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电池模组、电池及用电设备的制作方法

2023-02-18 23:31:14 来源:中国专利 TAG:


1.本技术涉及电池技术领域,具体而言,涉及一种电池模组、电池及用电设备。


背景技术:

2.节能减排是汽车产业可持续发展的关键,电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言,电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
3.电池包括热管理部件和电池单体,电池单体具有工作时的温度范围,热管理部件用于调节电池单体的温度以使其能够正常工作。常规的热管理部件只对电池单体的一组相对面进行换热,进行换热的面积有限,换热效率低。导致热管理部件对电池单体的温度调节速度较慢,效果较差。


技术实现要素:

4.本技术的目的在于针对上述问题,提供一种电池模组、电池及用电设备,能够提升热管理部件对电池单体的温度调节效果。
5.第一方面,本技术提供了一种电池模组,包括电池单体和热管理部件,热管理部件包括沿第一方向相对设置的两个第一侧壁和连接两个所述第一侧壁的底壁,两个所述第一侧壁和所述底壁围成用于容纳所述电池单体的容纳腔,所述第一侧壁的内部设置有第一流道,所述底壁的内部设置有第二流道,所述第一流道和所述第二流道用于容纳换热介质以调节所述电池单体的温度。
6.本技术实施例的技术方案中,两个第一侧壁和底壁分别对应电池单体的一个表面并通过换热介质对电池单体进行温度调节,热管理部件作用于电池单体的面积较大,具有较高的换热效率,热管理部件对电池单体的温度调节效果较好;电池单体在反复的充电和放电过程中会发生膨胀,电池单体膨胀时挤压热管理部件的第一侧壁或底壁,第一流道和/或第二流道能够在电池单体的挤压下收缩,为电池单体提供更多的膨胀空间。
7.在一些实施例中,所述电池单体包括底面和两个第一侧面,所述底面与所述底壁相对设置,两个所述第一侧面分别与两个所述第一侧壁相对设置,所述第一侧面为所述电池单体所有表面中的面积最大的表面。
8.本技术实施例的技术方案中,两个第一侧壁能够通过第一流道内的换热介质对电池单体的所有表面中面积最大的两个表面进行温度调节,使热管理部件对电池单体的作用面积较大,换热效率较高。
9.在一些实施例中,所述电池单体在所述第一方向上的尺寸为t1,所述容纳腔在所述第一方向上的尺寸为t2,满足0≤t2-t1≤t1*0.15。
10.本技术实施例的技术方案中,满足0≤t2-t1≤t1*0.15时,第一侧壁能够对电池单体在第一方向上的移动距离进行限制,此外,第一侧壁与电池单体之间的间距距离足够第一流道内的换热介质与电池单体进行热量传递,使热管理部件与电池单体之间的换热效率
较高。
11.在一些实施例中,满足t1*0.05≤t2-t1≤t1*0.1。
12.本技术实施例的技术方案中,满足t1*0.05≤t2-t1≤t1*0.1时,第一侧壁能够对电池单体在第一方向上的移动距离进行限制,此外,第一侧壁与电池单体之间的间距距离较近,便于第一流道内的换热介质与电池单体进行热量传递,使热管理部件与电池单体之间的换热效率较高。
13.在一些实施例中,所述第一侧壁在所述第一方向上的尺寸为t3,满足t2*0.1≤t3-t2≤t2。
14.本技术实施例的技术方案中,当t3-t2<t2*0.1时,第一侧壁在第一方向上的尺寸较小,第一流道的宽度较小,能够容纳的换热介质较少,能够吸收或者放出的热量较少,不能满足电池的换热需求。
15.在一些实施例中,所述电池单体为软包电池单体。
16.本技术实施例的技术方案中,软包电池单体的重量较轻,具有较高的能量密度;软包电池单体具有一定的可变形特性,能够吸收掉电池单体在充电和放电过程中反复膨胀的变形量,不易因反复膨胀而损坏,使用寿命长;软包电池单体能够与第一侧壁和底壁贴合,使电池单体的与热管理部件的对应面能够直接与热管理部件面接触,提升换热效率。
17.在一些实施例中,所述容纳腔内设置有多个所述电池单体,多个所述电池单体沿第二方向排列,所述第二方向与所述第一方向垂直。
18.本技术实施例的技术方案中,单个热管理部件能够对容纳腔内的多个电池单体进行换热,增加单个热管理部件可作用的电池单体的数量,使配置所需的热管理部件的数量较少,降低生产成本。
19.在一些实施例中,所述电池单体在所述第二方向上的尺寸为w1,所述电池单体的数量为n1,所述容纳腔在所述第二方向上的尺寸为w2,满足0≤w2-w1*n1≤n1*3mm。
20.本技术实施例的技术方案中,当w2-w1*n1=0时,电池单体适配设置于容纳腔内,热管理部件能够限制热管理部件的位移,降低电池单体因反复移动而导致自身与其他部件(相邻的电池单体或其他电气件)之间的连接件损坏的风险;当满足0<w2-w1*n1≤n1*3mm,多个电池单体之间或者电池单体与容纳腔在第二方向的边界之间存在间隙,以满足电池单体因反复充电和放电而膨胀时的空间需求,降低电池单体之间相互挤压而损坏或电池单体脱离容纳腔的风险。
21.在一些实施例中,所述电池模组还包括第一汇流部件,相邻两个所述电池单体通过所述第一汇流部件电连接。
22.本技术实施例的技术方案中,多个电池单体能够通过多个第一汇流部件电连接,便于多个电池单体与其他电气件的电连接。
23.在一些实施例中,所述电池单体在第三方向上的尺寸为h1,所述容纳腔在所述第三方向上的尺寸为h2,所述第一汇流部件在所述第三方向上的尺寸为h3,满足h3*1.5≤h2-h1≤h3*5,所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直。
24.本技术实施例的技术方案中,满足h3*1.5≤h2-h1≤h3*5时,第一汇流部件与位于容纳腔上方的其他电气件之间的间隔距离较远,电池单体与其他电气件接触导致电池单体短路的风险较低,同时容纳腔内空置的空间较少,提升容纳腔的空间利用率。
