电池及用电装置的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，特别是涉及电池及用电装置。


背景技术：

2.随着动力电池的应用领域的不断扩大，其续航能力的要求也日益提高。为满足高续航需求，通常将多个电池单体以串联、并联或混联的方式连接，以扩大其容量或功率。
3.电池单体在充放电过程中，会发生膨胀而易造成箱体组件结构发生变形，影响其密封性能。为此，现有箱体组件设置横纵梁，以限制其膨胀。然而这种结构普遍存在空间占用大的问题，导致电池体积的利用率降低。同时，该结构对电池单体膨胀的抵抗适配性较差，影响箱体结构的稳定性。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种电池及用电装置，减少型材梁的使用，提高体积利用率；同时，对电池单体膨胀的抵抗适配性高，有利于提高结构稳定性。
5.第一方面，本技术提供了一种电池，包括：电池单体；箱体组件，包括下箱体及并列间隔设于所述下箱体上的至少两个膨胀梁，相邻两个所述膨胀梁之间形成有容置腔，若干所述电池单体并列收容于所述容置腔内；约束组件，任一相邻两个所述膨胀梁之间配置有至少一个所述约束组件，所述约束组件包括调节件及连接于相邻两个所述膨胀梁之间的约束件，所述调节件活动设于所述约束件上，以调节所述约束件作用在所述膨胀梁上的预拉紧力大小。
6.上述的电池，在电池装配时，将若干电池单体收容于容置腔内，使之限制在相邻两个膨胀梁之间。由于相邻两个膨胀梁之间连接有至少一个约束组件，且该约束组件对两个膨胀梁均具有初始预拉紧力，因此，当相邻两个膨胀梁在抵抗电池单体的膨胀力时，约束组件提供的预拉紧力会分担部分膨胀力，减少膨胀梁上的受力，使得电池单体的膨胀得到有效控制。这样使得箱体组件在保证有效抵抗膨胀力的前提下，减少型材梁的使用，使得型材梁的占用空间减少，利于提高箱体组件内体积的利用率。同时，由于调节件能调节约束件作用在所述膨胀梁上的预拉紧力大小，因此，可根据电池单体的膨胀特性，通过调节件调节约束件，改变膨胀梁上的预拉紧力大小，使之能针对性适配抵抗不同电池单体的膨胀，保证电池结构处于稳定。
7.在一些实施例中，所述约束件具有相对的第一端和第二端，在相邻两个所述膨胀梁中，至少一个所述膨胀梁上设有安装孔，所述第一端穿出其中一个所述膨胀梁的安装孔外并与所述调节件螺接，所述第二端与另一个所述膨胀梁连接。如此，使得调节件对膨胀梁上的预拉紧力调节为旋转调节，大大简化调节的操作难度，使得预拉紧力的调节更为便利。
8.在一些实施例中，在相邻两个所述膨胀梁中，两个所述膨胀梁均设有所述安装孔，所述第二端穿出所述安装孔外，所述第二端设有限位部，所述限位部抵接于所述膨胀梁背向所述容置腔的一侧面。如此设计，使得约束件一端与膨胀梁稳定结合，便于约束件对膨胀
梁施加预拉紧力。
9.在一些实施例中，所述膨胀梁上沿背离所述下箱体的方向凸起设有凸台，所述安装孔开设于所述凸台上。如此，便于约束件在膨胀梁上进行安装；同时，在膨胀梁上背向下箱体凸起设置凸台，也便于抬高约束件，避免安装约束件时占用下箱体内的空间。
10.在一些实施例中，所述约束件为丝杆，所述调节件为螺母或螺帽。
11.在一些实施例中，所述约束组件还包括加强梁，所述加强梁与所述约束件连接，并压在所述电池单体背向所述下箱体的一侧面上，对电池单体实现上下限位，配合约束件，使得电池单体更加稳定安装在下箱体内，保证下箱体结构不变形，有利于提高电池整体的结构稳定性。
12.在一些实施例中，所述加强梁沿自身轴向l贯穿设有通孔，所述约束件穿设于所述通孔中。
13.在一些实施例中，所述电池还包括上盖，所述上盖盖设于所述下箱体上，并与至少一个所述加强梁连接。如此，有利于加强上盖与下箱体之间的结构强度，进一步提高电池整体结构的稳定性。
14.在一些实施例中，所述电池还包括紧固件，所述上盖设有第一固定孔，所述加强梁设有第二固定孔，所述紧固件穿设于所述第一固定孔与所述第二固定孔，以固定所述上盖与所述加强梁。如此，使得上盖与加强梁稳定连接，从而使得上盖与下箱体紧密结合。
15.第二方面，本技术提供了一种用电装置，包括以上任一项所述的电池。
