单体电池、电池包及用电设备的制作方法

1.本公开涉及电池设备技术领域，特别是涉及一种单体电池、电池包及用电设备。


背景技术：

2.近年来，为了适应新能源汽车、智能电网、分布式储能等快速发展的需求，开发具有高能量密度、快速充电和长循环寿命的锂离子电池成为当今储能领域的眼界热点。长循环寿命对于电动汽车储能而言至关重要，关系到电动汽车的使用寿命。目前有电动汽车公布了160万公里、200万公里的长寿命电池，说明电池长寿命时未来电池必备的能力之一。
3.目前，随着电底盘(ctc，cell to chassis)以及无模组动力电池(ctp，cell to pack)技术的发展，单体电池越做越大。单体电池在运行使用过程中，对锂电池的电解液消耗也越来越大，产气越来越严重。同时，随着高镍硅碳电池的应用，电池膨胀产气，电解液消耗也越来越严重。
4.随着锂离子电池的循环使用，如果不能及时补充电解液，锂离子电池内部的电解液逐渐枯竭，影响锂离子电池的寿命。产气如果不能及时抽出，会导致壳体膨胀应力疲劳破裂，电解液泄漏自燃，同时压力增加，电池毛刺更容易短路。因此，急需解决电解液在锂离子电池使用过程中的消耗及产气问题。
5.目前有一些锂离子电池提出自动补液和排气的结构和概念，但是，上述自动补液和排气结构大都停留在概念阶段，并不能实时以及工业化。由于原有的电池包结构和单体电池结构错综复杂，目前的自动补液排气结构和概念无法应用到电池包结构和单体电池结构中，影响锂离子电池的使用能性能。


技术实现要素：

6.基于此，有必要针对目前锂离子电池中产气或电解液枯竭的问题，提供一种能够自动进行排气与补液的单体电池、电池包及用电设备。
7.一种单体电池，包括：
8.壳体结构，包括安装壳体以及盖板，所述盖板盖设于所述安装壳体并围设成容纳腔；
9.电芯，设置于所述容纳腔中；以及
10.补液排气结构，设置于所述盖板，并连通所述容纳腔，所述补液排气结构连接电池包的分支管路，用于向所述容纳腔中补液或者排气。
11.在本公开的一实施例中，所述补液排气结构包括连接组件以及安装组件，所述盖板具有第一安装孔，所述安装组件密封安装于所述第一安装孔中，所述连接组件的一端伸入所述安装组件，所述连接组件的另一端连接所述分支管路。
12.在本公开的一实施例中，所述安装组件包括安装座以及密封座，所述密封座设置于所述盖板，并位于所述第一安装孔中，所述安装座的一端设置于所述密封座中，所述安装座的另一端露出所述密封座，所述安装座中安装所述安装组件。
13.在本公开的一实施例中，所述密封座包括环状的垫块、第一密封件以及第二密封件，所述垫块设置于所述盖板的表面，所述第一密封件沿所述垫块的表面并延伸至所述第一安装孔中，所述第二密封件设置于所述垫块并盖设所述第一密封件的端部，环状的所述垫块、所述第一密封件及所述第二密封件的中部区域用于密封安装所述安装座。
14.在本公开的一实施例中，所述安装座包括安装管以及第三密封件，所述安装管的一端通过所述第一密封件伸入所述第一安装孔，并连通所述容纳腔，所述安装管的另一端具有第二安装孔，所述第三密封件设置于所述安装管远离所述盖板的端部，并密封安装于所述第二安装孔中，所述第三密封件用于供所述连接组件穿过。
15.在本公开的一实施例中，所述连接组件包括密封组以及连接管，所述连接管穿过所述密封组并位于所述密封组的两侧，所述连接管的一端穿过所述第三密封件伸入所述安装管，所述密封组密封连接于所述安装管，所述连接管的另一端连接所述分支管路。
16.在本公开的一实施例中，所述密封组包括固定块、第四密封件以及第五密封件，所述固定块供所述连接管穿过，所述固定块设置于所述第四密封件，所述第四密封件围设所述安装管的端部，所述第五密封件设置于所述第四密封件与所述安装管之间。
17.在本公开的一实施例中，所述第一密封件为密封圈，所述第二密封件及所述第四密封件采用金属材料制成，所述第三密封件及所述第五密封件采用密封塞和密封材料进行密封。
18.一种电池包，包括外壳体、控制器、计量控制模块、储液仓、主管路、多个分支管路以及多个如上述任一技术特征所述的单体电池；
19.多个所述单体电池并排设置于所述外壳体中，并分别通过对应补液排气结构连接对应的所述分支管路的一端，各所述分支管路的另一端分别连通所述主管路，所述主管路还连通所述储液仓，所述计量控制模块设置于所述主管路，并电连接所述控制器，所述控制器控制所述计量控制模块控制所述补液排气结构进行排气或补液操作。
20.在本公开的一实施例中，所述计量控制模块中集成流量控制单元、压力表、补液排气泵和控制开关设置，并电连接所述控制器；所述控制器控制所述控制开关的开闭，并控制补液排气泵执行排气或补液操作，所述控制器控制补液操作时，根据所述流量控制单元控制补液量。
21.在本公开的一实施例中，所述控制器能够获取所述单体电池的工作次数，并根据所述单体电池的工作次数控制所述计量控制模块为所述单体电池排气与补液；
22.和/或，所述控制器根据所述单体电池的压力控制所述计量控制模块为所述单体电池排气。
23.在本公开的一实施例中，所述电池包还包括保温件，所述保温件包裹于所述主管路的外侧。
24.在本公开的一实施例中，所述电池包还包括恒温系统及保温层，所述保温层包覆于所述储液仓的外侧，所述恒温系统与所述储液仓连接。
25.一种用电设备，包括设备主体以及如上述任一技术特征所述的电池包，所述电池包设置于所述设备主体中，为所述设备主体供电。
