CN220272571U - 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:箱体,包括相互隔离的第一容纳空间和第二容纳空间;第一电池单体,设置于该第一容纳空间;第二电池单体,设置于该第二容纳空间;其中,该第一电池单体的热稳定性与该第二电池单体的热稳定性不同,该箱体设置有对应于该第一容纳空间的第一排气通道以及对应于该第二容纳空间的第二排气通道,该第一排气通道和该第二排气通道的排气路径不同。本申请实施例提供的电池和用电设备,能够降低热失控对电池整体造成的影响,提高电池的使用性能。
Description
技术领域
本申请实施例涉及电池领域,并且更具体地,涉及一种电池和用电设备。
背景技术
随着时代的发展,电动汽车由于其高环保性、低噪音、使用成本低等优点,具有巨大的市场前景且能够有效促进节能减排,有利社会的发展和进步。对于电动汽车而言,电池技术是关乎其发展的一项重要因素。
在电池技术的发展中,除了需要关注电池的充放电等电气性能以外,还需要关注电池在运行过程中可能会发生的异常情况,例如,电池在较高温度下可能发生的热失控等现象。鉴于此,如何降低电池单体的热失控对电池整体造成的影响,提升电池整体运行的可靠性,已成为本领域亟待解决的技术问题。
实用新型内容
有鉴于此,本申请实施例提供了一种电池和用电设备,能够降低电池单体发生热失控对电池整体的使用性能的影响,提高电池整体运行的可靠性。
第一方面,提供了一种电池,包括:箱体,包括相互隔离的第一容纳空间和第二容纳空间;第一电池单体,设置于该第一容纳空间;第二电池单体,设置于该第二容纳空间;其中,该第一电池单体的热稳定性与该第二电池单体的热稳定性不同,该箱体设置有对应于该第一容纳空间的第一排气通道以及对应于该第二容纳空间的第二排气通道,该第一排气通道和该第二排气通道的排气路径不同。
在本申请实施例中,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,且该对应于第一容纳空间的第一排气通道与对应于第二容纳空间的第二排气通道的排气路径不同,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。
在一些实现方式中,该箱体的箱壁设置有对应于该第一容纳空间的第一泄压机构以及对应于该第二容纳空间的第二泄压机构,该第一泄压机构用于将该第一排气通道内的排放物排出该箱体,该第二泄压机构用于将该第二排气通道内的排放物排出该箱体,该第一泄压机构与该第二泄压机构在该箱壁中的位置不同。
在本申请实施例中,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该第一排气通道内的排放物排出该箱体,该第二泄压机构用于将该第二排气通道内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,能够通过排气通道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,同时,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,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。
在一些实现方式中,该第一泄压机构的排气速率与该第二泄压机构的排气速率不同。这样,在本申请实施例中,可以根据第一电池单体或第二电池单体的热稳定性来调节与其对应的泄压机构的排气速率,在第一电池单体或第二电池单体发生热失控时,能够通过排气通道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,有效减小因第一电池单体或该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。
在一些实现方式中,在第一电池单体的热稳定性高于该第二电池单体的热稳定性的情况下,该第二泄压机构的排气速率大于该第一泄压机构的排气速率。
在本申请实施例中,在该第一电池单体的热稳定性高于该第二电池单体的热稳定性的情况下,通过将对应于该第二容纳空间的第二泄压机构的排气速率设置为大于对应于该第一容纳空间的第一泄压机构的排气速率,这样,在第二电池单体发生热失控时,该第二电池单体产生的气体或者烟雾等物质能够通过该第二容纳空间及时地排出箱体,有效减小因该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。
在一些实现方式中,在该第一电池单体和该第二电池单体满足如下至少一项条件的情况下,该第一电池单体的热稳定性高于该第二电池单体的热稳定性:该第二电池单体的能量密度高于该第一电池单体的能量密度;该第二电池单体的容量高于该第一电池单体的容量;该第二电池单体中电极材料的化学活性高于该第一电池单体中电极材料的化学活性。
在本申请实施例中,通过将第一电池单体与第二电池单体设置为满足以下中的至少一项:该第二电池单体的能量密度高于该第一电池单体的能量密度;该第二电池单体的容量高于该第一电池单体的容量;该第二电池单体中电极材料的化学活性高于该第一电池单体中电极材料的化学活性,能够使得该第一电池单体的热稳定性高于该第二电池单体的热稳定性,这样,在第二电池单体发生热失控,且在第二泄压机构的排气速率大于该第一泄压机构的排气速率的情况下,该第二电池单体产生的气体或者烟雾等物质能够通过该第二容纳空间及时地排出箱体,有效减小因该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。
在一些实现方式中,该第一泄压机构的泄压面积与该第二泄压机构的泄压面积不同。这样,在本申请实施例中,能够根据第一电池单体或第二电池单体的热稳定性来调节不同泄压机构的泄压面积,进而调节该不同泄压机构的排气速率,在第一电池单体或第二电池单体发生热失控时,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能够及时地排出箱体,有效减小因该第一电池单体或该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。
在一些实现方式中,该箱体的箱壁为空心箱壁,该第一泄压机构和/或该第二泄压机构设置于该空心箱壁中朝向该箱体的外部的外壁,该空心箱壁中朝向该箱体的内部的内壁设置有与该第一容纳空间和/或该第二容纳空间连通的通孔;该空心箱壁的内部空间用于形成该第一排气通道和/或该第二排气通道。
