CN216354418U - 电池以及用电装置 - Google Patents

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CN216354418U CN202122429815.XU CN202122429815U CN216354418U CN 216354418 U CN216354418 U CN 216354418U CN 202122429815 U CN202122429815 U CN 202122429815U CN 216354418 U CN216354418 U CN 216354418U
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王育文
吴益扬
游兴艳
叶永煌
吴宁生
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Abstract

本申请实施例提供一种电池以及用电装置。电池包括:电池单体;以及温控装置,设置于电池单体的表面,温控装置包括弹性体和填充于弹性体内的相变材料,弹性体与电池单体抵接,以使电池单体产生的热量经弹性体传导至相变材料并发生相变反应。本申请能够提高电池的安全性能和能量密度。

Description

电池以及用电装置
技术领域
本申请涉及电池技术领域,并且更具体地,涉及一种电池以及用电装置。
背景技术
电池广泛用于电子设备,例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等等。
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。
实用新型内容
本申请提供一种电池以及用电装置,能够增强电池的安全性。
第一方面,本申请实施例提供了一种电池,包括:
电池单体;以及
温控装置,设置于电池单体的表面,温控装置包括弹性体和填充于弹性体内的相变材料,弹性体与电池单体抵接,以使电池单体产生的热量经弹性体传导至相变材料并发生相变反应。
上述技术方案中,温控装置包括弹性体和填充于弹性体的相变材料,温控装置设置于电池单体的表面,在充放电过程中,电池单体内产生的热量经电池单体的表面传导至弹性体,并由弹性体传导至相变材料,相变材料吸收热量并用于相变反应,使得电池单体内的热量得到消散,防止热量聚积于电池单体内部导致热失控等,能够及时调节电池单体内的温度,提高电池的安全性能。在充放电过程中,电池单体发生膨胀或收缩,尤其是膨胀时电池单体会给与温控装置一定的膨胀作用力,弹性体受到膨胀作用力被压缩发生形变,并带动弹性体内部的相变材料被压缩,膨胀作用力消失后,弹性体能够在一定程度上恢复形变;弹性体和相变材料耦合为一体,弹性体的弹性作用能够给与温控装置缓冲性能,并能够缓冲电池单体产生的膨胀作用力,从而能够降低电池单体在循环过程中的膨胀力,减少对电池的箱体组件的膨胀力,提升电池整体的结构稳定性,并提高电池的安全性能;同时也有利于改善电池单体的性能,对电池单体起到防护作用。将相变材料和弹性体封装为一体,相变材料不会泄露,且温控装置不仅具有缓冲功能还具有温度调节功能,该温控装置的缓冲性能能够减少甚至取消缓冲垫的使用,从而提升电池的能量密度。
在一些实施例中,电池单体设置为多个,多个电池单体沿第一方向依次布置;至少相邻的两个电池单体之间设有温控装置。
本申请实施例在相邻电池单体之间设有温控装置,温控装置能够及时吸收温度较高的电池单体内的热量,调控该电池单体的温度,降低电池单体不同位置的温差,保证电池单体的最佳性能,同时降低电池单体工作过程中的最高温度,防止电池单体的热量累积导致热失控,保证电池单体的正常工作,进而提高电池的安全性能。
在一些实施例中,电池单体包括沿第一方向相对的两个第一面和沿与第一方向垂直的方向相对的两个第二面;温控装置设于至少一个第一面和/或至少一个第二面。
在本申请实施例中,电池单体产生的热量通过第一面和/或第二面传导至温控装置,温控装置的相变材料能够吸收热量及时调控电池单体内的温度。
在一些实施例中,温控装置包括设于弹性体的容纳部;电池包括设于容纳部并与电池单体相抵的温感装置,温感装置用于采集电池单体的温度并将温度向外传输。
在本申请实施例中,温感装置设置于容纳部内,弹性体能够给与温感装置防护作用,降低温感装置被电池单体膨胀挤压的可能性,能够保证温感装置的有效性。并且温感装置设置于容纳部内,不会进一步占据电池空间,有利于提升电池的能量密度。