26.在本公开的一实施例中，所述用电设备为电动汽车，所述电池包与所述电动汽车的底盘独立设置，或者，所述电池包的外壳体与所述底盘为一体结构。
27.本公开的单体电池、电池包及用电设备，补液排气结构设置在盖板上，且补液排气结构的一端连通至壳体结构内部的容纳腔，另一端连接电池包的分支管路。当单体电池的壳体结构中电解液产气过多导致压力大时，补液排气结构能够对容纳腔进行排气操作，排出容纳腔中的气体。当单体电池的壳体结构中电解液过少时，补液排气结构能够对容纳腔进行补液操作，向容纳腔中注入电解液。本公开的单体电池通过补液排气结构向容纳腔中进行排气或补液操作，能够有效的解决目前锂离子电池中产气或电解液枯竭的问题，能够保证单体电池运行的安全性，同时还能够延长单体电池的使用寿命，进而保证电池包及用电设备的使用性能。
附图说明
28.图1为本公开一实施例的单体电池的结构示意图；
29.图2为图1所示的单体电池在补液排气结构处的局部放大图；
30.图3为图2所示的补齐排气结构去连接组件的局部放大图；
31.图4为图1所示的单体电池应用于电池包的示意图。
32.其中：100、单体电池；110、壳体结构；111、安装壳体；112、盖板；120、电芯；130、补液排气结构；131、安装组件；1311、密封座；13111、垫块；13112、第一密封件；13113、第二密封件；1312、安装座；13121、安装管；13122、第三密封件；132、连接组件；1321、密封组；13211、固定块；13212、第四密封件；13213、第五密封件；1322、连接管；200、分支管路；300、主管路；400、控制器；500、计量控制模块；600、储液仓；700、外壳体。
具体实施方式
33.为使本公开的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本公开的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开。但是本公开能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本公开内涵的情况下做类似改进，因此本公开不受下面公开的具体实施例的限制。
34.在本公开的描述中，需要理解的是，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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公开和简化描述，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公开的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
36.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
37.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
38.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
39.参见图1至图4，本公开提供一种单体电池100。该单体电池100应用于用电设备的电池包中，为电池包的供电单元。多个单体电池100设置在电池包中，为用电设备供电，保证用电设备的使用性能。
40.可以理解的，目前单体电池在使用过程中电解液消耗也来越大，产气越来越严重，如果不能及时补充电解液，电池内部的电解液逐渐枯竭，影响锂离子电池的寿命。产气如果不能及时抽出，会导致单体电池存在安全隐患。目前，由于电池包结构以及单体电池结构错综复杂，目前的自动补液排气结构和概念无法应用到单体电池包结构和单体电池结构中，影响锂离子电池的使用性能。
41.为此，本公开提供一种新型的单体电池100，该单体电池100向其内部补充电解液，也能够内部的产气排出，保证单体电池100运行的安全性，同时，还能够延长单体电池100的使用寿命。以下介绍该单体电池100的具体结构。
42.参见图1至图4，在一实施例中，单体电池100包括壳体结构110、电芯120以及补液排气结构130。壳体结构110包括安装壳体111以及盖板112，所述盖板112盖设于所述安装壳体111并围设成容纳腔。电芯120，设置于所述容纳腔中。补液排气结构130设置于所述盖板112，并连通所述容纳腔，所述补液排气结构130连接电池包的分支管路200，用于向所述容纳腔中补液或者排气。
43.壳体结构110为单体电池100的外壳，壳体结构110呈密封状设置，保证单体电池100的密封性，这样能够避免单体电池100中的电解液泄漏，保证单体电池100使用时的安全性。并且，单体电池100的各零部件设置在壳体结构110中，通过壳体结构110起防护作用，保证单体电池100的使用性能。
44.壳体结构110具有容纳腔，该容纳腔中容纳电芯120，电芯120为单体电池100的主体结构，并且，容纳腔中还盛放电解液。通过电芯120与电解液的作用实现单体电池100的充放电操作。可选地，电芯120采用叠片方式加工成型。可选地，电芯120采用卷绕方式制作成型。
45.补液排气结构130设置在壳体结构110的端部，补液排气结构130的一端穿过壳体结构110，并连通壳体结构110的容纳腔，补液排气结构130的另一端露出壳体结构110，用于连接电池包的分支管路200。该补液排气结构130能够实现补液操作，也能够实现排气操作。