16.上述的用电装置，采用以上的电池，在电池装配时，将若干电池单体收容于容置腔内，使之限制在相邻两个膨胀梁之间。由于相邻两个膨胀梁之间连接有至少一个约束组件，且该约束组件对两个膨胀梁均具有初始预拉紧力，因此，当相邻两个膨胀梁在抵抗电池单体的膨胀力时，约束组件提供的预拉紧力会分担部分膨胀力，减少膨胀梁上的受力，使得电池单体的膨胀得到有效控制。这样使得箱体组件在保证有效抵抗膨胀力的前提下，减少型材梁的使用，使得型材梁的占用空间减少，利于提高箱体组件内体积的利用率。同时，由于调节件能调节约束件作用在所述膨胀梁上的预拉紧力大小，因此，可根据电池单体的膨胀特性，通过调节件调节约束件，改变膨胀梁上的预拉紧力大小，使之能针对性适配抵抗不同电池单体的膨胀，保证电池结构处于稳定。
17.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
18.通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他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：
19.图1为本技术一些实施例的车辆的结构示意图；
20.图2为本技术一些实施例的电池结构爆炸图一；
21.图3为本技术一些实施例的电池结构示意图；
22.图4为本技术一些实施例的电池结构爆炸图二；
23.图5为本技术一些实施例的箱体组件结构示意图。
24.1000、电池；2000、控制器；3000、马达；
25.100、箱体组件；200、电池单体；300、上盖；400、约束组件；500、紧固件；
26.110、下箱体；120、膨胀梁；121、凸台；1211、安装孔；122、容置腔；
27.310、第一固定孔；
28.410、约束件；411、第一端；412、第二端；413、限位部；420、调节件；430、加强梁；431、通孔；432、第二固定孔。
具体实施方式
29.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。
30.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。
31.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。
32.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。
33.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。
34.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)。
35.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。
36.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。
37.本发明人注意到，随着电池的充放电循环中正极活性物质和负极活性物质嵌入或
脱出离子，电芯体系副反应堆积厚度及石墨片层剥离等导致电芯会发生鼓胀，即正极片和负极片向外膨胀，导致箱体组件发生结构变形、鼓包等现象，从而导致电池的气密封失效，对电池的性能和实用寿命有不利影响。
38.为了抵抗电池单体的膨胀力，申请人研究发现，可以在下箱体上设置横、纵梁，利用横纵梁抵抗电池单体的膨胀力，以降低箱体组件的结构变形。然而，在下箱体上设置横纵梁时，会引入过多的型材梁，不仅导致制作成本增加，而且还导致下箱体内空间占用变大，导致箱体组件内体积利用率降低。
39.基于以上考虑，为了解决如何兼顾膨胀力有效抵抗和体积利用率的问题，发明人经过深入研究，设计了一种电池，在任一相邻两个膨胀梁之间，连接有至少一个约束部件；同时，在任一相邻两个膨胀梁中，约束部件能对两个膨胀梁均具有朝向容置腔内的预拉紧力。
40.在电池装配时，将电池单体收容于容置腔内，使之限制在相邻两个膨胀梁之间。由于相邻两个膨胀梁之间连接有至少一个约束部件，且该约束部件对两个膨胀梁均具有初始预拉紧力，因此，当相邻两个膨胀梁在抵抗电池单体的膨胀力时，约束部件提供的预拉紧力会分担部分膨胀力，减少膨胀梁上的受力，使得电池单体的膨胀得到有效控制。由此可知，本技术在相邻两个膨胀梁之间设置约束部件，以替代传统在下箱体上焊接型材梁。如此，使得箱体组件在保证有效抵抗膨胀力的前提下，减少型材梁的使用，使得型材梁的占用空间减少，利于提高箱体组件内体积的利用率。