在一些实施例中,容纳部包括第一容纳部,第一容纳部沿温控装置的厚度方向贯穿温控装置;温感装置的至少部分设置于第一容纳部内。在本申请实施例中,第一容纳部为孔状结构,温感装置设于第一容纳部内,温感装置能够直接与电池单体的表面接触,提高温度采集的准确性。
在一些实施例中,容纳部包括第二容纳部,第二容纳部从弹性体的外表面朝向弹性体的内表面的方向凹陷形成;温感装置的至少部分设置于第二容纳部。在本申请实施例中,第二容纳部为凹槽式结构,凹槽式结构能够提高温感装置安装的准确性。
在一些实施例中,容纳部包括第一容纳部和第二容纳部;温感装置包括:设于第一容纳部的采集部,与电池单体相抵并用于采集电池单体的温度;设于第二容纳部的传输部,与采集部连接并用于向外传输温度。
在本申请实施例中,第一容纳部为孔状结构,采集部设于第一容纳部内,采集部能够与电池单体的表面直接接触,能够提高温度采集的准确性。第二容纳部为凹槽式结构,与第二容纳部相对的温控装置的强度相对较高,由于传输部的长度较长,将其设于第二容纳部,能够提高电池整体的强度。
在一些实施例中,电池单体包括沿第一方向相对的两个第一面和沿与第一方向垂直的方向相对的两个第二面,第一面大于第二面的面积;采集部设于第一面的几何中心。
在本申请实施例中,第一面的面积相较于第二面的面积更大,第一面的几何中心的温度更高,将采集部设置于第一面的几何中心,采集部能够采集电池单体中较高温度处的温度,温度采集更加准确及时,有利于调节外部构件例如热量管理***调节电池的温度,提高电池的安全性。
在一些实施例中,温控装置在温控装置的厚度方向上的投影位于电池单体在温控装置的厚度方向上的投影内。在本申请实施例中,温控装置的在垂直于温控装置的厚度方向的截面积小于电池单体的在垂直于温控装置的厚度方向的截面积。温控装置受到电池单体给与的作用力被压缩后,被压缩后的温控装置的在温控装置的厚度方向的截面积变大,但是也基本不会对电池的能量密度造成影响,从而能够保证电池的能量密度。
第二方面,本申请实施例提供了一种用电装置,包括第一方面的电池,电池用于提供电能。
根据本申请实施例的温控装置,在充放电过程中,电池单体内产生的热量经电池单体的表面传导至弹性体,并由弹性体传导至相变材料,相变材料吸收热量并用于相变反应,使得电池单体内的热量得到消散,防止热量聚积于电池单体内部导致热失控等,能够及时调节电池单体内的温度,提高电池的安全性能。且弹性体和相变材料耦合为一体,弹性体的弹性作用能够给与温控装置缓冲性能,并能够缓冲电池单体产生的膨胀作用力,从而能够防护电池单体,并提高电池的安全性能。
附图说明
下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1是本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图;
图2是本申请一些实施例提供的电池的***示意图;
图3是图2所示的电池模块的结构示意图;
图4是本申请一些实施例提供的电池单体的***示意图;
图5是本申请另一些实施例提供的电池模块的***示意图;
图6是图5所示的电池模块在I处的放大示意图;
图7是本申请另一些实施例提供的电池模块的结构示意图;
图8是图7所示的电池模块沿A-A线作出的剖视示意图;
图9是图8所示的电池模块在II处的放大示意图;
在附图中,附图未必按照实际的比例绘制。
其中,图中各附图标记:
X、第一方向;Y、第二方向;
1、车辆;2、电池;3、控制器;4、马达;5、箱体组件;51、第一箱体部;52、第二箱体部;53、容纳空间;6、电池模块;7、电池单体;71、电极组件;72、外壳组件;721、壳体;722、端盖组件7a、第一面;7b、第二面;
8、温控装置;81、弹性体;81a、外表面;81b、内表面;82、相变材料;83、容纳部;831、第一容纳部;832、第二容纳部;
9、温感装置;91、采集部;92、传输部。
具体实施方式
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。
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)。