46.这样，当容纳腔中的压力过高时，表明电解液在容纳腔中产气过多，此时，补液排气结构130能够将容纳腔中的气体排入到分支管路200中，通过分支管路200以及电池包的
主管路300排出。当容纳腔中缺少电解液时，主管路300以及分支管路200输送的电解液能够通过补液排气结构130输送到壳体结构110的容纳腔中，实现单体电池100的补液操作。
47.而且，壳体结构110包括安装壳体111以及盖板112，安装壳体111具有空腔以及开口，安装壳体111为具有一侧开口的六面体结构，盖板112盖设在安装壳体111的开口后，盖板112能够盖设安装壳体111，并与安装壳体111围设成容纳腔。补液排气结构130穿过盖板112设置。具体的，补液排气结构130的一端穿过盖板112，并与容纳腔连通，以向容纳腔中补液，或者从容纳腔中排气。
48.可选地，盖板112与安装壳体111之间通过焊接方式连接，以保证单体电池100的密封性，避免电解液泄漏。
49.参见图1至图4，上述实施例中的单体电池100，通过补液排气结构130向容纳腔中进行排气或补液操作，能够有效的解决目前锂离子电池中产气或电解液枯竭的问题，能够保证单体电池100运行的安全性，同时还能够延长单体电池100的使用寿命，进而保证电池包及用电设备的使用性能。
50.参见图1至图4，在一实施例中，所述补液排气结构130包括连接组件132以及安装组件131，所述盖板112具有第一安装孔，所述安装组件131密封安装于所述第一安装孔中，所述连接组件132的一端伸入所述安装组件131，所述连接组件132的另一端连接所述分支管路200。
51.盖板112具有贯通设置的第一安装孔，第一安装孔连接盖板112的两侧。安装组件131为补液排气结构130的安装部件，该安装组件131设置在第一安装孔中，并与第一安装孔之间为密封连接，保证安装组件131安装在盖板112的第一安装孔后单体电池100的密封性。安装组件131部分位于安装孔中，并且，安装组件131在第一安装孔中的一端与容纳腔连通，安装组件131的另一端露出盖板112设置。
52.安装组件131露出盖板112的端部用于安装连接组件132，连接组件132的一端穿过安装组件131的端部伸入到安装组件131中，这样连接组件132能够通过安装组件131连通壳体结构110的容纳腔。连接组件132的另一端露出安装组件131，并连接分支管路200。也就是说，安装组件131为中空结构，连接组件132伸入到连接组件132后，连接组件132通过中空的安装组件131连通容纳腔。
53.排气时，容纳腔中的气体进入到安装组件131中，并在安装组件131中进入到连接组件132中，通过连接组件132将气体排出到分支管路200，进而气体通过分支管路200进入到主管路300中，实现产气的排出。补液时，主管路300将电解液输送至分支管路200中，分支管路200中的电解液能够通过连接组件132进入到安装组件131中，并通过安装组件131进入到容纳腔中，实现补液。以上仅说明排气与补液的过程，关于何时补液、排气在后文提及。
54.可选地，第一安装孔为阶梯孔，通过阶梯孔实现安装组件131的安装，对安装组件131限位，使得安装组件131稳定的安装到盖板112中，避免安装组件131的位置窜动而滑入容纳腔中。
55.参见图1至图4，在一实施例中，所述安装组件131包括安装座1312以及密封座1311，所述密封座1311设置于所述盖板112，并位于所述第一安装孔中，所述安装座1312的一端设置于所述密封座1311中，所述安装座1312的另一端露出所述密封座1311，所述安装座1312中安装所述安装组件131。
56.密封座1311为安装组件131设置在盖板112的部件，通过密封座1311实现安装组件131与盖板112之间的密封连接。密封座1311为中空的环状结构，密封座1311密封设置在第一安装孔的边缘，安装座1312设置在密封座1311中。通过密封座1311使得安装座1312与盖板112之间形成密封连接，保证安装组件131的密封性，避免电解液以及气体泄漏。
57.密封座1311贴合第一安装孔的内壁设置，并且，密封座1311的一端露出盖板112，并设置在盖板112的边缘，安装座1312伸入到密封座1311中，安装座1312的一部分位于盖板112中，一部分露出盖板112。安装座1312位于盖板112中的一端具有开口，以实现与容纳腔的连通，安装座1312露出盖板112的端部为封闭端，以保证安装座1312连接到盖板112后的密封性。
58.安装座1312露出盖板112的端部供连接组件132穿过，连接组件132的一端伸入安装座1312中，连接组件132的另一端在安装座1312的外侧连接分支管路200。这样，气体与电解液只能通过连接组件132进出安装座1312及容纳腔，不会再安装座1312的与密封座1311的连接处泄漏，保证使用性能。
59.参见图1至图4，在一实施例中，所述密封座1311包括环状的垫块13111、第一密封件13112以及第二密封件13113，所述垫块13111设置于所述盖板112的表面，所述第一密封件13112沿所述垫块13111的表面并延伸至所述第一安装孔中，所述第二密封件13113设置于所述垫块13111并盖设所述第一密封件13112的端部，环状的所述垫块13111、所述第一密封件13112及所述第二密封件13113的中部区域用于密封安装所述安装座1312。
