电化学装置及用电设备

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种电化学装置及用电设备。

背景技术

电池一般设置有壳体，电芯模组设置于该壳体内，电芯模组和壳体之间设置有间隙。当前，业界一般在该间隙中注满树脂，树脂固化后即可实现电芯与壳体的相对固定。但这种灌胶方式使得电化学装置的重量较大、成本居高不下。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种电化学装置及用电设备，以改善现有灌胶方式不利于降低重量及成本问题。

本申请提供的一种电化学装置，包括电芯模组、壳体、气袋及树脂层。电芯模组设于壳体内，气袋设于电芯模组与壳体之间，树脂层设于电芯模组和壳体之间的间隙，树脂层通过将树脂设于间隙后固化而成。所述气袋占据部分电芯模组与壳体之间的间隙，减少树脂层的用量，降低电化学装置的重量。

可选地，树脂层至少部分设于电芯模组沿第一方向相对设置的第一端部和第二端部，电芯模组的极耳至少部分设于第一端部。树脂层进一步保护极耳，减少极耳的损坏。

可选地，电芯模组包括相对设置的第一端部和第二端部，树脂层至少部分设于第一端部，电芯模组的极耳至少部分设于第一端部，第二端部设有缓冲件。缓冲件进一步的保护电池模组。

可选地，缓冲件限制流动的树脂通过，减少树脂的用量。

可选地，电芯模组包括电极组件和极耳，极耳与电极组件连接，沿第一方向，气袋的长度小于电极组件的负极片的长度，负极片的长度大于电极组件的正极片的长度。减少气袋对正极片的损坏。

可选地，气袋设有第一通孔或凸部，凸部连接电芯模组和壳体。

可选地，气袋靠近第一通孔的周边为密封结构，以限制气袋的其他部分通过第一通孔将气体溢出气袋。

可选地，壳体邻近气袋的侧面开设有多个第二通孔，第二通孔与第一通孔对应连通，电芯产生的热量可以通过第一通孔和第二通孔直接传导至外界，从而利于散热。

可选地，凸部凸出于气袋的其他部分，有利于更好的填充电芯模组和壳体之间的间隙，增大气袋和电芯模组的连接面积，电芯产生的热量可以通过凸部和壳体传导至外界，利于散热。

可选地，气袋包括主体部和充气嘴，充气嘴与主体部连通并延伸出壳体。

可选地，电化学装置还包括保护板，保护板设于主体部和电芯模组之间。气袋通过保护板施加给负极片的力较为均匀，进一步降低负极片被损坏的风险。

可选地，沿第一方向，气袋的正投影位于保护板内。

可选地，沿第一方向，保护板的正投影位于负极片内。

可选地，气袋围设于电芯模组的四个侧面，气袋在电芯模组的四个侧面包括连通的气体通道；或者，气袋包括第一气袋、第二气袋、第三气袋和第四气袋，各自独立分设于电芯模组的四个侧面。

可选地，气袋内填充有气体，气袋内的压强大于或等于0.1MPa且小于或等于1.5MPa。

本申请提供的一种用电设备，包括负载以及前述任一项所述的电化学装置，电化学装置为负载供电。

在本申请的电化学装置及用电设备中，在电芯模组与壳体之间设置气袋和树脂层，向气袋内充入一定量的气体，可降低电芯模组相对壳体发生位移的风险，利于相对固定电芯模组和壳体，并且，在电芯模组和壳体之间填充树脂，树脂可流动填充于未设置气袋的间隙，树脂在固化后也有利于相对固定电芯模组和壳体，可见，通过气袋和树脂层的配合，可实现电芯模组和壳体的相对固定，气袋及其充入气体的重量轻、成本低，有利于降低整个电化学装置的重量及成本。

附图说明

图1是本申请一实施例的电化学装置的结构示意图；

图2是图1所示的电化学装置沿A-A方向的结构剖视图；

图3是图1所示的电化学装置的部分结构爆炸示意图；

图4是图1所示的电化学装置的沿B-B方向一实施例的结构剖视图；

图5是图1所示的电化学装置的沿B-B方向另一实施例的结构剖视图；

图6是本申请的气袋一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图，对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述实施例仅是一部分实施例，而非全部。基于本申请中的实施例，在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

应理解，在本申请实施例的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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相应实施例的技术方案和简化描述，而非指示或暗示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。

本申请实施例提供的电化学装置，通过气袋和树脂层的配合，可实现电芯模组和壳体的相对固定，气袋及其充入气体的重量轻、成本低，以此有利于降低整个电化学装置的重量及成本。

