电池包及用电装置

技术领域

本申请属于电池技术领域，具体涉及电池包及用电装置。

背景技术

当电池包中的单个电池发生热失控时，会产生大量高温、高热介质，这些介质会扩散到电池包的整个内腔空间，导致相邻或其它电池热失控的触发。由于电池包内部空间紧凑，仅依靠自身的泄压组件无法快速将产生的高温、高热介质排出，而残留的介质会对电池包内的其它部件持续影响，造成二次短路。

发明内容

发明目的：本申请实施例提供一种支撑件，旨在提升二次电池的安全性；本申请实施例的另一目的是提供一种二次电池；本申请实施例的第三个目的是提供一种用电装置。

技术方案：本申请实施例所述的一种电池包，包括：

箱体，所述箱体具有容纳腔，所述箱体设有第一排气通道；

多个电池，多个所述电池排布于所述容纳腔中，所述电池包括壳体和设于所述壳体上的防爆阀；

热管理部件，所述热管理部件设于所述电池的至少一侧并与所述电池连接；所述热管理部件设有第二排气通道，所述第二排气通道与所述第一排气通道连通；

其中，所述热管理部件靠近所述防爆阀的一侧设有第一排气孔，所述第一排气孔与所述第二排气通道连通，且所述防爆阀在所述热管理部件上的正投影至少部分位于所述第一排气孔内。

在一些实施例中，所述壳体具有沿第一方向X相对的第一侧壁和沿第二方向Y相对的第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁连接，所述第二侧壁的表面积小于所述第一侧壁的表面积；所述第一方向X和所述第二方向Y相交；所述第一侧壁设有防爆孔，所述防爆阀与所述第一侧壁连接并盖封所述防爆孔；

所述热管理部件沿所述第一方向X间隔设置，所述热管理部件包括沿所述第一方向X相对设置的第一板体和第二板体，所述第一板体和所述第二板体限定出所述第二排气通道；

其中，所述第一排气孔沿所述第一方向X贯穿所述第一板体；所述第一板体与所述第一侧壁连接，以使所述防爆阀沿所述第一方向X在所述第一板体上的正投影至少部分位于所述第一排气孔内；所述第二板体与相邻电池的第一侧壁连接。

在一些实施例中，所述壳体具有沿第一方向X相对的第三侧壁和沿第二方向Y相对的第四侧壁，所述第三侧壁和所述第四侧壁连接，所述第三侧壁的表面积大于所述第四侧壁的表面积；所述第一方向X和所述第二方向Y相交；所述第四侧壁设有防爆孔，所述防爆阀与所述第四侧壁连接并盖封所述防爆孔；

所述热管理部件沿所述第一方向X间隔设置，所述热管理部件包括沿所述第一方向X相对设置的第一板体和第二板体，所述第一板体和所述第二板体限定出所述第二排气通道；

其中，所述第一排气孔沿所述第一方向X贯穿所述第一板体；所述第一板体与所述第四侧壁连接，以使所述防爆阀沿所述第一方向X在所述第一板体上的至少部分正投影位于所述第一排气孔内；所述第二板体与相邻电池的第四侧壁连接。

在一些实施例中，还包括：档板，所述档板与所述第一侧壁连接并盖封所述防爆阀，所述档板上设置刻痕。

在一些实施例中，还包括：档板，所述档板与所述第四侧壁连接并盖封所述防爆阀，所述档板上设置刻痕。

在一些实施例中，所述档板在所述第一板体上的正投影覆盖所述第一排气孔。

在一些实施例中，所述热管理部件具有沿第二方向Y相对的第一端和第二端，所述热管理部件还包括：

第一连接板，所述第一连接板连接所述第一端；所述第一端板具有第一通孔，所述第一通孔沿第一方向X贯穿所述第一连接板；所述第一连接板还具有沿第二方向Y设置的第一通道，所述第一通道连通所述第二排气通道和所述第一通孔；

集气管道，所述集气管道穿设于所述第一通孔并与所述第一通道连通。

在一些实施例中，所述热管理部件还包括：

第一筋条，所述第一筋条设于所述热管理部件内，以使所述热管理部件具有与所述第二排气通道间隔的换热通道；

所述第一连接板还具有第二通孔，所述第二通孔沿第一方向X贯穿所述第一连接板，所述第二通孔与所述第一通孔间隔设置；所述第一连接板还具有沿第二方向Y设置的第二通道，所述第二通道连通所述换热通道和所述第二通孔；