60.垫块13111起支撑限位作用，用于支撑第一密封件13112的安装。垫块13111呈环形设置，垫块13111固定设置在盖板112上，并围设于第一安装孔的边缘位置。第一密封件13112呈环形设置，第一密封件13112的边缘与垫块13111的表面接触，第一密封件13112的其余部分延伸到第一安装孔中。
61.安装座1312安装在第一安装孔时，安装座1312实际上是安装在第一密封件13112中的，即安装座1312通过第一密封件13112与第一安装孔的内壁接触。也就是说，在安装座1312与第一安装孔之间增加第一密封件13112，通过第一密封件13112保证安装座1312与第一安装孔之间的密封性，避免产气以及电解液通过安装座1312与第一安装孔之间的缝隙泄漏。
62.而且，安装座1312与第一密封件13112之间为过盈配合，即安装座1312安装在第一安装孔时是挤压第一密封件13112的，以保证第一密封件13112的密封效果。在垫块13111远离盖板112的表面还设置环形的第二密封件13113，第二密封件13113套设在安装座1312，并与垫块13111抵接。第二密封件13113与垫块13111配合能够压紧第一密封件13112，使得第一密封件13112的位置固定，避免第一密封件13112的位置发生窜动，保证密封效果。同时，第二密封件13113还能够避免第一密封件13112露出，避免第一密封件13112长时间暴露而发生硬化，保证第一密封件13112的使用性能。
63.可选地，第一密封件13112为密封圈。当然，在本公开的其他实施方式中，第一密封件13112还可为密封胶或者其他能够起到密封作用的材料制成。可选地，第一密封件13112包括密封边以及密封主体，密封边设置在密封主体的端部，并相对于密封主体向外侧延伸。密封主体安装于第一安装孔中，并贴合第一安装孔的内壁，安装座1312安装在密封主体中，并且，密封边位于垫块13111与第二密封件13113之间，通过垫块13111与第二密封件13113
夹紧并固定密封边。
64.可选地，第二密封件13113采用金属材料制成。采用金属材料制成第二密封件13113后，第二密封件13113能够与垫块13111以及安装座1312之间通过焊接方式连接，在保证密封效果的同时，还能够保证可靠连接，避免第二密封件13113的位置发生窜动。而且，采用金属材料制成的第二密封件13113具有耐久性，能够保证使用性能，避免第二密封件13113长时间使用而发生损坏。
65.可选地，垫块13111采用金属材料制成，垫块13111通过焊接方式固定在盖板112上，并与第二密封件13113之间焊接连接，在通过焊接方式保证密封性能的同时，还能够保证垫块13111的使用性能，避免垫块13111损坏，还能够保证连接后的结构强度，避免垫块13111掉落。
66.参见图1至图4，在一实施例中，所述安装座1312包括安装管13121以及第三密封件13122，所述安装管13121的一端通过所述第一密封件13112伸入所述第一安装孔，并连通所述容纳腔，所述安装管13121的另一端具有第二安装孔，所述第三密封件13122设置于所述安装管13121远离所述盖板112的端部，并密封安装于所述第二安装孔中，所述第三密封件13122用于供所述连接组件132穿过。
67.安装管13121为两端开口的结构，安装管13121的一端安装到第三密封件13122中，并连通容纳腔，安装管13121的另一端露出密封座1311，并且，安装管13121的另一端开口为第二安装孔，第三密封件13122设置在第二安装孔中。这样形成的安装座1312为一端开口一端封闭的结构。
68.容纳腔与安装管13121的内腔连通，容纳腔中的其他以及电解液能够处于安装管13121的内腔中。第三密封件13122密封安装在安装管13121的第二端后，使得安装管13121露出密封座1311的端部呈封闭状。这样，安装座1312、密封座1311以及壳体结构110形成封闭的结构，容纳腔中的电解液以及产气不会泄漏。
69.连接组件132穿过第三密封件13122伸入到安装管13121中，进而连接组件132的一端在安装管13121中与容纳腔连通。可选地，第三密封件13122包括密封塞和密封材料，密封塞设置在安装管13121的端部，并且，密封塞的一端穿过第二安装孔伸入到安装管13121的内部，密封材料设置在密封塞与安装管13121之间，用于保证连接处的密封性。可选地，密封材料为密封胶、沥青、密封带或者其他能够起到密封作用的材料。
70.值得说明的是，安装管13121的结构原则上不受限制，只要适应第一安装孔的形状，通过第一密封件13112安装在第一安装孔中即可。
71.参见图1至图4，在一实施例中，所述连接组件132包括密封组1321以及连接管1322，所述连接管1322穿过所述密封组1321并位于所述密封组1321的两侧，所述连接管1322的一端穿过所述第三密封件13122伸入所述安装管13121，所述密封组1321密封连接于所述安装管13121，所述连接管1322的另一端连接所述分支管路200。
72.连接管1322能够穿过安装座1312的第三密封件13122伸入到安装管13121中，使得连接管1322与容纳腔连通。连接管1322为实现单体电池100排气与补液的重要部件，电解液通过连接管1322进入到容纳腔，容纳腔中的其他通过连接管1322排出。连接管1322穿过密封组1321设置，并且，连接管1322的两侧分别设置在密封组1321的两侧。
