CN220710398U - 一种电芯及电池模组、终端设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电芯及电池模组、终端设备。电芯包括壳体、盖板、探测模块，壳体设有一端开口的容纳腔，盖板与开口盖合，探测模块位于容纳腔内，探测模块用于获取容纳腔内的气体成分信息和/或电解液的液面高度信息，并将气体成分信息和/或电解液的液面高度信息传输给外部的数据处理模块。通过在电芯的壳体内部设置有探测模块，探测模块用于获取容纳腔内的气体成分信息和/或电解液的液面高度信息，并将气体成分信息和/或电解液的液面高度信息传输给外部的数据处理模块，通过上述设置可以实时获取电芯在工作状态时内部电解液的分解情况，提高电芯的安全性能。

Description

一种电芯及电池模组、终端设备

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种电芯及电池模组、终端设备。

背景技术

电芯在循环充放电过程中，由于电芯材料的反应、高温高电压等因素，电解液分解产生气体，导致电芯内部电解液量减少且内部气压增大，这会对电芯的安全性能和电性能造成严重的影响。而相关技术中，对电芯的检测是在实验室环境下，将电芯内部的电解液或者气体排出后再对其成分进行检测，因此，难以获取电芯在工作状态时内部电解液的分解情况，导致电芯存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电芯及电池模组、终端设备，可以实时获取电芯在工作状态时内部电解液的分解情况，提高电芯的安全性能。

第一方面，本实用新型提供了一种电芯，所述电芯包括：

壳体，所述壳体设有一端开口的容纳腔；

盖板，盖合于所述开口；

探测模块，位于所述容纳腔内，所述探测模块用于获取所述容纳腔内的气体成分信息和/或电解液的液面高度信息，并将所述气体成分信息和/或所述电解液的液面高度信息传输给外部的数据处理模块。

在一实施例中，所述探测模块包括第一探测单元，所述第一探测单元用于获取所述电解液的液面高度信息，所述容纳腔内还设有卷芯，所述第一探测单元位于所述卷芯与所述壳体内壁之间，所述第一探测单元的一端朝向所述壳体的底部，所述第一探测单元的另一端朝向所述盖板，所述第一探测单元朝向所述壳体的底部的一端浸于所述电解液中。

在一实施例中，所述第一探测单元的探测长度大于或等于所述卷芯的高度。

在一实施例中，所述数据处理模块与所述探测模块通过线束连接，所述探测模块朝向所述盖板的一端设有第一线束，所述盖板设有通孔，所述第一线束穿过所述通孔与所述数据处理模块连接。

在一实施例中，所述盖板还包括密封件，所述密封件为密封柱，所述密封柱设有外螺纹，所述通孔为螺纹孔，所述密封柱与所述通孔螺接。

在一实施例中，所述盖板还包括密封胶，所述密封胶设于所述密封柱和所述通孔之间。

在一实施例中，所述探测模块包括第二探测单元，所述第二探测单元用于获取所述气体成分信息，所述第二探测单元位于所述盖板朝向所述容纳腔一侧，所述第二探测单元与所述电解液间隔设置。

第二方面，本实用新型提供了一种电池模组。所述电池模组包括数据处理模块和上述的电芯，所述数据处理模块与探测模块通信连接。

在一种实施例中，所述电池模组包括电池管理系统，所述数据处理模块设于所述电池管理系统内。

第三方面，本实用新型提供了一种终端设备，所述终端设备包括显示单元和上述的电池模组，所述显示单元与所述电池模组连接，所述显示单元用于显示数据处理模块的数据。

本实用新型的有益效果：

在本实用新型中，通过在电芯的壳体内部设置探测模块，所述探测模块用于获取所述容纳腔内的气体成分信息和/或电解液的液面高度信息，并将所述气体成分信息和/或所述电解液的液面高度信息传输给外部的数据处理模块，从而实时获取电芯在工作状态时内部电解液的分解情况，提高电芯的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型提供的一种电芯的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种电池模组的结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种终端设备的结构示意图。

