一种电池和用电设备的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池和用电设备。


背景技术：

2.锂离子电池是一种由锂离子化合物为正/负极材料、使用非水电解液溶液构成的电池。在实际应用中，锂离子电池由于其内部的锂元素和电解液的高活性、易燃性等特征，如果在过充、短路等异常情况下，内部会产生大量易燃气体，如果不能及时排放到外界，会引起锂离子电池爆燃。
3.为了解决这个问题，在设计锂离子电池时，会在电芯上设置一个防爆阀，通过排出内部产生的易燃气体，达到避免锂离子电池爆燃的效果。但是，防爆阀在排出易燃气体的同时，也会顺带排出一部分高温电解液，排出的高温电解液会腐蚀和烧坏锂离子电池周围的功率连接排、采样线束等部件，从而影响其它部件正常工作。


技术实现要素：

4.为了解决上述的问题，本技术的实施例中提供了一种电池和用电设备，通过在防爆阀外部设置一个储液单元，储存防爆阀排出的电解液，避免电芯中的电解液泄露到电池周围的部件上，腐蚀电池周围的部件，从而影响其它部件正常工作。
5.为此，本技术的实施例中采用如下技术方案：
6.第一方面，本技术提供一种电池，包括：电芯，包括电解液；电池外壳，用于容纳所述电芯；防爆阀，包括第一端和第二端，所述第一端穿过所述电池外壳，嵌入并固定在所述电芯中，用于排出所述电芯中产生的气体；储液单元，设置在所述电池外壳的外表面上，且嵌套在所述防爆阀的第二端上，用于储存所述防爆阀排出的电解液。
7.在该实施方式中，当防爆阀向外界排放易燃气体时，不可避免的带出部分电解液，通过在防爆阀外部设置一个储液单元，将防爆阀排出的电解液储存在储液单元中，避免电芯中的电解液泄露到电池周围的部件上，腐蚀电池周围的部件，从而影响其它部件正常工作。
8.在一种实施方式中，所述储液单元包括至少一个透气阀，用于排放所述储液单元中的气体。
9.在该实施方式中，通过在储液单元上设置多个透气阀，将防爆阀排出的气体，排放到电池外部，避免电芯通过防爆阀不断地向储液单元中排放易燃气体，如果储液单元不能及时地将这些易燃气体排放到外界，储液单元体积会不断膨胀，从而会导致储液单元因无法收集过多气体出现爆燃现象。
10.在一种实施方式中，所述至少一个透气阀设置在所述储液单元的四周边缘处。
11.在该实施方式中，将多个透气阀分别设置在储液单元的四周边缘处，使得透气阀与第二通孔之间预留足够长度的缓冲距离，避免防爆阀排出的气态的电解液和液态的电解液，进入储液单元中后，直接通过透气阀再次排放到电池外部，从而降低储液单元的过滤和
储存电解液能力。
12.在一种实施方式中，所述透气阀为单向透气阀。
13.在该实施方式中，将透气阀设置成单向透气阀，可以避免外界杂质通过储液单元和防爆阀进入电芯，并污染电芯内部的电解液，以及挤占储液单元的可储存电解液的空间。
14.在一种实施方式中，所述储液单元还包括两个第一通孔，用于嵌套所述电芯上的正极柱和负极柱。
15.在该实施方式中，通过在储液单元上设置两个第一通孔，让正极柱和负极柱处在电池外壳外部，方便与外界电路电连接。
16.在一种实施方式中，还包括：冷却单元，设置在所述储液单元中，用于扑灭所述储液单元内部的明火和/或冷却所述透气阀排出的气体和所述电解液。
17.在该实施方式中，在储液单元中设置一个冷却单元，当防爆阀向储液单元中排放易燃气体、气态的电解液和液态的电解液时，冷却单元可以扑灭储液单元中产生的明火，以及对排出的气体或液体进行降温，实现降低电池内部的温度，避免电池内部自燃和温度过高，导致发生爆燃；同时，可以让气态的电解液液化成液态的电解液，并储存在储液单元中，不仅可以提高储液单元的过滤和储存电解液的能力，还可以避免电芯中的电解液泄露到电池周围的部件上，腐蚀电池周围的部件，从而影响其它部件正常工作。
18.在一种实施方式中，所述冷却单元设置在所述储液单元内部，且处于所述至少一个透气阀与第二通孔之间，所述第二通孔为所述储液单元上与所述防爆阀连接的通孔。