第一集流管道，所述第一集流管道穿设于所述第二通孔内并与所述第二通道连通；

第二连接板，第二连接板连接所述第二端；所述第二连接板具有第三通孔，所述第三通孔沿第一方向X贯穿所述第二连接板，所述第二连接板还具有沿第二方向Y设置的第三通道，所述第三通道连通所述换热通道和所述第三通孔；

第二集流管道，所述第二集流体穿设于所述第三通孔内并与所述第三通道连通。

在一些实施例中，所述热管理部件还包括第二筋条，所述第二筋条设于所述第一连接板内，所述第二筋条与所述第一筋条连接，以将所述第一通道和所述第二通道隔离。

在一些实施例中，所述箱体包括底板和设于所述底板上的框架，所述底板和所述框架围合成所述容纳腔；

所述框架包括集气部，所述集气部具有所述第一排气通道；所述集气部上设有与所述第一排气通道连通的第二排气孔，所述集气管道穿设于所述第二排气孔并与所述第一排气通道连通。

在一些实施例中，所述第一板体在所述第一方向X上具有最大厚度L

在一些实施例中，本申请实施例还提供一种用电装置，包括所述的电池包。

有益效果：本申请实施例的一种电池包，包括：箱体，箱体具有容纳腔，箱体设有第一排气通道；多个电池，电池阵列排布于容纳腔中，电池包括壳体和设于壳体上的防爆阀；热管理部件，热管理部件设于电池的两侧并与电池连接；热管理部件设有第二排气通道，第二排气通道与第一排气通道连通；其中，热管理部件具有第一排气孔，第一排气孔与第二排气通道连通，且防爆阀至少部分朝向第一排气孔设置。本申请的电池包可以在电池发生热失控时，将产生的高温、高热气体通过热管理部件快速汇集排出电池包内部，实现热电分离；本申请电池包的结构可以有效利用内部空间，使热管理部件兼具散热和排气功能，可以有效保护每一个独立的电池，并提高电池包内的体积利用率。

本申请实施例的用电装置可以包括上述电池包的所有技术特征和有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电池包结构示意图；

图2为图1中电池结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种电池包结构示意图；

图4为图3中电池结构示意图；

图5为本申请实施例提供的热管理部件结构示意图；

图6为本申请实施例提供的热管理部件截面示意图；

图7为本申请实施例提供的第一连接板结构示意图；

图8为本申请实施例提供的第二连接板结构示意图；

图9为本申请实施例提供的第二筋条结构示意图；

图10为本申请实施例提供的集气部结构示意图；

附图标记：10-箱体，100-容纳腔，101-第一排气通道，102-底板，103-框架，104-上盖，1031-集气部，1032-第二排气孔，20-电池，201-壳体，2011-第一侧壁，2012-第二侧壁，2013-第三侧壁，2014-第四侧壁，2015-防爆孔，202-防爆阀，30-热管理部件，31-第一端，32-第二端，300-第二排气通道，301-第一排气孔，302-第一板体，303-第二板体，304-换热通道，305-第一连接板，306-集气管道，307-第二连接板，308-第二集流管道，309-第一集流管道，310-第一筋条，311-第二筋条，3051-第一通孔，3052-第一通道，3053-第二通孔，3054-第二通道，3041-加强筋，3071-第三通孔，3072-第三通道，40-档板，401-刻痕。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，至少一个指可以为一个、两个或者两个以上，除非另有明确具体的限定。

申请人注意到，如何防止二次电池热失控一直是安全设计的重点和难点，二次电池的热失控主要是因为电池包的内部产热的速率远大于散热速率，在其内部积累了大量的热量，而这些热量不能及时从电池包的内部排出，从而引发电池的着火或爆炸；而一个电池的热失控又会扩散到整个电池包系统，导致整个电池包的起火或爆炸事故。此外，电池包的内部空间紧凑、有效利用电池包内有限的空间也是设计重点，这是因为较高的体积利用率和电池成组率，能提升电池包整体的续航。因此，基于上述的重点，如何快速排出电池包内部的热失控介质，使内部温度快速下降以及在有限的电池内部空间，如何利用一个结构件集成多个功能是电池包结构改进的重要方向。

基于此，本申请提供了一种电池包和用电装置，解决上述的问题。

参见图1的一种电池包，包括：箱体10、多个电池20和热管理部件30；箱体10具有容纳腔100，箱体10设有第一排气通道101；多个电池20排布于容纳腔100中，电池20包括壳体201和设于壳体201上的防爆阀202；热管理部件30设于电池20的至少一侧并与电池20连接；热管理部件30设有第二排气通道300，第二排气通道300与第一排气通道101连通；其中，热管理部件30靠近防爆阀202的一侧设有第一排气孔301，第一排气孔301与第二排气通道300连通，且防爆阀202在热管理部件30上的正投影至少部分位于第一排气孔301内。