在本申请实施例中,通过将箱体的箱壁设置为空心箱壁,且第一泄压机构和/或该第二泄压机构设置于该空心箱壁中朝向该箱体的外部的外壁,该空心箱壁中朝向该箱体的内部的内壁设置有与该第一容纳空间和/或该第二容纳空间连通的通孔,该空心箱壁的内部空间用于形成该第一排气通道和/或该第二排气通道。在第一电池单体或该第二电池单体发生热失控时,增加了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的泄压路径,能够有效减小因该第一电池单体或该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。
在一些实现方式中,该箱体中设置有容纳壳,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该第二容纳空间。
在本申请实施例中,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,当该第二电池单体发生热失控时,该第二电池单体产生的气体或者烟雾等物质能够通过该第二容纳空间及时地排出箱体,且能够减小对第一电池单体的热影响,有效减小因该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。
在一些实现方式中,该容纳壳包括箱体中的横梁。这样,在本申请实施例中,通过将第二电池单体设置在箱体的横梁内部,能够在电池整体体积不变的情况下,提高该电池的空间利用率,进而提升该电池的能量密度。
在一些实现方式中,该横梁中设置有安装件,该电池通过该安装件安装于用电设备中,该第二电池单体设置于该横梁内部除该安装件以外的空间。
在本申请实施例中,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,以便于该电池的安装及拆卸,其次,将该第二电池单体设置于该横梁内部除该安装件以外的空间,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。
在一些实现方式中,该第一容纳空间包括该箱体中的中心容纳空间,该第二容纳空间包括该箱体中的边缘容纳空间。
在本申请实施例中,通过将第一电池单体设置在箱体中的中心容纳空间,第二电池单体设置在箱体中的边缘容纳空间,能够在布置完第一电池单体后充分利用箱体中的边缘容纳空间,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。
在一些实现方式中,该边缘容纳空间包括该箱体在第一方向上的端部空间,该中心容纳空间包括该箱体在该第一方向上的中部空间。这样,在本申请实施例中,能够将第二电池单体设置在箱体沿第一方向上的端部空间,显著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。
在一些实现方式中,该端部空间在第二方向上的最小尺寸小于该中部空间在该第二方向上的最小尺寸,其中,该第二方向垂直于该第一方向。这样,在本申请实施例中,能够将第二电池单体设置在箱体沿第一方向上的端部空间,且该端部空间在第二方向上的最小尺寸小于该中部空间在该第二方向上的最小尺寸,显著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。
在一些实现方式中,该边缘容纳空间为多面体空间,该第二电池单体设置于该多面体空间中的角落空间。这样,在本申请实施例中,当该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,能够显著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。
在一些实现方式中,该第一电池单体包括:圆柱形电池单体或方形电池单体;和/或,该第二电池单体包括:圆柱形电池单体或方形电池单体。
第二方面,提供了一种用电设备,包括第一方面及其第一方面中任一种可能的实现方式中提供的电池,该电池用于向该用电设备提供能量。
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是本申请一实施例提供的车辆的结构示意图。
图2是本申请一实施例提供的一种电池的结构示意图。
图3是本申请一实施例提供的一种电池单体的结构示意图。
图4是本申请一实施例提供的一种电池的结构示意图。
图5是本申请另一实施例提供的一种电池的结构示意图。
图6是本申请又一实施例提供的一种电池的结构示意图。
图7是本申请还一实施例提供的一种电池的结构示意图。
图8是本申请还一实施例提供的一种电池的结构示意图。
在附图中,附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实现方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理,但不能用来限制本申请的范围,即本申请不限于所描述的实施例。
在本申请实施例的描述中,需要说明的是,除非另有说明,“多个”的含义是两个以上;术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指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实施例的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直,而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行,而是在误差允许范围之内。
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。在本申请实施例的描述中,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实施例中的具体含义。
本申请实施例中的术语“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:存在A,同时存在A和B,存在B这三种情况。另外,本申请实施例中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
