电池箱、电池及用电装置的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，具体涉及一种电池箱、电池及用电装置。


背景技术：

2.在相关技术中，充电电池(指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池，又称二次电池，本文简称为电池)包括电池箱以及位于电池箱内的通过串联和/或并联方式组合的多个电池模块，其中，每个电池模块包括通过串联和/或并联方式组合的多个电池单体。电池单体是电池中提供能量来源的最小单元。电池单体例如为锂离子电池单体，其主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来进行充放电。
3.如何改善电池的安全性，一直是本领域技术人员研发的关键课题。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本技术提供一种电池箱、电池及用电装置，以改善电池的安全性。
5.第一方面，提供了一种电池箱，包括构成容纳腔的箱体和箱盖，所述箱体包括：底壁；侧壁，具有内孔、外孔和第一型腔，所述内孔设于所述侧壁的内壁，所述外孔设于所述侧壁的外壁，所述第一型腔通过所述内孔与所述容纳腔连通，并且通过所述外孔与所述箱体外连通；以及封堵件，设于所述内孔处，且具有限制材料碎屑从所述第一型腔进入到所述容纳腔内的多个开孔。
6.本技术实施例的电池箱，一方面，提供了供气体从电池箱内向电池箱外排出的路径，从而可以在电池发生热失控时快速释放电池箱内的压力和热量，有效防止电池箱内气压过高，提高电池的安全性；另一方面，还限制了材料碎屑从第一型腔进入到容纳腔内。因此，本技术实施例的电池箱应用于电池，可以有效避免材料碎屑在振动冲击过程中进入到容纳腔而对电池内部造成的破坏，提高电池的安全性。
7.在一些实施例中，所述封堵件包括：凹陷部，位于所述内孔中，所述多个开孔设于所述凹陷部；以及法兰部，位于所述内孔外并与所述侧壁的内壁邻接。
8.该设计可以使得封堵件的安装较为牢靠，减少其从侧壁上脱落的风险。
9.在一些实施例中，所述凹陷部包括底部和侧部，所述多个开孔设于所述底部。
10.该实施例设计使得，电池内部产生的气体基本沿凹陷部的凹陷方向通过封堵件而进入到第一型腔。
11.在一些实施例中，所述凹陷部包括底部和侧部，所述多个开孔设于所述底部和侧部。
12.该实施例在封堵件上尽可能多的设计开孔，能够使气流快速并且较为均匀的分散到第一型腔内，继而排放到电池箱的外部。
13.在一些实施例中，所述多个开孔包括：第一开孔，设于所述底部的中心；多个第二开孔，设于所述底部且围绕所述第一开孔分布；以及多个第三开孔，设于所述侧部且围绕所述第一开孔分布。
14.上述排列方式，使得开孔的分布比较均匀，有利于气流快速并且较为均匀的分散到第一型腔内。
15.在一些实施例中，所述多个第二开孔围绕所述第一开孔呈辐射状分布。
16.在一些实施例中，所述多个第二开孔和所述多个第三开孔分别为条形开孔。
17.这些实施例能够使气流快速并且较为均匀的分散到第一型腔内。
18.在一些实施例中，所述第一型腔包括相连通的多个子型腔，所述多个子型腔沿远离所述底壁的方向依次排列，每个子型腔环绕所述容纳腔一周。
19.这些实施例设计可以增加第一型腔的空间，从而使气流通过封堵件后快速分散，继而通过侧壁的外孔排散到外部环境中。
20.在一些实施例中，所述内孔位于相邻两个所述子型腔的邻接处。
21.该实施例气流在经过封堵件后，同时进入到两个子型腔，这样设计的目的，也是为了使气流通过封堵件后快速分散到多个子型腔，继而快速排出电池箱的外部。
22.在一些实施例中，所述内孔包括圆形孔或者多边形孔。
23.在一些实施例中，所述封堵件包括塑料封堵件或金属封堵件。
24.在一些实施例中，所述封堵件与所述侧壁过盈装配、粘接、或者通过紧固件锁接。
25.第二方面，提供了一种电池，包括：前述任一实施例的电池箱。
26.由于电池箱的上述设计能够带来上述的有益效果，因此电池的安全性得到显著提升。
27.第三方面，提供了一种用电装置，包括：前述任一实施例的电池。
28.由于电池的安全性得到显著提升，因此用电装置的安全性得到相应提升。
29.本技术以上实施例中，电池箱的箱体侧壁上设置的内孔、第一型腔和外孔提供了供气体从容纳腔向电池箱外排出的路径。内孔处设置的封堵件具有多个开孔，该多个开孔允许气体自由通过，并能够阻挡材料碎屑从第一型腔进入到容纳腔内，这样，不但可以快速释放在发生热失控时电池箱内积聚的压力和热量，而且，还可以限制材料碎屑从第一型腔进入到容纳腔内。因此，本技术实施例中的电池箱，可以提高电池的安全性。
