电池、包括电池的装置和制备电池的设备的制作方法

文档序号:25980362发布日期:2021-07-23 14:32阅读:74来源:国知局
电池、包括电池的装置和制备电池的设备的制作方法

本申请涉及电池领域,具体涉及一种电池及其相关装置和制造设备。



背景技术:

化学电池、电化电池、电化学电池或电化学池是指通过氧化还原反应,把正极、负极活性物质的化学能,转化为电能的一类装置。与普通氧化还原反应不同的是氧化和还原反应是分开进行的,氧化在负极,还原在正极,而电子得失是通过外部线路进行的,所以形成了电流。这是所有电池的本质特点。经过长期的研究、发展,化学电池迎来了品种繁多,应用广泛的局面。大到一座建筑方能容纳得下的巨大装置,小到以毫米计的类型。现代电子技术的发展,对化学电池提出了很高的要求。每一次化学电池技术的突破,都带来了电子设备革命性的发展。世界上很多电化学科学家,都把研发兴趣集中在做为电动车辆动力的化学电池领域。

锂离子电池作为化学电池的一种,具有体积小、能量密度高、功率密度高、循环使用次数多和存储时间长等优点,在一些电子设备、电动交通工具、电动玩具和电动设备上得到了广泛应用,例如,锂离子电池目前广泛地应用于手机、笔记本电脑、电瓶车、电动车辆、电动飞机、电动轮船、电动玩具车辆、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具,等等。

随着锂离子电池技术的不断发展,对锂离子电池的性能提出了更高的要求,希望锂离子电池能够同时考虑多方面的设计因素,其中锂离子电池的安全性能尤为重要。



技术实现要素:

本申请提出一种电池及其相关装置和制造设备,以提高电池的安全性能。

根据本申请的第一方面,提供了一种电池,该电池包括多个电池单体,多个电池单体中的每个电池单体具有电极端子,并且多个电池单体中的至少一个电池单体包括泄压机构,泄压机构用于在至少一个电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放内部压力;以及汇流部件,用于电连接多个电池单体;其中,泄压机构与汇流部件分别被布置在至少一个电池单体的不同侧,以使得在泄压机构致动时来自至少一个电池单体的排放物沿远离汇流部件的方向排放。

通过泄压机构和汇流部件的这种布置方式,使得电池的安全性能得到显著提高。首先,在例如电池应用于电动车辆且内部发生热失控的情况下,电池单体的排放物不会朝向驾驶舱内的乘员排放,从而提高了使用该电池的电动车辆的安全性。其次,由于泄压机构与汇流部件分别布置在电池单体的不同侧,使得电池单体的排放物也因此不会引起汇流部件的短路,由此显著降低了因汇流部件短路而带来的风险,提高了电池的安全性能。

在一些实施例中,电池还包括:热管理部件,热管理部件用于容纳流体以给多个电池单体调节温度,且热管理部件被构造成能够在泄压机构致动时被破坏,以使来自电池单体的排放物能够穿过热管理部件。通过设置热管理部件,能够更加灵活主动地对电池单体的温度进行控制。此外,在电池内部发生热失控的情况下,电池单体的排放物也能够得到有效排放,由此降低因排放物排放不畅而带来的风险。

在一些实施例中,热管理部件被构造成能够在泄压机构致动时被破坏,以使得流体流出。这种布置方式使得来自电池单体的高温高压排放物能够得到有效降温,从而提高电池的安全性能。

在一些实施例中,热管理部件包括第一导热板,第一导热板附接至多个电池单体;第二导热板,第二导热板布置在第一导热板远离电池单体的一侧;以及流道,流道形成在第一导热板和第二导热板之间以供流体在其中流动。以此方式,使得热管理部件能够被更加便利地制造,从而降低制造成本。

在一些实施例中,热管理部件还包括避让结构,避让结构被构造为提供允许泄压机构致动的空间,并且热管理部件附接至多个电池单体以在避让结构和泄压机构之间形成避让腔。设置避让结构能够保证泄压机构能够有效致动。此外,避让腔能够提供用于电池单体的排放物排放的缓冲空间,从而降低电池单体的排放物对外部的冲击压力,进一步提高电池的安全性能。

在一些实施例中,避让结构包括避让底壁和围绕避让腔的避让侧壁,并且避让底壁被构造成能够在泄压机构致动时被破坏,以使来自电池单体的排放物穿过热管理部件。这种布置以简单的方式和较低的成本实现了在泄压机构致动时使排放物穿过热管理部件的目的。

在一些实施例中,热管理部件还包括避让结构,避让结构被构造为提供允许泄压机构致动的空间,并且其中避让结构是贯穿热管理部件的通孔,避让结构的避让侧壁为通孔的孔壁。采用通孔的方式能够使得来自电池单体的排放物更加迅速地通过通孔排放出电池,从而降低因排放受阻而造成的二次高压的风险,提高了电池的安全性能。

在一些实施例中,避让侧壁被构造成在泄压机构致动时被破坏,从而使流体流出。该布置以低成本以及简单的方式使得流体能够流出,从而利用电池自身的流体快速降低来自电池单体的排放物的温度,进一步提高了电池的安全性能。

在一些实施例中,避让侧壁相对于泄压机构朝向热管理部件的方向成预定夹角,并且预定夹角大于等于15°且小于等于85°。以此方式,避让结构能够被更容易地制造,同时,还能够促进避让侧壁被来自电池单体的排放物所破坏,以确保流体能够流出。

在一些实施例中,热管理部件包括泄放机构,泄放机构被构造为在泄压机构致动时被致动,以允许至少来自电池单体的排放物穿过热管理部件排出。这种布置以简单有效的方式确保排放物能够及时穿过热管理部件。

在一些实施例中,电池还包括收集腔,收集腔用于在泄压机构致动时收集来自电池单体和热管理部件的排放物,其中避让腔和收集腔通过热管理部件隔离。收集腔能够提供排放物排放的进一步缓冲,以进一步降低排放物的冲击压力。此外,收集腔还能够降低排放物对外界带来二次伤害的风险。

在一些实施例中,电池还包括收集腔,收集腔用于在泄压机构致动时收集来自电池单体和热管理部件的排放物,其中避让结构和收集腔相连通。这种布置方式使得排放物能够顺利地进入收集腔,以降低排放物对外界带来的风险以及减少对外界环境的污染。此外,收集腔能够为排放物的排放提供进一步缓冲,以进一步降低排放物的冲击压力。

在一些实施例中,电池还包括防护构件,防护构件布置在热管理部件的远离电池单体的一侧,并且收集腔布置在热管理部件和防护构件之间。防护构件能够对电池提供附加的防护,以避免电池被异物破坏和防止外界灰尘或杂物进入电池内部。此外,防护构件和热管理部件还形成收集腔以在泄压机构致动时为排放物的排放提供进一步缓冲,以降低排放物的冲击压力。

在一些实施例中,电池还包括密封构件,密封构件布置在热管理部件和防护构件之间以密封收集腔。密封构件的设置能够有效地防止收集腔中的排放物的意外排出,从而提高电池的安全性能。

在一些实施例中,电池还包括盖体,盖体与汇流部件相邻并且两者之间的距离小于2mm。这种布置方式使得电池结构能够更加紧凑,加大电池内部空间的有效利用率,并因此提高电池的体积能量密度。

在一些实施例中,盖体与汇流部件接触。该布置能够进一步降低电池高压部件及低压控制部件所占用的空间,并提高体积能量密度。

在一些实施例中,电池还包括箱壳,箱壳和盖体共同包围形成用于容纳多个电池单体的电气腔。箱壳和盖体能够提供用来容纳多个电池单体的空间并提供对电池单体的防护。

在一些实施例中,电池还包括盖体,盖体包括容纳空间,容纳空间被构造成能够容纳汇流部件;以及绝缘部,绝缘部附接至盖体并且被设置成至少覆盖汇流部件。通过将汇流部件嵌入到盖体中,使得电池的外部结构更加紧凑,并提高体积能量密度。而且这种方式更加便于对电池的维护操作。

在一些实施例中,绝缘部被施加或者装配到盖体。这种方式更加有利于电池的制造。

在一些实施例中,电池还包括箱壳,箱壳和盖体共同包围形成用于容纳多个电池单体的电气腔;以及电池管理单元,电池管理单元被至少部分地布置在电气腔的外部。电池管理单元被至少部分地布置在电气腔的外部更加利于对电池特别是对电池管理单元的维护。

在一些实施例中,电池管理单元被至少部分地嵌置在盖体中。电池管理单元被至少部分地布置在电气腔的外部更加利于对电池特别是对电池管理单元的维护。

在一些实施例中,热管理部件是箱壳的底部部分,并且箱壳还包括侧部部分,侧部部分和热管理部件密封连接。这种方式能够使得箱壳能够被更容易地制造,以降低制造成本。

在一些实施例中,热管理部件被集成在或被布置在箱壳的内侧。这种方式使得箱壳能够对热管理部件提供附加防护,从而提高电池结构的稳定性。

在一些实施例中,收集腔形成在热管理部件和箱壳之间或者被集成在箱壳的内侧。这种布置方式使得收集腔能够被更容易地形成,从而使得电池更便于制造和维护。

在一些实施例中,电池单体还包括由多个壁围合形成具有开口的壳体和封闭开口的盖板,并且其中泄压机构布置在多个壁中的至少一个壁上。该布置以一种简单有效的方式实现了泄压机构和汇流部件布置在不同侧的目的,并因此提高了电池的安全性能。

在一些实施例中,泄压机构的外表面与至少一个壁的外表面齐平或者凹入至少一个壁的外表面。这种设置方式一方面能够避免泄压机构被意外地破坏,另一方面还能够在电池内部热失控的情况下为泄压机构提供一定的避让空间。

在一些实施例中,泄压机构布置在多个壁中的相邻两个壁之间的拐角部。这种布置方式能够使得泄压机构的布置更加多样化,从而提高电池单体布置以及摆放的灵活性。

在一些实施例中,泄压机构设置有多个,多个泄压机构布置在多个壁中的一个壁上,或者多个泄压机构布置在多个壁中的至少两个壁上。设置多个泄压机构能够在电池内部热失控的情况下实现快速泄压,从而进一步提高电池的安全性能。

在一些实施例中,电池单体包括至少两个壁,至少两个壁包括相交设置的第一壁和第二壁,泄压机构设置于第一壁,热管理部件附接至第一壁,并且电池还包括支撑部件,支撑部件附接至第二壁,用于支撑电池单体。这种将泄压机构布置在侧部的方式能够使得电池在高度方向上的尺寸进一步减小,并因此使得电池结构更加紧凑,有利于提高体积能量密度。

在一些实施例中,电池还包括收集腔,收集腔用于在泄压机构致动时收集来自电池单体和热管理部件的排放物,并且支撑部件包括附加收集腔,附加收集腔与收集腔连通。这种布置方式使得排放物能够顺利地进入收集腔,以降低排放物对外界带来的风险。此外,附加收集腔能够为排放物的排放提供进一步缓冲,以进一步降低排放物的冲击压力。

在一些实施例中,支撑部件包括附加收集腔,附加收集腔与收集腔连通。附加收集腔能够提供排放物排放的进一步缓冲,以进一步降低排放物的冲击压力。

在一些实施例中,电池还包括箱体,箱体包括盖体和箱壳,箱壳和盖体共同包围形成用于容纳多个电池单体的电气腔,其中支撑部件是箱壳的底部部分或者布置在箱壳的内侧。这使得支撑部件的布置方式更多样化,从而使得电池能够以多样化的方式制造,由此提高产品制造的灵活性。