25.在一些实施例中,所述第一侧壁的内部设置有第一分隔件,所述第一分隔件将所述第一流道分隔为多个并排设置的第一子流道;和/或,所述底壁的内部设置有第二分隔件,所述第二分隔件将所述第二流道分隔为多个并排设置的第二子流道。
26.本技术实施例的技术方案中,多个第一分隔件将第一流道分隔件分隔为多个第一子流道,多个第二分隔件将第二流道分隔件分隔为多个第二子流道,第一子流道的截面面积小于第一流道的截面面积,第二子流道的截面面积小于第二流道的截面面积,换热介质在截面面积较小的第一子流道和/或第二子流道内的流速大于换热介质在第一流道和/或第二流道内的流速,使不同区域的换热介质都能较快的对电池单体的不同部位进行换热作业,使电池单体各处的换热效率相近,也使各处的换热介质的温度相近;
27.换热介质自身的温度在进行换热一段时间后会随着吸收热量或者放出热量而变化,换热介质的温度会逐步接近电池单体的温度,换热介质对电池单体的换热能力会随着换热介质的温度接近电池单体的温度而降低,换热介质在第一子流道和/或第二子流道内的流速较快能够让换热能力衰减的换热介质快速离开电池单体的调温需求较强的区域,而换热能力较强的换热介质能够快速补充至该区域对电池单体进行作用,提升热管理部件对电池单体的作用效果。
28.在一些实施例中,所述第一流道和所述第二流道沿第二方向延伸,所述第二方向与所述第一方向垂直。
29.本技术实施例的技术方案中,第一流道和第二流道为沿第二方向延伸的较为平直的流道,弯折部分较少,换热介质在平直的第一流道和第二流道内的流动速度较快,使不同区域的换热介质都能较快的对电池单体的不同部位进行换热作业,使电池单体各处的换热效率相近。
30.在一些实施例中,所述热管理部件还包括沿第二方向相对设置的两个第二侧壁,两个所述第二侧壁、两个所述第一侧壁和所述底壁共同围成所述容纳腔,所述第二方向与所述第一方向垂直。
31.本技术实施例的技术方案中,电池单体设置于两个第二侧壁之间,两个第二侧壁能够限制电池单体在第二方向上的移动,降低电池单体沿第二方向脱离容纳腔的风险。
32.在一些实施例中,所述第二侧壁的内部设置有集流腔,所述集流腔与所述第一流道连通,所述集流腔还与所述第二流道连通;两个所述第二侧壁中的一者上设置有与所述集流腔连通的介质入口,另一者上设置有与所述集流腔连通的介质出口。
33.本技术实施例的技术方案中,设置有介质入口的集流腔持续向第一流道和第二流道内输入温度与电池单体的温度差距较大且换热效果较强的换热介质,经过了一段时间的换热作业,换热效果衰减的换热介质则通过设置有介质出口的集流腔离开热管理部件,第一通道和第二通道内流动的大多是换热效果较强的换热介质,提升热管理部件对电池单体的换热作业的效率。
34.在一些实施例中,所述第一侧壁和所述第二侧壁在远离所述底壁的一端围成开口,所述电池模组还包括顶盖,所述顶盖覆盖所述开口,所述顶盖、所述底壁、两个所述第一侧壁和两个所述第二侧壁共同围成所述容纳腔。
35.本技术实施例的技术方案中,顶盖封闭容纳腔的顶部开口,降低外界因素对容纳腔内的电池单体造成影响的风险,提升对电池单体的保护效果;顶盖限制电池单体在第三
方向上的移动距离,降低电池单体脱离容纳腔的风险。
36.在一些实施例中,所述电池模组还包括极性相反的两个电能导出件,所述电能导出件设置于所述顶盖且与所述电池单体电连接,所述电能导出件用于导出所述电池单体的电能。
37.本技术实施例的技术方案中,电能导出件将容纳腔内的电池单体的电能导出至顶盖上,便于与其他电气件的电连接。
38.第二方面,提供了一种电池,包括第一方面的电池模组。
39.在一些实施例中,所述电池模组设置有多个,多个所述电池模组沿所述第一方向层叠设置;所述电池还包括第二汇流部件,相邻两个所述电池模组通过所述第二汇流部件电连接。
40.本技术实施例的技术方案中,多个电池模组沿第一方向层叠设置,相邻的电池模组的第一侧壁相对或者接触,当相邻的电池模组的第一侧壁相对时,电池模组在第一方向上发生移动导致相邻的电池模组发生碰撞时,两个第一侧壁之间的接触面的面积较大,能够将碰撞时冲击力分散并吸收,降低应力集中导致第一侧壁的局部损坏的风险;当相邻的电池模组的第一侧壁接触时,相邻的两个电池模组的第一侧壁之间的接触面积较大,相互之间的限位效果较好,使多个电池模组组成的整体的结构稳定性较高。
41.在一些实施例中,所述电池还包括箱体,所述箱体用于容纳多个所述电池模组,所述箱体在所述第一方向上尺寸为t4,所述电池模组在所述第一方向上的尺寸为t5,多个所述电池模组的数量为n2,满足t5*0.1≤t4-t5*n2≤t5*2。
42.本技术实施例的技术方案中,满足t5*0.1≤t4-t5*n2≤t5*2时,箱体限制多个电池模组在第一方向上的移动范围,相邻的电池模组之间具有间隙,为受电池单体膨胀带动的电池模组的膨胀提供空间,相邻的电池模组之间具有间隙还便于对点个电池模组的检修或拆卸。
43.在一些实施例中,所述电池还包括箱体,所述箱体用于容纳所述电池模组,所述箱体在第二方向上的尺寸为w3,所述电池模组在所述第二方向上的尺寸为w4,所述第二方向垂直于所述第一方向,满足w4<w3。
44.本技术实施例的技术方案中,满足w4<w3时,在第二方向上,箱体与电池模组之间存在间隙,便于对电池模组的维修或拆卸。
45.在一些实施例中,所述箱体在第三方向上的尺寸为h3,所述电池模组在所述第三方向上的尺寸为h4,所述第一方向、所述第二方向与所述第三方向两两垂直,满足,h4<h3。
46.本技术实施例的技术方案中,满足h4<h3时,在第三方向上,箱体与电池模组之间存在间隙,便于对电池模组的维修或拆卸。
47.第三方面,提供了一种用电设备,包括第二方面的电池。
48.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本技术的实践了解到。
