CN221041230U - 一种大容量电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种大容量电池，主要解决了现有电化学储能系统使用的大容量电池因一致性较差导致容量上限和循环次数低，甚至极易导致安全事故发生的问题。本实用新型提供的大容量电池通过实现各单体电池电解液的共享来保障各单体电池的一致性，即，将各单体电池的电解液腔(电池壳体)连通，使所有单体电池的电解液处于同一体系下。本实用新型在增加共享电解液系统的同时增加了排气系统，便于共享电解液后产生气体的排出，有效解决了因共享环节可能导致的问题。

Description

一种大容量电池

技术领域

本实用新型涉及一种大容量电池，主要应用于电化学储能领域。

背景技术

随着电化学储能的快速发展，如何提升电池的容量以及循环次数，从而降低度电成本来扩大市场占有率，是储能领域亟待解决的问题。

现有的大容量电池通常是将多个单体电池进行并联或串联后制作而成，这种直接通过串并联方式制作出的大容量电池由于木桶效应的存在，往往会受到性能最差的一块单体电池影响，导致整个大容量电池的容量上限及循环次数极大受限。

为了解决这一问题，现有的大容量电池在制作时，大多采用先对并组的单体电池进行分容分选，挑选一致性较高的单体电池后再进行并组，这种方式虽然能从一定程度上提高大容量电池的容量上限及循环次数，但提高的幅度依然非常有限，无法有效解决大容量电池度电成本居高不下的问题。

而对于电化学储能系统而言，其是由多个大容量电池并组形成，基于前述大容量电池自身由于单体电池差异性的问题，导致多个并组成为储能系统后这一问题进一步被放大，从而使得电化学储能系统的发展受到了严重的制约。

除一致性导致的成本问题外，现有大容量电池所组成的储能系统还存在一个非常严重的问题，即：由于一致性差，导致各个单体电池以及各大容量电池之间的发热情况也不一致，而在系统同一工作条件下，单体电池的差异会随着循环次数的增加而被不断放大，从而导致极易出现某单体电池发生热失控，因单体电池热失控从而会导致整个储能系统的安全性降低；若在短时间内无法对热失控的单体电池进行控制，极易导致整个储能系统的崩溃，从而产生火灾甚至爆炸等严重的安全事故。因此，在电化学储能系统领域内，因安全问题所增加的成本也居高不下，且现有电化学储能系统中采用的安全措施大多是消防措施，即监测到事故发生后立即切断电路，然后再通过水或灭火剂等直接喷洒进行控制，由于灭火剂自身化学性能的问题，大面积无差别喷洒时，极易导致其它单体电池或大容量电池的损毁，从而使得电化学储能系统中原本正常的电池无法继续使用，极大低提高了安全事故导致的成本上升。

综上，急需提供一种一致性较好的大容量电池。

实用新型内容

本实用新型提供一种大容量电池，主要解决了现有电化学储能系统使用的大容量电池因一致性较差导致容量上限和循环次数低，甚至极易导致安全事故发生的问题。

本实用新型的主要内容如下：

本实用新型提供的大容量电池，其核心原理在于：通过实现各单体电池电解液的共享来保障各单体电池的一致性，即，将各单体电池的电解液腔(电池壳体)连通，使所有单体电池的电解液处于同一体系下。

但由于增加了共享电解液系统，这会使得单体电池在并组时，较之现有非共享体系的大容量电池必然会增加再次开包的步骤，因为只有将各单体电池开包后再将开包处连通，各单体电池内的电解液才能连通从而实现共享；而共享电解液环节的增加，无论是否在该环节内加入新的电解液(一种方式是利用原各单体电池内的电解液流入共享系统内实现连通，另一种是向共享电解液系统内加入新的电解液实现连通)，均会使得共享电解液的大容量电池在使用过程中产生更多的气体(即使是在真空环境下进行开包共享，由于不存在绝对的真空环境，所以导致了环境气体的侵入；另外，为了提高大容量电池的性能，还可以选择在共享电解液后再次进行化成，新的化成环节也会导致气体的产生)，而这些气体若无法及时排出，会导致大容量电池综合性能的降低，因此，本实用新型在增加共享电解液系统的同时增加了排气系统，便于共享电解液后产生气体的排出，有效解决了因共享环节可能导致的问题。