30.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
31.通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其它的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
32.图1为本技术一些实施例的车辆的结构示意图；
33.图2为本技术一些实施例的电池箱的拆分结构示意图；
34.图3为本技术一些实施例的电池箱的箱体的拆分结构示意图；
35.图4为本技术一些实施例的电池箱的箱体的俯视结构图；
36.图5为本技术一些实施例中箱体沿图4的a-a向的截面结构示意图；
37.图6为本技术一些实施例中箱体沿图4的b-b向的截面结构示意图；
38.图7本技术一些实施例中封堵件的主视结构示意图；
39.图8本技术一些实施例中封堵件的主视结构示意图；
40.图9为本技术一些实施例的电池的拆分结构示意图；以及
41.图10为本技术一些实施例的用电装置的结构示意图。
42.具体实施方式中的附图标号如下：
43.1000-车辆；100-电池；200-控制器；300-马达；10-电池箱；11-箱体；
44.12-箱盖；20-电池模块；111-底壁；112-侧壁；113-容纳腔；114-内孔；
45.115-外孔；116-第一型腔；1160-子型腔；1161-第二型腔；117-框架体；
46.118-封堵件；1180-开孔；1181-凹陷部；1181a-底部；1181b-侧部；
47.1182-法兰部；1180a-第一开孔；1180b-第二开孔；1180c-第三开孔；
48.2000-用电装置。
具体实施方式
49.下面将结合附图对本技术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技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
50.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技术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，不是旨在于限制本技术；本技术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。
51.在本技术实施例的描述中，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。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
52.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技术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。
53.在本技术实施例的描述中，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。
54.在本技术实施例的描述中，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)。
55.在本技术实施例的描述中，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技术实施例和简化描述，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技术实施例的限制。
56.在本技术实施例的描述中，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技术实施例中的具体含义。
57.电池的主要结构包括电池箱以及位于电池箱内的通过串联和/或并联方式组合的多个电池模块。电池箱包括箱体和箱盖，箱盖盖合于箱体后与箱体共同构成容纳腔。电池模块主要包括通过串联和/或并联方式组合起来的多个电池单体。电池单体是电池中提供能量来源的最小单元，例如为锂离子电池单体。
58.为了提高电池箱的机械强度、使电池箱轻量化，相关技术中，电池箱的箱体的侧壁采用型腔构造，即，箱体的侧壁并不是采用实心板结构，而是设计为中空结构，中空结构的腔体即为型腔，这样不但使得箱体的机械强度得到加强，而且相比同等强度下的实心板结构，可以获得更轻的重量。
