CN219534642U - 一种热管理组件、电池和用电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种热管理组件、电池和用电装置，涉及电池技术领域。热管理组件包括层叠布置的换热层和可压缩层。可压缩层的弹性模量小于换热层的弹性模量。热管理组件用于应用于电池中，换热层能够提高电池的换热效率，提高电池的散热能力；可压缩层的弹性模量较小，在受到电池单体释放的膨胀力后，可压缩层可沿电池单体的膨胀力作用方向产生形变，从而吸收电池单体膨胀的部分，保证电池单体膨胀空间，避免整个电池模组产生较大的形变，并且可压缩层有利于在装配电池时吸收公差，便于安装以及保持电池的紧凑结构。

Description

一种热管理组件、电池和用电装置
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2022年06月14日提交的名称为“一种热管理组件、电池和用电装置”的PCT专利申请PCT/CN2022/098727的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种热管理组件、电池和用电装置。
背景技术
电池单体在工作时会放出大量的热量，如果电池内部的热量无法及时排出，电池内部的问题会持续上升，导致电池单体需要在较高的温度下工作，严重影响电池的寿命，严重时可能造成热失控，甚至引发起火***等安全事故。且电池单体在循环过程中会膨胀最终导致电池壳体变形膨胀。
实用新型内容
鉴于上述问题，本申请提供一种热管理组件、电池和用电装置，其能够提高电池的换热效率，并且吸收电池单体膨胀的部分。
第一方面，本申请提供了一种热管理组件，其包括：层叠布置的换热层和可压缩层。可压缩层的弹性模量小于换热层的弹性模量。
本申请实施例的技术方案中，热管理组件用于应用于电池中，换热层能够提高电池的换热效率，提高电池的散热能力；可压缩层的弹性模量较小，在受到电池单体释放的膨胀力后，可压缩层可沿电池单体的膨胀力作用方向产生形变，从而吸收电池单体膨胀的部分，保证电池单体膨胀空间，避免整个电池模组产生较大的形变，并且可压缩层有利于在装配电池时吸收公差，便于安装以及保持电池的紧凑结构。
在一些实施例中，可压缩层包括可压缩腔。在受到电池单体释放的膨胀力后，可压缩腔的气体被压缩从而使得可压缩层沿电池单体的膨胀力作用方向产生形变。
在一些实施例中，可压缩腔中填充有相变材料或弹性材料。当可压缩腔中填充有相变材料时，可以提高电池的热容，使得热管理组件能够实现给电池单体保温或吸收电池单体热量的作用；当可压缩腔中填充有弹性材料时，弹性材料具有较好的弹性，在受到电池单体释放的膨胀力后，弹性材料被压缩从而使得可压缩层沿电池单体的膨胀力作用方向产生形变，并在膨胀力消失后实现回弹，此外，弹性材料还能够增加可压缩层的支撑强度。
在一些实施例中，换热层包括用于容纳换热介质的换热腔。换热层能够用于容纳换热介质，换热介质能够吸收电池单体放出的热量或对电池单体加热，提高电池的换热效率。
在一些实施例中，换热腔中设置有第一支撑件。第一支撑件能够用于提高换热层的强度，从而避免在受到电池单体释放的膨胀力后，换热层产生较大的形变。
在一些实施例中，第一支撑件的弹性模量大于可压缩层的弹性模量。由于可压缩层的弹性模量小于第一支撑件的弹性模量，更容易发生形变，热管理组件在受到电池单体释放的膨胀力后，可压缩层可沿电池单体的膨胀力作用方向产生较大的形变，而换热层基本不会产生形变。
在一些实施例中，换热层和可压缩层沿第一方向层叠布置，第一支撑件沿第一方向支撑于换热腔中。在将热管理组件应用于电池中时，一般使得电池单体沿第一方向抵接于热管理组件，后续电池单体释放的膨胀力也基本沿第一方向，沿第一方向支撑于换热腔中的第一支撑件能够较大程度提高换热层的弹性模量，使得热管理组件在受到电池单体释放的沿第一方向的膨胀力后，可压缩层可沿第一方向产生较大的形变，而换热层基本不会产生形变。
在一些实施例中，可压缩层设置于换热腔中。热管理组件沿层叠方向的两端均为换热腔，可以有效提高热管理组件的两端的电池单体的换热效率，使得整个电池的温度保持的较低水平。
在一些实施例中，换热腔中还设置有用于将可压缩层固定于换热腔中的第一连接结构。第一连接结构能够固定可压缩层，以防止可压缩层相对于换热腔的位置改变。
在一些实施例中，可压缩层的外壁和换热腔的内壁之间限定出换热空间，第一连接结构设置于换热空间中并将换热空间划分为多个流道。多个流道有利于换热介质在换热空间中循环流通，避免局部热管理组件的温度较高。
在一些实施例中，可压缩层包括第一可压缩管，换热层包括第一换热管，第一可压缩管套设在第一换热管中。本申请的热管理组件由第一可压缩管和第一换热管套设而成，有利于热管理组件的成型。
在一些实施例中，换热层设置于可压缩腔中。热管理组件沿层叠方向的两端均为换热腔，可以有效提高热管理组件的形变能力，使其在受到沿层叠方向的两端的电池单体释放的膨胀力后，热管理组件能够产生较好的形变，以吸收电池单体释放膨胀的部分。