在一些实施例中,支撑部件是箱壳的底部部分或者布置在箱壳的内侧。这使得支撑部件的布置方式更多样化,从而使得电池能够以多样化的方式制造,由此提高产品制造的灵活性。

在一些实施例中,支撑部件与热管理部件是一体成形的整体部件或者支撑部件被紧固到热管理部件。这使得支撑部件的布置方式更多样化,以使得电池能够以多样化的方式制造,提高产品制造的灵活性。

在一些实施例中,支撑部件包括附加流道,附加流道与热管理部件内供流体流动的流道相互连通。这种布置方式能够促进流体的流动,从而提高电池的温度调节效果,并且能够有利地引导排放物的排出。

在一些实施例中,支撑部件包括附加收集腔,附加收集腔与收集腔连通。附加收集腔能够提供排放物排放的进一步缓冲,以进一步降低排放物的冲击压力。

在一些实施例中,电池还包括在盖体和箱壳之间延伸的梁,其中热管理部件布置在梁和电池单体之间。这种布置方式能够充分提高空间利用率,并因此使得电池能够更加紧凑。

在一些实施例中,梁是中空的,并且梁的中空空间构成收集腔。这种布置方式能够进一步提高空间利用率。

在一些实施例中,泄压机构的外表面与第一壁的外表面齐平或者凹入第一壁的外表面。这种方式能够避免泄压机构被意外破坏,同时还能够为泄压机构的致动提供一定的避让空间。

在一些实施例中,电池单体还包括具有由多个壁围合形成具有开口的壳体和封闭开口的盖板,其中第一壁包括盖板或壳体的多个壁中的至少一个壁。这种布置方式允许电池单体以各种需要的姿态而被摆放着箱壳中,从而使得电池产品能够更加多样化,同时还不会影响电池的安全性。

在一些实施例中,电池还包括附接部件,其适于通过粘接剂附接至电池单体;以及隔离部件,隔离部件被构造成防止粘接剂施加在附接部件和泄压机构之间。通过设置隔离部件,能够在电池生产过程中以有效的方式防止粘接剂施加在附接部件和泄压机构之间。同时,还能够提高粘接剂的施加效率和准确性,从而提高电池的生产效率。

在一些实施例中,隔离部件包括:主体;以及凸起,凸起从主体表面沿朝向主体外侧的突出方向突出,并且凸起被构造为在主体附接至附接部件的情况下与泄压机构在突出方向上对齐,并且凸起的外周尺寸大于或者等于泄压机构的外周尺寸。这种布置能够在电池的生产过程中以一种简单有效的方式防止粘接剂被施加在泄压机构的表面上,从而避免对泄压机构在致动时造成阻碍。

在一些实施例中,凸起的高度大于或等于粘接剂的预定施加高度,并且被构造成在多个电池单体附接到附接部件的情况下被压缩以与粘接剂的施加高度保持一致。这种布置方式确保凸起能够有效地防止粘接剂施加在附接部件和泄压机构之间。同时,这使得隔离部件还不会影响附接部件和泄压机构之间的可靠粘接和泄压机构的致动。

在一些实施例中,附接部件包括热管理部件。这样,隔离部件能够应用于泄压机构和热管理部件之间,使得两者之间不会由于存在粘接剂而影响泄压机构的致动。

在一些实施例中,泄压机构包括压敏泄压机构和温敏泄压机构中的至少一种。这使得泄压机构的选择更加多样化,从而使得产品也能够更加多样化,以满足不同使用环境和不同用户的要求。

在一些实施例中,泄压机构包括连接单元,连接单元包括开孔和第一凸台,第一凸台连接于开孔的内壁且朝开孔的轴线延伸;泄压片,用于在电池单体的内部压力达到阈值时致动以泄放内部压力,泄压片设置于第一凸台的一侧;第一保护片,用于防护泄压片,设置在第一凸台的远离泄压片的另一侧;压环,用于压紧第一保护片,设置在第一保护片的远离第一凸台的一侧;推压结构,连接于连接单元,并且能够朝开孔的轴线推压以将压环压紧。以此方式,可以避免泄压片直接接触电池单体内的电解液,进而可以减少泄压片被电解液腐蚀,也可以缓解电解液对泄压片的冲击;另外,在安装过程中,通过在连接单元的开孔内壁设置凸台,将保护片和泄压片分别设置在该凸台的两侧,可以实现泄压机构的两侧同时安装,以简化安装过程;对于安装保护片的一侧,可以通过压环压紧保护片,再通过推压结构压紧压环,整体结构简单,易于操作。

在一些实施例中,泄压机构还包括:第二保护片,用于防护泄压片,第二保护片安装于连接单元且位于泄压片的远离第一凸台的一侧,并覆盖泄压片。设置在泄压片的远离电池单体内部的一侧的第二保护片,可以保护泄压片受到外部的部件的影响。

在一些实施例中,电池单体还包括连接机构,位于壳体的布置泄压机构的壁的开口内且为环状,连接机构用于连接泄压机构和所述壁,其中,泄压机构位于连接机构的靠近壳体内部的一侧。通过这样设置,使得在电池单体的内部压力或温度达到阈值时,泄压机构有足够的空间破裂并打开,从而可以释放电池单体内部的压力。并且,当电池单体内部发生热失控时,泄压机构破裂,在释放电池单体内部气压的同时,也会向外喷射出液体或者固体的燃烧物,其中也可能包括导电物质,那么将泄压机构设置在壳体上,不与盖板上的电极端子位于同一侧,则可以避免电极端子之间短路;同时,考虑到在将电池安装在车辆内时,通常将电极端子朝上,也就是朝向乘客的方向,那么泄压机构与电极端子不安装在同侧,泄压机构破裂后释放的气流等物质不会向乘客排放,这样就不会对乘客造成烧伤或烫伤,减小了乘客的危险。

在一些实施例中,泄压机构被构造为电池单体的壳体的泄压区域,泄压区域包括设置在电池单体的壳体的内表面的第一凹槽和设置在壳体的外表面的第二凹槽,第一凹槽与第二凹槽相对设置,其中,第一凹槽的底壁和/或第二凹槽的底壁设置有第三凹槽,泄压区域被配置为当电池单体的内部压力达到阈值时在第三凹槽处破裂以泄放内部压力。以此方式,使得泄压区域中的第三凹槽处的厚度相对于电池单体的其他区域的厚度要薄,这样,在电池单体内部发生热失控时,电池单体可以在相对薄弱的第三凹槽处破裂以释放内部压力;并且,本申请实施例中的泄压区域相比于在电池单体上额外安装泄压机构的方式,加工过程更为简单,例如,可以通过冲压的方式设置第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽,其中,第一凹槽和第二凹槽相对设置,具体可以采用对冲的方式,同时加工两个凹槽,加工过程方便快捷,而且三个凹槽的尺寸和形状等设置灵活,可以根据实际应用进行调整。

根据本申请的第二方面,提供了一种装置。该装置包括上文中第一方面所描述的电池,该电池用于为该装置提供电能。

根据本申请的第三方面,提供了一种制备电池的设备。该设备包括电池单体制备模块,用于制备多个电池单体,多个电池单体中的每个电池单体具有电极端子,且多个电池单体中的至少一个电池单体包括:泄压机构,泄压机构用于在至少一个电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放内部压力;汇流部件制备模块,用于制备汇流部件,汇流部件用于电连接多个电池单体;以及装配模块,用于将泄压机构与汇流部件分别布置在至少一个电池单体的不同侧,以使得在泄压机构致动时来自至少一个电池单体的排放物沿远离汇流部件的方向排放。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:

图1示出了采用本申请电池的车辆的一些实施例的结构示意图;

图2示出了根据本申请的一些实施例的电池的分解示意图;

图3示出了根据本申请的一些实施例的电池的分解示意图;

图4示出了根据本申请的一些实施例的电池单体的分解示意图;

图5示出了根据本申请的一些实施例的电池单体的立体示意图;

图6示出了根据本申请的一些实施例的电池单体的立体示意图;

图7示出了根据本申请的一些实施例的电池的剖视图;

图8示出了图7中所示的电池的b部分的放大视图;

图9示出了根据本申请的一些实施例的热管理部件的俯视图;

图10示出了图9中所示的热管理部件的仰视图;

图11示出了图9中所示的热管理部件的a-a剖视图;

图12示出了图9所示热管理部件的分解视图;

图13示出了根据本申请的一些实施例的防护构件的俯视图;

图14示出了图7中所示的电池的c部分的放大视图;

图15示出了根据本申请的一些实施例的电池的分解视图;

图16示出了根据本申请的一些实施例的电池的分解视图;

图17示出了根据本申请的一些实施例的电池的侧视剖视图;

图18示出了图17所示的电池的a部分的放大视图;

图19示出了根据本申请的一些实施例的电池单体的分解视图;

图20示出了根据本申请的一些实施例的电池单体的立体视图;

图21示出了图20所示的电池单体另一角度的立体视图;

图22示出了图21所示的电池单体的分解视图;

图23示出了根据本申请的一些实施例的电池的分解视图;

图24示出了根据本申请的一些实施例的电池的箱体的箱壳部分的立体视图;

图25示出了根据本申请的一些实施例的电池的箱体的箱壳部分的立体视图;

图26示出了根据本申请的一些实施例的热管理部件的分解视图;

图27示出了根据本申请的一些实施例的隔离部件的立体视图;

图28示出了根据本申请的一些实施例的隔离部件还未附接到热管理部件的分解视图;

图29示出了根据本申请的一些实施例的隔离部件已附接到热管理部件的分解视图;

图30-图33为本申请的泄压机构的一些实施例的分解图;

图34和图35为本申请实施例的设置有泄压机构的电池单体的壳体的一些实施例的局部示意图;

图36为本申请的电池单体的壳体的一些实施例的剖面图;

图37为图36中的区域a1的放大图;

图38为本申请电池单体的一些实施例的分解图;

图39为本申请的具有泄压机构的电池单体的一些实施例的分解图;

图40为本申请的具有泄压机构和垫板的电池单体的一些实施例的分解图;以及图41示出了本申请制备电池的装置的一些实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合显示出根据本申请的多个实施例的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,应当可以理解的是,所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中记载的实施例,本领域普通技术人员在不用花费创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都将属于本申请保护的范围。

除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本申请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,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”、“包含”、“有”、“具有”、“含有”、“含”等为开放式的用词。因此,“包括”、“包含”、“有”例如一个或多个步骤或元件的一种方法或装置,其具有一个或多个步骤或元件,但不限于仅具有这一个或多个元件。本申请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。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,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。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“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申请和简化描述,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申请的限制。

在本申请的描述中,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申请中的具体含义。

在本申请中提及“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申请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,本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

如上所述,应当强调,当在本说明书中使用术语“包括/包含”时,用于明确表明表示所述特征、整数、步骤或组件的存在,但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整数、步骤、部件或成组的特征、整数、步骤、部件。如本申请所用,单数形式“一个”、“一”和“该”也包括复数形式,除非上下文另有明确指示

