Область техники
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к области батарей и более конкретно к батарее, энергопотребляющему устройству и способу и устройству для изготовления батареи.
Уровень техники
Экономия энергии и уменьшение выбросов являются ключевыми факторами для устойчивого развития автомобильной промышленности. В этом случае электрические транспортные средства стали важной частью устойчивого развития автомобильной промышленности благодаря своим преимуществам применительно к экономии энергии и экологичности. Для электрических транспортных средств технология батарей является важным фактором, связанным с их развитием.
В развитии технологии батарей, в дополнение к улучшению производительности батарей, также нельзя игнорировать вопрос безопасности. Если безопасность батарей нельзя обеспечить, батареи нельзя использовать. Следовательно, повышение безопасности батарей является технической задачей, требующей срочного решения в технологии батарей.
Раскрытие изобретения
В вариантах осуществления настоящего изобретения предоставлены батарея, энергопотребляющее устройство, способ и устройство для изготовления батареи, которые могут повысить безопасность батареи.
В первом аспекте предоставлена батарея, содержащая: батарейный элемент, содержащий механизм сброса давления, при этом механизм сброса давления расположен в первой стенке батарейного элемента, и механизм сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие с целью снижения внутреннего давления, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента достигает порогового значения; и терморегулирующий компонент для содержания текучей среды с целью регулировки температуры батарейного элемента; причем первая поверхность терморегулирующего компонента прикреплена к первой стенке, и терморегулирующий компонент выполнен с возможностью повреждения при приведении в действие механизма сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента.
В варианте осуществления настоящего изобретения первая поверхность терморегулирующего компонента прикреплена к первой стенке, снабженной находящимся в ней механизмом сброса давления. Так что при приведении в действие механизма сброса давления выбросы из батарейного элемента выпускаются в направлении терморегулирующего компонента. Также терморегулирующий компонент выполнен с возможностью повреждения при приведении в действие механизма сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента. Так что текучая среда может поглощать тепло из батарейного элемента и снижать температуру выбросов. Благодаря охлаждению текучей среды температура выбросов из батарейного элемента может быть быстро снижена, вследствие чего риск, вызываемый неисправностью одного батарейного элемента, может быть подавлен в первый раз, возможность взрыва батареи может быть уменьшена, и безопасность батареи может быть улучшена.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент выполнен с возможностью повреждения выбросами, выпускаемыми из батарейного элемента, при приведении в действие механизма сброса давления, вследствие чего выбросы проходят через терморегулирующий компонент.
При приведении в действие механизма сброса давления выбросы, выпускаемые из батарейного элемента, проходят через терморегулирующий компонент и быстро перемещаются в сторону от батарейного элемента, что дополнительно снижает риск, вызываемый выбросами.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент снабжен находящимся в нем углублением, при этом боковая поверхность углубления выполнена с возможностью повреждения выбросами, выпускаемыми из батарейного элемента, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения нижняя стенка углубления выполнена с возможностью повреждения выбросами при приведении в действие механизма сброса давления, вследствие чего выбросы проходят через терморегулирующий компонент.
В некоторых вариантах осуществления изобретения боковая поверхность углубления выполнена с возможностью прорыва и/или расплавления выбросами, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения нижняя стенка углубления выполнена с возможностью прорыва и/или расплавления выбросами, вследствие чего выбросы проходят через терморегулирующий компонент.
В случае использования углубления, когда механизм сброса давления приводят в действие, выбросы из батарейного элемента стремительно направляются в углубление. Поскольку нижняя стенка углубления является относительно слабой, выбросы повредят нижнюю стенку углубления и попадут в камеру сбора. Кроме того, выбросы, устремляющиеся в углубление, также расплавляют боковую поверхность углубления, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента, тем самым охлаждая горячие выбросы.
В некоторых вариантах осуществления изобретения радиальный размер углубления постепенно уменьшается в направлении в сторону от механизма сброса давления. Это может увеличивать площадь контакта с выбросами и способствовать повреждению выбросами.
В некоторых вариантах осуществления изобретения нижняя стенка углубления снабжена ослабленной зоной, при этом ослабленная зона выполнена с возможностью повреждения выбросами при приведении в действие механизма сброса давления, вследствие чего выбросы проходят через ослабленную зону.
Обеспечение ослабленной зоны упрощает прохождение выбросов через терморегулирующий компонент.
В некоторых вариантах осуществления изобретения ослабленная зона имеет толщину, которая меньше или равна 3 мм.
В некоторых вариантах осуществления изобретения ослабленная зона имеет более низкую температуру плавления, чем остальная часть терморегулирующего компонента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения материал ослабленной зоны имеет температуру плавления ниже 400°С.
В некоторых вариантах осуществления изобретения углубление выполнено в первой поверхности.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент содержит первую теплопроводную пластину и вторую теплопроводную пластину, при этом первая теплопроводная пластина расположена между первой стенкой и второй теплопроводной пластиной и прикреплена к первой стенке, первый участок первой теплопроводной пластины углублен в направлении второй теплопроводной пластины с образованием углубления, и первый участок соединен со второй теплопроводной пластиной.
В некоторых вариантах осуществления изобретения первый участок снабжен первым сквозным отверстием, и радиальный размер первого сквозного отверстия меньше, чем радиальный размер углубления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения толщина второй теплопроводной пластины, которая соответствует первому сквозному отверстию, меньше, чем толщина второй теплопроводной пластины в других участках. Таким образом, ослабленная зона легче повреждается выбросами.
В некоторых вариантах осуществления изобретения углубление выполнено как камера обхода для обеспечения открытия механизма сброса давления при приведении в действие механизма сброса давления.
Камера обхода обеспечивает пространство деформации для механизма сброса давления, вследствие чего механизм сброса давления деформируется в направлении в направлении терморегулирующего компонента и растрескивается.
В некоторых вариантах осуществления изобретения глубина углубления зависит от размера механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения углубление имеет глубину больше 1 мм.
В некоторых вариантах осуществления изобретения площадь проема углубления зависит от площади механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения соотношение площади проема углубления и площади механизма сброса давления находится в диапазоне от 0,5 до 2.
В некоторых вариантах осуществления изобретения по меньшей мере часть механизма сброса давления выступает наружу от первой стенки, и камера обхода выполнена с возможностью приема по меньшей мере части механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения часть первой стенки вокруг механизма сброса давления выступает наружу, и камера обхода выполнена с возможностью приема выступающей наружу части первой стенки вокруг механизма сброса давления.
Таким образом, первая стенка батарейного элемента может быть плотно присоединена к поверхности терморегулирующего компонента, что облегчает фиксацию батарейного элемента, а также может экономить пространство и улучшать эффективность терморегулирования. Более того, когда механизм сброса давления приводят в действие, выбросы из батарейного элемента могут быть выпущены к камере обхода и от батарейного элемента, тем самым уменьшая риск, обусловленный выбросами, так что можно улучшить безопасность батареи.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент снабжен находящимся в нем вторым сквозным отверстием, при этом второе сквозное отверстие выполнено так, что выбросы, выпускаемые из батарейного элемента, могут проходить через терморегулирующий компонент посредством второго сквозного отверстия при приведении в действие механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения стенка с отверстием второго сквозного отверстия выполнена с возможностью повреждения выбросами, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения стенка с отверстием второго сквозного отверстия выполнена с возможностью прорыва и/или расплавления выбросами, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента.
Когда механизм сброса давления приводят в действие, выбросы из батарейного элемента стремительно направляются во второе сквозное отверстие. Поскольку выбросы имеют высокое давление и высокую температуру, выбросы дополнительно расплавляют стенку с отверстием второго сквозного отверстия при прохождении через второе сквозное отверстие, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента, тем самым охлаждая выбросы.
В некоторых вариантах осуществления изобретения радиальный размер второго сквозного отверстия постепенно уменьшается в направлении в сторону от механизма сброса давления. Это может увеличивать площадь контакта с выбросами и способствовать повреждению выбросами.
В некоторых вариантах осуществления изобретения площадь проема второго сквозного отверстия зависит от площади механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения отношение площади проема второго сквозного отверстия к площади механизма сброса давления находится в диапазоне от 0,5 до 2.
В некоторых вариантах осуществления изобретения по меньшей мере часть механизма сброса давления выступает из первой стенки, и второе сквозное отверстие используется для приема по меньшей мере части механизма сброса давления.
Таким образом, первая стенка батарейного элемента может быть плотно присоединена к поверхности терморегулирующего компонента, что способствует фиксации батарейного элемента, а также может экономить пространство и улучшать эффективность терморегулирования. Более того, когда механизм сброса давления приводят в действие, выбросы из батарейного элемента могут быть выпущены ко второму сквозному отверстию и от батарейного элемента, тем самым уменьшая риск, обусловленный выбросами, так что можно улучшить безопасность батареи.
В некоторых вариантах осуществления изобретения часть первой стенки вокруг механизма сброса давления выступает наружу, и второе сквозное отверстие используется для приема выступающей наружу части первой стенки вокруг механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения механизм сброса давления снабжен ломающим устройством, при этом ломающее устройство используется для повреждения терморегулирующего компонента при приведении в действие механизма сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения ломающее устройство представляет собой шип.
В некоторых вариантах осуществления изобретения батарея дополнительно содержит: электротехническую камеру для размещения множества батарейных элементов; и камеру сбора для сбора выбросов, выпускаемых из батарейных элементов, и выбросов из терморегулирующего компонента при приведении в действие механизма сброса давления; при этом терморегулирующий компонент выполнен с возможностью изолирования электротехнической камеры от камеры сбора.
Электротехническая камера для вмещения батарейных элементов отделена от камеры сбора для сбора выбросов посредством терморегулирующего компонента. При приведении в действие механизма сброса давления выбросы из батарейного элемента поступают в камеру сбора, а не в электротехническую камеру, или с небольшим их попаданием в электротехническую камеру, вследствие чего электрические соединения в электротехнической камере не будут затронуты, и, таким образом, может быть повышена безопасность батареи.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент содержит стенку, которая является общей для электротехнической камеры и камеры сбора.
Так как терморегулирующий компонент содержит стенку, общую для электротехнической камеры и камеры сбора, выбросы можно по возможности дальше изолировать от электрической камеры, таким образом уменьшая риск, обусловленный выбросами, и улучшая безопасность батареи.
