CN221201312U - 一种电池、电池模组和用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池、电池模组和用电设备，包括壳体，所述壳体的上侧设置有开口，所述壳体的侧壁上设置有极柱；电芯，其位于壳体内，所述电芯引出有极耳，所述极耳与壳体侧壁上的极柱电性连接以腾出电芯上侧的第一空间；盖体组件，其位于第一空间内并将开口密封，所述盖体组件形成容纳腔，所述容纳腔内设置有冷却液以对电池降温。本实用新型在不影响电池能量密度情况下，可以对电池进行降温，散热效果好。

Description

一种电池、电池模组和用电设备

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其是指一种电池、电池模组和用电设备。

背景技术

电池在大倍率充放电时，电芯发热较大，尤其是极柱处产热最多，热量不容易散去。如果电池的热量不能及时散去将极大缩短电池的寿命，甚至容易造成严重的安全隐患。

现有技术中，一般在模组层级或电池包层级设计冷却装置以对单体电池进行散热，例如，在模组里设置冷却水板，将排列好的电池置于冷却水板之上。然而，这些方法通常只能对电池的一个或两个面进行冷却，冷却效率低,热量传递路径较长,并且需要占用较大的空间，显著降低了模组或电池包的能量密度。

因此，如何在不影响电池能量密度的情况下，缩短热量传递路径，可靠有效地对电池进行散热是亟需解决的问题。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中普通电池散热性能差，而增加水冷则会影响电池的能量密度的技术缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电池，包括：

壳体，所述壳体的上侧设置有开口，所述壳体的侧壁上设置有极柱；

电芯，其位于壳体内，所述电芯引出有极耳，所述极耳与壳体侧壁上的极柱电性连接以腾出电芯上侧的第一空间；

盖体组件，其位于第一空间内并将开口密封，所述盖体组件形成容纳腔，所述容纳腔内设置有冷却液以对电池降温。

在本实用新型的一个实施例中，所述盖体组件上设置有进液孔和出液孔，所述进液孔与容纳腔连通以注入冷却液，所述出液孔与容纳腔连通以排出冷却液。

在本实用新型的一个实施例中，所述极柱位于盖体组件的一侧，沿所述电池的宽度方向，所述容纳腔的投影覆盖所述极柱。

在本实用新型的一个实施例中，所述盖体组件包括：

顶托件，其位于壳体内，所述顶托件上设置有容纳槽；

顶盖，其盖设在所述容纳槽的上侧以形成容纳腔。

在本实用新型的一个实施例中，所述顶托件的侧壁向外延伸有凸部，所述凸部压设在壳体上。

在本实用新型的一个实施例中，所述凸部与壳体固定以密封电芯所在空间，所述顶盖与顶托件固定以形成容纳腔。

在本实用新型的一个实施例中，所述极柱位于顶托件远离冷却液的一侧。

在本实用新型的一个实施例中，所述壳体的侧壁设置有缺口，所述缺口与开口连通，所述极柱位于所述缺口处。

在本实用新型的一个实施例中，还包括：

片体，所述极柱穿设在所述片体上，所述片体填设和/或覆盖所述缺口；

第一绝缘件，所述第一绝缘件位于所述极柱与片体之间；

第二绝缘件，所述第二绝缘件位于所述片体朝向电芯的一侧。

在本实用新型的一个实施例中，所述片体与壳体卡接。

在本实用新型的一个实施例中，在使用状态下，电池倒置以使得电芯位于盖体组件上侧。

本实用新型公开了一种电池模组，基于上述的电池，包括：

多个电池，多个所述电池的容纳腔通过管体依次连通；

泵体组件，其与管体连接，所述泵体组件驱动冷却液流动以对电池降温。

本实用新型公开了一种用电设备，包括上述的电池。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本实用新型中，由于将极柱安装在壳体的侧壁，使得电芯上侧腾出第一空间，而盖体组件位于第一空间内并将壳体上侧的开口密封，由于盖体组件内设置有容纳腔，通过在容纳腔中设置冷却液，可以对电池进行降温操作。

2、本实用新型保证了电池原有能量密度的同时，在电芯上方空间引入水冷，从而将电芯的上方空间利用起来，在不影响电池能量密度情况下，可以对电池进行降温，散热效果好。

3、相对于现有的电池外部设置水冷的方式，本实用新型可以缩短热量传递路径，散热效果好，可以延长电池的使用寿命，避免安全隐患。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为壳体的结构示意图；

