WO2023155133A1 - 电池、用电设备、制备电池的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
提供了一种电池、用电设备、制备电池的方法和设备。该电池包括：多个电池模块，电池模块包括N列电池单体，N列电池单体中的每列电池单体包括沿第一方向排列的多个电池单体，N列电池单体沿第二方向排列，多个电池模块沿第二方向排列，相邻的电池模块之间具有第一间隙，第一方向垂直于第二方向，N为大于1的整数；阻挡部件，阻挡部件设置于第一间隙，用于阻止颗粒从第一间隙在第三方向上的第一端进入第一间隙；其中，第一间隙在第一端具有开口，第三方向垂直于第一方向和第二方向。本申请实施例的技术方案能够提高电池的安全性能。
Description
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池、用电设备、制备电池的方法和设备。
随着环境污染的日益加剧，新能源产业越来越受到人们的关注。在新能源产业中，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，除了提高电池的性能外，安全问题也是一个不可忽视的问题。如果电池的安全问题不能保证，那该电池就无法使用。因此，如何增强电池的安全性，是电池技术中一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种电池、用电设备、制备电池的方法和设备，能够提高电池的安全性能。
第一方面，提供了一种电池，包括：多个电池模块，所述电池模块包括N列电池单体，所述N列电池单体中的每列电池单体包括沿第一方向排列的多个电池单体，所述N列电池单体沿第二方向排列，多个所述电池模块沿所述第二方向排列，相邻的所述电池模块之间具有第一间隙，所述第一方向垂直于所述第二方向，N为大于1的整数；阻挡部件，所述阻挡部件设置于所述第一间隙，用于阻止颗粒从所述第一间隙在第三方向上的第一端进入所述第一间隙；其中，所述第一间隙在所述第一端具有开口，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。
在本申请实施例中，每个电池模块包括多列电池单体，相邻的电池模块之间的第一间隙设置有阻挡部件，该阻挡部件能够在第一间隙在第三方向上的第一端阻挡颗粒进入第一间隙。这样，可以防止颗粒进入第一间隙后刺破电池单体的绝缘层而 导致的短路，从而提高了电池的安全性能。
在一种可能的实现方式中，所述阻挡部件包括第一阻挡条，所述第一阻挡条设置于所述第一端并沿所述第一方向延伸，以在所述第一端处封堵所述第一间隙的所述开口。通过设置第一阻挡条封堵第一间隙，可以防止颗粒从第一端进入第一间隙，避免颗粒刺破电池单体的绝缘层造成短路；同时，第一阻挡条还可以抑制电池单体的顶盖与电池单体的壳体的连接部分的变形，即限制该连接部分的膨胀空间，避免该连接部分的开裂。
在一种可能的实现方式中，所述阻挡部件还包括第二阻挡条，所述第二阻挡条设置于第二端并沿所述第一方向延伸以在所述第二端封堵所述第一间隙，所述第二阻挡条用于阻止所述第二端处的粘接剂进入所述第一间隙；其中，所述第二端与所述第一端分别为所述第一间隙在所述第三方向上相对的两端。通过上述设置，可以防止粘接剂从第二端处进入第一间隙而导致的析锂现象的发生，从而避免了电池容量的下降，同时也提升了电池的安全性能。同时，第一间隙中未被第一阻挡条和第二阻挡条填充的部分给电池单体提供了膨胀空间。
在一种可能的实现方式中，所述阻挡部件还包括第三阻挡条，所述第三阻挡条设置于第三端和第四端并沿所述第三方向延伸，以在所述第三端和所述第四端封堵所述第一间隙；其中，所述第三端和第四端分别为所述第一间隙在所述第一方向上相对的两端。通过设置第三阻挡条，可以从第三端和第四端封堵第一间隙，以防止颗粒从第三端和第四端进入第一间隙。
在一种可能的实现方式中，所述阻挡部件还包括第四阻挡条，所述第四阻挡条沿所述第三方向延伸并连接所述第一阻挡条和所述第二阻挡条。这样，第一阻挡条，第二阻挡条和第四阻挡条连接形成框架结构，进一步增强了阻挡部件的结构稳定性。
在一种可能的实现方式中，所述第四阻挡条设置于每列电池单体中相邻的电池单体之间的第二间隙处，所述第四阻挡条在所述第一方向上的宽度大于所述第二间隙在所述第一方向上的最大宽度。在同一列电池单体中，相邻的电池单体之间具有第二间隙，通过将第四阻挡条设置在第二间隙处并且设置第四阻挡条在第一方向上的宽度大于第二间隙在第一方向上的最大宽度，可以防止颗粒从第二间隙处进入第一间 隙，同时也可以防止粘接剂从第二间隙处进入第一间隙。
在一种可能的实现方式中，所述阻挡部件包括阻挡板，所述阻挡板沿所述第一方向延伸并填充所述第一间隙。这样，可以防止颗粒及粘接剂进入第一间隙，避免了短路及析锂现象的发生。
