Область техники
Настоящая заявка относится к области батарей и, в частности, к батарее и относящемуся к ней устройству, способу ее изготовления и аппарату для ее изготовления.
Предпосылки изобретения
Химическая батарея, батарея на электрохимической основе, электрохимическая батарея или электрохимический элемент - это вид устройства, которое преобразует химическую энергию активных материалов положительного и отрицательного электродов в электрическую энергию посредством окислительно-восстановительной реакции. В отличие от обычной окислительно-восстановительной реакции, реакции окисления и восстановления проводят отдельно, с окислением на отрицательном электроде и восстановлением на положительном электроде, а присоединения и потери электронов осуществляют через внешнюю цепь, образуя таким образом ток. Это основная характеристика всех батарей. После длительного периода исследований и разработок химическая батарея открыла широкое поле для применений, причем устройство может быть достаточно большим, чтобы поместиться в здании, и достаточно маленьким, чтобы измеряться в миллиметрах. С развитием современной электронной технологии выдвигаются высокие требования к химической батарее. Каждый прорыв в технологии химической батареи приносил революционное развитие электронных устройств. Многие ученые-электрохимики по всему миру заинтересованы в разработке химических батарей для питания электротранспортных средств.
Литий-ионная батарея, как вид химической батареи, имеет преимущества в виде малого объема, высокой плотности энергии, высокой плотности мощности, большого количества циклов использования, длительного времени хранения и т.д., и широко используется в некоторых электронных устройствах, электрических транспортных средствах, электронных игрушках и электрооборудовании. Например, литий-ионные батареи широко используются в мобильных телефонах, ноутбуках, электромобилях, электротранспортных средствах, электрических самолетах, электрических кораблях, электронных игрушечных транспортных средствах, электронных игрушечных кораблях, электронных игрушечных самолетах, электрических инструментах и т.д.
С непрерывным развитием технологии литий-ионных батарей к эксплуатационным характеристикам литий-ионных батарей выдвигаются более высокие требования. Желательно, чтобы для литий-ионной батареи можно было одновременно учитывать множество факторов проектирования, среди которых особенно важны характеристики безопасности литий-ионной батареи.
Сущность изобретения
В настоящей заявке предложена батарея и относящееся к ней устройство, способ ее изготовления и устройство для ее изготовления, которые могут улучшить характеристики безопасности и компактность батареи.
В соответствии с первым аспектом настоящей заявки предлагается батарея, содержащая: батарейный элемент, причем батарейный элемент содержит механизм сброса давления и по меньшей мере две стенки, причем по меньшей мере две стенки предусматривают первую стенку и вторую стенку, которые пересекаются друг с другом, причем механизм сброса давления расположен на первой стенке, и механизм сброса давления выполнен с возможностью, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента достигает порогового значения, приведения в действие для сброса внутреннего давления; терморегулирующий компонент, прикрепленный к первой стенке, причем терморегулирующий компонент выполнен с возможностью вмещения текучей среды для регулирования температуры батарейного элемента; и опорный компонент, прикрепленный ко второй стенке и выполненный с возможностью поддержки батарейного элемента; при этом терморегулирующий компонент выполнен таким образом, что при приведении в действие механизма сброса давления выбросы, выпускаемые из батарейного элемента, проходят через терморегулирующий компонент.
Благодаря такому расположению механизма сброса давления терморегулирующего компонента и опорного компонента, независимо от того, расположен ли батарейный элемент вертикально, в поперечном направлении, горизонтально или в перевернутом положении в батарее, опорный компонент, терморегулирующий компонент и механизм сброса давления расположены на двух пересекающихся поверхностях стенки батарейного элемента, что обеспечит гибкость в пространстве, занимаемом батареей, которой нет в предшествующем уровне техники. Пространство, занимаемое механизмом сброса давления, терморегулирующим компонентом и опорным компонентом, распределено в двух разных измерениях или направлениях. Это может помочь улучшить, например, коэффициент использования пространства батарей, подходящих для размещения в транспортных средствах, тем самым помогая улучшить компактность конструкции батареи и улучшить плотность энергии батарей в транспортных средствах. Кроме того, благодаря взаимодействию терморегулирующего компонента и механизма сброса давления, эта конструкция также помогает использовать своевременный сброс внутреннего давления для повышения безопасности батарей.
В некоторых вариантах осуществления батарейный элемент дополнительно содержит: корпус, причем корпус содержит камеру вмещения, образованную нижней стенкой и боковыми стенками, и проем, выполненный с возможностью приближения к камере вмещения; и закрывающую пластину, при этом закрывающая пластина пригодна для закрытия проема; при этом первая стенка содержит закрывающую пластину или по меньшей мере одну из боковых стенок, а вторая стенка представляет собой нижнюю стенку. Такая конструкция батарейного элемента с корпусом, содержащим камеру вмещения, снабженную проемом и закрывающей пластиной, подходящей для закрытия проема, облегчает установку или разборку батарейного элемента, способствует снижению затрат на техническое обслуживание и обеспечивает определенную гибкость в размещении батарейного элемента.
В некоторых вариантах осуществления батарея дополнительно содержит кожух, содержащий закрывающий элемент и оболочку кожуха, причем оболочка кожуха и закрывающий элемент совместно образуют электротехническую камеру для вмещения батарейного элемента с возможностью охвата, при этом опорный компонент является частью оболочки кожуха или расположен на внутренней стороне оболочки кожуха. Оболочка кожуха и закрывающий элемент могут обеспечивать пространство для размещения множества батарейных элементов и обеспечивать надежную защиту батарейных элементов.
В некоторых вариантах осуществления кожух дополнительно содержит планку, проходящую между закрывающим элементом и оболочкой кожуха, которые расположены напротив друг друга, и терморегулирующий компонент расположен между планкой и первой стенкой. Такое расположение может полностью улучшить коэффициент использования пространства, тем самым делая конструкцию батареи более компактной.
В некоторых вариантах осуществления терморегулирующий компонент и опорный компонент образуют единую конструкцию. Опорный компонент и терморегулирующий компонент, которые сформированы как единое целое, могут помочь улучшить структурную прочность батареи.
В некоторых вариантах осуществления терморегулирующий компонент снабжен сквозным отверстием, и сквозное отверстие выполнено с возможностью пропускания выбросов, выпускаемых из батарейного элемента, через терморегулирующий компонент. Можно гарантировать, что через сквозное отверстие, образованное в терморегулирующем компоненте, в случае теплового пробоя внутри батареи, выбросы из батарейного элемента могут быть выпущены наружу через сквозное отверстие как можно скорее, чтобы пройти через терморегулирующий компонент, и риск, вызванный неплавным выпуском выбросов, может быть уменьшен. Кроме того, с помощью сквозного отверстия выбросы из батарейного элемента могут быть выпущены из батареи быстрее через сквозное отверстие, тем самым снижая риск вторичного высокого напряжения, вызванного заблокированным разрядом, и улучшая характеристики безопасности батареи.
В некоторых вариантах осуществления терморегулирующий компонент выполнен с возможностью повреждения выбросами, выпущенными из батарейного элемента, так что выбросы, выпущенные из батарейного элемента, могут проходить через терморегулирующий компонент. Благодаря конструкции терморегулирующего компонента, в случае теплового пробоя внутри батареи обеспечивается эффективный выпуск выбросов из батарейного элемента, так что снижается риск, вызванный неплавным выпуском выбросов, и повышается безопасность батареи в случае теплового пробоя внутри батареи.
В некоторых вариантах осуществления терморегулирующий компонент выполнен с возможностью повреждения выбросами, выпущенными из батарейного элемента, вследствие чего текучая среда вытекает из внутренней части терморегулирующего компонента. Благодаря такому расположению выбросы с высокой температурой и высоким давлением из батарейного элемента могут быть эффективно охлаждены или подвергнуты регулировке температуры другими соответствующими способами как можно раньше, тем самым помогая улучшить характеристики безопасности батареи.
В некоторых вариантах осуществления терморегулирующий компонент дополнительно содержит конструкцию обхода, причем конструкция обхода выполнена с возможностью обеспечения пространства, позволяющего приводить в действие механизм сброса давления, при этом терморегулирующий компонент прикреплен к батарейному элементу для образования камеры обхода между конструкцией обхода и механизмом сброса давления. Предоставление конструкции обхода может обеспечить эффективное приведение в действие механизма сброса давления. Кроме того, камера обхода может обеспечивать буферное пространство для выбросов из батарейного элемента, тем самым уменьшая ударную силу выбросов из батарейного элемента снаружи и дополнительно улучшая характеристики безопасности батареи.
В некоторых вариантах осуществления конструкция обхода содержит нижнюю стенку обхода и боковую стенку обхода, окружающую камеру обхода, и нижняя стенка обхода выполнена с возможностью повреждения при приведении в действие механизма сброса давления, чтобы обеспечить возможность прохождения выбросов через терморегулирующий компонент. Такое расположение позволяет простым способом и при низких затратах обеспечить прохождение выбросов через терморегулирующий компонент при приведении в действие механизма сброса давления.
В некоторых вариантах осуществления нижняя стенка обхода содержит механизм частичного сброса, и механизм частичного сброса выполнен с возможностью, когда механизм сброса давления приведен в действие, приведения в действие, чтобы обеспечить выпуск по меньшей мере выбросов из батарейного элемента через терморегулирующий компонент. Благодаря такому расположению цель пропускания выбросов через терморегулирующий компонент при приведении в действие механизма сброса давления достигается простым способом и с меньшими затратами, а внутреннее пространство батарейного элемента в определенной степени герметизируется при нормальных условиях эксплуатации (например, когда в батарейном элементе не происходит теплового пробоя).
В некоторых вариантах осуществления боковая стенка обхода образует заданный угол относительно нижней стенки обхода, и заданный угол составляет от 105° до 175°. Расположенная таким образом конструкция обхода проста в изготовлении, а также помогает боковой стенке обхода быть поврежденной выбросами из батарейного элемента, так что текучая среда может быстро вытекать, чтобы помочь охладить выбросы, тем самым улучшая характеристики безопасности батареи.
В некоторых вариантах осуществления боковая стенка обхода выполнена с возможностью повреждения при приведении в действие механизма сброса давления, так чтобы текучая среда вытекала наружу. Это расположение позволяет текучей среде вытекать с низкой стоимостью и простым способом, так что температура выбросов из батарейного элемента может быть отрегулирована или изменена во времени с использованием текучей среды самой батареи, например, температура выбросов из батарейного элемента может быть быстро уменьшена, тем самым дополнительно улучшая характеристики безопасности батареи.
В некоторых вариантах осуществления батарея дополнительно содержит камеру сбора, причем камера сбора расположена на другой стороне терморегулирующего компонента относительно механизма сброса давления и выполнена с возможностью сбора выбросов при приведении в действие механизма сброса давления. Расположение камеры сбора может обеспечить дополнительное промежуточное хранение выбросов для дальнейшего снижения ударной силы выбросов. Кроме того, камера сбора также помогает снизить риск вторичного повреждения, которое выбросы могут нанести внешним компонентам или внешним конструкциям.