附图标记说明：

电芯1、壳体10、盖板20、正极极柱21、负极极柱22、探测模块30、第一探测单元31、第二探测单元32、数据处理模块40、卷芯50、线束311、密封件23、显示单元60、电池管理系统70、电池模组2、终端设备3。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。

电芯在循环充放电过程中，由于电芯材料的反应、高温高电压等因素，电解液分解产生气体，导致电芯内部电解液量减少且内部气压增大，这会对电芯的安全性能和电性能造成严重的影响。而相关技术中，对电芯的检测是在实验室环境下，将电芯内部的电解液或者气体排出后再对其成分进行检测，因此，难以获取电芯在工作状态时内部电解液的分解情况，导致电芯存在安全隐患。

第一方面，本实用新型提供了一种电芯1，所述电芯1包括壳体10、盖板20、探测模块30，所述壳体10设有一端开口的容纳腔，盖板20与所述开口盖合，探测模块30位于所述容纳腔内，所述探测模块30用于获取所述容纳腔内的气体成分信息和/或电解液的液面高度信息，并将所述气体成分信息和/或所述电解液的液面高度信息传输给外部的数据处理模块40。

在本实用新型中，通过在电芯1的壳体10内部设置有探测模块30，所述探测模块30用于获取所述容纳腔内的气体成分信息和/或电解液的液面高度信息，并将所述气体成分信息和/或所述电解液的液面高度信息传输给外部的数据处理模块40，通过上述设置可以实时获取电芯1在工作状态时内部电解液的分解情况，提高电芯1的安全性能。

下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行描述。

如图1所示，电芯1包括壳体10和盖板20，盖板20盖合在壳体10的开口上，盖板20和壳体10形成容纳腔，容纳腔内设有电解液。电芯1可以为圆柱电芯1或者方形电芯1等。容纳腔内还设有探测模块30，探测模块30包括第一探测单元31，第一探测单元31与电解液接触，且第一探测单元31至少分部浸于电解液中。第一探测单元31用于获取所述电解液的液面高度信息，并将所述电解液的液面高度信息传输给外部的数据处理模块40。探测模块30与数据处理模块40通信连接，数据处理模块40可以获取探测模块30的探测结果。通过将第一探测单元31至少部分浸于电解液中，从而可以通过第一探测单元31对电解液的液面高度进行探测，并由数据处理模块40获取探测结果，进而可以获取电芯1全生命周期内电解液的分解情况，为电芯1正极材料、负极材料、电解液材料等的材料选型及电芯1在全生命周期状态变化提供数据支持，有利于提高电芯1的安全性能。

如图1所示，在一实施例中，盖板20上还设有正极极柱21和负极极柱22，正极极柱21和负极极柱22用于输出电芯1的电能。在部分实施例中，正极极柱21和负极极柱22可以分别设于壳体10的相对两侧，或者，电芯1仅设置有一个极柱，极柱可以为正极极柱21或者负极极柱22，相应地，另一极柱可以为壳体10。本实用新型对极柱的设置方式不作限制，极柱的设置方式不影响本实用新型的技术效果的实现。

如图1所示，在一实施例中，所述容纳腔内还设有卷芯50，所述第一探测单元31位于所述卷芯50与所述壳体10之间，所述第一探测单元31的一端朝向所述壳体10的底部，所述第一探测单元31的另一端朝向所述盖板20，所述第一探测单元31朝向所述壳体10的底部的一端浸于所述电解液中。第一探测单元31朝向壳体10的底部的一端与壳体10的底部接近，第一探测单元31朝向盖板20的一端露出于电解液的表面。第一探测单元31可以用于探测电解液的液面高度。在电芯1的初始状态，第一探测单元31可以探测电解液的最大液面高度。随着电芯1在工作中电解液发生分解，电解液的液面高度下降，第一探测单元31可以实时探测电解液的液面高度，从而获取电解液的分解情况。可选地，第一探测单元31可应用于0℃至300℃温度范围内，从而保证其在一定温度范围内的探测结果的可靠性，但不限于此。