附图说明
49.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本技术的某些实施例,因此不应被看作是对
范围的限定,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,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
50.图1为本技术一些实施例提供的车辆的结构示意图;
51.图2为本技术一些实施例提供的电池模组的内部结构示意图;
52.图3为本技术另一些实施例提供的电池模组的内部结构示意图;
53.图4为图3中a处的放大图;
54.图5为本技术一些实施例提供的电池模组的结构示意图;
55.图6为本技术一些实施例提供的电池模组的正视图;
56.图7为本技术一些实施例提供的b-b处的剖视图;
57.图8为本技术另一些实施例提供的b-b处的剖视图;
58.图9为本技术再一些实施例提供的b-b处的剖视图;
59.图10为本技术又一些实施例提供的b-b处的剖视图;
60.图11为本技术一些实施例提供的电池的俯视图;
61.图12为本技术一些实施例提供的c-c处的剖视图。
62.图标:1-车辆;10-电池;11-马达;12-控制器;100-电池模组;110-电池单体;111-第一侧面;112-底面;120-热管理部件;121-容纳腔;122-第一侧壁;1220-第一流道;1221-第一分隔件;1222-第一子流道;123-底壁;1230-第二流道;1231-第二分隔件;1232-第二子流道;124-第二侧壁;1240-集流腔;125-顶盖;126-绝缘层;130-第一汇流部件;140-电能导出件;150-加强件;200-第二汇流部件;300-箱体;x-第一方向;y-第二方向;z-第三方向。
具体实施方式
63.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。
64.除非另有定义,本技术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;本技术中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限定本技术;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。本技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
65.在本技术中提及“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,本技术所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
66.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”、“附接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。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。
67.本技术中术语“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,本技术中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
68.本技术中出现的“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)。
69.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系统,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。
70.在本技术中,所提及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箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体或电池模组的充电或放电。
71.电池模组包括热管理部件和电池单体,热管理部件用于容纳换热介质以给电池单体调节温度。这里的换热介质可以是液体或气体,调节温度是指给多个电池单体加热或者冷却。在给电池单体冷却或降温的情况下,该热管理部件用于容纳温度较低的换热介质以降低电池单体的温度,此时,热管理部件也可以称为冷却部件、冷却系统或冷却板等,其容纳的换热介质也可以称为冷却介质或冷却流体,更具体的,可以称为冷却液或冷却气体。另外,热管理部件也可以用于给电池单体升温,本技术实施例对此并不限定。可选的,所述换热介质可以是循环流动的,以达到更好的温度调节的效果。可选的,换热介质可以为水、水和乙二醇的混合液或者空气等。
72.发明人注意到,常规的热管理部件对电池单体进行温度调节时,热管理部件只作用于电池单体的一个侧面或两个相对侧面,热管理部件的作用面积较小,导致热管理部件对电池单体的温度调节速度较慢,调节效果较差。
73.基于以上考虑,为了解决热管理部件对电池单体的作用面积较小导致的温度调节效果较差的问题,发明人经过深入研究,设计了一种电池模组,该电池模组包括电池单体和热管理部件,热管理部件包括相对设置的两个第一侧壁和连接两个第一侧壁的底壁,两个第一侧壁和底壁围成用于容纳电池单体的容纳腔,第一侧壁内部设置有第一流道,底壁内部设置有第二流道,第一流道和第二流道用于容纳换热介质以调节电池单体的温度,热管理部件能够对电池单体的三个表面进行温度调节,作用面积较大,热管理部件与电池单体之间的换热效率较高,提升热管理部件对电池单体的温度调节效果。