本说明书中的用词“一”、“一个”可以表示一个,但也可与“至少一个”或“一个或多个”的含义一致。术语“约”一般表示提及的数值加上或减去10%,或更具体地是加上或减去5%。在权利要求书中使用的术语“或”,除非明确表示其仅指可替代的方案,否则其表示“和/或”的意思。

本申请中术语“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,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本领域中所提到的电池按是否可充电可以分为一次性电池和可充电电池。一次性电池(primarybattery)也称为“用完即弃”电池及原电池,因为它们的电量耗尽后,无法再充电使用,只能丢弃。可充电电池又称为二次电池(secondarybattery)或二级电池、蓄电池。可充电电池的制作材料和工艺与一次电池不同,其优点是在充电后可多次循环使用,可充电电池的输出电流负荷力要比大部分一次性电池高。目前常见的可充电电池的类型有:铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。锂离子电池具有重量轻、容量大(容量是同重量的镍氢电池的1.5倍~2倍)、无记忆效应等优点,且具有很低的自放电率,因而即使价格相对较高,仍然得到了普遍应用。锂离子电池目前也广泛应用于纯电动车及混合动力车,用于这种用途的锂离子电池的容量相对略低,但有较大的输出、充电电流,也有较长的使用寿命,但成本较高。

本申请实施例中所描述的电池是指可充电电池。下文中将主要以锂离子电池为例来描述本申请公开的实施例。应当理解的是,本申请公开的实施例对于其他任意适当类型的可充电电池都是适用的。本申请中公开的实施例所提到的电池可以直接或者间接应用于适当的装置中来为该装置供电。

本申请公开的实施例中所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供预定的电压和容量的单一的物理模块。电池单体是电池中的基本单元,一般按封装的方式可以分为:柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体。下文中将主要围绕方形电池单体来展开。应当理解的是,下文中所描述的实施例在某些方面对于柱形电池单体或软包电池单体而言也是适用的。

电池单体包括正极极片、负极极片、电解液和隔离膜。锂离子电池单体主要依靠锂离子在正极极片和负极极片之间的移动来工作。例如,锂离子电池单体使用一个嵌入的锂化合物作为一个电极材料。目前用作锂离子电池的正极材料主要常见的有:锂钴氧化物(licoo2)、锰酸锂(limn2o4)、镍酸锂(linio2)及磷酸锂铁(lifepo4)。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间以形成具有三层材料的薄膜结构。该薄膜结构一般通过卷绕或者叠置的方式制成具有所需形状的电极组件。例如,柱形电池单体中三层材料的薄膜结构被卷绕成柱形形状的电极组件,而在方形电池单体中薄膜结构被卷绕或者叠置成具有大致长方体形状的电极组件。

在通常的电池单体结构中,电池单体包括电池盒、电极组件和电解液。电极组件被容纳在电池单体的电池盒中,电极组件包括正极极片、负极极片和隔离膜。隔离膜的材质可以为pp或pe等。电极组件可以是卷绕式的结构,也可以是叠片式的结构。电池盒包括壳体和盖板。壳体包括由多个壁形成的容纳腔以及开口。盖板布置在开口处以封闭容纳腔。除了电极组件之外,容纳腔中还容纳有电解液。电极组件中的正极极片和负极极片包括极耳。具体地,正极极片包括正极集流体和正极活性物质层,正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面,未涂覆正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体,未涂覆正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等;负极片包括负极集流体和负极活性物质层,负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面,未涂敷负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体,未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断,正极极耳的数量为多个且层叠在一起,负极极耳的数量为多个且层叠在一起。极耳通过连接构件与位于电池单体外部的电极端子电连接,电极端子一般包括正电极端子和负电极端子。对方形电池单体而言,电极端子一般设置在盖板部分。多个电池单体经由电极端子而被串联和/或并联在一起以应用于各种应用场合。

在一些诸如电动车辆等的大功率应用场合,电池的应用包括三个层次:电池单体、电池模块和电池包。电池模块是为了从外部冲击、热、振动等中保护电池单体,将一定数目的电池单体电连接在一起并放入一个框架中而形成的。电池包则是装入电动车辆的电池系统的最终状态。电池包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的充电或放电。箱体一般由盖体和箱壳组成。目前的大部分电池包是在一个或多个电池模块上装配电池管理系统(bms)、热管理部件等各种控制和保护系统而制成的。随着电池领域技术的发展,电池模块这个层次可以被省略,也即,可以直接由电池单体形成电池包。这一改进使得电池系统在重量能量密度、体积能量密度得到提升的同时零部件数量显著下降。本申请中所提到的电池包括电池模块或电池包。

对于电池单体来说,主要的安全危险来自于充电和放电过程,同时还要求有适宜的环境温度设计。为了有效地避免不必要的损失,对电池单体一般会有至少三重保护措施。具体而言,保护措施至少包括开关元件、选择适当的隔离膜材料以及泄压机构。开关元件是指在电池单体内的温度或者电阻达到一定阈值时而能够使电池停止充电或者放电的元件。隔离膜用于隔离正极极片和负极极片,可以在温度上升到一定数值时自动溶解掉附着在其上的微米级(甚至纳米级)微孔,从而使锂离子不能在隔离膜上通过,终止电池的内部反应。

泄压机构是指在电池单体的内部压力或温度达到预定阈值时能够致动以泄放内部压力和/或内部物质的元件或部件。泄压机构又被称为防爆阀、气阀、泄压阀或安全阀等。本申请中所提到的“致动”是指泄压机构产生动作或被激活以泄放电池单体的内部压力。所产生的动作可以包括但不限于:泄压机构中的至少一部分破裂、撕裂、破碎或者打开等。泄压机构在致动时,电池单体的内部的高温高压物质作为排放物会从致动的部位向外排出。以此方式能够在可控压力的情况下使电池单体产生泄压,从而避免更严重的事故发生。本申请中所提到的来自电池单体的排放物包括但不限于:电解液、被溶解或分裂的正负极极片、隔离膜的碎片、反应产生的高温高压气体和/或火焰等。该高温高压的排放物朝向电池单体的设置泄压机构的方向排放,其威力和破坏力巨大,甚至能够冲破在该方向上设置的诸如盖体等的一个或多个结构。

传统的泄压机构一般是设置在电池单体的盖板上,即,与盖板上的电极端子布置在同一侧。这种布置方式已经在电池领域应用了多年,具有其存在的合理性。具体而言,对于电池单体的盒而言,盖板是被单独加工的,其具有平板状的结构,能通过简单且适当的工艺将泄压机构稳固地安装或形成在盖板上。与之相比,将泄压机构单独地设置在电池单体的壳体上可能会使用更加复杂的工艺并带来更高的成本。

此外,对于传统的泄压机构而言,在致动时需要有一定的避让空间。避让空间是指泄压机构在致动时(例如泄压机构的至少一部分被撕裂),泄压机构内部或外部的在致动方向(即,被撕裂的方向)上的空间。也就是说,避让空间是允许泄压机构致动的空间。由于盖板相比于壳体具有更厚的厚度,将泄压机构设置在盖板上也更容易形成避让空间,从而利于电池单体的设计和制造。具体而言,由于电池单体的壳体通过将铝薄板冲压而成。相比于盖板,冲压而成的壳体壁厚很薄。一方面,壳体这种较薄的壁厚使得很难将需要避让空间的泄压机构设置在其上。另一方面,壳体这种一体式凹入的结构使得很难在其上安装泄压机构,这同时也会造成电池单体成本的增加。

此外,将泄压机构设置在壳体的壁上还存在一个严重的问题是泄压机构更加容易地受到壳体内的电解液的侵蚀。在这种情况下,泄压机构由于长期与电解液接触而遭受侵蚀,而侵蚀可能会使泄压机构过早失效,这进一步带来了安全隐患以及电池单体的维护成本。以上问题都是技术人员在设计电池时需要考虑的因素。在可充电电池产业蓬勃发展的这些年中,电池生产厂商综合考虑到成本以及其他各种因素,基本都是将电池单体、特别是动力电池单体的泄压机构设置在电池单体的盖板上,即,泄压机构与电池单体的电极端子设置在同一侧。这也成为电池设计者在设计电池时长期秉持的设计概念。

总的来说,要改变泄压机构设置在盖板上这种设计理念对研究人员以及本领域技术人员而言是需要解决各种技术问题并克服技术偏见,并不是一蹴而就的。

例如,在将电池应用到车辆上的场合,将泄压机构设置在电池单体的盖板上存在着来自电池单体的排放物将电池单体上方的结构全部烧穿从而危害到驾驶舱内的人员安全的问题。当要解决这个问题是,很多研究人员容易想到的是将电池单体与驾驶舱之间的多个结构中的至少一个结构进行加强处理,来防止这种问题的发生。也就是说,由于上述各种问题或者其他各种问题的存在而造成的技术偏见,本领域技术人员并不会容易想到将泄压机构设置在电池单体的其他位置来解决这个问题。这也是因为这样的更改设计风险太大并且困难太多,这种风险和困难阻碍研究人员来将泄压机构设置在电池单体的其他位置。

为了解决或至少部分地解决现有技术中电池存在的上述问题以及其他潜在问题,本申请的发明人反其道而行之并对此进行了大量的研究和实验后,提出了一种新型的电池。本申请实施例描述的电池所适用的装置包括但不限于:手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动车辆、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等,例如,航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等,电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动车辆玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等,电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具,例如,电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨。

例如,如图1所示,该图为根据本申请一实施例的一种车辆1的简易示意图,车辆1可以为燃油车辆、燃气车辆或新能源车辆,新能源车辆可以是纯电动车辆、混合动力车辆或增程式车辆等。车辆1的内部可以设置电池10,例如,在车辆1的底部或车头或车尾可以设置电池10。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。并且车辆1还可以包括控制器30和马达40。控制器30用来控制电池10为马达40的供电,例如,用于车辆1的启动、导航和行驶时的工作用电需求。在本申请的另一实施例中,电池10不仅仅可以作为车辆1的操作电源,还可以作为车辆1的驱动电源,替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。

图2和图3分别示出了根据本申请实施例的电池的分解视图。如图2和图3所示,电池10包括多个电池单体20以及用于电连接多个电池单体20的汇流部件12。为了使电池单体20免受外界液体或者异物的侵袭或者腐蚀,电池10包括箱体11,其用来封装多个电池单体20以及其他必要的部件,如图2和图3所示。在一些实施例中,箱体11可以包括盖体111和箱壳112。盖体111和箱壳112密封地组合在一起以共同包围形成用于容纳多个电池单体20的电气腔11a。在一些可选的实施例中,盖体111和箱壳112也可以不密封的彼此组合。

图4示出了根据本申请实施例的电池单体20的分解视图,图5和图6分别示出了电池单体20从不同角度观察时的立体视图。如图4至图6所示,在根据本申请的电池单体20中,电池单体20包括盒21、电极组件22和电解液,其中电极组件22被容纳在电池单体20的电池盒21中。电池盒21包括壳体211和盖板212。壳体211包括由多个壁形成的容纳腔211a以及开口211b。盖板212布置在开口211b处以封闭容纳腔211a。除了电极组件22之外,容纳腔211a中还容纳有电解液。电极组件22中的正极极片和负极极片一般会设有极耳。极耳一般包括正极极耳和负极极耳。极耳通过连接构件23与位于电池单体20外部的电极端子214电连接。电极端子214一般包括正电极端子214a和负电极端子214b。本申请的电池10中的电池单体20中的至少一个电池单体20包括泄压机构213。在一些实施例中,可以是多个电池单体20中的由于其在电池10中所处的位置而可能更容易遭受热失控的电池单体20上设置有泄压机构213。当然,也可以是电池10中的每个电池单体20都设置有泄压机构213。