В некоторых вариантах осуществления планка имеет полое пространство, и полое пространство образует камеру сбора. Это расположение может еще больше увеличить использование пространства.
В некоторых вариантах осуществления опорный компонент дополнительно содержит дополнительную камеру сбора, и дополнительная камера сбора и камера сбора функционально соединены друг с другом в нижней части или на дне камеры сбора. Расположение дополнительной камеры сбора может обеспечить дополнительное промежуточное хранение выбросов для дальнейшего снижения ударной силы выбросов и обеспечить большее пространство для временного размещения выбросов до того, как выбросы будут выпущены из батареи.
В некоторых вариантах осуществления отклоняющая конструкция расположена в камере сбора, и отклоняющая конструкция выполнена с возможностью способствовать направлению выбросов в заданное положение. Такое расположение помогает более эффективно направлять выбросы в дополнительную камеру сбора как можно скорее или более безопасно выпускать выбросы из батареи через дополнительную камеру сбора, чтобы избежать других рисков безопасности, вызванных выбросами, скопившимися в камере сбора.
В некоторых вариантах осуществления текучая среда представляет собой охлаждающую среду, и терморегулирующий компонент выполнен с возможностью размещения охлаждающей среды для охлаждения батарейного элемента. Батарейный элемент охлаждается с помощью охлаждающей среды, так что батарейный элемент может находиться при более низкой температуре и в более безопасном рабочем состоянии, что помогает улучшить характеристики безопасности батареи.
Согласно второму аспекту настоящей заявки предложено устройство. Устройство содержит батарею, описанную в первом аспекте выше, при этом батарея выполнена с возможностью подачи электрической энергии для устройства.
Согласно третьему аспекту настоящей заявки дополнительно предложен способ изготовления батареи, причем способ включает: обеспечение множества батарейных элементов, причем по меньшей мере один из множества батарейных элементов содержит: по меньшей мере две стенки, причем по меньшей мере две стенки предусматривают первую стенку и вторую стенку, которые пересекаются друг с другом; и механизм сброса давления, причем механизм сброса давления расположен на первой стенке, и механизм сброса давления выполнен с возможностью, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента достигает порогового значения, приведения в действие для сброса внутреннего давления; и обеспечение терморегулирующего компонента, и прикрепление терморегулирующего компонента к первой стенке, причем терморегулирующий компонент выполнен с возможностью вмещения текучей среды для регулирования температуры батарейного элемента и выполнен таким образом, что при приведении в действие механизма сброса давления выбросы, выпущенные из батарейного элемента, проходят через терморегулирующий компонент; и обеспечение опорного компонента, и прикрепление опорного компонента ко второй стенке для поддержки батарейного элемента.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает: обеспечение кожуха, содержащего закрывающий элемент и оболочку кожуха, причем оболочка кожуха и закрывающий элемент совместно образуют электротехническую камеру для вмещения батарейного элемента с возможностью охвата; и обеспечение опорного компонента на внутренней стороне оболочки кожуха или использование части оболочки кожуха в качестве опорного компонента.
В некоторых вариантах осуществления кожух дополнительно содержит планку, проходящую между закрывающим элементом и оболочкой кожуха, которые расположены напротив друг друга. Кроме того, обеспечение терморегулирующего компонента включает размещение терморегулирующего компонента между планкой и первой стенкой.
Согласно четвертому аспекту настоящей заявки предложен аппарат для изготовления батареи, содержащий: модуль изготовления батарейных элементов, выполненный с возможностью изготовления множества батарейных элементов, причем по меньшей мере один из множества батарейных элементов содержит механизм сброса давления и по меньшей мере две стенки, причем по меньшей мере две стенки предусматривают первую стенку и вторую стенку, которые пересекаются друг с другом, причем механизм сброса давления расположен на первой стенке, и механизм сброса давления выполнен с возможностью, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента достигает порогового значения, приведения в действие для сброса внутреннего давления; модуль изготовления терморегулирующего компонента, выполненный с возможностью изготовления терморегулирующего компонента, причем терморегулирующий компонент выполнен с возможностью вмещения текучей среды для регулирования температуры батарейного элемента и выполнен таким образом, что при приведении в действие механизма сброса давления выбросы, выпущенные из батарейного элемента, проходят через терморегулирующий компонент; модуль изготовления опорного компонента, выполненный с возможностью изготовления опорного компонента, причем опорный компонент выполнен с возможностью поддержки батарейного элемента; и модуль сборки, выполненный с возможностью прикрепления терморегулирующего компонента к первой стенке и прикрепления опорного компонента ко второй стенке.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Прилагаемые графические материалы, описанные в данном документе, предназначены для обеспечения дополнительного понимания настоящей заявки и составляют часть настоящей заявки. Иллюстративные варианты осуществления настоящей заявки и их описание предназначены для пояснения настоящей заявки и не представляют собой ненадлежащее ограничение настоящей заявки. На графических материалах:
на фиг. 1 показана схематическое структурное изображение некоторых вариантов осуществления транспортного средства, в котором используется батарея согласно настоящей заявке;
на фиг. 2 показан покомпонентный вид батарейного элемента, расположенного вертикально в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящей заявки;
на фиг. 3 показан вид в перспективе батарейного элемента, расположенного горизонтально в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящей заявки;
на фиг. 4 показан вид в перспективе горизонтально расположенного батарейного элемента, показанного на фиг. 3, при рассмотрении под другим углом;
на фиг. 5 показан покомпонентный вид батарейного элемента, показанного на фиг. 4;
на фиг. 6 показан покомпонентный вид батареи в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящей заявки;
на фиг. 7 показан вид в поперечном сечении батареи, показанной на фиг. 6;
на фиг. 8 показан частично увеличенный вид в поперечном сечении части A на фиг. 7, иллюстрирующий пример конструкции обхода, образованной на терморегулирующем компоненте;
на фиг. 9 показан вид в перспективе части оболочки кожуха батареи в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящей заявки;
на фиг. 10 показан вид в перспективе части оболочки кожуха батареи в соответствии с некоторыми другими вариантами осуществления настоящей заявки;
на фиг. 11 показан вид сверху терморегулирующего компонента в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящей заявки;
на фиг. 12 показан вид снизу терморегулирующего компонента, показанного на фиг. 11;
на фиг. 13 показан вид в поперечном сечении A-A терморегулирующего компонента, показанного на фиг. 11;
на фиг. 14 показан покомпонентный вид терморегулирующего компонента, показанного на фиг. 11;
на фиг.15 показана блок-схема некоторых вариантов осуществления способа изготовления батареи согласно настоящей заявке; и
на фиг. 16 показано схематическое структурное изображение некоторых вариантов осуществления аппарата для изготовления батареи согласно настоящей заявке.
Описание вариантов осуществления
Чтобы сделать цели, технические решения и преимущества настоящей заявки более понятными, технические решения в вариантах осуществления настоящей заявки будут ясно и полностью описаны ниже со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых показаны различные варианты осуществления настоящей заявки. Следует понимать, что описанные варианты осуществления представляют собой лишь некоторые, а не все варианты осуществления настоящей заявки. Все другие варианты осуществления, полученные без творческих усилий специалистами в данной области техники на основании вариантов осуществления, раскрытых в настоящей заявке, должны входить в объем правовой охраны настоящей заявки.
Если не определено иное, то все технические и научные термины, используемые в настоящей заявке, имеют такое же значение, что и термины, обычно понятные специалистам в области техники, к которой относится настоящая заявка. Термины, используемые в описании настоящей заявки, служат исключительно для цели описания конкретных вариантов осуществления и не предназначены для ограничения настоящей заявки. Термины «содержать», «включать», «иметь», «с», «вовлекать», «вмещать» и тому подобное в описании и формуле изобретения настоящей заявки, а также в описании вышеприведенных графических материалов являются открытыми терминами. Следовательно, способ или устройство, «содержащие», «включающие» или «имеющие», например, один или несколько этапов или элементов, имеют один или несколько этапов или элементов, но не ограничиваются наличием только одного или нескольких элементов. Слова «первый», «второй» и т.п.в описании и формуле изобретения настоящей заявки, а также в указанных выше прилагаемых графических материалах предназначены для разграничения разных объектов, а не для описания конкретного порядка или отношения «основной-вспомогательный». Кроме того, термины «первый» и «второй» используются только для описания и не должны толковаться как указывающие или подразумевающие относительную важность или косвенно указывающие на количество указанных технических признаков. Таким образом, признаки, определяемые терминами «первый» и «второй», могут явно или косвенно включать один или несколько признаков. В описании настоящей заявки, если не указано иное, «множество» означает два или более двух.
В описании настоящей заявки следует понимать, что ориентация или взаимные расположения, обозначенные такими словами, как «центр», «поперечный», «длина», «ширина», «верх», «низ», «передний»; «задний», «левый», «правый», «вертикальный», «горизонтальный», «верхний», «нижний», «внутренний», «наружный», «осевое направление», «радиальное направление», «направление вдоль окружности» и т.д., основаны на ориентации или взаимном расположении, показанным на прилагаемых графических материалах, и предназначены только для облегчения описания настоящей заявки и упрощения описания, а не для указания или подразумевания того, что устройство или элемент должны иметь определенную ориентацию или быть сконструированы и эксплуатироваться в определенной ориентации, и поэтому не будут интерпретироваться как ограничивающие настоящую заявку.
Следует понимать, что в описании настоящей заявки, если явно не определено или указано иное, слова «установка», «соединяющий», «соединение» и «прикрепление» должны пониматься в широком смысле: например, они могут быть фиксированным соединением, разъемным соединением или интегрированным соединением; и они могут быть прямым соединением или непрямым соединением через промежуточный элемент, и они могут быть соединением между внутренними частями двух элементов. Специалист в данной области техники может понимать конкретные значения вышеуказанных слов в этой заявке согласно конкретным обстоятельствам.
Выражение «варианты осуществления», встречаемое в настоящей заявке, означает, что описания конкретных признаков, конструкций и характеристик в комбинации с вариантами осуществления, включены в по меньшей мере один вариант осуществления настоящей заявки. Это выражение в разных местах описания не обязательно относится к одному и тому же варианту осуществления или к отдельному или альтернативному варианту осуществления, который является исключающим в отношении другого варианта осуществления. Специалистам в данной области техники понятно, явным и неявным образом, что вариант осуществления, описанный в настоящей заявке, может быть объединен с другим вариантом осуществления.
Как упоминалось выше, следует подчеркнуть, что когда термин «содержать/включать» используется в настоящем описании, он используется для четкого указания на наличие указанных признаков, целых чисел, этапов или узлов, но не исключает наличие или добавление одного или нескольких других признаков, целых чисел, этапов, компонентов или их групп.В контексте настоящей заявки формы единственного числа также включают формы множественного числа, если иное явно не указано в контексте.
Формы единственного числа в настоящем описании могут означать один, но также могут соответствовать значению «по меньшей мере один» или «один или несколько». Слово «приблизительно» в целом означает плюс или минус 10% или, в частности, плюс или минус 5% от указанного значения. Союз «или», используемый в формуле изобретения, означает «и/или», если ясно не указано, что он только относится к альтернативному решению.