19.在该实施方式中，当防爆阀向储液单元中排放气体后，该气体会沿着储液单元的第二通孔向各个透气阀的方向流动，通过将冷却单元放置在气流流动的路程中，可以更好的对防爆阀排出的气体进行降温。
20.在一种实施方式中，所述冷却单元包括冷却剂储存室和热敏单元，所述冷却剂储存室，用于存储冷却剂；所述热敏单元，连接在正极柱和负极柱上，并与所述冷却剂储存室电连接，用于根据所述储液单元内部温度来控制所述冷却单元是否向所述储液单元内部喷洒所述冷却剂。
21.在该实施方式中，热敏单元可以为常见的热敏线，电连接在正极柱和负极柱与冷却剂储存室，由于热敏线的熔点比较低，如果储液单元内部的温度过高，可以很容易的熔断热敏线，使得电连接在正极柱和负极柱与冷却剂储存室之间的电路断开，可以实现让冷却剂储存室向储液单元内部喷洒制冷剂进行降温，这种方案简单，且成本比较低。
22.在一种实施方式中，所述冷却剂为全氟己酮。
23.在该实施方式中，全氟己酮由于有吸热快、降温效果好等特点，所以选择全氟己酮作为冷却剂，降温效果更明显。
24.第二方面，本技术提供一种电池包，包括电池管理单元和如第一方面各个可能实现的电池，其中，所述电池管理单元用于获取所述电池的参数信息，以及用于向所述电池发送控制信息。
25.第三方面，本技术提供一种储能系统，包括储能变流器和如第二方面可能实现的电池包，所述储能变流器用于对被输入到所述电池包内的电流进行处理并输入到所述电池包。
26.第四方面，本技术提供一种用电设备，包括：框体和如第一方面各个可能实现的电
池，所述框体用于容纳所述电池。
附图说明
27.下面对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍。
28.图1为现有的一种电池的结构示意图；
29.图2为本技术实施例中提供的一种电池的结构示意图；
30.图3为本技术实施例中提供的一种储液单元的结构示意图；
31.图4为本技术实施例中提供的另一种储液单元的结构示意图；
32.图5为本技术实施例中提供的一种冷却单元的结构示意图；
33.图6为本技术实施例中提供的另一种冷却单元的结构示意图。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
35.在本技术的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
36.在本技术的描述中，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”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是抵触连接或一体的连接；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技术中的具体含义。
37.在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以适合的方式结合。
38.图1为现有的一种电池的结构示意图。如图1所示，该电池100包括电芯110、电池外壳120、正极柱130、负极柱140和防爆阀150。其中，电芯110设置在电池外壳120内部，正极柱130和负极柱140的一端嵌入在电芯110的内部，另一端穿过电池外壳120一侧的表面，处在电池外壳120的外侧。正极柱130和负极柱14的处在电池外壳120外侧的一端，通过与外界电路电连接，使得正极柱130和负极柱140的嵌入在电芯110的一端，与电芯110中的电解液产生氧化还原反应，实现为外界电路提供电能，或电池100进行充电。
39.防爆阀150一般设置在电池外壳120上，防爆阀150的一端可以直接穿过电池外壳120，嵌入到电芯110中，用于排出电芯110内部产生的易燃气体，避免电芯110中产生的易燃气体一直处在电芯110内部，造成电芯110的体积不断膨胀，出现爆燃现象。