在一些实施例中，可压缩层包括导热壁，导热壁限定出可压缩腔。可压缩层的外壁为导热壁，从而有效将电池单体的热量传导至内部的换热层中进行换热。
在一些实施例中，可压缩层包括第二可压缩管，换热层包括第二换热管，第二换热管套设在第二可压缩管中。本申请的热管理组件由第二可压缩管和第二换热管套设而成，有利于热管理组件的成型。
在一些实施例中，热管理组件还包括集流体，集流体包括流液腔，流液腔连通于换热腔，流液腔和换热腔均密封隔绝于可压缩腔。集流体能够用于连通储存换热介质的容器，使换热腔中的换热介质流通，可压缩腔和换热腔不连通，使得换热介质无法进入到可压缩腔中，避免可压缩腔在受到电池单体释放的膨胀力后发生形变导致换热介质溢出。
在一些实施例中，换热层和可压缩层沿第二方向延伸布置，可压缩层沿第二方向的至少一端凸出于换热层。可压缩层凸出于换热层有利于集流体的流液腔密封隔绝于可压缩腔，使得换热介质无法进入到可压缩腔中，避免可压缩腔在受到电池单体释放的膨胀力后发生形变导致换热介质溢出。
在一些实施例中，可压缩腔设置有进风口和出风口。可压缩层可通过进风口和出风口进行风冷，并配合换热层进一步提高热管理组件对于电池的换热效率。
第二方面，本申请提供了一种电池，其包括电池单体和上述实施例中的热管理组件，热管理组件用于调节电池单体的温度。
第三方面，本申请提供了一种用电装置，其包括上述实施例的电池，电池用于提供电能。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
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为本申请一些实施例的车辆的结构示意图；
图2为本申请一些实施例的电池的分解结构示意图；
图3为本申请一些实施例的电池单体的分解结构示意图；
图4为本申请一些实施例的热管理组件的结构示意图；
图5为本申请一些实施例的第一种热管理组件的剖视图；
图6为本申请一些实施例的第二种热管理组件的剖视图；
图7为本申请一些实施例的第三种热管理组件的剖视图；
图8为本申请一些实施例的第四种热管理组件的剖视图；
图9为本申请一些实施例的第五种热管理组件的剖视图；
图10为本申请一些实施例的第一可压缩管的结构示意图；
图11为本申请一些实施例的第一换热管的结构示意图；
图12为本申请一些实施例的第一换热管的侧视图；
图13为本申请一些实施例的第一可压缩管和第一换热管装配后的结构示意图；
图14为本申请一些实施例的第二换热管的结构示意图；
图15为本申请一些实施例的第二可压缩管的结构示意图；
图16为本申请一些实施例的第二可压缩管的侧视图；
图17为本申请一些实施例的第二可压缩管和第二换热管装配后的结构示意图；
图18为本申请的一些实施例的热管理组件的***图；
图19为本申请一些实施例的集流体的结构示意图；
图20为本申请一些实施例的热管理组件和电池单体装配后的结构示意图；
图21为本申请一些实施例的第六种热管理组件的结构示意图。
具体实施方式中的附图标号如下：
1000-车辆；
100-电池；200-控制器；300-马达；
10-箱体；11-第一部分；12-第二部分；
20-电池单体；21-端盖；22-壳体；23-电芯组件；
30-热管理组件；31-第一方向；32-第三方向；33-第二方向；400-换热层；401-换热腔；402-流道；410-支撑件；420-第一连接结构；430-第一换热管；431-第一安装腔；432-第一抵接面；440-第二换热管；441-第二抵接面；450-第二支撑件；500-可压缩层；501-可压缩腔；502-进风口；503-出风口；510-第一可压缩管；511-第一配合面；520-第二可压缩管；521-第二安装腔；522-第二配合面；530-第二连接结构；600-集流体；601-流液腔；602-进出液口；700-管道。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义，本文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；本文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。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“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，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中，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，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”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，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，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。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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实施例中的具体含义。