由于排气系统的增设，较之现有大容量电池，本实用新型提供的大容量电池还可在使用过程中进行排气，从而避免了因气体无法排出造成电池壳体鼓胀等一系列影响大容量电池综合性能问题的产生。

进一步地，排气系统的增设，还可以在单体电池发生热失控时，利用排气系统及时排出热失控烟气，避免了仅有共享电解液系统时，热失控烟气需克服共享体系内的电解液及泄爆阀的双重压力，提高了在安全事故发生时大容量电池的安全性；且热失控烟气通过排气系统排出，也不会对共享体系内的其它单体电池产生过多的影响，因此，其综合性能较之现有大容量电池更佳。

以下结合具体方案详述本实用新型的内容：

该大容量电池包括并联的多个单体电池，所述各单体电池内腔包括气体区和电解液区；各单体电池的电解液区互通，从而形成共享电解液系统；各单体电池的气体区通过第一中空构件连通，所述第一中空构件用于向各单体电池内的气体排出提供通路。其中，各单体电池的气体区通过第一中空构件连通，使得各单体电池内气压处于一个平衡体系内，各单体电池始终处于同一个气压下，减少了各单体电池内气压不一致所带来的各单体电池之间的差异。这种设计的目的在于，使大容量电池内部构成共享电解液系统，以及气体平衡排放系统，实现了各单体电池之间电解液和气压的双重均衡，提升了大容量电池的循环使用寿命。

对于单体电池而言，例如现有市售的单体方壳电池，内部电解液液位一般在方壳高度的70％左右，因此本实用新型中对于气体区的定义是单体电池电解液液面之上的区域，该区域主要用于容纳电池在化成或充放电循环中产生的气体，一般情况下，电池会因气体的产生而发生鼓胀；而对于电解液注入较满的电池，可直接将第一中空构件视为气体区，第一中空构件主要作用是在需要排出大容量电池内部产生的气体时，将气体排出。

进一步地，所述第一中空构件上还设置有第一泄爆阀，用于在任意单体电池发生热失控时，通过第一中空构件及第一泄爆阀排出热失控烟气。将第一中空构件同时用作泄爆系统是较佳的一种方案，当然也可以选择将共享电解液系统作为泄爆通道，但这样在泄爆时需要将共享电解液全部排出，二次利用其它正常单体电池时需要重新注入电解液；而直接利用第一中空构件(即排气通道)则不会出现该问题，热失控烟气冲破泄爆阀后直接排出，而不会影响电解液；需要注意的是，第一中空构件设置第一泄爆阀的位置，与排气时所应用的结构应合理设置，保证在排气过程中不会导致泄爆阀失效，且在正常的气体产生过程中，不触发泄爆阀。

同样地，所述第一中空构件一端设置有泄爆膜，另一端设置有泄压阀；所述泄爆膜用于在任意单体电池发生热失控时，热失控烟气冲破泄爆膜排出第一中空构件；所述泄压阀可手动或自动开启，定期开启所述泄压阀，各单体电池中气体区内的气体可经第一中空构件及泄压阀后排出。泄爆膜作为一种较佳的结构选择，主要用于热失控烟气产生后的排出，当然，也可以设置泄爆阀，泄爆阀较之于泄爆膜相对成本较高。

进一步地，所述第一中空构件包括设置在各单体电池上盖板上的且与所述气体区连通的第一中空单元，以及用于将各第一中空单元之间进行密封连接的多个第二中空单元。对于第一中空构件的结构形式来讲，相对较多，但应至少保障各单体电池顶部区域的连通且密封，例如可以通过一根开设有与单体电池数量相同的孔的细长管，通过软管或焊接等方式将细长管与各单体电池气体区连通；而第一中空单元和第二中空单元的方式，在加工时可以采用直接一次挤压成型，且连接强度及密封性好，整体成本可控，相对为较佳的结构形式。