泄压机构213是指电池单体20的内部压力或温度达到预定阈值时致动以泄放内部压力的元件或部件。本申请中所称的阈值可以是压力阈值或温度阈值,该阈值设计根据设计需求不同而不同,例如可根据被认为是存在危险或失控风险的电池单体20的内部压力或内部温度值而设计或确定该阈值。此外,该阈值可能取决于电池单体20中的正极极片、负极极片、电解液和隔离膜中一种或几种材料。也就是说,泄压机构213用于在其所在的至少一个电池单体20的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放电池单体20内部的压力,从而避免更加危险的事故发生。如上面所提到的,泄压机构213又可以被称为防爆阀、气阀、泄压阀或安全阀等,并可以具体采用压敏或温敏的元件或构造,即,当电池单体20的内部压力或温度达到预定阈值时,泄压机构213执行动作或者泄压机构213中设有的薄弱结构被破坏,从而形成可供内部压力泄放的开口或通道。汇流部件12又被称为汇流排或母线等,其是将多个电池单体20以串联和/或并联的方式电连接的部件。多个电池单体20通过汇流部件12串并联后,具有较高的电压,因此具有汇流部件12的这一侧有时被称为高压侧。

不同于传统的电池,根据本申请实施例的电池10中的泄压机构213和汇流部件12分别布置在电池单体20的不同侧。也就是说,一般汇流部件12是布置在盖板212所在的顶侧,而根据本申请的实施例的电池单体20的泄压机构213可以布置在不同于该顶侧的任意适当的一侧。例如,图7示出了泄压机构213是布置在与汇流部件12的相对侧。实际上,泄压机构213可以布置在电池单体20的壳体211的任意一个或多个壁上,这将在下文中进一步阐述。

一方面,例如在电池10应用于电动车辆等场合下,设置汇流部件12的高压侧由于布线等关系一般是布置在邻近驾驶舱的一侧,将泄压机构213布置在与之不同的一侧能够使泄压机构213致动时来自电池单体20的排放物沿远离汇流部件12的方向排放。以此方式,消除了排放物朝向驾驶舱排放而危害乘员安全的隐患,从而显著提高了电池10的安全性能。

另一方面,由于排放物中包括各种导电的液体或者固体,将汇流部件12和泄压机构213布置在同一侧存在很大的风险在于:排放物可能会将高压的正极和负极直接导通而短路。短路所带来的一系列的联锁反应可能会导致电池10中的所有电池单体20都会发生热失控或者爆炸。通过将汇流部件12和泄压机构213设置在不同侧以使排放物朝向远离汇流部件12的方向排放就能避免上述问题的产生,从而进一步提高电池10的安全性能。

图8示出了图7中的b部分的放大视图。如图8所示,在一些实施例中,电池10还可以包括热管理部件13。本申请中的热管理部件13是指能够对电池单体20的温度进行管理和调节的部件。热管理部件13能够容纳流体对电池单体20的温度进行管理和调节。这里的流体可以是液体或气体。温度的管理和调节可以包括给多个电池单体20加热或者冷却。例如,在给电池单体20冷却或降温的情况下,该热管理部件13用于容纳冷却流体以给多个电池单体20降低温度,此时,热管理部件13也可以称为冷却部件、冷却系统或冷却板等,其容纳的流体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,其中冷却介质可以被设计成是循环流动的,以达到更好的温度调节的效果。冷却介质可具体采用诸如水、水和乙二醇的混合液、或者空气,等等。为了实现降温的有效性,热管理部件13一般都通过诸如导热硅胶等方式而附接至电池单体20。另外,热管理部件13也可以用于加热以给多个电池单体20升温。例如,在一些冬天气温较寒冷的地区启动电动车辆之前,对电池10进行加热能够提高电池性能。

在一些实施例中,热管理部件13可以包括一对导热板以及形成在该一对导热板之间的流道133。为了便于下文中的描述,该一对导热板将被称为附接至多个电池单体20的第一导热板131以及布置在第一导热板131的远离电池单体20的一侧的第二导热板132,如图8所示。流道133用来容纳流体并允许流体在其中流动。在一些实施例中,包括第一导热板131、第二导热板132以及流道133的热管理部件13可以通过吹塑等适当的工艺一体地形成,或者第一导热板131和第二导热板132通过焊接(如钎焊)装配在一起。在一些替代的实施例中,第一导热板131、第二导热板132以及流道133也可以分别形成并组装在一起以形成热管理部件13。

在一些实施例中,热管理部件13可以构成用于容纳多个电池单体20的箱体11的一部分。例如,热管理部件13可以是箱体11的箱壳112的底部部分112a。除了底部部分112a之外,箱壳112还包括侧部部分112b。如图7所示,在一些实施例中,侧部部分112b形成为框架结构,并能够与热管理部件13装配在一起形成箱壳112。以此方式,能够使电池10的结构更加紧凑、空间有效利用率提高,有利于提高能量密度。

热管理部件13与侧部部分112b可以通过例如密封圈的密封构件以及紧固件等密封地装配在一起。为了提高密封效果,紧固件可以采用fds流钻螺钉。当然,应当理解的是,这种密封的装配方式只是示意性的,并不旨在限制本申请内容的保护范围。其他任意适当的装配方式也是可能的。例如,在一些替代的实施例中,热管理部件13可以通过粘接等适当的方式装配在一起。

在一些替代的实施例中,热管理部件13还可以和侧部部分112b是一体成型的。也就是说,箱体11的箱壳112可以是一体成型的。这种成型方式能够使箱壳112部分的强度更高,并且不容易产生泄漏。在一些替代的实施例中,箱壳112的侧部部分112b也可以是与盖体111一体形成的。也就是说,在这种情况下,盖体111构成了一个具有下部开口的结构,该下部开口可由热管理部件13封闭。

换言之,热管理部件13与箱体11之间的关系可以是多种多样的。例如,在一些替代的实施例中,热管理部件13也可以不是箱体11的箱壳112的一部分,而是装配在箱壳112的面向盖体111侧的一个部件。这种方式更利于箱体11保持密闭。还有一些替代的实施例中,热管理部件13也可以通过适当的方式被集成在箱壳112的内侧。

在一些实施例中,泄压机构213在致动时需要在电池单体20的外部对应于泄压机构213的位置设置避让结构134,这样使泄压机构213能够顺利致动从而发挥应有的作用。在一些实施例中,避让结构134可以布置在热管理部件13上,从而使得热管理部件13附接到多个电池单体20的情况下能够在避让结构134和泄压机构213之间形成避让腔134a。也就是说,本申请中所提到的避让腔134a是指由避让结构134和泄压机构213共同围绕形成的密闭空腔,在这种方案中,针对来自电池单体20的排放物的排放而言,该避让腔134a的入口一侧表面可因泄压机构213的致动而被打开,而与该入口一侧表面相对的出口一侧表面则可因高温高压的排放物而被部分地破坏而被打开,从而形成排放物的泄放通道。而根据另一些实施例,该避让腔134a可以是例如由避让结构134和泄压机构213共同围绕形成的非密闭空腔,该非密闭空腔中的出口一侧表面可原本就具有供排放物流出的通道。

如图8所示,在一些实施例中,形成在热管理部件13上的避让结构134可以包括避让底壁134b和围绕避让腔134a的避让侧壁134c。本申请中的避让底壁134b和避让侧壁134c是相对于避让腔134a而言的。具体而言,避让底壁134b是指避让腔134a的与泄压机构213相对的壁,而避让侧壁134c是与避让底壁134b邻接并成预定角度而围绕避让腔134a的壁。在一些实施例中,避让底壁134b可以是第二导热板132的一部分,而避让侧壁134c可以是第一导热板131的一部分。

例如,在一些实施例中,避让结构134可以通过将第一导热板131的一部分朝向第二导热板132凹入并形成开口,并将开口的边缘与第二导热板132通过适当的固定方式固定在一起而形成。在泄压机构213致动时,来自电池单体20的排放物会首先进入到该避让腔134a中。如图8的避让腔134a中的箭头所示,排放物会大致以扇形方向向外排出。

不同于传统的热管理部件的是,根据本申请实施例中的热管理部件13能够在泄压机构213致动时被破坏,以使来自电池单体20的排放物穿过热管理部件13。这样设置的优势在于能够使得来自电池单体20的高温高压排放物顺利地穿过热管理部件13,从而避免排放物不能及时排出所造成的二次事故,由此提高电池10的安全性能。

为了使排放物能够顺利穿过热管理部件13,可以在热管理部件13与泄压机构213相对的位置设置通孔或者泄放机构。例如,在有的实施例中,在避让底壁134b上,也即,第二导热板132上可以设置有泄放机构。本申请中的泄放机构是指在泄压机构213致动时能够致动从而允许至少来自电池单体20的排放物穿过热管理部件13排出的机构。在一些实施例中,泄放机构也可以采用与电池单体20上的泄压机构213同样的构造。也就是说,在一些实施例中,泄放机构可以是布置在第二导热板132的具有与泄压机构213相同构造的机构。在一些替代的实施例中,泄放机构也可以采用与泄压机构213不同的构造,而只是设置在避让底壁134b处的薄弱结构,薄弱结构例如可以包括但不限于:与避让底壁134b一体的厚度减薄部、刻痕(例如,图9中所示的十字刻痕134d)或者安装在避让底部134b处的由诸如塑料等易损材料制成的易损部等。或者,泄放机构可以为温感或压感泄放机构,在其感测到的温度或压力超过阈值时而致动。

在一些实施例中,为了使排放物能够顺利穿过热管理部件13,避让结构134也可以是贯穿热管理部件13的通孔。也就是说,避让结构134可以仅具有避让侧壁134c,并且该避让侧壁134c即为通孔的孔壁。在这种情况下,在泄压机构213致动时来自电池单体20的排放物能够直接穿过避让结构134而排出。以此方式,能够更加有效地避免二次高压的形成,从而提高电池10的安全性能。

在一些实施例中,热管理部件13还可以被构造成能够在泄压机构213致动时被破坏以使得流体流出。流体流出能够快速地对来自电池单体20的高温高压排放物进行降温以及灭火,从而避免对其他电池单体20以及电池10造成进一步伤害而引发更严重的事故。例如,在一些实施例中,避让侧壁134c也可以被形成为容易被来自电池单体20的排放物破坏。由于电池单体20的内部压力比较大,来自电池单体20的排放物会以大致锥形的形状向外排放。在这种情况下,如果能够增大避让侧壁134c与排放物的接触面积就能够提高避让侧壁134c被破坏的可能性。

例如,在一些实施例中,避让侧壁134c被构造成相对于泄压机构213朝向热管理部件13的方向呈预定夹角,并且该夹角大于等于15°且小于等于85°。例如,图8中所示出的预定夹角在45°左右。通过合理地设置该夹角,能够使得避让侧壁134c在泄压机构213致动时更容易被破坏,以进一步使得流体能够流出以与排放物接触,达到及时冷却排放物的效果。此外,该预定夹角还能够使得该避让侧壁134c能够被更容易地形成,例如,该预定夹角可以提供一定的拔模斜度,从而利于避让侧壁134c乃至整个第一导热板131的制造。