在一种可能的实现方式中，所述阻挡板为第一热管理部件，用于调节所述电池单体的温度。例如，所述阻挡板为水冷板，用于为电池单体降温或加热。再如，所述阻挡板为隔热板，用于隔离相邻的电池模块之间的温度。
在一种可能的实现方式中，所述电池模块还包括：N－1个隔板，所述隔板沿所述第一方向延伸且设置于相邻的两列电池单体之间，所述隔板与相邻的两列电池单体中的每个电池单体固定连接。这样，隔板与每个电池单体固定连接，同一电池模块中的所有电池单体形成一个整体，提高了电池的整体结构强度；同时，隔板还可以防止颗粒及粘接剂进入相邻两列电池单体之间的间隙。
在一种可能的实现方式中，所述隔板在所述第一方向上的端部设置有固定结构，所述隔板通过所述固定结构固定于用于容纳所述电池模块的箱体。这样，电池中的每个电池单体都被隔板和固定结构固定于箱体，因而每个电池单体能够将其载荷传递到箱体，保障了电池的结构强度；在这种情况下，电池模块外侧可以不再设置侧板，箱体中部也不需要再设置梁等结构，可以较大限度地提升电池内部的空间利用率，从而提升电池的能量密度。
在一种可能的实现方式中，所述固定结构包括固定板，所述固定板与所述隔板的所述端部固定连接，且与位于所述隔板的所述端部的电池单体固定连接。这样，可以进一步加强对电池单体的固定效果。
在一种可能的实现方式中，所述电池模块中相邻的两列电池单体之间设置有第二热管理部件，所述第二热管理部件沿所述第一方向延伸，所述第二热管理部件用于调节所述电池单体的温度。例如，该第二热管理部件可以为水冷板，通过在同一个电池模块中的相邻的两列电池单体中设置沿第一方向延伸的水冷板，可以快速高效地冷却或加热电池单体。
在一种可能的实现方式中，所述阻挡部件与所述电池单体的表面积最大的壁抵接。这样，阻挡部件可以阻止颗粒进入第一间隙，防止颗粒刺破电池单体的表面 积最大的表面而导致的短路等现象。
第二方面，提供了一种用电设备，包括上述第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的电池，所述电池用于提供电能。
第三方面，提供了一种制备电池的方法，包括：提供多个电池模块，所述电池模块包括N列电池单体，所述N列电池单体中的每列电池单体包括沿第一方向排列的多个电池单体，所述N列电池单体沿第二方向排列，多个所述电池模块沿所述第二方向排列，相邻的所述电池模块之间具有第一间隙，所述第一方向垂直于所述第二方向，N为大于1的整数；提供阻挡部件，所述阻挡部件设置于所述第一间隙，用于阻止颗粒从所述第一间隙在第三方向上的第一端进入所述第一间隙；其中，所述第一间隙在所述第一端具有开口，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。
第四方面，提供了一种制备电池的设备，包括执行上述第三方面的方法的模块。
在本申请实施例中，每个电池模块包括多列电池单体，相邻的电池模块之间的第一间隙设置有阻挡部件，该阻挡部件能够在第一端处阻挡颗粒进入第一间隙。这样，可以防止颗粒进入第一间隙后刺破电池单体的绝缘层而导致的短路，从而提高了电池的安全性能。
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是本申请一实施例的车辆的示意图；
图2是本申请一实施例的电池的示意图；
图3是本申请一实施例的电池单体的示意图；
图4是本申请一实施例的电池的示意图；
图5是本申请一实施例的阻挡部件与电池模块配合的示意图；
图6是本申请一实施例的电池的示意图；
图7是本申请一实施例的阻挡部件与电池模块配合的示意图；
图8是本申请一实施例的电池的示意图；
图9是本申请一实施例的阻挡部件与电池模块配合的示意图；
图10是本申请一实施例的电池的示意图；
图11是本申请一实施例的阻挡部件与电池模块配合的示意图；
图12是本申请一实施例的电池的示意图；
图13是图12中的区域B的放大示意图；
图14是本申请一实施例的电池的示意图；
图15是本申请一实施例的阻挡部件与电池模块配合的示意图；
图16是本申请一实施例的电池模块的示意图；
图17是本申请一实施例的电池模块的示意图；
图18是本申请一实施例的制备电池的方法的示意性流程图；
图19是本申请一实施例的制备电池的设备的示意性框图。
在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。
下面结合附图和实施例对本申请的实施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。