目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源***，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
本发明人注意到，电池单体在充放电过程中会产生大量的热量，如果不能及时排散电池内部的热量，不仅会影响到电池的寿命，还可能造成热失控，甚至引发起火***等安全事故。且电池在循环过程中，正负极极片在发生膨胀和收缩，且随着循环进行，正极颗粒易破碎，形成较高的厚度膨胀，而负极随着SEI膜的不断修复，石墨颗粒的膨松，也产生非常大的厚度膨胀，最终导致电池壳体膨胀变形，行业通俗形容为“鼓肚子”。
为了缓解电池的散热性并且改善电池的膨胀变形，申请人研究发现，可以在电池中引入热管理组件，并且使得热管理组件既具有散热能力，还可以吸收电池单体膨胀的部分。
基于以上考虑，为了提高电池的散热能力并且吸收电池单体膨胀的部分，发明人经过深入研究，设计了一种热管理组件，其用于应用于电池中，换热层能够提高电池的换热效率，提高电池的散热能力；可压缩层的弹性模量较小，在受到电池单体释放的膨胀力后，可压缩层可沿电池单体的膨胀力作用方向产生形变，从而吸收电池单体膨胀的部分，保证电池单体膨胀空间，避免整个电池模组产生较大的形变，并且可压缩层有利于在装配电池时吸收公差，便于安装以及保持电池的紧凑结构。
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。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的电池箱体，电池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、钠锂离子电池单体、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：圆柱电池单体、方形电池单体和软包电池单体。
电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。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，未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂敷正极活性物质层的正极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负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体，未涂敷负极活性物质层的负极集流体作负极极耳。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(Polypropylene，PP)或聚乙烯(Polyethylene，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。
电池单体还包括集流构件，集流构件用于将电池单体的极耳和电极端子电连接，以将电能从电极组件输送至电极端子，经电极端子输送至电池单体的外部；多个电池单体之间通过汇流部件实现电连接，以实现多个电池单体的串联、并联或者混联。
电池还包括采样端子和电池管理***，采样端子连接于汇流部件，用于采集电池单体的信息，例如电压或者温度等等。采样端子将所采集到的电池单体的信息传递至电池管理***，电池管理***检测到电池单体的信息超出正常范围时，会限制电池的输出功率以实现安全防护。
可以理解的是，本申请实施例中描述的使用电池所适用的用电装置可以为多种形式，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等，例如，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。
本申请的实施例描述的电池单体以及电池不仅仅局限适用于上述所描述的用电装置，还可以适用于所有使用电池单体以及电池的用电装置，但为描述简洁，下述实施例均以电动汽车为例进行说明。
请参阅图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图。车辆1000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1000的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源。车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000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100不仅仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
