一种电池及电池装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池散热技术领域，尤其涉及一种电池及电池装置。


背景技术：

2.随着电池领域对电池容量、比能量和快速充电能力等需求的不断提高，人们不断挑战材料的极限、电池的设计极限，其导致电池的安全性成当前的重要技术挑战。
3.电池的不安全因素来源之一为热失控，在某个电池出现热失控时，释放出的热量将向周边传递，导致热扩散，并引发更严重的安全问题，例如造成起火、爆炸等安全事故。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种电池及电池装置，用以解决现有技术中存在的当电池出现热失控时，容易发生热扩散，并引发安全事故的问题。
5.第一方面，本实用新型提供一种电池，包括本体部与至少一个散热部，所述散热部设置在所述本体部的表面，所述散热部包括相变材料以及封装所述相变材料的第一壳体，所述第一壳体上设置有至少一个泄压阀，所述至少一个泄压阀与所述第一壳体的内部空间连通，且所述至少一个泄压阀用于排出吸热后变为气态的相变材料。
6.上述技术方案的优点或有益效果如下：
7.当电池发生热失控时，电池的本体部将释放大量的热量，这部分热量可以传递给散热部内的相变材料，相变材料吸收热量后变为气态，并通过泄压阀排至电池外部，由于相变材料在气化的过程中带走了一部分热量，因此，可以减小热量向周边的电池传递，降低了热扩散的风险，提高了安全性。
8.第二方面，本实用新型还提供了一种电池装置，该电池装置包括多个上述技术方案中所述的电池。
9.上述技术方案的优点或有益效果如下：
10.该电池装置中，每个电池包括本体部与散热部，针对发生热失控的电池，本体部释放的热量可以传递给相变材料，相变材料吸收热量后变为气态，并通过泄压阀排至电池外部，由于相变材料在气化的过程中带走了一部分热量，因此，可以减小热量向周边的电池传递，降低了热扩散的风险。
附图说明
11.图1为本实用新型实施例提供的一种电池的爆炸图；
12.图2为图1中所示出的电池的结构示意图；
13.图3为本实用新型实施例提供的另一种电池的爆炸图；
14.图4为图3中所示出的电池的结构示意图；
15.图5为本实用新型实施例提供的一种电池装置的爆炸图；
16.图6为本实用新型实施例提供的另一种电池装置的爆炸图。
17.附图标记：
18.10-本体部；101-第二壳体；11-第一面；12-第二面；13-第三面；
19.20-散热部；201-第一壳体；202-相变材料；21-第一部分；22-第二部分；
20.30-泄压阀；31-第一泄压阀；32-第二泄压阀；
21.40-隔热垫；41-第一避让口；50-防爆阀；
22.60-框体；61-侧板；611-第二避让口。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
24.本实用新型提供一种电池及电池装置，用以解决现有技术中存在的当电池出现热失控时，容易发生热扩散，并引发安全事故的问题。
25.如图1、图2、图3、图4所示，该电池包括本体部10与至少一个散热部20，散热部20设置在本体部10的表面，散热部20包括相变材料202以及封装相变材料202的第一壳体201，第一壳体201上设置有至少一个泄压阀30，该至少一个泄压阀30与第一壳体201的内部空间连通，且该至少一个泄压阀30用于排出吸热后变为气态的相变材料202。
26.具体而言，该电池包括本体部10与散热部20，且散热部20位于本体部10的表面，其中，本体部10包括电芯，电芯由正极片、负极片以及隔膜通过卷绕或者堆叠形成，当本体部10的产热速率远高于散热速率，且热量大量累积而未及时散发出去时将引起热失控；散热部20包括相变材料202，当本体部10发生热失控后，相变材料202可以通过相态的变化吸收一部分热量，从而达到为本体部10散热的效果，该相变材料202可以为固-气相变材料，或者液-气相变材料，在此不进行具体限定，本实施例中，以固-气相变材料为例进行具体说明，固-气相变材料吸收热量后可以由固态变为气态。
27.针对相变材料202的选择，应保证电池在正常使用时，相变材料202不会发生相变，而电池正常使用时的温度一般介于55-60℃之间，因此，相变材料202的相变温度应大于60℃，具体的，相变材料202的相变温度可以介于70-700℃之间，如此，电池在正常使用时，相变材料202不会发生相变，当电池的温度为非正常使用温度时，相变材料202吸收足够的热量后发生相变，从而带走一部分热量，减少了传递至周边电池的热量。为了使相变材料202能够快速发生相变，避免热量积聚，相变材料202的温度不宜过高，例如，相变材料202的相变温度可以介于70-300℃之间。