可以理解的是，由于防爆阀202朝向第一排气孔301设置，使得在电池20内部产生过压或过热时，通过防爆阀排出的气体可以直接进入第二排气通道300内，防止电池爆炸或损坏；同时由于箱体10具有第一排气通道101，而热管理部件30设有第二排气通道300，两者通过连通，形成了一个完整的排气系统，这有助于排除电池包热失控时产生的热量和气体，保持电池包的稳定性和安全性；本申请的电池包可以在电池发生热失控时，将产生的高温、高热气体通过热管理部件30快速汇集排出电池包内部，实现热电分离，电池包内部温度快速下降，起到防止热扩散的作用。

在一些实施例中，进一步参见图1和图2，壳体201具有沿第一方向X相对的第一侧壁2011和沿第二方向Y相对的第二侧壁2012，第一侧壁2011和第二侧壁2012连接，第二侧壁2012的表面积小于第一侧壁2011的表面积；第一方向X和第二方向Y相交；第一侧壁2011设有防爆孔2015，防爆阀202与第一侧壁2011连接并盖封防爆孔2015；热管理部件30沿第一方向X间隔设置，热管理部件30包括沿第一方向X相对设置的第一板体302和第二板体303，第一板体302和第二板体303限定出第二排气通道300；其中，第一排气孔301沿第一方向X贯穿第一板体302；第一板体302与第一侧壁2011连接，以使防爆阀202沿第一方向X在第一板体302上的正投影至少部分位于第一排气孔301内；第二板体303与相邻电池20的第一侧壁2011连接。

需要说明的是，以图1和图2为例，为一种电池20的排布结构；其中，第一侧壁2011是壳体201具有最大面积的表面，第二侧壁是壳体201具有最小面积的表面。图1和图2所展示的排布方式可以有效地利用电池包的内部空间，实现在电池包内容纳更多的电池20，且热管理部件30可以同时为更多的热失控电池20进行排气，提高电池包的空间利用率；同时，热管理部件30的第一板体302和第二板体303限定出第二排气通道300，可以确保绝大部分的热失控气体由第二排气通道300有效地排出，保持电池包的稳定性，保障电池包内部热量可以快速散去；当防爆阀202设置在第一侧壁2011时，防爆阀202沿第一方向X在第一板体302上的正投影至少部分位于第一排气孔301内，可以进一步确保防爆阀202与第二排气通道300的对接，有效地排除热失控时由电池20内部产生的气体，提高安全性。

在一些实施例中，参见图3和图4，壳体201具有沿第一方向X相对的第三侧壁2013和沿第二方向Y相对的第四侧壁2014，第三侧壁2013和第四侧壁2014连接，第三侧壁2013的表面积大于第四侧壁2014的表面积；第一方向X和第二方向Y相交；第四侧壁2014设有防爆孔2015，防爆阀202与第四侧壁2014连接并盖封防爆孔2015；热管理部件30沿第一方向X间隔设置，热管理部件30包括沿第一方向X相对设置的第一板体302和第二板体303，第一板体302和第二板体303限定出第二排气通道300；其中，第一排气孔301沿第一方向X贯穿第一板体302；第一板体302与第四侧壁2014连接，以使防爆阀202沿第一方向X在第一板体302上的至少部分正投影位于第一排气孔301内；第二板体303与相邻电池20的第四侧壁2014连接。

可以理解的是，以图3和图4为例，为另一种电池20的排布方式，此时第三侧壁2013是壳体201具有最大面积的表面，第四侧壁2014是壳体201具有最小面积的表面。图3和图4所展示的排布方式同样可以有效地利用电池包的内部空间，实现在电池包内容纳更多的电池20，且热管理部件30可以同时为更多的热失控电池20进行排气，提高电池包的空间利用率。同时，当防爆阀202设置在第四侧壁2014时，防爆阀202沿第一方向X在第一板体302上的至少部分正投影位于第一排气孔301内，可以进一步确保防爆阀202与第二排气通道300的对接，有效地排除热失控时由电池20内部产生的气体，提高安全性。