进一步地，为防止大容量电池中某一单体电池内发生热失控时，其产生的高温气体对其它单体电池产生影响，上述所述第一中空单元与单体电池气体区之间的区域上还设置有开启压力为P1的单向阀，单向阀用于任意单体电池内的气体压力超过P1时，单向阀开启，将单体电池内的高压气体排出。以上P1根据单体电池壳体的材质和厚度决定，优选为0.5～0.7MPa，该压力一般为较薄电池壳体变形前所能承受的最大压力。

类似于排气系统较佳的结构形式，共享电解液系统也可以采用类似的结构，即：共享电解液系统包括第二中空构件，第二中空构件包括设置在各单体电池下盖板上，且分别与各单体电池的电解液区连通的多个第三中空单元，以及用于将各第三中空单元连通的多个第四中空单元。当排气系统和共享电解液系统均采用类似结构时，可以采用挤压的工艺一次成型，同时使用的效果更佳。

进一步地，所述第二中空构件一端设置有第二泄爆阀；当任意一个或多个单体电池发生热失控的产生的烟气量大于第一中空构件的排出量时，第二泄爆阀开启进行辅助泄爆。一般情况下，在大容量电池中，一般为一个单体电池发生热失控，而单体电池发生热失控时产生的烟气量及剧烈程度，主要与环境温度和单体电池当时的荷电状态有关，电量越高、温度越高时，产生的热失控烟气量越大；特殊情况下，出现两个及以上单体电池同时发生热失控时，产生的热失控烟气量更大；单一排气系统的排气量受管径制约，可能无法及时有效排出从而导致了憋压，埋下了爆炸隐患，因此，增设第二泄爆阀的优势显现，双通道在大气量时，避免了这一问题的产生。

进一步地，作为对共享电解液系统的进一步利用，来提升大容量电池的整体循环次数、容量上限和使用寿命，还可以在共享电解液系统上增设以下系统：

a.补锂机构

补锂机构包括第三电极补锂和内置锂棒缓慢释放的被动补锂，具体结构可以在第二中空构件的另一端安装有第三电极，第三电极与至少一个单体电池正极或负极电连接，且至少一部分位于第二中空构件内，第三电极与单体电池正极或负极电导通后用于恢复或提高各单体电池容量。

b.注换液机构

注换液机构主要是向共享电解液系统内注液和/或更换共享电解液系统内的电解液；可以单独在第二中空构件另一端直接增设注换液机构，还可以将第三电极设置为中空管道，可作为对电解液体系的注换液通道，通过更换、加注电解液，均会对大容量电池的使用寿命、循环次数和容量上限有效提升。

c.过滤机构

过滤机构主要是持续的过滤(吸附)电解液内的杂质，从而提高电解液的纯度，避免因充放电循环过程中持续产生的杂质对使用寿命、循环次数和容量上限产生的影响。

d.搅拌机构

搅拌机构主要是通过对共享电解液系统内的电解液进行搅拌，从而使得靠近不同单体电池的电解液相对更加均匀，因此各单体电池的性能也相对更加接近，从而提高了各单体电池的一致性；同时，搅拌机构也可以和注换液机构配合，在注入新的电解液和/或更换电解液时，使得注入和/或更换的电解液能够更加均匀的分布在各单体电池相应的位置处，从而进一步提升大容量电池的综合性能。

e.功能仓

可以将上述机构部分或全部置于一个功能仓内，同时增加智能控制，协调各机构的工作情况，功能仓与共享电解液系统连通，高度的集成化在使用时更加便捷；也可以单纯地在功能仓内加注电解液，通过重力作用进行持续补液。

