高电池的整体能量。
在第一方面一些可能的实施方式中，第一电池单体组包括多个第一电池单体，多个第一电池单体之间串联或并联；和/或，第二电池单体组包括多个第二电池单体，多个第二电池单体之间串联或并联。
通过以上实施方式，第一电池单体组和第二电池单体组可以分别由多个第一电池单体和多个第二电池单体通过串联、并联或混联的方式形成，多个第一电池单体和多个第二电池单体可以具备多种不同的连接方式，从而有利于整个电池更好地满足充放电需求。
在第一方面一些可能的实施方式中，第一电池单体组与所述第二电池单体组串联。
以上实施方式，第一电池单体组与所述第二电池单体组串联，使得电池能够提供的电压是第一电池单体组和第二电池单体组的电压之和，从而有利于使电池的电压更好地满足用户需求，并且可以提升电池电压的稳定性，降低电池出现电压过低或过高等情况的概率。
在第一方面一些可能的实施方式中，电池还包括：箱体，箱体包括相互隔离的第一容纳空间和第二容纳空间，第一容纳空间用于容纳第一电池单体，第二容纳空间用于容纳第二电池单体。
以上实施方式在箱体中设置相互隔离的第一容纳空间和第二容纳空间，当设置于第一容纳空间内的第一电池单体或设置于第二容纳空间内的第二电池单体出现热失控现象时，由于容纳该第一电池单体的第一容纳空间与容纳该第二电池单体的第二容纳空间相互隔离，能够有效减小因第一电池单体或第二电池单体发生热失控而引起整个电池发生热失控的风险，减小对电池的使用性能的影响，提高电池整体运行的可靠性。
在第一方面一些可能的实施方式中，箱体中设置有容纳壳，容纳壳将箱体的内部空间划分为至少一个第一容纳空间，容纳壳的内部具有第二容纳空间。
以上实施方式，在箱体中设置容纳壳，该容纳壳将该箱体的内部空间划分为至少一个该第一容纳空间，该容纳壳的内部具有第二容纳空间，且第二电池单体设置于该第二容纳空间，即使第二电池单体组发生故障，容纳壳也可以对第二电池单体组起到保护作用，降低第二电池单体组对第一电池单体组或者整个电池造成的安全风险。具体地，在第二电池单体组出现热失控的情况下，容纳壳能够作为屏障以确保整个电池的可靠性。
在第一方面一些可能的实施方式中，容纳壳包括箱体中的横梁。
设置在箱体中的梁能够对箱体起到加强作用，以上实施方式中，容纳壳包括箱体中的横梁，横梁在对箱体起到加强作用的同时又能够用于构成容纳壳或容纳壳的一部分，有利于提升电池的空间利用率。
在第一方面一些可能的实施方式中，横梁中设置有安装件，电池通过安装件安装于用电设备中，第二电池单体设置于所述横梁内部除安装件以外的空间。
以上实施方式，通过在横梁中设置有安装件，且该电池通过该安装件安装在用电设备中，便于该电池的安装及拆卸，且中空结构的横梁有利于提升箱体的抗压能力，将第二电池单体设置于横梁内部除安装件以外的空间，有利于提升电池的空间利用率，进而提升该电池的能量密度。
在第一方面一些可能的实施方式中，第一容纳空间包括箱体中的中部容纳空间，第二容纳空间包括箱体中的边缘容纳空间。
以上实施方式，通过将第一电池单体设置在箱体中的中部容纳空间，第二电池单体设置在箱体中的边缘容纳空间，有利于使得箱体中的中部容纳空间和边缘容纳空间都得到充分利用，提高该电池内部的空间利用率，从而能提升电池的能量密度。
在第一方面一些可能的实施方式中，边缘容纳空间包括箱体在第一方向上的端部空间，中部容纳空间包括箱体在第一方向上的中部空间。
通过以上实施方式，将热稳定性相对较差的第二电池单体设置在箱体在第一方向上的端部空间内，能够提高该电池内部的空间利用率，且使得发生热失控时排放物的排放路径更短，有利于排放物较快地排出箱体外部，减轻对第一电池单体的影响。
在第一方面一些可能的实施方式中，端部空间在第二方向上的最小尺寸小于中部容纳空间在第二方向上的最小尺寸，其中，第二方向垂直于所述第一方向。
通过以上实施方式，边缘容纳空间的在第二方向上的尺寸小于中部容纳空间，由于热稳定性较差的第二电池单体容纳在相对较小的边缘容纳空间中，端部空间分散设置在中部容纳空间的端部，能够提高该电池内部的空间利用率，且每个边缘容纳空间容纳的第二电池单体数量不会过多，从而有利于提升边缘容纳空间中的第二电池单体组的热稳定性，降低其发生热失控的概率，提升电池的可靠性能。
在第一方面一些可能的实施方式中，边缘容纳空间为多面体空间，所述第二电池单体设置于所述多面体空间中的角落空间。
通过以上实施方式，当边缘容纳空间为多面体空间时，可将第二电池单体设置在该多面体空间中的角落空间，从而能够提高该电池内部的空间利用率，进而提升该电池的能量密度。
在第一方面一些可能的实施方式中，箱体的箱壁设置有对应于第一容纳空间的第一泄压机构以及对应于第二容纳空间的第二泄压机构，第一泄压机构用于将通过第一薄弱区排出的排放物排出箱体，第二泄压机构用于将通过第二薄弱区排出的排放物排出箱体。
通过以上实施方式，通过在箱体的箱壁设置有对应于第一容纳空间的第一泄压机构，以及对应于第二容纳空间的第二泄压机构，且该第一泄压机构用于将通过第一薄弱区排出的排放物排出该箱体，该第二泄压机构用于将通过第二薄弱区排出的排放物排出该箱体，这样，在第一电池单体或第二电池单体发生热失控时，能够通过第一泄压机构或第二泄压机构及时释放该第一电池单体或该第二电池单体产生的气体或者烟雾等物质，有利于排放物及时排出箱体，提升电池的可靠性。
在第一方面一些可能的实施方式中，第一泄压机构和第二泄压机构位于箱体的不同箱壁。
通过以上实施方式，该第一泄压机构与该第二泄压机构在箱壁中的位置不同，可以减小第一电池单体与第二电池单体之间的相互影响，在第一电池单体和第二电池单体只有其中一者发生热失控时，使排放物朝向远离另一电池单体的方向排放，减轻排放物对另一电池单体造成的影响；另一方面，在第一电池单体和第二电池单体均发生热失控时，产生的排放物可以向不同的方向排放，降低电池局部过热或安装电池的设备局部过热的可能性，从而能够有效减小因第一电池单体或第二电池单体发生热失控而引起整个电池发生热失控的风险，减小对电池的使用性能的影响，提高电池整体运行的可靠性。
在第一方面一些可能的实施方式中，第一电池单体包括：圆柱形电池单体或方形电池单体；和/或，第二电池单体包括：圆柱形电池单体或方形电池单体。
通过以上实施方式，可以根据箱体的结构特点在箱体的不同位置布置不同形状的电池单体，从而提高电池的空间利用率。
第二方面，提供了一种用电设备，包括：第一方面或者第一方面任一可能的实施例中的电池，该电池用于提供电能。
在一些实施例中，该用电设备为车辆、船舶或航天器。
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为本申请一个实施例的车辆的示意图；
图2是本申请一实施例公开的一种电池的结构示意图；
图3示出了本申请一实施例的电池的分解结构示意图；
图4是本申请一个实施例的电池的结构示意图；
图5是图4中实施例的电池的爆炸图；