59.电池的热失控是由于电池的生热速率远高于散热速率，且热量大量累积而未及时散发到电池外所引起的。以电池为锂离子电池为例，锂离子电池在热失控中由于高温会导致负极的固体电解质界面膜(solid electrolyteinterphase，sei)分解、正极的活性物质分解和电解液的氧化分解，从而产生大量气体，使电池内部气压急剧升高，如果不能及时将气体排出、释放电池内部的压力，将引起电池爆炸，进而严重威胁到人身和财产的安全。如今，随着动力电池尺寸和容量的不断增加，热失控释放出的气体往往也会成倍的增加。因此，电池使用的安全性一直是本领域技术人员的研究重点。
60.在一些相关技术中，针对上述热失控问题，在电池箱的箱体上设计了泄压结构，例如使气体能够从容纳腔经过型腔排放到电池箱外部的相关结构。
61.本技术的发明人注意到，在电池箱的制造过程中，诸如裁切原材料(例如带有型腔的各种型材)或对原材料进行机械加工(例如在型材的内壁或外壁上钻孔)的操作会产生大量材料碎屑，这些材料碎屑容易存留在型腔中。在包括这种电池箱的相关技术的电池在测试、运输或使用过程中，受振动冲击，箱体的型腔内的材料碎屑(当箱体为铝材箱体时，材料碎屑例如为铝屑) 很可能会通过开孔进入到电池箱的箱体内部。一旦这些材料碎屑进入到箱体内部，甚至进入到电池模块的内部，将对电池带来严重的破坏，还会带来极大的安全隐患。
62.因此，在考虑热失控排气泄压的前提下，如何防止材料碎屑进入到箱体内部，也是本技术发明人考虑的重点内容。
63.基于以上考虑，为了改善电池的安全性，发明人经过深入研究，提供了一种电池箱、电池和用电装置。
64.在本技术提供的实施例中，电池箱的箱体的侧壁采用型腔构造，在侧壁的内壁开设连通容纳腔和第一型腔的内孔，在侧壁的外壁开设连通第一型腔和箱体外部环境的外孔，并且，在内孔处设置了具有多个开孔的封堵件。在本文中，为便于区分，将与内孔、外孔均连通的型腔称为第一型腔，将与内孔不连通的型腔称为第二型腔。由于第二型腔不是必须结构且不与内孔连通，因此第二型腔内即使有材料碎屑也不会进入到容纳腔内，故，第二型腔不是本技术发明人关注的重点。
65.这样便提供了供气体从电池箱内向电池箱外排出的路径，从而可以快速释放在发生热失控时在电池箱内积聚的压力和热量。封堵件的多个开孔在允许气流通过、释放压力
的同时，还能限制材料碎屑从第一型腔进入到容纳腔内，因此，可以有效避免材料碎屑对电池内部造成的破坏，提高电池的安全性。
66.基于上述电池箱的技术效果，包含该电池箱的电池以及包含该电池的用电装置也可以获得相应的技术效果。
67.本技术实施例中公开的电池可以为动力电池或储能电池。其中，动力电池的应用场景包括但不限于车辆、船舶、飞行器、航天器、电动工具、电动玩具，各类移动终端等等。储能电池的应用场景包括但不限于太阳能发电系统、水力发电系统、风力发电系统，等等。
68.如图1所示，为本技术一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。该车辆1000的具体类型不限，例如为新能源电动汽车，其包括电池100、控制器 200和马达300。电池100可以为整车的各个用电模块供电，例如，为控制器 200、马达300、以及操控系统和空调等(图中未示出)供电。
69.如图2所示，本技术一些实施例提供了一种电池箱10，包括构成容纳腔 113的箱体11和箱盖12。其中，箱体11包括了底壁111、侧壁112和封堵件118。如图2至图6所示，侧壁112具有内孔114、外孔115和第一型腔 116，内孔114设于侧壁112的内壁，外孔115设于侧壁112的外壁，第一型腔116通过内孔114与容纳腔113连通，并且通过外孔115与箱体11的外部环境连通。封堵件118设于内孔114处，且具有限制材料碎屑从第一型腔116 进入到容纳腔113内的多个开孔1180。
70.箱体11的主要功能包括：承载和安装电池模块，与用电装置的其它结构连接，实现对内容物的机械保护，等等。箱体11可以为压铸铝箱体或者钣金箱体等。箱盖12的主要功能包括：实现电池箱10的防尘与密封，对电池箱 10的内容物进行机械保护，等等。箱盖12可以采用钣金箱盖或者复合材料箱盖等。