41.本技术实施例公开的电池可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本技术公开的电池等组成该用电装置的电源系统，这样，有利于缓解并自动调节电芯膨胀力恶化，补充电解液消耗，提升电池性能的稳定性和电池寿命。
42.本技术实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，用电装置可以为但不限于电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以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，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
43.以下实施例为了方便说明，以本技术一实施例的一种用电装置为车辆为例进行说明。
44.请参照图1，图1为本技术一些实施例提供的车辆的结构示意图。车辆可以为燃油汽车、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。车辆的内部设置有电池1000，电池1000可以设置在车辆的底部或头部或尾部。电池1000可以用于车辆的供电，例如，电池1000可以作为车辆的操作电源。车辆还可以包括控制器2000和马达3000，控制器2000用来控制电池1000为马达3000供电，例如，用于车辆的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
45.在本技术一些实施例中，电池1000不仅可以作为车辆的操作电源，还可以作为车辆的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆提供驱动动力。
46.请参照图2，图2为本技术一些实施例提供的电池1000的爆炸图。电池1000包括箱体和电池单体200，若干电池单体200容纳于箱体内。其中，箱体用于为电池单体200提供容纳空间，箱体可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体可以包括箱体组件100和上盖300，上盖300与箱体组件100相互盖合，上盖300与箱体组件100共同限定出用于容纳电池单体
200的容纳空间。箱体组件100可以为一端开口的空心结构，上盖300可以为板状结构，上盖300盖合于箱体组件100的开口侧，以使上盖300与箱体组件100共同限定出容纳空间；上盖300和箱体组件100也可以是均为一侧开口的空心结构，上盖300的开口侧盖合于箱体组件100的开口侧。当然，上盖300和箱体组件100形成的箱体可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
47.多个电池单体200之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体200中既有串联又有并联。多个电池单体200之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体200构成的整体容纳于箱体内；当然，电池单体200也可以是多个电池单体200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，并容纳于箱体内。电池1000还可以包括其他结构，例如，该电池1000还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体200之间的电连接。
48.其中，每个电池单体200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200可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
49.根据本技术的一些实施例，可选地，请参照图3与图4，本技术提供了一种电池1000，电池1000包括：电池单体200、箱体组件100和约束组件400。箱体组件100包括下箱体110及并列间隔设于下箱体110上的至少两个膨胀梁120。相邻两个膨胀梁120之间形成有容置腔122。若干电池单体200并列收容于容置腔122内。任一相邻两个膨胀梁120之间配置有至少一个约束组件400，约束组件400包括调节件420及连接于相邻两个膨胀梁120之间的约束件410，调节件420活动设于约束件410上，以调节约束件410作用在膨胀梁120上的预拉紧力大小。