图3为电芯、极柱和极耳的结构示意图；

图4为电芯装入壳体的结构示意图；

图5为电池的剖视图；

图6为顶托件的结构示意图；

图7为电池模组的结构示意图。

说明书附图标记说明：10、壳体；11、开口；12、缺口；20、电芯；21、极耳；30、极柱；31、片体；32、第一绝缘件；33、第二绝缘件；40、盖体组件；41、顶托件；411、凸部；412、容纳槽；42、顶盖；43、容纳腔；50、进液孔；51、出液孔；60、管体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

在实践中，技术人员发现，目前在电池领域，极柱设置在顶盖上，因此在电芯上方会有较大空间被浪费。由此，本实用新型通过对现有电池结构的改进，将上述被浪费的空间利用起来，用以设计一款具有具有散热功能的电池。

参照图1-图6所示，本实用新型公开了一种电池，包括壳体10、电芯20和盖体组件40。

在壳体10的上侧设置有开口11，壳体10的侧壁上设置有极柱30。

电芯20位于壳体10内，电芯20引出有极耳21，极耳21与壳体10侧壁上的极柱30电性连接以腾出电芯20上侧的第一空间。

盖体组件40位于第一空间内并将开口11密封，盖体组件40形成容纳腔43，容纳腔43内设置有冷却液以对电池降温。

本实用新型的工作原理是：由于将极柱30安装在壳体10的侧壁，使得电芯20上侧腾出第一空间，而盖体组件40位于第一空间内并将壳体10上侧的开口11密封，由于盖体组件40内设置有容纳腔43，通过在容纳腔43中设置冷却液，可以对电池进行降温操作。本实用新型保证了电池原有能量密度的同时，在电芯20上方空间引入水冷，从而将电芯20的上方空间利用起来，在不影响电池能量密度情况下，可以对电池进行降温，散热效果好。相对于现有的电池外部设置水冷的方式，本实用新型可以缩短热量传递路径，散热效果好，可以延长电池的使用寿命，避免安全隐患。

盖体组件40上设置有进液孔50和出液孔51，进液孔50与容纳腔43连通以注入冷却液，出液孔51与容纳腔43连通以排出冷却液。通过设置进液孔50和出液孔51，可以保证容纳腔43中的冷却液进行循环，将热的冷却液排出容纳腔43，将冷的冷却液排入容纳腔43，从而实现电池的循环散热。在可选的其他实施方式中，也可以将容纳腔43设置为密闭空间，冷却液的材料选择相变材料，也能基本上实现电池散热，但散热效果差于循环散热。

极柱30位于盖体组件40的一侧，沿电池的宽度方向，容纳腔43的投影覆盖极柱30。在电池产热过程中，极柱30和极耳21的连接点最容易产生热量，通过将容纳腔43设置在极柱30的一侧，可以有效地对极柱30进行散热，及时将热量排出，从而提高电池的健康度。

在一实施例中，盖体组件40包括顶托件41和顶盖42。顶托件41位于壳体10内，顶托件41上设置有容纳槽412。顶盖42盖设在容纳槽412的上侧以形成容纳腔43。此处，顶托件41将壳体10开口11密封，从而保证电芯20所在空间与外界隔离，在顶托件41将壳体10密封后，再向容纳槽412内装入冷却液，之后，再通过顶盖42将容纳槽412密封。当然，在顶盖42上可开设进液孔50和出液孔51，进液孔50和出液孔51皆与容纳腔43连通，如此，通过进液孔50和出液孔51与外部泵体组件连接，便于容纳腔43中的冷却液的循环流动。

进一步的，顶托件41的侧壁向外延伸有凸部411，凸部411压设在壳体10上。通过凸部411的设置，可以便于顶托件41与壳体10的快速装配，装配精度高，且凸部411压设在壳体10上，后续通过对凸部411与壳体10的缝隙进行焊接，即可实现顶托件41将壳体10的开口11密封。

此处，凸部411与壳体10固定以密封电芯20所在空间，而顶盖42与顶托件41固定即可形成容纳腔43。凸部411与壳体10固定方式，以及顶盖42与顶托件41的固定方式，可以是焊接、粘接或其他，优选为焊接。

上述顶托件41与顶盖42的设计有以下好处：

其一，顶托件41实现壳体10开口11的密封，从而保证电芯20与顶托件41上侧的容纳冷却液的容纳腔43分离，保证了电池的安全，有效防止冷却液进入电芯20所在空间，提高稳定性；