请参照图2，图2为本申请一些实施例提供的电池的***图。电池100包括箱体10和电池单体20，电池单体20容纳于箱体10内。其中，箱体10用于为电池单体20提供容纳空间，箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体10可以包括第一部分11和第二部分12，第一部分11与第二部分12相互盖合，第一部分11和第二部分12共同限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第二部分12可以为一端开口的空心结构，第一部分11可以为板状结构，第一部分11盖合于第二部分12的开口侧，以使第一部分11与第二部分12共同限定出容纳空间；第一部分11和第二部分12也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分11的开口侧盖合于第二部分12的开口侧。当然，第一部分11和第二部分12形成的箱体10可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
在电池100中，电池单体20可以是多个，多个电池单体20之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内；当然，电池100也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体10内。电池100还可以包括其他结构，例如，该电池100还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体20之间的电连接。
其中，每个电池单体20可以为二次电池或一次电池；还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。电池单体20可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
请参照图3，图3为本申请一些实施例提供的电池单体的分解结构示意图。电池单体20是指组成电池的最小单元。如图3，电池单体20包括有端盖21、壳体22、电芯组件23以及其他的功能性部件。
端盖21是指盖合于壳体22的开口处以将电池单体20的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖21的形状可以与壳体22的形状相适应以配合壳体22。可选地，端盖21可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成，这样，端盖21在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体20能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖21上可以设置有如电极端子等的功能性部件。电极端子可以用于与电芯组件23电连接，以用于输出或输入电池单体20的电能。在一些实施例中，端盖21上还可以设置有用于在电池单体20的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。端盖21的材质也可以是多种的，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中，在端盖21的内侧还可以设置有绝缘件，绝缘件可以用于隔离壳体22内的电连接部件与端盖21，以降低短路的风险。示例性的，绝缘件可以是塑料、橡胶等。
壳体22是用于配合端盖21以形成电池单体20的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电芯组件23、电解液以及其他部件。壳体22和端盖21可以是独立的部件，可以于壳体22上设置开口，通过在开口处使端盖21盖合开口以形成电池单体20的内部环境。不限地，也可以使端盖21和壳体22一体化，具体地，端盖21和壳体22可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面，当需要封装壳体22的内部时，再使端盖21盖合壳体22。壳体22可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地，壳体22的形状可以根据电芯组件23的具体形状和尺寸大小来确定。壳体22的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。