В настоящей заявке термин «и/или» касается только отношения, описывающего связанные объекты, что означает возможность наличия трех отношений, например, «A и/или B» может означать наличие трех ситуаций: 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 символа находятся в отношении «или».
Батарея, известная из уровня техники, может быть разделена на первичную батарею и перезаряжаемую батарею в зависимости от того, является ли она перезаряжаемой. Первичная батарея широко известна как «одноразовая» батарея и гальванический элемент, потому что ее нельзя перезаряжать и можно только выбросить после исчерпания заряда. Перезаряжаемая батарея также называется вторичной батареей, вторичным элементом или аккумуляторной батареей. Материал и процесс, применяемые при производстве перезаряжаемой батареи, отличаются от применяемых при производстве первичной батареи. Преимущества перезаряжаемой батареи заключаются в том, что после зарядки ее можно повторно применять множество раз, и допустимая нагрузка в отношении выходного тока у перезаряжаемой батареи выше, чем у большинства первичных батарей. В настоящее время наиболее распространенными типами перезаряжаемых батарей являются: свинцово-кислотная батарея, никель-металлогидридная батарея и литий-ионная батарея. Литий-ионная батарея имеет такие преимущества, как малый вес, большая емкость (в 1,5-2 раза больше, чем у никель-металлогидридной батареи такого же веса), отсутствие эффекта памяти и т.д., и характеризуется очень низкой скоростью саморазряда, поэтому, даже если цена на нее относительно высокая, она по-прежнему широко используется. Литий-ионная батарея также используется в электрическом транспортном средстве на батареях и гибридном транспортном средстве. Емкость литий-ионной батареи, используемой для этой цели, является относительно низкой, но литий-ионная батарея характеризуется большим выходным и зарядным током, а также более продолжительным сроком службы, но при этом и более высокой стоимостью.
Батарея, описанная в вариантах осуществления настоящей заявки, относится к перезаряжаемой батарее. В дальнейшем литий-ионная батарея будет взята в качестве примера для описания вариантов осуществления, раскрытых в настоящей заявке. Следует понимать, что варианты осуществления, раскрытые в настоящей заявке, применимы к любым другим подходящим типам перезаряжаемых батарей. Батарея, указанная в вариантах осуществления настоящей заявки, относится к одному физическому модулю, содержащему один или несколько батарейных элементов для обеспечения более высоких напряжения и емкости. Например, батарея, упомянутая в настоящей заявке, может содержать батарейный модуль или батарейный блок и т.д. Батарея, упомянутая в вариантах осуществления, раскрытых в настоящей заявке, может быть прямо или косвенно применена к соответствующему устройству для питания устройства. Батарейный элемент, как правило, может быть отнесен к трем типам в зависимости от способа компоновки: цилиндрический батарейный элемент, призматический батарейный элемент и пакетный батарейный элемент. Следующее описание будет в основном касаться призматического батарейного элемента. Следует понимать, что варианты осуществления, описанные ниже, также применимы к цилиндрическому батарейному элементу или пакетному батарейному элементу по меньшей мере в некоторых аспектах.
В некоторых сценариях применения, требующих высокой мощности, таких как электрические транспортные средства, применение батареи предусматривает три уровня: батарейный элемент, батарейный модуль и батарейный блок. Батарейный модуль образован путем электрического соединения определенного количества батарейных элементов и размещения их в каркасе для защиты батарейных элементов от внешних ударов, тепла, вибрации и т.д. Батарейный блок является конечным состоянием батарейной системы, установленной в электрическом транспортном средстве. Большинство текущих батарейных блоков изготавливаются путем сборки различных систем управления и защиты, таких как система управления батареи (BMS), и терморегулирующего компонента на одном или нескольких батарейных модулях. С развитием технологии в области батареи уровень батарейного модуля можно пропустить. То есть, батарейный блок может быть выполнен непосредственно из батарейных элементов. Это улучшение позволяет батарейной системе увеличить массовую плотность энергии и объемную плотность энергии при значительном уменьшении количества деталей. Батарея, указанная в настоящей заявке, содержит батарейный модуль или батарейный блок.
Работа элемента литий-ионной батареи в целом основана на перемещении ионов лития между положительным листовым электродом и отрицательным листовым электродом. В элементе литий-ионной батареи применяется встроенное соединение лития в качестве электродного материала. В настоящее время основными распространенными материалами положительных электродов, используемыми для литий-ионной батареи, являются: оксид лития-кобальта (LiCoO2), манганат лития (LiMn2O4), никелат лития (LiNiO2) и литий-железо-фосфат (LiFePO4). Изоляционная пленка расположена между положительным листовым электродом и отрицательным листовым электродом для образования тонкопленочной структуры с тремя слоями материалов. Тонкопленочная структура в целом встроена в электродный узел в требуемой форме путем скручивания или наложения. Например, тонкопленочная структура из трех слоев материала в цилиндрическом батарейном элементе свернута в цилиндрический электродный узел, в то время как тонкопленочная структура в призматическом батарейном элементе свернута или уложена в электродный узел, имеющий по существу кубовидную форму.
Что касается батарейного элемента, основные угрозы безопасности исходят от процессов зарядки и разрядки, а также требуется конструкция, подходящая для температуры окружающей среды. Для эффективного предотвращения ненужных потерь, как правило, принимаются по меньшей мере тройные меры защиты 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 для изолирования положительного листового электрода от отрицательного листового электрода и может автоматически устранять микропоры микронного масштаба (или даже наномасштаба), прикрепленные к изоляционной пленке, когда температура доходит до определенного значения, что предотвращает прохождение ионов лития через изоляционную пленку, и внутренняя реакция батарейного элемента прекращается.
Механизм сброса давления относится к элементу или компоненту, который может быть активирован, когда внутреннее давление или внутренняя температура батарейного элемента достигают заданного порогового значения, для сброса внутреннего давления и/или внутренних веществ. Механизм сброса давления, в частности, может быть выполнен в виде противовзрывного клапана, воздушного клапана, клапана сброса давления, предохранительного клапана и т.п. и, в частности, может использовать реагирующий на давление или реагирующий на температуру элемент или конструкцию. То есть, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента достигают заданного порогового значения, механизм сброса давления выполняет действие, или ослабленная конструкция, предусмотренная в механизме сброса давления, повреждается с образованием проема или канала для сброса внутреннего давления. Пороговое значение, указанное в настоящей заявке, может быть пороговым значением давления или пороговым значением температуры, и величина порогового значения изменяется в соответствии с различными требованиями к конструкции. Например, пороговое значение может быть основано или определено в соответствии со значением внутреннего давления или внутренней температуры батарейного элемента, в отношении которого считается, что он находится в опасности или рискует выйти из-под контроля. Кроме того, пороговое значение может, например, зависеть от материала одного или нескольких из положительного листового электрода, отрицательного листового электрода, раствора электролита и изоляционной пленки в батарейном элементе.
«Приведение в действие», упомянутое в настоящей заявке, означает, что механизм сброса давления действует или активируется для сброса внутреннего давления или веществ батарейного элемента. Вызванное действие может включать, но без ограничения, разрушение, разламывание, разрывание, открывание 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 из активированного положения в качестве выбросов. Таким образом, при условии что давление или температура контролируется, давление или выбросы батарейного элемента могут быть сброшены, не допуская при этом потенциальных более серьезных аварийных ситуаций. Выбросы из батарейного элемента, упомянутого в настоящей заявке, включают, но без ограничения: раствор электролита, растворенный или расколотый положительный и отрицательный листовые электроды, фрагменты изоляционной пленки, газ с высокой температурой и высоким давлением, образующийся в результате реакции, и/или пламя и т.д. Как правило, выбросы с высокой температурой и высоким давлением выпускаются в направлении механизма сброса давления, предусмотренного в батарейном элементе, обладают большой силой и разрушительным действием и могут даже пробиваться через одну или несколько структур, таких как закрывающий элемент, расположенный в этом направлении.
Обычный механизм сброса давления, как правило, расположен на закрывающей пластине в верхней части батарейного элемента или над ним, то есть на той же стороне, что и электродный зажим на закрывающей пластине, в то время как опорный компонент, как правило, расположен на одной стороне, противоположной закрывающей пластине, то есть опорный компонент обычно прикреплен к нижней стенке или нижней части корпуса. Под опорным компонентом, упомянутым в настоящей заявке, можно понимать компонент для обеспечения функции поддержки или функции сопротивления гравитации, поэтому опорный компонент, как правило, можно понимать как компонент, прикрепленный к нижней стенке или нижней части корпуса для поддержки или фиксации на нем батарейного элемента.
Кроме того, этот способ расположения механизма сброса давления и опорного компонента на двух взаимно противоположных поверхностях/стенках/частях батарейного элемента применяется в области батарей на протяжении многих лет и имеет свою рациональность существования. В частности, что касается короба батарейного элемента, закрывающая пластина, которая имеет конструкцию в виде плоской пластины, обрабатывается отдельно, и механизм сброса давления может быть прочно установлен или сформирован на закрывающей пластине с помощью простого и подходящего процесса. В отличие от этого, при размещении механизма сброса давления отдельно на корпусе батарейного элемента можно использовать более сложные процессы, что приводит к более высоким затратам. Кроме того, поддержка батарейного элемента снизу также является вариантом реализации с относительно низкой сложностью изготовления.
Кроме того, для обычного механизма сброса давления во время приведения в действие требуется определенное пространство обхода. Пространство обхода относится к пространству внутри или снаружи механизма сброса давления в направлении приведения в действие (то есть, в направлении разрыва), когда механизм сброса давления приводится в действие (например, когда по меньшей мере часть механизма сброса давления разрывается). Другими словами, пространство обхода представляет собой пространство, которое позволяет приводить в действие механизм сброса давления. Поскольку закрывающая пластина имеет большую толщину, чем корпус, легче образовать пространство обхода, когда механизм сброса давления предусмотрен на закрывающей пластине, тем самым облегчая конструкцию и изготовление батарейных элементов. В частности, корпус батарейного элемента образован путем штамповки алюминиевого листа. По сравнению с закрывающей пластиной толщина стенки штампованного корпуса очень небольшая. С одной стороны, относительно малая толщина стенки корпуса затрудняет обеспечение механизма сброса давления, который требует пространства обхода на корпусе. С другой стороны, цельная вогнутая конструкция корпуса затрудняет установку механизма сброса давления на корпусе, что также увеличивает стоимость батарейного элемента.
Кроме того, размещение механизма сброса давления в месте, отличном от закрывающей пластины в верхней части или над батарейным элементом, также имеет серьезную проблему, заключающуюся в том, что механизм сброса давления легче разрушается раствором электролита в корпусе. В настоящие годы, когда индустрия перезаряжаемых батарей процветает, производители батарей всесторонне рассмотрели затраты и различные другие факторы, и механизм сброса давления батарейного элемента, особенно батарейного элемента питания, в основном расположен на закрывающей пластине над батарейным элементом. То есть, механизм сброса давления и электродный зажим батарейного элемента расположены на одной и той же стороне. Это также стало концепцией конструкции, которой разработчики батарей давно придерживаются при проектировании батарей.