В некоторых вариантах осуществления изобретения батарея дополнительно содержит защитный элемент, при этом защитный элемент выполнен с возможностью защиты терморегулирующего компонента, при этом защитный элемент и терморегулирующий компонент образуют камеру сбора.
Камера сбора, образованная защитным элементом и терморегулирующим компонентом, может эффективно собирать и хранить выбросы и уменьшать риск, обусловленный ими.
В некоторых вариантах осуществления изобретения электротехническая камера изолирована от камеры сбора терморегулирующим компонентом.
Камера сбора не сообщается с электротехнической камерой, и жидкость или газ и т.д. в камере сбора не может поступать в электротехническую камеру, вследствие чего электротехническая камера может быть лучше защищена.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент выполнен так, что способен позволять выбросам, выпускаемым из батарейного элемента, проходить через терморегулирующий компонент и поступать в камеру сбора при приведении в действие механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения вторая стенка батарейного элемента снабжена электродным выводом, и вторая стенка отлична от первой стенки.
Механизм сброса давления и электродные выводы выполнены на разных стенках батарейного элемента так, что при приведении в действие механизма сброса давления выбросы из батарейного элемента могут быть больше отдалены от электродных выводов, что тем самым снижает воздействие выбросов на электродные выводы и компонент в виде шины и, следовательно, повышает безопасность батареи.
В некоторых вариантах осуществления вторая стенка расположена напротив первой стенки.
В некоторых вариантах осуществления изобретения механизм сброса давления представляет собой чувствительный к температуре механизм сброса давления, выполненный с возможностью расплавления, когда внутренняя температура батарейного элемента достигает порогового значения; и/или механизм сброса давления представляет собой чувствительный к давлению механизм сброса давления, выполненный с возможностью разрывания, когда внутреннее давление батарейного элемента достигает порогового значения.
Во втором аспекте предоставлено энергопотребляющее устройство, содержащее батарею согласно первому аспекту.
В некоторых вариантах осуществления изобретения энергопотребляющее устройство представляет собой транспортное средство, корабль или космический летательный аппарат.
В третьем аспекте предоставлен способ изготовления батареи, включающий в себя: обеспечение наличия батарейного элемента, причем батарейный элемент содержит механизм сброса давления, при этом механизм сброса давления расположен в первой стенке батарейного элемента, и механизм сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие с целью снижения внутреннего давления, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента достигает порогового значения; обеспечение наличия терморегулирующего компонента, при этом терморегулирующий компонент используют для хранения текучей среды; и прикрепление первой поверхности терморегулирующего компонента к первой стенке, причем терморегулирующий компонент может быть поврежден при приведении в действие механизма сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент может быть поврежден выбросами, выпускаемыми из батарейного элемента, при приведении в действие механизма сброса давления, вследствие чего выбросы проходят через терморегулирующий компонент.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент снабжен находящимся в нем углублением, и нижняя стенка углубления может быть повреждена выбросами, выпускаемыми из батарейного элемента, при приведении в действие механизма сброса давления, вследствие чего выбросы проходят через терморегулирующий компонент, и боковая поверхность углубления может быть повреждена выбросами, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения нижняя стенка углубления снабжена ослабленной зоной, при этом ослабленная зона выполнена с возможностью повреждения выбросами при приведении в действие механизма сброса давления, вследствие чего выбросы проходят через ослабленную зону.
В некоторых вариантах осуществления изобретения терморегулирующий компонент снабжен вторым сквозным отверстием, при этом второе сквозное отверстие выполнено так, что выбросы, выпускаемые из батарейного элемента, могут проходить через терморегулирующий компонент посредством сквозного отверстия при приведении в действие механизма сброса давления, и стенка с отверстием второго сквозного отверстия может быть повреждена выбросами, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента.
В четвертом аспекте предоставлено устройство для изготовления батареи, содержащее модуль для осуществления способа согласно третьему аспекту, описанному выше.
Прилагаемые графические материалы, описанные в этом документе, предназначены для обеспечения дополнительного понимания заявки и составляют часть заявки. Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения и их описание предназначены для пояснения изобретения и не представляют собой ненадлежащее ограничение изобретения.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показано транспортное средство согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 2 схематично показана конструкция батареи согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 3 схематично показана конструкция батарейного модуля согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 4 показан покомпонентный вид батарейного элемента согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 5 показан покомпонентный вид батарейного элемента согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 6 и 7 схематично показаны конструкции батареи согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
на фиг. 8a схематично показан вид сверху батареи согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 8b схематично показана батарея по фиг. 8a в поперечном разрезе вдоль линии A-A;
на фиг. 8c схематично показана в увеличенном масштабе часть B батареи по фиг. 8b;
на фиг. 9a схематично показан на виде в перспективе терморегулирующий компонент согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 9b схематично показан терморегулирующий компонент по фиг. 9a в поперечном разрезе вдоль A-A;
на фиг. 9c показан в увеличенном масштабе терморегулирующий компонент согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 10-17 схематично показаны батареи согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
на фиг. 18 показан покомпонентный вид батареи согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг. 19 показана блок-схема способа изготовления батареи согласно варианту осуществления изобретения; и
на фиг. 20 показана блок-схема устройства для изготовления батареи согласно варианту осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Чтобы сделать цели, технические решения и преимущества вариантов осуществления изобретения более понятными, технические решения в вариантах осуществления изобретения будут ясно описаны ниже со ссылкой на графические материалы для вариантов осуществления изобретения. Очевидно, что описанные варианты осуществления представляют собой некоторые, а не все варианты осуществления изобретения. Все другие варианты осуществления, полученные без творческих усилий специалистом в данной области техники на основании вариантов осуществления изобретения, должны входить в объем правовой охраны изобретения.
Если не определено иное, то все технические и научные термины, используемые в заявке, имеют такое же значение, что и термины, обычно понятные специалистам в области техники, к которой относится настоящая заявка. Термины, используемые в описании, служат исключительно для цели описания конкретных вариантов осуществления и не предназначены для ограничения настоящей заявки. Предполагается, что слова «содержащий» и «имеющий» и их любые вариации в описании и формуле изобретения настоящей заявки, а также в вышеприведенном описании прилагаемых графических материалов охватывают неисключительные включения. Слова «первый», «второй» и т.п. в описании и формуле изобретения настоящей заявки, а также в указанных выше графических материалах используются для разграничения разных объектов, а не для описания конкретного порядка или отношения «основной-вспомогательный».
Выражение «варианты осуществления», используемое в настоящей заявке, означает, что описания конкретных признаков, конструкций и характеристик в сочетании с вариантами осуществления включены в по меньшей мере один вариант осуществления изобретения. Выражение в разных местах описания не обязательно относится к одному и тому же варианту осуществления или к отдельному или альтернативному варианту осуществления, исключающему другой вариант осуществления. Специалистам в данной области техники понятно, явным и неявным образом, что вариант осуществления изобретения, описанный в настоящей заявке, может быть объединен с другим вариантом осуществления изобретения.
Следует отметить, что в описании настоящей заявки, если явным образом не указано и определено иначе, слова «устанавливать», «соединять», «соединение» и «прикрепление» необходимо понимать в широком смысле, например, они могут обозначать неподвижное соединение, разъемное соединение или интегрированное соединение; могут обозначать прямое соединение, а также могут обозначать непрямое соединение через промежуточный элемент или могут обозначать связь между внутренними частями двух элементов. Специалист в данной области техники может понимать конкретные значения вышеприведенных слов в настоящей заявке согласно конкретным обстоятельствам.
В настоящей заявке термин «и/или» является лишь отношением ассоциации, описывающим связанные объекты, что означает возможное наличие трех отношений, например, A и/или B могут представлять три ситуации: существует только A; существует как A, так и B; и существует только B. Кроме того, символ «/» в настоящей заявке в целом указывает на то, что связанные объекты до и после этого символа находятся в отношении «или».
В настоящей заявке выражение «множество» означает два или больше (включая два), подобным образом, «множество групп» означает две или больше групп (включая две группы), и «множество листов» означает два или больше листов (включая два листа).
В настоящей заявке батарейный элемент может содержать литий-ионную батарею вторичных элементов, литий-ионную батарею первичных элементов, литий-серную батарею, натрий литий-ионную батарею, натрий-ионную батарею или магний-ионную батарею и т.д., что не ограничено вариантами осуществления изобретения. Батарейный элемент может иметь цилиндрическую, плоскую, кубическую или другую форму, что не ограничено вариантами осуществления изобретения. Батарейный элемент, как правило, разделен на три типа согласно способу упаковки: цилиндрический батарейный элемент, призматический батарейный элемент и пакетный батарейный элемент, что не ограничено вариантами осуществления изобретения.
Батарея, упомянутая в вариантах осуществления изобретения, относится к одному физическому модулю, содержащему один или более батарейных элементов для обеспечения более высоких напряжения и емкости. Например, батарея, указанная в этой заявке, может содержать батарейный модуль или батарейный блок и т.д. Батарея обычно содержит кожух для размещения в нем одного или нескольких батарейных элементов. Кожух может предотвращать воздействие жидкости или других инородных тел на зарядку или разрядку батарейного элемента.
Батарейный элемент содержит электродный узел и раствор электролита, и электродный узел состоит из положительного листового электрода, отрицательного листового электрода и изоляционной пленки. Работа батарейного элемента в целом основана на перемещении ионов металла между положительным листовым электродом и отрицательным листовым электродом. Положительный листовой электрод содержит токоприемник положительного электрода и слой активного материала положительного электрода. Слой активного материала положительного электрода образует покрытие на поверхности токоприемника положительного электрода, и токоприемник, не покрытый слоем активного материала положительного электрода, выступает из токоприемника, покрытого слоем активного материала положительного электрода, и используется в качестве контактного вывода положительного электрода. Рассматривая в качестве примера литий-ионную батарею, материалом токоприемника положительного электрода может быть алюминий, и активным материалом положительного электрода могут быть оксиды лития-кобальта, литий-железо-фосфат, тройной литий или манганат лития и т.д. Отрицательный листовой электрод содержит токоприемник отрицательного электрода и слой активного материала отрицательного электрода. Слой активного материала отрицательного электрода образует покрытие на поверхности токоприемника отрицательного электрода, и токоприемник, не покрытый слоем активного материала отрицательного электрода, выступает из токоприемника, покрытого слоем активного материала отрицательного электрода, и используется в качестве контактного вывода отрицательного электрода. Материалом токоприемника отрицательного электрода может быть медь, и активным материалом отрицательного электрода может быть углерод или кремний и т.д. Для того, чтобы предотвратить оплавление при прохождении тока большой силы, имеется множество контактных выводов положительного электрода, собранных вместе, и имеется множество контактных выводов отрицательного электрода, собранных вместе. Материалом изоляционной пленки может быть полипропилен или полиэтилен и т.д. Кроме этого, электродный узел может иметь спиральную структуру или многослойную структуру, и варианты осуществления изобретения не ограничены этим. С развитием технологии батарей необходимо учитывать много факторов проектирования, таких как удельная энергия, предельное количество циклов, разрядная емкость, время до полной зарядки или разрядки и другие параметры производительности. Кроме этого, также необходимо учитывать безопасность батареи.