图6是本申请另一个实施例的电池的结构示意图；
图7是图6中实施例的电池的爆炸图；
图8是本申请另一个实施例的电池的结构示意图；
图9是图8中实施例的电池的爆炸图；
图10是图8中实施例的电池的容纳壳和第二电池单体的结构示意图；
图11是图10的X-Y平面视图，即图10的Z方向视图；
图12为图10的Y-Z平面视图，即图10的X方向视图；
图13是本申请另一实施例的电池的爆炸图；
图14是图13中横梁与第二电池单体的结构示意图；
图15是图14的X-Y平面视图，即图14的Z方向视图。
在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
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)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
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。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
本申请实施例中的电池是指包括一个或多个电池单体以提供电能的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括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。箱体可以减小液体或其他异物对电池单体的充电或放电的影响。
本申请实施例中，电池单体可以为二次电池，二次电池是指在电池单体放电后可通过充电的方式使活性材料激活而继续使用的电池单体。
电池单体可以为锂离子电池、钠离子电池、钠锂离子电池、锂金属电池、钠金属电池、锂硫电池、镁离子电池、镍氢电池、镍镉电池、铅蓄电池等，本申请实施例对此并不限定。
电池单体一般包括电极组件。电极组件包括正极、负极以及隔离件。在电池单体充放电过程中，活性离子(例如锂离子)在正极和负极之间往返嵌入和脱出。隔离件设置在正极和负极之间，可以起到防止正负极短路的作用，同时可以使活性离子通过。
在一些实施例中，正极可以为正极极片，正极极片可以包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极活性材料。
作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极活性材料设置在正极集流体相对的两个表面的任意一者或两者上。
作为示例，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、碳、镍或钛等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材)上而形成。
作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如LiFePO4(也可以简称为LFP))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如LiMnPO4)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。
作为示例，正极活性材料可包括钠过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物和普鲁士蓝类化合物中的至少一种。
在一些实现方式中，钠过渡金属氧化物的化学式可以满足NaxMO2，其中M为包括Ti、V、Mn、Co、Ni、Fe、Zn、V、Zr、Ce、Cr及Cu中的一种或几种，0＜x≤1。作为示例，NaxMO2中x可以为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1。
在一些实现方式中，钠过渡金属氧化物可以为经过掺杂改性的钠过渡金属氧化物，钠过渡金属氧化物的掺杂改性可以包括钠位掺杂改性、氧位掺杂改性、过渡金属位掺杂改性以及表面包覆改性中的至少一种。
在一些实现方式中，正极可以采用泡沫金属。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金、或泡沫碳等。泡沫金属作为正极时，泡沫金属表面可以不设置正极活性材料，当然也可以设置正极活性材料。作为示例，在泡沫金属内还可以填充或/和沉积有锂源材料、钾金属或钠金属，锂源材料为锂金属和/或富锂材料。
在一些实施例中，负极可以为负极极片，负极极片可以包括负极集流体。
作为示例，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、用碳、镍或钛等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材)上而形成。
在一些实现方式中，本申请实施例中的电池单体可为无负极钠二次电池。
无负极钠二次电池是指在电池单体的制造过程中，在负极侧不主动设置负极活性材料层而构成的电池单体，例如在电池单体的制造过程中不在负极处通过涂敷或沉积等工序设置钠金属或碳质活性材料层而形成负极活性材料层。首次充电时，钠离子在阳极侧得到电子以在集流体表面沉积形成钠金属相，放电时，金属钠能够转变为钠离子回到正极，实现循环充放。相比于其他钠二次电池，无负极钠二次电池单体由于没有负极活性材料层，可以获得更高的能量密度。
在一些实现方式中，为了改善电池单体性能，无负极钠二次电池的负极侧可以设置一些功能涂层，如碳质材料、金属氧化物、合金等，以提高负极集流体的导电性，以及提高沉积钠金属的均匀性。
作为示例，负极极片可以包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极活性材料。
作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极活性材料设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
作为示例，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池单体的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。
在一些实施例中，负极可以采用泡沫金属。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金、或泡沫碳等。泡沫金属作为负极极片时，泡沫金属表面可以不设置负极活性材料，当然也可以设置负极活性材料。
作为示例，在负极集流体内还可以填充或/和沉积有锂源材料、钾金属或钠金属，锂源材料为锂金属和/或富锂材料。