71.以电池的通常使用状态作为方位参考，如图2所示，箱体11的底壁111 位于箱体11的底部，箱体11的侧壁112与底壁111大致呈90度夹角并且围绕底壁111一圈，从而与底壁111共同形成一敞口的容纳空间，当箱盖12盖合于箱体11后，箱盖12与箱体11共同形成一封闭的容纳腔113。该容纳腔 113主要用于容纳以串联、并联、或者混联(即，既有串联又有并联)中任一一种方式组合的多个电池模块。
72.如图4、图5和图6所示，箱体11的侧壁112采用型腔构造，侧壁112 的结构具有中空的腔体。这样，不但使得箱体11的机械强度得到加强，而且相比同等强度下的实心板结构，可以获得更轻的重量。
73.在本技术实施例中，对于侧壁112的型腔构造的具体结构形式和成型方式不限。例如，如图5和图6所示，在一些实施例中，侧壁112可以由多个分别具有型腔的框架体117焊接而成，例如多个具有型腔的框架体117沿高度方向依次焊接而成。每个框架体117可以通过挤压工艺形成其型腔。一些框架体117的型腔(如图中所示的两个子型腔1160)在焊接后可以相互连通，从而形成更大的中空空间，例如形成第一型腔116。
74.在本技术实施例中，第一型腔116是对于电池箱10内气体压力释放有贡献的型腔。子型腔1160是第一型腔116的最小划分单元，第一型腔116可以包括一个子型腔1160，或者包括多个相互连通的子型腔1160。
75.当然，例如图5和图6中所示，侧壁还可以包括第二型腔1161，由于内孔114不开在这些第二型腔1161所在的框架体117上，因此，即使这些第二型腔1161内掉落材料碎屑也不
会进入到容纳腔113内。
76.框架体117例如为大致呈长方形的框架体，内孔114开设在框架体117 上并且与第一型腔116连通，外孔115可以开设在长方形的任意一个边，不限于图中所示位置。
77.由于侧壁112采用了型腔构造，因此，侧壁112的结构并不是单层板，而是包括被一些中空腔体间隔开的内壁和外壁，其中，内壁可以理解为侧壁 112的靠近容纳腔113的一侧的壁面，内壁直接曝露在容纳腔113中，外壁可以理解为侧壁112的远离容纳腔113的一侧的壁面，外壁作为箱体11的外观表面的一部分。
78.本技术实施例提供的电池箱10作为电池主要结构的一部分，还针对热失控设计了可以将气体排出电池箱10外的排气结构。
79.内孔114即为设于侧壁112的内壁上的孔，外孔115即为设于侧壁112 的外壁上的孔，第一型腔116通过内孔114与容纳腔113连通，通过外孔115 与箱体11的外部连通。内孔114、第一型腔116和外孔115提供了供气体从容纳腔113向电池箱10外排出的路径，从而可以快速释放在发生热失控时在电池箱10内积聚的压力和热量。
80.在本技术实施例中，如图3所示，箱体11还包括封堵件118，该封堵件 118设在内孔114处并且具有多个开孔1180。封堵件118封堵了内孔114的部分面积，使其不再大面积曝露于容纳腔113，但封堵件118的多个开孔设计允许气体自由通过，并能够阻挡材料碎屑从第一型腔116进入到容纳腔113 内。可以理解的，开孔1180的尺寸应小于材料碎屑的尺寸，以将材料碎屑限制在第一型腔116内。
81.本技术实施例的电池箱10，一方面，提供了供气体从电池箱内向电池箱外排出的路径，从而可以快速释放在发生热失控时在电池箱内积聚的压力和热量，提高电池的安全性；另一方面，还限制了材料碎屑从第一型腔进入到容纳腔内。因此，本技术实施例的电池箱应用于电池，可以有效避免材料碎屑对电池内部造成的破坏，提高电池的安全性。
82.如图3所示，根据本技术的一些实施例，封堵件118的结构包括凹陷部 1181和法兰部1182，其中，凹陷部1181位于内孔114中，多个开孔1180设于凹陷部1181，法兰部1182位于内孔114外并与侧壁112的内壁邻接。
83.凹陷部1181和法兰部1182可以是一体连接。凹陷部1181呈凹形形状，从而在封堵件118安装于内孔114后，相对于侧壁112的内壁是背向容纳腔 113凹陷的。法兰部1182呈凸缘盘状围绕凹陷部1181，起到定位和安装的作用，在封堵件118安装于内孔114后，法兰部1182被其结构限制在内孔114 外并与侧壁112的内壁邻接。
84.当电池内部压力升高，所产生的气体依次通过内孔114、第一型腔116、外孔115向电池箱10的外部排放时，所形成的气流对封堵件118施加背向容纳腔113的力，上述设计可以使得封堵件118的安装较为牢靠，减少其从侧壁112上脱落的风险。
85.在本技术实施例中，对凹陷部1181的具体形状不做限制。如图3所示，在一些实施例中，凹陷部1181包括底部1181a和侧部1181b，多个开孔1180 中，一些设于凹陷部1181的底部1181a，一些设于凹陷部1181的侧部1181b。
