电池及用电装置的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池及用电装置。


背景技术：

2.电池单体广泛用于电子设备，例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等等。电池单体可以包括镉镍电池单体、氢镍电池单体、锂离子电池单体和二次碱性锌锰电池单体等。
3.多个电池单体成组使用时，多个电池单体被装配在一起并形成电池。如何避免电池单体受温度影响而引起的安全性能问题，一直是业内的研究方向。


技术实现要素：

4.本技术提供一种电池及用电装置，能够改善电池的安全性能。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种电池，包括多个电池单体，多个电池单体沿第一方向排布；电池单体包括壳体，壳体具有容纳部；以及热管理部件，热管理部件的至少部分位于容纳部内，热管理部件用于对电池单体调节温度。
6.上述方案中，通过将热管理部件设置于容纳部的方式，容纳部可以对热管理部件进行限位或固定，有利于热管理部件的温度能够快速扩散至电池单体的各个位置，提高对电池单体的换热效率，避免电池单体热失控而产生安全问题。另一方面，可以减少热管理部件占用的空间，提高电池的能量密度。
7.在一些实施例中，容纳部包括凹槽；和/或容纳部包括贯通孔。
8.上述方案中，将容纳部设置成凹槽、贯通孔等结构能够提升热管理部件相对电池单体的稳定性，提升温度的传递效率。
9.在一些实施例中，容纳部的形状与所述热管理部件的形状相匹配。
10.上述方案中，能够提升热管理部件对电池单体的换热速率。
11.在一些实施例中，壳体包括沿第一方向彼此面对的两个第一侧壁和沿第二方向彼此面对的两个第二侧壁，各第一侧壁沿第二方向的尺寸大于各第二侧壁沿第一方向的尺寸，第一方向与第二方向相交，各第二侧壁连接于两个第一侧壁；至少部分容纳部设置于第一侧壁。
12.上述方案中，第一侧壁的表面面积比其他侧壁的表面面积更大，至少在第一侧壁设置容纳部，使得热管理部件能够更多的与壳体接触，有利于提升对电池单体的换热效率。
13.在一些实施例中，热管理部件包括至少两个换热管路，两个换热管路分别容纳于两个第一侧壁的容纳部内。
14.上述方案中，通过将换热管路固定于容纳部的方式，有利于高效快速的对电池单体的大面进行温度调节，避免温度失控。
15.在一些实施例中，热管理部件还包括连接部件，连接部件用于将两个换热管路连通。
16.上述方案中，便于对热管理部件温度的控制，对多个电池单体均能够快速的调节温度。
17.在一些实施例中，第二侧壁也设置有容纳部，连接部件至少部分容纳于容纳部内。
18.上述方案中，可以进一步减少热管理部件占用的空间，提高电池的能量密度。
19.在一些实施例中，换热管路的熔点在100℃-200℃。
20.上述方案中，在电池单体热失控时，与热失控电池单体对应的换热管路破裂，换热管路内的冷却介质流到热失控电池单体处，对其进行紧急降温。
21.在一些实施例中，电池单体还包括电极组件和绝缘件，电极组件容纳于壳体内，壳体面向电极组件的一侧设有凸部，容纳部形成于凸部的背离电极组件的一侧，绝缘件位于凸部和电极组件之间。绝缘件的刚度大于壳体的刚度。
22.上述方案中，一方面，可以使壳体压实电极组件，避免电极组件出现极片打皱等不良现象；另一方面，绝缘件可以防止壳体的凸部压伤电极组件。
23.第二方面，本技术实施例提供了一种用电装置，其包括上述第一方面任一实施例提供的电池。
附图说明
24.下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。
25.图1为本技术一些实施例的一种用电装置的俯视示意图；
26.图2为本技术一些实施例的一种电池的爆炸示意图；
27.图3为本技术一些实施例的一种电池的电池模块的俯视示意图；
28.图4为本技术一些实施例的一种电池的电池单体的局部爆炸示意图；
29.图5为本技术一些实施例的一种电池的局部爆炸示意图；
30.图6为本技术一些实施例的一种电池的电池单体的结构示意图；
31.图7为本技术一些实施例的一种电池的电池单体与热管理部件的结构示意图；
32.图8为图7所示的电池单体与热管理部件的俯视示意图；
33.图9为图8沿线a-a作出的剖面示意图；
34.图10为图9中b部分局部放大图。
具体实施方式
35.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作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。