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，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方体方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。
本申请的实施例所提到的电池是指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。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极片、负极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体，未涂敷正极活性物质层的集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体，未涂敷负极活性物质层的集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。
为了满足不同的电力需求，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。可选地，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，为用电设备提供电能。
电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素，例如，能量密度、循环寿命、放电容量、充放电倍率、安全性等。其中，在电池的生产装配过程中，外界杂质比如颗粒等会掉入相邻的电池模块之间，这些颗粒会刺破电池单体的绝缘层，导致短路等现象的发生，进而影响电池的安全性能。
鉴于此，本申请实施例提供了一种技术方案，在相邻的包括多列电池单体的电池模块之间的间隙处设置阻挡部件，以防止颗粒进入该间隙，从而防止颗粒刺破电池单体的绝缘层产生的短路等现象。
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的供电。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，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，电池10可以包括多个电池单体。例如，如图2所示，为本申请一个实施例的一种电池10的结构示意图，电池10可以包括多个电池单体20。电池10还可以包括箱体11，箱体11内部为中空结构，多个电池单体20容纳于箱体11内。例如，多个电池单体20相互并联或串联或混联组合后置于箱体11内。
可选地，电池10还可以包括其他结构，在此不再一一赘述。例如，该电池 10还可以包括汇流部件，汇流部件用于实现多个电池单体20之间的电连接，例如并联或串联或混联。具体地，汇流部件可通过连接电池单体20的电极端子实现电池单体20之间的电连接。进一步地，汇流部件可通过焊接固定于电池单体20的电极端子。多个电池单体20的电能可进一步通过导电机构穿过箱体而引出。可选地，导电机构也可属于汇流部件。
根据不同的电力需求，电池单体20的数量可以设置为任意数值。多个电池单体20可通过串联、并联或混联的方式连接以实现较大的容量或功率。由于每个电池10中包括的电池单体20的数量可能较多，为了便于安装，可以将电池单体20分组设置，每组电池单体20组成电池模块。电池模块中包括的电池单体20的数量不限，可以根据需求设置。电池可以包括多个电池模块，这些电池模块可通过串联、并联或混联的方式进行连接。
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均称为电池单体20的壁，其中对于长方体型电池单体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214，两个电极端子214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214固定在盖板212的平板面上，两个电极端子214分别为正电极端子214a和负电极端子214b。每个电极端子214各对应设置一个连接构件23，或者也可以称为集流构件23，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214实现电连接。
如图3所示，每个电极组件22具有第一极耳221a和第二极耳222a。第一极耳221a和第二极耳222a的极性相反。例如，当第一极耳221a为正极极耳时，第二极 耳222a为负极极耳。一个或多个电极组件22的第一极耳221a通过一个连接构件23与一个电极端子连接，一个或多个电极组件22的第二极耳222a通过另一个连接构件23与另一个电极端子连接。例如，正电极端子214a通过一个连接构件23与正极极耳连接，负电极端子214b通过另一个连接构件23与负极极耳连接。