Однако эта концепция конструкции, которой долгое время придерживались конструкторы батарей, также имеет некоторые недостатки. Например, если механизм сброса давления расположен на закрывающей пластине батарейного элемента, а опорная конструкция расположена в нижней части батарейного элемента напротив закрывающей пластины, эта конструкция неизбежно приведет к тому, что пространство, необходимое для конструкции механизма сброса давления и опорной конструкции, будет в основном находиться в одном и том же измерении или направлении. Как правило, пространство занято в по существу вертикальном направлении или направлении по высоте. Поскольку это занятие пространства в этом направлении неизбежно и его трудно уменьшить, это значительно ограничивает конструктивное пространство конструкции транспортного средства, использующего батарею или батарейный блок такого типа. Кроме того, данная конструкция может также иметь проблему, заключающуюся в том, что выброс из батарейного элемента прожжет все конструкции над батарейным элементом, тем самым ставя под угрозу безопасность людей в кабине.
В целом, необходимо изменить концепцию конструкции, согласно которой механизм сброса давления расположен на закрывающей пластине, а опорный компонент расположен в нижней части напротив закрывающей пластины, так что механизм сброса давления и опорный компонент расположены в зависимости от двух противоположных стенок батарейного элемента. Это требует от исследователей и специалистов в данной области техники решения различных технических проблем и преодоления определенных технических предрассудков или концепций конструкции, долгое время характерных для промышленности, что не может быть выполнено одним действием.
Для решения или по меньшей мере частичного решения вышеуказанных проблем и других возможных проблем батарей, известных из уровня техники, авторы настоящего изобретения пошли другим путем и предложили новую батарею после проведения большого количества исследований и экспериментов.
Например, устройства, к которым применимы батареи, описанные в вариантах осуществления настоящей заявки, включают, но без ограничения: мобильные телефоны, портативные устройства, ноутбуки, электромобили, электрические транспортные средства, корабли, космические летательные аппараты, электронные игрушки, электрические инструменты и т.д. Например, к космическим летательным аппаратам относятся самолеты, ракеты, космические челноки, космические корабли и т.д. Электронные игрушки включают неподвижные или подвижные электронные игрушки, такие как игровые приставки, электрические игрушечные машинки, электрические игрушечные корабли и электрические игрушечные самолеты и т.д. Электрические инструменты включают электрические металлорежущие инструменты, электрические абразивные инструменты, электрические сборочные инструменты и электрические железнодорожные инструменты, такие как электрические дрели, электрические шлифовальные машины, электрические гаечные ключи, электрические шуруповерты, электрические молоты, электрические ударные дрели, вибраторы для бетона и электрические рубанки.
Батарея, описанная в вариантах осуществления настоящей заявки, применима не только к вышеуказанным устройствам, но и ко всем устройствам, использующим батареи. Однако для краткости в следующих вариантах осуществления в качестве примера для описания используются электрические транспортные средства.
Например, на фиг. 1 представлено простое схематическое изображение транспортного средства согласно варианту осуществления настоящей заявки. Транспортное средство 1 может быть транспортным средством, работающим на топливе, транспортным средством, работающем на газу, или транспортным средством, работающим на новом источнике энергии, причем транспортное средство, работающее на новом источнике энергии, может быть электрическим транспортным средством на батарее, гибридным транспортным средством или транспортным средством с увеличенным радиусом действия или тому подобным. Как показано на фиг. 1, внутри транспортного средства 1 может быть предусмотрена батарея 10. Например, батарея 10 может быть расположена в нижней части, или в передней части, или в задней части транспортного средства 1. Батарея 10 может быть выполнена с возможностью подачи питания на транспортное средство 1. Например, батарея 10 может использоваться в качестве рабочего источника питания транспортного средства 1. Кроме того, транспортное средство 1 может также содержать контроллер 30 и двигатель 40. Контроллер 30 используется для управления батареей 10 для подачи питания на двигатель 40, например, для обеспечения потребности в рабочей мощности транспортного средства 1 во время запуска, навигации и езды. В другом варианте осуществления настоящей заявки батарея 10 может быть использована не только в качестве рабочего источника питания транспортного средства 1, но и в качестве источника питания привода транспортного средства 1, заменяющего или частично заменяющего топливо или природный газ для обеспечения приводной мощности транспортного средства 1. Батарея 10, упомянутая ниже, также может быть понята как батарейный блок, содержащий множество батарейных элементов 20.
Как показано на фиг. 2-5, батарейный элемент 20 содержит короб 21, электродный узел 22 и раствор электролита. Электродный узел 22 размещен в коробе 21 батарейного элемента 20, и электродный узел 22 содержит положительный листовой электрод, отрицательный листовой электрод и изоляционную пленку. Материал изоляционной пленки может представлять собой полипропилен или полиэтилен и т.д. Электродный узел 22 может иметь спиральную конструкцию или многослойную конструкцию. Короб 21 может содержать корпус 211 и закрывающую пластину 212. Корпус 211 содержит камеру 211a вмещения, образованную множеством стенок, и проем 211b. Закрывающая пластина 212 расположена на проеме 211b для закрытия камеры 211a вмещения. В дополнение к электродному узлу 22, раствор электролита также размещен в камере 211а вмещения. Положительный листовой электрод и отрицательный листовой электрод в электродном узле 22, как правило, снабжены выводами электрода, и вывод электрода, как правило, включает вывод положительного электрода и вывод отрицательного электрода. 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 положительного электрода, не покрытый слоем активного материала положительного электрода, выступает из токоприемника, покрытого слоем активного материала положительного электрода, и используется в качестве вывода положительного электрода. 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 отрицательного электрода, не покрытый слоем активного материала отрицательного электрода, выступает из токоприемника, покрытого слоем активного материала отрицательного электрода, и используется в качестве вывода отрицательного электрода. Материалом токоприемника отрицательного электрода может быть медь, и активным материалом отрицательного электрода может быть углерод или кремний и т.д. Чтобы предотвратить оплавление при прохождении тока большой силы, имеется множество выводов положительного электрода, собранных вместе, и имеется множество выводов отрицательного электрода, собранных вместе. Вывод положительного электрода и вывод отрицательного электрода могут быть электрически соединены с положительным электродным зажимом 214a и отрицательным электродным зажимом 214b, расположенными вне батарейного элемента 20, соответственно, посредством соединительных элементов 23. Что касается призматического батарейного элемента, положительный электродный зажим 214a и отрицательный электродный зажим 214b в целом могут быть расположены на закрывающей пластине 212. Множество батарейных элементов 20 соединены друг с другом последовательно и/или параллельно посредством положительных электродных зажимов 214a и отрицательных электродных зажимов 214b для различных сценариев применения.
Следует понимать, что, хотя в вариантах осуществления, показанных на фиг. 2-5, корпус 211 имеет один проем 211b, в других вариантах осуществления корпус 211 также может иметь два проема 211b, расположенные с противоположных сторон, и закрывающие пластины 212, расположенные на двух проемах 211b, соответственно, для закрытия камеры 211a вмещения.
На фиг. 6 показан покомпонентный вид батареи 10, содержащей множество батарейных элементов 20; а на фиг. 7 показан вид в поперечном сечении батареи 10, показанной на фиг. 6. Следует понимать, что для удобства описания вышеуказанный положительный электродный зажим 214a и отрицательный электродный зажим 214b могут совместно называться электродным зажимом 214, и электродный зажим 214 показан на фиг. 7. Как показано на фиг. 6-7, батарея 10 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящей заявки содержит множество батарейных элементов 20 и компонент 12 в виде шины, при этом компонент 12 в виде шины выполнен с возможностью электрического соединения множества батарейных элементов 20 последовательно и/или параллельно посредством соединения электродных зажимов 214. По меньшей мере один батарейный элемент 20 из этих батарейных элементов 20 содержит механизм 213 сброса давления. В некоторых вариантах осуществления механизм 213 сброса давления может быть предусмотрен на батарейном элементе, который может быть более восприимчив к тепловому пробою из-за своего положения в батарее 10, среди множества батарейных элементов 20. Разумеется, также возможно, что каждый батарейный элемент 20 в батарее 10 снабжен механизмом 213 сброса давления.
Механизм 213 сброса давления выполнен с возможностью, когда внутреннее давление или температура по меньшей мере одного батарейного элемента 20, в котором расположен механизм сброса давления, достигает порогового значения, приведения в действие для сброса внутреннего давления батарейного элемента 20, чтобы избежать более опасных аварий. Как упоминалось выше, механизм 213 сброса давления также может называться противовзрывным клапаном, воздушным клапаном, клапаном сброса давления или предохранительным клапаном, или тому подобным. Компонент 12 в виде шины также называется шинопроводом или шиной и т.д., и представляет собой компонент, который электрически соединяет множество батарейных элементов 20 последовательно и/или параллельно. После того, как множество батарейных элементов 20 соединены последовательно и параллельно посредством компонента 12 в виде шины, они имеют более высокое напряжение, поэтому сторона с компонентом 12 в виде шины иногда называется высоковольтной стороной.
На фиг. 8 показан частично увеличенный вид в поперечном сечении механизма 213 сброса давления, включенного в батарею 10, показанную на фиг. 7, и терморегулирующего компонента 13, связанного с механизмом 213 сброса давления. Как показано на фиг. 6-8, терморегулирующий компонент 13 выполнен таким образом, что при приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы, выпускаемые из батарейного элемента 20, проходят через терморегулирующий компонент 13. Следует понимать, что терморегулирующий компонент 13 в настоящей заявке относится к компоненту, способному управлять или регулировать температуру батарейного элемента 20, а управление или регулировка температуры в данном случае относится к нагреву или охлаждению батарейного элемента 20. В частности, терморегулирующий компонент 13 может содержать по меньшей мере один из охлаждающего компонента и нагревающего компонента. Например, в некоторых холодных местностях зимой нагрев батареи 10 перед запуском электрического транспортного средства может улучшить эксплуатационные характеристики батареи. Во время использования батареи 10 батарейный элемент 20 будет генерировать тепло, что приведет к повышению температуры. Следовательно, терморегулирующий компонент 13 также может быть выполнен с возможностью вмещения текучей среды для охлаждения множества батарейных элементов 20. Для достижения эффективного охлаждения терморегулирующий компонент 13, как правило, прикреплен к батарейным элементам 20 с помощью теплопроводящего силикона и т.д. Следует понимать, что терморегулирующий компонент также может быть прикреплен к батарейному элементу 20 другими средствами, например, с использованием других адгезивов.