本申请中,电池单体可以包括锂离子二次电池单体、锂离子一次电池单体、锂硫电池单体、锂钠离子电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体等,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质,电极组件包括正极极片、负极极片和隔离件。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极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;正极集流体包括正极集流部和凸出于正极集流部的正极极耳,正极集流部涂覆有正极活性物质层,正极极耳的至少部分未涂覆正极活性物质层。以锂离子电池单体为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质层包括正极活性物质,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;负极集流体包括负极集流部和凸出于负极集流部的负极极耳,负极集流部涂覆有负极活性物质层,负极极耳的至少部分未涂覆负极活性物质层。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质层包括负极活性物质,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。隔离件的材质可以为PP(polypropylene,聚丙烯)或PE(polyethylene,聚乙烯)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。
电池单体还可以包括外壳组件,外壳组件内部具有容纳腔,该容纳腔是外壳组件为电极组件和电解质提供的密闭空间。外壳组件包括壳体和端盖组件,壳体为一侧开口的空心结构,端盖组件盖合于壳体的开口处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件和电解质的容纳腔。
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、充放电倍率等性能参数,另外,还需要考虑电池的安全性。
发明人发现,电池单体在充放电过程中会产生热量,如热量不能及时散至外部环境,可能会导致电池单体内聚积过多热量,从而导致电池单体的热失控,引发安全风险。
鉴于此,本申请实施例提供了一种技术方案,在该技术方案中,电池包括:电池单体;以及温控装置,设置于电池单体的表面,温控装置包括弹性体和填充于弹性体内的相变材料,弹性体与电池单体抵接,以使电池单体产生的热量经弹性体传导至相变材料并发生相变反应。具有这种结构的电池能够及时将电池单体所产生的热量向外传导,能够起到调节电池温度的作用,从而提高电池的安全性。
本申请实施例描述的技术方案适用于包含电池单体的电池以及使用电池的用电装置。
用电装置可以是车辆、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电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具,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等。本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。
以下实施例为了方便说明,以用电装置为车辆为例进行说明。
图1是本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图。如图1所示,车辆1的内部设置有电池2,电池2可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。电池2可以用于车辆1的供电,例如,电池2可以作为车辆1的操作电源。
车辆1还可以包括控制器3和马达4,控制器3用来控制电池2为马达4供电,例如,用于车辆1的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中,电池2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,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
图2是本申请一些实施例提供的电池的***示意图。如图2所示,电池2包括箱体组件5和电池单体(图2中未示出),电池单体容纳于箱体组件5内。