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4个独立的电极组件22。
电池单体20上还可设置泄压机构213。泄压机构213用于电池单体20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。
泄压机构213可以为各种可能的泄压结构，本申请实施例对此并不限定。例如，泄压机构213可以为温敏泄压机构，温敏泄压机构被配置为在设有泄压机构213的电池单体20的内部温度达到阈值时能够熔化；和/或，泄压机构213可以为压敏泄压机构，压敏泄压机构被配置为在设有泄压机构213的电池单体20的内部气压达到阈值时能够破裂。
图4示出了本申请一个实施例的电池10的结构示意图。如图4所示，电池10包括多个电池模块50和阻挡部件501。电池模块50包括N列电池单体20，N列电池单体20中的每列电池单体20包括沿第一方向排列的多个电池单体20，N列电池单体20沿第二方向排列，多个电池模块50沿第二方向排列，相邻的电池模块50之间具有第一间隙500，第一方向垂直于第二方向，N为大于1的整数。阻挡部件501设置于第一间隙500，用于阻止颗粒从第一间隙500在第三方向上的第一端进入第一间隙500。第一间隙500在第一端具有开口，第三方向垂直于第一方向和第二方向。
颗粒可以为在电池的生产、装配、来料或使用过程中产生的杂质，比如焊接过程中产生的焊渣，返工锉刀等产生的金属颗粒，来料中产生的粉尘，使用过程中由于磨损产生的颗粒等等，这些颗粒可以为金属颗粒，也可以为非金属颗粒，比如塑料颗粒、聚合物颗粒，颗粒的大小可以小于1mm或2mm，本申请实施例对颗粒的大小或材质均不作限定。
N列电池单体20中的每列电池单体20沿第一方向排列，例如，图4中的x方向。N列电池单体20沿第二方向排列，多个电池模块50沿第二方向排列，例如，图4中的y方向。第三方向垂直于第一方向和第二方向，例如，第三方向可以为z方向。在电池处于正常放置的状态下，例如，正常工作状态下，第三方向平行于重力方向G。
阻挡部件501设置于第一间隙500，用于阻止颗粒从第一间隙500在第三方向上的第一端50a进入第一间隙500。当电池模块50竖直放置于箱体内，第一端50a可以为电池模块50在第三方向上背离该箱体的底部的一端，也就是说，第一端50a为第一间隙在第三方向上背离该箱体的底部的一端。例如，阻挡部件501设置在第一端50a处并沿x方向延伸，并且沿x方向，阻挡部件501的长度与电池模块的长度相同，以阻止颗粒从第一端50a处进入第一间隙500。可选地，沿第三方向，即z方向，阻挡部件501与电池模块50齐平。阻挡部件501也可以略高于或略低于电池模块50，只要可以实现阻挡部件501与电池模块50的基本齐平即可。
如图4所示，N为2，即每个电池模块50包括两列电池单体。其中，N也可以为其他大于2的数，本申请实施例对此不作限制。
可选地，阻挡部件501的材料可以为泡棉、塑料、橡胶垫、聚碳酸酯中的一种。
在本申请实施例中，每个电池模块50包括多列电池单体20，相邻的电池模块50之间的第一间隙500设置有阻挡部件501，该阻挡部件501能够在第一端50a处阻挡颗粒。这样，可以防止颗粒从第一端50a处进入第一间隙500进而刺破电池单体20的绝缘层导致短路，从而提高了电池10的安全性能。
图5为一种阻挡部件与电池模块配合的示意图。可选地，在本申请一实施例中，如图5所示，阻挡部件501包括第一阻挡条5011，第一阻挡条5011设置于第一端50a并沿第一方向延伸，以在第一端50a处封堵第一间隙500的开口。
第一阻挡条5011可以为沿第一方向，即x方向，延伸的细长条，其在x方向上的长度可以与电池模块50在x方向上的长度相同。第一阻挡条5011用于在第一端50a处封堵第一间隙500，例如，沿第二方向，即y方向，第一阻挡条5011的宽度与第一间隙500的宽度相同。这样，第一阻挡条5011可以防止颗粒沿第三方向从第一端50a处进入第一间隙500，避免了颗粒刺破电池单体20的绝缘层导致短路。
可选地，在本申请一实施例中，电池单体20的顶盖与电池单体20的壳体通过焊接的方式连接在一起，其中，部分焊接区域位于电池单体20的表面20a的第一端处。由于第一阻挡条5011设置在第一端50a处，当该部分区域发生膨胀，例如，沿第二方向膨胀时，第一阻挡条5011可以限制该焊接区域的膨胀，避免该焊接区域产生较大变形而失效。这样，第一阻挡条5011可以抑制电池单体20的顶盖与电池单体20的 壳体的连接部分的变形，即限制该连接部分的膨胀空间，避免该连接部分的开裂。