在一些实施方式中，正极集流体的材料可以为铝，负极集流体的材料可以为铜。
在一些实施方式中，电极组件还包括隔离件，隔离件设置在正极和负极之间。
在一些实施方式中，隔离件为隔离膜。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。
作为示例，隔离膜的主要材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯，陶瓷中的至少一种。
在一些实施方式中，隔离件为固态电解质。固态电解质设于正极和负极之间，同时起到传输离子和隔离正负极的作用。
在一些实施方式中，电池单体还包括电解质，电解质在正、负极之间起到传导离子的作用。本申请对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。电解质可以是液态的、凝胶态的或固态的。
在一些实施方式中，电极组件为卷绕结构。正极极片、负极极片卷绕成卷绕结构。
在一些实施方式中，电极组件为叠片结构。
作为示例，正极极片、负极极片可分别设置多个，多个正极极片和多个负极极片交替层叠设置。
作为示例，正极极片可设置多个，负极极片折叠形成多个层叠设置的折叠段，相邻的折叠段之间夹持一个正极极片。
作为示例，正极极片和负极极片均折叠形成多个层叠设置的折叠段。
作为示例，隔离件可设置多个，分别设置在任意相邻的正极极片或负极极片之间。
作为示例，隔离件可连续地设置，通过折叠或者卷绕方式设置在任意相邻的正极极片或负极极片之间。
在一些实施方式中，电极组件的形状可以为圆柱状，扁平状或多棱柱状等。
在一些实施方式中，电极组件设有极耳，极耳可以将电流从电极组件导出。极耳包括正极耳和负极耳。
在一些实施方式中，电池单体可以包括外壳。外壳用于封装电极组件及电解质等部件。外壳可以为钢壳、铝壳、塑料壳(如聚丙烯)、复合金属壳(如铜铝复合外壳)或铝塑膜等。外壳可以包括壳体和盖板。
作为示例，电池单体可以为圆柱形电池单体、棱柱电池单体、软包电池单体或其它形状的电池单体，棱柱电池单体包括方壳电池单体、刀片形电池单体、多棱柱电池，多棱柱电池例如为六棱柱电池等，本申请没有特别的限制。
本申请的实施例所提到的电池可以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。电池单体有多个时，多个电池单体通过汇流部件串联、并联或混联。
在一些实施例中，电池可以为电池模块，电池单体有多个时，多个电池单体排列并固定形成一个电池模块。
在一些实施例中，电池可以为电池包，电池包包括箱体和电池单体，电池单体或电池模块容纳于箱体中。
在一些实施例中，箱体可以作为车辆的底盘结构的一部分。例如，箱体的部分可以成为车辆的地板的至少一部分，或者，箱体的部分可以成为车辆的横梁和纵梁的至少一部分。
随着对能源环保要求的提升，电池的应用日益广泛，而为了适应不同的环境和应用场景需要，业界常通过增加电池单体的个数以提升电池的整体能量。然而，增加电池单体的数量固然能提升电池的整体能量，但是相应地，也会增加电池的体积和重量，使得电池的使用受限。在此情况下，在一个电池内采用两种不同的电池单体的方案应运而生。例如，在一个电池内可以既包括三元锂电池单体，又包括磷酸铁锂电池单体，既能利用磷酸铁锂电池单体的高温稳定的优点，又能充分利用三元锂电池单体高能量密度的优点以弥补磷酸铁锂电池单体的不足，提高了电池的能量密度，有利于在体积保持不变的前提下，提高电池的整体能量。
热失控(Thermal runaway)是指由于电池单体在外部高温、内部短路，电池进水或者电池在大电流充放电等外部和内部诱因的作用下，导致电池单体内部的正、负极自身发热，或者直接短路，触发“热引发”，热量无法扩散，温度逐步上升，电池单体中负极表面的SEI(Solid Electrolyte Interface)膜、电解液、正负极等在高温下发生一系列热失控反应(热分解)。电池单体的热稳定性可以理解为电池单体发生热失控的难易程度，可以通过电池单体发生热失控的周期、容量衰减、自产热情况、隔膜融化情况、内部短路情况、内部温度或内部温度上升速率等指标来衡量。电池单体的热稳定性与诸多因素有关，例如，在电池包括两种不同的电池单体的情况下，两种电池单体的热稳定性通常是不相同的；若电池中两种电池单体的化学体系相同，例如均为三元锂电池单体，但型号不同，则两种电池单体的镍含量是不同的，这种情况下，镍含量越高的电池单体，其热稳定性越差；若两种电池单体的化学体系不同，例如，电池中同时包括三元锂电池单体和磷酸铁锂电池单体，磷酸铁锂电池单体的热稳定性通常优于三元锂电池单体。除此之外，电池单体的热稳定性还与电池单体的正负极材料的热稳定性和电池单体的能量密度相关，通常正负极材料热稳定性较好，则电池单体的热稳定性也会较好；而随着电池单体的能量密度增大，通常热稳定性会随之下降。在电池的使用过程中，两种电池单体中热稳定性较差的电池单体会相对更易发生热失控，而热稳定性较好的电池单体不易发生热失控，电池单体热失控时会产生高温高压的排放物，如果排放物不能及时排出箱体外，将会对未发生热失控的电池单体造成不良影响，从而影响电池的可靠性。
鉴于此，本申请实施例提供了一种电池，该电池包括：第一电池单体组，第一电池单体组包括至少一个第一电池单体，第一电池单体设置有第一薄弱区；第二电池单体组，第二电池单体组包括至少一个第二电池单体，第二电池单体设置有第二薄弱区；其中，第二电池单体的热稳定性比第一电池单体的热稳定性差，第二电池单体组中全部第二电池单体的第二薄弱区的总面积为S2，第二电池单体组中全部第二电池单体的总容量为C2，第一电池单体组中全部第一电池单体的第一薄弱区的总面积为S1，第一电池单体组中全部第一电池单体的总容量为C1，S2/C2＞S1/C1，其中S1、S2的单位为mm2，C1、C2的单位为Ah。
通过以上实施方式，将两种安全性不同的电池单体组串联在一起以形成电池，两种热稳定性不同的电池单体组的优势和不足可以相互弥补，有利于在平衡电池的热稳定性的同时，提升电池的续航能力。而当电池单体发生热失控时，释放的高温气体需要冲破薄弱区进行排放，增大薄弱区的面积会使得热失控的排放物更易排出，一般而言，在相同的环境下，热稳定性相对较差的电池单体发生热失控的概率更大，而电池单体的热稳定性会随着电池单体的容量增大而下降，因此，根据电池单体组的总容量来确定薄弱区的面积，有利于电池单体发生热失控时排放物的顺利排出。本申请实施例通过以上方式，使得热稳定性相对较差的第二电池单体的薄弱区面积和总容量之比大于热稳定性相对较好的第一电池单体的薄弱区面积和总容量之比，有利于在电池发生热失控时排放物的顺利排出，同时使热稳定性相对较好的第一电池单体的薄弱区面积不会过大，从而兼顾第一电池单体的结构强度。