除非另有定义,本申请实施例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;本申请实施例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实施例;本申请实施例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。本申请实施例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。
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。
应理解,本申请实施例中的电池单体包括但不限于锂离子电池、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。
在一些实现方式中,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。
在一些实现方式中,正极可以为正极片,正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。在一些实现方式中,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。
在一些实现方式中,负极可以为负极片,负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、泡沫金属或复合集流体。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。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。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。
在一些实现方式中,正极集流体的材料可以为铝,负极集流体的材料可以为铜。
在一些实现方式中,电极组件还包括隔离件,隔离件设置在正极和负极之间。
在一些实现方式中,隔离件为隔离膜。本申请实施例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。
在一些实现方式中,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。
在一些实现方式中,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。本申请实施例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。
在一些实现方式中,电极组件可为卷绕结构。正极片、负极片卷绕成卷绕结构。
在一些实现方式中,电极组件为叠片结构。作为示例,正极片、负极片可分别设置多个,多个正极片和多个负极片交替层叠设置。
作为示例,正极片可设置多个,负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片。
作为示例,正极片和负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片或负极片之间。
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片或负极片之间。
在一些实现方式中,电极组件的形状可以为圆柱状,扁平状或多棱柱状等。
在一些实现方式中,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。
在一些实现方式中,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。
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。
为了满足不同的电力需求,本申请实施例中的电池可以包括多个电池单体,其中,多个电池单体之间可以串联或并联或混联,混联是指串联和并联的混合。在一些实现方式中,多个电池单体可以先串联或并联或混联组成电池模块,多个电池模块再串联或并联或混联组成电池。也就是说,多个电池单体可以直接组成电池,也可以先组成电池模块,电池模块再组成电池。电池再进一步设置于用电设备中,以为用电设备提供电能。
在一些实现方式中,本申请实施例中的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。
在一些实现方式中,本申请实施例中的电池可以为电池包,电池包括箱体和电池单体,电池单体或电池模块容纳于箱体中。
在一些实现方式中,本申请实施例中的箱体可以作为车辆的底盘结构的一部分。例如,该箱体的部分可以成为车辆的底板的至少一部分,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。
目前,在电池技术的发展中,除了需要关注电池的充放电等电气性能以外,还需要关注电池在运行过程中可能会发生的异常情况,比如电池在较高温度下可能发生热失控起火等现象。例如,当电池中的部分电池单体发生热失控起火时,可能会对其余电池单体产生热影响,导致整个电池发生热失控。因此,在本领域中,如何降低电池单体的热失控对电池整体造成的影响,提升电池整体运行的可靠性,已成为当下亟待解决的技术问题。
有鉴于此,本申请实施例提供了一种电池,包括:箱体,包括相互隔离的第一容纳空间和第二容纳空间;第一电池单体,设置于该第一容纳空间;第二电池单体,设置于该第二容纳空间;其中,该第一电池单体的热稳定性与该第二电池单体的热稳定性不同,该箱体设置有对应于该第一容纳空间的第一排气通道以及对应于该第二容纳空间的第二排气通道,该第一排气通道和该第二排气通道的排气路径不同。这样,在本申请实施例中,当设置于第一容纳空间内或第二容纳空间内的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,且该对应于第一容纳空间的第一排气通道与对应于第二容纳空间的第二排气通道的排气路径不同,能够有效减小因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。
本申请实施例描述的技术方案均适用于各种使用电池的用电设备。例如,该用电设备可以是车辆、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工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动,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。