50.约束件410连接在相邻两个膨胀梁120之间时，会对两侧的膨胀梁120均产生一定预拉紧力。该预拉紧力对膨胀的电池单体200具有一定的约束，抵消部分电池单体200因膨胀而产生的膨胀力，使得电池单体200稳定约束在容置腔122内，保证电池1000整体结构稳定。同时，该预拉紧力在调节件420的作用下可根据不同电池单体200的膨胀特性而进行调节，比如：对于易膨胀或装配时预压缩量较大的电池单体200，可将预拉紧力相应调大等。
51.调节件420在调节预拉紧力时，可将调节件420与约束件410设计为螺纹配合或销接配合等。当调节件420与约束件410为销接配合时，在调节预拉紧力中可采用辅助工具，将约束件410向外拽拉，使得一个膨胀梁120受力增大；待预拉紧力达到预设值时，将调节件420重新销接在约束件410上。
52.另外，相邻两个膨胀梁120之间可设置一个约束组件400；也可设置多个约束组件400。当约束组件400为多个时，多个约束组件400可以上下、左右等方位并排间隔设于相邻两个膨胀梁120之间。这样有利于膨胀梁120对膨胀的电池单体200具有良好的抵抗效果。
53.在电池1000装配时，将若干电池单体200收容于容置腔122内，使之限制在相邻两个膨胀梁120之间。由于相邻两个膨胀梁120之间连接有至少一个约束组件400，且该约束组件400对两个膨胀梁120均具有初始预拉紧力，因此，当相邻两个膨胀梁120在抵抗电池单体200的膨胀力时，约束组件400提供的预拉紧力会分担部分膨胀力，减少膨胀梁120上的受力，使得电池单体200的膨胀得到有效控制。这样使得箱体组件100在保证有效抵抗膨胀力的前提下，减少型材梁的使用，使得型材梁的占用空间减少，利于提高箱体组件100内体积
的利用率。同时，由于调节件420能调节约束件410作用在膨胀梁120上的预拉紧力大小，因此，可根据电池单体200的膨胀特性，通过调节件420调节约束件410，改变膨胀梁120上的预拉紧力大小，使之能针对性适配抵抗不同电池单体200的膨胀，保证电池1000结构处于稳定。
54.根据本技术的一些实施例，可选地，请参照图4，约束件410具有相对的第一端411和第二端412。在相邻两个膨胀梁120中，至少一个膨胀梁120上设有安装孔1211，第一端411穿出其中一个膨胀梁120的安装孔1211外并与调节件420螺接，第二端412与另一个膨胀梁120连接。
55.第二端412与膨胀梁120之间的连接可为固定连接；也可为活动连接。当第二端412与膨胀梁120之间的连接为固定连接时，在调节预拉紧力过程中，仅能调节第一端411；当第二端412与膨胀梁120之间的连接为活动连接时，在调节预拉紧力过程中，既可调节第一端411，又能调节第二端412。比如：第二端412与膨胀梁120之间也为螺纹配合等。
56.预拉紧力调节时，旋转调节件420，在螺纹力的作用下，驱使约束件410朝外移动，以拉紧与第二端412连接的膨胀梁120。此时，调节件420也在螺纹力的作用下，抵触在与第一端411配合的膨胀梁120上，使得相邻两个膨胀梁120之间的预拉紧力变大。同样，沿相反方向旋转调节件420，能从约束件410上旋出调节件420，以释放或减小约束件410对膨胀梁120上的预拉紧力。
57.在第一端411伸出安装孔1211外的部分上螺接调节件420，使得调节件420对膨胀梁120上的预拉紧力调节为旋转调节，即旋转调节件420即可调节膨胀梁120上的预拉紧力大小，大大简化调节的操作难度，使得预拉紧力的调节更为便利。
58.根据本技术的一些实施例，可选地，请参照图4，在相邻两个膨胀梁120中，两个膨胀梁120均设有安装孔1211。第二端412穿出安装孔1211外，第二端412设有限位部413，限位部413抵接于膨胀梁120背向容置腔122的一侧面。
59.限位部413在第二端412上的连接方式可为但不仅限于螺栓连接、卡接、铆接、焊接、销接或一体成型方式。其中，一体成型方式可为铸造、压铸、挤压等。
60.利用限位部413抵触在膨胀梁120背向容置腔122的一侧面上，使得约束件410一端与膨胀梁120稳定结合，便于约束件410对膨胀梁120施加预拉紧力。
61.根据本技术的一些实施例，可选地，请参照图4，膨胀梁120上沿背离下箱体110的方向凸起设有凸台121，安装孔1211开设于凸台121上。