进一步地，所述第一中空构件由多段子中空构件构成；每个单体电池的上盖板上开设有两个通孔；

每一段子中空构件的两端分别与相邻单体电池上盖板上的其中一个通孔连通；

位于最外侧的两块单体电池剩余通孔中的至少一个设置有泄爆阀或泄爆膜。

附图说明

图1为一种大容量电池结构示意图；

图2为一种大容量电池第一中空构件视角的部分结构示意图；

图3为另一种大容量电池结构第一视角示意图；

图4为另一种大容量电池结构第二视角示意图；

图5为实施例4中大容量电池的结构示意图；

图6为实施例4中单体电池的结构示意图；

附图标记：1-单体电池，2-第一中空构件，3-第二中空构件，4-第一中空单元，5-第二中空单元，6-第三中空单元，7-第四中空单元，8-第一泄爆阀，9-泄压阀，10-第二泄爆阀，11-功能仓，12-子中空构件，13-支管。

具体实施方式

下面将结合的附图，对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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于以下实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

同时，需要说明的是，文中术语“上、下、内和外”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，因此不能理解为对技术方案的限制。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。

本实用新型中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、可拆卸连接或一体式连接：同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例中的大容量电池包括9个单体电池1，该单体电池可为280Ah的单体方壳电池，单体方壳电池包括壳体、上盖板、下盖板、筒体和电芯；上盖板、筒体、下盖板组成了电池壳体，电芯设置在电池壳体内，电池壳体内还注入有电解液；其中，各电池壳体的上盖板上设置有通孔，各通孔均与第一中空构件2密封连通构成了排气系统；其中，各电池壳体的下盖板上设置有通孔，各通孔均与第二中空构件3密封连通构成了共享电解液系统。

第一中空构件2和第二中空构件3为多孔管道，其中多孔管道孔的数量与单体电池数量相同，各电池壳体上、下盖板上的通孔与第一中空构件、第二中空构件为多孔管道连通的结构包括以下类型：

(1)通过支管分别连接，连接位置处均采用焊接；

该方式的优势在于连接位置处的高可靠性，但整个焊接过程及焊接工艺较为复杂，相对成本较高；但对于大容量电池，尤其是应用在储能系统中的大容量电池而言，其使用时长基本在10年以上，因此，焊接方式是各连接方式中较佳的一种；

(2)通过支管分别连接，连接位置处均采用螺纹连接，螺纹连接处增加密封垫；

该方式的优势在于连接成本较低，螺纹连接是一种最为常见的密封连接方式，但由于使用在储能系统中的大容量电池使用时间较长，螺纹连接的气密可靠性存疑，因此，在能够保障连接气密性的前提下，螺纹连接方式是最佳的实现方案；

(3)在各电池壳体上盖板上的通孔位置处一体设置有支管，支管与第一中空构件各孔采用过盈配合的方式挤压装入；

该方式从连接可靠性及装配过程来讲，均为较佳的一种方案，其本质上为过盈配合；但由于采用了挤压的方式来实现密封连接，因此必须保证挤压后的气密性，这对于相对挤压位置处的材质要求较为苛刻。

另外，第一中空构件、第二中空构件可以采用相同的结构形式，也可以采用不同的结构形式；例如，第一中空构件选择上述结构(1)，第二中空构件选择上述结构(3)，但从原则上来讲，第一中空构件和第二中空构件选择相同的结构形式相对更利与加工及整体的质量控制。

第一中空构件上设置有排气孔，用于定期或不定期的排出大容量电池产生的气体，排气孔的设置应至少保证排气过程中系统内部的气密性，避免在排气过程中引入新的外部气体进入大容量电池内部对电解液带来新的污染。

排气孔可以用于外接排气装置，需要进行排气时，连接排气装置进行排气即可；当然，如图3所示，也可以选择在排气孔上直接增设泄压阀9，泄压阀9可以采用人工手动开启排气的方式，也可以在第一中空构件上设置有内部压力监测装置，当压力到达设定排气阈值时，电气自动打开泄压阀9进行排气。

第一中空构件的端部设置有第一泄爆阀8，用于热失控烟气的排出；当然也可以选择设置泄爆膜替代泄爆阀，相对于泄爆阀，泄爆膜的优势在于成本相对更低，但鉴于大容量电池的使用时间，选择应用泄爆膜时，应该保证在长时间的使用过程中，泄爆膜的稳定性，尤其是在排气过程前后，泄爆膜连接位置处不会因为第一中空构件内的压力反复冲击而产生泄露；泄爆阀的优势在于更加稳定可靠，但相对成本较高，具体选择可以根据大容量电池的使用环境来决定。但无论是选择泄爆膜或是泄爆阀，均应保证能够在设定的泄爆压力下及时打开。