在具体场景中，电化学装置包括但不限于所有种类的原电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池和电容器(例如超级电容器)电池。电化学装置可优选为锂二次电池，包括但不限于锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池和锂离子聚合物二次电池。本申请实施例的电化学装置可以以单个电池或者电池模组的形式存在。

请一并参阅图1至图5所示，本申请一实施例的电化学装置10包括电芯模组11、壳体12、气袋13及树脂层14。

电芯模组11包括电芯111，并容置于壳体12的收容腔内。电芯111的数量可以根据电化学装置10的电量设计需求而定，本文不予以限制。这些电芯111依次间隔容纳于壳体12的收容腔内，例如，沿图1中箭头所示的第二方向x依次间隔设置于收容腔内。第二方向x与第一方向y相垂直，且根据电化学装置10的摆放方位适应性改变，例如在图1所示的摆放方位中，第二方向x为水平方向，第一方向y为竖直方向。

这些电芯111通过串联或者并联，组合成电化学装置10的有效供电和/或充电单元。这些电芯111包括但不限于为软包电芯，本文某些描述之处以单个电芯111为例进行阐述。

壳体12围设形成电化学装置10的形状，可限定电化学装置10的外观。该壳体12形成有收容腔，可作为电芯槽，电化学装置10的内部元件(例如电芯模组11)被内置于电芯槽中，利用壳体12对电化学装置10内的元器件进行保护，提高防护效果及安全性。

在电芯模组11与壳体12之间，电化学装置10设置有气袋13和树脂层14。电芯模组11包括四个侧面，气袋13设置于电芯模组11的至少一个侧面与壳体12之间。树脂层14设置于电芯模组11和壳体12之间的间隙。树脂层14是通过将树脂设于该间隙后固化而成。可选的，树脂层14包括灌封胶。

向气袋13内充入一定量的气体，膨胀的气袋13设于电芯模组11和壳体12之间，降低电芯模组11相对壳体12发生位移的风险，利于相对固定电芯模组11和壳体12。并且，树脂层14也与电芯模组11和壳体12接触，有利于相对固定电芯模组11和壳体12。通过气袋13和树脂层14的配合，实现电芯模组11和壳体12的相对固定。

本申请实施例的气袋13(及其内部充入的气体)，重量较轻、成本较低，从而能够有利于降低整个电化学装置10的重量及成本。

在一些实施例中，气袋13具有一定的形变能力，利用气袋13对电芯模组11进行缓冲防护，有利于减少电芯模组11在震动环境中产生损坏，并且允许电芯模组11产生一定程度的膨胀，例如在图1和图2中所示的第二方向x上产生一定程度的膨胀。应理解，此处所述一定程度的膨胀指的是：电芯模组11在安全运行情况下被允许产生的形变。产生膨胀的因素包括但不限于为：电芯模组11老化、电芯模组11内部的电解液产生气体、电芯模组11温度升高等。

在一场景中，气袋13内的压强可以大于或等于0.1MPa且小于或等于1.5MPa，从而有利于提高电芯模组11和壳体12之间相对固定的稳定性，并且降低气袋13受热后发生破裂的风险，气袋13受热的热量包括但不限于：电芯模组11充放电时产生的热量。

气袋13可以采用弹性高、密闭性好、隔热的材料制得，例如天然橡胶，顺丁橡胶，丁苯橡胶，丁基橡胶及其改性物中的至少一种。

气袋13内填充的气体包括但不限于为：空气、二氧化碳、惰性气体中的至少一种。可选的，气袋13内填充的气体包括阻燃性气体。

请结合图6所示，气袋13设有第一通孔131，气袋13靠近第一通孔131的周边为密封结构，以限制气袋13的其他部分通过第一通孔131将气体溢出气袋13。第一通孔131的数量、尺寸、形状以及位置可以根据实际所需予以设定，例如，沿第三方向z，第三方向z垂直于第一方向y和第二方向x所在的面，单个第一通孔131可以仅暴露电芯111，或者单个第一通孔131既暴露电芯111的一部分还暴露相邻电芯111之间的区域，于此，树脂层14与壳体12围设形成的空间，与第一通孔131之间形成通道。电芯111产生的热量可以通过第一通孔131直接传导至壳体12，并经由壳体12传导至外界，从而利于散热。进一步可选地，壳体12邻近与气袋13的侧面开设有多个第二通孔(未图示)，这些第二通孔与第一通孔131对应连通。电芯111产生的热量可以通过第一通孔131和第二通孔直接传导至外界，从而利于散热。或者，将电化学装置10放置于低温介质中，低温介质通过第二通孔与第一通孔131进入，并与各个电芯111和树脂层13接触，以此有利于降低电芯111的热量，降低过热导致的安全风险。