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用电设备,还可以适用于所有使用电池的设备,下述实施例为了简洁,以用电设备为车辆为例进行详细说明。
例如,如图1所示,为本申请实施例提供的一种车辆1的结构示意图,该车辆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40,控制器30以及电池10,控制器30用来控制电池10为马达40进行供电。例如,在车辆1的底部或车头或车尾可以设置电池10。电池10可以用于车辆1的供电,例如,电池10可以作为车辆1的操作电源,用于车辆1的电路系统,还例如,该电池10可用于车辆1的启动、导航和运行时的工作用电需求。在本申请的一些实现方式中,电池10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,本申请实施例中的电池10可以包括至少一个电池单体组,电池单体组包括多个电池单体,其中,多个电池单体之间可以通过串联或并联或混联进行电连接以形成电池10,其中混联是指串联和并联的混合。电池10也可以称为电池包。例如,多个电池单体可以先通过串联或并联或混联组成电池模块,多个电池模块再串联或并联或混联组成电池10。也即是说,多个电池单体可以直接组成电池10,也可以通过先组成电池模块,再将电池模块组成电池10。
图2示出了本申请实施例中的一种电池10的结构示意图,电池10可以包括多个电池单体(图2中未示出)。电池10还可以包括箱体110(或称罩体),箱体110内部为中空结构,多个电池单体容纳于箱体110内。如图2所示,箱体110可以包括第一箱体部111和第二箱体部112,该第一箱体部111与该第二箱体部112可扣合在一起。应理解,在本申请实施例中,该第一箱体部111和该第二箱体部112的形状可以根据多个电池单体组合的形状而设置,该第一箱体部111和该第二箱体部112可以均具有一个开口。例如,该第一箱体部111和该第二箱体部112可以均为中空长方体且各自只有一个面为开口面,该第一箱体部111和该第二箱体部112的开口相对设置,且该第一箱体部111和该第二箱体部112相互扣合以形成具有封闭腔室的箱体。在一些实现方式中,多个电池单体相互并联或串联或混联组合后置于该第一箱体部111和该第二箱体部112扣合后形成的箱体110内。
如图3所示,为本申请一个实施例的一种电池单体20的结构示意图,电池单体20包括一个或多个电极组件22、壳体211和盖板212。壳体211和盖板212形成外壳或电池盒21。壳体211的壁以及盖板212的壁均称为电池单体20的壁,其中对于方形电池单体20,壳体211的壁包括底壁和四个侧壁。壳体211根据一个或多个电极组件22组合后的形状而定,例如,壳体211可以为中空的长方体或正方体或圆柱体,且壳体211的其中一个面具有开口以便一个或多个电极组件22可以放置于壳体211内。例如,当壳体211为中空的长方体或正方体时,壳体211的其中一个平面为开口面,即该平面不具有壁体而使得壳体211内外相通。当壳体211可以为中空的圆柱体时,壳体211的端面为开口面,即该端面不具有壁体而使得壳体211内外相通。盖板212覆盖开口并且与壳体211连接,以形成放置电极组件22的封闭的腔体。壳体211内填充有电解质,例如电解液。
该电池单体20还可以包括两个电极端子213,两个电极端子213可以设置在盖板212上。盖板212通常是平板形状,两个电极端子213固定在盖板212的平板面上,两个电极端子213分别为正电极端子213a和负电极端子213b。每个电极端子213各对应设置一个连接构件,或者也可以称为集流构件,其位于盖板212与电极组件22之间,用于将电极组件22和电极端子213实现电连接。
如图3所示,每个电极组件22具有第一极耳221和第二极耳222。第一极耳221和第二极耳222的极性相反。例如,当第一极耳221为正极极耳时,第二极耳222为负极极耳。
应理解,在该电池单体20中,根据实际使用需求,电极组件22可设置为单个,或多个,如图3所示,电池单体20内设置有2个独立的电极组件22。
图4示出了本申请实施例提供的一例电池10的结构示意图。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4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。
在一些实现方式中,如图4所示,该电池10包括:箱体110,包括相互隔离的第一容纳空间120和第二容纳空间130;第一电池单体141,设置于该第一容纳空间120;第二电池单体151,设置于该第二容纳空间130;其中,该第一电池单体141的热稳定性与该第二电池单体151的热稳定性不同,该箱体110设置有对应于该第一容纳空间120的第一排气通道160,以及对应于该第二容纳空间130的第二排气通道170,该第一排气通道160和该第二排气通道170的排气路径不同。
应理解,在本申请实施例中,多个第一电池单体141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140,相应地,多个第二电池单体151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150。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140。相应地,上述多个第二电池单体151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150。
还应理解,在本申请实施例中,上述第一容纳空间120和第二容纳空间130相互隔离,是指该第一容纳空间120和第二容纳空间130之间至少具有隔挡,以使得设置在第一容纳空间120内的至少一个第一电池单体组140与第二容纳空间130内的至少一个第二电池单体组150互不影响。例如,当电池10中的第二电池单体组150发生热失控时,隔档能够作为屏障减小该第二电池单体组150对第一电池单体组140的热影响。