其二，在顶托件41将电芯20所在空间密封后，顶托件41便于容纳冷却液，方便装配，提高装配效率；

其三，这种顶托件41与顶盖42的设计方式，能够极大的利用壳体10的内部空间，从而提高电池内部空间的利用率，优化电池内部分布。

在另一实施例中，盖体组件40包括水冷件和顶盖42，水冷件位于电芯20上侧，顶盖42位于开口11处并将开口11密封。水冷件中设置有容纳腔43，在水冷件上设置有进液孔50和出液孔51，进液孔50和出液孔51皆与容纳腔43连通，进液孔50和出液孔51通过管道与电池外部的泵体组件连接，如此，实现容纳腔43中的冷却液的循环流动。

极柱30位于顶托件41远离冷却液的一侧。顶托件41是金属材质，其具备较好的导热性能，由于顶托件41内容纳冷却液，使得整个顶托件41处于一个较低温度状态，而极柱30位于顶托件41的一侧，即可保证极柱30产生的热量会快速热传递至顶托件41，而顶托件41中的热量会随冷却液的流动而排出电池。

总而言之，本实施例中，极柱30位于容纳腔43的一侧，容纳腔43中的冷却液能够直接对极柱30进行散热，而容纳腔43位于电芯20上方，能够直接对电芯20进行散热。本实用新型相当于将冷却装置设置在电池内，大大缩短了电池的但热路径，散热效率高，并且，盖体组件40将电芯20所在空间与容纳腔43分隔开，不会对电池内部结构产生影响。

在一实施例中，壳体10的侧壁设置有缺口12，缺口12与开口11连通，极柱30位于缺口12处。本实施例还包括片体31、第一绝缘件32和第二绝缘件33。极柱30穿设在片体31上，片体31填设和/或覆盖缺口12。第一绝缘件32位于极柱30与片体31之间。第二绝缘件33位于片体31朝向电芯20的一侧。通过此种设计方式，可以将现有技术中顶盖42上的极柱30转移到电池侧壁上。第一绝缘件32可为橡胶或塑胶等绝缘材质。本实施例中，通过将电芯20的极耳21与极柱30固定，之后将电芯20装入电池的壳体10中，而片体31则填设和/或覆盖通孔，之后，将片体31与壳体10固定，以此实现极柱30在电池的侧壁上的安装与固定。对于本实用新型中缺口12的设置，可以设置在壳体10的大面上，也可设置在壳体10的侧面。正极柱30和负极柱30可以分别对应设置一个缺口12，两个缺口12可以设置在壳体10的同侧，也可设置在壳体10的不同侧，对应调整电芯20引出的极耳21的方向即可。

在另一实施例中，壳体10的侧壁上设置有通孔，通孔与开口11不连通，通过将电芯20的极耳21从通孔穿设而出，之后，将极柱30与极耳21固定，再将片体31填设和/或覆盖通孔，之后，将片体31与壳体10固定，以此实现极柱30在电池的侧壁上的安装与固定。对于本实用新型中通孔的设置，可以设置在壳体10的大面上，也可设置在壳体10的侧面。正极柱30和负极柱30可以分别对应设置一个通孔，两个通孔可以设置在壳体10的同侧，也可设置在壳体10的不同侧，对应调整电芯20引出的极耳21的方向即可。

极耳21和极柱30的固定方式，以及片体31与壳体10的固定方式，可以是焊接、粘接或其他，优选为焊接。

进一步的，壳体10上设置缺口12和壳体10上设置通孔的电池相比，壳体10上设置缺口12的电池的空间利用率更高。但是，壳体10上设置通孔的电池，其极柱30设计的灵活度更高，可以根据电池工作需求，在壳体10侧壁的预设位置安装极柱30。

需要说明的是，极柱30在壳体10上的位置，最好是位于电芯20顶面以上的对应的壳体10位置，并且，大面最佳，正极柱30和负极柱30同侧最佳。本实用新型中，电芯20向外延伸出正极耳21和负极耳21，正极耳21和负极耳21可以同时从电芯20的顶部伸出，也可分别从电芯20两端伸出。

为了提高片体31与壳体10的装配精度，片体31与壳体10可以卡接。具体的，壳体10上可设置有卡槽，片体31卡设在定位槽内，在片体31与壳体10的外壁卡接固定之后，再将片体31与壳体10焊接固定，如此，可以提高焊接精度。当然，也可在极柱30上设置有卡槽，使得极柱30和壳体10卡接，以此实现片体31与壳体10固定。