40.以锂离子电池为例，锂离子电池一般使用锂合金金属氧化物作为正极柱130，石墨作为负极柱140。而电芯110中的电解液为非水电解液，如含有高氯酸锂、六氟磷酸锂或其它无机盐的有机溶剂。当锂离子电池出现过充、短路等异常情况时，正极柱130和负极柱140之间产生强电流，会对电解液中的有机溶剂产生分解反应，得到如一氧化碳(co)、甲烷(ch4)等易燃气体，甚至会对接线柱和电解质也会产生分解反应，得到如碳氢化合物、卤族元素化合物等其它气体。
41.电芯110内部产生气体的同时，也会放出大量的热量，会将部分液态的电解液蒸发
成气态的电解液，如果打开防爆阀150，让电芯110中产生的易燃气体直接排放到外界，不仅会带出气态的电解液，还会带出部分液态的电解液，喷洒在电池100周围的功率连接排、采样线束等部件上，由于电芯110中的电解液具有腐蚀性，会对电池100周围部件进行腐蚀，从而影响其它部件正常工作。
42.有鉴于此，本技术提供了一种电池，通过在防爆阀的出口处设置储液装置，将防爆阀排出的气体或液体进行过滤和储存，将电解液储存在储液装置中，避免电解液向外泄露，腐蚀电池周围其它部件。其中，本技术保护的电池具体结构为：
43.图2为本技术实施例中提供的一种电池的结构示意图。如图2所示，该电池200不仅包括现有电池100中所有部件，还包括储液单元260和冷却单元270。其中，电池200中的电芯210、电池外壳220、正极柱230、负极柱240和防爆阀250的结构和相互之间连接关系，可以参数图1和图1对应的描述内容，本技术在此不再赘述了。
44.储液单元260设置在电池200的电池外壳220上，且嵌套在防爆阀250上，用于储存防爆阀250排出的液态电解液，避免液态电解液向外泄露，腐蚀电池200周围其它部件。本技术中，储液单元260一般采用耐腐蚀性材料构成，如金属铝等等；储液单元260的形状可以为的空腔壳体，如长方体、圆柱体等等。可选地，如图3所示的储液单元260，在储液单元260一侧表面的中心位置上，设置一个通孔，也即上述提到的第二通孔261，通过将第二通孔261与防爆阀250的处在电池外壳220外侧的一端(也即上述提到的第二端)连接，实现储液单元260与防爆阀250之间的连接。
45.如图4所示，储液单元260的形状也可以为凹槽结构，通过将凹槽结构的开口处与电池外壳220的包括有防爆阀250一侧的表面连接，构建出储存电解液的空腔结构；储液单元260的形状还可以根据电池200可放置的空间、电池200的包括防爆阀250一侧的表面的形状等限制条件来确定，本技术在此不作限定。
46.如果防爆阀250与正极柱230和负极柱240同处于电池200一侧的表面上，结合图3和图4所示，在储液单元260上设置有两个通孔，也即上述提到的第一通孔262，该两个第一通孔262是从储液单元260上的一侧表面，贯穿到该表面相对一侧的表面上，使得储液单元260设置在电池外壳220上，正极柱230和负极柱240分别穿过两个第一通孔262，突出到储液单元260一侧的表面上，方便外界电路可以连接到正极柱230和负极柱240上。
47.可选地，储液单元260上两个第一通孔262的形状和大小，均与正极柱230和负极柱240的形状和大小相同，以便正极柱230和负极柱240嵌套在储液单元260上两个第一通孔262后，与第一通孔262紧密结合，保证储液单元260的密封性，避免储存的液态电解液向外泄露。再可选地，当正极柱230和负极柱240嵌入储液单元260上两个第一通孔262后，可以在接线柱与第一通孔262之间的缝隙中涂上密封剂，使得接线柱与第一通孔262之间处于密封状态。
48.本技术中，储液单元260上设置有多个透气阀263，用于将储液单元260中易燃气体排放到外界。当电芯210通过防爆阀250不断地向储液单元260中排放易燃气体，如果储液单元260不能及时地将这些易燃气体排放到外界，储液单元260体积会不断膨胀，从而会导致储液单元260因无法收集过多气体出现爆燃现象。可选地，透气阀263选用单向阀，也即可以让储液单元260中易燃气体排放到外界，但是外界的气体、液体等杂物不能进入储液单元260中，避免外界的杂物通过储液单元260和防爆阀260进入电芯210，并污染电芯210内部的