62.凸台121在膨胀梁120上可采用螺栓、铆钉或焊接方式进行固定在膨胀梁120上；也可以一体成型方式设置在膨胀梁120上，比如：切削、压铸、挤压等方式。同时，凸台121在膨胀梁120上的数量可为一个，也可为多个。而凸台121与约束件410之间的数量关系可为一对一，也可为一对多。例如：在一个凸台121上可设置多个安装孔1211，以使同一凸台121上集成多个约束件410。
63.在膨胀梁120上设置凸台121，便于约束件410在膨胀梁120上进行安装。同时，在膨胀梁120上背向下箱体110凸起设置凸台121，也便于抬高约束件410，避免安装约束件410时占用下箱体110内的空间。
64.根据本技术一些实施例，可选地，请参照图4，约束件410为丝杆，调节件420为螺母或螺帽。
65.丝杆一端(即第一端411)上具有外螺纹，该外螺纹长度在设计时，需满足螺母或螺帽螺接在丝杆并抵触在膨胀梁120上时，还能允许螺母或螺帽继续螺纹旋转。
66.将约束件410和调节件420分别设计为丝杆和螺母或螺帽，使得调节件420对预拉紧力的调节更加便利。
67.根据本技术的一些实施例，可选地，请参照图5，约束组件400还包括加强梁430。加强梁430与约束件410连接，并压在电池单体200背向下箱体110的一侧面上。
68.加强梁430与约束件410的连接方式可为但不限于焊接、销接、螺栓连接、套接等。同时，加强梁430的形状可有多种设计，比如：圆形、三角形、方形等。当然，为保证加强梁430稳定压在电池单体200上，尽量将加强梁430的至少一侧面设计为平面。
69.在约束件410上设置加强梁430，以压在电池单体200上，对电池单体200实现上下限位，配合约束件410，使得电池单体200更加稳定安装在下箱体110内，保证下箱体110结构不变形，有利于提高电池1000整体的结构稳定性。
70.根据本技术的一些实施例，可选地，请参照图4，加强梁430沿自身轴向l贯穿设有通孔431，约束件410穿设于通孔431中。
71.本技术的加强梁430为套在约束件410上，此时，加强梁430的长度应小于相邻两个膨胀梁120之间的间距。当然，在电池1000装配时，可在加强梁430与膨胀梁120之间留有间隙，以便调节件420能调大膨胀梁120上的预拉紧力。
72.另外，加强梁430的数量可为一个，也可为多个。同时，当加强梁430为多个时，同一约束件410上可套接一个加强梁430，也可并列套接多个加强梁430。
73.在加强梁430上贯穿设有通孔431，使得加强梁430更容易安装在约束件410上，从而使得电池1000装配更加便利，有利于提高效率。
74.根据本技术的一些实施例，可选地，请参照图4，电池1000还包括上盖300。上盖300盖设于下箱体110上，并与至少一个加强梁430连接。
75.可选地，上盖300与加强梁430之间的连接可为但不仅限于螺栓连接、卡接、铆接等。
76.将上盖300连接在至少一个加强梁430上，有利于加强上盖300与下箱体110之间的结构强度，进一步提高电池1000整体结构的稳定性。
77.根据本技术的一些实施例，可选地，请参照图4，电池1000还包括紧固件500。上盖300设有第一固定孔310。加强梁430设有第二固定孔，紧固件500穿设于第一固定孔310与第二固定孔，以固定上盖300与加强梁430。
78.紧固件500可为带有螺母的螺栓，也可为不带螺母的螺栓；当然，也可为铆钉，利用铆接技术将上盖300与加强梁430之间固定连接。其中，需要说明的是，当紧固件500为带螺母的螺栓时，第一固定孔310与第二固定孔可均为非螺纹孔；当紧固件500为不带螺母的螺栓时，第二固定孔则应设计为螺纹孔，而至于第一固定孔310则可为非螺纹孔，也可为螺纹孔。
79.将紧固件500分别穿入第一固定孔310和第二固定孔，使得上盖300与加强梁430稳定连接，从而使得上盖300与下箱体110紧密结合。
80.根据本技术一些实施例，本技术还提供了一种用电装置，包括以上任一项的电池1000。
81.根据本技术的一些实施例，参见图3至图5，本技术提供了一种动力电池系统成组方案，在下箱体110的内设有膨胀梁120。膨胀梁120设计有安装孔1211。安装孔1211内装有丝杠，配合螺母可给膨胀梁120提供预拉紧力，保证下箱体110不变形。此外，中部加强梁430上面设计有螺丝孔，通过螺丝将上盖300固定在加强梁430上，提高了整包模态。
82.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。