此外,避让侧壁134c的这种布置方式可以适用于上述具有避让腔134a的情况以及避让结构134是通孔的情况。例如,避让结构134是通孔的情况下,该通孔的孔径可以沿泄压机构213朝向热管理部件13的方向逐渐减小,并且该通孔的孔壁相对于泄压机构213朝向热管理部件13的方向所成的夹角大于等于15°且小于等于85°。

当然,应当理解的是,上述关于将避让侧壁134c相对于泄压机构213朝向热管理部件13的方向成预定夹角的形状只是示意性的,并不旨在限制本申请内容的保护范围。其他任意适当的能够利于避让侧壁134c在泄压机构213致动时被破坏的结构都是可行的。例如,在一些实施例中,在避让侧壁134c上也可以具有任何类型的薄弱结构。

上面的实施例描述了热管理部件13具有避让结构134的情况。也就是说,上文中的实施例所提到的避让腔134a是通过热管理部件13上的避让结构134和泄压机构213所形成的。应当理解的是,上文中的关于避让腔134a的这些实施例只是示意性的,并不旨在限制本申请内容的保护范围,其他任意适当的结构或者布置也是可能的。例如,在一些替代的实施例中,热管理部件13也可以不包括避让结构134。在这种情况下,避让腔134a例如可以通过形成在泄压机构213周边突出的部分和热管理部件13来形成。并且,热管理部件13上与泄压机构213的相对的位置可以设置有泄放机构或者薄弱结构来使得来自电池单体20的排放物能够穿过热管理部件13和/或冲破热管理部件13而使流体流出。

当然,在一些实施例中,也可以不使用避让腔134a。例如,对于一些不需要避让空间就能够致动的泄压机构213而言,泄压机构213可以与热管理部件13紧贴设置。这种泄压机构213例如可以包括但不限于温敏泄压机构213。温敏泄压机构213是在电池单体20的温度达到阈值的情况下致动而泄放电池单体20的内部压力的机构。与之相对应的是压敏泄压机构213。压敏泄压机构213即是上文中所提到的泄压机构213。压敏泄压机构213即在电池单体20的内部压力达到阈值时致动而泄放电池单体20的内部压力的机构。泄压机构213可以具有多种多样的形式,关于泄压机构213的具体改进将在下文中做进一步阐述。

在一些实施例中,电池10还包括收集腔11b,如图7和图8所示。本申请中的收集腔11b是指在泄压机构213致动时收集来自电池单体20和热管理部件13的排放物的空腔。收集腔11b用于收集排放物,可以是密封或非密封的。在一些实施例中,收集腔11b内可以包含空气,或者其他气体。可选地,收集腔11b内也可以包含液体,比如冷却介质,或者,设置容纳该液体的部件,以对进入收集腔11b的排放物进一步降温。进一步可选地,收集腔11b内的气体或者液体是循环流动的。在上文中所描述的存在避让腔134a的情况中,避让腔134a可以通过热管理部件13与收集腔11b隔离。这里所谓的“隔离”指分离,可以不是密封的。这种情况能够更加有利于排放物冲破避让侧壁134c从而使流体流出,以对排放物进一步降温和灭火,从而提高电池的安全性能。此外,在上文中所描述的避让结构134是通孔的情况下,避让腔134a可以和收集腔11b相互连通。这种方式更加利于排放物的排放,从而避免二次高压所带来的安全隐患。

在一些实施例中,收集腔11b也可以是热管理部件13外部的一个开放的腔体。例如,在热管理部件13作为箱体11的箱壳112的底部部分的实施例中,来自电池单体20的排放物在穿过热管理部件13之后可以直接排放到热管理部件13的外部空间,也即,箱体11的外部,从而避免二次高压的产生。在一些替代的实施例中,电池10还可以包括防护构件115,如图7所示。本申请中的防护构件115是指布置在热管理部件13的远离电池单体20的一侧来对热管理部件13和电池单体20提供防护的部件。在这些实施例中,收集腔11b可以布置在防护构件115和热管理部件13之间。

在一些实施例中,防护构件115可以是安装在箱体11的底部起到防护作用的部分。这种方式有助于促进对诸如电动车辆等电池10的应用部位或空间进行更多样化的设计。例如,对于有些电动车辆而言,为了降低制造成本并从而降低最终产品的价格,在不影响使用的情况下,可以不设置防护构件115。用户可以根据需要来选择是否加装防护构件115。在这种情况下,收集腔11b就构成了上文中提到的开放的腔体,来自电池单体20的排放物将可以直接排放到电池10外部。

在一些实施例中,防护构件115可以是箱体11的箱壳112的底部部分112a。例如,热管理部件13可以装配到作为箱壳112的底部部分112a的防护构件115上,并且热管理部件13装配到防护构件115上并且两者之间留有间隙,以形成收集腔11b。在这种情况下,收集腔11b可以作为来自电池单体20的排放物的一个缓冲腔。在该收集腔11b中排放物的温度、体积或者压力中的至少一项达到预定程度或者阈值时,防护构件115可以被部分地破坏以及时泄放收集腔11b中的压力。在一些替代的实施例中,替代地或者附加地,可以在防护构件115以及热管理部件13之间设置密封构件(例如密封圈、密封胶等)以密封收集腔11b,其中,密封构件也可以在收集腔11b中排放物的温度、体积或者压力中的至少一项达到预定程度或者阈值时被至少部分地破坏,以及时泄放收集腔11b中的压力,避免造成二次破坏。

在一些替代的实施例中,防护构件115还可以是和热管理部件13一体地形成的。例如,在热管理部件13的外部,还一体地形成有热防护构件115,防护构件115和热管理部件13之间具有间隔以形成收集腔11b。防护构件115上可以设置有薄弱结构,这样在收集腔11b中的排放物的温度、体积或者压力达到预定程度或者阈值时,防护构件115可以被部分地破坏从而及时泄放收集腔11b的压力。这种方式能够进一步减少部件的数量,并因此减少装配时间并降低装配成本。

图9至图12分别示出了根据本申请的一些实施例的热管理部件13的不同角度的视图、剖视图以及分解视图。如图所示,在一些实施例中,第一导热板131和第二导热板132上可以分别形成有对应于流道133的半凹槽结构,并且第一导热板131和第二导热板132的半凹槽结构相互对齐。通过将第一导热板131和第二导热板132组装在一起,来将第一导热板131和第二导热板132的半凹槽结构组合成流道133,并最终形成热管理部件13。

当然,应当理解的是,上文中所描述的热管理部件13的具体结构只是示意性的,并不旨在限制本申请的保护范围。其他任意适当的结构或者布置也是可能的。例如,在一些替代的实施例中,第一导热板131、第二导热板132以及流道133中的至少一个可以被省略。例如,第二导热板132可以被省略。也就是说,在一些实施例中,热管理部件13可以仅包括第一导热板131以及布置在一侧或者嵌置在其中的流道133。

从上文中的描述可以看出,在一些实施例中,在将泄压机构213布置在相对于电池单体20的汇流部件12的不同侧的情况下,经过结构调整,可以形成双腔结构。双腔是指上文中提到的电池单体20的泄压机构213与避让结构134之间的避让腔134a以及收集腔11b,如图8所示。该双腔结构能够有效地保证在泄压机构213致动时来自电池单体20的排放物能够被可控且有序地及时排放。此外,在一些实施例中,避让腔134a也可以被破坏以使热管理部件13中的流体流出,对来自电池单体20的排放物进行冷却和灭火,从而可以快速降低来自电池单体20的排放物的温度,由此提高了电池10的安全性能。

此外,通过将泄压机构213布置在电池单体20的汇流部件12的不同侧,来自电池单体20的排放物也不会进入或者少量进入到箱体11所形成的电气腔11a中。这对保证电气安全以及避免汇流部件12之间的短路是特别有利的。基于这种电气腔11a以及上文中提到的双腔结构分离的结构,箱体11的盖体111可以被设计为更加靠近汇流部件12。这是由于来自电池单体20的排放物会排放到避让腔134a和/或收集腔11b中,电气腔11a部分就可以不需要设置供排放物流通的通道,从而使得盖体111能够更靠近汇流部件12,甚至是接触汇流部件12。这能够使得电池10的上部结构更加紧凑,加大了电池10的用于容纳电池单体20的有效空间,从而提高电池10的体积能量密度。

具体而言,在传统的电池10中,特别是电池单体20采用三元锂离子电池单体的情况下,别说将盖体111与汇流部件12接触,将两者的距离设置为小于7mm基本都是不可能实现的。这是因为传统的电池单体20由于汇流部件12和泄压机构213都设置在电池单体20的同一侧,为了在泄压机构213致动时保证泄压机构213能够正常开启并使来自电池单体20的排放物能够顺利排出和流通,通常会将汇流部件12和盖体111之间的距离设置为7mm或7mm以上,来保证电池10的安全性。

不同于传统的电池10,在将泄压机构213与汇流部件12设置于电池单体20的不同侧之后,由于来自电池单体20的排放物会排放到避让腔134a和/或收集腔11b中,不需要在电池单体20的盖板上保留设置泄压机构213所需的位置,而且电气腔11a部分可以不需要设置供排排放物流通的通道,使得盖体111与汇流部件12可以被设置为相邻并且两者之间的距离可以小于2mm,如图14所示。这种尺寸的间隙对于电池技术的发展是相当有利的。具体而言,电池技术发展到目前,在保证安全性的情况下,电池10除容纳电池单体20的空间之外的各结构和部件所占用的尺寸能够减少1mm都会十分困难。因此,通过将泄压机构213与汇流部件12设置于电池单体20的不同侧,能够显著提高电池10结构的紧凑程度、合理加大电池单体的有效容纳空间111a,从而提高电池10的体积能量密度。

在一些实施例中,汇流部件12还可以被嵌置在盖体111中。图15至图18示出了汇流部件12嵌入到盖体111中的示意图。如图所示,在一些实施例中,盖体111可以包括容纳空间111a,容纳空间111a能够容纳汇流部件12。在一些实施例中,容纳空间111a可以是形成在盖体111上的通孔。汇流部件12可以通过适当的方式被固定在通孔中。例如,汇流部件12可以在盖体111模塑成型前装入到模具中,从而在盖体111形成之后,汇流部件12就能被嵌入到盖体111中,如图18所示。

应当理解的是,汇流部件12是布置在盖体111中与电池单体20的电极端子214对应的位置。在箱体111内的电池单体20摆放到位后,可以直接将盖体111装配至箱壳112,然后通过焊接,诸如激光焊接或超声波焊接等固定方式将汇流部件12与电池单体20的电极端子214电连接。之后再通过附接至盖体111的绝缘部113以至少覆盖汇流部件12,由此来形成封装好的箱体11。

在一些实施例中,绝缘部113可以是片状或薄板状结构,绝缘部的113的材质可以是pp、pe或pet等;在一些其他的实施例中,绝缘部113也可以是绝缘胶或绝缘漆等。

在一些实施例中,绝缘部113可以被施加到或者被装配到盖体111上。例如,在汇流部件12与电池单体20的电极端子214电连接之后,可以通过在盖体111的具有汇流部件12的部位涂覆绝缘层来形成绝缘部113。在一些替代的实施例中,绝缘部113也可以是被装配到盖体111上的以至少覆盖绝缘部113的部件。绝缘部113和盖体111可以密封地装配,以保证箱体11的密封性。在一些实施例中,涂覆的绝缘层或者装配的绝缘部113也可以覆盖整个盖体111的外表面。