电解液，以及挤占储液单元260的可储存电解液的空间。
49.多个透气阀263一般设置储液单元260的四周边缘处。结合图2所示，储液单元260上的第二通孔261，一般处在整个储液单元260的中心位置，而多个透气阀263分别设置在储液单元260的四周边缘处，使得透气阀263与第二通孔261之间预留足够长度的缓冲距离，避免防爆阀250排出的气态的电解液和液态的电解液，进入储液单元260中后，直接通过透气阀263再次排放到电池200外部，从而降低储液单元260的过滤和储存电解液能力。
50.本技术实施例中，当防爆阀向外界排放易燃气体时，不可避免的带出部分电解液，通过在防爆阀外部设置一个储液单元，将防爆阀排出的电解液储存在储液单元中，避免电芯中的电解液泄露到电池周围的部件上，腐蚀电池周围的部件，从而影响其它部件正常工作。
51.冷却单元270设置在储液单元260内部，用于扑灭储液单元260中产生的明火，以及降低防爆阀250排放到储液单元260中的易燃气体、气态的电解液和液态的电解液的温度，可以降低电池200整体的温度，避免电池200内部自燃和温度过高，导致发生爆炸；而且还可以将气态的电解液液化成液态电解液，滴落并沾附在储液单元260内部表面上，使得从透气阀263排放到电池200外界的气体中含电解液的量大大减小，从而提高储液单元260的过滤和储存电解液能力。
52.冷却单元270中可以填充有如全氟己酮，以及其它可以降低温度的冷却剂，通过设定触发条件，使冷却单元270向储液单元260内部喷洒冷却剂，将防爆阀250排放到储液单元260中的易燃气体、气态的电解液和液体的电解液进行降温，从而实现将处于气态的电解液液化成液态的电解液，以及降低电池200内部的温度。其中，全氟己酮在常温下是液体，由于其蒸发热仅仅是水的1/25，而蒸汽压是水的25倍，使得全氟己酮易于汽化并以气态存在，其主要依靠吸热达到灭火的效果。本技术正是利用全氟己酮的吸热快、降温效果好等特点，因此选择全氟己酮作为冷却剂。
53.示例性地，如图5所示，冷却单元270主要包括冷却剂储存室271和热敏单元272。其中，冷却剂储存室271一般为空腔结构，其内部用于储存制冷剂；在冷却剂储存室271上设置一个消防喷头，可以将冷却剂储存室271中储存的制冷剂喷洒到储液单元260中；热敏单元272一般采用热敏线，热敏线的部分或全部，穿过消防喷头设置在空腔结构中，通过自燃来触发冷却单元270灭火和降低温度的功能，具体为：
54.如果防爆阀250向储液单元260内部排出高温的易燃气体、气态的电解液和液体的电解液、或电池200出现自燃、或储液单元260内部出现自燃，会导致储液单元260内部的温度不断的上升，如果储液单元260内部的温度达到热敏线的燃烧温度时，使得热敏线在储液单元260内部和冷却剂储存室271内部燃烧，会触发制冷剂通过消防喷头向储液单元260内部喷发，通过降低温度或阻断可燃物的方式，扑灭电池200和储液单元260内部的明火，以及通过全氟己酮吸收热量，转换成气态的全氟己酮，实现降低储液单元260内部的温度，以及将气态的电解液液化成液态的电解液，储存在储液单元206中。
55.示例性地，如图6所示，冷却单元270包括冷却剂储存室271、处理单元273和温度传感器274。其中，冷却剂储存室271一般为空腔结构，其内部用于储存制冷剂；在冷却剂储存室271上设置一个消防喷头，可以将冷却剂储存室271中储存的制冷剂喷洒到储液单元260中；温度传感器274用于检测储液单元260内部的温度，并将检测到的温度数据上传到处理
单元273中；处理单元273可以为微处理器(microcontroller unit，mcu)、电池管理系统(battery management system，bms)等等，分别与消防喷头和温度传感器274电连接，用于接收温度传感器274上报的温度数值，并根据上报的温度是否超过设定的温度阈值，控制消防喷头是否开启，具体为：