28.另外，相变材料202的焓值越高，则吸收的热量越多，也就是说，较多的热量会随着相变材料202的气化逸散到外部环境中去，从而减少了传递至其它电池的热量，具体的，相变材料202的焓值大于500kj/kg，例如，相变材料202的焓值介于1500-3000kj/kg之间。
29.散热部20的数量可以为一个，也可以为多个，具体设置时，每个散热部20均设于本体部10的外表面上，且覆盖本体部10的部分区域，也就是说，本体部10与散热部20之间相互接触，两者相接触的区域形成传热区域，当本体部10发生热失控时，本体部10内的热量可以通过传热区域快速地传递给散热部20内的相变材料202，相变材料202吸收热量后由固态变
为气态，并通过泄压阀30排至电池外部，由于相变材料202在气化的过程中带走了一部分热量，因此，可以减少向传递至周边电池的热量，降低了热扩散的风险，提高了安全性。
30.在一些实施例中，如图1、图3所示，本体部10包括第二壳体101，相变材料202被第一壳体201封装于第二壳体101的表面。
31.第二壳体101具体用于封装电池的电芯，相对于电芯而言，第一壳体201位于第二壳体101的外部，并与第二壳体101共同围成一个密闭的容纳空间，相变材料202则位于该容纳空间内，由于相变材料202直接与第二壳体101的表面接触，热传导的效率较高，相变材料202可以在较短的时间内吸收足够的热量，并发生气化，从而快速地将本体部10内的热量排出至电池的外部空间。
32.除此之外，第一壳体201也可以独立围成一个密闭的容纳空间，并贴设在第二壳体101的表面上，这样，电池的本体部10与散热部20可以独立加工，并根据需要进行组装，具体的，两者可以通过导热胶固定或焊接固定，在此不进行具体限定。
33.在一些实施例中，本体部10为长方体结构，本体部10包括相对设置的两个第一面11以及相对设置的两个第二面12，散热部20覆盖第一面11的至少部分和/或第二面12的至少部分。
34.也就是说，散热部20可以覆盖第一面11的一部分或全部分，和/或，散热部20可以覆盖第二面12的一部分或全部分。
35.其中，针对本体部10而言，两个第一面11和两个第二面12可以为本体部10的两个端面、两个侧面、顶面及底面中的任意两组，其中，“端面”指多个电池成组后，本体部10垂直于电池的堆叠方向设置的表面，“侧面”指本体部10平行于电池的堆叠方向设置、且朝向框体60的侧板61的表面，“顶面”指本体部10朝向盖板设置的表面，“底面”指背离盖板设置的表面。
36.具体设置时，散热部20可以设于本体部10的第一面11上，并覆盖本体部10的第一面11，也可以设于本体部10的第二面12上，并覆盖本体部10的第二面12，或者，散热部20设于本体部10的第一面11与第二面12形成的组合面上，并同时覆盖本体部10的第一面11和第二面12。
37.散热部20的数量可以为一个，也可以为多个，以两个散热部20为例，这两个散热部20与本体部10之间具有多种相对位置关系，例如，这两个散热部20分别设于本体部10的两个第一面11上，并覆盖本体部10的两个第一面11；又例如，这两个散热部20分别设于本体部10的两个第二面12上，并覆盖本体部10的两个第二面12；再例如，一个散热部20设于本体部10的第一面11上，并覆盖本体部10的第一面11，另一个散热部20设于本体部10的第二面12上，并覆盖本体部10的第二面12。散热部20的数量以及与本体部10之间的相对位置关系还包括其他形式，在此不再一一列举。
38.在一些实施例中，散热部20的数量为两个，这两个散热部20分别设于本体部10的两个第一面11上，且散热部20覆盖本体部10的第一面11。其中，这两个第一面11可以为本体部10的两个端面，也可以为本体部10的两个侧面，还可以为本体部10的顶面和底面。
39.如图1、图2所示，这两个第一面11为本体部10的两个端面，一般而言，本体部10端面的面积大于侧面的面积，通过使散热部20设于本体部10的端面上，并覆盖本体部10的端面，可以使得本体部10与散热部20之间具有较大的传热面积，保证了本体部10的热量可以
快速地传递至散热部20内，具有较高的传热效率。
40.在另一些实施例中，散热部20的数量为一个，散热部20沿周向围绕本体部10设置，散热部20覆盖本体部10的两个第一面11和两个第二面12。
41.散热部20形成环状，并围绕在本体部10的周侧，本体部10的热量可以同时通过两个第一面11以及两个第二面12传向散热部20内，使得散热部20内的相变材料202可以快速地吸收热量，并发生相变。
42.如图3、图4所示，两个第一面11分别为本体部10的两个端面，两个第二面12分别为本体部10的两个侧面，或者，两个第二面12还可以为本体部10的顶面和底面。