В описании вариантов осуществления настоящей заявки будут в основном приведены обстоятельства, при которых терморегулирующий компонент 13 выполнен с возможностью охлаждения или снижения температуры батарейного элемента 20. В этих обстоятельствах терморегулирующий компонент 13 может вмещать охлаждающую текучую среду для достижения цели охлаждения. Следовательно, терморегулирующий компонент 13 также может называться охлаждающим компонентом, охлаждающей системой или охлаждающей пластиной и т.д. Текучая среда, размещенная в терморегулирующем компоненте 13, также может называться хладагентом или охлаждающей текучей средой, или, более конкретно, может называться охлаждающей жидкостью или охлаждающим газом. Необязательно, текучая среда, размещенная в терморегулирующем компоненте 13, может течь циркулирующим образом для достижения лучшего эффекта регулирования температуры. Необязательно, текучая среда может представлять собой воду, смесь воды и этиленгликоля или воздух и т.д.
Как показано на фиг. 6, батарея 10, как правило, содержит кожух 11 для упаковки одного или нескольких батарейных элементов 20. Кожух 11 может предотвращать воздействие жидкости или других инородных тел на зарядку или разрядку батарейного элемента. Кожух 11, как правило, может состоять из закрывающего элемента 111 и оболочки 112 кожуха. Конструкция кожуха 11, особенно оболочки 112 кожуха 11, будет описана более подробно ниже.
Как показано на фиг. 6-8, в отличие от обычной батареи, важной особенностью батареи 10 в соответствии с вариантами осуществления настоящей заявки является то, что терморегулирующий компонент 13, связанный с механизмом 213 сброса давления, прикреплен к той же стороне (или той же стенке) батарейного элемента, снабженного механизмом 213 сброса давления, в то время как опорный компонент для поддержки батарейного элемента 20 прикреплен к другой стороне (или другой стенке), пересекающейся с ним. Для удобства описания, далее, одна сторона батарейного элемента 20, поддерживаемая опорным компонентом, называется второй стенкой (в некоторых предпочтительных вариантах осуществления вторая стенка может быть, в частности, понята как нижняя стенка, или может называться нижней частью). Следует понимать, что независимо от того, как батарейный элемент 20 размещен в батарее или батарейном блоке, например, размещен вертикально, в поперечном направлении, горизонтально (в уложенном состоянии) или в перевернутом положении в кожухе 11, одна сторона, поддерживаемая опорным компонентом, называется второй стенкой. Соответственно, одна сторона батарейного элемента 20, к которой прикреплен терморегулирующий компонент 13 и которая снабжена механизмом 213 сброса давления, называется первой стенкой (в некоторых предпочтительных вариантах осуществления первая стенка также может быть, в частности, понята как боковая стенка или может быть названа боковой частью).
Следует понимать, что «вертикально расположенный» в настоящей заявке означает, что батарейный элемент 20 установлен в кожухе 11 таким образом, что закрывающая пластина 212 примыкает к закрывающему элементу 111 и приблизительно параллельна ему, как показано на фиг. 2 и 6. Аналогичным образом, «горизонтально расположенный» или «поперечно расположенный» означает, что батарейный элемент 20 установлен в кожухе 11 таким образом, что закрывающая пластина 212 приблизительно перпендикулярна закрывающему элементу 111, как показано на фиг. 3-5. «Расположенный в перевернутом положении» означает, что батарейный элемент 20 установлен в кожухе 11 таким образом, что закрывающая пластина 212 примыкает к нижней части 112а оболочки 112 кожуха и приблизительно параллельна ей.
Следует также понимать, что первая стенка и вторая стенка, упомянутые в настоящей заявке, могут представлять собой любую подходящую стенку батарейного элемента 20, включая боковую стенку, нижнюю стенку и закрывающую пластину 212, при условии, что они могут пересекаться друг с другом. Опорный компонент относится к компоненту, используемому для поддержки батарейного элемента 20, например, он может представлять собой терморегулирующий компонент 13 или его часть, или любую подходящую часть оболочки 112 кожуха батареи 10, как показано на фиг. 6-8, или защитный элемент или защитную пластину 115 батареи 10, как показано на фиг. 7, и т.д. Разумеется, опорный компонент также может быть компонентом, расположенным только на внутренней стороне оболочки 112 кожуха для поддержки батарейного элемента 20. Для удобства понимания на фиг. 9-10 схематически показан вариант осуществления, в котором нижняя часть оболочки 112 кожуха выполнена в качестве опорного компонента 16, или опорный компонент 16 составляет нижнюю часть оболочки 112 кожуха или ее часть, при этом батарейный элемент 20 удален для более четкого отображения характеристик боковой части 112b и нижней части оболочки 112 кожуха.
Независимо от того, размещен ли батарейный элемент 20 вертикально, в поперечном направлении, горизонтально или в перевернутом положении, в батарее 10 в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки опорный компонент 16, терморегулирующий компонент 13 и механизм 213 сброса давления расположены на двух пересекающихся поверхностях стенки батарейного элемента 20, что обеспечит гибкость в пространстве, занимаемом батареей, которой нет в предшествующем уровне техники. То есть, в варианте осуществления настоящей заявки пространство, занимаемое конструкцией механизма 213 сброса давления и опорным компонентом 16, рассредоточено в двух разных измерениях или направлениях.
Как правило, для в основном призматической батареи 10 и батарейного элемента 20 конструкция механизма 213 сброса давления и опорного компонента 16 будет в основном занимать пространство в поперечном направлении и пространство по высоте транспортного средства соответственно. Это не только помогает сделать возможной конструкцию транспортного средства, которая не может обеспечивать совместимость или применимость с батареями в уровне техники, но также помогает улучшить коэффициент использования пространства, доступного для размещения батарейных устройств на транспортном средстве в некоторых случаях, тем самым улучшая плотность энергии батарейных устройств, которые могут быть расположены в транспортном средстве. В частности, с развитием технологии батарей до настоящего времени, при условии обеспечения безопасности, очень трудно уменьшить на 1 мм размер, занимаемый всеми конструкциями и компонентами батареи 10, за исключением пространства для размещения батарейного элемента 20. Таким образом, пространство, занимаемое конструкцией механизма 213 сброса давления и опорным компонентом 16, распределено в двух различных измерениях или направлениях, так что компактность конструкции батареи может быть значительно улучшена по меньшей мере для части конструкции транспортного средства, тем самым улучшая плотность энергии батареи.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящей заявки, как показано на фиг. 6-8, механизм 213 сброса давления может быть расположен на первой стенке батарейного элемента 20, и терморегулирующий компонент 13 прикреплен к первой стенке. В некоторых вариантах осуществления механизм 213 сброса давления может быть расположен таким образом, что его наружная поверхность находится заподлицо с наружной поверхностью первой стенки. Такое расположение заподлицо в большей степени способствует прикреплению между первой стенкой и терморегулирующим компонентом 13. В некоторых альтернативных вариантах осуществления наружная поверхность механизма 213 сброса давления также может быть выполнена с возможностью углубления в наружную поверхность первой стенки. Эта углубленная конструкция может обеспечивать часть пространства обхода, тем самым уменьшая или даже устраняя, например, конструкцию 134 обхода в терморегулирующем компоненте 13. Конструкция 134 обхода будет подробно объяснена ниже.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящей заявки, как показано на фиг. 9-10, опорный компонент 16 прикреплен ко второй стенке для поддержки батарейного элемента 20 в направлении, противоположном направлению действия силы тяжести. Кроме того, как показано на фиг. 6-8, механизм 213 сброса давления и терморегулирующий компонент 13 могут быть расположены на первой стенке батарейного элемента 20 параллельно направлению действия силы тяжести, независимо от того, как батарейный элемент 20 размещен в кожухе 11. Например, первая стенка является боковой стенкой самого батарейного элемента 20, когда батарейный элемент 20 расположен вертикально или в перевернутом положении в кожухе 11, и первая стенка может быть закрывающей пластиной 212 или стенкой, противоположной закрывающей пластине 212, когда батарейный элемент 20 расположен горизонтально в кожухе 11.
Для удобства описания некоторые варианты осуществления, в которых механизм 213 сброса давления и терморегулирующий компонент 13 расположены на боковой части или боковой стенке батарейного элемента 20, будут описаны со ссылкой на фиг. 6-8, при этом конкретная конструкция и конструкция кожуха 11, выполненного с возможностью упаковки одного или нескольких батарейных элементов 20 в батарею 10, описанную выше, будут более подробно объяснены со ссылкой на фиг. 9-10.
В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 6-7 и фиг. 9-10, кожух 11 может содержать закрывающий элемент 111 и оболочку 112 кожуха. Закрывающий элемент 111 и оболочка 112 кожуха герметично соединены друг с другом для совместного образования электротехнической камеры 11а для вмещения множества батарейных элементов 20 с возможностью охвата. В некоторых вариантах осуществления терморегулирующий компонент 13 может составлять часть кожуха 11 для вмещения множества батарейных элементов. Например, терморегулирующий компонент 13 может составлять боковую часть 112b оболочки 112 кожуха 11 или составлять часть боковой части 112b. В дополнение к боковой части 112b оболочка 112 кожуха также содержит нижнюю часть 112a. Как показано на фиг. 6-7, в некоторых вариантах осуществления боковая часть 112b выполнена в виде каркасной конструкции и может быть собрана с терморегулирующим компонентом 13. Таким образом, конструкция батареи 10 может быть сделана более компактной, а эффективное использование пространства может быть улучшено, тем самым способствуя улучшению плотности энергии.
В некоторых вариантах осуществления опорный компонент 16 может составлять часть оболочки 112 кожуха, или, например, нижняя часть 112a оболочки 112 кожуха или его частичная конструкция образует опорный компонент 16. Или, в соответствии с некоторыми альтернативными вариантами осуществления, опорный компонент 16 также может быть расположен внутри оболочки 112 кожуха.
В некоторых вариантах осуществления терморегулирующий компонент 13 может быть выполнен как одно целое с опорным компонентом 16. Следует понимать, что благодаря конструктивному исполнению, в котором терморегулирующий компонент 13 и опорный компонент 16 расположены на первой стенке и второй стенке, которые пересекаются, терморегулирующий компонент 13 и опорный компонент 16 также могут быть выполнены с возможностью пересечения или соединения, и на этой основе они могут быть дополнительно объединены. Например, терморегулирующий компонент 13 и опорный компонент 16 могут образовывать цельную конструкцию L-образной формы, в форме перевернутой буквы Т или U-образной формы и т.д. Таким образом, структурная прочность батареи может быть улучшена. В некоторых альтернативных вариантах осуществления опорный компонент 16 и терморегулирующий компонент 13 могут быть скреплены вместе соответствующим образом для облегчения изготовления опорного компонента 16 и терморегулирующего компонента 13 и, таким образом, снижения производственных затрат.
В некоторых альтернативных вариантах осуществления терморегулирующий компонент 13 также может быть выполнен как единое целое с боковой частью 112b или нижней частью 112a оболочки 112 кожуха, так что оболочка 112 кожуха 11 может быть выполнена как единое целое. Этот способ формирования может сделать оболочку 112 кожуха более прочной и менее подверженной утечке.