73.当连接管1322穿过第三密封件13122伸入到安装管13121后，密封组1321能够与安
装管13121的端部抵接，并使得连接管1322的一部分露出安装管13121，连接管1322露出的端部连接到分支管路200。并且，密封组1321能够包裹在安装管13121的端部，保证安装管13121与连接管1322连接处的密封性。密封组1321一方面能够保证其与连接管1322连接处的密封性，另一方面，连接管1322穿过第三密封件13122伸入容纳腔后，密封组1321还能够与安装管13121的端部密封连接，保证连接管1322与第三密封件13122之间的密封性，避免气体以及电解液泄露。
74.值得说明的是，连接管1322的结构形式原则上不受限制，只要能够穿过第三密封件13122伸入到安装管13121中，并连接分支管路200即可。示例性地，连接管1322呈针管状，便于连接管1322插入第三密封件13122中。
75.参见图1至图4，在一实施例中，所述密封组1321包括固定块13211、第四密封件13212以及第五密封件13213，所述固定块13211供所述连接管1322穿过，所述固定块13211设置于所述第四密封件13212，所述第四密封件13212围设所述安装管13121的端部，所述第五密封件13213设置于所述第四密封件13212与所述安装管13121之间。
76.固定块13211用于实现连接管1322的支撑，同时，还能够保证其与连接管1322连接处的密封性。连接管1322穿过固定块13211伸出，连接管1322分别位于固定块的两侧。通过固定块13211实现连接管1322安装在第四密封件13212上。当连接管1322穿过第三密封件13122后，连接管1322上的第四密封件13212能够与安装管13121的端部抵接，并与安装管13121的端部连接，以保证连接管1322与第三密封件13122连接处的密封性。第五密封件13213设置在第四密封件13212与第三密封件13122之间，通过第五密封件13213进一步提高连接管1322与第三密封件13122连接处的密封性，避免电解液及气体泄漏。
77.第四密封件13212包裹安装管13121的端部后，第三密封件13122以及第五密封件13213位于安装管13121与第四密封件13212之间。第四密封件13212与安装管13121密封连接后，第三密封件13122以及第五密封件13213不会暴露在外界环境中，避免第三密封件13122与第五密封件13213硬化，在保证密封效果的同时，还能够保证第三密封件13122与第五密封件13213的使用性能，避免频繁更换。
78.可选地，第四密封件13212呈u形设置，第四密封件13212的u形两端与安装管13121的外壁密封连接。第五密封件13213以及安装管13121的端部位于第四密封件13212u形的内部，如图2所示。
79.在一实施例中，所述第四密封件13212采用金属材料制成。采用金属材料制成第四密封件13212后，第四密封件13212能够与安装管13121之间通过焊接方式连接，在保证密封效果的同时，还能够保证可靠连接，避免第四密封件13212的位置发生窜动。而且，采用金属材料制成的第四密封件13212具有耐久性，能够保证使用性能，避免第四密封件13212长时间使用而发生损坏。
80.在一实施例中，所述第五密封件13213采用密封塞和密封材料进行密封。密封塞设置在安装管13121与第四密封件13212之间，密封材料设置在密封塞的边缘，用于保证连接处的密封性。可选地，密封材料为密封胶、沥青、密封带或者其他能够起到密封作用的材料。
81.参见图1至图4，本公开的单体电池100通过补液排气结构130实现单体电池100的排气与补液操作。当单体电池100的容纳腔中的压力过高时，补液排气结构130能够将单体电池100中的气体排出，以降低单体电池100中的压力，保证单体电池100使用时的安全性。
当单体电池100中电解液不足时，补液排气结构130能够将电解液输送至容纳腔中，保证单体电池100的使用性能，延长单体电池100的使用寿命。
82.而且，本公开的单体电池100采用的补液排气结构130不需要改变现有单体电池的结构，只要从外部增加几个零件即可完成装配，其结构简单，便于使用。该补液排气结构130简单，易于实现，具有实际量产能力，只需要在现有单体电池基础上增加补液排气结构130的安装组件131，单体电池100注液完成后，通过各个密封件密封，保证不漏液，再安装连接组件132，并保证连接处密封性，将连接组件132的连接管1322接入分支管路200，即可实现单体电池100与分支管路200的连接。
83.并且，补液排气结构130采用第一密封件13112、第二密封件13113、第三密封件13122、第四密封件13212以及第五密封件13213保证其自身及其与盖板112连接处的密封性，避免气体及电解液泄漏。并且，第二密封件13113以及第四密封件13212采用金属材料制成，便于通过焊接方式连接，在保证密封效果的同时，还能够保证使用的耐久性，延长使用寿命，避免频繁更换。