本申请实施例描述的技术方案均适用于各种使用电池的装置，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动玩具、电动工具、电动车辆、船舶和航天器等，例如，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等。
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设备，还可以适用于所有使用电池的设备，但为描述简洁，下述实施例均以电动车辆为例进行说明。
例如，如图1所示，为本申请一个实施例的一种车辆1的结构示意图，车辆1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1的内部可以设置马达80，控制器60以及电池100，控制器60用来控制电池100为马达80的供电。例如，在车辆1的底部或车头或车尾可以设置电池100。电池100可以用于车辆1的供电，例如，电池100可以作为车辆1的操作电源，用于车辆1的电路系统，例如，用于车辆1的启动、导航和运行时的工作用电需求。在本申请的另一实施例中，电池100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，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
为了满足不同的使用电力需求，电池可以包括多个不同类的电池单体，例如，可靠性不同的电池单体。该多个电池单体可以按照电池单体的类型通过串联、并联或者混联的方式形成多个电池单体组，该多个电池单体组再串联形成电池，其中，混联可以是串联和并联的混合。该多个不同的电池单体也可以直接通过串联、并联或者混联的方式形成电池。也就是说，多个电池单体可以直接组成电池，也可以先按照电池单体的类型组成电池单体组，再由电池单体组组成电池。
图2示出了本申请一个实施例的一种电池100的结构示意图，电池100可以包括多个电池单体(图中未示出)。电池100还可以包括箱体(或称罩体)，箱体内部为中空结构，多个电池单体容纳于箱体内。如图2所示，箱体可以包括两部分，这里分别称为第一箱体部111和第二箱体部112，第一箱体部111和第二箱体部112扣合在一起。第一箱体部111和第二箱体部112的形状可以根据多个电池单体组合的形状而定，第一箱体部111和第二箱体部112可以均具有一个开口。例如，第一箱体部111和第二箱体部112均可以为中空长方体且各自只有一个面为开口面，第一箱体部111和第二箱体部112的开口相对设置，并且第一箱体部111和第二箱体部112相互扣合形成具有封闭腔室的箱体。多个电池单体相互并联或串联或混联组合后置于第一箱体部111和第二箱体部112扣合后形成的箱体内。还应理解，本申请实施例中的电池10还可以为方形结构、圆柱电池或者软包电池。
可选地，电池100还可以包括其他结构，在此不再一一赘述。
图3示出了本申请实施例的电池100的分解结构示意图。应理解，在本申请实施例中为了便于描述，此处定义三个方向，如图2或3所示，第一方向X可为该电池10的长度方向，该第一方向X垂直于第二方向Y与第三方向Z；第二方向Y可为该电池10的宽度方向，该第二方向Y与该第一方向X和第三方向Z垂直；第三方向Z可为该电池10的高度方向，该第三方向Z与该第一方向X和该第二方向Y垂直。
在本申请一些实施例中，如图3所示，电池100包括第一电池单体组110和第二电池单体组120，第一电池单体组110包括至少一个第一电池单体21，第一电池单体21设置有第一薄弱区(图中未示出)；第二电池单体组120包括至少一个第二电池单体22，第二电池单体22设置有第二薄弱区(图中未示出)；其中，第二电池单体22的热稳定性比第一电池单体21的热稳定性差，第二电池单体组120中全部第二电池单体22的第二薄弱区的总面积为S2，第二电池单体组120中全部第二电池单体22的总容量为C2，第一电池单体组110中全部第一电池单体21的第一薄弱区的总面积为S1，第一电池单体组中全部第一电池单体的总容量为C1，S2/C2＞S1/C1，其中S1、S2的单位为mm2，C1、C2的单位为Ah。
本申请实施例中所述的“电池单体的容量”通常是指电池单体的初始容量，即电池单体在室温条件(25℃)下，在其特定的充放电终止电压内，以0.33C为放电倍率所测得的容量，单位为：安时(Ah)。电池单体组的容量是指该电池单体组包括的多个电池单体的容量之和。例如，一个第一电池单体组110包括P1个第一电池单体21，而单个第一电池单体21的容量为C11，则一个第一电池单体组110的容量C1可以等于C11*P1。再例如，一个第二电池单体组120包括P2个第二电池单体22，而单个第二电池单体22的容量为C21，则一个第二电池单体组120的容量C2可以等于C21*P2。另外，本申请实施例中S1、S2的单位也可以为cm2等单位，C1、C2的单位也可以为mAh等单位，也就是说，在上述不等式中，S1、S2和C1、C2也可以采用其他单位，但须保证S1与S2的单位相同，C1与C2的单位相同。应理解，在本申请实施例中，多个第一电池单体21可按照电池单体的类型通过串联、并联或者混联的方式形成第一电池单体组110，相应地，多个第二电池单体22可按照电池单体的类型通过串联、并联或者混联的方式形成第二电池单体组120。还应理解，在一些实现方式中，上述多个第一电池单体141也可按照电池单体的类型通过串联、并联或者混联的方式形成多个电池单体组，该多个电池单体组再串联形成上述第一电池单体组110。相应地，上述多个第二电池单体22也可按照电池单体的类型通过串联、并联或者混联的方式形成多个电池单体组，该多个电池单体组再串联形成上述第二电池单体组120。
当电池单体发生热失控时，释放的高温气体需要冲破薄弱区进行排放，增大薄弱区的面积会使得热失控的排放物更易排出，在相同的环境下，热稳定性相对较差的第二电池单体22相对于第一电池单体21更易发生热失控。而电池单体的热稳定性会随着电池单体的容量增大而下降，因此，薄弱区的面积应该随着电池单体组的总容量增大而适当增大，也就是说，若第一电池单体组110或第二电池单体组120的总容量C1或C2增大，相应的，第一电池单体组110中全部第一电池单体21的第一薄弱区的总面积S1或第二电池单体组120中全部第二电池单体22的第二薄弱区的总面积S2也应增大，以使得热失控时排放物能够顺利排出。通过以上实施方式，使得热稳定性相对较差的第二电池单体22的薄弱区面积S2和总容量C2之比大于热稳定性相对较好的第一电池单体21的薄弱区面积S1和总容量C2之比，有利于在电池100发生热失控时排放物的顺利排出，同时使热稳定性相对较好的第一电池单体21的薄弱区面积不会过大，从而兼顾第一电池单体21的结构强度。