Другими словами, могут существовать различные отношения между терморегулирующим компонентом 13 и кожухом 11. Например, в некоторых альтернативных вариантах осуществления терморегулирующий компонент 13 может быть не частью оболочки 112 кожуха 11, а компонентом, собранным на одной стороне оболочки 112 кожуха. Этот способ будет предпочтителен для сохранения герметичности кожуха 11. В других альтернативных вариантах осуществления терморегулирующий компонент 13 также может быть соответствующим образом встроен в оболочку 112 кожуха, что также предпочтительно для сохранения герметичности кожуха 11.
В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 6-9, батарея 10 дополнительно содержит камеру 11b сбора, образованную по меньшей мере частью боковой части 112b оболочки 112 кожуха. Камера 11b сбора в настоящей заявке относится к полости, которая собирает выбросы от батарейного элемента 20 и терморегулирующего компонента 13 при приведении в действие механизма 213 сброса давления. Например, боковая часть 112b или часть боковой части 112b может быть выполнена в виде полой конструкции, и полая конструкция образует камеру 11b сбора, благодаря чему батарея 10 может быть легкой, и при этом батарея 10 может быть более компактной. Терморегулирующий компонент 13 может быть расположен между боковой частью 112b и батарейным элементом 20. В частности, терморегулирующий компонент 13 может быть расположен между боковой частью 112b и первой стенкой батарейного элемента 20.
Дополнительно или в качестве альтернативного решения камера 11b сбора также может быть образована планкой 114, расположенной так, что она проходит между закрывающим элементом 111 и оболочкой 112 кожуха. Планка 114 проходит от нижней части 112a оболочки 112 кожуха к закрывающему элементу 111 в направлении, перпендикулярном нижней части 112a. Терморегулирующий компонент 13 может быть расположен между планкой 114 и батарейным элементом 20. В частности, терморегулирующий компонент 13 может быть расположен между планкой 114 и первой стенкой батарейного элемента 20. В некоторых вариантах осуществления планка 114 может иметь полую конструкцию, и полое пространство планки 114 может составлять камеру 11b сбора.
В некоторых вариантах осуществления боковая часть 112b оболочки 112 кожуха и планка 114 могут быть одним и тем же компонентом.
Камера 11b сбора выполнена с возможностью сбора выбросов и может быть герметичной или негерметичной. В некоторых вариантах осуществления камера 11b сбора может содержать воздух или другой газ. Необязательно камера 11b сбора может также содержать жидкость, такую как охлаждающая жидкость, или компонент для вмещения жидкости расположен для дополнительного охлаждения выбросов, поступающих в камеру 11b сбора. Кроме этого, необязательно газ или жидкость в камере 11b сбора течет циркулирующим образом.
В некоторых вариантах осуществления опорный компонент 16 может дополнительно содержать дополнительную камеру сбора (не показанную на фигурах), и дополнительная камера сбора может быть функционально сообщена с камерой 11b сбора на дне или в нижней части камеры 11b сбора, чтобы вмещать выбросы из батарейного элемента 20. Дополнительная камера сбора также может обеспечивать большую площадь охлаждения для выбросов, так что выбросы могут быть эффективно охлаждены в батарее 10 перед выпуском, тем самым улучшая характеристики безопасности батареи 10. В камере 11b сбора также может быть предусмотрена отклоняющая конструкция. Отклоняющая конструкция может способствовать направлению выбросов в заданное положение в камере 11b сбора через такую конструкцию, как отклоняющее углубление, и заданное положение может быть расположено вблизи положения, в котором дополнительная камера сбора сообщается с камерой 11b сбора. Это помогает более эффективно направлять выбросы в дополнительную камеру сбора как можно скорее или безопасно выпускать выбросы из батареи 10 через дополнительную камеру сбора.
В варианте осуществления, в котором механизм 213 сброса давления и терморегулирующий компонент 13 расположены на первой стенке батарейного элемента 20, как описано выше со ссылкой на фиг. 6-10, терморегулирующий компонент 13 может быть дополнительно выполнен так, чтобы иметь любой один или несколько конструктивных признаков и атрибутов, изложенных ниже.
На фиг. 11-14 соответственно показаны виды конструкции под разными углами, вид в поперечном сечении и покомпонентный вид терморегулирующего компонента 13 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящей заявки. Как показано на фиг. 11-14 и фиг. 8, упомянутых выше, в некоторых вариантах осуществления терморегулирующий компонент 13 может содержать пару теплопроводных пластин и канал 133 для потока, образованный между парой теплопроводных пластин. Для удобства приведенного ниже описания пара теплопроводных пластин будет называться первой теплопроводной пластиной 131, прикрепленной к множеству батарейных элементов 20, и второй теплопроводной пластиной 132, расположенной на стороне первой теплопроводной пластины 131, удаленной от батарейного элемента 20. Канал 133 для потока используется для протекания в нем текучей среды. В некоторых вариантах осуществления терморегулирующий компонент 13, содержащий первую теплопроводную пластину 131, вторую теплопроводную пластину 132 и канал 133 для потока, может быть выполнен как единое целое посредством подходящего процесса, такого как формование с раздувом. В некоторых альтернативных вариантах осуществления первая теплопроводная пластина 131 и вторая теплопроводная пластина 132 собраны вместе посредством сварки (например, посредством пайки твердым припоем). В некоторых альтернативных вариантах осуществления первая теплопроводная пластина 131, вторая теплопроводная пластина 132 и канал 133 для потока также могут быть образованы по отдельности и собраны вместе для образования терморегулирующего компонента 13.
Например, в некоторых вариантах осуществления полууглубленная конструкция, соответствующая каналу 133 для потока, может быть образована на первой теплопроводной пластине 131 и второй теплопроводной пластине 132, соответственно, причем полууглубленные конструкции первой теплопроводной пластины 131 и второй теплопроводной пластины 132 выровнены друг с другом. Путем сборки первой теплопроводной пластины 131 и второй теплопроводной пластины 132 вместе полууглубленные конструкции первой теплопроводной пластины 131 и второй теплопроводной пластины 132 объединяются в канал 133 для потока, и, наконец, образуют терморегулирующий компонент 13.
Разумеется, следует понимать, что конкретная конструкция терморегулирующего компонента 13, описанная выше, является только иллюстративной и не предназначена для ограничения объема правовой охраны настоящей заявки. Также возможна любая другая подходящая конструкция или расположение. Например, в некоторых альтернативных вариантах осуществления по меньшей мере одно из первой теплопроводной пластины 131, второй теплопроводной пластины 132 и канала 133 для потока может быть опущено. Например, может быть опущена вторая теплопроводная пластина 132. Другими словами, в некоторых вариантах осуществления терморегулирующий компонент 13 может содержать только первую теплопроводную пластину 131 и канал 133 для потока, расположенный на одной ее стороне или встроенный в нее. Для удобства описания улучшение, связанное с терморегулирующим компонентом 13 в настоящей заявке, будет описано путем использования в качестве примера терморегулирующего компонента 13, содержащего первую теплопроводную пластину 131, вторую теплопроводную пластину 132 и канал 133 для потока.
Как упоминалось выше, когда механизм 213 сброса давления приведен в действие, необходимо обеспечить конструкцию 134 обхода снаружи батарейного элемента 20 в положении, соответствующем механизму 213 сброса давления, так что механизм 213 сброса давления может быть плавно приведен в действие, чтобы выполнять свою функцию. В некоторых вариантах осуществления конструкция 134 обхода может быть расположена на терморегулирующем компоненте 13 таким образом, что, когда терморегулирующий компонент 13 прикреплен к множеству батарейных элементов 20, камера 134a обхода может быть образована между конструкцией 134 обхода и механизмом 213 сброса давления. Другими словами, камера 134a обхода, упомянутая в настоящей заявке, относится к закрытой полости, образованной совместно конструкцией 134 обхода и механизмом 213 сброса давления. В этом решении для выпуска выбросов из батарейного элемента 20 входная боковая поверхность камеры 134a обхода может быть открыта посредством приведения в действие механизма 213 сброса давления, а выходная боковая поверхность, противоположная входной боковой поверхности, может быть частично повреждена выбросами с высокой температурой и высоким давлением, тем самым образуя канал сброса выбросов. В соответствии с некоторыми другими вариантами осуществления камера 134a обхода может представлять собой, например, незакрытую полость, образованную совместно конструкцией 134 обхода и механизмом 213 сброса давления. Выходная боковая поверхность незакрытой полости может быть первоначально снабжена каналом для вытекания из нее выбросов.
Кроме того, как показано на фиг. 8 и 13, в некоторых вариантах осуществления конструкция 134 обхода, образованная на терморегулирующем компоненте 13, может содержать нижнюю стенку 134b обхода и боковую стенку 134c обхода, окружающую камеру 134a обхода. Нижняя стенка 134b обхода и боковая стенка 134c обхода в настоящей заявке описаны относительно камеры 134a обхода. В частности, нижняя стенка 134b обхода относится к стенке камеры 134a обхода, противоположной механизму 213 сброса давления, а боковая стенка 134c обхода представляет собой стенку, прилегающую к нижней стенке 134b обхода и расположенную под заданным углом для окружения камеры 134a обхода. В некоторых вариантах осуществления нижняя стенка 134b обхода может быть частью второй теплопроводной пластины 132, а боковая стенка 134c обхода может быть частью первой теплопроводной пластины 131.
Например, в некоторых вариантах осуществления конструкция 134 обхода может быть образована путем углубления части первой теплопроводной пластины 131 в направлении второй теплопроводной пластины 132 и образования проема, и фиксации края проема и второй теплопроводной пластины 132 вместе с помощью соответствующего способа фиксации. При приведении в действие механизма 213 сброса давления выбросы из батарейного элемента 20 будут сначала поступать в камеру 134a обхода. Как показано стрелками в камере 134a обхода на фиг. 8, выбросы будут выпущены наружу в направлениях приблизительно в форме сектора.
В отличие от обычного терморегулирующего компонента, терморегулирующий компонент 13 в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки может быть поврежден при приведении в действие механизма 213 сброса давления, так чтобы выбросы из батарейного элемента 20 проходили через терморегулирующий компонент 13. Преимущество такого расположения заключается в том, что выбросы с высокой температурой и высоким давлением из батарейного элемента 20 могут проходить через терморегулирующий компонент 13 плавно, тем самым предотвращая вторичные аварийные ситуации, вызванные несвоевременным выпуском выбросов, и, таким образом, улучшая характеристики безопасности батареи 10.
Для обеспечения возможности плавного прохождения выбросов через терморегулирующий компонент 13 может быть предусмотрено сквозное отверстие или механизм частичного сброса в положении терморегулирующего компонента 13 с противоположной стороны от механизма 213 сброса давления. В некоторых вариантах осуществления, например механизм частичного сброса может быть предусмотрен на нижней стенке 134b обхода, а именно на второй теплопроводной пластине 132. Механизм частичного сброса в настоящей заявке относится к механизму, который может быть приведен в действие, когда механизм 213 сброса давления приведен в действие таким образом, чтобы позволить выпустить по меньшей мере выбросы из батарейного элемента 20 через терморегулирующий компонент 13. В некоторых вариантах осуществления механизм частичного сброса может также иметь ту же конфигурацию, что и механизм 213 сброса давления на батарейном элементе 20. Другими словами, в некоторых вариантах осуществления механизм частичного сброса может представлять собой механизм, расположенный на второй теплопроводной пластине 132 и имеющий ту же конфигурацию, что и механизм 213 сброса давления. В некоторых альтернативных вариантах осуществления механизм частичного сброса может также иметь конфигурацию, отличную от механизма 213 сброса давления, но быть только ослабленной конструкцией, предусмотренной на нижней стенке 134b обхода. Например, ослабленная конструкция может содержать, но без ограничения, следующее: участок уменьшенной толщины, объединенный с нижней стенкой 134b обхода, выемку (такую как поперечная выемка 134d, показанная на фиг. 11 и 14) или хрупкий участок, выполненный из хрупкого материала, такого как пластик, и установленный на нижней стенке 134b обхода, и т.д.