36.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。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。
37.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。
38.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。
39.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。
40.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)。
41.本技术中术语“平行”不仅包括绝对平行的情况，也包括了工程上常规认知的大致平行的情况；同时，“垂直”也不仅包括绝对垂直的情况，还包括工程上常规认知的大致垂直的情况。
42.本技术实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，电池用于向用电装置提供电能。例如，用电装置可以是手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、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、电动汽车玩具、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等。
43.应理解，本技术实施例描述的技术方案不仅仅局限适用于上述所描述的设备，还可以适用于所有使用电池的用电装置。
44.以下实施例为了方便说明，以用电装置为车辆为例进行说明。
45.图1为本技术一些实施例的一种用电装置的俯视示意图，如图1所示，车辆1的内部设置有电池2，电池2可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。电池2可以用于车辆1的供电，例如，电池2可以作为车辆1的操作电源。
46.车辆1还可以包括控制器3和马达4，控制器3用来控制电池2为马达4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。
47.在本技术一些实施例中，电池2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，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
48.图2为本技术一些实施例的一种电池的爆炸示意图。如图2所示，电池包括箱体20和电池单体(图中未示出)，电池单体容纳于箱体20内。
49.箱体20用于容纳电池单体，箱体20可以是多种结构。在一些实施例中，箱体20可以包括第一箱体部21和第二箱体部22，第一箱体部21与第二箱体部22相互盖合，第一箱体部21和第二箱体部22共同限定出用于容纳电池单体的容纳空间23。第二箱体部22可以是一端开口的空心结构，第一箱体部21为板状结构，第一箱体部21盖合于第二箱体部22的开口侧，
以形成具有容纳空间23的箱体20；第一箱体部21和第二箱体部22也均可以是一侧开口的空心结构，第一箱体部21的开口侧盖合于第二箱体部22的开口侧，以形成具有容纳空间23的箱体20。当然，第一箱体部21和第二箱体部22可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
50.为提高第一箱体部21与第二箱体部22连接后的密封性，第一箱体部21与第二箱体部22之间也可以设置密封件，比如，密封胶、密封圈等。
51.假设第一箱体部21盖合于第二箱体部22的顶部，第一箱体部21亦可称之为上箱盖，第二箱体部22亦可称之为下箱体。
52.在电池2中，电池单体可以是一个，也可以是多个。若电池单体为多个，多个电池单体之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体构成的整体容纳于箱体20内；当然，也可以是多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模块10，多个电池模块10再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体20内。
53.示例性地，图3为本技术一些实施例的一种电池的电池模块的俯视示意图。如图2所示，电池模块10包括两个以上的电池单体11。电池模块10的设置方式有多种。在一个实施例中，电池模块10包括两个以上的电池单体11。两个以上的电池单体11并排设置。