Применительно к батарейному элементу, основные угрозы безопасности происходят из процессов зарядки и разрядки, и также необходимо подходящее проектирование с учетом окружающей температуры. Для того, чтобы эффективно избегать ненужных потерь, по меньшей мере тройные меры защиты обычно используют для батарейного элемента. В частности, меры защиты предусматривают по меньшей мере переключающий элемент, надлежащим образом выбранный материал изоляционной пленки и механизм сброса давления. Переключающий элемент относится к элементу, который может останавливать зарядку или разрядку батареи, когда температура или сопротивление в батарейном элементе достигают определенного порогового значения. Изоляционная пленка выполнена с возможностью изолирования положительного листового электрода от отрицательного листового электрода и может автоматически устранять микропоры микронного масштаба (или даже наномасштаба), прикрепленные к изоляционной пленке, когда температура повышается до определенного значения, таким образом предотвращая прохождение ионов металла через изоляционную пленку и прекращая внутреннюю реакцию батарейного элемента.
Механизм сброса давления относится к элементу или компоненту, который приводят в действие для сброса внутреннего давления или температуры, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента достигают предопределенного порогового значения. Проектировка порогового значения варьируется согласно разным требованиям к проектировке. Пороговое значение может зависеть от материала одного или более из положительного листового электрода, отрицательного листового электрода, раствора электролита и изоляционной пленки в батарейном элементе. Механизм сброса давления может быть выполнен в виде противовзрывного клапана, воздушного клапана, клапана сброса давления, предохранительного клапана и т.п. и, в частности, может содержать чувствительный к давлению или чувствительный к температуре элемент или конструкцию. То есть, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента достигают предварительно определенного порогового значения, механизм сброса давления выполняет действие, или ослабленная конструкция, предусмотренная в механизме сброса давления, повреждается, тем самым образуя проем или канал для высвобождения внутреннего давления или температуры.
«Приведение в действие», упомянутое в заявке, означает, что механизм сброса давления действует или активируется в определенное состояние, вследствие чего внутреннее давление и температура батарейного элемента могут быть снижены. Действие, выполняемое механизмом сброса давления, может включать в себя, но без ограничения, следующее: растрескивание, разрушение, разрыв или открытие и т.д. по меньшей мере части механизма сброса давления. При приведении в действие механизма сброса давления вещества с высокой температурой и высоким давлением внутри батарейного элемента выпускаются наружу в виде выбросов из положения приведения в действие. Таким образом, давление и температура в батарейном элементе могут быть снижены до контролируемых давления или температуры, тем самым избегая потенциально более серьезных аварийных ситуаций.
Выбросы из батарейного элемента, указанные в этой заявке, без ограничения включают: раствор электролита, растворенные или расколотые положительный и отрицательный листовые электроды, фрагменты изоляционной пленки, газ с высокой температурой и под высоким давлением, выработанный посредством реакции, пламя и т.д.
Механизм сброса давления на батарейном элементе оказывает сильное влияние на безопасность батареи. Например, когда возникает короткое замыкание, избыточный заряд и другие явления, они могут привести к тепловому пробою внутри батарейного элемента, который приводит к резкому росту давления или температуры. В этом случае внутреннее давление и температура могут быть снижены путем отведения наружу посредством приведения в действие механизма сброса давления, чтобы предотвратить взрыв и возгорание батарейного элемента.
В текущих конструктивных решениях механизма сброса давления главной задачей является снижение высокого давления и высокой температуры внутри батарейного элемента, т.е. выпуск выбросов наружу от батарейного элемента. Однако для обеспечения выходного напряжения или силы тока батареи часто требуется множество батарейных элементов, электрически соединенных друг с другом посредством компонента в виде шины. Выбросы, выпущенные из внутренней части батарейного элемента, могут привести к короткому замыканию других батарейных элементов. Например, когда выпущенные металлические обломки электрически соединяют два компонента в виде шины, может произойти короткое замыкание батареи, представляя тем самым потенциальную угрозу безопасности. Кроме этого, выбросы с высокой температурой и под высоким давлением выпускаются в направлении механизма сброса давления, выполненного в батарейном элементе, и, в частности, могут быть выпущены в направлении участка, где приводится в действие механизм сброса давления. Сила и разрушительное действие таких выбросов могут быть значительными или даже могут быть достаточными для прорыва сквозь одну или несколько конструкций в этом направлении, вызывая дополнительные проблемы с безопасностью.
Ввиду этого варианты осуществления изобретения обеспечивают техническое решение, в котором стенка батарейного элемента, снабженная механизмом сброса давления, прикреплена к терморегулирующему компоненту, и терморегулирующий компонент повреждается посредством приведения в действие механизма сброса давления, вследствие чего текучая среда внутри терморегулирующего компонента выпускается и может охлаждать выбросы для снижения риска, вызываемого выбросами, тем самым повышая безопасность батареи.
Терморегулирующий компонент выполнен с возможностью размещения в нем текучей среды с целью регулировки температур множества батарейных элементов. В этом случае текучая среда может представлять собой жидкость или газ, и регулировка температуры означает нагревание или охлаждение множества батарейных элементов. В случае охлаждения или понижения температур батарейных элементов, терморегулирующий компонент выполнен с возможностью размещения охлаждающей текучей среды для понижения температур множества батарейных элементов. В этом случае терморегулирующий компонент также может называться охлаждающим компонентом, охлаждающей системой или охлаждающей пластиной и т.д. Текучая среда, размещенная в терморегулирующем компоненте, также может называться охлаждающей средой или охлаждающей текучей средой и, в частности, может называться охлаждающей жидкостью или охлаждающим газом. Кроме этого, терморегулирующий компонент также может использоваться для нагревания с целью повышения температур множества батарейных элементов, что не ограничено вариантами осуществления заявки. Необязательно текучая среда может течь циркулирующим образом для достижения лучших результатов регулировки температуры. Необязательно текучая среда может представлять собой воду, смесь воды и этиленгликоля или воздух и т.д.
Электротехническая камера, упомянутая в настоящей заявке, используется для приема нескольких батарейных элементов и компонента в виде шины. Электротехническая камера может быть герметичной или негерметичной. Электротехническая камера обеспечивает установочное пространство для батарейных элементов и компонента в виде шины. В некоторых вариантах осуществления изобретения конструкция, выполненная с возможностью фиксации батарейных элементов, также может быть обеспечена в электротехнической камере. Форма электротехнической камеры может быть определена в соответствии с множеством батарейных элементов и компонентом в виде шины, которые размещены в ней. В некоторых вариантах осуществления электротехническая камера может представлять собой куб с шестью стенками. Поскольку батарейные элементы в электротехнической камере образуют более высокое выходное напряжение посредством электрического соединения, электротехническая камера также может называться «высоковольтной камерой».
Компонент в виде шины, упомянутый в заявке, используется для реализации электрического соединения между множеством батарейных элементов, такого как параллельное или последовательное соединение или параллельно-последовательное соединение. Компонент в виде шины может реализовывать электрическое соединение между батарейными элементами посредством соединения электродных выводов батарейных элементов. В некоторых вариантах осуществления изобретения компонент в виде шины может быть прикреплен к электродным выводам батарейных элементов посредством сварки. Аналогично «высоковольтной камере», электрическое соединение, образованное компонентом в виде шины, также может называться «высоковольтным соединением».
Камера сбора, упомянутая в настоящей заявке, используется для сбора выбросов и может быть герметичной или негерметичной. В некоторых вариантах осуществления изобретения камера сбора может содержать воздух или другой газ. В камере сбора нет электрического соединения с выходным напряжением. Аналогично «высоковольтной камере», камера сбора также может называться «низковольтной камерой». Необязательно или дополнительно камера сбора также может содержать жидкость, такую как охлаждающая среда, или компонент для размещения жидкости также может быть обеспечен в камере сбора для дальнейшего охлаждения выбросов, поступающих в камеру сбора. Кроме этого, необязательно газ или жидкость в камере сбора течет циркулирующим образом.
Все технические решения, описанные в вариантах осуществления настоящей заявки, применимы в различных устройствах, использующих батареи, таких как мобильные телефоны, портативные устройства, ноутбуки, электромобили, электронные игрушки, электрические инструменты, электрические транспортные средства, корабли и космические летательные аппараты. Например, космические летательные аппараты включают в себя самолеты, ракеты, космические челноки, космические корабли и т.д.
Следует понимать, что технические решения, описанные в вариантах осуществления настоящей заявки, не только применимы к вышеприведенным устройствам, но также применимы ко всем устройствам, использующим батареи. Однако в целях краткости следующие варианты осуществления используют электрические транспортные средства в качестве примера для описания.
Например, на фиг. 1 схематично показано конструкция транспортного средства 1 согласно варианту осуществления изобретения. Транспортное средство 1 может представлять собой транспортное средство, работающее на топливе, транспортное средство, работающее на газе, или транспортное средство, работающее на новых видах энергии. Транспортное средство, работающее на новых видах энергии, может представлять собой электрическое транспортное средство, работающее от батареи, гибридное транспортное средство, или транспортное средство с увеличенным запасом хода, или т.п. Двигатель 40, контроллер 30 и батарея 10 могут быть выполнены внутри транспортного средства 1, и контроллер 30 выполнен с возможностью управления батареей 10 для подачи энергии двигателю 40. Например, батарея 10 может быть выполнена в нижней части, или в передней части, или в задней части транспортного средства 1. Батарея 10 может быть выполнена с возможностью подачи энергии транспортному средству 1. Например, батарея 10 может использоваться в качестве рабочего источника энергии транспортного средства 1 и используется для электрической системы транспортного средства 1, например, для подачи требуемой рабочей энергии транспортному средству 1 во время запуска, навигации и эксплуатации. В другом варианте осуществления изобретения батарея 10 может использоваться не только в качестве рабочего источника энергии транспортного средства 1, но также в качестве источника энергии привода транспортного средства 1, заменяя или частично заменяя топливо или природный газ для обеспечения энергии привода для транспортного средства 1.