可选地，在本申请一些实施例中，电池100中包括的所有第一电池单体21的热稳定性相同，并且电池100中包括的所有第二电池单体22的热稳定性也相同。换句话说，所有第一电池单体21为同一种电池单体，所有第二电池单体22为同一种电池单体。这里的同一种电池单体是指，电池单体的化学体系、体积、能量、能量密度等各种参数都相同。
可选地，本申请实施例还适用于包括多种热稳定性不同的电池单体组的方案，例如，本申请实施例中的多个第一电池单体组110的热稳定性可以不同，但都大于至少一个第二电池单体组120的热稳定性。本申请实施例对此不作限定。
可选地，在本申请实施例中，第一电池单体21和第二电池单体22的化学体系不同。
例如，第一电池单体21的化学体系可以为磷酸铁锂和锰酸锂中的至少一种，第二电池单体22的化学体系可以为三元锂和聚合物锂中的至少一种。
在该实施例中，将第一电池单体21和第二电池单体22的化学体系设置为不同，能够在不增大电池100的体积的前提下，提升电池100的整体能量。
可选地，在本申请实施例中，第一电池单体21的化学体系为磷酸铁锂化学体系；和/或，第二电池单体22的化学体系为三元材料化学体系。
这样，既能利用磷酸铁锂电池单体的高温稳定的优点，又能充分利用三元材料化学体系的电池单体高能量密度的优点以弥补磷酸铁锂电池单体的不足，以提高电池100的能量密度，从而在体积保持不变的情况下，能够提高电池100的整体能量。
可选地，在其他实施例中，第一电池单体21和第二电池单体22也可以是相同的化学体系。本申请实施例对此不作限定。
可选地，本申请实施例中的第一电池单体组110包括多个第一电池单体21，多个第一电池单体21之间串联或并联；和/或，第二电池单体组120包括多个第二电池单体22，多个第二电池单体22之间串联或并联。
具体地，多个第一电池单体21(或多个第二电池单体22)之间串联或并联，可以有多种方式实现，例如，第一电池单体组120中包括两个第一电池单体21，这两个第一电池单体21之间可以是并联或串联；第一电池单体组110包括两个以上的第一电池单体21时，可以是全部第一电池单体21都通过串联的方式连接，也可以是全部第一电池单体21都通过并联的方式连接；还可以是每两个第一电池单体21串联(或并联)，再与其他第一电池单体21并联(或串联)，也就是说，第一电池单体组110和第二电池单体组120可以分别由多个第一电池单体21和多个第二电池单体22通过串联、并联或混联的方式形成，多个第一电池单体21和多个第二电池单体22可以具备多种不同的连接方式，从而使得电池100能够更好地满足充放电需求。
可选地，在本申请一些实施例中，第一电池单体组110可以由多个第一电池单体21并联而成，第二电池单体组120可以由多个第二电池单体22并联而成。
在该实施例中，在将多个第一电池单体组110和至少一个第二电池单体组120串联的情况下，将多个第一电池单体21并联形成第一电池单体组110，和/或将多个第二电池单体22并联形成第二电池单体组120，能够增大整个电路的回路电流，进而使得整个电池100能够满足充放电需求。
可选地，在本申请一些实施例中，第一电池单体组110与所述第二电池单体组120串联。
通过以上实施方式，使得电池100能够提供的电压是第一电池单体组110和第二电池单体组120的电压之和，能够使电池100的电压更好地满足用户需求，并且提升电池100电压的稳定性，降低电池出现电压过低或过高等情况的概率。
图4是本申请一个实施例的电池的结构示意图，图5是图4中实施例的电池的爆炸图，图6是本申请另一个实施例的电池的结构示意图，图7是图6中实施例的电池的爆炸图。
可选地，如图4至图5或图6至图7所示，该电池100还包括：箱体130，包括相互隔离的第一容纳空间131和第二容纳空间132，其中，第一容纳空间131用于容纳第一电池单体21，第二容纳空间132用于容纳第二电池单体22。
应理解，在本申请实施例中，第一容纳空间131和第二容纳空间132相互隔离，是指第一容纳空间131和第二容纳空间132之间至少具有隔挡，使得设置在第一容纳空间131内的多个第一电池单体21或者第二容纳空间132内的至少一个第二电池单体22出现故障时，例如，热失控故障，隔档能够作为屏障降低多个第一电池单体21和至少一个第二电池单体22之间的互相影响。
在本申请实施例中，由于第一电池单体21的热稳定性优于第二电池单体22的热稳定性，第二电池单体22相对而言更易发生热失控，将容纳多个第一电池单体21的第一容纳空间131和容纳至少一个第二电池单体22的第二容纳空间132隔离设置，能够降低第二电池单体22发生热失控时对第一电池单体21的影响；反之，若第一电池单体21发生热失控，也可以降低其对第二电池单体22的影响，从而提升电池100的可靠性。
可选地，在本申请实施例中，如图4至图5或图6至图7所示，第二容纳空间132除了用于容纳第二电池单体22之外，还可用于容纳高压模块151和/或控制模块152。第二容纳空间132可以仅用于容纳第二电池单体22，也可以仅用于容纳高压模块151和/或控制模块152，还可以同时容纳第二电池单体22、高压模块151和/或控制模块152。
可选地，高压模块151是一种高压配电装置，通常可以包括多个高压继电器、高压保险丝及相关的芯片，能与相关模块实现信号通信，确保用电设备的高压用电安全。而控制模块152则用于实现对电池100的管理和监控。例如控制模块152可以包括电池管理单元(Battery Management Unit，BMU)，可以控制电池100内的继电器的闭合和断开，以控制电池100的充电或放电。
图8是本申请一个实施例的电池的结构示意图，图9是图8中实施例的电池的爆炸图，图10是图8中实施例的电池的容纳壳和第二电池单体的结构示意图，图11是图10的X-Y平面视图，即图10的Z方向视图，图12为图10的Y-Z平面视图，即图10的X方向视图。
可选地，如图8至图12所示，箱体130内设置有容纳壳133，容纳壳133将箱体130的内部空间划分为至少一个第一容纳空间131，容纳壳133的内部具有第二容纳空间132。
通过在箱体130内设置容纳壳133，即使热稳定性较差的第二电池单体组120发生故障，容纳壳133也可以对第二电池单体组120起到保护作用，降低第二电池单体组120对第一电池单体组110或者整个电池造成的安全风险。具体地，在第二电池单体组120出现热失控的情况下，容纳壳133能够作为屏障以确保整个电池的可靠性。
可选地，容纳壳133的数量可以是一个，也可以是多个。例如，在图8至图12所示的实施例中，箱体130内的中部区域设置有一个容纳壳133，容纳壳133将箱体130的内部空间沿箱体130的长度方向X划分成两个对称的第一容纳空间131；在另一些实施例中，也可以不同于图8至图12中所示，在箱体130内的不同区域设置多个容纳壳133，例如，多个容纳壳133可以沿箱体130的长度方向X间隔设置，以将箱体130的内部空间沿长度方向X划分成多个第一容纳空间131，多个第一容纳空间131可以分别容纳多个第一电池单体21。