图6为本申请一实施例的电池的结构示意图，图7为本申请一实施例的阻挡部件与电池模块配合的示意图。可选地，如图6和图7所示，阻挡部件501还包括第二阻挡条5012，第二阻挡条5012设置于第二端50b并沿第一方向延伸以在第二端50b封堵第一间隙500，第二阻挡条5012用于阻止第二端50b处的粘接剂进入第一间隙500。第二端50b与第一端50a分别为第一间隙500在第三方向上相对的两端。
可选地，第二端50b为电池模块50沿第三方向朝向箱体的底部的一端，也就是说，第二端50b为第一间隙500沿第三方向朝向箱体的底部的一端。
可选地，在本申请一实施例中，电池单体20可以通过粘接的方式与电池10的下箱体连接。第二阻挡条5012可以为沿第一方向，即x方向，延伸的细长条，其在x方向上的长度可以与电池模块50在x方向上的长度相同。第二阻挡条5012在第二端50b封堵第一间隙500，例如，沿第二方向，第二阻挡条5012的宽度与第一间隙500的宽度相同。这样，第二阻挡条5012可以防止第二端50b处的粘接剂进入第一间隙500，防止析锂现象的产生，从而避免了电池10的容量下降，同时提升了电池10的安全性能。
第二阻挡条5012设置在第二端50b处，第一间隙500中未被第二阻挡条5012和第一阻挡条5011填充的部分给电池单体20提供了沿第二方向膨胀的空间。
图8为本申请一实施例的电池的结构示意图，图9为本申请一实施例的另一种阻挡部件与电池模块配合的示意图。如图8和图9所示，阻挡部件501还包括第三阻挡条5013，第三阻挡条5013设置于第三端50c和第四端50d并沿第三方向延伸，以在第三端50c和第四端50d封堵第一间隙500。第三端50c和第四端50d分别为第一间隙500在第一方向上相对的两端。
通过设置第三阻挡条5013，可以从第三端50c和第四端50d封堵第一间隙500，以防止颗粒从第三端50c和第四端50d进入第一间隙500。
可选地，在本申请一实施例中，第一阻挡条5011，第三阻挡条5013和第二阻挡条5012还可以依次连接形成框架结构，第一间隙500中未被该框架结构填充的部分为电池单体20提供了沿第二方向的膨胀空间。
图10为本申请一实施例的电池的结构示意图，图11为本申请一实施例的另一种阻挡部件与电池模块配合的示意图。可选地，在本申请一实施例中，如图10和11 所示，阻挡部件501还包括第四阻挡条5014，第四阻挡条5014沿第三方向延伸并连接第一阻挡条5011和所述第二阻挡条5012。这样，第一阻挡条5011，第二阻挡条5012，第四阻挡条5014连接形成框架结构，增强了阻挡部件501的结构稳定性。
可选地，在第一阻挡条5011，第三阻挡条5013和第二阻挡条5012依次连接形成的框架结构的基础上，还可以进一步形成第四阻挡条5014，这样进一步增强了框架结构的结构稳定性。
图12为本申请一实施例的电池的结构示意图，图13为图12中的区域B的放大示意图。可选地，在本申请一实施例中，结合图10至图13所示，第四阻挡条5014设置于每列电池单体20中相邻的电池单体20之间的第二间隙600处，第四阻挡条5014在第一方向上的宽度大于第二间隙600在所述第一方向上的最大宽度。
在同一列电池单体20中，相邻的电池单体20之间具有第二间隙600，通过将第四阻挡条5014设置在第二间隙600处并且设置第四阻挡条5014在第一方向上的宽度大于第二间隙600在第一方向上的最大宽度，可以防止颗粒从第二间隙600处进入第一间隙500，同时也可以防止粘接剂从第二间隙600处进入第一间隙500。也就是说，当电池单体20的圆角很大时，通过上述设置可以防止颗粒和粘接剂进入第一间隙500。
图14为本申请一实施例的电池的结构示意图，图15为另一种阻挡部件与电池模块配合的示意图。可选地，在本申请一实施例中，如图14和15所示，阻挡部件501包括阻挡板5015，阻挡板5015沿第一方向延伸并填充第一间隙500。这样，可以防止颗粒及粘接剂进入第一间隙500，避免了短路及析锂等现象的发生。
可选地，在本申请一实施例中，阻挡板5015为第一热管理部件，用于调节电池单体20的温度。例如，阻挡板5015为水冷板，用于为电池单体20降温或加热。再如，阻挡板5015为隔热板，用于隔离相邻的电池模块50之间的温度。
图16为本申请一实施例的电池模块的结构示意图。可选地，在本申请一实施例中，如图16所示，电池模块50还包括N－1个隔板503，隔板503沿第一方向延伸且设置于相邻的两列电池单体20之间，隔板503与相邻的两列电池单体20中的每个电池单体20固定连接。这样，隔板503与每个电池单体20固定连接，同一电池模块50中的所有电池单体20形成一个整体，提高了电池10的整体结构强度；同时，隔板503还可以防止颗粒及粘接剂进入相邻两列电池单体20之间的间隙。