74.本技术实施例公开的电池模组可以但不限于车辆、船舶或飞行器等用电设备中。可以使用具备本技术公开的电池模组、电池等组成用电设备的电源系统,这样,使电池模组的温度能够稳定在工作温度范围内,提升电池模组的安全性,便于电池模组的推广。
75.本技术实施例提供一种使用电池作为电源的用电设备,用电设备可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、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。
76.请参照图1,车辆1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1的内部设置有电池10,电池10可以设置在
车辆1的底部或头部或尾部。电池10可以用于车辆1的供电,例如,电池10可以作为车辆1的操作电源。车辆1还可以包括控制器12和马达11,控制器12用来控制电池10为马达11供电,例如,用于车辆1的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
77.在本技术一些实施例中,电池10不仅可以作为车辆1的操作电源,还可以作为车辆1的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
78.电池10包括电池单体110,电池单体110可以是多个,多个电池单体110之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体110中既有串联又有并联。多个电池单体110之间可直接串联或并联或混联在一起;或者,多个电池单体110可以先串联或并联或混联组成电池模组100形式,多个电池模组100再串联或并联或混联形成一个整体。
79.根据本技术的一些实施例,如图2~图3所示,本技术提供了一种电池模组100,电池模组100包括电池单体110和热管理部件120,热管理部件120包括沿第一方向x相对设置的两个第一侧壁122和连接两个第一侧壁122的底壁123,两个第一侧壁122和底壁123围成用于容纳电池单体110的容纳腔121,第一侧壁122的内部设置有第一流道1220,底壁123的内部设置有第二流道1230,第一流道1220和第二流道1230用于容纳换热介质以调节电池单体110的温度。
80.第一方向x为第一侧壁122的厚度方向。
81.换热介质是具有流动性的介质,换热介质可以为液体或者气体,例如,换热介质为气体时,换热介质可以为空气,或者,换热介质为液体时,换热介质可以但不限于为水、油、水与乙二醇混合物等。
82.当电池单体110的温度低于工作所需的温度范围时,电池单体110内部的电解反应速率降低,导致电池单体110的功率降低,热管理部件120内的换热介质的温度高于电池单体110的温度,换热介质的热量传递至电池单体110,使电池单体110的温度上升以达到工作所需的温度,让电池单体110能够以正常功率工作。
83.当电池单体110的温度超过工作所需的温度范围时,电池单体110内部可能发生热失控从而导致压力骤升,热管理部件120内的换热介质的温度低于电池单体110的温度,电池单体110的热量能够传递至换热介质,从而使电池单体110的温度降低至工作所需的工作范围内,降低电池10热失控的风险。
84.两个第一侧壁122可以与底壁123一体成型,第一侧壁122与底壁123的连接处强度较高;或者第一侧壁122可以与底壁123通过焊接连接、粘接连接、紧固件(螺钉、螺栓等)连接等方式连接。
85.第一流道1220可以连通第二流道1230,使第一流道1220内的换热介质和第二流道1230内的换热介质的温差较为接近,使热管理部件120的各个部分对电池单体110的作用效果相近;或者第一流道1220可以不与第二流道1230连通,第一流道1220的截面面积与第二流道1230的截面面积可以不同,例如,当第一侧壁122对应的电池单体110的表面的面积大于底壁123对应的表面的面积时,第一流道1220的截面面积可以大于第二流道1230的截面面积,第一流道1220能够容纳较多的换热介质以满足电池单体110的较大的表面的换热需求。
86.本技术所提及的第一流道1220的截面面积为第一流道1220在第二方向y上的横截面的面积;本技术所提及的第二流道1230的截面面积为第二流道1230在第二方向y上的横
截面的面积。
87.两个第一侧壁122和底壁123分别对应电池单体110的一个表面并通过换热介质对电池单体110进行温度调节,热管理部件120作用于电池单体110的面积较大,具有较高的换热效率,热管理部件120对电池单体110的温度调节效果较好;电池单体110在反复的充电和放电过程中会发生膨胀,电池单体110膨胀时挤压热管理部件120的第一侧壁122或底壁123,第一流道1220和/或第二流道1230能够在电池单体110的挤压下收缩,为电池单体110提供更多的膨胀空间。
88.根据本技术的一些实施例,如图2所示,电池单体110包括底面112和两个第一侧面111,底面112与底壁123相对设置,两个第一侧面111分别与两个第一侧壁122相对设置,第一侧面111为电池单体110所有表面中的面积最大的表面。
89.电池单体110中最大的表面为电池单体110的大面,电池单体110可以具有一个大面或者多个大面,本技术所提及的第一侧面111为电池单体110的大面。
90.底面112可以与底壁123接触,两个第一侧面111可以分别与两个第一侧壁122接触,底壁123和第一侧壁122能够对电池单体110有效限位;或者,底面112可以与底壁123接触,两个第一侧面111中的至少一者与相对的第一侧壁122之间存在间隙,当电池单体110因充电和放电发生膨胀时,第一侧面111与第一侧壁122之间的间隙可以作为电池单体110的膨胀空间;再或者,两个第一侧面111可以分别与两个第一侧壁122接触,底面112与底壁123之间可以存在间隙,当电池单体110因充电和放电发生膨胀时,底面112与底壁123之间的间隙可以作为电池单体110的膨胀空间。