在其他实施例中，容纳壳133也可以设置在箱体130内的边缘区域。例如，容纳壳133可以紧靠箱体130内的一端部，以使得容纳壳133与箱体130的其他端部共同形成第一容纳空间131。
在一些实施例中，容纳壳133的数量可以与第二电池单体组120的数量一致。换言之，容纳壳133的第二容纳空间132的数量可以与第二电池单体组120的数量一致。即一个容纳壳133设置一个第二容纳空间132，且一个第二容纳空间132容纳一个第二电池单体组120。
在另一些实施例中，第一容纳空间131的数量也可以与第一电池单体组110的数量一致。即一个第一容纳空间131容纳一个第一电池单体组110。
在其他实施例中，第一容纳空间131的数量也可以与第一电池单体组110的数量不一致，例如，一个第一容纳空间131可以容纳多个第一电池单体组110。类似地，第二容纳空间132的数量也可以与第二电池单体组120的数量不一致，例如，一个第二容纳空间132可以容纳多个第二电池单体组120。
在该实施例中，通过将第二电池单体组120设置在容纳壳133的第二容纳空间132内，即使第二电池单体组120发生故障，容纳壳133也可以对第二电池单体组120起到保护作用，降低第二电池单体组120对第一电池单体组110或者整个电池100造成的安全风险。具体地，在第二电池单体组120出现热失控的情况下，容纳壳133能够作为屏障以确保整个电池100的安全性。
可选地，容纳壳133通过可拆卸连接方式固定于箱体130。例如，容纳壳133与箱体130可以通过机械连接的方式固定。比如，螺纹连接、销连接、卡口连接等。
在该实施例中，将容纳壳133通过可拆卸连接方式固定于箱体130，可以在第二电池单体组120出现故障时能够便利地将容纳壳133拆卸下来对第二电池单体组120进行维修。
可选地，为便于装配，容纳壳133也可以与箱体130是一体成型的结构，对于容纳壳133和箱体130之间的关系，本申请不予限定。
可选地，如图8至图12所示，在本申请一些实施例中，容纳壳133包括箱体130中的横梁135。
设置在箱体130中的横梁135能够对箱体130起到加强作用，通过以上实施方式，横梁135在对箱体130起到加强作用的同时又能够用于构成容纳壳133或容纳壳133的一部分，相比于单独设置容纳壳133的实施方式，能够兼顾电池100的强度和空间利用率。
可选地，如图8所示，横梁135中可以设置有安装件134，电池单体100可以通过安装件134安装于用电设备中，第二电池单体22设置于横梁135内部除安装件134以外的空间。通过在横梁135中设置有安装件134，且该电池100通过该安装件134安装在用电设备中，便于该电池100的安装及拆卸。可选地，该安装件134可以连接横梁135和第一箱体部111，使箱体130的第一箱体部111和第二箱体部112连接的更为牢固，进一步地，安装件134也可以实现箱体130与用电设备之间的连接，使电池100与用电设备连接的更为牢固，由于安装件134可能会占用横梁135的一部分空间，因此将第二电池单体22设置于横梁135内部除安装件134以外的空间。可选地，当第一箱体部111和第二箱体部112或电池100与用电设备已经能够形成可靠的连接的前提下，也可以不设置安装件134。
以上实施方式，将横梁135设置为中空结构，能够提升箱体130的抗压能力，将第二电池单体22设置于横梁135内部除安装件134以外的空间，能够提升电池的空间利用率，进而提升该电池的能量密度。
可选地，如图4至图5或图6至图7所示，在本申请实施例中，第一容纳空间131包括箱体130的中部容纳空间，第二容纳空间132包括箱体130的边缘容纳空间。可选地，边缘容纳空间的容积可以小于中部容纳空间的容积，第二电池单体22的体积小于第一电池单体21的体积。其中，箱体130的中部容纳空间和边缘容纳空间是相对的，例如，在图4至图5所示的实施例中，箱体130沿第一方向X的两端靠近箱体130的边缘的空间是边缘容纳空间，两个边缘容纳空间之间，位于箱体130中部位置的空间是中部容纳空间，在其他实施例中，也可以是沿第二方向Y两端的空间作为边缘容纳空间，或者，沿第一方向X两端和沿第二方向Y两端的空间均为边缘容纳空间。箱体130四周靠近边缘的全部或部分空间均可以作为边缘容纳空间，其余靠近箱体130的中部位置均可以作为中部容纳空间，可选地，箱体130可以具有多个边缘容纳空间。
可选地，如图4至图5或图6至图7所示，边缘容纳空间包括箱体130在第一方向X上的端部空间，中部容纳空间包括箱体130在第一方向X上的中部空间。在该实施例中，通过将体积较小的第二电池单体组120设置在箱体130的容积较小的边缘容纳空间内，有利于充分利用第一电池单体组110布置之后箱体130内的剩余空间，从而可以提升电池100的空间利用率。
在该实施例中，通过将第二电池单体组120设置在箱体130的边缘容纳空间内，可以充分利用箱体130的内部空间，从而可以提升电池100的能量。
进一步参见图4至图5或图6至图7，高压模块151和/或控制模块152也可以设置在边缘容纳空间内，可以充分利用箱体130的内部空间，从而可以提升电池100的能量。高压模块151和/或控制模块152可以设置在边缘容纳空间的中部空间，第二电池单体组120设置在边缘容纳空间的边缘空间，以提升空间利用率。具体地，高压模块151和/或控制模块152可以设置在两个第二电池单体组120之间。
在该实施例中，将第二电池单体组120设置在边缘容纳空间的边缘空间，能够使得第二电池单体组120充分利用用于容纳高压模块151和/或控制模块152的边缘容纳空间的剩余空间，达到提升电池100的能量的目的。
可选地，如图4至图5、图6至图7中的任一实施例所示，第一容纳空间131包括箱体130中的中部容纳空间，第二容纳空间132包括箱体130中的边缘容纳空间。
通过以上实施方式，能够使得箱体130中的中部容纳空间和边缘容纳空间都得到充分利用，从而能提升电池100的能量。
可选地，在本申请一些实施例中，边缘容纳空间包括箱体130在第一方向X上的端部空间，中部容纳空间包括箱体130在第一方向X上的中部空间。
通过以上实施方式，将热稳定性相对较差的第二电池单体22设置在箱体130在第一方向X上的端部空间内，使得发生热失控时排放物的排放路径更短，从而能够较快地排出箱体130外部，减轻对第一电池单体21的影响。
可选地，在本申请一些实施例中，端部空间在第二方向Y上的最小尺寸小于中部容纳空间在第二方向Y上的最小尺寸，其中，第二方向Y垂直于第一方向X。
通过以上实施方式，边缘容纳空间的在第二方向Y上的尺寸小于中部容纳空间，由于热稳定性较差的第二电池单体22容纳在相对较小的边缘容纳空间中，端部空间分散设置在中部容纳空间的端部，能够提高该电池100内部的空间利用率，且这样能够使得每个边缘容纳空间容纳的第二电池单体22数量不会过多，从而提升边缘容纳空间中的第二电池单体组120的热稳定性，降低其发生热失控的概率，提升电池100的可靠性能。