在一些实施例中,绝缘部113也可以是与盖体111一体成型的。例如,绝缘部113可以形成为盖体111上的突出于外表面的部分,该部分内部形成容纳空间111a来容纳汇流部件12。在这些实施例中,汇流部件12也可以通过诸如模塑等方式被嵌入到盖体111中或者在盖体111形成之后被后期装配到盖体111中。在后面提及的这种情况下,汇流部件12可以通过电阻焊等方式而与电池单体20的电极端子214电连接。

对于传统的电池10而言,这种汇流部件12嵌入到盖体111中的方式基本是不可能的。这是因为如上文中所提到的,传统的电池10中的电池单体20的泄压机构213是设置在汇流部件12的同一侧,如果将汇流部件12嵌入到盖体111中,会使来自电池单体20的排放物无处流通,从而造成更加严重的安全事故。

根据上文实施例中所描述的将汇流部件12嵌入到盖体111中的布置,能够在不影响电池10安全性、甚至是提高电池10安全性的同时,大幅降低电池10的体积,从而提高电池10的体积能量密度。此外,这种方式还能够降低电池10的装配难度,从而降低装配成本。此外,将汇流部件12嵌入到盖体111中也能够实现将上文中提到的电池管理单元15至少部分地布置在电气腔11a的外部。

具体而言,对于传统的电池而言,由于在盖体111和箱壳112密封之前,需要将电气腔11a内的部件都要连接妥当。其中的连接包括汇流部件12和电极端子214的连接以及电池管理单元15与汇流部件12的连接。也就是说,传统的电池中,电池管理单元15是被封装在密封的箱体11之内的。然而,电池管理单元15相对于其他部件而言,属于易损部件。电池管理单元15在发生损坏或故障后就需要打开密封的箱体11进行更换,操作费时费力的同时还会影响到箱体11的密封性。

与传统的电池不同,在汇流部件12嵌入到盖体111中的情况下,电池管理单元15可以至少部分地布置在电气腔11a的外部。例如,电池管理单元15的控制部分(未示出)与汇流部件12之间的电连接部分151中的至少一个也可以被嵌入到盖体111中,如图16所示。控制部分可以被容纳在与盖体111一体的容纳部分中。在这种情况下,在电池管理单元15的控制部分或者电连接部分151出现故障后,不需要打开箱体11就能够进行维修,这样在降低维护成本的同时还能保证箱体11的密封性不受影响,从而提高了电池的安全性能以及用户体验。在一些实施例中,电连接部分151例如可以包括但不限于以下中的至少一种:电路板(如印刷电路板或柔性电路板)、电缆、电线、导电片或者导电排等。其中,电连接部分151用于与多个电池单体20电连接以采集多个电池单体20的温度或电压信号。

上文中主要以泄压机构213和热管理部件13是设置在电池单体20的底部(也即,电池单体20的与汇流部件12相对的一侧)为例来描述了本申请内容的构思,应当理解的是,泄压机构213和热管理部件13也可以是布置在电池单体20的侧部,而不管电池单体20是立放、侧放、平放(平躺放置)还是倒放在箱体11中,如图19至图26所示。本申请中的“立放”是指电池单体20以盖板212邻近且近似平行于盖体111的方式而被安装在箱体11中,如图2-7、图15-17、图19和图23所示。类似地,“平放”或“侧放”是指电池单体20以盖板212近似垂直于盖体111的方式而被安装在箱体11中,如图20至图22所示。“倒放”是指电池单体20以盖板212邻近且近似平行于箱壳112的底部部分的方式而被安装在箱体11中。

为了涵盖这几种情况,下文的描述中将引入电池单体20的第一壁、第二壁以及电池10的支撑部件16的概念。其中第一壁和第二壁是指电池单体20中相交的两个壁。只要能够相交,第一壁和第二壁可以是上文中提到的电池单体20的任意适当的壁,包括侧壁、底壁和盖板212。电池10的支撑部件16是指用来支撑电池单体20的部件,其可以是上文中提到的热管理部件13、箱壳112的底部部分112a或防护构件115等。当然,支撑部件16也可以仅是布置在箱壳112的内侧、用来支撑电池单体20的部件。

在一些实施例中,泄压机构213可以设置在电池单体20的第一壁,并且热管理部件13附接至该第一壁,如图23和图24所示。在一些实施例中,泄压机构213可以被布置为其外表面与第一壁的外表面齐平。这种齐平的布置方式更加有利于第一壁和热管理部件13之间的附接。在一些替代的实施例中,泄压机构213的外表面也可以被布置为凹入第一壁的外表面。这种凹入结构可以提供一部分避让空间,从而减小甚至省略例如热管理部件13中的避让结构134。

此外,支撑部件16附接至第二壁,以沿与重力方向相反的方向支撑电池单体20。可以看出,泄压机构213和热管理部件13是设置在电池单体20的与重力方向平行的第一壁上,而不论电池单体20是如何放置在箱体11中。例如,在电池单体20立放或倒放在箱体11中的情况下,该第一壁即为电池单体20的侧壁,而在电池单体20平放在箱体11中的情况下,该第一壁可以是盖板212或者与盖板212相对的壁。为了便于描述,下文中将以泄压机构213和热管理部件13布置在电池单体20侧部或者第一壁来描述一些实施例。

在泄压机构213和热管理部件13布置在电池单体20侧部的实施例中,热管理部件13的结构特征和属性也都与布置在电池单体20的底部的情况相同,例如可以具有避让腔134a、通孔等特征,在下文中将对此不再赘述。此外,泄压机构213和热管理部件13布置在电池单体20侧部的情况下,电池10也可以包括收集腔11b。并且该收集腔11b也同样能够用于在泄压机构213致动时收集来自电池单体20和热管理部件13的排放物。

在一些实施例中,该收集腔11b可以由箱壳112的侧部部分112b的至少一部分构成,如图24和图25所示。例如,侧部部分112b可以被构造为空心结构,并且该空心结构构成收集腔11b,这种方式可以在使电池10的结构更加紧凑的同时能够使电池10轻量化。热管理部件13可以布置在侧部部分112b和电池单体20之间。在一些实施例中,侧部部分112b对应于避让结构134的部分可以设置有薄弱结构、通孔(如图25所示的通孔114a)或者前文中提到的例如泄压机构213的泄放机构,以使来自电池单体20的排放物容易地进入到收集腔11b中。

附加地或者作为替代的方案,在一些实施例中,该收集腔11b还可以由布置成在盖体111和箱壳112之间延伸的梁114构成。梁114从箱壳112的底部部分沿垂直于底部部分的方向向盖体111延伸。热管理部件13可以布置在梁114和电池单体20之间。在一些实施例中,梁114可以具有中空的结构,并且梁114的中空空间可以构成收集腔11b。在一些实施例中,梁114对应于避让结构134的部分可以设置有薄弱结构、通孔(如图25所示的通孔114a)或者前文中提到的例如泄压机构213的泄放机构,以使来自电池单体20的排放物容易地进入到收集腔11b中。

在一些实施例中,箱壳112的侧部部分112b和梁114可以是相同的部件。

在一些实施例中,支撑部件16还可以包括附加收集腔(图中未示出),并且附加收集腔能够与收集腔11b相连通,以用来容纳来自电池单体20的排放物。附加收集腔也可以为排放物提供更大的散热面积,从而使得排放物能够在电池10能得到有效降温后才排出,由此提高了电池10的安全性能。

此外,在一些实施例中,支撑部件16还可以包括附加流道(图中未示出),附加流道能够与热管理部件13中的流道133连通,从而使得流体能够在热管理部件13的流道133以及支撑部件16的附加流道中流通。这种方式可以使得电池单体20在底部和侧部都能够被冷却,从而提高对电池单体20的冷却效果。附加流道和流道133的连通可以是可控的连通。例如,在电池单体20的温度处于正常水平的情况下,可以使附加流道和流道133之间的连通处于关闭的状态。而在电池单体20的温度达到一定程度或预定阈值的情况下,例如,超过50℃的情况下,可以使附加流道和流道133之间连通,从而使得流体能够在电池单体20的多个方向上对电池单体20进行冷却,由此提高冷却效果。

在一些实施例中,热管理部件13还可以是与支撑部件16一体成型的。例如,热管理部件13和支撑部件16形成l型、t型或u型等的构造。这种方式能够提高电池的结构强度。在一些替代的实施例中,支撑部件16也可以是与热管理部件13通过适当的方式紧固在一起。这种方式更便于支撑部件16和热管理部件13的制造,并因此降低制造成本。

为了提高热管理部件13的温度调节功能,不管是热管理部件13布置在电池单体20的侧部还是底部,热管理部件13和电池单体20之间可以通过导热硅胶粘合在一起。导热硅胶不但能够提供热管理部件13和电池单体20结合所需的粘接力,还能够利于热量在热管理部件13和电池单体20之间的传导,从而利于热管理部件13对电池单体20的温度调节。

为了避免诸如导热硅胶的粘接剂施加在热管理部件13和泄压机构213之间从而影响泄压机构213的致动,在一些实施例中,电池10还可以包括隔离部件14。图27示出了隔离部件14的立体视图,图28示出了隔离部件14和热管理部件13未装配在一起的分解视图,并且图29示出了隔离部件14和热管理部件13附接在一起时的立体视图。可以看出,隔离部件14可以在涂覆粘接剂之前附接至热管理部件13且使得其上的特殊结构特征至少对应于泄压机构213或者避让结构134。以此方式,在涂覆粘接剂时,粘接剂就不会进入或者少量进入到热管理部件13的对应于泄压机构213或者避让结构134的区域,从而保证泄压机构213能够致动,而且不会封堵避让结构134。此外,采用隔离部件14还可以加快粘接剂的涂覆速度和准确性,节省生产时间成本。

需要说明的是,上文中只是示例性地描述了电池单体20和热管理部件13之间可以布置有隔离部件14以防止粘接剂施加在热管理部件13和泄压机构213之间,应当理解的是,与电池单体20通过粘接剂粘合在一起的也可以是其他任意适当的部件,例如上文中提到的支撑部件16等。也就是说,只要是需要粘接剂和电池单体20粘合在一起的部件都可以使用隔离部件14。为了便于描述,下文中需要粘接剂和电池单体20粘合在一起的部件将被称为附接部件。附接部件即为通过粘接剂附接至电池单体20的部件,可以包括但不限于:热管理部件13或支撑部件16等。粘接剂则可采用例如导热硅胶、环氧树脂胶、聚氨酯胶等。通过将隔离部件14设置于附接部件和电池单体20之间,可以防止粘接剂施加在附接部件和泄压机构213之间。

在一些实施例中,隔离部件14可以包括主体141和凸起142。主体141适于附接至附接部件。凸起142从主体141的表面朝外突出,并且凸起142被构造为在主体141附接至附接部件的情况下与泄压机构213在突出方向上对齐,并且凸起142的外周尺寸大于或者等于泄压机构213的外周尺寸。以此方式,在涂覆粘接剂时一方面可以引导涂胶机按照预定的路径进行涂胶操作,另一方面可以确保不会涂覆到泄压机构213所在的位置,从而能够保证粘接剂高效且准确地涂覆到适当的位置。