另外，关于泄爆机构(前述泄爆阀或泄爆膜的统称)的设置位置及数量，相对较为灵活，例如以下几种方式：

(1)仅在第一中空构件上设置泄爆机构

第一中空构件主要是作为排气系统进行排气，而对于大容量电池而言，产生气体的方式包括两种，一是在使用过程中随着充放电循环次数的增加，电解液中持续缓慢产生的气体，这种气体的特点是产生量较少，产生时间非常长，甚至贯穿了整个电池的使用寿命，该气体在电池内聚集至一定量后若不及时进行排气，随着电池壳体内部压力的不断增大，会致使电池壳体产生膨胀，当电池壳体膨胀后，会导致电池性能的快速下降；二是电池发生热失控时突然产生的大量热失控烟气，这种气体会在短时间内大量产生，若不及时排出可能会引发爆炸，尤其是见到明火后更易发生。

第一中空构件设置的主要目的是对于及时排出第一种气体，从而避免电池壳体发生故障，进而提高了电池的使用寿命；而当单体电池发生热失控时，常规的做法是在每一个单体电池上均设置泄爆机构进行泄爆，但对于大容量电池而言，若采用每个单体电池均设置一个泄爆机构，泄爆后的烟气有极大地可能性直接喷射至周围的单体电池从而导致更为严重连锁性事故发生，因此，共享的泄爆体系则显得更为安全，基于此，第一中空构件作为排气系统，也可以直接利用为泄爆系统，只需增加相应的泄爆机构即可。但应注意的是，泄爆机构不应与日常排气的通路产生冲突。

(2)仅在第二中空构件上设置泄爆机构

相对于仅在第一中空构件设置泄爆机构而言，仅在第二中空构件上设置泄爆机构的原理是相同的，但两者的区别在于泄爆动作的执行过程；由于第二中空构件是作为共享电解液系统使用的，其内部充满了电解液，这样导致热失控烟气若从第二中空构件中排出，需将共享电解液系统内的电解液全部挤出后方可排出，这对于单体电池壳体、第一中空构件、第二中空构件的耐压程度提出了更高的要求；但该方式的优势在于，及时排出了大容量电池内几乎所有的游离态电解液，降低了该部分电解液同步被引发热失控的可能(这种可能性相对较低)，同时，若在大容量电池组成的系统内设置电解液收集装置，这部分排出的电解液被及时回收后还可继续使用。

(3)在第一中空构件和第二中空构件上均设置泄爆机构

在第一中空构件和第二中空构件上均设置泄爆机构时，成本相对较高，但在应对短时间剧烈的单体电池热失控时，双泄爆管路提高了系统的安全性；另外，虽然发生的可能性极低，但大容量电池中若两块及以上的单体电池同时发生热失控时，单个泄爆机构对应的泄爆通路的排出量相对有限，双泄爆通路极大地提高了热失控烟气的排出效率。当然，在绝大多数情况下，单一的泄爆管路均能满足热失控烟气的排气需求，双泄爆管路的另一优势是，若其它泄爆管路出现机械故障无法及时打开时，还能提供另一通路，但显然，这会增加产品的成本。第二中空构件上设置的泄爆机构即为第二泄爆阀10，如图4所示。

综上，泄爆机构的选择可以根据实际使用情况综合确定。

为防止大容量电池中某一单体电池1排气时，其排出的高温气体对其它单体电池产生影响，此时在上述支管上设置有开启压力为P1的单向阀，任意单体电池内的高压气体超过P1时，单向阀开启，将单体电池内的高压气体排出至中空构件内，然后通过中空构件排出。单向阀的设置，首选使得各单体电池的内腔压力始终处于P1以下，使各单体电池内的压力保持一致性，提高了大容量电池的性能。其次，单向阀的设置使单体电池的内腔与第一中空构件形成一个隔离，在某个单体电池排气时，不会对其它单体电池产生过多的影响，使得各单体电池的排气互不影响。以上P1根据单体电池1壳体的材质和厚度决定，优选为0.5～0.7MPa，该压力一般为较薄电池壳体变形前所能承受的最大压力。