91.两个第一侧壁122能够通过第一流道1220内的换热介质对电池单体110的所有表面中面积最大的两个第一侧面111进行温度调节,使热管理部件120对电池单体110的作用面积较大,换热效率较高。
92.根据本技术的一些实施例,如图1所示,电池单体110在第一方向x上的尺寸为t1,容纳腔121在第一方向x上的尺寸为t2,满足0≤t2-t1≤t1*0.15。
93.电池单体110在第一方向x上的尺寸为电池单体110的厚度。
94.容纳腔121在第一方向x上的尺寸为两个第一侧壁122在第一方向x上的间隔距离。
95.当t2-t1<0时,两个第一侧壁122会挤压电池单体110,电池单体110和第一侧壁122之间挤压力过大容易导致电池单体110或第一侧壁122变形或者损坏。
96.当t2-t1>t1*0.15时,第一侧壁122与电池单体110之间的间隔距离较远,第一侧壁122内的换热介质对电池单体110的作用效果较差,且电池单体110容易在容纳腔121内移动,电池单体110与第一侧壁122发生碰撞而损坏的风险较高。
97.满足0≤t2-t1≤t1*0.15时,第一侧壁122能够对电池单体110在第一方向x上的移动距离进行限制,此外,第一侧壁122与电池单体110之间的间距距离足够第一流道1220内的换热介质与电池单体110进行热量传递,使热管理部件120与电池单体110之间的换热效率较高。
98.根据本技术的一些实施例,满足t1*0.05≤t2-t1≤t1*0.1。
99.当t2-t1<t1*0.05时,两个第一侧壁122与电池单体110之间的间隔距离较小,电池单体110在充电和放电过程中膨胀时会挤压第一侧壁122,电池单体110和第一侧壁122之间挤压力过大容易导致电池单体110或第一侧壁122变形或者损坏。
100.当t2-t1>t1*0.1时,第一侧壁122与电池单体110之间的间隔距离较远,第一侧壁122内的换热介质对电池单体110的作用效果较差,且电池单体110容易在容纳腔121内移动,电池单体110与第一侧壁122发生碰撞而损坏的风险较高。
101.满足t1*0.05≤t2-t1≤t1*0.1时,第一侧壁122能够对电池单体110在第一方向x上的移动距离进行限制,此外,第一侧壁122与电池单体110之间的间距距离较近,便于第一流道1220内的换热介质与电池单体110进行热量传递,使热管理部件120对电池单体110的温度调节效果较好。
102.根据本技术的一些实施例,如图2所示,第一侧壁122在第一方向x上的尺寸为t3,满足t2*0.1≤t3-t2≤t2。
103.第一侧壁122在第一方向x上的尺寸即第一侧壁122的厚度。
104.当t3-t2<t2*0.1时,第一侧壁122在第一方向x上的尺寸较小,第一流道1220的截面面积较小,能够容纳的换热介质较少,能够吸收或者放出的热量较少,不能满足电池单体110的换热需求。
105.当t3-t2>t2时,第一侧壁122在第一方向x上的尺寸过大,占据较多的装配空间,降低电池单体110的能量密度。
106.满足t2*0.1≤t3-t2≤t2时,第一侧壁122在第一方向x上的尺寸较大,则第一流道1220在第一方向x上的尺寸也较大,能够容纳较多的换热介质,能够满足电池单体110的温度调节需求,还能够为因充电和放电而膨胀的电池单体110预留较多的可膨胀空间。
107.根据本技术的一些实施例,电池单体110为软包电池单体。
108.软包电池单体指在液态锂离子电池单体外层套上一层聚合物外壳的电池10,聚合物外壳的材质可以但不限于为铝塑膜。
109.软包电池单体的重量较轻,具有较高的能量密度;软包电池单体具有一定的可变形特性,能够吸收掉电池单体110在充电和放电过程中反复膨胀的变形量,不易因反复膨胀而损坏,使用寿命长;软包电池单体能够与第一侧壁122和底壁123贴合,使电池单体110的与热管理部件120的对应的表面能够直接与热管理部件120面接触,提升温度调节效果。
110.根据本技术的一些实施例,如图2~图5所示,容纳腔121内设置有多个电池单体110,多个电池单体110沿第二方向y排列,第二方向y与第一方向x垂直。
111.电池单体110的数量可以为二个、三个、四个、五个、六个或更多。
112.每个电池单体110可以包括三个与热管理部件120相对的表面,使每个电池单体110能够被热管理部件120作用的面积较大。
113.单个热管理部件120能够对容纳腔121内的多个电池单体110进行换热,增加单个热管理部件120可作用的电池单体110的数量,使配置所需的热管理部件120的数量较少,降低生产成本。
114.根据本技术的一些实施例,如图3所示,电池单体110在第二方向y上的尺寸为w1,电池单体110的数量为n1,容纳腔121在第二方向y上的尺寸为w2,满足0≤w2-w1*n1≤n1*3mm。
115.电池单体110在第二方向y上的尺寸为电池单体110的长度。电池单体110的数量n1可以为一个、二个、三个、四个、五个、六个或更多。
116.容纳腔121在第二方向y上的尺寸为容纳腔121的长度。
117.当w2-w1*n1<0且n1=1时,电池单体110的两端可能伸出容纳腔121,两个第一侧面111的部分和底面112的部分超出两个第一侧壁122和底壁123,不能受到热管理部件120的作用,导致电池单体110的两端与中间受到热管理部件120的作用效果不均;或者,电池单体110可能被挤压变形以设置于容纳腔121,电池单体110与热管理部件120抵接,电池单体110受到的挤压力较大,可能导致电池单体110损坏。
118.当w2-w1*n1<0且n1>1时,位于两端的两个电池单体110的部分伸出容纳腔121,可能从热管理部件120上掉落;或者,相邻的电池单体110相互挤压使电池单体110在第二方向y上的尺寸缩短以缩短n1个电池单体110在第二方向y上的总尺寸以放入容纳腔121,电池单体110之间的挤压力胶大,可能导致电池单体110损坏。