在一些实施例中,凸起142的高度可以大于或等于粘接剂的预定施加高度,这样能够确保在施加粘接剂时粘接剂不会进入或者少量进入到泄压机构213以及附接部件之间的区域,在尤其是在附接部件中设置有避让结构134的情况下非常有利。此外,凸起142还被构造成在电池单体20附接至附接部件的情况下能够被压缩从而与粘接剂的高度保持一致,由此确保附接部件和和电池单体20之间连接。此外,隔离部件14还应该采用易于被来自电池单体20的排放物破坏的材料制成,从而使得排放物能够容易地冲破隔离部件14。也就是说,凸起142或者整个隔离部件14可以采用易变性且击穿强度较低的材料或者结构制成。例如,在一些实施例中,隔离部件14可以由热塑性材料通过吸塑工艺制成。此外,隔离部件14的壁厚可以在0.01mm至0.05mm之间。

由于多个电池单体20一般是成排地附接至附接部件,在一些实施例中,用于多个电池单体20的多个隔离部件14可以是一体地成型的整体片材。例如,布置成一排或多排的隔离部件14可以通过吸塑的方式一体地制成。并且布置成排的多个隔离部件14的位置分别对应于多个电池单体20的泄压机构213的位置,从而能够可靠地利用隔离部件14对泄压机构213进行防护的将电池单体20附接至附接部件上。

当然,应当理解的是,上述关于隔离部件14采用凸起142的结构防止粘接剂施加在附接部件和泄压机构213之间的实施例只是示意性的,并不旨在限制本申请的保护范围,其他任意适当的布置或者结构也是可能的。例如,在一些替代的实施例中,隔离部件14也可以采用不具有凸起142的结构,而只是在对应于泄压机构213的位置设置用于防止粘接剂施加在附接部件和泄压机构213之间的专用涂层即可。

可以看出,通过在附接部件以及电池单体20之间采用隔离部件14,可以防止粘接剂施加到附接部件和泄压机构213之间。此外,可以通过更先进自动的手段引导涂胶操作的进行,使操作者无需小心翼翼地进行操作。以此方式,粘接剂的施加效率得到有效提高,从而降低了电池10的装配成本。同时还能够有效地避免粘接剂施加到附接部件和泄压机构213之间,这有利于泄压机构213能够有效致动,以及避免粘接剂封堵住形成避让腔134a的避让结构134,从而提高电池10的安全性。

上文中提到的泄压机构213可以具有多种多样的形式。例如,在一些实施例中,如图30和图31所示,本申请实施例的设置在电池单体20上的泄压机构213可以包括:连接单元2131、泄压片2132、第一保护片2133、压环2134以及推压结构2135。具体地,该连接单元2131包括开孔2131a和第一凸台2131b,该第一凸台2131b连接于该开孔2131a的内壁且朝向该开孔2131a的轴线延伸;该泄压片2132设置于该第一凸台2131b的一侧,第一保护片2133设置在该第一凸台2131b的远离该泄压片2132的另一侧,其中,该泄压片2132用于在电池单体20的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放该内部压力,该第一保护片2133用于防护该泄压片2132;对于第一凸台2131b的设置有第一保护片2133的一侧,第一保护片2133的远离该第一凸台2131b的一侧设置有压环2134,用于压紧该第一保护片2133;推压结构2135连接于该连接单元2131,并且能够向该开孔2131a的该轴线方向推压以将该压环2134压紧,其中,图30为推压结构在推压前的示意图,图31为推压结构在被推压后的示意图。

另外,考虑到将泄压机构213安装到电池单体20上时,为了便于固定,可以在泄压机构213的外侧设置凸台。具体地,如图32(图32中的推压结构2135为被推压之前)至图33(图33中推压结构2135为被推压之后)所示,连接单元2131还可以包括第二凸台2131c,该第二凸台2131c连接于该连接单元2131的外壁且朝远离该开孔2131a的轴线延伸,该第二凸台2131c用于将该泄压机构213安装于该电池单体20。

考虑到安装泄压机构213时,第一保护片2133相比与泄压片2132更加靠近电池单体20的内部,所以如图30至图33所示,可以将该第二凸台2131c设置于该连接单元2131的靠近该推压结构2135的一端。这样在电池单体20的一个壁上安装该泄压机构213时,可以使得泄压机构213的靠近电池单体20内部的表面与所在的壁的内表面基本保持齐平,从而使得电池单体20内部的电极组件22和垫板24等部件的安装不受影响,节省内部空间。

另外,为了增加第一保护片2133的密封性,可以在第一保护片2133与第一凸台2131b之间设置垫片。具体地,如图32和图33所示,该泄压机构213还可以包括:环形垫片2136,设置在第一保护片2133与第一凸台2131b之间,从而增加第一保护片2133的密封性。

考虑到泄压机构213安装在电池单体20上时,泄压片2132相比于第一保护片2133远离电池单体20的内部,或者说泄压片2132处于电池单体20的外部,为了保护泄压片2132不受电池单体20外其他部件的影响,如图32至图33所示,该泄压机构213还可以包括:第二保护片2137,用于防护该泄压片2132,该第二保护片2137安装于该连接单元2131且位于该泄压片2132的远离该第一凸台2131b的一侧,并覆盖该泄压片2132。

为了便于泄压机构213装配到壁上,在一些实施例中,电池单体20还可以包括连接机构2431,如图34所示。图34示出了壳体211的一个壁的局部示意图,该壁可以为壳体211的底壁或者侧壁,即图34中的壳体211指的是壳体211的底壁的一部分;并且,图34和图35中,上方对应表示壳体211的内部,下方对应表示壳体211的外部,即图中壳体211的该壁的上表面表示壳体211的内表面或者说壁的内表面,是朝向壳体211内部的表面,图中壳体211的该壁的下表面表示壳体211的外表面或者说该壁的外表面,是朝向壳体211外部的表面。该壳体211的壁设置有通孔(未图示),连接机构2431位于该通孔内且为环状,该连接机构2431用于连接该泄压机构213和该壁,该泄压机构213位于该连接机构2431的靠近该壳体211内部的一侧,以及,泄压机构213用于在该电池单体20的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放该内部压力。

应理解,本申请实施例中的连接机构2431与泄压机构213可以分开设置的两个部件,或者也可以为一体成型的结构。具体地,如图34所示,连接机构2431与泄压机构213可以为两个部件,泄压机构213可以为片状的泄压片,该泄压机构213可以固定在连接机构2431的靠近壳体211内部的一侧,例如,泄压机构213与连接机构2431之间可以通过焊接等方式进行固定,例如,可以将泄压机构213采用激光焊接的方式固定在连接机构2431的一侧。相反的,如图35所示,该连接机构2431与泄压机构213也可以为一体成型,即连接机构2431与泄压机构213为一个完整的部件,例如,连接机构2431与泄压机构213整体可以通过冲压的方式加工而成,但本申请实施例并不限于此。

其中,对于如图35所示的泄压机构213和连接机构2431为一体成型的情况,该连接机构2431的靠近该壳体211内部的一侧表面与该泄压机构213的靠近该壳体211内部的一侧表面为同一个表面,因此,二者为齐平的。而对于如图34所示的泄压机构213和连接机构2431,为了令该连接机构2431的靠近该壳体211内部的一侧表面与该泄压机构213的靠近该壳体211内部的一侧表面基本齐平,可以通过在连接机构2431上设置凹槽实现。

但是无论是图34和图35中哪一种情况,该连接机构2431与泄压机构213整体大致呈凹槽状,与凹槽的开口相对的为凹槽的底壁,与凹槽的开口相邻的为凹槽的侧壁,泄压机构213为该凹槽的底壁,而连接机构2431为凹槽的侧壁,这样,在电池单体20的内部压力或温度达到阈值时,泄压机构213有足够的空间破裂并打开,即泄压机构213可以向凹槽的部分打开,从而可以释放电池单体20内部的压力。在一些实施例中,泄压机构213还可与壳体211是一体成型的。在这样的实施例中,泄压机构213被构造为泄压区域。图36示出了本申请实施例中的壳体211的剖面图,例如,该剖面图示出的表面可以为经过泄压区域的并且平行于壳体211的面积较小的侧壁的一个面;图37为图36中区域a1的放大图,该区域a1中包括泄压区域,其中,图37中的上方对应壳体211的内部,图36中的下方对应壳体211的外部。具体地,如图37所示,本申请实施例中的该泄压区域可以包括设置在该电池单体20的壳体211内表面的第一凹槽2231和设置在该电池单体20的壳体211的外表面的第二凹槽2232,该第一凹槽2231与该第二凹槽2232相对设置,其中,该第一凹槽2231的底壁和/或该第二凹槽2232的底壁设置有第三凹槽2233,该泄压区域被配置为当该电池单体20的内部压力达到阈值时在该第三凹槽2233处破裂以泄放该内部压力。

这样,在电池单体20内部发生热失控时,电池单体20可以在相对薄弱的第三凹槽2233处破裂以释放内部压力;并且,本申请实施例中的泄压区域相比于在电池单体20上额外安装泄压机构213的方式,加工过程更为简单,例如,可以通过冲压的方式设置第一凹槽2231、第二凹槽2232和第三凹槽2233,其中,第一凹槽2231和第二凹槽2232相对设置,具体可以采用对冲的方式,同时加工两个凹槽,加工过程方便快捷,而且三个凹槽的尺寸和形状等设置灵活,可以根据实际应用进行调整;而且,壳体211采用的材料通常为金属铝,那么该泄压区域的材料也同样为铝,相比于额外设置的其他材料的泄压机构213,本申请实施例中的泄压区域更加易于加工,也容易在电池单体20内部发生热失控时及时打开,使得排气更顺畅,排气速率高。

另外,考虑到电极端子214通常设置在电池单体20的盖板212上,如果将泄压区域也设置在盖板212上,那么当电池单体20内部发生热失控时,泄压区域破裂,在释放电池单体20内部气压的同时,也会向外喷射出液体或者固体的燃烧物,其中也可能包括导电物质,则会导致电极端子214之间短路;同时,考虑到在将电池安装在车辆内时,通常将电极端子214朝上,也就是朝向乘客的方向,那么如果将泄压区域安装在电极端子214同侧,泄压区域破裂后释放的气流等物质会向上排放,这样可能会对乘客造成烧伤或烫伤,增加了乘客的危险。因此,本申请实施例的泄压区域可以灵活的选择设置在电池单体20的壳体211的底壁或者侧壁,不会受加工方式的限制。

在本申请实施例中,第三凹槽2233可以设置在第一凹槽2231的底壁和/或第二凹槽2232的底壁,但是考虑到第一凹槽2231设置在电池单体20的壳体211的内表面,如果将第三凹槽2233设置在第一凹槽2231的底壁,由于壳体211内存在电解液,那么该电解液会在第三凹槽2233内堆积,腐蚀该第三凹槽2233部分,则可能导致该泄压区域在第三凹槽2233处提前破裂,所以通常将第三凹槽2233设置在位于外表面的第二凹槽2232的底壁,从而避免电解液的腐蚀。下文中以第三凹槽2233设置在第二凹槽2232的底壁为例进行说明。