实施例2

本实施例中的大容量电池主要由9个单体电池1组成，该单体电池1可为280Ah的单体方壳电池，单体方壳电池包括壳体、上盖板、下盖板、筒体和电芯；上盖板、筒体、下盖板组成了电池壳体，电芯设置在电池壳体内，电池壳体内还注入有电解液；如图2所示，其中上盖板上设置有第一中空单元4，下盖板上设置有第三中空单元6，各单体电池上盖板上的第一中空单元4连通形成第一中空构件2(即排气系统)，各单体电池下盖板上的第三中空单元6连通形成第二中空构件3(即共享电解液系统)。

如图3和图4所示，采用各单体方壳电池的上下盖板分别设置单独的中空单元，最后进行拼接的方式，应确保连通后所形成的中空构件密闭性，基于此，本实施例中提供以下较佳的结构方案：

(1)采用管状结构相互间过盈配合直接进行密封插接

具体地讲，若直接采用传统的螺纹连接结构进行密封，由于上下盖板和筒体为一体式结构，上盖板上的第一中空单元和下盖板上的第三中空单元均采用螺纹结构时，当左右两个单体方壳电池进行螺纹连接时，两个电池无法相对旋转，因此螺纹连接无法操作。

基于此，建议采用了管状结构相互挤压连接的方式来实现各单体方壳电池共享电解液系统和排气系统的连接；在具体的挤压结构上，单体方壳电池上的第一中空单元的两端的连接段，一端可以设置为内壁呈锥形结构，另一端外壁设置为与前述内壁的锥形结构相适配的外锥形结构，适配的要求是，两个单体方壳电池挤压连接时，一个单体电池的外壁锥形结构挤入另一个单体电池的内壁锥形结构中，且二者之间为过盈配合，确保挤压完成后的密封性；为了进一步提升密封性能，可以考虑在外壁上涂敷有耐电解液腐蚀的功能性涂层或设置柔性密封套等结构。

(2)采用中间连接件分别通过过盈配合进行密封插接

若采用(1)中的方式，将两个单体方壳电池盖板上的第一中空单元和下盖板上的第三中空单元直接进行连接，对于两个单体方壳电池的连接点来讲只有两个，连接点的减少有助于提升生产过程中的装配效率；但由于第一中空单元和第三中空单元直接设置在单体方壳电池盖板的上、下盖板上，且挤压连接，因此对于加工精度要求极高，若相邻两个单体方壳电池的第一中空单元4和第三中空单元6无法保障共线(两个单体方壳电池的第一中单元之间、第三中空单元之间)和共面(一个单体方壳电池的第一中单元和第三中空单元之间)，则挤压连接时，可能会导致第一中空单元和/或第三中空单元相对于上、下盖板之间发生位移，或导致上、下盖板相对于壳体发生位移，进而导致电池损坏；因此，该方式工序相对简化但精度要求较高。

基于此，引入中间连接件来解决上述问题，参考(1)挤压连接，从而形成过盈配合以实现密封插接，如图2所示，即：用于将各第一中空单元4之间进行密封连接的多个第二中空单元5，以及用于将各第三中空单元6连通的多个第四中空单元7；这样可以将加工导致的误差分摊至中间连接件上，降低了对于加工精度的要求，但对于相邻的两个单体方壳电池，连接点从两个变成了四个，相对会降低生产过程中的加工效率。