43.散热部20的表面设置有至少一个泄压阀30，该至少一个泄压阀30与第一壳体的内部空间连通，用于排出吸热后变为气态的相变材料202，可以理解的是，在排出过程中，气体中可能会夹杂固态或液态的相变材料202一同排出。
44.根据散热部20相对于本体部10的位置不同，泄压阀30也具有多种设置形式。在一些实施例中，散热部20至少包括第一部分21，第一部分21位于本体部10的第一面11上；至少一个泄压阀30中包括第一泄压阀31，第一泄压阀31设于第一部分21背离第一面11设置的壳体表面。
45.具体的，散热部20整体设于本体部10的第一面11上，或者，散热部20包括第一部分21以及除第一部分21以外的其他部分，第一部分21设于本体部10的第一面11上，散热部20的其他部分设于本体部10的第二面12上或其他表面上。
46.如图1、图2所示，第一面11为本体部10的端面，散热部20的第一部分21设于本体部10的端面上，由于第一部分21与本体部10的端面之间具有较大的接触面积，因此，热传导的效率较高，第一部分21内的相变材料202可以快速地吸收本体部10内的热量，从而发生气化，将第一泄压阀31设置在第一部分21的壳体表面有利于将气态的相变材料202尽快排出。
47.同时，在设计时，为了不占用较多的空间，散热部20的厚度较薄，具体可以在0～3mm之间，而散热部20的第一部分21背离本体部10的端面设置的壳体具有较大的表面积，从而为第一泄压阀31的安装提供了较大的空间。
48.进一步的，如图5所示，在电池成组后，相邻的两个电池之间设置有隔热垫40，隔热垫40与电池的散热部10接触，可以在隔热垫40上设置用于避让第一泄压阀31的第一避让口41，第一避让口41能够避免第一泄压阀31被隔热垫40覆盖，使得第一泄压阀31表面的压力较小，当相变材料202吸热变为气态后也更容易冲破第一泄压阀31，减小了气体在逸出过程中受到的阻力，逸出的气体通过该第一避让口41以及部件之间的间隙可以逸散到外部环境中，从而减少了传递至周边电池的热量。
49.在另一些实施例中，散热部20至少包括第二部分22，第二部分22位于本体部10的第二面12上；至少一个泄压阀30中包括第二泄压阀32，第二泄压阀32设于第二部分22背离第二面12设置的壳体表面。
50.具体的，散热部20整体设于本体部10的第二面12上，或者，如图3、图4所示，散热部20包括第二部分22以及除第二部分22以外的其他部分，第二部分22设于本体部10的第二面12上，散热部20的其他部分设于本体部10的第一面11上或其他表面上，并且，第二泄压阀32设于第二部分22背离本体部10的第二面12设置的壳体表面。
51.如图6所示，第二面12为本体部10的侧面，在电池成组后，可以在框体60的侧板61
上设置用于避让第二泄压阀32的第二避让口611，第二避让口611可以避免气体在逸出的过程中受到侧板61的阻挡，使得泄压路径更通畅，并且，由于第二避让口611直接与电池装置的外部环境连通，因此，减小了气体在逸出过程中受到的阻力，使得气体可以快速逸散到外部环境中，如此，减少了传递至周边的电池的热量。
52.同时，在设计时，为了不占用较多的空间，散热部20的厚度较薄，而第二部分22背离本体部10的侧面设置的壳体具有较大的表面积，从而为第二泄压阀32的安装提供了较大的空间。
53.泄压阀30的数量可以为一个，也可以为多个，例如，当散热部20围设在本体部10的周侧时，则可以分别在与本体部10的两个第一面11对应的部分设置泄压阀30，也可以分别在与本体部10的两个第二面12对应的部分设置泄压阀30，或者，分别在与本体部10的第一面11和第二面12对应的部分设置泄压阀30。
54.在一些实施例中，如图1、图2、图3、图4所示，本体部10还包括第三面13，第三面13设置有防爆阀50，泄压阀30设于散热部20靠近第三面13的边缘区域。
55.电池在成组后，防爆阀50的上方具有排气通道，通过将泄压阀30靠近防爆阀50设置，使得相变材料202吸热变为气态后可以借助该排气通道快速逸散到外部环境中去。其中，第三面13可以为本体部10的顶面、侧面或底面。
56.如图1、图3所示，第三面13为本体部10的顶面，当电池发生热失控时，本体部10的上半部分将积聚较多的热量，与本体部10的上半部分接触的散热部20内的相变材料202吸热后发生相变的速率也较快，因此，使泄压阀30设置在散热部20靠近本体部10的第三面13的一端有利于将气体及时排出。
57.基于相同的发明构思，本实用新型还提供了一种电池装置，该电池装置包括多个上述任一项技术方案中所述的电池。