54.在一些实施例中，电池模块10包括外壳，外壳大体为中空的长方体。具体的，外壳包括在第二方向y彼此面对的两个侧板13和在第一方向x彼此面对的两个端板12，第一方向x和第二方向y相交，两个端板12和两个侧板13彼此连接围合形成具有开口的容置空间，两个以上电池单体11位于容置空间内。在一个实施例中，第一方向x和第二方向y垂直。侧板13和端板12为平板状且彼此垂直。两个侧板13彼此平行设置，两个端板12彼此平行设置，多个电池单体11沿第一方向x布置。
55.图4为本技术一些实施例的一种电池的电池单体的局部爆炸示意图，如图4所示，电池单体11包括电极组件112、壳体111和端盖组件113，壳体111具有容纳腔111a和开口111b，电极组件112容纳于容纳腔111a中。壳体111根据一个或多个电极组件112组合后的形状而定，例如，壳体111可以为中空的长方体或正方体或圆柱体，且壳体111的其中一个面具有开口111b以便一个或多个电极组件112可以放置于壳体111内。例如，当壳体111为中空的长方体或正方体时，壳体111的其中一个平面为开口面，即该平面不具有壁体而使得壳体111内外相通。端盖组件113包括端盖113a，端盖113a覆盖开口111b并且与壳体111连接，进而封闭壳体111的开口111b，使电极组件112放置在封闭的腔体内。壳体111内填充有电解质，例如电解液。壳体111可以由例如铝、铝合金或塑料等材料制造。
56.该端盖113a还可以包括两个电极端子113b，两个电极端子113b可以设置在端盖113a上。端盖113a通常是平板形状，两个电极端子113b固定在端盖113a的平板面上，两个电极端子113b分别为正电极端子和负电极端子。每个电极端子113b各对应设置一个连接构件，或者也可以称为集流构件，其用于将电极组件112和电极端子113b实现电连接。
57.在该电池单体11中，根据实际使用需求，电极组件112可设置为单个或多个。
58.对于电池单体11来说，电池单体11需要在适宜的环境温度中工作。为了将电池单体11维持在适宜的温度，保证电池单体11的工作性能，在具有多个电池单体11的电池中，会设置有热管理部件，用于容纳流体以给多个电池单体11调节温度。这里的流体可以是液体或气体，调节温度是指给多个电池单体11加热或者冷却。
59.在给电池单体11冷却降温的情况下，该热管理部件用于容纳冷却流体以给多个电池单体11降低温度，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。另外，热管理部件也可以用于加热以给多个电池单体11升温，本技术实施例对此并不限定。可选的，所述流体可以是循环流动的，以达到更好的温度调节的效果。可选的，流体可以为水、水和乙二醇的混合液或者空气等。
60.发明人发现，在电池中，热管理部件会占用一定的空间，影响电池的能量密度。
61.有鉴于此，本技术欲提供一种电池，能够提升热管理部件对电池单体11的换热效率，提升电池的安全性能和能量密度。
62.图5为本技术一些实施例的一种电池的局部爆炸示意图。图6为本技术一些实施例的一种电池的电池单体的结构示意图。如图5和图6所示，电池包括多个电池单体11，多个电池单体11沿第一方向x排布，电池单体11包括壳体111，壳体111具有容纳部114，热管理部件14的至少部分位于容纳部114内，热管理部件14用于对电池单体11调节温度。
63.在一些实施例中，相对的两个端板12和相对的两个侧板13围合成容纳腔，多个电池单体位于容纳腔内，两个端板12位于电池单体11在第一方向x的最外侧，两个侧板13位于电池单体11在第二方向y的最外侧，第一方向x与第二方向y相交。示例性地，第一方向x和第二方向y垂直。
64.热管理部件14的至少部分设置于位于壳体111上的容纳部114，使得热管理部件14能够通过设置于容纳部114的形式更贴近于位于壳体111内的电极组件112，且热管理部件14在容纳部114内能够通过与壳体111的接触来传导温度，有利于热管理部件14的温度能够迅速扩散至壳体111的各个位置，提高热管理部件14对电池单体11的换热效率，能够及时对电池单体11进行温度调节，避免电池单体11热失控而产生安全问题。并且，容纳部114还能够为热管理部件14提供放置空间，可以减少热管理部件14的占用空间，以提高电池的能量密度。