(3)采用中间连接件分别通过螺纹连接进行密封连接

等同于(2)的连接方式，可以考虑将挤压的连接方式更换为螺纹连接方式，即第二中空单元和第四中空单元两端分别设置螺纹，第一中空单元和第三中空单元与前述第二中空单元和第四中空单元配合处设置相适配的螺纹；采用螺纹连接时，相对于(2)的挤压方式，效率更低，且装配时应注意两侧单体方壳电池的同步性，通过单独调整第二中空单元和第四中空单元，来同时实现对两侧单体方壳电池上的第一中空单元和第三中空单元同时实现密封连接；当然，为了进一步提升密封性能，可以考虑在外壁上涂敷有耐电解液腐蚀的功能性涂层或设置柔性密封套等结构。

实施例3

为了进一步提升大容量电池的使用寿命，即提升大容量电池的循环次数，在共享电解液系统和排气系统的基础上，增加其它性能提升系统：

(1)补锂机构

补锂机构包括第三电极补锂和内置锂棒缓慢释放的被动补锂，具体结构可以在第二中空构件的另一端安装有第三电极，第三电极与至少一个单体电池正极或负极电连接，且至少一部分位于第二中空构件内，第三电极与单体电池正极或负极电导通后用于恢复或提高各单体电池容量；

(2)注换液机构

注换液机构主要是向共享电解液系统内注液和/或更换共享电解液系统内的电解液；可以单独在第二中空构件另一端直接增设注换液机构，还可以将第三电极设置为中空管道，可作为对电解液体系的注换液通道，通过更换、加注电解液，均会对大容量电池的使用寿命、循环次数和容量上限有效提升。

(3)过滤机构

过滤机构主要是持续的过滤(吸附)电解液内的杂质，从而提高电解液的纯度，避免因充放电循环过程中持续产生的杂质对使用寿命、循环次数和容量上限产生的影响。

(4)搅拌机构

搅拌机构主要是通过对共享电解液系统内的电解液进行搅拌，从而使得靠近不同单体电池的电解液相对更加均匀，因此各单体电池的性能也相对更加接近，从而提高了各单体电池的一致性；同时，搅拌机构也可以和注换液机构配合，在注入新的电解液和/或更换电解液时，使得注入和/或更换的电解液能够更加均匀的分布在各单体电池相应的位置处，从而进一步提升大容量电池的综合性能。

(5)功能仓

如图1所示，可以将上述机构部分或全部置于一个功能仓内，同时增加智能控制，协调各机构的工作情况，功能仓11与共享电解液系统连通，高度的集成化在使用时更加便捷；也可以单纯地在功能仓内加注电解液，通过重力作用进行持续补液。

以搅拌机构为例，当增加具有搅拌机构的功能仓时，一种方式是采用在功能仓内还设置有泵类装置，泵类装置将共享电解液系统内的电解液抽至功能仓内，并通过设置在功能仓内的搅拌机构进行搅拌，搅拌完成后再重新回注至共享电解液系统内；另一种方式同样是在功能仓内还设置有泵类装置，不同的是，可以通过顶部的排气系统将电解液回注至共享体系内，即：完成一次大循环，或是搅拌后通过顶部的排气系统将电解液回注至共享体系内。

实施例4

与上述实施例不同的是，如图5所示，本实施例第一中空构件由多段子中空构件12构成；每个单体电池的上盖板上开设有两个通孔。

每一段子中空构件12的两端分别与相邻单体电池上盖板11上的其中一个通孔连通；在位于最外侧的两块单体电池剩余通孔中的至少一个上设有泄爆膜或泄爆阀；需要说明的是，当在一个最外侧的单体电池剩余通孔上设置泄爆膜或泄爆阀，另一个最外侧单体电池的剩余通孔需要用堵头进行封堵或安装泄压阀9。

由于组成大容量电池的各单体电池1顶部被相互连通，若某个单体电池1产气较多，那么这些多余的气体会与其它单体电池1顶部的气体进行连通及交换，这样各单体电池1内部气体环境更趋同，形成一个共享的气体区域，使得各单体电池处于一个均衡的气体环境中，不会因为某个单体电池1产气较多，而形成一个气体差异环境，避免了由于单体电池1的气体差异性对大容量电池产生影响。