Для того, чтобы соответствовать разным требованиям к энергии, батарея может содержать множество батарейных элементов, при этом множество батарейных элементов могут образовывать параллельное соединение, последовательное соединение или последовательно-параллельное соединение. Последовательно-параллельное соединение относится к комбинации последовательного соединения и параллельного соединения. Батарея также может называться батарейным блоком. Необязательно множество батарейных элементов могут быть сначала соединены последовательно, параллельно или последовательно и параллельно для образования батарейных модулей, и затем несколько батарейных модулей соединены последовательно, параллельно или последовательно и параллельно для образования батареи. То есть, множество батарейных элементов могут непосредственно образовывать батарею или сначала могут образовывать батарейные модули, а затем батарейные модули образуют батарею.
Например, как показано на фиг. 2, которая является схематичным изображением конструкции батареи 10 согласно одному варианту осуществления изобретения, батарея 10 может содержать множество батарейных элементов 20. Батарея 10 может дополнительно содержать кожух (или оболочку), внутреннее пространство которого представляет собой полую конструкцию, и множество батарейных элементов 20 размещены в кожухе. Как показано на фиг. 2, кожух может содержать две части, которые называются первой частью 111 и второй частью 112 соответственно, и первая часть 111 и вторая часть 112 скреплены вместе. Формы первой части 111 и второй части 112 могут быть определены в соответствии с формой объединенного множества батарейных элементов 20, и каждая из первой части 111 и второй части 112 может иметь проем. Например, каждая из первой части 111 и второй части 112 может представлять собой полый прямоугольный параллелепипед, и каждая из них имеет только одну поверхность с проемом, и проем первой части 111 расположен напротив проема второй части 112. Первая часть 111 и вторая часть 112 скреплены друг с другом так, чтобы образовывать кожух с закрытой камерой. Множество батарейных элементов 20 объединены посредством параллельного соединения, или последовательного соединения, или последовательно-параллельного соединения, а затем помещены в кожух, образованный скреплением первой части 111 со второй частью 112.
Необязательно батарея 10 может также содержать другие конструкции, которые не будут подробно описаны в настоящем документе. Например, батарея 10 может также содержать компонент в виде шины. Компонент в виде шины выполнен с возможностью реализации электрического соединения между множеством батарейных элементов 20, такого как параллельное соединение, последовательное соединение или последовательно-параллельное соединение. В частности, компонент в виде шины может реализовывать электрическое соединение между батарейными элементами 20 путем соединения электродных выводов батарейных элементов 20. Кроме того, компонент в виде шины может быть прикреплен к электродным выводам батарейных элементов 20 посредством сварки. Электрическая энергия от множества батарейных элементов 20 может быть передана дальше через электропроводящий механизм, проходящий через кожух. Необязательно электропроводящий механизм также может относиться к компоненту в виде шины.
В соответствии с разными требованиями к энергии, можно задать любое количество батарейных элементов 20. Множество батарейных элементов 20 могут быть соединены последовательно, параллельно или последовательно и параллельно для реализации более высокой емкости или мощности. Поскольку много батарейных элементов 20 могут содержаться в каждой батарее 10, батарейные элементы 20 могут быть расположены группами для удобства установки, и каждая группа батарейных элементов 20 составляет батарейный модуль. Количество батарейных элементов 20, содержащихся в батарейном модуле, не ограничено и может быть задано согласно необходимости. Например, на фиг. 3 показан пример батарейного модуля. Батарея может содержать множество батарейных модулей, и эти батарейные модули могут быть соединены последовательно, параллельно или последовательно и параллельно.
На фиг. 4 представлено схематическое структурное изображение батарейного элемента 20 согласно одному варианту осуществления изобретения. Батарейный элемент 20 содержит один или несколько электродных узлов 22, корпус 211 и закрывающую пластину 212. Система координат, показанная на фиг. 4, является такой же, как и на фиг. 3. Корпус 211 и закрывающая пластина 212 образуют обшивку или батарейный ящик 21. Стенка корпуса 211 и закрывающая пластина 212 считаются стенками батарейного элемента 20. Форма корпуса 211 соответствует форме одного или нескольких электродных узлов 22 после объединения. Например, корпус 211 может представлять собой полый прямоугольный параллелепипед, или куб, или цилиндр, и одна поверхность корпуса 211 имеет проем, так что один или несколько электродных узлов 22 могут быть помещены в корпусе 211. Например, когда корпус 211 представляет собой полый прямоугольный параллелепипед или куб, одна плоскость корпуса 211 представляет собой поверхность с отверстием, т.е. плоскость не содержит стенку, так что пространства внутри и снаружи корпуса 211 сообщаются друг с другом. Когда корпус 211 представляет собой полый цилиндр, торцевая поверхность корпуса 211 представляет собой поверхность с отверстием, т.е. торцевая поверхность не содержит стенку, так что пространства внутри и снаружи корпуса 211 сообщаются друг с другом. Закрывающая пластина 212 закрывает отверстие и соединена с корпусом 211 для образования закрытой полости, в которой помещен электродный узел 22. Корпус 211 заполнен электролитом, таким как раствор электролита.
Батарейный элемент 20 может дополнительно содержать два электродных вывода 214, и два электродных вывода 214 могут быть предусмотрены на закрывающей пластине 212. Закрывающая пластина 212 в общем имеет форму плоской пластины, и два электродных вывода 214 зафиксированы на поверхности плоской пластины, представляющей собой закрывающую пластину 212. Два электродных вывода 214 представляют собой положительный электродный вывод 214a и отрицательный электродный вывод 214b соответственно. Каждый электродный вывод 214 соответствующим образом оснащен соединительным элементом 23, также называемым токоприемным элементом 23, который находится между закрывающей пластиной 212 и электродным узлом 22 и выполнен с возможностью электрического соединения электродного узла 22 с электродным выводом 214.
Как изображено на фиг. 4, каждый электродный узел 22 содержит первый контактный вывод 221a электрода и второй контактный вывод 222a электрода. Первый контактный вывод 221a электрода и второй контактный вывод 222a электрода имеют противоположные полярности. Например, когда первый контактный вывод 221a электрода является положительным контактным выводом электрода, второй контактный вывод 222a электрода является отрицательным контактным выводом электрода. Первый контактный вывод 221a одного или нескольких электродных узлов 22 соединен с одним электродным выводом посредством одного соединительного элемента 23, и второй контактный вывод 222а одного или нескольких электродных узлов 22 соединен с другим электродным выводом посредством другого соединительного элемента 23. Например, положительный электродный вывод 214a соединен с положительным контактным выводом электрода посредством одного соединительного элемента 23, а отрицательный электродный вывод 214b соединен с отрицательным контактным выводом электрода посредством другого соединительного элемента 23.
В этом батарейном элементе 20, согласно фактическим эксплуатационным требованиям, может находиться один или множество электродных узлов 22. Как показано на фиг. 4, четыре отдельных электродных узла 22 находятся в батарейном элементе 20.
Схематичное изображение конструкции батарейного элемента 20, содержащего механизм 213 сброса давления, согласно другому варианту осуществления изобретения показано на фиг. 5.
Корпус 211, закрывающая пластина 212, электродный узел 22 и соединительный элемент 23, изображенные на фиг. 5, сопоставимы с корпусом 211, закрывающей пластиной 212, электродным узлом 22 и соединительным элементом 23, изображенными на фиг. 4, и не будут повторно описаны в этом документе в целях краткости.
Одна стенка батарейного элемента 20, такая как первая стенка 21a, изображенная на фиг. 5, может быть дополнительно оснащена механизмом 213 сброса давления. Для удобства отображения первая стенка 21a отделена от корпуса 211 на фиг. 5, но это не означает, что нижняя сторона корпуса 211 имеет проем. Механизм 213 сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие для снижения внутреннего давления или температуры, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента 20 достигает порогового значения.
Механизм 213 сброса давления может представлять собой часть первой стенки 21a или отделен от первой стенки 21a и зафиксирован на первой стенке 21a посредством, например, сварки. Когда механизм 213 сброса давления представляет собой часть первой стенки 21a, например, механизм 213 сброса давления может быть образован путем обеспечения выемки на первой стенке 21a, и толщина первой стенки 21a, которая соответствует выемке, меньше, чем толщина в других участках механизма 213 сброса давления, кроме выемки. Выемка представляет собой самое слабое место механизма 213 сброса давления. Когда лишний газ, выработанный батарейным элементом 20, приводит к тому, что внутреннее давление корпуса 211 повышается и достигает порогового значения, или внутренняя температура батарейного элемента 20 повышается и достигает порогового значения из-за тепла, вырабатываемого внутренней реакцией батарейного элемента 20, механизм 213 сброса давления может растрескиваться в месте выемки, в результате чего образуется связь между пространствами внутри и снаружи корпуса 211. Давление и температура газа снижаются путем отведения наружу через трещину в механизме 213 сброса давления, тем самым предотвращая взрыв батарейного элемента 20.
Необязательно в варианте осуществления изобретения, как показано на фиг. 5, в случае, когда механизм 213 сброса давления выполнен на первой стенке 21a батарейного элемента 20, вторая стенка батарейного элемента 20 оснащена электродными выводами 214 и отличается от первой стенки 21a.
Необязательно вторая стенка расположена напротив первой стенки 21a. Например, первая стенка 21a может быть нижней стенкой батарейного элемента 20, а вторая стенка может быть верхней стенкой батарейного элемента 20, т.е., закрывающей пластиной 212.
Необязательно, как изображено на фиг. 5, батарейный элемент 20 также может содержать опорную пластину 24. Опорная пластина 24 находится между электродным узлом 22 и нижней стенкой корпуса 211, может поддерживать электродный узел 22, а также может эффективно предотвращать столкновение электродного узла 22 с закругленными углами вокруг нижней стенки корпуса 211. Кроме этого, опорная пластина 24 может быть оснащена одним или несколькими сквозными отверстиями, например, опорная пластина может быть оснащена множеством равномерно расположенных сквозных отверстий, или, когда механизм 213 сброса давления выполнен на нижней стенке корпуса 211, сквозные отверстия образованы в местах, соответствующих механизму 213 сброса давления, для способствования направлению жидкости и газа. В частности, они могут сообщать пространства верхней поверхности и нижней поверхности опорной пластины 24, и газ, вырабатываемый внутри батарейного элемента 20, и раствор электролита могут свободно проходить через опорную пластину 24.