箱体组件5用于容纳电池单体,箱体组件5可以是多种结构。在一些实施例中,箱体组件5可以包括第一箱体部51和第二箱体部52,第一箱体部51与第二箱体部52相互盖合,第一箱体部51和第二箱体部52共同限定出用于容纳电池单体的容纳空间53。第二箱体部52可以是一端开口的空心结构,第一箱体部51为板状结构,第一箱体部51盖合于第二箱体部52的开口侧,以形成具有容纳空间53的箱体组件5;第一箱体部51和第二箱体部52也均可以是一侧开口的空心结构,第一箱体部51的开口侧盖合于第二箱体部52的开口侧,以形成具有容纳空间53的箱体组件5。当然,第一箱体部51和第二箱体部52可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。
为提高第一箱体部51与第二箱体部52连接后的密封性,第一箱体部51与第二箱体部52之间也可以设置密封结构,比如,密封胶、密封圈等。
假设第一箱体部51盖合于第二箱体部52的顶部,第一箱体部51亦可称之为上箱盖,第二箱体部52亦可称之为下箱体。
在电池2中,电池单体可以是一个,也可以是多个。若电池单体为多个,多个电池单体之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体构成的整体容纳于箱体组件5内;当然,也可以是多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模块6,多个电池模块6再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体组件5内。
图3是图2所示的电池模块的结构示意图。如图3所示,在一些实施例中,电池单体7为多个,多个电池单体7先串联或并联或混联组成电池模块6。多个电池模块6再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体组件内。
电池模块6中的多个电池单体7之间可通过汇流部件实现电连接,以实现电池模块6中的多个电池单体7的并联或串联或混联。
图4是本申请一些实施例提供的电池单体的***示意图;图5是本申请另一些实施例提供的电池模块的***示意图;图6是图5所示的电池模块在I处的放大示意图;图7是本申请另一些实施例提供的电池模块的结构示意图;图8是图7所示的电池模块沿A-A线作出的剖视示意图;图9是图8所示的电池模块在II处的放大示意图。
如图4至图9所示,在一些实施例中,电池包括电池单体7以及温控装置8,温控装置8设置于电池单体7的表面,温控装置8包括弹性体81和填充于弹性体81内的相变材料82,弹性体81与电池单体7抵接,以使电池单体7产生的热量经弹性体81传导至相变材料82并发生相变反应。
在本申请实施例中,电池单体7包括电极组件71和外壳组件72,电极组件71容纳于外壳组件72内。
在一些实施例中,外壳组件72可以包括壳体721和端盖组件722,壳体721为一侧开口的空心结构,端盖组件722盖合于壳体721的开口处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件71和电解液的容纳腔。
在另一些实施例中,外壳组件72也可以是其他结构,比如,外壳组件72包括壳体721和两个端盖组件722,壳体721为相对的两侧开口的空心结构,一个端盖组件722对应盖合于壳体721的一个开口处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件71和电解液的容纳腔。
在电池单体7中,容纳于外壳组件72内的电极组件71可以是一个,也可以是多个。示例性的,在图5中电极组件71为四个。
电极组件71是电池单体7实现充放电功能的核心部件,在充放电过程中,电极组件71会产生热量,电池单体7内的温度升高,热量会散发外壳组件,并由外壳组件72传导至外部。在上述充放电过程中,电极组件71还会释放气体,气体将会导致电池单体7内部的压力增加,并给与外壳组件72作用力,外壳组件72可能会发生一定程度的变形,体现为电池单体7发生膨胀。
本申请实施例的弹性体81是指具有一定弹性的结构,在受到外部作用力时,弹性体81能够发生形变,并且在除去外部作用力时弹性体81能够在一定程度上恢复原状。并且本申请实施例的弹性体81具有导热性能,能够将电池单体内的热量传输至相变材料82。弹性体81可采用有机高分子材料制成,示例性地,弹性体81的材质可选自导热橡胶等。