应理解,本申请实施例中的第一凹槽2231和第二凹槽2232的位置为相对设置,也就是说,相对于电池单体20的第一凹槽2231所在的内表面而言,该第二凹槽2232在该内表面的投影与第一凹槽2231是至少是部分重叠的。例如,下文中以该第一凹槽2231和第二凹槽2232为正对设置的为例进行描述,也就是说垂直于该第一凹槽2231的底壁的轴线与垂直于该第二凹槽2232的底壁的轴线相同。

本申请实施例中的泄压区域包括的第一凹槽2231和第二凹槽2232的底壁的形状可以根据实际应用进行设置,并且,第一凹槽2231的底壁的形状和第二凹槽2232的底壁的形状可以相同或者不同。为了便于说明,下文中以第一凹槽2231的底壁的形状和第二凹槽2232的底壁的形状相同为例进行说明。其中,第一凹槽2231的底壁的形状和第二凹槽2232的底壁的形状可以为矩形、圆形、椭圆形或者环形,下面将结合两个实施例进行详细描述。

可选地,作为第一个实施例,如图36和图37所示,该第一凹槽2231的底壁的形状和第二凹槽2232的底壁的形状可以为环形,例如,可以为方环、圆环或者其他形状的环形,例如,以跑道形环形为例,其中,该跑道形类似椭圆形,两端为圆弧状,但中间为直线形,但本申请实施例并不限于此。

如图37所示,为了便于加工,在第二凹槽2232的底壁上设置第三凹槽2233可以包括:该第二凹槽2232的底壁设置有第四凹槽2234,该第三凹槽2233设置于该第四凹槽2234的底壁。其中,考虑到第二凹槽2232的底壁的形状为环型,所以该第四凹槽2234的底壁的形状可以与第二凹槽2232的底壁的形状保持一致,也设置为环型,但本申请实施例并不限于此。

如图37所示,本申请实施例中的第一凹槽2231、第二凹槽2232、第三凹槽2233以及第四凹槽2234在图37所示的截面的形状可以根据实际应用进行设置,例如,对于凹槽的底壁和侧壁形成的角度,可以为图37中第二凹槽2232和第四凹槽2234所示的直角形的凹槽,或者为如图37所示的第一凹槽2231和第三凹槽2233所示的倾斜角度的凹槽,本申请实施例并不限于此。

由于第一凹槽2231和第二凹槽2232为环型凹槽,因此在其中心区域会存在凸出结构,这里以靠近壳体211内部的凸出结构2236为例进行说明。凸出结构2236为环形的第一凹槽2231中间区域,该凸出结构2236的靠近壳体211的表面可以相对于壳体211的除泄压区域以外的内表面是不凸出的,例如,该凸出结构2236的靠近壳体211的表面可以相对于壳体211的除泄压区域以外的内表面可以基本齐平,或者,如图37所示,该凸出结构2236的靠近壳体211的表面也可能相对于壳体211的除泄压区域以外的内表面是凹陷的,本申请实施例并不限于此。

同时,该第一凹槽2231的外围相对于壳体211的内表面也是不突出,这样,该壳体211的内表面上不会有凸出的部分,在安装壳体211内部的电极组件22等部件时,不会受到影响,不需要额外的设计以避让凸出部分,从而可以节省内部空间。

如图37所示,对于壳体211的外部,在该壳体211的外表面上围绕该第二凹槽2232还可以具有突出部2237,该突出部2237相对于壳体211的外表面向远离壳体211内部的方向延伸。考虑到如果采用冲压的方式加工第一凹槽2231和第二凹槽2232,在凹槽边缘通常会存在突出部2237,如果该突出部2237设置在内部,会影响内部的电极组件22的安装,因此,可以将该突出部2237设置在壳体211的外表面。

假设电池单体20组装为电池10时,需要在电池单体20的下方设置某个部件,例如可以设置冷却板,以用于对电池单体20进行降温,或者也可以设置底护板,本申请实施例并不限于此。由于该突出部2237的存在,对于位于该电池单体20下方的部件,可以通过在表面设置凹陷的避让区域,以组装该电池单体20。例如,如果在电池单体20下方设置冷却板,那么冷却板上与泄压区域对应的区域可以设置凹槽或者通孔,以使得该泄压区域中的凸出的该突出部2237可以容纳在凹槽或者通孔中,从而节省空间。

另外,由于该突出部2237的存在,该泄压区域的远离壳体211内部的表面与位于泄压区域下方的部件(比如热管理部件或者底护板)的表面之间具有间隙,那么泄压区域在排气时,可以有一定的打开空间,保证泄压区域的第三凹槽2233能够破裂并打开,以泄放内部压力。

如图37所示,为了保护泄压区域的远离壳体211的一侧不受电池单体20外其他部件的影响,该泄压区域还可以包括:保护片2235,用于防护该泄压区域,设置在该电池单体20的壳体211的外表面并覆盖该第二凹槽2232。

上文中提到了泄压机构213可以设置在电池单体20的壳体211的拐角部。例如,在一些实施例中,正如之前也提到过的,如图38所示,本申请实施例中的电池单体20包括至少两个壁,对于其中的任意相邻的两个壁,为了便于描述,下文中将被称为第一壁21a和第二壁21b,即电池单体20具有的至少两个壁包括第一壁21a和第二壁21b,第一壁21a与第二壁21b相交。在这种情况下,泄压机构213包括相互连接的第一部分2331和第二部分2332,其中,第一部分2331设置于第一壁21a,第二部分2332设置于第二壁21b,也就是说,泄压机构213可以通过折弯形成第一部分2331和第二部分2332两个部分,以分别设置在第一壁21a与第二壁21b。将泄压机构213分别设置在两个壁上,对应地,对于该泄压机构213的两个部分该第一部分2331和/或该第二部分2332被配置为当该电池单体20的内部压力或温度达到阈值能够被破坏以泄放该内部压力。

因此,本申请实施例的电池单体20,在相邻的任意两个壁的相交位置设置泄压机构213,即泄压机构213位于电池单体20的壳体211的两个壁的相交处,相比于只设置在一个壁上,可以增加泄压机构213的总面积,那么当发生短路、过充时,电池单体20的内部温度和气压骤升时,电池单体20上的泄压机构213能够从两个壁对应的两个部分及时破开,将温度及气压向外释放,防止电池爆炸起火;另外,由于泄压机构213设置在两个壁的相交位置,受电池单体20内部各个组件的影响较小,例如,受电极组件22的跌落冲击作用较小,可以避免泄压机构213提前破开;而且,电池单体20的壁在两个壁的相交位置变形小,也可以保证泄压机构213不受变形蠕变影响,从整体提高了电池的综合性能。

应理解,本申请实施例中的将泄压机构213设置在第一壁21a和第二壁21b可以采用多种方式,并且泄压机构213的第一部分2331和第二部分2332也可以采用相同或者不同的加工方式。但为了便于加工,泄压机构213的第一部分2331和第二部分2332通常会采用相同的加工方式,而本申请实施例也以泄压机构213的第一部分2331和第二部分2332通常采用同一种加工方式为例进行说明,但本申请实施例并不限于此。

例如,将泄压机构213设置在第一壁21a和第二壁21b可以包括:泄压机构213、第一壁21a和第二壁21b可以为一体成型,即直接将第一壁21a和第二壁21b的相应区域减薄,以形成泄压机构213。但是考虑到如果第一壁21a和第二壁21b为壳体211的底壁和侧壁,由于壳体211为中空结构,那么对底壁和侧壁局部减薄就很难实现。因此,将泄压机构213设置在第一壁21a和第二壁21b还可以包括:在第一壁21a和第二壁21b上分别设置开口,以使泄压机构213覆盖开口区域。

具体地,如图38所示,该第一壁21a在该第一部分2331所在的区域设置有第一开口2111,该第一部分2331覆盖该第一开口2111;类似的,该第二壁21b在该第二部分2332所在的区域设置有第二开口2112,该第二部分2332覆盖该第二开口2112。也就是说,泄压机构213相对于电池单体200的壳体211不是一体成型,这样,泄压机构213可以与电池单体20分开设置,例如泄压机构213的材质与电池单体20的材质可以不同,厚度也可以设置为不同,以使得泄压机构213可以根据实际需要进行灵活设置。

考虑到泄压机构213的第一部分2331和第二部分2332是相连的,那么为了便于加工,该第一开口2111与该第二开口2112也可以相连。即第一壁21a上的第一开口2111和第二壁21b上的第二开口2112实际上是一个连通的开口,这样只需要在电池单体20的相邻两个壁的相交位置处加工一个开孔即可,加工过程方便。

另外,本申请实施例中的泄压机构213的第一部分2331和第二部分2332也可以为相连的,那么对于安装前的泄压机构213,可以为片状结构,则在安装泄压机构213时,以将其安装在壳体211的底壁和侧壁为例,可以先焊接底面,即先将泄压机构213的第一部分2331焊接在底壁上,再将泄压机构213折弯,形成第二部分2332,并将第二部分2332焊接在侧壁上,这样加工更加方便快捷。

在一些实施例中,如图39所示,该电池单体20还可以包括垫板24,该垫板24位于电极组件22与壳体211的底壁之间,可以对电极组件22起到承托作用,还可以有效防止电极组件22与壳体211的底壁四周的圆角发生干涉。本申请实施例中的垫板24的形状可以根据实际应用进行设置,例如,如图39所示,可以将垫板24设置为与壳体211底壁形状一致的长方形,或者,也可以设置为其他形状;另外,该垫板24上可以设置有一个或者多个通孔,例如,可以设置多个均匀或者对称排列的通孔,这样可以使得垫板24上下表面的空间连通,电解液和电极组件22内部产生的气体以及电解液都能够自由地穿过垫板24,以便于导液和导气。

该垫板24的厚度一般设置为0.3~5mm,优选为绝缘部件,但也可以不绝缘。例如,该垫板24的材料可以是pp、pe、pet、pps、铁氟龙、不锈钢、铝等既耐电解液又绝缘的材料,其中,pp、pe、pet、pps等塑胶材料可以选用防火材料,铝或不锈钢等金属材料表面可以做阳极化处理绝缘。该垫板24可以用于支撑电极组件22,且位于该壳体211的第一壁的内侧;该垫板24具有突起241,如图40所示,该凸起241朝向该泄压机构213延伸且容纳在该开口2211内。通过设置设置突起241,该突起241朝向该泄压机构213延伸,也就是可以填充在该凹陷处,从而减少该部分堆积的电解液,缓解电解液对泄压机构213的冲击和腐蚀,避免泄压机构213提前破裂。

上文中结合图1至图40描述了本申请实施例的电池,下面将结合图41描述本申请实施例的制备电池的设备。

具体而言,图41示出了本申请实施例的制备电池的设备60的示意性框图。如图41所示,根据本申请实施例的装置60包括:电池单体制备模块61,用于制备多个电池单体,多个电池单体中的每个电池单体具有电极端子,多个电池单体中的至少一个电池单体包括:泄压机构,泄压机构用于在至少一个电池单体的内部压力或温度达到阈值时致动以泄放内部压力;汇流部件制备模块62,用于制备汇流部件,汇流部件用于电连接多个电池单体;以及装配模块63,用于将泄压机构与汇流部件分别被布置在至少一个电池单体的不同侧,以使得在泄压机构致动时来自至少一个电池单体的排放物沿远离汇流部件的方向排放。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,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,或者对其中部分技术特征进行等同替换,但这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

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