Механизм 213 сброса давления и электродные выводы 214 выполнены на разных стенках батарейного элемента 20, вследствие чего при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 могут быть больше отдалены от электродных выводов 214, тем самым уменьшая воздействие выбросов на электродные выводы 214 и компонент в виде шины и, следовательно, повышая безопасность батареи.
Кроме того, когда электродные выводы 214 обеспечены на закрывающей пластине 212 батарейного элемента 20, механизм 213 сброса давления выполнен на нижней стенке батарейного элемента 20, вследствие чего при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 могут быть выпущены в нижнюю часть батареи 10. Таким образом, риск, обусловленный выбросами, можно уменьшить путем использования терморегулирующего компонента в нижней части батареи 10, и можно уменьшить вред пользователям, так как нижняя часть батареи 10 обычно находится далеко от пользователей.
Механизм 213 сброса давления может иметь различные возможные конструкции для сброса давления, что не ограничено вариантами осуществления изобретения. Например, механизм 213 сброса давления может представлять собой чувствительный к температуре механизм сброса давления, выполненный с возможностью расплавления, когда внутренняя температура батарейного элемента 20, снабженного механизмом 213 сброса давления, достигает порогового значения; и/или механизм 213 сброса давления может представлять собой чувствительный к давлению механизм сброса давления, выполненный с возможностью растрескивания, когда внутреннее давление газа батарейного элемента 20, снабженного механизмом 213 сброса давления, достигает порогового значения.
На фиг. 6 схематично показана батарея 10 согласно варианту осуществления изобретения. Как показано на фиг. 6, батарея 10 может содержать батарейный элемент 20 и терморегулирующий компонент 13.
Батарейный элемент 20 содержит механизм 213 сброса давления, при этом механизм 213 сброса давления расположен в первой стенке 21a батарейного элемента 20, и механизм 213 сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие с целью снижения внутреннего давления или температуры, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента 20 достигает порогового значения. Например, батарейный элемент 20 может представлять собой батарейный элемент 20 на фиг. 5.
Терморегулирующий компонент 13 приспособлен для вмещения текучей среды с целью регулировки температуры множества батарейных элементов 20. В случае снижения температуры батарейных элементов 20 терморегулирующий компонент 13 может вмещать охлаждающую среду с целью регулировки температуры множества батарейных элементов 20. В этом случае терморегулирующий компонент 13 также может называться охлаждающим компонентом, охлаждающей системой или охлаждающей пластиной и т.д. Кроме этого, терморегулирующий компонент 13 также может использоваться для нагревания, что не ограничено вариантами осуществления изобретения. Необязательно текучая среда может течь циркулирующим образом для достижения лучших результатов регулировки температуры.
Первая поверхность терморегулирующего компонента 13 (верхняя поверхность, показанная на фиг. 6) прикреплена к первой стенке 21a. То есть стенка батарейного элемента 20, снабженного механизмом 213 сброса давления, прикреплена к терморегулирующему компоненту 13. Терморегулирующий компонент 13 выполнен с возможностью повреждения при приведении в действие механизма 213 сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента 13.
В варианте осуществления настоящего изобретения первая поверхность терморегулирующего компонента 13 прикреплена к первой стенке 21a, снабженной находящимся в ней механизмом 213 сброса давления. Так что при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 выпускаются в направлении терморегулирующего компонента 13. Также терморегулирующий компонент 13 выполнен с возможностью повреждения при приведении в действие механизма 213 сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента 13. Так что текучая среда может поглощать тепло из батарейного элемента 20 и снижать температуру выбросов. Благодаря охлаждению текучей среды температура выбросов из батарейного элемента 20 может быть быстро снижена, вследствие чего риск, вызываемый неисправностью одного батарейного элемента 20, может быть подавлен в первый раз, возможность взрыва батареи может быть уменьшена, и безопасность батареи может быть улучшена.
Необязательно в варианте осуществления настоящего изобретения терморегулирующий компонент 13 может быть дополнительно выполнен с возможностью повреждения выбросами, выпускаемыми из батарейного элемента 20, при приведении в действие механизма 213 сброса давления, вследствие чего выбросы проходят через терморегулирующий компонент 13.
В частности, при приведении в действие механизма 213 сброса давления, с одной стороны, выбросы, выпускаемые из батарейного элемента 20, могут повредить терморегулирующий компонент 13 и пройти через терморегулирующий компонент 13, перемещаясь в сторону от батарейного элемента 20, и, с другой стороны, текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента 13, охлаждая при этом горячие выбросы. Поскольку температура выбросов очень высока, независимо от того, используется текучая среда для нагрева или охлаждения батарейный элемент 20, температура текучей среды ниже температуры выбросов, вследствие чего выбросы могут быть охлаждены. Так что выбросы могут быть охлаждены, с одной стороны, и отведены через терморегулирующий компонент 13, с другой стороны, и вызываемый ими риск максимально снижен, что позволяет повысить безопасность батареи.
В вариантах осуществления настоящего изобретения можно использовать различные возможные способы, позволяющие повредить терморегулирующий компонент 13 при приведении в действие механизма 213 сброса давления, как описано ниже в качестве примеров.
Необязательно, как показано на фиг. 7, в варианте осуществления настоящего изобретения терморегулирующий компонент 13 снабжен находящимся в нем углублением 134, и боковая поверхность углубления 134 выполнена с возможностью повреждения выбросами, выпускаемыми из батарейного элемента 20, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента 13. Например, боковая поверхность углубления 134 выполнена с возможностью прорыва и/или расплавления выбросами, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента 13.
Необязательно в варианте осуществления настоящего изобретения нижняя стенка углубления 134 выполнена с возможностью повреждения выбросами при приведении в действие механизма 213 сброса давления, вследствие чего выбросы проходят через терморегулирующий компонент 13. Например, нижняя стенка углубления 134 выполнена с возможностью прорыва и/или расплавления выбросами, вследствие чего выбросы проходят через терморегулирующий компонент 13.
В случае использования углубления 134, при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 устремляются в углубление 134. Поскольку нижняя стенка углубления 134 является относительно слабой, выбросы повредят нижнюю стенку углубления 134 и пройдут через терморегулирующий компонент 13. Кроме того, выбросы, устремляющиеся в углубление 134, также расплавляют боковую поверхность углубления 134, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента 13, тем самым охлаждая горячие выбросы.
Необязательно в варианте осуществления настоящего изобретения радиальный размер углубления 134 постепенно уменьшается в направлении в сторону от механизма 213 сброса давления. То есть боковая поверхность углубления 134 представляет собой наклонную плоскость. Это может увеличивать площадь контакта с выбросами и способствовать повреждению выбросами. Например, угол наклона боковой поверхности углубления 134 (внутренний угол между боковой поверхностью и плоскостью, в которой находится нижняя стенка) может находиться в диапазоне от 15° до 85°.
Необязательно, как показано на фиг. 7, в варианте осуществления настоящего изобретения для способствования прохождению выбросов через терморегулирующий компонент 13 нижняя стенка углубления 134 снабжена ослабленной зоной 135, и ослабленная зона 135 выполнена с возможностью повреждения выбросами при приведении в действие механизма 213 сброса давления, вследствие чего выбросы проходят через ослабленную зону 135.
Необязательно ослабленная зона 135 может быть расположена напротив механизма 213 сброса давления. Так что при приведении в действие механизма 213 сброса давления, выбросы могут непосредственно воздействовать на ослабленную зону, открывая ослабленную зону 135.
Ослабленная зона 135 может иметь различные конструкции, которые упрощают повреждение выбросами, что не ограничивается вариантами осуществления настоящего изобретения.
Необязательно углубление 134 может быть обеспечено в первой поверхности, то есть углубление 134 обеспечено в поверхности терморегулирующего компонента 13, обращенной к первой стенке 21a. То есть, поверхность с проемом углубления 134 обращена к первой стенке 21a.
Следует понимать, что проем углубления 134 также может быть обращен в противоположную сторону от первой стенки 21a. В этом случае нижняя стенка углубления 134 также легко повреждается выбросами.
Терморегулирующий компонент 13 может образовывать канал для потока текучей среды из теплопроводного материала. Текучая среда течет в канале для потока и проводит тепло через теплопроводный материал для регулировки температуры батарейного элемента 20. Необязательно ослабленная зона может иметь только теплопроводный материал и не содержать текучей среды для образования относительно тонкого слоя теплопроводного материала, который легко повреждается выбросами. Например, нижняя стенка углубления 134 может представлять собой тонкий слой теплопроводного материала для образования ослабленной зоны 135.
Необязательно, как показано на фиг. 8a-8c, в варианте осуществления настоящего изобретения терморегулирующий компонент 13 может содержать первую теплопроводную пластину 131 и вторую теплопроводную пластину 132. Первая теплопроводная пластина 131 и вторая теплопроводная пластина 132 образуют канал 133 для потока для приема текучей среды. Первая теплопроводная пластина 131 находится между первой стенкой 21a и второй теплопроводной пластиной 132 и прикреплена к первой стенке 21a. Первый участок 131a первой теплопроводной пластины 131 углублен в направлении второй теплопроводной пластины 132 для образования углубления 134, и первый участок 131a соединен со второй теплопроводной пластиной 132. Таким образом, канал 133 для потока образован вокруг углубления 134, тогда как в нижней стенке углубления 134 не образован канал для потока, что, таким образом, образует ослабленную зону.
Необязательно первую теплопроводную пластину 131 или вторую теплопроводную пластину 132 на нижней стенке углубления 134 также можно удалить для образования более тонкой ослабленной зоны. Например, как показано на фиг. 8c, в варианте осуществления настоящего изобретения первый участок 131a снабжен первым сквозным отверстием 136, и радиальный размер первого сквозного отверстия 136 меньше, чем радиальный размер углубления 134. То есть первая теплопроводная пластина 131 на нижней стенке углубления 134 удалена, и соединение между первой теплопроводной пластиной 131 и второй теплопроводной пластиной 132 остается на нижней кромке углубления 134 для образования канала 133 для потока вокруг углубления 134.