还应理解,在本申请实施例中,第一电池单体141与第二电池单体151的热稳定性不同,也可以理解为,第一电池单体组140与第二电池单体组150的热稳定性不同。具体地,本申请实施例中的第一电池单体141与第二电池单体151的热稳定性也可以通过多种参数进行表征。例如,可通过电池单体的失效反应的剧烈程度即电池单体的热失效能力进行表征。在一些实现方式中,随着电池单体的能量密度的提升,电池单体的失效反应剧烈程度要更高。一方面是因为能量密度越高的电池单体,在同样体积或者重量下存储的电量更多,使得在发生电池单体内短路时产生的热量更多;另一方面是由于高能量密度的电池单体,其内部的隔离膜与极片一般较薄,生产过程中的产品质量的控制难度较大,使得产品的良品率较低,在使用过程中可能出现各类故障,例如内短路导致的热失控起火故障。
还应理解,在本申请实施例中的对应于该第一容纳空间120的第一排气通道160用于在该第一容纳空间120内的第一电池单体141发生热失控时,将该第一电池单体141产生的气体或者烟雾等物质排出电池10的外部,以减小对整个电池10的热影响。相应地,本申请实施例中的对应于该第二容纳空间130的第二排气通道170用于在该第二容纳空间130内的第二电池单体151发生热失控时,将该第二电池单体151产生的气体或者烟雾等物质排出电池10的外部,以减小对整个电池10的热影响。
还应理解,在本申请实施例中,电池10中包括的所有第一电池单体141的热稳定性相同,并且电池10中包括的所有第二电池单体151的热稳定性也相同。也即是说,所有第一电池单体141应为同一种电池单体,所有第二电池单体151应为同一种电池单体。这里的同一种电池单体是指,第一电池单体组140中的所有第一电池单体141的化学体系、体积、能量、能量密度等各种参数都相同,以及第二电池单体组150中的所有第二电池单体151的化学体系、体积、能量、能量密度等各种参数都相同。
在本申请实施例中,当设置于第一容纳空间120内的第一电池单体141或设置于第二容纳空间130内的第二电池单体151出现热失控现象时,由于容纳该第一电池单体141的第一容纳空间120与容纳该第二电池单体151的第二容纳空间130相互隔离,且该对应于第一容纳空间120的第一排气通道160与对应于第二容纳空间130的第二排气通道170的排气路径不同,能够有效减小因第一电池单体141或第二电池单体151发生热失控而引起整个电池10发生热失控的风险,减小对电池10的使用性能的影响,提高电池10整体运行的可靠性。
在一些实现方式中,如图4所示,该箱体110的箱壁113设置有对应于该第一容纳空间120的第一泄压机构180以及对应于该第二容纳空间130的第二泄压机构190,该第一泄压机构180用于将该第一排气通道160内的排放物排出该箱体110,该第二泄压机构190用于将该第二排气通道170内的排放物排出该箱体110,该第一泄压机构180与该第二泄压机构190在该箱壁113中的位置不同。
应理解,在本申请实施例中,该箱壁113可为该电池10的箱体110的任意一个壁,例如,该箱壁113可为该电池10的箱体110的面积最小的壁;或者,该箱壁113也可为该电池10的箱体110的面积最大的壁。
还应理解,本申请实施例中的第一泄压机构180用于在第一容纳空间120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190用于在第二容纳空间130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120的内部压力或温度达到阈值时可通过该第一泄压机构180将该第一容纳空间120内的气体或者烟雾等物质排出,以泄放其内部的压力或温度;当第二容纳空间130的内部压力或温度达到阈值时可通过该第二泄压机构190将该第二容纳空间130内的气体或者烟雾等物质排出,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180与第二泄压机构190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120或第二容纳空间130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120或第二容纳空间130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180与第二泄压机构190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180与该第二泄压机构190的形状可根据实际需求进行设置。作为示例,如图4所示,该第一泄压机构180与第二泄压机构190的形状为椭圆形。
在本申请实施例中,通过在箱体110的箱壁113设置有对应于第一容纳空间120的第一泄压机构180,以及对应于第二容纳空间130的第二泄压机构190,且该第一泄压机构180用于将该第一排气通道160内的排放物排出该箱体110,该第二泄压机构190用于将该第二排气通道170内的排放物排出该箱体110,这样,在第一电池单体141或第二电池单体151发生热失控时,能够通过排气通道及时释放该第一电池单体141或该第二电池单体151产生的气体或者烟雾等物质,同时,该第一泄压机构180与该第二泄压机构190在箱壁113中的位置不同,可以减小第一电池单体141与第二电池单体151之间的相互影响,从而能够有效减小因第一电池单体141或第二电池单体151发生热失控而引起整个电池10发生热失控的风险,减小对电池10的使用性能的影响,提高电池10整体运行的可靠性。
在一些实现方式中,该第一泄压机构180的排气速率与该第二泄压机构190的排气速率不同。应理解,在本申请实施例中,可以根据实际需求设置第一泄压机构180与第二泄压机构190的排气速率,以使得在第一电池单体141或第二电池单体151发生热失控时,能够通过泄压机构及时释放该第一电池单体141或第二电池单体151产生的气体或者烟雾等物质。示例性地,可以根据第一电池单体141或第二电池单体151的热稳定性来设置与其对应的泄压机构的排气速率。具体地,在本申请实施例中,可通过调节泄压机构的面积来调节泄压机构的排气速率。
在本申请实施例中,可以根据第一电池单体141或第二电池单体151的热稳定性来调节与其对应的泄压机构的排气速率,在第一电池单体141或第二电池单体151发生热失控时,能够通过排气通道及时释放该第一电池单体141或第二电池单体151产生的气体或者烟雾等物质,有效减小因第一电池单体141或该第二电池单体151发生热失控而引起整个电池10发生热失控的风险,减小对电池10的使用性能的影响,提高电池10整体运行的可靠性。
在一些实现方式中,在第一电池单体141的热稳定性高于该第二电池单体151的热稳定性的情况下,该第二泄压机构190的排气速率大于该第一泄压机构180的排气速率。