本实用新型中，电池在使用过程中，可以正置放置，也可以倒置放置，当然，也可倾斜放置。

当然，在使用状态下，电池倒置放置，散热效果更佳。通过将电池倒置，使得电芯20位于盖体组件40上侧。倒置放置的优点是：电池内的电解液会流动到顶托件41与壳体10之间，而容纳腔43内容纳冷却液，冷却液流动使得盖体组件40产生的降温区域完全覆盖极耳21和极柱30，在电芯20工作时可以将极柱30产生的热量尽快散去。

在电池壳体10上还可以设置防爆阀，防爆阀可以安装在电池的壳体10上的任意位置，比如，防爆阀壳安装在壳体10的底部，也可安装在壳体10的侧壁，当然，防爆阀安装在壳体10的底部更佳。

为了实现较好的密封效果，极柱30和壳体10之间还可设置密封结构，例如密封圈，如此，可以保证电池具有较好的密封效果。

需要说明的是：本实用新型中冷却液是现有技术中任何具有冷却效果的液体。

参见图7所示，本实用新型公开了一种电池模组，包括多个电池和泵体组件。

多个电池的容纳腔43通过管体60依次连通。泵体组件与管体60连接，泵体组件驱动冷却液流动以对电池降温。本实用新型公开的电池模组，散热性能好，结构紧凑，能量密度高。

本实用新型公开了一种用电设备，包括上述的电池。本实用新型的主要设计要点在于电池本身的结构改进，对于用电设备的其他结构，例如用电设备的电连接部分、机械结构部分就不再一一赘述。用电设备可以各种用电设备，例如，汽车、手机、电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。

本实用新型的实施例对上述用电设备不做特殊限制。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种电池，其特征在于，包括：

壳体(10)，所述壳体(10)的上侧设置有开口(11)，所述壳体(10)的侧壁上设置有极柱(30)；

电芯(20)，其位于壳体(10)内，所述电芯(20)引出有极耳(21)，所述极耳(21)与壳体(10)侧壁上的极柱(30)电性连接以腾出电芯(20)上侧的第一空间；

盖体组件(40)，其位于第一空间内并将开口(11)密封，所述盖体组件(40)形成容纳腔(43)，所述容纳腔(43)内设置有冷却液以对电池降温。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述盖体组件(40)上设置有进液孔(50)和出液孔(51)，所述进液孔(50)与容纳腔(43)连通以注入冷却液，所述出液孔(51)与容纳腔(43)连通以排出冷却液。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述极柱(30)位于盖体组件(40)的一侧，沿所述电池的宽度方向，所述容纳腔(43)的投影覆盖所述极柱(30)。

4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述盖体组件(40)包括：

顶托件(41)，其位于壳体(10)内，所述顶托件(41)上设置有容纳槽(412)；

顶盖(42)，其盖设在所述容纳槽(412)的上侧以形成容纳腔(43)。

5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述顶托件(41)的侧壁向外延伸有凸部(411)，所述凸部(411)压设在壳体(10)上。

6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述凸部(411)与壳体(10)固定以密封电芯(20)所在空间，所述顶盖(42)与顶托件(41)固定以形成容纳腔(43)。

7.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述极柱(30)位于顶托件(41)远离冷却液的一侧。

8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述壳体(10)的侧壁设置有缺口(12)，所述缺口(12)与开口(11)连通，所述极柱(30)位于所述缺口(12)处。

9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，还包括：

片体(31)，所述极柱(30)穿设在所述片体(31)上，所述片体(31)填设和/或覆盖所述缺口(12)；

第一绝缘件(32)，所述第一绝缘件(32)位于所述极柱(30)与片体(31)之间；

第二绝缘件(33)，所述第二绝缘件(33)位于所述片体(31)朝向电芯(20)的一侧。

10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述片体(31)与壳体(10)卡接。

11.根据权利要求1-10任一项所述的电池，其特征在于，在使用状态下，电池倒置以使得电芯(20)位于盖体组件(40)上侧。

12.一种电池模组，基于权利要求1-11任一项所述的电池，其特征在于，包括：

多个电池，多个所述电池的容纳腔(43)通过管体(60)依次连通；

泵体组件，其与管体(60)连接，所述泵体组件驱动冷却液流动以对电池降温。

13.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的电池。