119.当w2-w1*n1>n1*3mm时,电池单体110在第二方向y上与其他部件(相邻的电池单体110或其他电气件)之间的间隙较大,导致电池单体110能够沿第二方向y移动,导致电池单体110与其他部件(相邻的电池单体110或其他电气件)之间连接件容易反复变形而损坏。
120.当w2-w1*n1=0时,电池单体110适配设置于容纳腔121内,热管理部件120能够限制热管理部件120的位移,降低电池单体110因反复移动而导致自身与其他部件(相邻的电池单体110或其他电气件)之间的连接件损坏的风险;当满足0<w2-w1*n1≤n1*3mm,多个电池单体110之间或者电池单体110与容纳腔121在第二方向y的边界之间存在间隙,以满足电池单体110因反复充电和放电而膨胀时的空间需求,降低电池单体110之间相互挤压而损坏或电池单体110脱离容纳腔121的风险。
121.根据本技术的一些实施例,如图3所示,电池模组100还包括第一汇流部件130,相邻两个电池单体110通过第一汇流部件130电连接。
122.汇流部件是用于实现多个电气件的电连接的部件,本技术所提及的第一汇流部件130可以用于实现多个电池单体110之间的电连接。
123.多个电池单体110能够通过多个第一汇流部件130电连接,便于多个电池单体110与其他电气件的电连接。
124.根据本技术的一些实施例,如图3所示,电池单体110在第三方向z上的尺寸为h1,容纳腔121在第三方向z上的尺寸为h2,第一汇流部件130在第三方向z上的尺寸为h3,满足h3*1.5≤h2-h1≤h3*5,第一方向x、第二方向y和第三方向z相互垂直。
125.电池单体110在第三方向z上的尺寸为电池单体110的高度。
126.容纳腔121在第三方向z上的尺寸为容纳腔121的高度。
127.第一汇流部件130在第三方向z上的尺寸为第一汇流部件130的高度。
128.当h3*1.5>h2-h1时,第一汇流部件130可能与容纳腔121顶面的分界线的距离较近,或者,第一汇流部件130可能伸出容纳腔121,第一汇流部件130可能与其他电气件接触导致电池单体110短路。
129.当h2-h1>h3*5时,容纳腔121顶面与第一汇流部件130的顶面之间空置的空间较多,空间利用率较低。
130.满足h3*1.5≤h2-h1≤h3*5时,第一汇流部件130与位于容纳腔121上方的其他电气件之间的间隔距离较远,电池单体110与其他电气件接触导致电池单体110短路的风险较低,同时容纳腔121内空置的空间较少,提升容纳腔121的空间利用率。
131.根据本技术的一些实施例,如图6~图10所示,第一侧壁122的内部设置有第一分隔
件1221,第一分隔件1221将第一流道1220分隔为多个并排设置的第一子流道1222;和/或,底壁123的内部设置有第二分隔件1231,第二分隔件1231将第二流道1230分隔为多个并排设置的第二子流道1232。
132.第一分隔件1221的两端可以连接于第一流道1220的垂直于第一方向x的两个内壁;或者第一分隔件1221的一端可以连接于第一流道1220的垂直于第一方向x的任一内壁。
133.第一分隔件1221沿第二方向y延伸,第一分隔件1221与第二方向y可以形成夹角;或者,第一分隔件1221可以平行于第二方向y;再或者,多个第一分隔件1221的一部分可以与第二方向y形成夹角,多个第一分隔件1221的另一部分可以平行于第二方向y。
134.第二分隔件1231的两端可以连接于第二流道1230的垂直于第三方向z的两个内壁;或者第二分隔件1231的一端可以连接于第二流道1230的垂直于第三方向z的任一内壁。
135.第二分隔件1231沿第二方向y延伸,第二分隔件1231与第三方向z可以形成夹角;或者,第二分隔件1231可以平行于第三方向z;再或者,多个第二分隔件1231的一部分可以与第三方向z形成夹角,多个第二分隔件1231的另一部分可以平行于第三方向z。
136.多个第一子流道1222可以沿第三方向z排列,多个第二子流道1232可以沿第二方向y排列。
137.本技术提及的第一流道1220的长度为第一流道1220在第二方向y上的尺寸,第一子流道1222的长度为第一子流道1222在第二方向y上的尺寸,第二流道1230的长度为第二流道1230在第二方向y上的尺寸,第二子流道1232的长度为第二子流道1232在第二方向y上的长度。
138.本技术提及的第一子流道1222的截面面积为第一子流道1222在第二方向y上的横截面的面积;本技术提及的第二子流道1232的截面面积为第二子流道1232在第二方向y上的横截面的面积。
139.多个第一分隔件1221将第一流道1220分隔件分隔为多个第一子流道1222,多个第二分隔件1231将第二流道1230分隔件分隔为多个第二子流道1232,第一子流道1222的截面面积小于第一流道1220的截面面积,第二子流道1232的截面面积小于第二流道1230的截面面积,换热介质在截面面积较小第一子流道1222和/或第二子流道1232内的流速大于换热介质在第一流道1220和/或第二流道1230内的流速,使不同区域的换热介质都能较快的对电池单体110的不同部位进行换热作业,使电池单体110各处的换热效率相近,也使热管理部件内各处的换热介质的温度相近;
140.换热介质自身的温度在进行换热一段时间后会随着吸收热量或者放出热量而变化,换热介质的温度会逐步接近电池单体110的温度,换热介质对电池单体110的换热能力会随着换热介质的温度接近电池单体110的温度而降低,换热介质在第一子流道1222和/或第二子流道1232内的流速较快能够让换热能力衰减的换热介质快速离开电池单体110的调温需求较强的区域,而换热能力较强的换热介质能够快速补充至该区域对电池单体110进行作用,提升热管理部件120对电池单体110的作用效果。