在一些实施例中，参见图2，电池包还包括：档板40，档板40与第一侧壁2011连接并盖封防爆阀202，档板40上设置刻痕401。在另一些实施中，参见图4，档板40与第四侧壁2014连接并盖封防爆阀202，档板40上设置刻痕401。在图2或图4中，刻痕401可以为档板40的一个薄弱区，当一个电池热失控并从防爆阀202喷出热失控气体后，由于刻痕401的存在，热失控气体可以冲破档板40并进入至第二排气通道300内，以实现热失控气体的排出。此外，当热失控气体在第二排气通道300内移动时，由于其它电池没有发生热失控，因此档板40的设置可以避免已经进入第二排气通道300内的气体在流动过程中再次从第一排气孔301流回至电池包内，这样可以保证热失控气体在始终在第二排气通道300内流动，以保证热失控气体可以直接从电池包排出。

在一些实施例中，档板40在第一板体302上的正投影覆盖第一排气孔301；可以理解的是，覆盖表示档板40的外轮廓大于第一排气孔301的外轮廓，即档板40在第一板体302上的正投影面积为S

在一些实施例中，参见图1、图5和图7，热管理部件30具有沿第二方向Y相对的第一端31和第二端32，热管理部件30还包括第一连接板305和集气管道306，第一连接板305连接第一端31；第一连接板305具有第一通孔3051，第一通孔3051沿第一方向X贯穿第一连接板305；第一连接板305还具有沿第二方向Y设置的第一通道3052，第一通道3052连通第二排气通道300和第一通孔3051；集气管道306穿设于第一通孔3051并与第一通道3052连通。

可以理解的是，通过设置第一连接板305和集气管道306，可以实现第二排气通道300与第一排气通道101的连通，可以有效地将电池包内部产生的热失控气体引导到第一排气通道101中并向外排放，这样可以保持电池包内部的气体压力平衡，提高安全性。

在一些实施例中，参见图1、图6和图7，热管理部件30还包括：第一筋条310，第一筋条310设于热管理部件30内，以使热管理部件30具有与第二排气通道300间隔的换热通道304。第一筋条310可以作为热管理部件30中用于冷却的区域和用于排气的区域的分界线，使得热管理部件30可以同时兼具排气和散热的效果。换热通道304内用于填充调节电池问题的换热介质，由于热管理部件30的换热通道直接作用在壳体的表面上，冷却的介质通过热传递的方式直接带走电池表面的温度，可以有效维持电池包内每一个独立电池在较低的温度工作；由于热管理部件30同时具有冷却电池和热失控排气的多种效果，可以进一步实现提高电池包内的体积利用率。

此外，为了进一步提高热管理部件30的强度，参见图6，在换热通道304内设置有多组间隔的加强筋3041，加强筋3041经过弯曲处理，可以使得热管理部件30能够吸收电池后期膨胀的膨胀力，以提高电池的性能。

在一些实施例中，参见图7，第一连接板305还具有第二通孔3053和第一集流管道309；第二通孔3053沿第一方向X贯穿第一连接板305，第二通孔3053与第一通孔3051间隔设置；第一连接板305还具有沿第二方向Y设置的第二通道3054，第二通道3054连通换热通道304和第二通孔3053；第一集流管道309穿设于第二通孔3053内并与第二通道3054连通；同时，参见图5和图8，热管理部件30还包括第二连接板307和第二集流管道308；第二连接板307连接第二端32；第二连接板307具有第三通孔3071，第三通孔3071沿第一方向X贯穿第二连接板307，第二连接板307还具有沿第二方向Y设置的第三通道3072，第三通道3072连通换热通道304和第三通孔3071；第二集流管道308穿设于第三通孔3071内并与第三通道3072连通。

可以理解的是，第一集流管道309和第二集流管道308可以分别作为换热介质的进液管道和出液管道，以保证热管理部件30的冷却效果；第一连接板305和第二连接板307之间通过通孔和通道的连接，增强了热管理部件30内部热量的传递和均衡，提高了热管理部件30散热效能，这有助于保持电池包的温度稳定，提高整个电池包的性能和安全性。

在一些实施例中，参见图6和图9，热管理部件30还包括第二筋条311，第二筋条311设于第一连接板305内，第二筋条311与第一筋条310连接，以将第一通道3052和第二通道3054隔离。

可以理解的是，第二筋条311与第一筋条310连接后，可以将第一连接板305内分隔出两个独立的空间，以使第一通道3052和第二通道3054分别位于各自独立的空间中，这样可以保证从电池包内部排出的热失控介质与通入热管理部件30的换热通道304的换热介质相互独立流动，不会彼此干涉从而影响热管理部件30的排气和散热功能。