在本申请实施例中,在该第一电池单体141的热稳定性高于该第二电池单体151的热稳定性的情况下,通过将对应于该第二容纳空间130的第二泄压机构190的排气速率设置为大于对应于该第一容纳空间120的第一泄压机构180的排气速率,这样,在第二电池单体151发生热失控时,该第二电池单体151产生的气体或者烟雾等物质能够通过该第二容纳空间130及时地排出箱体110,有效减小因该第二电池单体151发生热失控而引起整个电池10发生热失控的风险,减小对电池10的使用性能的影响,提高电池10整体运行的可靠性。
在一些实现方式中,在该第一电池单体141和该第二电池单体151满足如下至少一项条件的情况下,该第一电池单体141的热稳定性高于该第二电池单体151的热稳定性:该第二电池单体151的能量密度高于该第一电池单体141的能量密度;该第二电池单体151的容量高于该第一电池单体141的容量;该第二电池单体151中电极材料的化学活性高于该第一电池单体141中电极材料的化学活性。
在本申请实施例中,通过将第一电池单体141与第二电池单体151设置为满足一下中的至少一项:该第二电池单体151的能量密度高于该第一电池单体151的能量密度;该第二电池单体151的容量高于该第一电池单体141的容量;该第二电池单体151中电极材料的化学活性高于该第一电池单体141中电极材料的化学活性,能够使得该第一电池单体141的热稳定性高于该第二电池单体151的热稳定性,这样,在第二电池单体141发生热失控,且在第二泄压机构190的排气速率大于该第一泄压机构180的排气速率的情况下,该第二电池单体151产生的气体或者烟雾等物质能够通过该第二容纳空间130及时地排出箱体110,有效减小因该第二电池单体151发生热失控而引起整个电池10发生热失控的风险,减小对电池10的使用性能的影响。
在一些实现方式中,该第一泄压机构180的泄压面积与该第二泄压机构190的泄压面积不同。这样,在本申请实施例中,能够根据第一电池单体141或第二电池单体151的热稳定性来调节不同泄压机构的泄压面积,进而调节该不同泄压机构的排气速率,在第一电池单体141或第二电池单体151发生热失控时,该第一电池单体141或该第二电池单体151产生的气体或者烟雾等物质能够及时地排出箱体110,有效减小因该第一电池单体141或第二电池单体151发生热失控而引起整个电池10发生热失控的风险,减小对电池10的使用性能的影响,提高电池10整体运行的可靠性。
在一些实现方式中,该箱体110的箱壁113为空心箱壁,该第一泄压机构180和/或该第二泄压机构190设置于该空心箱壁中朝向该箱体110的外部的外壁,该空心箱壁中朝向该箱体110的内部的内壁设置有与该第一容纳空间120和/或该第二容纳空间130连通的通孔;该空心箱壁的内部空间用于形成该第一排气通道160和/或该第二排气通道170。
在本申请实施例中,通过将箱体110的箱壁113设置为空心箱壁,且第一泄压机构180和/或该第二泄压机构190设置于该空心箱壁中朝向该箱体110的外部的外壁,该空心箱壁中朝向该箱体110的内部的内壁设置有与该第一容纳空间120和/或该第二容纳空间130连通的通孔,该空心箱壁的内部空间用于形成该第一排气通道160和/或该第二排气通道170。在第一电池单体141或第二电池单体151发生热失控时,增加了该第一电池单体141或该第二电池单体151产生的气体或者烟雾等物质的泄压路径,能够降低泄压机构处喷出的排放物的温度及泄压过程的剧烈程度,有效减小因该第一电池单体141或该第二电池单体151发生热失控而引起整个电池10发生热失控的风险,减小对电池10的使用性能的影响,提高电池10整体运行的可靠性。
在一些实现方式中,如图4所示,该箱体110中设置有容纳壳310,该容纳壳310将该箱体110的内部空间划分为至少一个该第一容纳空间120,该容纳壳310的内部具有该第二容纳空间130。
在本申请实施例中,通过在箱体110中设置容纳壳310,该容纳壳310将该箱体110的内部空间划分为至少一个该第一容纳空间120,该容纳壳310的内部具有第二容纳空间130,且第二电池单体151设置于该第二容纳空间130,当该第二电池单体151发生热失控时,该第二电池单体151产生的气体或者烟雾等物质能够通过该第二容纳空间130及时地排出箱体110,且能够减小对第一电池单体141的热影响,有效减小因该第二电池单体151发生热失控而引起整个电池10发生热失控的风险,减小对电池10的使用性能的影响,提高电池10整体运行的可靠性。
在一些实现方式中,该容纳壳310包括箱体110中的横梁320。具体地,该横梁320用于对该箱体110起到支撑作用,以提高该箱体110的结构强度。这样,在本申请实施例中,通过将第二电池单体151设置在箱体110的横梁320内部,能够在电池10整体体积不变的情况下,有效提高该电池10的空间利用率,进而提升该电池10的能量密度。
图5示出了本申请一实施例提供的电池10的结构示意图。
在一些实现方式中,如图5所示,该横梁320中设置有安装件330,该电池10通过该安装件330安装于用电设备中,该第二电池单体151设置于该横梁320内部除该安装件330以外的空间。具体地,第一箱体部111的表面设置有与该安装件330对应的通孔340,该通孔340贯穿第一箱体部111的表面。示例性地,在进行电池10的安装时,安装件330可通过该通孔340连接至车辆1的底板,从而将该电池10安装于该车辆1。
在本申请实施例中,通过在横梁320中设置有安装件330,且该电池10通过该安装件330安装在用电设备中,以便于该电池10的安装及拆卸,其次,将该第二电池单体151设置于该横梁320内部除该安装件330以外的空间,能够提高该电池10内部的空间利用率,进而提升该电池10的能量密度。
在一些实现方式中,该第一容纳空间120包括该箱体110中的中心容纳空间350,该第二容纳空间130包括该箱体110中的边缘容纳空间360。
应理解,本申请实施例中的中心容纳空间350可以是指用于容纳第一电池单体141的空间,该边缘容纳空间360可以是指在电池10的箱体110中布置完该第一电池单体141后箱体110中的剩余空间,该剩余空间用于容纳第二电池单体151。
在一些实现方式中,本申请实施例中的边缘容纳空间360可以是指箱体110的远离该箱体110的中心位置的区域,本申请实施例中的中心容纳空间350可以是指箱体110的靠近该箱体110的中心位置的区域,且该边缘容纳空间360与该中心容纳空间350相互隔离。或者,本申请实施例中的边缘容纳空间360可以理解为相较于中心容纳空间350更远离该箱体110的中心位置的区域。