141.根据本技术的一些实施例,如图6~图10所示,第一流道1220和第二流道1230沿第二方向y延伸,第二方向y与第一方向x垂直。
142.第一流道1220和第二流道1230为沿第二方向y延伸的较为平直的流道,弯折部分较少,换热介质在平直的第一流道1220和第二流道1230内的流动速度较快,使不同区域的
换热介质都能较快的对电池单体110的不同部位进行换热作业,使电池单体110各处的换热效率相近。
143.根据本技术的一些实施例,如图3~图4所示,热管理部件120还包括沿第二方向y相对设置的两个第二侧壁124,两个第二侧壁124、两个第一侧壁122和底壁123共同围成容纳腔121,第二方向y与第一方向x垂直。
144.两个第二侧壁124可以通过焊接连接、胶粘连接、紧固件连接等方式与第一侧壁122和底壁123连接。
145.两个第二侧壁124的相对面可以与电池单体110相对;或者,两个第二侧壁124的相对面可以与电池单体110接触。
146.电池单体110设置于两个第二侧壁124之间,两个第二侧壁124能够限制电池单体110在第二方向y上的移动,降低电池单体110沿第二方向y脱离容纳腔121的风险。
147.根据本技术的一些实施例,如图4所示,第二侧壁124的内部设置有集流腔1240,集流腔1240与第一流道1220连通,集流腔1240还与第二流道1230连通;两个第二侧壁124中的一者上设置有与集流腔1240连通的介质入口,另一者上设置有与集流腔1240连通的介质出口。
148.温度与电池单体110相差较大的换热介质经由介质入口进入一个集流腔1240,通过该集流腔1240分散至第一流道1220和第二流道1230内,第一流道1220和第二流道1230内经过一段时间的换热作业导致换热效果已经衰减的换热介质流入另一个集流腔1240内,再通过介质出口离开热管理部件120。
149.设置有介质入口的集流腔1240持续向第一流道1220和第二流道1230内输入温度与电池单体110的温度差距较大所以换热效果较强的换热介质,经过了一段时间的换热作业导致换热效果衰减的换热介质则通过设置有介质出口的集流腔1240离开热管理部件120,第一通道和第二通道内流动的大多是换热效果较强的换热介质,提升热管理部件120对电池单体110的换热作业的效率。
150.根据本技术的一些实施例,如图2~图3、图7~图10所示,第一侧壁122和第二侧壁124在远离底壁123的一端围成开口,电池模组100还包括顶盖125,顶盖125覆盖开口,顶盖125、底壁123、两个第一侧壁122和两个第二侧壁124共同围成容纳腔121。
151.顶盖125可以通过焊接、胶粘、紧固件连接等方式与第一侧壁122、第二侧壁124和底壁123连接。
152.顶盖125封闭容纳腔121的顶部开口,降低外界因素对容纳腔121内的电池单体110造成影响的风险,提升对电池单体110的保护效果;顶盖125限制电池单体110在第三方向z上的移动距离,降低电池单体110脱离容纳腔121的风险。
153.可选的,在一些实施例中,顶盖125的材质为金属材质,顶盖125的底面112设置有绝缘层126,降低电池单体110或其他电气件(第一汇流部件130等)与顶盖125搭接导致电池单体110短路的风险。
154.根据本技术的一些实施例,如图3、图5~图6所示,电池模组100还包括极性相反的两个电能导出件140,电能导出件140设置于顶盖125且与电池单体110电连接,电能导出件140用于导出电池单体110的电能。
155.电能导出件140可以但不限于为极柱等电连接件。
156.两个电能导出件140可以沿第二方向y间隔设置于顶盖125;或者,两个电能导出件140可以沿第一方向x间隔设置于顶盖125。
157.当电池单体110的数量为多个时,两个电能导出件140的位置可以分别对应位于两端的两个电池单体110。
158.电能导出件140将容纳腔121内的电池单体110的电能导出至顶盖125上,便于与其他电气件的电连接。
159.根据本技术的一些实施例,本技术还提供了一种电池10,包括如上所述的电池模组100。
160.根据本技术的一些实施例,如图11所示,电池模组100设置有多个,多个电池模组100沿第一方向x层叠设置;电池10还包括第二汇流部件200,相邻两个电池模组100通过第二汇流部件200电连接。
161.多个电池模组100沿第一方向x层叠设置,相邻的电池模组100的第一侧壁122相对或者接触,当相邻的电池模组100的第一侧壁122相对时,电池模组100在第一方向x上发生移动导致相邻的电池模组100发生碰撞时,两个第一侧壁122之间的接触面的面积较大,能够将碰撞时冲击力分散并吸收,降低应力集中导致第一侧壁122的局部损坏的风险;当相邻的电池模组100的第一侧壁122接触时,相邻的两个电池模组100的第一侧壁122之间的接触面积较大,相互之间的限位效果较好,使多个电池模组100组成的整体的结构稳定性较高。
162.根据本技术的一些实施例,如图11所示,电池10还包括箱体300,箱体300用于容纳多个电池模组100,箱体300在第一方向x上尺寸为t4,电池模组100在第一方向x上的尺寸为t5,电池模组100的数量为n2,满足t5*0.1≤t4-t5*n2≤t5*2。
163.箱体300在第一方向x上的尺寸为箱体300的长度。
164.电池模组100在第一方向x上的尺寸为电池模组100的厚度。
165.电池模组100的数量n2可以为二个、三个、四个、五个、六个或更多。
166.当t4-t5*n2<t5*0.1时,电池单体110在反复的充电和放电后会发生膨胀,电池单体110膨胀能够推动电池模组100膨胀,电池模组100膨胀后会与相邻的电池模组100或者箱体300的内壁相互挤压,挤压力过大可能导致电池模组100和/或箱体300的损坏;另外,电池模组100与相邻的电池模组100和/或箱体300之间相互挤压时,电池模组100的拆装较为困难。