84.参见图1至图4，本公开还提供一种电池包，包括外壳体700、控制器400、计量控制模块500、储液仓600、主管路300、多个分支管路200以及多个上述任一实施例所述的单体电池100；多个所述单体电池100并排设置于所述外壳体700中，并分别通过对应补液排气结构130连接对应的所述分支管路200的一端，各所述分支管路200的另一端分别连通所述主管路300，所述主管路300还连通所述储液仓600，所述计量控制模块500设置于所述主管路300，并电连接所述控制器400，所述控制器400控制所述计量控制模块500控制所述补液排气结构130进行排气或补液操作。
85.外壳体700为电池包的外壳，起到防护作用，电池包的各零部件设置在外壳体700中，避免电池包内的零部件与外界部件发生干涉，保证电池包的使用性能，避免电池包内的零部件损坏。储液仓600为电解液的存储部件，电解液盛放在储液仓600通，为单体电池100提供补液时的电解液。
86.主管路300以及多个分支管路200为补液与排气的管路。各个单体电池100通过串联和/或并联方式设置在外壳体700中。每个单体电池100具有一个补液排气结构130，关于单体电池100与补液排气结构130的具体结构在上文已经提及，在此不一一赘述。每个单体电池100的补液排气结构130连接对应分支管路200的一端，各分支管路200的另一端连接到主管路300上，主管路300的一端连接储液仓600以及排气阀。
87.控制器400与计量控制模块500电连接，计量控制模块500设置在主管路300上，用于控制主管路300的通断，为补液和排气提供动力，检测单体电池100的压力，记录补液量等等。当需要排气时，控制器400控制计量控制模块500打开主管路300，控制排气阀打开，单体电池100中的气体通过补液排气结构130进入到分支管路200中，通过分支管路200进入到主管路300中，进而通过主管路300排出，实现单体电池100的排气，降低单体电池100的压力，保证单体电池100的使用性能。
88.当需要补液时，控制器400控制排气阀关闭，控制计量控制模块500打开主管路300，此时储液仓600中的电解液能够进入到主管路300中，并通主管路300分别流入到各个分支管路200，分支管路200中的电解液通过对应单体电池100的补液排气结构130进入到单体电池100中，实现单体电池100的补液操作，以增加单体电池100的电解液，延长单体电池
100的使用寿命。
89.参见图1至图4，本公开在主管路300上设置一个计量控制模块500，通过一个计量控制模块500实现所有单体电池100的控制，简化电池包的结构，便于电池包补液与排气的控制。可以理解的，采用多个单体电池100组装成电池包时，需要对电池包进行挑选，选择充放电性能基本一致、相差不大的单体电池100，并将各个单体电池100进行串联和/或并联设置。这样，各个单体电池100的排气与补液的时机基本一致，通过一个计量控制模块500即可完成。
90.本公开的电池包采用上述实施例的单体电池100后，通过补液排气结构130与控制器400、计量控制模块500的配合，能够实现补液与排气的自动操作，有效的对单体单电池进行排气操作，降低单体电池100的压力，保证单体电池100的安全性；还能够向单体电池100中补充电解液，保证单体电池100的使用性能，延长单体电池100的使用寿命，进而保证电池包的使用性能。
91.参见图1至图4，在一实施例中，所述计量控制模块500中集成流量控制单元、压力表、补液排气泵和控制开关设置，并电连接所述控制器400；所述控制器400控制所述控制开关的开闭，并控制补液排气泵执行排气或补液操作，所述控制器400控制补液操作时，根据所述流量控制单元控制补液量。
92.计量控制模块500通过流量控制单元检测补液量，以使得单体电池100补充的电解液能够满足单体电池100的使用性能，避免补充的电解液过多或过少。示例性地，补液时，每个单体电池100每次补液0.5g～5g。计量控制模块500能够通过流量控制单元准确的检测电解液的流量，保证单体电池100补液准确。
93.计量控制模块500通过压力表检测单体电池100中的压力，以保证电池包工作时的安全性，避免单体电池100压力过大产生的安全隐患问题。控制器400中存储单体电池100的预设压力值。计量控制模块500通过压力表实时检测单体电池100的实际压力值，并反馈给控制器400，控制器400将实际压力值与预设压力值进行比较，若实际压力值超过预设压力值，则控制器400控制计量控制模块执行排气操作，若实际压力值小于预设压力值，则控制器400不控制计量模块执行排气操作，直至单体电池100补液之前进行排气即可。可选地，预设压力值为0.5mpa或者其他压力值。
94.计量控制模块500通过补液排气泵为补液排气过程提供动力，使得电解液能够进入单体电池100以及使得气体从单体电池100中排气。具体的，当需要排气时，控制器400控制补液排气泵工作，补液排气泵能够抽取单体电池100中的气体，使得气体通过补液排气结构130进入到分支管路200中，并汇聚到主管路300中排出。当需要补液时，控制器400控制补液排气泵空座，补液排气泵能够抽取储液仓600中的电解液使得电解液进入到主管路300中，并分流至各个分支管路200，进而通过对应的补液排气结构130进入到对应的单体电池100中。计量控制模块500中还集成控制开关通过控制开关控制主管路300的通断，实现排气与补液操作，避免气体与电解液泄漏。
95.在一实施例中，所述控制器400能够获取所述单体电池100的工作次数，并根据所述单体电池100的工作次数控制所述计量控制模块500为所述单体电池100补液。这里的工作次数是指电池包的充放电次数，电池包的充电与放电的一个完成过程即为电池包工作一次。