В некоторых вариантах осуществления для обеспечения плавного прохождения выбросов через терморегулирующий компонент 13 конструкция 134 обхода также может представлять собой сквозное отверстие, которое проникает в терморегулирующий компонент 13. Другими словами, конструкция 134 обхода может иметь только боковую стенку 134c обхода, причем боковая стенка 134c обхода является стенкой с отверстием сквозного отверстия. В этом случае, когда механизм 213 сброса давления приведен в действие, выбросы из батарейного элемента 20 могут быть выпущены непосредственно через конструкцию 134 обхода. Таким образом, можно более эффективно избежать образования вторичного высокого напряжения, тем самым улучшая характеристики безопасности батареи 10.
В некоторых вариантах осуществления, как описано выше и показано на фиг.6-9, батарея 10 содержит камеру 11b сбора, образованную по меньшей мере частью боковой части 112b оболочки 112 кожуха, и камера 11b сбора выполнена с возможностью, когда механизм 213 сброса давления приведен в действие, сбора выбросов из батарейного элемента 20 и/или терморегулирующего компонента 13. В таком варианте осуществления, как показано на фиг.8, выпускное отверстие 114a может быть выполнено в некотором положении или на поверхности стенки боковой части 112b оболочки 112 кожуха, соответствующей терморегулирующему компоненту 13 или механизму 213 сброса давления. В этом случае, после прохождения через терморегулирующий компонент 13, выбросы поступают через выпускное отверстие 114a в камеру 11b сбора, образованную боковой частью 112b.
Следует понимать, что, как упоминалось выше, в некоторых альтернативных вариантах осуществления камера 11b сбора также может состоять из планки 114, расположенной так, чтобы проходить между закрывающим элементом 111 и оболочкой 112 кожуха. В этом случае вышеупомянутое выпускное отверстие 114a может быть соответственно обеспечено в положении или на поверхности стенки планки 114, соответствующей терморегулирующему компоненту 13 или механизму 213 сброса давления, так что выбросы из батарейного элемента 20 и/или терморегулирующего компонента 13 входят через выпускное отверстие 114a в камеру 11b сбора, образованную планкой 114.
В некоторых вариантах осуществления терморегулирующий компонент 13 может быть дополнительно выполнен с возможностью повреждения при приведении в действие механизма 213 сброса давления, вследствие чего текучая среда вытекает наружу. Отток текучей среды может быстро снизить температуру выбросов с высокой температурой и высоким давлением из батарейного элемента 20 и тушить пожар, тем самым предотвращая дальнейшее повреждение других батарейных элементов 20 и батареи 10, приводящее к более серьезным аварийным ситуациям. Например, в некоторых вариантах осуществления боковая стенка 134c обхода также может быть образована так, чтобы быть легко поврежденной выбросами из батарейного элемента 20.
Поскольку внутреннее давление батарейного элемента 20 относительно велико, выбросы из батарейного элемента 20 будут выпускаться наружу в приблизительно конической форме. В этом случае, если площадь контакта между боковой стенкой 134c обхода и выбросами может быть увеличена, то вероятность повреждения боковой стенки 134c обхода может быть увеличена. Например, в некоторых вариантах осуществления боковая стенка 134c обхода образует заданный угол относительно нижней стенки 134b обхода, и заданный угол составляет от 105° до 175°. Благодаря разумной установке угла боковая стенка 134c обхода может быть более легко повреждена при приведении в действие механизма 213 сброса давления, чтобы дополнительно обеспечить вытекание текучей среды и ее вхождение в контакт с выбросами. Текучая среда (например, охлаждающая жидкость) испаряется за счет высокой температуры выбросов в момент вытекания, тем самым поглощая большое количество тепла от выбросов и достигая эффекта охлаждения выбросов со временем.
Кроме того, указанное расположение боковой стенки 134c обхода также может быть применено к вышеуказанной ситуации, когда предусмотрена камера 134a обхода, и ситуации, когда конструкция 134 обхода представляет собой сквозное отверстие. Например, если конструкция 134 обхода представляет собой сквозное отверстие, диаметр сквозного отверстия может постепенно уменьшаться в направлении механизма 213 сброса давления к терморегулирующему компоненту 13, а угол, образованный стенкой отверстия сквозного отверстия относительно направления механизма 213 сброса давления к терморегулирующему компоненту 13, может составлять, например, от 15° до 85°.
В некоторых других вариантах осуществления любой тип ослабленной конструкции также может быть предусмотрен на боковой стенке 134c обхода, так что при приведении в действие механизма 213 сброса давления боковая стенка 134c обхода повреждается выбросами, чтобы позволить текучей среде вытекать.
Вышеуказанные варианты осуществления описывают случай, когда терморегулирующий компонент 13 имеет конструкцию 134 обхода. Однако в некоторых альтернативных вариантах осуществления терморегулирующий компонент 13 может не содержать конструкцию 134 обхода. В этом случае камера 134 обхода может быть образована, например, выступающей частью, образованной вокруг механизма 213 сброса давления и терморегулирующего компонента 13. Кроме того, механизм частичного сброса или ослабленная конструкция могут быть расположены на терморегулирующем компоненте 13 в положении, противоположном механизму 213 сброса давления, так что выбросы из батарейного элемента могут проходить через терморегулирующий компонент 13 и/или прорываться через терморегулирующий компонент 13, вследствие чего текучая среда вытекает.
В некоторых других альтернативных вариантах осуществления механизм 213 сброса давления может быть сконструирован таким образом, что он может быть приведен в действие, когда не требуется пространство обхода. Такой механизм 213 сброса давления может быть расположен рядом с терморегулирующим компонентом 13, и терморегулирующий компонент 13 может не иметь конструкции 134 обхода и не должен образовывать камеру 134a обхода. Это также возможно.
В варианте осуществления, описанном выше, в котором есть камера 134a обхода, камера 134a обхода может быть выполнена с возможностью изоляции от камеры 11b сбора с помощью терморегулирующего компонента 13. Так называемая «изоляция» в настоящем документе относится к разделению, которое может не быть герметичным. Это может в большей степени способствовать прорыву выбросов через боковую стенку 134c обхода, вследствие чего текучая среда вытекает, чтобы дополнительно снизить температуру выбросов и потушить пожар, тем самым повышая характеристики безопасности батареи. Кроме того, в случае, когда конструкция 134 обхода представляет собой сквозное отверстие, как описано выше, камера 134a обхода и камера 11b сбора могут сообщаться друг с другом. Такой подход в большей степени способствует выпуску выбросов, с тем, чтобы избежать потенциальных угроз безопасности, вызванных вторичным высоким давлением.
Батарея в соответствии с вариантами осуществления настоящей заявки была описана выше со ссылкой на фиг.1-14, а способ и устройство для изготовления батареи в соответствии с вариантами осуществления настоящей заявки будут описаны ниже со ссылкой на фиг. 15 и 16, где для деталей, не описанных подробно, можно сослаться на вышеприведенные варианты осуществления.
В частности, на фиг. 15 показана блок-схема способа 300 изготовления батареи в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки. Как показано на фиг. 15, способ 300 включает: 301, обеспечение множества батарейных элементов, причем по меньшей мере один из множества батарейных элементов содержит механизм сброса давления и по меньшей мере две стенки, причем по меньшей мере две стенки предусматривают первую стенку и вторую стенку, которые пересекаются друг с другом, причем механизм сброса давления расположен на первой стенке, и механизм сброса давления выполнен с возможностью, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента достигает порогового значения, приведения в действие для сброса внутреннего давления; 302, обеспечение терморегулирующего компонента и прикрепление терморегулирующего компонента к первой стенке, причем терморегулирующий компонент выполнен с возможностью вмещения текучей среды для регулирования температуры батарейного элемента и выполнен таким образом, что при приведении в действие механизма сброса давления, выбросы, выпущенные из батарейного элемента, проходят через терморегулирующий компонент; и 303, обеспечение опорного компонента и прикрепление опорного компонента ко второй стенке для поддержки батарейного элемента.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает: 304, обеспечение кожуха, причем кожух содержит закрывающий элемент и оболочку кожуха, причем оболочка кожуха и закрывающий элемент совместно образуют электротехническую камеру для размещения батарейного элемента с возможностью охвата; и обеспечение опорного компонента на внутренней стороне оболочки кожуха. Или, в соответствии с некоторыми альтернативными вариантами осуществления, часть оболочки кожуха может быть использована в качестве опорного компонента.
В некоторых вариантах осуществления кожух дополнительно содержит планку, проходящую между закрывающим элементом и оболочкой кожуха, которые расположены напротив друг друга, и обеспечение терморегулирующего компонента включает размещение терморегулирующего компонента между планкой и первой стенкой.
На фиг. 16 показана структурная схема аппарата 400 для изготовления батареи согласно варианту осуществления настоящей заявки. Как показано на фиг. 16, аппарат 400 в соответствии с вариантом осуществления настоящей заявки содержит: модуль 401 изготовления батарейных элементов, выполненный с возможностью изготовления множества батарейных элементов, причем по меньшей мере один из множества батарейных элементов содержит: по меньшей мере две стенки и механизм сброса давления, причем по меньшей мере две стенки предусматривают первую стенку и вторую стенку, которые пересекаются друг с другом, причем механизм сброса давления расположен на первой стенке, и механизм сброса давления выполнен с возможностью, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента достигает порогового значения, приведения в действие для сброса внутреннего давления; модуль 402 изготовления терморегулирующего компонента, выполненный с возможностью изготовления терморегулирующего компонента, причем терморегулирующий компонент выполнен с возможностью размещения текучей среды для регулирования температуры батарейного элемента, и терморегулирующий компонент выполнен таким образом, что при приведении в действие механизма сброса давления выбросы, выпущенные из батарейного элемента, проходят через терморегулирующий компонент; модуль 403 изготовления опорного компонента, выполненный с возможностью изготовления опорного компонента, причем опорный компонент выполнен с возможностью поддержки батарейного элемента; и модуль 404 сборки, выполненный с возможностью прикрепления терморегулирующего компонента к первой стенке и прикрепления опорного компонента ко второй стенке.
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, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что они по-прежнему могут изменять технические решения, описанные в вышеприведенных вариантах осуществления, 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 настоящей заявки.