86.其中，底部1181a可以理解为凹陷部1181的与凹陷方向大致呈正交的部分，侧部1181b可以理解为凹陷部1181的与凹陷方向大致相平行并且围绕底部1181a一圈的部分。
87.电池内部产生的气体可以被多个开孔1180分流，即，一部分气体通过凹陷部1181的底部1181a的开孔1180进入到第一型腔116，一部分气体通过凹陷部1181的侧部1181b的
开孔1180进入到第一型腔116。该实施例在封堵件118上尽可能多的设计开孔1180，能够使气流快速并且较为均匀的分散到第一型腔116内，继而排放到电池箱10的外部。
88.在本技术的另一些实施例，多个开孔也可以只设于凹陷部的底部，或者只设于凹陷部的侧部。多个开孔设于凹陷部的底部，电池内部产生的气体，基本沿凹陷部的凹陷方向通过封堵件而进入到第一型腔。多个开孔设于凹陷部的侧部，电池内部产生的气体，基本沿与凹陷部的凹陷方向相垂直的方向通过封堵件而进入到第一型腔。
89.在本技术实施例中，对于开孔1180的排列分布形式不做限制。
90.如图3所示，根据本技术的一些实施例，多个开孔1180包括第一开孔 1180a、多个第二开孔1180b和多个第三开孔1180c，其中，第一开孔1180a 设于底部1181a的中心，多个第二开孔1180b设于底部1181a且围绕第一开孔1180a分布，多个第三开孔1180c设于侧部1181b且围绕第一开孔1180a 分布。
91.其中，底部1181a的中心可以理解为底部1181a的几何中心。例如图3 中所示，底部1181a呈圆形，则底部1181a的中心为圆形的圆心。例如，底部呈方形，则底部的中心为方形的对角线的交点。
92.多个第二开孔1180b围绕第一开孔1180a分布，可以理解为，多个第二开孔1180b围绕第一开孔1180a间隔排列开。
93.类似的，多个第三开孔1180c围绕第一开孔1180a分布，可以理解为，多个第三开孔1180c围绕第一开孔1180a间隔排列开。
94.上述排列方式，使得开孔1180的分布比较均匀，有利于气流快速并且较为均匀的分散到第一型腔116内。
95.进一步，参考图7和图8所示，根据本技术的一些实施例，多个第二开孔1180b围绕第一开孔1180a呈辐射状分布。即，多个第二开孔1180b以第一开孔1180a为核心，向四周撒开并且大致呈放射状或涡轮状。图7所示的多个第二开孔1180b的分布形状即为涡轮状。图8所示的多个第二开孔1180b 的分布形状即为放射状。
96.在本技术实施例中，对于开孔1180的具体形状不做限制。
97.如图3所示，多个第二开孔1180b和多个第三开孔1180c分别为条形开孔。其中，条形开孔可以理解为，在一个方向上的尺寸显著大于在另一个方向上尺寸的开孔。
98.采用条形开孔，可以增大开孔区域的总面积，从而使得气流更加顺畅的通过封堵件118进入到第一型腔116内。
99.在本技术的其它实施例中，第二开孔1180b和第三开孔1180c也可以根据需要设计为圆形或者正多边形等等。
100.在本技术实施例中，箱体11的侧壁112的第一型腔116可以包括一个子型腔1160，也可以包括相连通的多个子型腔1160。其中，每个子型腔1160 例如对应形成于一个前述框架体117。当第一型腔116包括多个子型腔1160 时，这些子型腔1160可以通过结构设计而相连通，例如依次连通，从而可以使气流通过封堵件118快速分散到这些子型腔1160内，继而通过侧壁112 的外孔115排散到外部环境中。
101.参考图4、图5和图6所示，根据本技术的一些实施例，第一型腔116 包括相连通的多个子型腔1160(例如图中所示的2个)，该多个子型腔1160 沿远离底壁111的方向依次排列，每个子型腔1160环绕容纳腔113一周。内孔114位于相邻两个子型腔1160的邻接处，从而
的部分面积，使其不再大面积曝露于容纳腔113，但封堵件118的多个开孔设计允许气体自由通过，并能够阻挡材料碎屑从第一型腔116进入到容纳腔 113内。因此，本技术实施例的电池箱应用于电池，可以有效避免材料碎屑对电池内部造成的破坏，提高电池的安全性。
116.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术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。本技术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。