可选地，在本申请一实施例中，隔板503在第一方向上的端部设置有固定结 构504，隔板503通过固定结构504固定于用于容纳电池模块50的箱体。
在电池模块50的相邻的两列电池单体20之间设置隔板503，该隔板503与该两列电池单体20中的每个电池单体20固定连接，在隔板503的端部设置固定结构504，隔板503通过固定结构504固定于箱体。这样，电池10中的每个电池单体20都被隔板503和固定结构504固定于箱体，因而每个电池单体20能够将其载荷传递到箱体，保障了电池10的结构强度；在这种情况下，电池模块50外侧可以不再设置侧板，箱体中部也不需要再设置梁等结构，可以较大限度地提升电池内部的空间利用率，从而提升电池的能量密度。
可选地，在本申请一实施例中，固定结构504包括固定板505，固定板505与隔板503的端部固定连接，且与位于隔板503的端部的电池单体20固定连接。例如，对于长方形电池单体20，固定板505可以垂直连接与隔板503，并与隔板503分别连接长方形电池单体20的两个相邻的侧壁，从而进一步加强对电池单体20的固定效果。
可选地，固定板505可以采用与隔板503相同的材料，例如，金属、塑料或复合材料。固定板505的厚度也可以与隔板503相同。固定板505的材料或厚度也可以与隔板503不同，例如，固定板505可以采用更高强度或厚度的设置，但本申请实施例对此并不限定。
可选地，隔板503与固定板505之间的连接方式可以是电阻焊接、电阻铆接、自冲铆接(Self Piercing Rivet，SPR)、锁螺栓或卡接等连接方式；固定板505也可以通过电阻焊接、电阻铆接、自冲铆接、锁螺栓或卡接等连接方式固定到箱体上，但本申请实施例对此并不限定。
可选地，固定板505与电池单体20之间可以通过粘接的方式固定连接，例如，通过结构胶粘接，但本申请实施例对此并不限定。
可选地，在本申请一个实施例中，固定板505包括沿第一方向向远离电池模块50的方向延伸形成的第一连接部506，第一连接部506用于连接箱体的壁。例如，以连接箱体的底壁为例，在固定板505靠近底壁的位置，可向远离电池模块50的方向，即向外延伸形成第一连接部506，通过第一连接部506连接箱体的底壁。当然，固定板505的第一连接部506也可以与箱体的侧壁连接，本申请对此并不限定。
第一连接部506可以平行于所连接的箱体的壁，例如，第一连接部506平行于箱体的底壁。第一连接部506的面积可以根据与所连接的箱体的壁的固定方式而设 定，以满足所需的固定效果。
可选地，在本申请一个实施例中，第一连接部506可以由固定板505弯折而形成。例如，第一连接部506可以由固定板505的靠近所连接的壁的边缘向远离电池模块50的方向弯折而形成。以连接箱体的底壁为例，固定板505的下边缘可以向外弯折形成第一连接部506。这样，第一连接部506与固定板505的主体为一体结构，从而可以增强连接性能。
通过第一连接部506连接箱体的壁，可以实现固定板505与箱体的壁的固定连接，从而可以将电池单体20的载荷传递到该箱体的壁，从而保证电池10的结构强度。
可选地，在本申请一个实施例中，固定板505还包括沿第一方向向远离电池模块100的方向延伸形成的第二连接部507，第二连接部507用于连接固定板505与隔板503。例如，在固定板505与隔板503连接的位置，可向远离电池模块100的方向，即向外延伸形成第二连接部507，固定板505通过第二连接部507与隔板503固定连接。
可选地，除了连接隔板503外，第二连接部507还可以同时实现固定板505间的连接。例如，电池模块100内每列电池单体20设置一个固定板505，电池模块100内的隔板503与两列电池单体20对应的两个固定板505通过第二连接部507固定在一起。
第二连接部507可以平行于隔板503。第二连接部507的面积可以根据固定方式而设定，以满足所需的固定效果。
可选地，在本申请一个实施例中，第二连接部507可以由固定板505弯折而形成。例如，第二连接部507可以由固定板505的靠近隔板503的边缘向远离电池模块100的方向弯折而形成。这样，第二连接部507与固定板505的主体为一体结构，从而可以增强连接性能。
可选地，在本申请一个实施例中，隔板503可以与相邻的两列电池单体20中的一列电池单体20两端的固定板505一体成型，这样只需对于另一列电池单体20设置固定板505；或者，隔板503可以与相邻的两列电池单体20对应的固定板505一体成型。
图17为本申请一实施例的另一种电池模块的结构示意图。可选地，在本申请一实施例中，如图17所示，电池模块50中相邻的两列电池单体20之间设置有第二 热管理部件701，第二热管理部件701沿第一方向延伸，第二热管理部件701用于调节电池单体20的温度。例如，该第二热管理部件可以为水冷板，通过在同一个电池模块50中的相邻的两列电池单体20中设置沿第一方向延伸的水冷板，可以快速高效地冷却或加热电池单体20。