在本申请实施例中,通过将第一电池单体141设置在箱体110中的中心容纳空间,第二电池单体151设置在箱体110中的边缘容纳空间,能够在布置完第一电池单体141后充分利用箱体110中的边缘容纳空间,提高该电池10内部的空间利用率,进而提升该电池10的能量密度。
图6示出了本申请一实施例提供的电池10的结构示意图。
在一些实现方式中,如图6所示,该边缘容纳空间360包括该箱体110在第一方向X上的端部空间370,该中心容纳空间350包括该箱体110在该第一方向X上的中部空间380。这样,在本申请实施例中,能够将第二电池单体151设置在箱体110沿第一方向X上的端部空间370,显著提高该电池10内部的空间利用率,进而提升该电池10的能量密度。
在一些实现方式中,如图6所示,该电池10还包括高压模块361和/或控制模块362,高压模块361和/或控制模块362设置在端部空间370内。具体地,该高压模块361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362则用于实现对电池单体的管理和监控。例如控制模块362可以包括电池管理单元(Battery Management Unit,BMU),可以控制电池10内的继电器的闭合和断开,以控制电池10的充电或放电。
在本申请实施例中,通过将第二电池单体151设置在高压模块361和/或控制模块362所在的端部空间370内,可以充分利用箱体110的内部空间,从而可以在不增加电池10的体积的情况下,提升电池10的能量密度。
应理解,上述端部空间370内的高压模块361和/或控制模块362与第一电池单体151的位置关系可以根据实际需求进行设置。例如,可以在设置好高压模块361和/或控制模块362之后,再将该第二电池单体151布置在除该高压模块361和/或控制模块362以外的空间。
在一些实现方式中,该端部空间370在第二方向Y上的最小尺寸小于该中部空间380在该第二方向Y上的最小尺寸,其中,该第二方向Y垂直于该第一方向X。这样,在本申请实施例中,能够将第二电池单体151设置在箱体110沿第一方向X上的端部空间370,且该端部空间370在第二方向Y上的最小尺寸小于该中部空间380在该第二方向上的最小尺寸,即使得该箱体110内的端部空间得到充分利用,显著提高该电池10内部的空间利用率,进而提升该电池10的能量密度。
在一些实现方式中,该边缘容纳空间360为多面体空间,该第二电池单体151设置于该多面体空间中的角落空间。这样,在本申请实施例中,当该边缘容纳空间为多面体空间时,可将第二电池单体151设置在该多面体空间中的角落空间,能够显著提高该电池10内部的空间利用率,进而提升该电池10的能量密度。
图7示出了本申请一实施例提供的电池10的结构示意图。图8示出了本申请一实施例提供的电池10的结构示意图。该图7与上述图4不同的是,该图7中的第二电池单体151为圆柱形电池单体。该图8与上述图6不同的是,该图8中的第二电池单体151为圆柱形电池单体。
在一些实现方式中,如图4至图8所示,该第一电池单体141包括:圆柱形电池单体或方形电池单体;和/或,该第二电池单体151包括:圆柱形电池单体或方形电池单体。
在一些实现方式中,再次参见图1至图5,本申请实施例中的电池10包括:箱体110,包括相互隔离的第一容纳空间120和第二容纳空间;第一电池单体141,设置于该第一容纳空间120;第二电池单体151,设置于该第二容纳空间130;其中,该箱体110设置有对应于该第一容纳空间120的第一排气通道160以及对应于该第二容纳空间130的第二排气通道170,该箱体110的箱壁113设置有对应于该第一容纳空间120的第一泄压机构180以及对应于该第二容纳空间130的第二泄压机构190,该第一排气通道160和该第二排气通道170的排气路径不同,该第一泄压机构180用于将该第一排气通道160内的排放物排出该箱体110,该第二泄压机构190用于将该第二排气通道170内的排放物排出该箱体110,该第一泄压机构180与该第二泄压机构190在该箱壁113中的位置不同,在第一电池单体141的热稳定性高于该第二电池单体151的热稳定性的情况下,该第二泄压机构190的排气速率大于该第一泄压机构180的排气速率。该箱体110中设置有容纳壳310,该容纳壳310将该箱体110的内部空间划分为至少一个该第一容纳空间120,该容纳壳310的内部具有该第二容纳空间130。其中,该容纳壳310包括该箱体110中的横梁320,该横梁320中设置有安装件330,该电池10通过该安装件330安装于用电设备中,该第二电池单体151设置于该横梁320内部除该安装件330以外的空间。
在本申请实施例中,通过在箱体110的箱壁113设置有对应于第一容纳空间120的第一泄压机构180,以及对应于第二容纳空间130的第二泄压机构190,且该第一泄压机构180用于将该第一排气通道120内的排放物排出该箱体110,该第二泄压机构190用于将该第二排气通道130内的排放物排出该箱体110,这样,在第一电池单体141或第二电池单体151发生热失控时,能够通过排气通道及时释放该第一电池单体141或该第二电池单体151产生的气体或者烟雾等物质,同时,该第一泄压机构180与该第二泄压机构190在箱壁113中的位置不同,可以减小该第一电池单体141与第二电池单体151之间的相互影响,从而能够有效减小因第一电池单体141或第二电池单体151发生热失控而引起整个电池10发生热失控的风险,减小对电池10的使用性能的影响,提高电池10整体运行的可靠性。其次,在该第一电池单体141的热稳定性高于该第二电池单体151的热稳定性的情况下,通过将对应于该第二容纳空间130的第二泄压机构190的排气速率设置为大于对应于该第一容纳空间120的第一泄压机构180的排气速率,这样,在第二电池单体151发生热失控时,该第二电池单体151产生的气体或者烟雾等物质能够通过该第二容纳空间130及时地排出箱体110,有效减小因该第二电池单体151发生热失控而引起整个电池10发生热失控的风险,减小对电池10的使用性能的影响,提高电池10整体运行的可靠性。其次,在电池10的箱体110中设置容纳壳310,该容纳壳310将该箱体110的内部空间划分为至少一个该第一容纳空间120,该容纳壳310的内部具有第二容纳空间130,且第二电池单体151设置于该第二容纳空间130,当该第二电池单体151发生热失控时,该第二电池单体151产生的气体或者烟雾等物质能够通过该第二容纳空间130及时地排出箱体110,且能够减小对第一电池单体141的热影响,有效减小因该第二电池单体151发生热失控而引起整个电池10发生热失控的风险,减小对电池10的使用性能的影响,提高电池10整体运行的可靠性。其次,在本申请实施例中,通过将第二电池单体151设置在箱体110的横梁320内部,能够在电池10整体体积不变的情况下,提高该电池10的空间利用率,进而提升该电池10的能量密度。最后,通过在横梁320中设置有安装件330,且该电池10通过该安装件330安装在用电设备中,以便于该电池10的安装及拆卸,其次,将该第二电池单体151设置于该横梁320内部除该安装件330以外的空间,能够提高该电池10内部的空间利用率,进而提升该电池10的能量密度。