电芯组件23是电池单体20中发生电化学反应的部件。壳体22内可以包含一个或更多个电芯组件23。电芯组件23主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成，并且通常在正极片与负极片之间设有隔膜。正极片和负极片具有活性物质的部分构成电芯组件的主体部，正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳连接电极端子以形成电流回路。
根据本申请的一些实施例，请参阅图4～7，图4为本申请一些实施例的热管理组件的结构示意图，图5为本申请一些实施例的第一种热管理组件的剖视图，图6为本申请一些实施例的第二种热管理组件的剖视图，图7为本申请一些实施例的第三种热管理组件的剖视图。
本申请提供了一种热管理组件30。热管理组件30包括层叠布置的换热层400和可压缩层500。可压缩层500的弹性模量小于换热层400的弹性模量。
换热层400为用于与电池单体进行换热的层状结构。当电池单体的温度比换热层400的温度高时，电池单体的热量传导至换热层400，使得电池单体的温度下降；当电池单体的温度比换热的温度低时，换热层400的热量传导至电池单体，使得电池单体的温度升高。
可压缩层500为受到作用力后压缩形变较大的层状结构。
可选地，当可压缩层500受到沿层叠方向的作用力后，可压缩层500可沿层叠方向压缩并产生较大的形变。
弹性模量是材料或结构在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系。在弹性变形阶段且应力相同的前提下，弹性模量越大，材料或结构的可形变能力越小；弹性模量越小，材料或结构的可形变能力越大。
热管理组件30用于应用于电池中，换热层400能够提高电池的换热效率，提高电池的散热能力；可压缩层500的弹性模量较小，在受到电池单体释放的膨胀力后，可压缩层500可沿电池单体的膨胀力作用方向产生形变，从而吸收电池单体膨胀的部分，保证电池单体膨胀空间，避免整个电池模组产生较大的形变，并且可压缩层500有利于在装配电池时吸收公差，便于安装以及保持电池的紧凑结构。
换热层400的层数可以是一层或多层，可压缩层500的层数也可以是一层或多层。
作为示例，如图5所示，热管理组件30包括一层换热层400和一层可压缩层500；如图6所示，热管理组件30包括两层换热层400和一层可压缩层500，可压缩层500设置于两层换热层400之间；如图7所示，热管理组件30包括一层换热层400和两层可压缩层500，换热层400设置于两层可压缩层500之间。
根据本申请的一些实施例，可选地，可压缩层500包括可压缩腔501。
可压缩腔501为受到可压缩层500受到作用力后体积变小的腔体。
在受到电池单体释放的膨胀力后，可压缩腔501的气体被压缩从而使得可压缩层500沿电池单体的膨胀力作用方向产生形变。
根据本申请的一些实施例，可选地，可压缩腔501中填充有相变材料或弹性材料。
相变材料是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，此时相变材料将吸收或释放大量的潜热。
弹性材料是指弹性模量较低的材料，弹性材料可在电池单体的膨胀力作用下发生较大形变。
当可压缩腔501中填充有相变材料时，可以提高电池的热容，使得热管理组件30能够实现给电池单体保温或吸收电池单体热量的作用；当可压缩腔501中填充有弹性材料时，弹性材料具有较好的弹性，在受到电池单体释放的膨胀力后，弹性材料被压缩从而使得可压缩层500沿电池单体的膨胀力作用方向产生形变，并在膨胀力消失后实现回弹，此外，弹性材料还能够增加可压缩层500的支撑强度。
可选地，弹性材料包括橡胶材料。
根据本申请的一些实施例，可选地，换热层400包括用于容纳换热介质的换热腔401。
换热介质为用于与电池单体进行换热的介质，一般为比热容较大且可以在电池工作温度下保持流动性的液体。
作为示例，换热介质可以为水、导热油等。
换热层400能够用于容纳换热介质，换热介质能够吸收电池单体放出的热量或对电池单体加热，提高电池的换热效率。
可选地，换热腔401可以为密封的或开放的。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参阅图8，图8为本申请一些实施例的第四种热管理组件的剖视图。换热腔401中设置有第一支撑件410。
第一支撑件410为支撑于换热腔401中以防止换热腔401被挤压发生形变的结构。
第一支撑件410能够用于提高换热层400的强度，从而避免在受到电池单体释放的膨胀力后，换热层400产生较大的形变。
根据本申请的一些实施例，可选地，第一支撑件410的弹性模量大于可压缩层500的弹性模量。
由于可压缩层500的弹性模量小于第一支撑件410的弹性模量，更容易发生形变，热管理组件30在受到电池单体释放的膨胀力后，可压缩层500可沿电池单体的膨胀力作用方向产生较大的形变，而换热层400基本不会产生形变。
根据本申请的一些实施例，可选地，换热层400和可压缩层500沿第一方向31层叠布置，第一支撑件410沿第一方向31支撑于换热腔401中。