可选地，在本申请一些实施例中，边缘容纳空间为多面体空间，第二电池单体22设置于所述多面体空间中的角落空间。其中，多面体空间可以是四个或四个以上多边形所围成的立体空间，例如图4至图5或图6至图7所示的实施例中，壳体130均包括两个边缘容纳空间，其中一个边缘容纳空间是长方体，另一个边缘容纳空间在X-Y平面上的截面为六边形，该边缘容纳空间为八面体。多面体的多个相邻壁面相交而形成的内角构成多面体空间中的角落空间的至少部分，例如，在图4至图5或图6至图7所示的实施例中，角落空间均是靠近边缘容纳空间的内角的空间，角落空间的大小可以根据实际需求确定，例如上述两个实施例中，边缘容纳空间中容纳了高压模块151和/或控制模块152，则边缘容纳空间内部除高压模块151和/或控制模块152以外的空间可以作为角落空间并容纳第二电池单体22。
通过以上实施方式，当边缘容纳空间为多面体空间时，可将第二电池单体22设置在该多面体空间中的角落空间，从而能够提高该电池100内部的空间利用率，进而提升该电池100的能量密度。
可选地，在本申请一些实施例中，箱体130的箱壁设置有对应于第一容纳空间131的第一泄压机构(图中未示出)以及对应于第二容纳空间132的第二泄压机构(图中未示出)，第一泄压机构用于将通过第一薄弱区排出的排放物排出箱体130，第二泄压机构用于将通过第二薄弱区排出的排放物排出箱体130。
还应理解，本申请实施例中的第一泄压机构用于在第一容纳空间131的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放内部压力或温度，本申请实施例中的第二泄压机构用于在第二容纳空间132的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放内部压力或温度。具体地，当第一容纳空间131的内部压力或温度达到阈值时可通过该第一泄压机构将第一容纳空间131内的气体或者烟雾等物质排出箱体130，以泄放其内部的压力或温度；当第二容纳空间132的内部压力或温度达到阈值时可通过该第二泄压机构将第二容纳空间132内的气体或者烟雾等物质排出箱体130，以泄放其内部压力或温度。
还应理解，本申请实施例中的第一泄压机构与第二泄压机构可以为各种可能的泄压结构。例如，本申请实施例中的泄压机构可以为温敏泄压机构，温敏泄压机构被配置为在第一容纳空间131或第二容纳空间132的内部温度达到阈值时能够熔化；和/或，本申请实施例中的泄压机构可以为压敏泄压机构，该压敏泄压机构被配置为在第一容纳空间131或第二容纳空间132的内部气压达到阈值时能够破裂。
还应理解，本申请实施例中的第一泄压机构与第二泄压机构的形状包括但不限于圆形、椭圆形、方形、多边形等。具体地，该第一泄压机构与该第二泄压机构的形状可根据实际需求进行设置。
通过以上实施方式，能够将排放物及时排出箱体130，提升电池100的可靠性。
可选地，在本申请一些实施例中，第一泄压机构和第二泄压机构位于箱体130的不同箱壁。
通过以上实施方式，在第一电池单体21或第二电池单体22发生热失控时，能够通过第一泄压机构或第二泄压机构及时释放该第一电池单体21或第二电池单体22产生的气体或者烟雾等物质，能够在第一电池单体21和第二电池单体22只有其中一者发生热失控时，排放物能够朝向远离另一电池单体的方向排放，减轻排放物对另一电池单体造成的影响，从而能够有效减小因第一电池单体21或第二电池单体22发生热失控而引起整个电池100发生热失控的风险，减小对电池100的使用性能的影响，提高电池100整体运行的可靠性，而在二者均发生热失控时，产生的排放物能够向不同的方向排放，降低电池100局部过热或安装电池100的设备局部过热的可能性。
图13是本申请另一实施例的电池的爆炸图，图14是图13中横梁与第二电池单体的结构示意图，图15是图14的X-Y平面视图，即图14的Z方向视图。
可选地，在本申请一些实施例中，第一电池单体21包括：圆柱形电池单体或方形电池单体；和/或，第二电池单体22包括：圆柱形电池单体或方形电池单体。例如，第一电池单体21包括方形电池单体，第二电池单体22包括圆柱形电池单体，可以如图4至图5所示，多个圆柱形的第二电池单体22布置在箱体130两侧的边缘容纳空间中，或如图13至图15中所示，多个圆柱形的第二电池单体22依次布置在箱体130中部的横梁135内部；第一电池单体21和第二电池单体22也可以均为方形电池单体；也可以如图6至图7所示，多个方形的第二电池单体22布置在箱体130两侧的边缘容纳空间中，或如图8至图12中所示，多个方形的第二电池单体22布置在箱体130中部的横梁135内部。
通过以上实施方式，可以根据箱体130的结构特点在箱体130的不同位置布置不同形状和数量的第一电池单体21和/或第二电池单体22，从而提高电池100的空间利用率。
第二方面，提供了一种用电设备，包括：第一方面或者第一方面任一可能的实施例中的电池100，该电池100用于提供电能。
在一些实施例中，用电设备可以为如图1所示的车辆1，也可以是任何使用电池的装置，例如船舶或航天器。
作为示例，可参见图4至图5，本申请实施例中的电池100可以包括：第一电池单体组110，由多个第一电池单体21互相串联形成，其中，第一电池单体21是磷酸铁锂电池单体；第二电池单体组120，由多个第二电池单体22互相串联形成，其中，第二电池单体22是三元锂电池单体；第一电池单体组110和第二电池单体组120串联。第二电池单体22的热稳定性比第一电池单体21的热稳定性差，每个第一电池单体21均设置有第一薄弱区，每个第二电池单体22均设置有第二薄弱区。第二电池单体组120中全部第二电池单体22的第二薄弱区的总面积为S2，第二电池单体组120中全部第二电池单体22的总容量为C2，第一电池单体组110中全部第一电池单体21的第一薄弱区的总面积为S1，第一电池单体组110中全部第一电池单体21的总容量为C1，S2/C2＞S1/C1，其中S1、S2的单位为mm2，C1、C2的单位为Ah。
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 (17)
1.一种电池，其特征在于，包括：
第一电池单体组(110)，所述第一电池单体组(110)包括至少一个第一电池单体(21)，所述第一电池单体(21)设置有第一薄弱区；
第二电池单体组(120)，所述第二电池单体组(120)包括至少一个第二电池单体(22)，所述第二电池单体(22)设置有第二薄弱区；