可选地，沿第一方向，第二热管理部件701的长度小于电池模块50的长度。例如，如图17所示，第二热管理部件701沿第一方向不凸出于电池模块50，每列电池单体20通过粘接的方式与箱体的底壁连接，第二热管理部件701被夹持在相邻的两列电池单体20之间并与该相邻的两列电池单体20抵接。同时，第二热管理部件701还可以填充相邻的两列电池单体20之间的间隙，防止颗粒和粘接剂进入该间隙，避免短路及析锂现象的发生。
可选地，在本申请一实施例中，阻挡部件501与电池单体20的表面积最大的壁抵接。例如，阻挡部件501与电池单体的最大的壁的表面20a抵接，这样，阻挡部件可以阻止颗粒进入第一间隙，防止颗粒刺破电池单体的表面积最大的表面而导致的短路等现象。
可选地，阻挡部件501还可以与电池单体20的表面积最小的壁抵接，其可以根据电池单体20的排列方式设置，本申请实施例对此不作限定。
应理解，本申请各实施例中相关的部分可以相互参考，为了简洁不再赘述。
本申请一个实施例还提供了一种用电设备，该用电设备可以包括前述实施例中的电池10。可选地，该用电设备可以为车辆1、船舶或航天器等，但本申请实施例对此并不限定。
上文描述了本申请实施例的电池10和用电设备，下面将描述本申请实施例的制备电池的方法和设备，其中未详细描述的部分可参见前述各实施例。
图18示出了本申请一个实施例的制备电池的方法300的示意性流程图。如图13所示，该方法300可以包括：
310，提供多个电池模块50，电池模块50包括：N列电池单体20，N列电池单体20中的每列电池单体20包括沿第一方向排列的多个电池单体20，N列电池单体沿第二方向排列，多个电池模块50沿第二方向排列，相邻的电池模块50之间具有第一间隙500，第一方向垂直于第二方向，N为大于1的整数；
320，提供阻挡部件501，阻挡部件501设置于第一间隙500，用于阻止颗粒 从第一间隙500在第三方向上的第一端50a进入第一间隙500。第一间隙500在第一端50a具有开口，第三方向垂直于第一方向和第二方向。
图19示出了本申请一个实施例的制备电池的设备400的示意性框图。如图14所示，制备电池的设备400可以包括第一提供模块410和第二提供模块420。
第一提供模块410用于提供多个电池模块50，电池模块50包括N列电池单体20，N列电池单体20中的每列电池单体20包括沿第一方向排列的多个电池单体20，N列电池单体20沿第二方向排列，多个电池模块50沿第二方向排列，相邻的电池模块50之间具有第一间隙，第一方向垂直于第二方向，N为大于1的整数。
第二提供模块420用于提供阻挡部件501，阻挡部件501设置于第一间隙500，用于阻止颗粒从第一间隙500的第一端50a进入第一间隙500；其中，第一间隙500在第一端50a具有开口，第三方向垂直于第一方向和第二方向。
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 (16)
- 一种电池(10)，其特征在于，包括：多个电池模块(50)，所述电池模块(50)包括N列电池单体(20)，所述N列电池单体(20)中的每列电池单体(20)包括沿第一方向排列的多个电池单体(20)，所述N列电池单体(20)沿第二方向排列，多个所述电池模块(50)沿所述第二方向排列，相邻的所述电池模块(50)之间具有第一间隙(500)，所述第一方向垂直于所述第二方向，N为大于1的整数；阻挡部件(501)，所述阻挡部件(501)设置于所述第一间隙(500)，用于阻止颗粒从所述第一间隙(500)在第三方向上的第一端(50a)进入所述第一间隙(500)；其中，所述第一间隙(500)在所述第一端(50a)具有开口，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。
- 根据权利要求1所述的电池(10)，其特征在于，所述阻挡部件(501)包括：第一阻挡条(5011)，所述第一阻挡条(5011)设置于所述第一端(50a)并沿所述第一方向延伸，以在所述第一端(50a)处封堵所述第一间隙(500)的所述开口。
- 根据权利要求2所述的电池(10)，其特征在于，所述阻挡部件(501)还包括：第二阻挡条(5012)，所述第二阻挡条(5012)设置于第二端(50b)并沿所述第一方向延伸以在所述第二端(50b)封堵所述第二端(50b)，所述第二阻挡条(5012)用于阻止所述第二端(50b)处的粘接剂进入所述第一间隙(500)；其中，所述第二端(50b)与所述第一端(50a)分别为所述第一间隙(500)在所述第三方向上相对的两端。