在将热管理组件30应用于电池中时，一般使得电池单体沿第一方向31抵接于热管理组件30，后续电池单体释放的膨胀力也基本沿第一方向31，沿第一方向31支撑于换热腔401中的第一支撑件410能够较大程度提高换热层400的弹性模量，使得热管理组件30在受到电池单体释放的沿第一方向31的膨胀力后，可压缩层500可沿第一方向31产生较大的形变，而换热层400基本不会产生形变。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参阅图6，可压缩层500设置于换热腔401中。
热管理组件30沿层叠方向的两端均为换热腔401，可以有效提高热管理组件30的两端的电池单体的换热效率，使得整个电池的温度保持的较低水平。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参阅图9，图9为本申请一些实施例的第五种热管理组件的剖视图。换热腔401中还设置有用于将可压缩层500固定于换热腔401中的第一连接结构420。
第一连接结构420为两端分别连接于换热腔401内壁和可压缩层500外壁的结构。
第一连接结构420能够固定可压缩层500，以防止可压缩层500相对于换热腔401的位置改变。
可选地，至少部分第一连接结构420沿层叠方向设置于换热腔401中。第一连接结构420一方面能够固定可压缩层500，另一方面能够用于提高换热层400的强度，从而避免在受到电池单体释放的膨胀力后，换热层400产生较大的形变。
根据本申请的一些实施例，可选地，可压缩层500的外壁和换热腔401的内壁之间限定出换热空间，第一连接结构420设置于换热空间中并将换热空间划分为多个流道402。
多个流道402有利于换热介质在换热空间中循环流通，避免局部热管理组件30的温度较高。
可选地，换热腔401中设置有多个第一连接结构420。
可选地，第一连接结构420的弹性模量大于可压缩层500的弹性模量。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参阅图10～13，图10为本申请一些实施例的第一可压缩管的结构示意图，图11为本申请一些实施例的第一换热管的结构示意图，图12为本申请一些实施例的第一换热管的侧视图，图13为本申请一些实施例的第一可压缩管和第一换热管装配后的结构示意图。可压缩层500包括第一可压缩管510，换热层400包括第一换热管430，第一可压缩管510套设在第一换热管430中。
第一可压缩管510为内部具有可压缩腔501且可被挤压变形的管状结构。
第一换热管430为内部具有换热腔401的管状结构，且换热腔401中设置有至少一个第一连接结构420的管状结构，至少一个第一连接结构420的末端限定出设置第一可压缩管510的第一安装腔431。
本申请的热管理组件30由第一可压缩管510和第一换热管430套设而成，有利于热管理组件30的成型。
可选地，第一可压缩管510和第一换热管430套设后，第一换热管430中的至少一个第一连接结构420的末端抵接于第一可压缩管510的外壁。
可选地，热管理组件30具有安装于电池中后对应电池单体的高度方向的第三方向32，第一换热管430内设置有两个沿第三方向32延伸的第一连接结构420，且两个第一连接结构420分别设置于第一换热管430沿第三方向32的两端。
可选地，第一换热管430具有两个相对且用于与电池单体的大面抵接的第一抵接面432。第一抵接面432能够提高第一换热管430与电池单体的接触面积，从而提高热管理组件30对电池单体的换热能力。
可选地，第一可压缩管510具有两个相对且用于与电池单体的大面配合的第一配合面511。电池单体的膨胀变形一般沿垂直于大面的方向，第一配合面511能够在电池单体的膨胀力的作用下发生形变，从而吸收电池单体膨胀的部分。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参阅图7，换热层400设置于可压缩腔501中。
热管理组件30沿层叠方向的两端均为换热腔401，可以有效提高热管理组件30的形变能力，使其在受到沿层叠方向的两端的电池单体释放的膨胀力后，热管理组件30能够产生较好的形变，以吸收电池单体释放膨胀的部分。
根据本申请的一些实施例，可选地，可压缩层500包括导热壁，导热壁限定出可压缩腔501。
导热壁为可压缩层500的具有较好导热效果的壁结构。
作为示例，导热壁的材料可以为导热硅胶、金属等。
可压缩层500的外壁为导热壁，从而有效将电池单体的热量传导至内部的换热层400中进行换热。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参阅图14～17，图14为本申请一些实施例的第二换热管的结构示意图，图15为本申请一些实施例的第二可压缩管的结构示意图，图16为本申请一些实施例的第二可压缩管的侧视图，图17为本申请一些实施例的第二可压缩管和第二换热管装配后的结构示意图。可压缩层500包括第二可压缩管520，换热层400包括第二换热管440，第二换热管440套设在第二可压缩管520中。
第二换热管440为内部具有换热腔401的管状结构。