167.当t4-t5*n2>t5*2时,电池模组100在箱体300内可活动范围较大,箱体300在翻转或者活动过程中,箱体300内的电池模组100的活动较为剧烈,可能导致电池模组100与相邻的电池模组100和/或箱体300发生碰撞而损坏。
168.满足t5*0.1≤t4-t5*n2≤t5*2时,箱体300限制多个电池模组100在第一方向x上的移动范围,相邻的电池模组100之间具有间隙,为受电池单体110膨胀带动的电池模组100的膨胀提供空间,相邻的电池模组100之间具有间隙还便于对点个电池模组100的检修或拆卸。
169.可选的,在一些实施例中,箱体300内的电池模组100的数量可以为一个。
170.根据本技术的一些实施例,如图11~图12所示,电池10还包括箱体300,箱体300用于容纳电池模组100,箱体300在第二方向y上的尺寸为w3,电池模组100在第二方向y上的尺寸为w4,第二方向y垂直于第一方向x,满足w4<w3。
171.箱体300在第二方向y上的尺寸为箱体300的宽度。
172.电池模组100在第二方向y上的尺寸为电池模组100的长度。
173.当w4>w3时,电池模组100在第二方向y上的两端与箱体300相互挤压,电池模组100与箱体300之间的挤压力较强,会导致电池模组100和/或箱体300变形或者损坏。
174.满足w4<w3时,在第二方向y上,箱体300与电池模组100之间存在间隙,便于对电池模组100的维修或拆卸。
175.根据本技术的一些实施例,如图12所示,箱体300在第三方向z上的尺寸为h3,电池模组100在第三方向z上的尺寸为h4,第一方向x、第二方向y与第三方向z两两垂直,满足,h4<h3。
176.箱体300在第三方向z上的尺寸为箱体300的高度。
177.电池模组100在第三方向z上的尺寸为电池模组100的高度。
178.当h4>h3时,电池模组100在第三方向z上的两端与箱体300相互挤压,电池模组100与箱体300之间的挤压力较强,会导致电池模组100和/或箱体300变形或者损坏。
179.满足h4<h3时,在第三方向z上,箱体300与电池模组100之间存在间隙,便于对电池模组100的维修或拆卸。
180.根据本技术的一些实施例,本技术还提供了一种用电设备,包括如上所述的电池10。
181.根据本技术的一些实施例,如图2~图10所示,本技术提供了一种电池模组100,电池模组100包括多个电池单体110、热管理部件120、两个电能导出件140、多个第一汇流部件130,热管理部件120包括两个第一侧壁122、两个第二侧壁124、底壁123和顶盖125,两个第一侧壁122沿第一方向x相对设置,两个第二侧壁124沿第二方向y相对设置,底壁123和顶盖125沿第三方向z相对设置,两个第一侧壁122、两个第二侧壁124、底壁123和顶盖125围成容纳腔121;两个第一侧壁122内部设置有第一流道1220,底壁123设置有第二流道1230,两个第二侧壁124内设置有集流腔1240,两个第二侧壁124中的一者设置有与集流腔1240连通的介质入口,另一者上设置有与集流腔1240连通的介质出口,第一流道1220和第二流道1230分别与两个集流腔1240连通,第一流道1220内设置有用于将第一流道1220分隔为多个第一子流道1222的第一分隔件1221,第二流道1230内设置有用于将第二流道1230分隔为多个第二子流道1232的第二分隔件1231,第一流道1220和第二流道1230内还设置有加强件150;多个电池单体110沿第二方向y排列于容纳腔121,电池单体110具有两个第一侧面111与一个底面112,底面112与底壁123相对设置,两个第一侧面111分别与两个第一侧壁122相对设置,第一侧面111为电池单体110所有表面中的面积最大的表面,电池单体110为软包电池单体,多个电池单体110通过多个第一汇流部件130,多个电池单体110通过第一汇流部件130电连接,两个电能导出件140设置于顶盖125,一个电能导出件140为正极,该电能导出件140与多个电池单体110电连接形成的整体的正极端连接,另一个电能导出件140为负极,该电能导出件140与多个电池单体110电连接形成的整体的负极端连接;电池单体110的厚度为t1,容纳腔121的厚度为t2,满足t1*0.05≤t2-t1≤t1*0.1;第一侧壁122的厚度为t3,满足t2*0.1≤t3-t2≤t2;电池单体110的长度为w1,多个电池单体110的数量为n2,容纳腔121的长度为w2,满足0≤w2-w1*n1≤n1*3mm;电池单体110的高度为h1,容纳腔121的高度为h2,第一汇流部件130的高度为h3,满足h3*1.5≤h2-h1≤h3*5。
182.本技术的热管理部件120能够对电池单体110三个面(特别是面积最大的第一侧面111)进行换热作业,换热的面积较大,温度调节效果较好;换热效果好的换热介质通过一个集流腔1240进入第一通道和第二通道,换热效果减弱的换热介质经由另一个集流腔1240离开热管理部件120,使热管理部件120对电池单体110的换热效果稳定且良好;单个热管理部件120能够对多个电池单体110进行换热作业,削减热管理部件120的成本;第一流道1220和第二流道1230能够在电池单体110因反复的充电和放电发生膨胀时在电池单体110的推动下收缩,为电池单体110提供较多的膨胀空间。
183.虽然已经参考优选实施例对本技术进行了描述,但在不脱离本技术的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。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。
再多了解一些

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