65.在一些实施例中，容纳部114用于容置至少部分的热管理部件14，根据热管理部件14的形状、尺寸等不同情况，设置于壳体111上用于容置热管理部件14的容纳部114的形状也会有所不同。例如，当热管理部件14为管状结构时，容纳部114包括贯通孔，管状结构的热管理部件14可以从贯通孔中穿过，管状结构可以与贯通孔间隙配合，位于贯通孔部分的热管理部件14周向散发的温度能够更大面积、更直接的传导至壳体的各个位置，有利于提高温度的传递效率。贯通孔不与壳体111的容纳腔连通。
66.在一些实施例中，容纳部14包括凹槽，凹槽相对于壳体111的外表面朝向壳体111凹陷。凹槽的设置能够对热管理部件14进行限位或固定，提升热管理部件14相对电池单体11的稳定性。
67.可以理解的是，容纳部114的形状与热管理部件14的形状相匹配。容纳部114的设置能够提升热管理部件14对电池单体11的换热效率，热管理部件14不易损毁并能使得热管理部件14维持与壳体111贴合的状态，以确保电池单体11的安全性能。示例性地，容纳部114与热管理部件14间隙配合或过盈配合。
68.在一些实施例中，壳体111包括沿第一方向x彼此面对的两个第一侧壁1112和沿第二方向y彼此面对的两个第二侧壁1111，两个第一侧壁1112连接于各第二侧壁1111并用于
限定容纳腔和开口。容纳部114可以设置于第一侧壁1112和第二侧壁1111中的至少一者，以使得至少部分设置于容纳部114内的热管理部件14能够更迅速的对电池单体11的温度进行调节。
69.在一些实施例中，第一侧壁1112和第二侧壁1111为平板状且彼此垂直。两个第一侧壁1112彼此平行设置，两个第二侧壁1111彼此平行设置。端盖1113连接于第一侧壁1112和第二侧壁1111，以封闭壳体111的开口。例如，端盖1113可焊接于第一侧壁1112和第二侧壁1111。在电池单体11中，端盖1113垂直于第一侧壁1112和第二侧壁1111。
70.在一些实施例中，两个第一侧壁1112沿第二方向y的尺寸大于各第二侧壁1111沿第一方向x的尺寸，至少部分容纳部114设置于第一侧壁1112。在壳体111中，第一侧壁1112的表面与其他侧壁的表面相比具有更大的表面面积，此时容纳部114至少设置于第一侧壁1112，使得热管理部件14能够更多的与壳体111接触，有利于提升对电池单体11的换热效率。
71.在一些实施例中，壳体111还包括沿第三方向z设置于电极组件112背离端盖1113一侧的底壁，底壁垂直于第一侧壁1112和第二侧壁1111，容纳部114也可以设置于底壁。第三方向z与第一方向x和第二方向y相交。在一些示例中，底壁、第一侧壁1112以及第二侧壁1111一体成型；在另一些示例中，底壁也可通过焊接等方式连接于第一侧壁1112和第二侧壁1111。示例性地，第三方向z与第一方向x和第二方向y均垂直。
72.在一些实施例中，容纳部114设置于壳体111在第一方向x的至少一侧的第一侧壁1112时，当将多个电池单体11与热管理部件14装配形成电池，可以将热管理部件14设置于容纳部114内，使得在第一方向x相邻的两个电池单体11间设置的热管理部件14不会额外占用空间，无需通过增大电池单体11之间在第一方向x的距离来放置热管理部件14。并且，为了充分利用电池的内部空间，与位于最外侧电池单体11的第一侧壁1112相对的端板12也可以设置有容纳部114，在将端板12和电池单体11之间的位置设置热管理部件14时，热管理部件14能够容置于容纳部114中。
73.图7为本技术一些实施例的一种电池的电池单体与热管理部件的结构示意图。如图7所示，热管理部件包括至少两个换热管路141，两个换热管路141分别容纳于两个第一侧壁1112的容纳部114内。示例性地，两个换热管路141可以分别设置于同一个电池单体的两个第一侧壁1112，也可以设置于相邻电池单体中的相邻两个第一侧壁1112上，在此不做具体限定。
74.在一些实施例中，位于相邻的两个电池单体中相面对的两个第一侧壁1112中分别设置容纳部114时，换热管路141可以设置为两个，且分别位于两个第一侧壁1112中的容纳部114内，此时为了避免装配后电池的体积增大，容纳部114设置为第一侧壁1112的贯通孔，所设置的换热管路141无需额外占用空间。或者，换热管路141也可以设置为一个，容纳部114设置为与换热管路141形状相匹配的凹槽，两个电池单体中相对的凹槽围合成完全闭合或非闭合的环状结构，以将换热管路141限制于其内，此种配合方式不仅便于换热管路141的安装固定，而且能够避免换热管路141额外占用相邻电池单体之间的空间，导致电池单体之间的间隙增大，无法满足多个电池单体在有限的空间内的装配需求。
75.在一些实施例中，第一侧壁1112上的容纳部114设置为多个且沿第三方向z排布，每个容纳部114沿第二方向y延伸且贯通所在的第一侧壁1112。换热管路141弯折成蛇形结