Необязательно вторая теплопроводная пластина 132, которая соответствует первому сквозному отверстию 136, также может иметь уменьшенную толщину. То есть толщина второй теплопроводной пластины 132, которая соответствует первому сквозному отверстию 136, меньше, чем толщина второй теплопроводной пластины 132 в других участках, вследствие чего ослабленная зона легче повреждается выбросами. Необязательно ослабленное углубление также может быть выполнено на второй теплопроводной пластине 132, соответствующей первому сквозному отверстию 136.
На фиг. 9a-9c показаны схематические изображения терморегулирующего компонента 13. Как показано на фиг. 9а-9с, первая теплопроводная пластина 131 углублена для образования углубления 134, и участок второй теплопроводной пластины 132, соответствующий углублению 134, не имеет канала для потока и снабжен ослабленным углублением 132а. Таким образом, после соединения первой теплопроводной пластины 131 и второй теплопроводной пластины 132 друг с другом ослабленная зона образуется на нижней стенке углубления 134.
Следует понимать, что толщина нижней стенки углубления 134 может быть уменьшена другими способами уменьшения толщины. Например, глухое отверстие или ступенчатое отверстие может быть образовано в первом участке 131a первой теплопроводной пластины 131; и/или глухое отверстие образовано во второй теплопроводной пластине 132.
Необязательно в варианте осуществления изобретения ослабленная зона 135 имеет толщину, которая меньше или равна 3 мм. Например, ослабленная зона 135 может иметь толщину 1 мм или меньше.
В дополнение к ослабленной зоне 135 с меньшей толщиной, ослабленная зона 135, выполненная из материала с низкой температурой плавления, также может использоваться для способствования ее расплавлению выбросами. То есть ослабленная зона 135 может иметь более низкую температуру плавления, чем остальная часть терморегулирующего компонента 13. Например, материал ослабленной зоны 135 имеет температуру плавления ниже 400 °C.
Следует понимать, что ослабленная зона 135 может быть выполнена с возможностью изготовления из материала с низкой температурой плавления и может иметь меньшую толщину. То есть вышеприведенные две реализации могут быть реализованы по отдельности или совместно.
При приведении в действие механизм 213 сброса давления деформируется для сообщения пространств внутри и снаружи батарейного элемента 20. Например, применительно к механизму 213 сброса давления, использующему выемку, при приведении в действие механизм 213 сброса давления растрескивается в месте выемки и открывается в направлении двух сторон. Соответственно, механизму 213 сброса давления необходимо определенное пространство деформации. В варианте осуществления изобретения углубление 134 выполнено как камера обхода для обеспечения открытия механизма 213 сброса давления при приведении в действие механизма 213 сброса давления. Камера обхода обеспечивает пространство деформации для механизма 213 сброса давления, вследствие чего механизм 213 сброса давления деформируется в направлении терморегулирующего компонента 13 и растрескивается.
В случае использования в качестве камеры обхода, углубление 134 должно быть расположено таким образом, чтобы отвечать условию, согласно которому механизм 213 сброса давления может быть открыт при приведении в действие. В частности, глубина углубления 134 зависит от размера механизма 213 сброса давления. В качестве одного варианта осуществления настоящего изобретения, углубление 134 имеет глубину больше чем 1 мм. Например, углубление 134 может иметь глубину 3 мм или больше чем 3 мм для дополнительного способствования открытию механизма 213 сброса давления. Площадь проема углубления 134 также зависит от площади механизма 213 сброса давления. Для обеспечения возможности открытия механизма 213 сброса давления соотношение площади проема углубления 134 и площади механизма 213 сброса давления должно быть больше определенного значения. Кроме того, чтобы способствовать повреждению боковой поверхности углубления 134 выбросами, соотношение площади проема углубления 134 и площади механизма 213 сброса давления также должно быть меньше определенного значения. Например, соотношение площади проема углубления 134 и площади механизма 213 сброса давления может находиться в диапазоне от 0,5 до 2.
Когда механизм 213 сброса давления выполнен на первой стенке 21a батарейного элемента 20, по меньшей мере часть механизма 213 сброса давления может выступать наружу от первой стенки 21a. Это может способствовать установке механизма 213 сброса давления и обеспечивать внутреннее пространство батарейного элемента 20. Необязательно, как показано на фиг. 10, в варианте осуществления настоящего изобретения, в случае выступания по меньшей мере части механизма 213 сброса давления наружу от первой стенки 21a, камера обхода может быть выполнена с возможностью вмещения по меньшей мере части механизма 213 сброса давления. Таким образом, первая стенка 21a батарейного элемента 20 может быть плотно присоединена к поверхности терморегулирующего компонента 13, что способствует фиксации батарейного элемента 20, а также может экономить пространство и улучшать эффективность терморегулирования. Более того, при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 могут быть выпущены в направлении камеры обхода и в сторону от батарейного элемента 20, тем самым уменьшая риск, обусловленный выбросами, вследствие чего может быть повышена безопасность батареи.
Необязательно в варианте осуществления изобретения часть первой стенки 21a вокруг механизма 213 сброса давления выступает наружу, и камера обхода выполнена с возможностью вмещения выступающей наружу части первой стенки 21a вокруг механизма 213 сброса давления. Подобным образом, в случае, когда часть первой стенки 21a вокруг механизма 213 сброса давления выступает наружу, камера обхода может обеспечить возможность плотного прикрепления первой стенки 21a батарейного элемента 20 к поверхности терморегулирующего компонента 13, что способствует фиксации батарейного элемента 20, а также может экономить пространство и улучшать эффективность терморегулирования.
В приведенных выше вариантах осуществления изобретения обеспечение углубления 134 делает возможным повреждение терморегулирующего компонента 13 при приведении в действие механизма 213 сброса давления. В дополнение к углублению 134 также может быть выполнено сквозное отверстие, чтобы сделать возможным повреждение терморегулирующего компонента 13 при приведении в действие механизма 213 сброса давления.
Необязательно, как показано на фиг. 11, в варианте осуществления настоящего изобретения терморегулирующий компонент 13 снабжен вторым сквозным отверстием 137, и второе сквозное отверстие 137 выполнено так, что выбросы, выпускаемые из батарейного элемента 20, могут проходить через терморегулирующий компонент 13 посредством второго сквозного отверстия 137 при приведении в действие механизма 213 сброса давления.
Необязательно второе сквозное отверстие 137 может быть расположено напротив механизма 213 сброса давления. Так что при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы могут проходить непосредственно через терморегулирующий компонент 13 посредством второго сквозного отверстия 137.
Необязательно в варианте осуществления настоящего изобретения, в случае обеспечения второго сквозного отверстия 137, часть терморегулирующего компонента 13 вокруг второго сквозного отверстия 137 может быть повреждена выбросами из батарейного элемента 20, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента 13.
В частности, при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 проходят через терморегулирующий компонент 13 посредством второго сквозного отверстия 137. Кроме этого, выбросы также повреждают части вокруг второго сквозного отверстия 137. Например, горячие выбросы расплавляют окружающий терморегулирующий компонент 13, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента 13, тем самым охлаждая горячие выбросы.
Необязательно в варианте осуществления настоящего изобретения стенка с отверстием второго сквозного отверстия 137 выполнена с возможностью повреждения выбросами, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента 13.
При приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 устремляются во второе сквозное отверстие 137. Поскольку выбросы имеют высокое давление и высокую температуру, выбросы дополнительно расплавляют стенку с отверстием второго сквозного отверстия 137 при прохождении через второе сквозное отверстие 137, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента 13, тем самым охлаждая выбросы.
Необязательно радиальный размер второго сквозного отверстия 137 постепенно уменьшается в направлении в сторону от механизма 213 сброса давления. То есть стенка с отверстием второго сквозного отверстия 137 представляет собой наклонную плоскость. Это может увеличивать площадь контакта с выбросами и способствовать повреждению выбросами.
Необязательно, подобно вышеприведенному углублению 134, второе сквозное отверстие 137 также должно быть расположено таким образом, чтобы отвечать условию, согласно которому механизм 213 сброса давления может быть открыт при приведении в действие. В качестве варианта осуществления настоящего изобретения, площадь проема второго сквозного отверстия 137 зависит от площади механизма 213 сброса давления. Для обеспечения возможности открытия механизма 213 сброса давления соотношение площади проема второго сквозного отверстия 137 и площади механизма 213 сброса давления должно быть больше определенного значения. Кроме того, чтобы упростить повреждение стенки с отверстием второго сквозного отверстия 137 выбросами, соотношение площади проема второго сквозного отверстия 137 и площади механизма 213 сброса давления должно быть меньше определенного значения. Например, соотношение площади проема второго сквозного отверстия 137 и площади механизма 213 сброса давления находится в диапазоне от 0,5 до 2.
Необязательно в варианте осуществления настоящего изобретения механизм 213 сброса давления расположен в первой стенке 21a батарейного элемента 20, снабженной механизмом 213 сброса давления, причем первая стенка 21a прикреплена к терморегулирующему компоненту 13, по меньшей мере часть механизма 213 сброса давления выступает наружу от первой стенки 21a, и второе сквозное отверстие 137 используется для вмещения по меньшей мере части механизма 213 сброса давления. Таким образом, первая стенка 21a батарейного элемента 20 может быть плотно присоединена к поверхности терморегулирующего компонента 13, что способствует фиксации батарейного элемента 20, а также может экономить пространство и улучшать эффективность терморегулирования. Более того, при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 могут быть выпущены в направлении второго сквозного отверстия 137 и в сторону от батарейного элемента 20, тем самым уменьшая риск, обусловленный выбросами, вследствие чего может быть повышена безопасность батареи.
Необязательно в варианте осуществления настоящего изобретения часть первой стенки 21a вокруг механизма 213 сброса давления выступает наружу, и второе сквозное отверстие 137 выполнено с возможностью приема выступающей наружу части первой стенки 21a вокруг механизма 213 сброса давления. В случае выступания наружу части первой стенки 21a вокруг механизма 213 сброса давления, второе сквозное отверстие 137 может обеспечивать возможность плотного прикрепления первой стенки 21a батарейного элемента 20 к поверхности терморегулирующего компонента 13, что способствует фиксации батарейного элемента 20, экономит пространство и улучшает эффективность терморегулирования.
Следует понимать, что, в дополнение к оснащению терморегулирующего компонента 13 такой конструкцией, благодаря которой терморегулирующий компонент 13 может быть поврежден при приведении в действие механизма 213 сброса давления, механизм 213 сброса давления также может быть оснащен конструкцией, обеспечивающей повреждение терморегулирующего компонента 13 при приведении в действие механизма 213 сброса давления.