96.电池包的使用寿命通过工作次数即充放电次数衡量。在电池包预定的工作次数对电池包进行排气与补液操作，并且，电池包的全生命周期间隔设置多次排气与补液操作。
97.具体的，当电池包的工作次数达到需要补液的次数时，控制器400先控制排气阀打开，控制补液排气泵工作，控制开关打开，此时，补液排气泵控制单体电池100中的气体通过补液排气结构130进入到分支管路200，并汇聚到主管路300排出。当排气完成后，控制器400控制排气阀关闭，并控制补液排气泵抽取储液仓600中的电解液，电解液通过主管路300分流至各个分支管路200，通过对应的补液排气结构130进入到对应的单体电池100中。完成单体电池100的补液排气操作。当电池包的工作次数达到下一需要补液的次数时，控制器400在按照上述过程控制补液排气操作。
98.排气操作一方面通过单体电池100进行检测，一旦单体电池100的实际压力值，控制器400控制计量控制模块执行排气操作；另一方面，当单体电池100在补液之前进行补液操作。也就是说，排气操作在两种工况下进行。通常，单体电池100内部的压力不会超过0.5mpa，此时，可以只根据工作次数控制排气，也可以根据实际压力值与工作次数共同控制排气，这样能够进一步保证安全性。
99.以下列举两中电池包的补液控制策略：假设电池包的使用寿命即最高工作次数为1000次，设定工作次数在200次、500次、800次、900次进行排气补液操作。假设电池包的使用寿命即最高工作次数为2000次，设定工作次数在200次、500次、800次、900次、1100次、1400次、1700次、2000次时进行排气补液操作。当然，在本公开的其他实施方式中，也可设定在其他工作次数控制电池包进行补液操作。
100.每种电池包进行排气补液的具体策略不同，可以根据电池包实际需要的排气频率和补液进行制定，以保证电池包使用的安全性，延长电池包的使用寿命，保证电池包的使用性能。
101.在一实施例中，所述电池包还包括保温件，所述保温件包裹于所述主管路300的外侧。保温件包裹在主管路300的外侧，具有高温功能，保证电解液的温度，避免补充到单体电池100中的电解液的温度过高或过低，保证单体电池100的使用性能。可选地，保温件为保温棉层。
102.在一实施例中，所述电池包还包括恒温系统及保温层，所述保温层包覆于所述储液仓600的外侧，所述恒温系统与所述储液仓600连接。保温层包裹在储液仓600的外侧，避免储液仓600中的电解液受到外界环境温度影响温升过快或降温过快。恒温系统与储液仓600连接后，恒温系统能够使得储液仓600中的电解液处于恒定温度，该恒定温度为电解液工作时的适宜温度，电解液注入到单体电池100后，单体电池100在适宜的温度下进行充放电操作，保证使用性能。值得说明的是，恒温系统可以采用现有的恒温结构。
103.本公开的电池包，在不需要排气补液时，控制器400控制控制开关关闭，避免气体及电解液泄漏。在电池包循环工作过程中，根据压力控制单体电池100进行排气操作，当单体电池100的实际压力值超过预设压力值时，单体电池100排气。当电池包的工作次数达到设定的补液次数时，控制器400先控制单体电池100执行排气操作，在控制补液操作，并通过计量控制模块的流量控制单元如流量表等记录补液量。
104.本公开具有自动补液排气功能的电池包能够与目前锂离子电池制造工艺和ctc、ctp结构融合，解决电池包应用中的自动排气补液问题，解决高镍硅碳电池的产气、消耗电
解液严重的问题。该电池包应用于ctc、ctp后，能够使得便于这两种结构进行补液排气管理。
105.本公开还提供一种用电设备，包括设备主体以及上述任一实施例所述的电池包，所述电池包设置于所述设备主体中，为所述设备主体供电。本公开的用电设备采用上述实施例中具有自动补液排气功能的电池包后，能够保证用电设备使用时的安全性，延长用电设备的使用寿命，保证用电设备的使用性能。
106.可选地，该用电设备为电动汽车。当然，在本公开的其他实施方式中，该电池包所应用的用电设备还可为分布式存储设备或者其他需要使用电池包的设备中。
107.在一实施例中，所述用电设备为电动汽车，所述电池包与所述电动汽车的底盘独立设置，或者，所述电池包的外壳体700与所述底盘为一体结构。电池包与电动汽车的底盘为一体结构时，电池包与底盘形成电底盘(ctc)。当电池包的外壳体700与底盘独立设置时，电池包可以形成无模组动力电池包(ctp)，该电池包通过支架固定在底盘或者电动汽车的其他部位。
108.上述实施例中具有自动排气补液功能的电池包制作成ctc、ctp结构后，能够便于进行补液排气管理，解决电池应用中自动排气补液问题，保证使用性能。
109.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