其中，所述第二电池单体(22)的热稳定性比所述第一电池单体(21)的热稳定性差，所述第二电池单体组(120)中全部第二电池单体(22)的第二薄弱区的总面积为S2，所述第二电池单体组(120)中全部第二电池单体(22)的总容量为C2，所述第一电池单体组(110)中全部第一电池单体(21)的第一薄弱区的总面积为S1，所述第一电池单体组(110)中全部第一电池单体(21)的总容量为C1，S2/C2＞S1/C1，其中S1、S2的单位为mm2，C1、C2的单位为Ah。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一电池单体(21)的化学体系与所述第二电池单体(22)的化学体系不同。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述第一电池单体(21)的化学体系为磷酸铁锂化学体系；和/或，
所述第二电池单体(22)的化学体系为三元材料化学体系。
4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一电池单体组(110)包括多个所述第一电池单体(21)，多个所述第一电池单体(21)之间串联或并联；和/或，
所述第二电池单体组(120)包括多个所述第二电池单体(22)，多个所述第二电池单体(22)之间串联或并联。
5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一电池单体组(110)与所述第二电池单体组(120)串联。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池还包括：
箱体(130)，所述箱体(130)包括相互隔离的第一容纳空间(131)和第二容纳空间(132)，所述第一容纳空间(131)用于容纳所述第一电池单体(21)，所述第二容纳空间(132)用于容纳所述第二电池单体(22)。
7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述箱体(130)中设置有容纳壳(133)，所述容纳壳(133)将所述箱体(130)的内部空间划分为至少一个所述第一容纳空间(131)，所述容纳壳(133)的内部具有所述第二容纳空间(132)。
8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述容纳壳(133)包括所述箱体(130)中的横梁(135)。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述横梁(135)中设置有安装件(134)，所述电池通过所述安装件(134)安装于用电设备中，所述第二电池单体(22)设置于所述横梁(135)内部除所述安装件(134)以外的空间。
10.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述第一容纳空间(131)包括所述箱体(130)中的中部容纳空间，所述第二容纳空间(132)包括所述箱体(130)中的边缘容纳空间。
11.根据权利要求10所述的电池，其特征在于，所述边缘容纳空间包括所述箱体(130)在第一方向(X)上的端部空间，所述中部容纳空间包括所述箱体(130)在所述第一方向(X)上的中部空间。
12.根据权利要求11所述的电池，其特征在于，所述端部空间在第二方向(Y)上的最小尺寸小于所述中部容纳空间在所述第二方向(Y)上的最小尺寸，其中，所述第二方向(Y)垂直于所述第一方向(X)。
13.根据权利要求10所述的电池，其特征在于，所述边缘容纳空间为多面体空间，所述第二电池单体(22)设置于所述多面体空间中的角落空间。
14.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述箱体(130)的箱壁设置有对应于所述第一容纳空间(131)的第一泄压机构以及对应于所述第二容纳空间(132)的第二泄压机构，所述第一泄压机构用于将通过所述第一薄弱区排出的排放物排出所述箱体(130)，所述第二泄压机构用于将通过所述第二薄弱区排出的排放物排出所述箱体(130)。
15.根据权利要求14所述的电池，其特征在于，所述第一泄压机构和所述第二泄压机构位于所述箱体(130)的不同箱壁。
16.根据权利要求1至5中任一项所述的电池，其特征在于，所述第一电池单体(21)包括：圆柱形电池单体或方形电池单体；和/或，
所述第二电池单体(22)包括：圆柱形电池单体或方形电池单体。
17.一种用电设备，其特征在于，包括：
如权利要求1至16中任一项所述的电池，所述电池用于提供电能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321317077.2U CN220155580U (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 电池和用电设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202321317077.2U CN220155580U (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 电池和用电设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220155580U true CN220155580U (zh) | 2023-12-08 |
Family
ID=89014449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202321317077.2U Active CN220155580U (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 电池和用电设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN220155580U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117438655A (zh) * | 2023-12-20 | 2024-01-23 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池单体、电池和用电装置 |
-
2023
- 2023-05-26 CN CN202321317077.2U patent/CN220155580U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
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