- 根据权利要求2或3所述的电池(10)，其特征在于，所述阻挡部件(501)还包括：第三阻挡条(5013)，所述第三阻挡条(5013)设置于第三端(50c)和第四端(50d)并沿所述第三方向延伸，以在所述第三端(50c)和所述第四端(50d)封堵所述第一间隙(500)；其中，所述第三端(50c)和第四端(50d)分别为所述第一间隙(500)在所述第一方向上相对的两端。
- 根据权利要求3所述的电池(10)，其特征在于，所述阻挡部件(501)还包括：第四阻挡条(5014)，所述第四阻挡条(5014)沿所述第三方向延伸并连接所述第一阻挡条(5011)和所述第二阻挡条(5012)。
- 根据权利要求5所述的电池(10)，其特征在于，所述第四阻挡条(5014)设置于每列电池单体(20)中相邻的电池单体(20)之间的第二间隙(600)处，所述第四阻挡条(5014)在所述第一方向上的宽度大于所述第二间隙(600)在所述第一方向上的最大宽度。
- 根据权利要求1所述的电池(10)，其特征在于，所述阻挡部件(501)包括：阻挡板(5015)，所述阻挡板(5015)沿所述第一方向延伸并填充所述第一间隙(500)。
- 根据权利要求7所述的电池(10)，其特征在于，所述阻挡板(5015)为第一热管理部件，用于调节所述电池单体(20)的温度。
- 根据权利要求1至8中任一项所述的电池(10)，其特征在于，所述电池模块(50)还包括：N－1个隔板(503)，所述隔板(503)沿所述第一方向延伸且设置于相邻的两列电池单体(20)之间，所述隔板(503)与相邻的两列电池单体(20)中的每个电池单体(20)固定连接。
- 根据权利要求9所述的电池(10)，其特征在于，所述隔板(503)在所述第一方向上的端部设置有固定结构，所述隔板(503)通过所述固定结构固定于用于容纳所述电池模块(50)的箱体。
- 根据权利要求10所述的电池(10)，其特征在于，所述固定结构包括固定板(505)，所述固定板(505)与所述隔板(503)的所述端部固定连接，且与位于所述隔板(503)的所述端部的电池单体(20)固定连接。
- 根据权利要求1至8中任一项所述的电池(10)，其特征在于，所述电池模块(50)中相邻的两列电池单体(20)之间设置有第二热管理部件(701)，所述第二热管理部件(701)沿所述第一方向延伸，所述第二热管理部件(701)用于调节所述电池单体(20)的温度。
- 根据权利要求1至12中任一项所述的电池(10)，其特征在于，所述阻挡部件(501)与所述电池单体(20)的表面积最大的壁抵接。
- 一种用电设备，其特征在于，包括：根据权利要求1至13中任一项所述的电池(10)，所述电池(10)用于提供电能。
- 一种制备电池的方法(300)，其特征在于，包括：提供(310)多个电池模块(50)，所述电池模块(50)包括N列电池单体(20)，所述N列电池单体(20)中的每列电池单体(20)包括沿第一方向排列的多个电池单体(20)，所述N列电池单体(20)沿第二方向排列，多个所述电池模块(50)沿所述第二方向排列，相邻的所述电池模块(50)之间具有第一间隙(500)，所述第一方向垂直于所述第二方向，N为大于1的整数；提供(320)阻挡部件(501)，所述阻挡部件(501)设置于所述第一间隙(500)，用于阻止颗粒从所述第一间隙(500)在第三方向上的第一端(50a)进入所述第一间隙(500)；其中，所述第一间隙(500)在所述第一端(50a)具有开口，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。
- 一种制备电池的设备(400)，其特征在于，包括：第一提供模块(410)，用于提供多个电池模块(50)，所述电池模块(50)包括N列电池单体(20)，所述N列电池单体(20)中的每列电池单体(20)包括沿第一方向排列的多个电池单体(20)，所述N列电池单体(20)沿第二方向排列，多个所述电池模块(50)沿所述第二方向排列，相邻的所述电池模块(50)之间具有第一间隙(500)，所述第一方向垂直于所述第二方向，N为大于1的整数；第二提供模块(420)，用于提供阻挡部件(501)，所述阻挡部件(501)设置于所述第一间隙(500)，用于阻止颗粒从所述第一间隙(500)在第三方向上的第一端(50a)进入所述第一间隙(500)；其中，所述第一间隙(500)在所述第一端(50a)具有开口，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。
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