在一些实施例中，参见图1和图10，箱体10包括底板102和设于底板102上的框架103，底板102和框架103围合成容纳腔100；框架103包括集气部1031，集气部1031具有第一排气通道101；集气部1031上设有与第一排气通道101连通的第二排气孔1032，集气管道306穿设于第二排气孔1032并与第一排气通道101连通。可以理解的是，由于底板102和框架103的连接可以提供稳固的支撑和保护，确保电池包的整体结构稳定，并防止外部物体对电池包的损害；此外，通过集气管道306穿设于第二排气孔1032并与第一排气通道101连通，可以有效地将电池包内部产生的热失控介质引导到第一排气通道101中排放，这有助于保持电池包内部的气体压力平衡，提高安全性。

在一些实施例中，进一步参见图6，第一板体302在第一方向X上具有最大厚度L

在一些实施例中，本实施例还提供一种用电装置，包括本实施例提供的电池包。其中，用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等应用器件。车辆可以是新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。

在一些实施例中，进一步参见图1，箱体还进一步包括上盖104，上盖104为电池包的防护结构，上盖104与框架103密封，防止外物挤压接触到电池，起到保护电池的作用。壳体201上设置的防爆阀202为防止热失控的装置，当电池内气压达到临界值时阀门打开进行排气泄压。

以图1的电池包结构为例，此时热管理部件30与电池壳体201表面面积最大的第一侧壁2011连接，且防爆阀202是设置在第一侧壁2011上；此时，热管理部件30的换热通道304对应壳体的第一侧壁2011，热管理部件30的第一排气孔301与防爆阀202对应设置，在第一排气孔301与防爆阀202之间设置档板40，档板40为云母片，厚度为0.5～1mm，云母片还具有隔热的效果，可以进一步阻挡热量的传递；档板40的中间设置有十字刀口，作为刻痕401，以方便热失控气体冲破刻痕401，同时，档板40的外轮廓尺寸比第一排气孔301的轮廓尺寸大5～8mm，以保证档板40的面积大于第一排气孔301的面积，实现回弹并阻挡高温气/液体。热管理部件30的第一连接板305上同时含有用于通入换热介质的第二通道3054和用于排出热失控介质的第一通道3052，且第一通道3052和第二通道3054之间通过第二筋条311隔离，第二连接板307还含有用于排出换热介质的第三通道3072，第二通道3054和第三通道3072中，一个为进液口，一个为出液口，为电池提供冷却效果；箱体的框架103为型材，框架103上设置有集气部1031，第一排气通道101位于集气部1031内，热管理部件30的集气管道306将第二排气通道300和第一排气通道101连通。

进一步以图1结构为例，对电池面积最大的表面进行冷却的方式为大功率电池提供了更好的冷却效果，在保证电池冷却效果的前提下本实施例将热管理部件30分为了冷却区和排气区，电池的极柱朝上，电池之间通过串并联形成供电装置，电流走向在电池的上方；防爆阀202设置在面积最大的表面，当某个电池发生热失控时，防爆阀202将打开，档板40被快速冲破，热失控产生的高温、高热气/液体将沿着第一排气孔301进入第二排气通道300，而进入第二排气通道300的气/液体并不会扩散到其他电池，这是因为档板40能挡住高温气/液体；高温气/液体沿着第二排气通道300流向所述第一连接板305的第一通孔3051，然后继续沿着集气管道306进入第一排气通道101并排出。热失控后防爆阀202位置最高温度约为600～1200℃，最大温升速率约为200～400℃/s，最大气压约为800～1200kPa。经过仿真内部气压达到7.9KPa时，上盖应力达到屈服，内部气压达到10.5KPa时，上盖应力达到抗压强度，上盖发生破裂电池包上盖仿真算出最大承受压强约为8kpa；所以理论上选取的防爆阀202开启压力必须小于8kpa；考虑上盖实际厚度偏差、工艺影响，实际承受压强按不大于理论的75％来选型防爆阀更为安全；故防爆阀202开启压力建议选择不要大于6kPa。本实施例选择的防爆阀202的开阀压力为4kPa，此时防爆阀将打开散热排气，可根据排气速率和产气量选择设置一个或多个防爆阀，在电池包的其他位置装配呼吸阀门进行平衡内外气压。本实施例利用有限的电池包内空间将热管理部件30集成了散热与液冷的功能，箱体的框架103集成了结构梁与热失控排气的功能，可以大幅节省内部空间，实现了电池包内部的电、热分离，提升了电池包的安全性。

以上对本申请实施例所提供的电池包及用电装置进行了详细介绍，并应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。