构，以绕设于多个容纳部114中，便于对换热管路141的固定的同时，换热管路141能够及时对第一侧壁1112不同的位置进行温度调节，提升了对电池单体的换热效率。可以理解的是，所设置的容纳部114和换热管路141也可以采用其他结构的配合形式，其目的在于换热管路141能够对第一侧壁1112的不同位置进行温度调节，以提升温度调节的速率即可，在此不做具体限定。
76.示例性地，多个换热管路141之间可以相互独立，每个换热管路141的两端可以分别连接热管理部件的流体入口和流体出口，以使流体能够在换热管路141中循环。例如，当电池中的电池单体温度升高时，与该电池单体相邻的换热管路141循环冷却介质，以对所对应的电池单体降温。
77.在一些实施例中，热管理部件还包括连接部件15，连接部件15用于将两个换热管路141连通。通过连接部件15的设置将相邻的换热管路141首尾相连，而位于最外侧的换热管路141两端分别连接流体入口和流体出口，而将多个换热管路141连接成一体，流体能够在多个换热管路141间循环。例如，当电池单体温度升高时，流体入口向换热管路141循环冷却介质，在循环过程中，能够分别对电池单体的大面进行冷却降温，提高降温的速率。
78.在一些实施例中，第二侧壁1111也设置有容纳部114，连接部件15至少部分容纳于容纳部114内。通过连接部件15将位于同一电池单体第一方向x两侧的换热管路141连通时，连接部件15需要绕过第二侧壁11111，在端板和侧板围设成的有限空间内，为了不增大电池的体积，故将第二侧壁1111对应连接部件15的位置设置容纳部114，以用于容置连接部件15。从而能够进一步减少热管理部件占用的空间，提高电池的能量密度。
79.示例性地，连接部件15可以为与换热管路141相同形状、大小的管路，两者一体成型，且该管路可以为具有空腔的圆形管道、方形管道等，在此不做具体限定。
80.在一些实施例中，换热管路141的熔点在100℃-200℃。示例性地，换热管路141选用熔点在上述范围内的塑性材料，例如聚乙烯材料(熔点120-136℃)，聚丙烯(熔点148-176℃)，聚苯乙烯(熔点～120℃)，在电池单体热失控时，热失控电池单体对应的换热管路141破裂，换热管路141内的冷却介质流到热失控电池单体处，对其进行紧急降温，而且进一步的避免热量传递到相邻的电池单体。
81.在一些实施例中，对于换热管路141中用于温度调节的介质，可以选择导热系数高且绝缘的液体，例如二甲基硅油，乙烯基硅油等。
82.图8为图7所示的电池单体于热管理部件的俯视示意图，图9为图8沿线a-a作出的剖面示意图，图10为图9中b部分局部放大图。如图8、图9和图10所示，电池单体包括电极组件112和绝缘件16，电极组件112容纳于壳体111内，壳体111面向电极组件112的一侧设有凸部1115，容纳部形成于凸部1115背离电极组件112的一侧，绝缘件16位于凸部1115和电极组件112之间，绝缘件16的刚度大于壳体111的刚度。绝缘件16用于将电极组件112和壳体111绝缘，并且绝缘件16为位于凸部1115和电极组件112之间的板状结构，能够避免产生应力不均的情况。例如，该绝缘件16的材料可以选用比壳体111刚度大的绝缘耐压耐溶剂腐蚀聚乙烯以及聚丙烯等材料。
83.在一些实施例中，凸部1115可以为在第一侧壁的内表面所形成的凸起，使得第一侧壁的内表面凹凸不平，也可以为由于在第一侧壁的外侧壁设置凹槽形状的容纳部，以使容纳部用于容置热管理部件14时，经过冲压而使得第一侧壁向内表面凸起而形成凸部
1115，即对应设置容纳部位置的第一侧壁的内侧壁为凸部1115，沿第三方向z相邻容纳部之间相对凸部1115形成凹部1116。沿第一方向x绝缘件16至少覆盖在第三方向z位于最外侧的两个凸部1115，且电极组件112在第三方向z的两端分别与位于最外侧的两个凸部1115齐平，从而有效压实电极组件112，避免电极组件112出现极片打皱等不良现象。并且，所设置的绝缘件16能够防止凸部1115压伤电极组件112。
84.示例性地，为了便于电极组件112装配入壳体111内，壳体111对应开口的位置中，第一侧壁和第二侧壁设有倒角1114，方便电极组件112的装配，避免撞伤等问题发生。
85.虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，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。本实用新型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。