Необязательно в варианте осуществления изобретения механизм 213 сброса давления оснащен ломающим устройством. Ломающее устройство выполнено с возможностью повреждения терморегулирующего компонента 13 при приведении в действие механизма 213 сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента 13. Например, ломающее устройство может представлять собой шип, но это не ограничено вариантом осуществления изобретения.
Необязательно в варианте осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг. 12, батарея 10 может дополнительно содержать электротехническую камеру 11a и камеру 11b сбора. Терморегулирующий компонент 13 выполнен с возможностью изолирования электротехнической камеры 11a от камеры 11b сбора. Так называемое «изолирование» в настоящем документе обозначает разделение, которое может быть или не быть герметичным.
Электротехническая камера 11a используется для размещения множества батарейных элементов 20. Электротехническая камера 11a может также использоваться для размещения компонента 12 в виде шины. Электротехническая камера 11a обеспечивает пространство размещения для батарейных элементов 20 и компонента 12 в виде шины, и форма электротехнической камеры 11a может соответствовать множеству батарейных элементов 20 и компоненту 12 в виде шины.
Компонент 12 в виде шины выполнен с возможностью электрического соединения множества батарейных элементов 20. Компонент 12 в виде шины может реализовывать электрическое соединение между батарейными элементами 20 посредством соединения электродных выводов 214 батарейных элементов 20.
Камера 11b сбора используется для сбора выбросов, выпускаемых из батарейного элемента 20, и выбросов из терморегулирующего компонента 13 при приведении в действие механизма 213 сброса давления.
В варианте осуществления изобретения терморегулирующий компонент 13 используется для изолирования электротехнической камеры 11a от камеры 11b сбора. Другими словами, электротехническая камера 11a для размещения множества батарейных элементов 20 и компонента 12 в виде шины отделена от камеры 11b сбора для сбора выбросов. Таким образом, при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейных элементов 20 поступают в камеру 11b сбора, а не в электротехническую камеру, или небольшая часть выбросов поступает в электротехническую камеру 11a, вследствие чего электрическое соединение в электротехнической камере 11a не затрагивается, и, следовательно, может быть улучшена безопасность батареи.
Необязательно в варианте осуществления настоящего изобретения терморегулирующий компонент 13 выполнен так, чтобы сделать возможным прохождение выбросов, выпускаемых из батарейного элемента 20, через терморегулирующий компонент 13 и поступать в камеру 11b сбора при приведении в действие механизма 213 сброса давления.
Необязательно в варианте осуществления изобретения терморегулирующий компонент 13 имеет стенку, которая является общей для электротехнической камеры 11a и камеры 11b сбора. Как показано на фиг. 12, терморегулирующий компонент 13 может являться как стенкой электротехнической камеры 11a, так и стенкой камеры 11b сбора. Другими словами, терморегулирующий компонент 13 (или его часть) может быть непосредственно использован в качестве стенки, которая является общей для электротехнической камеры 11a и камеры 11b сбора. Таким образом, выбросы из батарейного элемента 20 могут поступать в камеру 11b сбора через терморегулирующий компонент 13. Кроме этого, благодаря наличию терморегулирующего компонента 13, выбросы могут быть максимально изолированы от электротехнической камеры 11a, таким образом уменьшая риск, обусловленный выбросами, и повышая безопасность батареи.
Необязательно в варианте осуществления настоящего изобретения электротехническая камера 11a может состоять из оболочки, имеющей проем и терморегулирующий компонент 13. Например, как показано на фиг. 13, оболочка 110 имеет проем (нижний боковой проем на фиг. 14). Оболочка 110 с проемом представляет собой полузакрытую камеру с проемом в сообщении с наружным пространством, и терморегулирующий компонент 13 закрывает проем для образования камеры, т.е. электротехнической камеры 11a.
Необязательно оболочка 110 может состоять из нескольких частей. Например, как показано на фиг. 14, оболочка 110 может содержать первую часть 111 и вторую часть 112. Две стороны второй части 112 имеют проемы соответственно. Первая часть 111 закрывает проем на одной стороне второй части 112, и терморегулирующий компонент 13 закрывает проем на другой стороне второй части 112, таким образом образуя электротехническую камеру 11a.
Вариант осуществления изобретения по фиг. 14 может быть получен путем усовершенствований на основе фиг. 2. Конкретно, нижняя стенка второй части 112 на фиг. 2 может быть заменена терморегулирующим компонентом 13, и терморегулирующий компонент 13 выполняет роль стенки электротехнической камеры 11a, тем самым образуя электротехническую камеру 11a на фиг. 14. Другими словами, нижняя стенка второй части 112 на фиг. 2 может быть удалена. То есть образуется кольцевая стенка с двумя сторонами с проемами, и первая часть 111 и терморегулирующий компонент 13 закрывают проемы на двух сторонах второй части 112 соответственно для образования камеры, а именно электротехнической камеры 11a.
Необязательно в варианте осуществления изобретения камера 11b сбора может состоять из терморегулирующего компонента 13 и защитного элемента. Например, как показано на фиг. 15, батарея 10 дополнительно содержит защитный элемент 115. Защитный элемент 115 выполнен с возможностью защиты терморегулирующего компонента 13, и защитный элемент 115 и терморегулирующий компонент 13 образуют камеру 11b сбора.
Камера 11b сбора, образованная защитным элементом 115 и терморегулирующим компонентом 13, не занимает пространство, которое может размещать батарейный элемент. Следовательно, может быть обеспечена камера 11b сбора с большим пространством внутри, которая может эффективно собирать и амортизировать выбросы и снижать риск, вызываемый ими в результате.
Необязательно в варианте осуществления изобретения текучая среда, такая как охлаждающая среда, или компонент для вмещения текучей среды могут быть дополнительно обеспечены в камере 11b сбора для дополнительного охлаждения выбросов, поступающих в камеру 11b сбора.
Необязательно в варианте осуществления изобретения камера 11b сбора может представлять собой герметичную камеру. Например, соединение между защитным элементом 115 и терморегулирующим компонентом 13 может быть герметизировано уплотнительным элементом.
Необязательно в варианте осуществления изобретения камера 11b сбора может не быть герметичной камерой. Например, камера 11b сбора может сообщаться с воздухом, и, таким образом, часть выбросов может быть далее выпущена наружу камеры 11b сбора.
В вышеприведенном варианте осуществления изобретения терморегулирующий компонент 13 закрывает проем оболочки 110 для образования электротехнической камеры 11a, и терморегулирующий компонент 13 и защитный элемент 115 образуют камеру 11b сбора. Необязательно терморегулирующий компонент 13 также может непосредственно делить закрытую оболочку на электротехническую камеру 11a и камеру 11b сбора.
Например, как показано на фиг. 16, в варианте осуществления изобретения терморегулирующий компонент 13 расположен внутри оболочки 110 и разделяет внутреннюю часть оболочки 110 на электротехническую камеру 11a и камеру 11b сбора. То есть закрытая оболочка 110 внутри образует камеру, и терморегулирующий компонент 13 делит камеру внутри оболочки 110 на две камеры, а именно электротехническую камеру 11a и камеру 11b сбора.
Поскольку электротехнической камере 11a необходимо сравнительно большое пространство для размещения множества батарейных элементов 20 и т.д., терморегулирующий компонент 13 может быть выполнен возле определенной стенки оболочки 110, чтобы изолировать электротехническую камеру 11a с относительно большим пространством от камеры 11b сбора с относительно малым пространством.
Необязательно, как показано на фиг. 17, в варианте осуществления изобретения оболочка 110 может содержать первую часть 111 и вторую часть 112. Сторона второй части 112 содержит отверстие для образования полузакрытой конструкции. Полузакрытая конструкция представляет собой камеру с отверстием. Терморегулирующий компонент 13 выполнен внутри второй части 112, и первая часть 111 закрывает отверстие второй части 112. Другими словами, терморегулирующий компонент 13 сначала может быть помещен в полузакрытую вторую часть 112 для изолирования камеры 11b сбора, а затем первая часть 111 закрывает проем второй части 112 для образования электротехнической камеры 11a.
Необязательно в варианте осуществления изобретения электротехническая камера 11a изолирована от камеры 11b сбора терморегулирующим компонентом 13. То есть камера 11b сбора не находится в сообщении с электротехнической камерой 11a, и жидкость или газ и т.д. в камере 11b сбора не может поступать в электротехническую камеру 11a, вследствие чего электротехническая камера 11a может быть лучше защищена.
На фиг. 18 показан покомпонентный вид батареи 10 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 18, терморегулирующий компонент 13 снабжен углублением 134 и образует камеру сбора совместно с защитным элементом 115.
Для описания каждого компонента в батарее 10 может быть приведена ссылка на вышеприведенные варианты осуществления изобретения, которые не будут повторно описаны в настоящем документе для краткости.
В варианте осуществления изобретения дополнительно выполнено энергопотребляющее устройство, которое может содержать батарею 10 в каждом из вышеприведенных вариантов осуществления изобретения. Необязательно энергопотребляющее устройство может представлять собой транспортное средство 1, корабль или космический летательный аппарат.
Выше описаны батарея и энергопотребляющее устройство согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, и ниже будут описаны способ и устройство для изготовления батареи согласно вариантам осуществления изобретения. Для частей, которые не описаны подробно, делается ссылка на вышеприведенные варианты осуществления.
На фиг. 19 показана блок-схема способа 300 изготовления батареи согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 19, способ 300 может включать в себя:
этап 310, обеспечения наличия батарейного элемента 20, причем батарейный элемент 20 содержит механизм 213 сброса давления, при этом механизм 213 сброса давления расположен в первой стенке 21a батарейного элемента 20, и механизм 213 сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие с целью снижения внутреннего давления или температуры, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента 20 достигает порогового значения;
этап 320, обеспечения наличия терморегулирующего компонента 13, при этом терморегулирующий компонент 13 используют для хранения текучей среды; и
этап 330, прикрепления первой поверхности терморегулирующего компонента 13 к первой стенке 21a, причем терморегулирующий компонент 13 может быть поврежден при приведении в действие механизма 213 сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента 13.
На фиг. 20 показана блок-схема устройства 400 для изготовления батареи согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 20, устройство 400 для изготовления батареи может содержать: модуль 410 обеспечения и модуль 420 установки.