本申请实施例的相变材料82(Phase Change Material,PCM)是指温度不变的情况下而改变物质状态并能吸收或释放潜热的物质。其中,转变物质状态的过程为相变过程,且相变材料82在相变前后的温度几乎维持不变。本申请实施例的相变材料82可以选自有机相变材料、无机相变材料或复合相变材料。示例性地,有机相变材料选自烷烃类相变材料、脂肪酸类相变材料、脂肪醇类相变材料、脂肪酸酯类相变材料等。无机相变材料选自结晶水合盐类相变材料、熔融盐类相变材料等。复合相变材料选自石蜡和膨胀石墨的组合物、或者带结晶水的硝酸钠、石蜡、白炭黑、聚丙烯酰胺凝胶和三甲醇丙烷的组合物等。
以复合相变材料为例进行相变过程的说明,在电池单体7充放电过程中会产生热量,复合相变材料吸收热量,由固态转变为液态。当外界环境温度较低时,复合相变材料能够释放热量,由液态转变为固态,并将热量传导至电池单体内,保持电池单体7内的温度稳定。
本申请实施例的温控装置8包括弹性体81和填充于弹性体81的相变材料82,温控装置8设置于电池单体7的表面,在充放电过程中,电池单体7内产生的热量经电池单体7的表面传导至弹性体81,并由弹性体81传导至相变材料82,相变材料82吸收热量并用于相变反应,使得电池单体7内的热量得到消散,防止热量聚积于电池单体7内部导致热失控等,能够及时调节电池单体7内的温度,提高电池的安全性能。在充放电过程中,电池单体7发生膨胀或收缩,尤其是膨胀时电池单体7会给与温控装置8一定的膨胀作用力,弹性体81受到膨胀作用力被压缩并发生形变,并带动弹性体81内部的相变材料82被压缩,在膨胀作用力消失后,弹性体81能够在一定程度上恢复形变,弹性体81和相变材料82耦合为一体,弹性体81的弹性作用能够给与温控装置8缓冲性能,并能够缓冲电池单体产生的膨胀作用力,从而能够降低电池单体7在充放电循环过程中的膨胀力,减少对电池的箱体组件的膨胀力,提升电池整体的结构稳定性,并提高电池的安全性能;同时也有利于改善电池单体7的性能,对电池单体7起到防护作用。将相变材料82和弹性体81封装为一体,相变材料82不会泄露,且温控装置8不仅具有缓冲功能还具有温度调节功能,该温控装置的缓冲性能能够减少甚至取消缓冲垫的使用,从而提升电池的能量密度。
在本申请实施例中,电池单体7可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。为便于理解本申请,在下文中以长方体的电池单体为例进行举例说明。
如图5所示,电池单体7包括沿第一方向X相对设置的两个第一面7a和沿第二方向Y相对设置的两个第二面7b,第一方向X垂直于第二方向Y。第一面7a和第二面7b均为壳体的侧面,且第一面7a的面积大于第二面7b的面积,两个第一面7a和两个第二面7b围合形成壳体的至少部分表面。当然,壳体的表面还可以包括底面,底面和侧面连接并共同围合形成壳体的表面。
在图5中所示的方向中,X表示第一方向,Y表示第二方向,X方向和Y方向垂直。
在一些实施例中,至少一个第二面7b设置有温控装置8。温控装置8可以设置于两个第二面7b中的其中一个,也可以设置于两个第二面7b。电池单体7产生的热量通过第二面7b传导至温控装置8,温控装置8的相变材料82能够吸收热量及时调控电池单体7内的温度。
在另一些实施例中,至少一个第一面7a设置有温控装置8。温控装置8可以设置于两个第一面7a中的其中一个,也可以设置于两个第一面7a。第一面7a的面积相较于第二面7b更大,第一面7a和温控装置8的弹性体81的接触面积更大,能够增加弹性体81的热传导面积,电池单体7内的热量经弹性体81能够更快传输至相变材料82,相变材料82吸收热量并能够及时调控电池单体7内的温度。
在再一些实施例中,至少一个第一面7a设置有温控装置8,和至少一个第二面7b设置有温控装置8。温控装置8的设置位置更多,温控装置8的弹性体81和电池单体7的接触面更大,能够进一步增加弹性体81的热传导的面积,并加快热量传导至相变材料82,从而提高电池单体的温度调控速度。
在本申请实施例中,电池可以包括一个电池单体、或者多个电池单体,电池单体的数量可根据实际生产需求灵活调控。
在一些实施例中,电池包括一个电池单体,温控装置8可设置于电池单体的侧面。侧面的温度较高,将温控装置8设置于侧面利于及时移除电池单体所产生的热量。