为了便于子中空构件12与通孔的连接，本实施例中的多段子中空构件均可以采用铝管，在各单体电池上盖板上的通孔位置处一体设置有支管13(见图6)，子中空构件的两端与支管焊接。本实施例不要求大容量电池中所有单体电池的通孔共线，对加工精度要求较低。

Claims (13)

1.一种大容量电池，其特征在于：包括并联的多个单体电池，所述各单体电池内腔包括气体区和电解液区；各单体电池的电解液区互通，从而形成共享电解液系统；各单体电池的气体区通过第一中空构件连通，所述第一中空构件用于向各单体电池内的气体排出提供通路。

2.根据权利要求1所述的大容量电池，其特征在于：所述第一中空构件上还设置有第一泄爆阀，用于在任意单体电池发生热失控时，通过第一中空构件及第一泄爆阀排出热失控烟气。

3.根据权利要求1所述的大容量电池，其特征在于：所述第一中空构件一端设置有泄爆膜，另一端设置有泄压阀；所述泄爆膜用于在任意单体电池发生热失控时，热失控烟气冲破泄爆膜排出第一中空构件；所述泄压阀可手动或自动开启，定期开启所述泄压阀，各单体电池中气体区内的气体可经第一中空构件及泄压阀后排出。

4.根据权利要求2至3任一所述的大容量电池，其特征在于：所述第一中空构件包括设置在各单体电池上盖板上的且与所述气体区连通的第一中空单元，以及用于将各第一中空单元之间进行密封连接的多个第二中空单元。

5.根据权利要求4所述的大容量电池，其特征在于：所述第一中空单元与单体电池气体区之间的通道上设置有开启压力为P1的单向阀。

6.根据权利要求4所述的大容量电池，其特征在于：所述共享电解液系统包括第二中空构件，第二中空构件包括设置在各单体电池下盖板上，且分别与各单体电池的电解液区连通的多个第三中空单元，以及用于将各第三中空单元连通的多个第四中空单元。

7.根据权利要求6所述的大容量电池，其特征在于：所述第二中空构件一端设置有第二泄爆阀，所述第二中空构件的另一端设置有用于向共享电解液系统内的注入和/或抽出共享电解液的注换液机构。

8.根据权利要求6所述的大容量电池，其特征在于：所述第二中空构件一端设置有第二泄爆阀，所述第二中空构件的另一端设置有用于向各单体电池和/或共享电解液内补锂的补锂机构。

9.根据权利要求6所述的大容量电池，其特征在于：所述第二中空构件一端设置有第二泄爆阀，所述第二中空构件的另一端设置有用于过滤共享电解液系统中杂质的过滤机构。

10.根据权利要求6所述的大容量电池，其特征在于：所述第二中空构件一端设置有第二泄爆阀，所述第二中空构件的另一端设置有用于将共享电解液系统内的电解液搅拌均匀的搅拌机构。

11.根据权利要求6所述的大容量电池，其特征在于：所述第二中空构件一端设置有第二泄爆阀，所述第二中空构件的另一端设置有功能仓，所述功能仓内设置有用于向共享电解液系统内补入的电解液，和/或用于向共享电解液系统内的注入和/或抽出共享电解液的注换液机构；和/或用于向各单体电池和/或共享电解液内补锂的补锂机构；和/或用于过滤共享电解液系统中杂质的过滤机构；和/或用于将共享电解液系统内的电解液搅拌均匀的搅拌机构。

12.根据权利要求8所述的大容量电池，其特征在于：所述补锂机构是设置在第二中空构件另一端的第三电极，第三电极与至少一个单体电池正极或负极电连接，且至少一部分位于第二中空构件内，第三电极与单体电池正极或负极电导通后用于恢复或提高各单体电池容量。

13.根据权利要求1所述的大容量电池，其特征在于：所述第一中空构件由多段子中空构件构成；每个单体电池的上盖板上开设有两个通孔；

每一段子中空构件的两端分别与相邻单体电池上盖板上的其中一个通孔连通；

位于最外侧的两块单体电池剩余通孔中的至少一个设置有泄爆阀或泄爆膜。