58.具体的，如图5、图6所示，多个电池沿第一方向(箭头方向)堆叠设置，每个电池包括本体部10与至少一个散热部20，且散热部20设置在本体部10的表面，散热部20包括相变材料202，当有电池的本体部10发生热失控时，相变材料202从本体部10内吸收热量后发生相变，并带走一部分热量，从而减少了传递至周边电池的热量，降低了发生热扩散的风险，提高了安全性。
59.值得说明的是，该电池装置中所包含的电池的数量不限，图5、图6中仅以三个电池为例进行示例性说明。
60.在一些实施例中，如图5所示，该电池装置中包括隔热垫40，隔热垫40位于相邻的两个电池之间，隔热垫40上设置有避让泄压阀30的第一避让口41。第一避让口41可以避免泄压阀30被隔热垫40覆盖，使得泄压阀30表面的压力较小，当相变材料202吸热变为气态后也更容易冲破泄压阀30，减小了气体在逸出过程中受到的阻力，逸出的气体通过该第一避让口41以及部件之间的间隙可以逸散到外部环境中，从而减小了传递至周边电池的热量。
61.进一步的，继续参考图5，第一避让口41位于隔热垫40的边缘，也可以理解为，隔热垫40的边沿设置有缺口，该缺口形成第一避让口41，如此，进一步减小了气体在逸出过程中受到的阻力，保证了气态的相变材料202可以迅速逸散到外部环境中。
62.具体的，本体部10为长方体结构，本体部10包括相对设置的两个第一面11以及相对设置的两个第二面12，其中，两个第一面11分别为本体部10的两个端面，两个第二面12分
别为本体部10的两个侧面；
63.散热部20至少包括第一部分21，且第一部分21设于本体部10的第一面11上，泄压阀30设于第一部分21背离第一面11设置的壳体表面；隔热垫40介于相邻的两个电池之间，且隔热垫40上设置有避让泄压阀30的第一避让口41。
64.隔热垫40上可以设置一个第一避让口41，位于隔热垫40两侧的电池上的泄压阀30共用该第一避让口41，或者，隔热垫40上还可以设置两个第一避让口41，这两个第一避让口41的位置不同，每个第一避让口41分别与一个泄压阀30对应。
65.在另一个实施例中，如图6所示，电池装置还包括围设在多个电池周侧的框体60，框体60包括侧板61，侧板61上设置有避让泄压阀30的第二避让口611。
66.第二避让口611可以避免气体在逸出的过程中受到侧板61的阻挡，使得泄压路径更通畅，并且，由于第二避让口611直接与电池装置的外部环境连通，因此，减小了气体在逸出过程中受到的阻力，使得气体可以快速逸散到外部环境中，如此，减小了传递至周边的电池的热量。
67.具体的，本体部10为长方体结构，本体部10包括相对设置的两个第一面11以及相对设置的两个第二面12，其中，两个第一面11分别为本体部10的两个端面，两个第二面12分别为本体部10的两个侧面；
68.散热部20至少包括第二部分22，且第二部分22设于本体部10的第二面12上，泄压阀30设于第二部分22背离第二面12设置的表面，框体60的侧板61上设置有避让该泄压阀30的第二避让口611。
69.侧板61上可以设置多个第二避让口611，每个第二避让口611与一个泄压阀30对应。
70.若散热部20为两个，这两个散热部20均位于本体部10的第二面12上，且每个散热部20上设置有泄压阀30，或者，散热部20环绕本体部10设置，散热部20与本体部10的两个第二面12对应的部分分别设置有泄压阀30，则可以在框体60的两个侧板61上分别设置多个第二避让口611，并使每个第二避让口611与一个泄压阀30对应。
71.该电池装置可以为电池模组，也可以为电池包。
72.针对电池模组而言，该电池模组包括框体60以及设置在框体60内的多个电池，每个电池包括本体部10与散热部20，且散热部20设置在本体部10的表面，参考散热部20与本体部10之间的相对位置关系以及泄压阀30的位置，可以在介于电池之间的隔热垫40上设置避让泄压阀30的第一避让口41，或者，也可以在框体60的侧板61上设置避让泄压阀30的第二避让口611。
73.多个电池模组可以组装形成一个电池包，或者，也可以直接将多个电池堆叠于电池包中，参考散热部20与本体部10之间的相对位置关系以及泄压阀30的位置，可以在介于电池之间的隔热垫40上设置避让泄压阀30的第一避让口41，或者，也可以在框体60的侧板61上设置避让泄压阀30的第二避让口611。在此，不再详细介绍。
74.通过以上描述可以看出，本实用新型实施例中，电池包括本体部与至少一个散热部，散热部设置在本体部的表面，且包括相变材料，当本体部发生热失控时，释放的热量可以传递给相变材料，相变材料吸收热量后变为气态，并通过泄压阀排至电池外部，由于相变材料在气化的过程中带走了一部分热量，因此，可以减小热量向周边的电池传递，降低了热
扩散的风险。
75.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。