Модуль 410 обеспечения выполнен с возможностью: обеспечения наличия батарейного элемента 20, при этом батарейный элемент 20 содержит механизм 213 сброса давления, при этом механизм 213 сброса давления расположен в первой стенке 21a батарейного элемента 20, и механизм 213 сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие с целью сброса внутреннего давления или температуры, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента 20 достигает порогового значения; и обеспечения терморегулирующего компонента 13, при этом терморегулирующий компонент 13 используется для содержания текучей среды.
Модуль 420 установки выполнен с возможностью: прикрепления первой поверхности терморегулирующего компонента 13 к первой стенке 21a, причем терморегулирующий компонент 13 может быть поврежден при приведении в действие механизма 213 сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента 13.
Наконец, следует отметить, что вышеуказанные варианты осуществления используются лишь для иллюстрации, но не ограничения технических решений настоящей заявки. Хотя настоящая заявка подробно проиллюстрирована со ссылкой на вышеприведенные варианты осуществления изобретения, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что они по-прежнему могут изменять технические решения, описанные в вышеприведенных вариантах осуществления изобретения, или выполнять эквивалентные замены некоторых технических признаков, описанных в настоящем документе, но эти изменения или замены могут быть внесены в соответствующие технические решения без отступления от сущности и объема технических решений вариантов осуществления изобретения.
Изобретение относится к области электротехники, а именно к батарее и энергопотребляющему устройству с такой батареей, и может быть использовано в автомобилестроении. Повышение безопасности батареи является техническим результатом изобретения, который достигается за счет того, что батарейный элемент содержит механизм сброса давления, при этом механизм сброса давления расположен в первой стенке батарейного элемента, и механизм сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие с целью снижения внутреннего давления, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента достигает порогового значения, а также содержит терморегулирующий компонент для содержания текучей среды с целью регулировки температуры батарейного элемента, причем терморегулирующий компонент выполнен с возможностью повреждения при приведении в действие механизма сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента. Текучая среда может поглощать тепло из батарейного элемента и снижать температуру выбросов, вследствие чего риск, вызываемый неисправностью одного батарейного элемента, может быть подавлен и возможность взрыва батареи может быть уменьшена, и безопасность батареи может быть улучшена. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 24 ил.
1. Батарея (10), содержащая:
батарейный элемент (20), содержащий механизм (213) сброса давления, при этом механизм (213) сброса давления расположен в первой стенке (21a) батарейного элемента (20), и механизм (213) сброса давления выполнен с возможностью приведения в действие с целью снижения внутреннего давления, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента (20) достигает порогового значения; и
терморегулирующий компонент (13) для содержания текучей среды для регулировки температуры батарейного элемента (20);
причем первая поверхность терморегулирующего компонента (13) прикреплена к первой стенке (21a), и терморегулирующий компонент (13) выполнен с возможностью повреждения при приведении в действие механизма (213) сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента (13).
2. Батарея по п. 1, в которой терморегулирующий компонент (13) выполнен с возможностью повреждения выбросами, выпускаемыми из батарейного элемента (20), при приведении в действие механизма (213) сброса давления, вследствие чего выбросы проходят через терморегулирующий компонент (13).
3. Батарея по п. 1, в которой терморегулирующий компонент (13) снабжен находящимся в нем углублением (134), и боковая поверхность углубления (134) выполнена с возможностью повреждения выбросами, выпускаемыми из батарейного элемента (20), вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента (13);
нижняя стенка углубления (134) выполнена с возможностью повреждения выбросами при приведении в действие механизма (213) сброса давления, вследствие чего выбросы проходят через терморегулирующий компонент (13).
4. Батарея по п. 3, в которой боковая поверхность углубления (134) выполнена с возможностью прорыва и/или расплавления выбросами, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента (13); и/или,
нижняя стенка углубления (134) выполнена с возможностью прорыва и/или расплавления выбросами, вследствие чего выбросы проходят через терморегулирующий компонент (13); и/или,
радиальный размер углубления (134) постепенно уменьшается в направлении в сторону от механизма (213) сброса давления.
5. Батарея по п. 3, в которой нижняя стенка углубления (134) снабжена ослабленной зоной (135), при этом ослабленная зона (135) выполнена с возможностью повреждения выбросами при приведении в действие механизма (213) сброса давления, вследствие чего выбросы проходят через ослабленную зону (135);
ослабленная зона (135) имеет толщину, которая меньше или равна 3 мм;
ослабленная зона (135) имеет более низкую температуру плавления, чем остальная часть терморегулирующего компонента (13);
материал ослабленной зоны (135) имеет температуру плавления ниже 400 °С.
6. Батарея по любому из пп. 3 или 4, в которой углубление (134) выполнено в первой поверхности;
терморегулирующий компонент (13) содержит первую теплопроводную пластину (131) и вторую теплопроводную пластину (132), при этом первая теплопроводная пластина (131) расположена между первой стенкой (21a) и второй теплопроводной пластиной (132) и прикреплена к первой стенке (21a), первый участок (131a) первой теплопроводной пластины (131) углублен в направлении второй теплопроводной пластины (132) с образованием углубления (134), и первый участок (131a) соединен со второй теплопроводной пластиной (132).
7. Батарея по п. 6, в которой первый участок (131a) снабжен первым сквозным отверстием (136), и радиальный размер первого сквозного отверстия (136) меньше, чем радиальный размер углубления (134);
толщина второй теплопроводной пластины (132), которая соответствует первому сквозному отверстию (136), меньше, чем толщина второй теплопроводной пластины (132) в других участках.
8. Батарея по любому из пп. 3 или 4, в которой углубление (134) выполнено как камера обхода для обеспечения открытия механизма (213) сброса давления при приведении в действие механизма (213) сброса давления.
9. Батарея по п. 8, в которой глубина углубления (134) зависит от размера механизма (213) сброса давления;
углубление (134) имеет глубину более 1 мм; и/или,
площадь проема углубления (134) зависит от площади механизма (213) сброса давления;
соотношение площади проема углубления (134) и площади механизма (213) сброса давления находится в диапазоне от 0,5 до 2.
10. Батарея по п. 8, в которой по меньшей мере часть механизма (213) сброса давления выступает наружу от первой стенки (21a), и камера обхода выполнена с возможностью приема по меньшей мере части механизма (213) сброса давления; и/или,
часть первой стенки (21a) вокруг механизма (213) сброса давления выступает наружу, и камера обхода выполнена с возможностью вмещения выступающей наружу части первой стенки (21a) вокруг механизма (213) сброса давления.
11. Батарея по п. 1, в которой терморегулирующий компонент (13) снабжен находящимся в нем вторым сквозным отверстием (137), при этом второе сквозное отверстие (137) выполнено так, что выбросы, выпускаемые из батарейного элемента (20), могут проходить через терморегулирующий компонент (13) посредством второго сквозного отверстия (137) при приведении в действие механизма (213) сброса давления.
12. Батарея по п. 11, в которой стенка с отверстием второго сквозного отверстия (137) выполнена с возможностью повреждения выбросами, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента (13);
стенка с отверстием второго сквозного отверстия (137) выполнена с возможностью прорыва и/или расплавления выбросами, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента (13).
13. Батарея по любому из пп. 11 или 12, в которой радиальный размер второго сквозного отверстия (137) постепенно уменьшается в направлении в сторону от механизма (213) сброса давления; и/или,
площадь проема второго сквозного отверстия (137) зависит от площади механизма (213) сброса давления;
соотношение площади проема второго сквозного отверстия (137) и площади механизма (213) сброса давления находится в диапазоне от 0,5 до 2.
14. Батарея по любому из пп. 11 или 12, в которой по меньшей мере часть механизма (213) сброса давления выступает из первой стенки (21a), и второе сквозное отверстие (137) используется для приема по меньшей мере части механизма (213) сброса давления; и/или,
часть первой стенки (21a) вокруг механизма (213) сброса давления выступает наружу, и второе сквозное отверстие (137) используется для приема выступающей наружу части первой стенки (21a) вокруг механизма (213) сброса давления.
15. Батарея по любому из пп. 1-4, в которой механизм (213) сброса давления снабжен ломающим устройством, при этом ломающее устройство используется для повреждения терморегулирующего компонента (13) при приведении в действие механизма (213) сброса давления, вследствие чего текучая среда выпускается изнутри терморегулирующего компонента (13).
16. Батарея по любому из пп. 1-4, в которой дополнительно содержит:
электротехническую камеру (11a) для размещения множества батарейных элементов (20); и
камеру (11b) сбора для сбора выбросов, выпускаемых из батарейных элементов (20), и выбросов из терморегулирующего компонента (13) при приведении в действие механизма (213) сброса давления;
при этом терморегулирующий компонент (13) выполнен с возможностью изолирования электротехнической камеры (11a) от камеры (11b) сбора.
17. Батарея по п. 16, в которой терморегулирующий компонент (13) имеет стенку, которая является общей для электротехнической камеры (11a) и камеры (11b) сбора; и/или,
дополнительно содержит защитный элемент (115), при этом защитный элемент (115) выполнен с возможностью защиты терморегулирующего компонента (13), при этом защитный элемент (115) и терморегулирующий компонент (13) образуют камеру (11b) сбора; и/или,
электротехническая камера (11a) изолирована от камеры (11b) сбора терморегулирующим компонентом (13); и/или,
терморегулирующий компонент (13) выполнен так, что способен позволять выбросам, выпускаемым из батарейного элемента (20), проходить через терморегулирующий компонент (13) и поступать в камеру (11b) сбора при приведении в действие механизма (213) сброса давления.
18. Батарея по любому из пп. 1-4, в которой вторая стенка батарейного элемента (20) снабжена электродным выводом, и вторая стенка отлична от первой стенки (21a);
вторая стенка расположена напротив первой стенки (21a).
19. Энергопотребляющее устройство, содержащее батарею (10) по любому из пп. 1-18.
| CN 208298909 U, 28.12.2018 | |||
| CN 209071461 U, 05.07.2019 | |||
| CN 106785182 A, 31.05.2017 | |||
| РАСХОДУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОД ВАКУУМНОЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2008 |
|
RU2359432C1 |
| DE 102014001352 A1, 06.08.2015 | |||
| ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО И СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ БАТАРЕИ В НЕМ (ВАРИАНТЫ) | 2016 |
|
RU2721432C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИХ АЛКИЛЕНМОЧЕВИН | 2018 |
|
RU2804188C2 |