在一些实施例中，第一探测单元31的探测长度可以大于或等于卷芯50的高度，探测长度是指第一探测单元31的量程的最大值，卷芯50的高度是指卷芯50在垂直于壳体10的底部的方向上的长度。第一探测单元31朝向盖板20的一端不与盖板20干涉。通过将第一探测单元31的探测长度设置为大于卷芯50的高度，可以保证电解液的液面高度处于第一探测单元31的探测范围内。

第一探测单元31可以探测电解液的液面高度。例如，第一探测单元31可以为探针液位传感器，但不限于此。探针液位传感器采用液面浸液式设计，通过将探针的一端沉入到被测液体中来测量液面高度。探针的长度可以根据待测液体的深度调整。在本实施例中，探针的末端靠近壳体10的底部，探针的起始端靠近盖板20的内壁。

在另一些实施例中，第一探测单元31也可以为超声波液位传感器、电容式液位传感器、光电液位传感器、微波光学传感器等，本实用新型对此不作限制。

在一些实施例中，第一探测单元31与壳体10的底部所在的平面垂直，从而避免第一探测单元31与卷芯50干涉，也能减小第一探测单元31和卷芯50共同占用的空间。

进一步地，在一些实施例中，第一探测单元31可以采用固定件固定于壳体10的侧壁上，固定件可以为胶带等。通过将第一探测单元31固定于壳体10的侧壁上，可以避免第一探测单元31晃动或者位置偏移，影响探测结果的准确性。同时，通过将第一探测单元31固定于壳体10的侧壁上，也能使电芯1内部的空间更紧凑。

在一实施例中，所述数据处理模块40与所述探测模块30通信连接的方式为线束连接，所述第一探测单元31朝向所述盖板20的一端设有线束311，所述盖板20设有通孔，所述线束311穿过所述通孔与所述数据处理模块40连接。

进一步地，在部分实施例中，所述盖板20还包括密封件23，所述密封件23与所述通孔嵌合，从而实现对通孔的密封。例如，密封件23可以为密封柱，密封柱的材料为金属或者塑料等。密封柱的侧壁设有外螺纹，盖板20的通孔内壁设有内螺纹，密封柱与盖板20的通孔螺接。密封柱的中间设有线束孔，线束311从线束孔中穿过。密封柱远离盖板20的一端还设有弹性件，如橡胶圈等。弹性件能够与线束311和线束孔紧密贴合，从而实现密封效果。

进一步地，盖板20还可以包括密封胶，密封胶设于密封柱和通孔之间，从而提升密封件23的密封效果。密封胶可以为耐高温的弹性胶体，如橡胶、树脂等，但不限于此。密封胶的可适用温度范围为0℃至300℃。

在上述的任一实施例中，所述探测模块30包括第二探测单元32，所述第二探测单元32位于所述卷芯50与所述盖板20之间，所述第二探测单元32与所述电解液间隔设置。第二探测单元32可以采用固定件固定于盖板20朝向卷芯50的一侧表面，从而避免第二探测单元32晃动。

在一实施例中，所述第二探测单元32用于探测所述容纳腔内的气体成分，并将所述气体成分信息传输给外部的数据处理模块40。例如，第二探测单元32可以为气体传感器。可选地，第二探测单元32可应用于0℃至300℃温度范围内，其测量精度为0.1％，从而保证测量的准确性，但不限于此。

在一实施例中，所述盖板20设有通孔，所述第二探测单元32与所述数据处理模块40通过线束311连接，所述线束311穿过所述通孔。需要说明的是，线束311可以收拢后穿过同一通孔，从而简化电芯1的结构。密封件23与通孔嵌合，从而实现对通孔的密封。密封件23的设置与上文类似，此处不再重述。

在一实施例中，探测模块30还可以包括第三探测单元，第三探测单元可用于检测电芯1内部的温度、压力等，进一步提高电芯1的安全性。探测模块30的数量和类型可以根据需要设置，从而用于获取相应的探测结果，本实用新型对探测模块30的数量和类型不作限制。

在部分实施例中，所述数据处理模块40与所述探测模块30通信连接的方式为无线连接，例如，蓝牙连接等。当数据处理模块40与探测模块30为无线连接时，可以省略盖板20上的通孔及密封件23等，进一步简化电芯1的结构。