第二可压缩管520为内部具有可压缩腔501的管状结构，且可压缩腔501中设置有至少一个第二连接结构530的管状结构，至少一个第二连接结构530的末端限定出设置第二换热管440的第二安装腔521。
本申请的热管理组件30由第二可压缩管520和第二换热管440套设而成，有利于热管理组件30的成型。
可选地，第二可压缩管520和第二换热管440套设后，第二可压缩管520中的至少一个第二连接结构530的末端抵接于第二换热管440的外壁。
可选地，热管理组件30具有安装于电池中后对应电池单体的高度方向的第三方向32，第二可压缩管520内设置有两个沿第三方向32延伸的第二连接结构530，且两个第二连接结构530分别设置于第二可压缩管520沿第三方向32的两端。
可选地，第二可压缩管520具有两个相对且用于与电池单体的大面抵接的第二配合面522。第二配合面522能够提高第二可压缩管520与电池单体的接触面积，从而提高热管理组件30对电池单体的换热能力。并且电池单体的膨胀变形一般沿垂直于大面的方向，第二配合面522能够在电池单体的膨胀力的作用下发生形变，从而吸收电池单体膨胀的能力。
可选地，第二换热管440具有两个相对且用于与电池单体的大面配合的第二抵接面441。两个第二抵接面441对应两个第二配合面522，并吸收两个第二配合面522传导过来的热量。
可选地，第二换热管440内部设置有多个第二支撑件450。
换热腔401的内壁限定出换热空间，多个第二支撑件450设置于换热空间中并将换热空间划分为多个流道402。
可选地，第二支撑件450的弹性模量大于可压缩层500的弹性模量。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参阅图4、18和19，图18为本申请的一些实施例的热管理组件的***图，图19为本申请一些实施例的集流体的结构示意图。热管理组件30还包括集流体600，集流体600包括流液腔601，流液腔601连通于换热腔401，流液腔601和换热腔401均密封隔绝于可压缩腔501。
集流体600为连接换热层400与储存换热介质容器的部件。
流液腔601为集流体600内连通换热腔401和储存换热介质容器的腔体。
集流体600能够用于连通储存换热介质的容器，使换热腔401中的换热介质流通，可压缩腔501和换热腔401不连通，使得换热介质无法进入到可压缩腔501中，避免可压缩腔501在受到电池单体释放的膨胀力后发生形变导致换热介质溢出。
可选地，集流体600还包括进出液口602，进出液口602连通于流液腔601。
可选地，热管理组件30包括一个集流体600，集流体600设置于换热层400的一端，换热层400一端开口，流液腔601通过一端开口连通于换热腔401。
可选地，热管理组件30包括两个集流体600，两个集流体600分别设置于换热层400的两端，换热层400两端开口，两个流液腔601分别通过两端开口连通于换热腔401。
可选地，热管理组件30还包括连接件，连接件为中空结构，连接件以其一端开口密封连接于进出液口602。
请参阅图4和20，图20为本申请一些实施例的热管理组件和电池单体装配后的结构示意图。将热管理组件30应用于电池中时，热管理组件30可以设置于相邻两个电池单体20之间，且热管理组件30的两个相对面分别抵接于相邻两个电池单体20的两个相邻的大面；热管理组件30还可以设置于壳体和靠近壳体的电池单体20之间。
每个热管理组件30可以单独与储存换热介质容器连接，或是相邻的热管理组件30的进出液口602通过管道700连接。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参阅图4和21，图21为本申请一些实施例的第六种热管理组件的结构示意图。换热层400和可压缩层500沿第二方向33延伸布置，可压缩层500沿第二方向33的至少一端凸出于换热层400。
可压缩层500凸出于换热层400有利于集流体600的流液腔601密封隔绝于可压缩腔501，使得换热介质无法进入到可压缩腔501中，避免可压缩腔501在受到电池单体释放的膨胀力后发生形变导致换热介质溢出。
可选地，可压缩层500设置于换热腔401中，集流体600包括沿第二方向33贯穿的通孔，可压缩层500凸出于换热层400的部分穿过通孔并与通孔的一端密封连接，通孔的另一端密封连接于换热层400的外壁。可压缩层500凸出于换热层400的部分的外壁和集流体600的内壁之间限定出流液腔601。
根据本申请的一些实施例，可选地，请参阅图4，可压缩腔501设置有进风口502和出风口503。
可压缩层500可通过进风口502和出风口503进行风冷，并配合换热层400进一步提高热管理组件30对于电池的换热效率。