在另一实现中，气袋13可以设有多个凸部(未图示)，凸部采用导热材料制得，用于连接电芯模组11和壳体12，实现两者之间的导热连接，凸部凸出于气袋13的其他部分，有利于更好的填充电芯模组11和壳体12之间的间隙，增大气袋13和电芯模组11的连接面积，电芯111产生的热量可以通过凸部和壳体12传导至外界，利于散热。

请参阅图1和图3，气袋13可以设置充气嘴132，充气嘴132与气袋13的主体部连通并延伸出壳体12，主体部用于存储气体，在完成充气后，充气嘴132闭合以限制主体部内的气体外泄。

请参阅图1和图5，气袋13可以为一体式结构件，气袋13围设于电芯模组11的四个侧面(或者，可以设于相连接的二个或三个侧面)，气袋13在电芯模组11的四个侧面包括连通的气体通道。于此，气袋13可以仅设置一个充气嘴132，一次充放气体，操作方便，充气嘴132的数量越少，越有利于降低气袋13漏气的风险。并且，气袋13连通，使得电芯模组11外围受力均匀。

应理解，气袋13也可以为分体式结构件，请参阅图1和图5，气袋13包括第一气袋13a、第二气袋13b、第三气袋13c和第四气袋13d，这四个气袋各自独立分设于电芯模组11的四个侧面。这四个气袋可以分别设置一个充气嘴132，即，气袋13共设置四个充气嘴132。气袋13非连通，使得电芯模组11四周的压力可单独控制。

请继续参阅图2，电芯111包括电极组件112和极耳113，极耳113与电极组件112连接并伸出于电芯111的壳体。在电极组件112中，负极片112a和正极片112b相互堆叠或卷绕，且沿第一方向y，负极片112a的长度L1大于正极片112b的长度L2，即L1＞L2。在一实现中，气袋13的长度L0小于负极片112a的长度L1，即L1＞L0，以降低正极片112b被气袋13挤压而发生损坏的风险。

在另一实现中，气袋13和电芯模组11之间可以设置保护板(图未示)，例如为绝缘硬板。气袋13通过保护板施加给负极片112a的力较为均匀，进一步降低负极片112a被损坏的风险。可选的，保护板与气袋13接触连接，保护板与电芯模组11接触连接。

进一步可选地，沿第一方向x，气袋13的正投影可以位于保护板内，优选地，保护板的正投影位于负极片112a内。

在一实现中，树脂层14设于电芯模组11的两端，如图2所示，沿极耳113伸出电芯111的方向，即沿第一方向y，电芯模组11包括相对设置的第一端部和第二端部，第一端部为电芯模组11中各极耳113所在的端部，树脂层14可以设于第一端部和第二端部，极耳113从树脂层14中伸出。在一实现中，极耳113包括正极耳和负极耳，正极耳和负极耳均从第一端部延伸出电芯111的壳体。在一实现中，极耳113包括正极耳和负极耳，正极耳从第一端部延伸出电芯111的壳体，负极耳从第二端部延伸出电芯111的壳体。应理解，沿第一方向y，气袋13的两端与电芯模组11和壳体12之间可能存在间隙，在形成树脂层14的过程中，树脂可流动并填充于该间隙，在该间隙固化后的树脂也是树脂层14的一部分。

在另一实现中，树脂层14可以仅设于电芯模组11的第一端部，而第二端部设有缓冲件(图未示)，缓冲件和位于第一端部的树脂层14的填充位置可以相同。缓冲件可以为具有一定弹性的结构件，相比较于树脂，其价格和重量可以更低，例如泡棉，从而能够进一步减轻电化学装置10的重量，并降低成本。优选的，缓冲件限制流动的树脂通过，减少树脂的用量。

电化学装置10在用于电动汽车等场景下，使用过程中震动比较大，缓冲件能够缓解电芯模组11震动，有利于提高安全性。

本申请又一实施例提供一种用电设备，包括负载以及上述任一实施例的电化学装置10，电化学装置10为负载供电。

用电设备可以以各种具体形式来实施，例如，在实际应用场景中，该用电设备包括但不限于为：备用电源、无人机、独轮、两轮或两轮以上电动车、摩托车、自行车、照明器具、玩具、电动工具、工商储能或家庭储能系统等。

本领域技术人员可理解的是，除特别用于移动目的的元件之外，根据本申请实施例的构造也能够应用于固定类型的用电设备。

由于用电设备具有前述任一实施例的电化学装置10，因此，该用电设备能够产生对应实施例的电化学装置10具有的有益效果。

以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

另外，尽管本文采用术语“第一、第二、第三”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。