如图2所示，第二方面，本实用新型提供了一种电池模组2。所述电池模组2包括数据处理模块40和上述的电芯1，所述数据处理模块40与所述探测模块30通信连接。

如图2所示，在一种实施例中，所述电池模组2包括电池管理系统70，所述数据处理模块40设于所述电池管理系统70内。数据处理模块40可以与电池管理系统70集成，线束311可以与电池模组2的其他线束一起组装，从而提升电池模组2的组装便利性。

在一实施例中，电池模组2包括多个电芯1以及部分未设置探测模块30的电芯。通过将部分电芯1中设置探测模块30，可以实时获取电池模组2在工作状态时内部电解液的分解情况，提高电芯1的安全性能。同时，仅在部分电芯中设置探测模块30也能节省探测模块30的数量，降低电池模组2的成本。

如图3所示，第三方面，本实用新型提供了一种终端设备3，终端设备3包括显示单元60和上述的电池模组2，所述显示单元60与所述电池模组2连接，所述显示单元60用于显示数据处理模块40的数据。显示单元60可以为显示屏或者任意具有显示功能的设备。

在一实施例中，终端设备3可以为任何使用电池模组2作为电源的设备，例如，终端设备3可以为电动车、储能柜等，但不限于此。当终端设备3为电动车时，显示单元60可以为车载显示屏，但不限于此。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种电芯(1)，其特征在于，包括：

壳体(10)，所述壳体(10)设有一端开口的容纳腔；

盖板(20)，盖合于所述开口；

探测模块(30)，位于所述容纳腔内，所述探测模块(30)用于获取所述容纳腔内的气体成分信息和/或电解液的液面高度信息，并将所述气体成分信息和/或所述电解液的液面高度信息传输给外部的数据处理模块(40)。

2.根据权利要求1所述的电芯(1)，其特征在于，所述探测模块(30)包括第一探测单元(31)，所述第一探测单元(31)用于获取所述电解液的液面高度信息，所述容纳腔内还设有卷芯(50)，所述第一探测单元(31)位于所述卷芯(50)与所述壳体(10)内壁之间，所述第一探测单元(31)的一端朝向所述壳体(10)的底部，所述第一探测单元(31)的另一端朝向所述盖板(20)，所述第一探测单元(31)朝向所述壳体(10)的底部的一端浸于所述电解液中。

3.根据权利要求2所述的电芯(1)，其特征在于，所述第一探测单元(31)的探测长度大于或等于所述卷芯(50)的高度。

4.根据权利要求1所述的电芯(1)，其特征在于，所述数据处理模块(40)与所述探测模块(30)通过线束连接，所述探测模块(30)朝向所述盖板(20)的一端设有线束(311)，所述盖板(20)设有通孔，所述线束(311)穿过所述通孔与所述数据处理模块(40)连接。

5.根据权利要求4所述的电芯(1)，其特征在于，所述盖板(20)还包括密封件(23)，所述密封件(23)为密封柱，所述密封柱设有外螺纹，所述通孔为螺纹孔，所述密封柱与所述通孔螺接。

6.根据权利要求5所述的电芯(1)，其特征在于，所述盖板(20)还包括密封胶，所述密封胶设于所述密封柱和所述通孔之间。

7.根据权利要求1至6任一项所述的电芯(1)，其特征在于，所述探测模块(30)包括第二探测单元(32)，所述第二探测单元(32)用于获取所述气体成分信息，所述第二探测单元(32)位于所述盖板(20)朝向所述容纳腔一侧，所述第二探测单元(32)与所述电解液间隔设置。

8.一种电池模组(2)，其特征在于，包括数据处理模块(40)和如权利要求1至7任一项所述的电芯(1)，所述数据处理模块(40)与探测模块(30)通信连接。

9.根据权利要求8所述的电池模组(2)，其特征在于，所述电池模组(2)包括电池管理系统(70)，所述数据处理模块(40)设于所述电池管理系统(70)内。

10.一种终端设备(3)，其特征在于，包括显示单元(60)和如权利要求8或9所述的电池模组(2)，所述显示单元(60)与所述电池模组(2)连接，所述显示单元(60)用于显示数据处理模块(40)的数据。