56.如果温度传感器274上报的温度数据不超过设定的温度数值，处理单元273丢弃本次上报的数据，并不作任何处理，此时消防喷头处于关闭状态；如果温度传感器274上报的温度数据超过设定的温度数值，处理单元273向消防喷头发送一个控制指令，使得消防喷头接收到该控制指令后，打开喷头，将冷却剂储存室271中储存的液态的全氟己酮喷洒到储液单元260中，通过降低温度或阻断可燃物的方式，扑灭储液单元260内部的明火，以及通过全氟己酮吸收热量，转换成气态的全氟己酮，实现降低储液单元260内部的温度，以及将气态的电解液液化成液态的电解液，储存在储液单元206中。
57.可选地，处理单元273接收到温度传感器274上报的数据，确定该温度超过设定的温度数值后，并根据该温度超过设定的温度数值的多少，可以向消防喷头发送不同的控制指令，让消防喷头以不同的速度喷洒的全氟己酮，如果超过设定的温度数值越多，控制消防喷头喷洒全氟己酮的速度越快，让冷却单元270可以根据储液单元260内部的温度，采用不同的降温效果。
58.本技术中，上述以温度传感器274为例，还可为烟雾传感器、红外感应器等等，本技术在此不作限定。
59.冷却单元270一般设置在储液单元260内部，且处在多个透气阀263与储液单元260的第二通孔261之间。当防爆阀250向储液单元260中排放气体后，该气体会沿着储液单元260的第二通孔261向各个透气阀263的方向流动，通过将冷却单元270放置在气流流动的路程中，可以更好的对防爆阀250排出的气体进行降温。
60.本技术实施例中，在防爆阀外部设置一个储液单元和冷却单元，当防爆阀向储液单元中排放易燃气体、气态的电解液和液态的电解液时，冷却单元可以扑灭储液单元260中产生的明火，以及对排出的气体或液体进行降温，实现降低电池内部的温度，避免电池内部自燃和温度过高，导致发生爆炸；同时，可以让气态的电解液液化成液态的电解液，并储存在储液单元中，不仅可以提高储液单元的过滤和储存电解液的能力，还可以避免电芯中的电解液泄露到电池周围的部件上，腐蚀电池周围的部件，从而影响其它部件正常工作。
61.需要说明的是，上述以锂离子电池为例来介绍本技术保护的方案，可以想到的是，本技术保护的技术方案还可以应用在锂金属电池、钠离子电池等等，甚至还可以应用在日常使用的硫酸电池等其它可能产生气体的电池中，本技术在此不作限定。
62.本技术实施例提供一种电池包，该电池包包括电池管理单元和电池，其中，电池可以为如图1-图6和上述对应保护方案中记载的电池，电池管理单元通过与电池电连接，用于获取电池的参数信息，以及用于向电池发送控制信息。由于该电池包包括该电池，因此该电池包具有该电池的所有或至少部分优点。
63.本技术实施例提供一种储能系统，包括储能变流器和电池包，其中，储能变流器通过与电池包电连接，用于对被输入到电池包内的电流进行处理并输入到电池包。由于该电池包包括如图1-图6和上述对应保护方案中记载的电池，因此该储能系统包具有该电池的所有或至少部分优点。
64.本技术实施例提供一种用电设备，包括：框体和如第一方面各个可能实现的电池，所述框体用于容纳所述电池。
65.本技术实施例中还提供了一种用电设备，该用电设备包括框体和至少一个如图1-图6和上述对应保护方案中记载的电池，框体用于容纳电池。由于该用电设备包括该电池，因此该用电设备具有该电池的所有或至少部分优点。
66.在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以适合的方式结合。
67.最后说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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中所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例中技术方案的精神和范围。