请继续参阅图5,在另一些实施例中,电池包括多个电池单体7,多个电池单体7沿第一方向X依次布置,至少相邻的两个电池单体7之间设有温控装置8。如果相邻的两个电池单体中的其中一个电池单体的温度较高,该温度较高的电池单体可能会将热量传输至相邻的电池单体中,导致相邻的电池单体的温度过高。本申请实施例在相邻的两个电池单体7之间设有温控装置8,温控装置8能够及时吸收温度较高的电池单体7内的热量,调控该电池单体7的温度,降低电池单体7不同位置的温差,保证电池单体7的最佳性能,同时降低电池单体7在工作过程中的最高温度,防止电池单体7的热量累积导致热失控,保证各电池单体7的正常工作;并且能够防止该电池单体7的热量传导至相邻的电池单体7中,从而提高各电池单体7的温度稳定性,提高电池的安全性能。
当然,温控装置8不仅可以设置在相邻的两个电池单体7之间,还可以设置于相邻的两个电池单体7并不接触的表面例如第二面7b上,从而进一步提高温控装置8移除电池单体7内的热量的速度。
以电池单体为长方体为例进行说明,多个电池单体7的第一面7a相对设置,至少在电池单体的第一面7a设置温控装置8。由于第一面7a的面积相对更大,即热传导面积更大,将温控装置8设置于第一面7a,能够更及时地对电池单体7的温度进行调控,提高电池的安全性能。当然,还可以在电池单体的第二面7b、底面等设置温控装置8,进一步提高热传导面积,提高电池单体7内部温度的调控速度。
请继续参阅图5,在一些实施例中,温控装置8在温控装置8的厚度方向上的投影位于电池单体7在温控装置8的厚度方向上的投影内。温控装置8的在垂直于温控装置8的厚度方向的截面积小于电池单体7的在垂直于温控装置8的厚度方向的截面积。温控装置8受到电池单体7给与的作用力被压缩后,被压缩后的温控装置8的在温控装置8的厚度方向的截面积变大,但是也基本不会对电池的能量密度造成影响,从而能够保证电池的能量密度。示例性地,温控装置8的高度小于电池单体7的高度,温控装置8的在第二方向Y的尺寸小于电池单体7在第二方向Y的尺寸。在图5中,温控装置8的厚度方向与X方向平行。
为了及时监控电池单体的温度,通常会在电池中设置温感装置,但是在电池单体的充放电过程中电池单体会发生膨胀或收缩,尤其是膨胀时可能会对温感装置造成挤压,造成温度装置失效,不能及时有效的监控电池单体的温度,容易出现电池单体的热失控等安全风险。
如图5所示,在一些实施例中,温控装置8包括设于弹性体81的容纳部83;电池包括设于容纳部83并与电池单体7相抵的温感装置9,温感装置9用于采集电池单体7的温度并将温度向外传输。
在电池单体7的充放电过程中,电池单体7会给与弹性体81作用力,弹性体81会发生形变,在作用力消失后,弹性体81能够恢复形变,容纳部83设于弹性体81,温感装置9设置于容纳部83内,弹性体81能够给与温感装置9防护作用,降低温感装置9被电池单体7膨胀挤压的可能性,能够保证温感装置9的有效性,温感装置9能够及时采集电池单体7内的温度并将其向外传输,便于后续根据电池单体7内的温度进行电池调控。并且温感装置9设置于容纳部83内,不会进一步占据电池空间,有利于提升电池的能量密度。
请继续参阅图5,在一些实施例中,温感装置9包括采集部91和传输部92。采集部91与电池单体7相抵并用于采集电池单体7的温度。传输部92与采集部91电连接并用于向外传输温度。在本申请实施例中,采集部91采集电池单体7的温度并能够将其转换为可用于输出的数字信号,传输部92将该数字信号传输至外部。示例性地,采集部91可以为接触式温度传感器或非接触式温度传感器,传输部92可以为导线,导线与外部构件例如热量管理***电连接。
在一些实施例中,采集部91设置于第一面7a的几何中心。第一面7a的面积相较于第二面7b的面积更大,相较于电池单体7的其他面例如壳体的底面、第二面7b或者端盖组件的表面,第一面7a的几何中心的温度更高,将采集部91设置于第一面7a的几何中心,采集部91能够采集电池单体7中较高温度处的温度,温度采集更准确及时,并有利于调节外部构件例如热量管理***调节电池的温度,提高电池的安全性。
如图5和图6所示,在一些示例中,容纳部83包括第一容纳部831,第一容纳部831沿温控装置8的厚度方向贯穿温控装置8;温感装置9的至少部分设置于第一容纳部831内。第一容纳部831为孔状结构,温感装置9能够直接与电池单体7的表面接触,提高温度采集的准确性。在图6中,温控装置8的厚度方向与X方向平行。
如图6至图9所示,在另一些示例中,容纳部83包括第二容纳部832,第二容纳部832从弹性体81的外表面81a朝向弹性体81的内表面81b的方向凹陷形成;温感装置9的至少部分设置于第二容纳部832。第二容纳部832为凹槽式结构,凹槽式结构能够提高温感装置9安装的准确性。弹性体81的外表面81a是指弹性体81背离相变材料82的表面,弹性体81的内表面81b是指弹性体81朝向相变材料82的表面。