根据本申请的一些实施例，请参阅图4、9～13、18～21，本申请提供了一种热管理组件30，其具有第一方向31、第二方向33和第三方向32，其包括沿第一方向31依次层叠布置的换热层400、可压缩层500和换热层400，以及沿第二方向33分别设置于换热层400两端的两个集流体600。可压缩层500包括第一可压缩管510，第一可压缩管510包括可压缩腔501，可压缩腔501沿第二方向33延伸布置，且在沿第二方向33的两端分别具有进风口502和出风口503，第一可压缩管510具有两个相对且用于与电池单体的大面配合的第一配合面511。换热层400包括第一换热管430，第一换热管430包括用于容纳换热介质的换热腔401，换热腔401沿第二方向33延伸布置且在沿第二方向33的两端均具有开口，换热腔401中设置有多个第一连接结构420，第一连接结构420的弹性模量大于第一可压缩管510的弹性模量，两个第一连接结构420分别设置于第一换热管430沿第三方向32的两端，第二可压缩管520的外壁和换热腔401的内壁限定出换热空间，余下的多个第一连接结构420沿第一方向31并排且间隔设置于换热空间中并将换热空间划分为多个流道402，多个第一连接结构420的末端限定出设置第一可压缩管510的第一安装腔431，第一换热管430具有两个相对且用于与电池单体的大面抵接的第一抵接面432。第一可压缩管510套设在第一换热管430中，多个第一连接结构420的末端抵接于第一可压缩管510的外壁，第一可压缩管510沿第二方向33的两端均凸出于换热层400。每个集流体600包括流液腔601、两个进出液口602以及沿第二方向33贯穿的通孔，两个进出液口602均连通于流液腔601，流液腔601连通于换热腔401，可压缩层500凸出于换热层400的部分穿过通孔并与通孔的一端密封连接，通孔的另一端密封连接于换热层400的外壁。当本申请的热管理组件30应用于电池中时，热管理组件30可以设置于相邻两个电池单体20之间，且热管理组件30的两个相对面分别抵接于相邻两个电池单体20的两个相邻的大面；热管理组件30还可以设置于壳体和靠近壳体的电池单体20之间，相邻的热管理组件30的进出液口602通过管道700连接。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。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 (19)

1.一种热管理组件，其特征在于，所述热管理组件包括：
层叠布置的换热层和可压缩层；
所述可压缩层的弹性模量小于所述换热层的弹性模量。
2.根据权利要求1所述的热管理组件，其特征在于，所述可压缩层包括可压缩腔。
3.根据权利要求2所述的热管理组件，其特征在于，所述可压缩腔中填充有相变材料或弹性材料。
4.根据权利要求2所述的热管理组件，其特征在于，所述换热层包括用于容纳换热介质的换热腔。
5.根据权利要求4所述的热管理组件，其特征在于，所述换热腔中设置有第一支撑件。
6.根据权利要求5所述的热管理组件，其特征在于，所述第一支撑件的弹性模量大于所述可压缩层的弹性模量。
7.根据权利要求5所述的热管理组件，其特征在于，所述换热层和所述可压缩层沿第一方向层叠布置，所述第一支撑件沿所述第一方向支撑于所述换热腔中。
8.根据权利要求4所述的热管理组件，其特征在于，所述可压缩层设置于所述换热腔中。
9.根据权利要求8所述的热管理组件，其特征在于，所述换热腔中还设置有用于将所述可压缩层固定于所述换热腔中的第一连接结构。
10.根据权利要求9所述的热管理组件，其特征在于，所述可压缩层的外壁和所述换热腔的内壁之间限定出换热空间，所述第一连接结构设置于所述换热空间中并将所述换热空间划分为多个流道。
11.根据权利要求1～10任一项所述的热管理组件，其特征在于，所述可压缩层包括第一可压缩管，所述换热层包括第一换热管，所述第一可压缩管套设在所述第一换热管中。
12.根据权利要求2～10任一项所述的热管理组件，其特征在于，所述换热层设置于所述可压缩腔中。
13.根据权利要求12所述的热管理组件，其特征在于，所述可压缩层包括导热壁，所述导热壁限定出所述可压缩腔。
14.根据权利要求12所述的热管理组件，其特征在于，所述可压缩层包括第二可压缩管，所述换热层包括第二换热管，所述第二换热管套设在所述第二可压缩管中。
15.根据权利要求4～10任一项所述的热管理组件，其特征在于，所述热管理组件还包括集流体，所述集流体包括流液腔，所述流液腔连通于所述换热腔，所述流液腔和所述换热腔均密封隔绝于所述可压缩腔。
16.根据权利要求15所述的热管理组件，其特征在于，所述换热层和所述可压缩层沿第二方向延伸布置，所述可压缩层沿所述第二方向的至少一端凸出于所述换热层。
17.根据权利要求2～10任一项所述的热管理组件，其特征在于，所述可压缩腔设置有进风口和出风口。
18.一种电池，其特征在于，所述电池包括电池单体和权利要求1～17任一项所述的热管理组件，所述热管理组件用于调节所述电池单体的温度。
19.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括权利要求18所述的电池，所述电池用于提供电能。
CN202320015597.1U 2022-06-14 2023-01-04 一种热管理组件、电池和用电装置 Active CN219534642U (zh)

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