Изобретение относится к области электротехники, а именно к батарее и относящемуся к ней устройству, а также к способу ее изготовления, и может быть использовано при изготовлении батарейного элемента, в котором терморегулирующий компонент, расположенный внутри батареи, в случае теплового пробоя, обеспечивает эффективный выпуск выбросов из батарейного элемента. Улучшение характеристик безопасности и компактности батареи является техническим результатом, который достигается за счет того, что батарейный элемент (20) содержит по меньшей мере первую стенку и вторую стенку, которые пересекаются друг с другом, а также механизм (213) сброса давления, расположенный на первой стенке, который приводится в действие для сброса внутреннего давления при превышении порогового значения давления или температуры, терморегулирующий компонент (13), прикрепленный к первой стенке, причем терморегулирующий компонент (13) выполнен с возможностью вмещения текучей среды для регулирования температуры батарейного элемента (20), и опорный компонент (16), прикрепленный ко второй стенке и выполненный с возможностью поддержки батарейного элемента (20), при этом терморегулирующий компонент (13) выполнен таким образом, что при приведении в действие механизма (213) сброса давления выбросы, выпускаемые из батарейного элемента (20), проходят через терморегулирующий компонент (13). 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 16 ил.
1. Батарея (10), содержащая:
батарейный элемент (20), при этом батарейный элемент (20) содержит:
по меньшей мере две стенки, причем по меньшей мере две стенки предусматривают первую стенку и вторую стенку, которые пересекаются друг с другом; и
механизм (213) сброса давления, причем механизм (213) сброса давления расположен на первой стенке, и механизм (213) сброса давления выполнен с возможностью, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента (20) достигает порогового значения, приведения в действие для сброса внутреннего давления;
терморегулирующий компонент (13), прикрепленный к первой стенке, причем терморегулирующий компонент (13) выполнен с возможностью вмещения текучей среды для регулирования температуры батарейного элемента (20); и
опорный компонент (16), прикрепленный ко второй стенке и выполненный с возможностью поддержки батарейного элемента (20);
при этом терморегулирующий компонент (13) выполнен таким образом, что при приведении в действие механизма (213) сброса давления выбросы, выпускаемые из батарейного элемента (20), проходят через терморегулирующий компонент (13).
2. Батарея (10) по п. 1, отличающаяся тем, что батарейный элемент (20) дополнительно содержит:
корпус (211), причем корпус (211) содержит камеру (211а) вмещения, образованную нижней стенкой и боковыми стенками, и проем (211b), выполненный с возможностью приближения к камере (211а) вмещения; и
закрывающую пластину (212), при этом закрывающая пластина (212) пригодна для закрытия проема (211b);
при этом первая стенка содержит закрывающую пластину (212) или по меньшей мере одну из боковых стенок, а вторая стенка представляет собой нижнюю стенку.
3. Батарея (10) по п. 1, отличающаяся тем, что батарея (10) дополнительно содержит:
кожух (11), при этом кожух (11) содержит закрывающий элемент (111) и оболочку (112) кожуха, причем оболочка (112) кожуха и закрывающий элемент (111) совместно образуют электротехническую камеру (11а) для размещения батарейного элемента (20) с возможностью охвата,
причем опорный компонент (16) представляет собой часть оболочки (112) кожуха или расположен на внутренней стороне оболочки (112) кожуха.
4. Батарея (10) по п. 3, отличающаяся тем, что кожух (11) дополнительно содержит планку (114), проходящую между закрывающим элементом (111) и оболочкой (112) кожуха, которые расположены напротив друг друга, и терморегулирующий компонент (13) расположен между планкой (114) и первой стенкой.
5. Батарея (10) по п. 1, отличающаяся тем, что терморегулирующий компонент (13) и опорный компонент (16) образуют единую конструкцию.
6. Батарея (10) по п. 1, отличающаяся тем, что терморегулирующий компонент (13) снабжен сквозным отверстием и сквозное отверстие выполнено с возможностью пропускания выбросов, выпускаемых из батарейного элемента, через терморегулирующий компонент (13).
7. Батарея (10) по п. 1, отличающаяся тем, что терморегулирующий компонент (13) выполнен с возможностью повреждения выбросами, выпущенными из батарейного элемента (20), так что выбросы, выпущенные из батарейного элемента (20), могут проходить через терморегулирующий компонент (13).
8. Батарея (10) по п. 1, отличающаяся тем, что терморегулирующий компонент (13) выполнен с возможностью повреждения выбросами, выпущенными из батарейного элемента (20), вследствие чего текучая среда вытекает из внутренней части терморегулирующего компонента (13).
9. Батарея (10) по п. 1, отличающаяся тем, что терморегулирующий компонент (13) дополнительно содержит:
конструкцию (134) обхода, причем конструкция (134) обхода выполнена с возможностью обеспечения пространства, позволяющего приводить в действие механизм (213) сброса давления, и
при этом терморегулирующий компонент (13) прикреплен к батарейному элементу (20) для образования камеры (134а) обхода между конструкцией (134) обхода и механизмом (213) сброса давления.
10. Батарея (10) по п. 9, отличающаяся тем, что конструкция (134) обхода содержит нижнюю стенку (134b) обхода и боковую стенку (134с) обхода, окружающую камеру (134а) обхода, и нижняя стенка (134b) обхода выполнена с возможностью повреждения при приведении в действие механизма (213) сброса давления, чтобы обеспечить возможность прохождения выбросов через терморегулирующий компонент (13).
11. Батарея (10) по п. 10, отличающаяся тем, что нижняя стенка (134b) обхода содержит механизм частичного сброса и механизм частичного сброса выполнен с возможностью, когда механизм (213) сброса давления приведен в действие, приведения в действие, чтобы обеспечить выпуск по меньшей мере выбросов из батарейного элемента (20) через терморегулирующий компонент (13).
12. Батарея (10) по п. 10, отличающаяся тем, что боковая стенка (134с) обхода образует заданный угол относительно нижней стенки (134b) обхода и заданный угол составляет от 105 до 175°.
13. Батарея (10) по п. 10, отличающаяся тем, что боковая стенка (134с) обхода выполнена с возможностью повреждения при приведении в действие механизма (213) сброса давления, вследствие чего текучая среда вытекает.
14. Батарея (10) по п. 1, отличающаяся тем, что батарея (10) дополнительно содержит:
камеру (11b) сбора, причем камера (11b) сбора расположена на другой стороне терморегулирующего компонента (13) относительно механизма (213) сброса давления и выполнена с возможностью сбора выбросов при приведении в действие механизма (213) сброса давления.
15. Батарея (10) по п. 14, отличающаяся тем, что планка (114) имеет полое пространство и полое пространство образует камеру (11b) сбора.
16. Батарея (10) по п. 14, отличающаяся тем, что опорный компонент (16) дополнительно содержит дополнительную камеру сбора и дополнительная камера сбора и камера (11b) сбора функционально соединены друг с другом в нижней части или на дне камеры (11b) сбора.
17. Батарея (10) по п. 14, отличающаяся тем, что отклоняющая конструкция расположена в камере (11b) сбора и отклоняющая конструкция выполнена с возможностью способствовать направлению выбросов в заданное положение.
18. Батарея (10) по п. 1, отличающаяся тем, что текучая среда является охлаждающей средой и терморегулирующий компонент (13) выполнен с возможностью вмещения охлаждающей среды для охлаждения батарейного элемента (20).
19. Транспортное средство, содержащее батарею по любому из пп. 1-18, причем батарея выполнена с возможностью обеспечения электрической энергии.
20. Способ изготовления батареи по любому из пп. 1-18, включающий:
обеспечение множества батарейных элементов (20), причем по меньшей мере один батарейный элемент (20) из множества батарейных элементов (20) содержит:
по меньшей мере две стенки, причем указанные по меньшей мере две стенки предусматривают первую стенку и вторую стенку, которые пересекаются друг с другом; и
механизм (213) сброса давления, причем механизм (213) сброса давления расположен на первой стенке, и механизм (213) сброса давления выполнен с возможностью, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента (20) достигает порогового значения, приведения в действие для сброса внутреннего давления;
обеспечение терморегулирующего компонента (13) и прикрепление терморегулирующего компонента (13) к первой стенке, причем терморегулирующий компонент (13) выполнен с возможностью вмещения текучей среды для регулирования температуры батарейного элемента (20) и выполнен таким образом, что при приведении в действие механизма (213) сброса давления выбросы, выпускаемые из батарейного элемента, проходят через терморегулирующий компонент (13); и
обеспечение опорного компонента (16) и прикрепление опорного компонента (16) ко второй стенке для поддержки батарейного элемента (20).
21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что способ дополнительно включает:
обеспечение кожуха (11), при этом кожух (11) содержит закрывающий элемент (111) и оболочку (112) кожуха, причем оболочка (112) кожуха и закрывающий элемент (111) совместно образуют электротехническую камеру (11а) для размещения батарейного элемента (20) с возможностью охвата; и
предоставление опорного компонента (16) на внутренней стороне оболочки (112) кожуха или использование части оболочки (112) кожуха в качестве опорного компонента (16).
22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что кожух (11) дополнительно содержит планку (114), проходящую между закрывающим элементом (111) и оболочкой (112) кожуха, которые расположены напротив друг друга; и
обеспечение терморегулирующего компонента (13) включает размещение терморегулирующего компонента (13) между планкой (114) и первой стенкой.
23. Устройство для изготовления батареи по любому из пп. 1-18, содержащее:
модуль изготовления батарейных элементов, выполненный с возможностью изготовления множества батарейных элементов (20), причем по меньшей мере один батарейный элемент (20) из множества батарейных элементов (20) содержит:
по меньшей мере две стенки, причем по меньшей мере две стенки предусматривают первую стенку и вторую стенку, которые пересекаются друг с другом; и
механизм (213) сброса давления, причем механизм (213) сброса давления расположен на первой стенке, и механизм (213) сброса давления выполнен с возможностью, когда внутреннее давление или температура батарейного элемента (20) достигает порогового значения, приведения в действие для сброса внутреннего давления;
модуль изготовления терморегулирующего компонента, выполненный с возможностью изготовления терморегулирующего компонента (13), причем терморегулирующий компонент (13) выполнен с возможностью вмещения текучей среды для регулирования температуры батарейного элемента (20) и выполнен таким образом, что при приведении в действие механизма (213) сброса давления выбросы, выпущенные из батарейного элемента, проходят через терморегулирующий компонент (13);
модуль изготовления опорного компонента, выполненный с возможностью изготовления опорного компонента (16), причем опорный компонент (16) выполнен с возможностью поддержки батарейного элемента (20); и
модуль сборки, выполненный с возможностью прикрепления терморегулирующего компонента (13) к первой стенке и прикрепления опорного компонента (16) ко второй стенке.
| CN 209401662 U, 17.09.2019 | |||
| CN 209804781 U, 17.12.2019 | |||
| CN 111106277 A, 05.05.2020 | |||
| CN 106784489 A, 31.05.2017 | |||
| CN 110061329 A, 26.07.2019 | |||
| CN 210576161 U, 19.05.2020 | |||
| 0 |
|
SU186666A1 | |