在本申请实施例中,第二容纳部832可以设置于弹性体81的朝向电池单体的一侧,温感装置9的至少部分可以与电池单体7的表面相抵,与电池单体7的表面直接接触,可以提高温感装置9所采集的温度的准确性。当然,第二容纳部832可以位于弹性体81的背离电池单体7的一侧,便于温感装置9的安装和更换。
在再一些示例中,容纳部83包括第一容纳部831和第二容纳部832。采集部91设于第一容纳部831内,传输部92设于第二容纳部832内。第一容纳部831为孔式结构,将采集部91设于第一容纳部831,采集部91能够与电池单体7的表面直接接触,能够提高温度采集的准确性;并且将采集部91设于第一容纳部831内,能够有效地对采集部91进行防护,并且不会额外占用电池的空间,提升电池的能量密度。第二容纳部832为凹槽式结构,与第二容纳部832相对的温控装置8的强度相对较高,由于传输部92的长度较长,将其设于第二容纳部832,能够提高电池整体的强度;并且将传输部92设于第二容纳部832内,能够有效地对传输部92进行防护,并且也不会额外占用电池的空间,进一步提升电池的能量密度。
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 (10)

1.一种电池,其特征在于,包括:
电池单体(7);以及
温控装置(8),设置于所述电池单体(7)的表面,所述温控装置(8)包括弹性体(81)和填充于所述弹性体(81)内的相变材料(82),所述弹性体(81)与电池单体(7)抵接,以使所述电池单体(7)产生的热量经所述弹性体(81)传导至所述相变材料(82)并发生相变反应。
2.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述电池单体(7)设置为多个,多个所述电池单体(7)沿第一方向(X)依次布置;至少相邻的两个所述电池单体(7)之间设有所述温控装置(8)。
3.如权利要求1或2所述的电池,其特征在于,所述电池单体(7)包括沿第一方向(X)相对的两个第一面(7a)和沿与所述第一方向(X)垂直的方向相对的两个第二面(7b);所述温控装置(8)设于至少一个所述第一面(7a)和/或至少一个所述第二面(7b)。
4.如权利要求1所述的电池,其特征在于,
所述温控装置(8)包括设于所述弹性体(81)的容纳部(83);
所述电池还包括设于所述容纳部(83)并与所述电池单体(7)相抵的温感装置(9),所述温感装置(9)用于采集所述电池单体(7)的温度并将所述温度向外传输。
5.如权利要求4所述的电池,其特征在于,
所述容纳部(83)包括第一容纳部(831),所述第一容纳部(831)沿所述温控装置(8)的厚度方向贯穿所述温控装置(8);
所述温感装置(9)的至少部分设置于所述第一容纳部(831)内。
6.如权利要求4或5所述的电池,其特征在于,
所述容纳部(83)包括第二容纳部(832),所述第二容纳部(832)从所述弹性体(81)的外表面(81a)朝向所述弹性体(81)的内表面(81b)的方向凹陷形成;所述温感装置(9)的至少部分设置于第二容纳部(832)。
7.如权利要求6所述的电池,其特征在于,所述温感装置(9)包括:
所述容纳部(83)包括第一容纳部(831)和所述第二容纳部(832);
采集部(91),设于所述第一容纳部(831)、与所述电池单体(7)相抵并用于采集所述电池单体(7)的温度;
传输部(92),设于所述第二容纳部(832)、与所述采集部(91)连接并用于向外传输温度。
8.如权利要求7所述的电池,其特征在于,
所述电池单体(7)包括沿第一方向(X)相对的两个第一面(7a)和沿与所述第一方向(X)垂直的方向相对的两个第二面(7b),所述第一面(7a)的面积大于所述第二面(7b)的面积;
所述采集部(91)设于所述第一面(7a)的几何中心。
9.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述温控装置(8)在所述温控装置(8)的厚度方向上的投影位于所述电池单体(7)在所述温控装置(8)的厚度方向上的投影内。
10.一种用电装置,其特征在于,包括如权利要求1至9任一项所述的电池(2),所述电池(2)用于提供电能。
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