本申请实施例还提供了一种用电设备,包括上述实施例中的电池10,该电池10用于为用电设备提供电能。具体地,该用电设备可以为上图1所示的车辆1,也可以是任何使用电池10的设备。
虽然已经参考上述实施例对本申请进行了描述,但在不脱离本申请实施例的范围的情况下,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 (16)
1.一种电池,其特征在于,包括:
箱体(110),包括相互隔离的第一容纳空间(120)和第二容纳空间(130);
第一电池单体(141),设置于所述第一容纳空间(120);
第二电池单体(151),设置于所述第二容纳空间(130);
其中,所述第一电池单体(141)的热稳定性与所述第二电池单体(151)的热稳定性不同,所述箱体(110)设置有对应于所述第一容纳空间(120)的第一排气通道(160)以及对应于所述第二容纳空间(130)的第二排气通道(170),所述第一排气通道(160)和所述第二排气通道(170)的排气路径不同。
2.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述箱体(110)的箱壁(113)设置有对应于所述第一容纳空间(120)的第一泄压机构(180)以及对应于所述第二容纳空间(130)的第二泄压机构(190),所述第一泄压机构(180)用于将所述第一排气通道(160)内的排放物排出所述箱体(110),所述第二泄压机构(190)用于将所述第二排气通道(170)内的排放物排出所述箱体(110),所述第一泄压机构(180)和所述第二泄压机构(190)在所述箱壁(113)中的位置不同。
3.根据权利要求2所述的电池,其特征在于,所述第一泄压机构(180)的排气速率与所述第二泄压机构(190)的排气速率不同。
4.根据权利要求3所述的电池,其特征在于,在所述第一电池单体(141)的热稳定性高于所述第二电池单体(151)的热稳定性的情况下,所述第二泄压机构(190)的排气速率大于所述第一泄压机构(180)的排气速率。
5.根据权利要求4所述的电池,其特征在于,在所述第一电池单体(141)和所述第二电池单体(151)满足如下至少一项条件的情况下,所述第一电池单体(141)的热稳定性高于所述第二电池单体(151)的热稳定性:
所述第二电池单体(151)的能量密度高于所述第一电池单体(141)的能量密度;
所述第二电池单体(151)的容量高于所述第一电池单体(141)的容量;
所述第二电池单体(151)中电极材料的化学活性高于所述第一电池单体(141)中电极材料的化学活性。
6.根据权利要求2所述的电池,其特征在于,所述第一泄压机构(180)的泄压面积与所述第二泄压机构(190)的泄压面积不同。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的电池,其特征在于,所述箱体(110)的箱壁(113)为空心箱壁,所述第一泄压机构(180)和/或所述第二泄压机构(190)设置于所述空心箱壁中朝向所述箱体(110)的外部的外壁,所述空心箱壁中朝向所述箱体(110)的内部的内壁设置有与所述第一容纳空间(120)和/或所述第二容纳空间(130)连通的通孔;
所述空心箱壁的内部空间用于形成所述第一排气通道(160)和/或所述第二排气通道(170)。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的电池,其特征在于,所述箱体(110)中设置有容纳壳(310),所述容纳壳(310)将所述箱体(110)的内部空间划分为至少一个所述第一容纳空间(120),所述容纳壳(310)的内部具有所述第二容纳空间(130)。
9.根据权利要求8所述的电池,其特征在于,所述容纳壳(310)包括所述箱体(110)中的横梁(320)。
10.根据权利要求9所述的电池,其特征在于,所述横梁(320)中设置有安装件(330),所述电池(10)通过所述安装件(330)安装于用电设备中,所述第二电池单体(151)设置于所述横梁(320)内部除所述安装件(330)以外的空间。
11.根据权利要求1至6中任一项所述的电池,其特征在于,所述第一容纳空间(120)包括所述箱体(110)中的中心容纳空间(350),所述第二容纳空间(130)包括所述箱体(110)中的边缘容纳空间(360)。
12.根据权利要求11所述的电池,其特征在于,所述边缘容纳空间(360)包括所述箱体(110)在第一方向上的端部空间(370),所述中心容纳空间(350)包括所述箱体(110)在所述第一方向上的中部空间(380)。
13.根据权利要求12所述的电池,其特征在于,所述端部空间(370)在第二方向上的最小尺寸小于所述中部空间(380)在所述第二方向上的最小尺寸,其中,所述第二方向垂直于所述第一方向。
14.根据权利要求11所述的电池,其特征在于,所述边缘容纳空间(360)为多面体空间,所述第二电池单体(151)设置于所述多面体空间中的角落空间。
15.根据权利要求1至6中任一项所述的电池,其特征在于,所述第一电池单体(141)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(151)包括:圆柱形电池单体或方形电池单体。
16.一种用电设备,其特征在于,包括:
如权利要求1至15中任一项所述的电池(10),所述电池(10)用于向所述用电设备提供能量。
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GR01 | Patent grant | ||
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