110.以上所述实施例仅表达了本公开的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对公开专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种单体电池(100)，其特征在于，包括：壳体结构(110)，包括安装壳体(111)以及盖板(112)，所述盖板(112)盖设于所述安装壳体(111)并围设成容纳腔；电芯(120)，设置于所述容纳腔中；以及补液排气结构(130)，设置于所述盖板(112)，并连通所述容纳腔，所述补液排气结构(130)连接电池包的分支管路(200)，用于向所述容纳腔中补液或者排气。2.根据权利要求1所述的单体电池(100)，其特征在于，所述补液排气结构(130)包括连接组件(132)以及安装组件(131)，所述盖板(112)具有第一安装孔，所述安装组件(131)密封安装于所述第一安装孔中，所述连接组件(132)的一端伸入所述安装组件(131)，所述连接组件(132)的另一端连接所述分支管路(200)。3.根据权利要求2所述的单体电池(100)，其特征在于，所述安装组件(131)包括安装座(1312)以及密封座(1311)，所述密封座(1311)设置于所述盖板(112)，并位于所述第一安装孔中，所述安装座(1312)的一端设置于所述密封座(1311)中，所述安装座(1312)的另一端露出所述密封座(1311)，所述安装座(1312)中安装所述安装组件(131)。4.根据权利要求3所述的单体电池(100)，其特征在于，所述密封座(1311)包括环状的垫块(13111)、第一密封件(13112)以及第二密封件(13113)，所述垫块(13111)设置于所述盖板(112)的表面，所述第一密封件(13112)沿所述垫块(13111)的表面并延伸至所述第一安装孔中，所述第二密封件(13113)设置于所述垫块(13111)并盖设所述第一密封件(13112)的端部，环状的所述垫块(13111)、所述第一密封件(13112)及所述第二密封件(13113)的中部区域用于密封安装所述安装座(1312)。5.根据权利要求4所述的单体电池(100)，其特征在于，所述安装座(1312)包括安装管(13121)以及第三密封件(13122)，所述安装管(13121)的一端通过所述第一密封件(13112)伸入所述第一安装孔，并连通所述容纳腔，所述安装管(13121)的另一端具有第二安装孔，所述第三密封件(13122)设置于所述安装管(13121)远离所述盖板(112)的端部，并密封安装于所述第二安装孔中，所述第三密封件(13122)用于供所述连接组件(132)穿过。6.根据权利要求5所述的单体电池(100)，其特征在于，所述连接组件(132)包括密封组(1321)以及连接管(1322)，所述连接管(1322)穿过所述密封组(1321)并位于所述密封组(1321)的两侧，所述连接管(1322)的一端穿过所述第三密封件(13122)伸入所述安装管(13121)，所述密封组(1321)密封连接于所述安装管(13121)，所述连接管(1322)的另一端连接所述分支管路(200)。7.根据权利要求6所述的单体电池(100)，其特征在于，所述密封组(1321)包括固定块(13211)、第四密封件(13212)以及第五密封件(13213)，所述固定块(13211)供所述连接管(1322)穿过，所述固定块(13211)设置于所述第四密封件(13212)，所述第四密封件(13212)围设所述安装管(13121)的端部，所述第五密封件(13213)设置于所述第四密封件(13212)与所述安装管(13121)之间。8.根据权利要求7所述的单体电池(100)，其特征在于，所述第一密封件(13112)为密封圈，所述第二密封件(13113)及所述第四密封件(13212)采用金属材料制成，所述第三密封件(13122)及所述第五密封件(13213)采用密封塞和密封材料进行密封。9.一种电池包，其特征在于，包括外壳体(700)、控制器(400)、计量控制模块(500)、储
液仓(600)、主管路(300)、多个分支管路(200)以及多个如权利要求1至8任一项所述的单体电池(100)；多个所述单体电池(100)并排设置于所述外壳体(700)中，并分别通过对应补液排气结构(130)连接对应的所述分支管路(200)的一端，各所述分支管路(200)的另一端分别连通所述主管路(300)，所述主管路(300)还连通所述储液仓(600)，所述计量控制模块(500)设置于所述主管路(300)，并电连接所述控制器(400)，所述控制器(400)控制所述计量控制模块(500)控制所述补液排气结构(130)进行排气或补液操作。10.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于，所述计量控制模块(500)中集成流量控制单元、压力表、补液排气泵和控制开关设置，并电连接所述控制器(400)；所述控制器(400)控制所述控制开关的开闭，并控制补液排气泵执行排气或补液操作，所述控制器(400)控制补液操作时，根据所述流量控制单元控制补液量。11.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于，所述控制器(400)能够获取所述单体电池(100)的工作次数，并根据所述单体电池(100)的工作次数控制所述计量控制模块(500)为所述单体电池(100)排气与补液；和/或，所述控制器(400)根据所述单体电池(100)的压力控制所述计量控制模块(500)为所述单体电池(100)排气。12.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括保温件，所述保温件包裹于所述主管路(300)的外侧。13.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括恒温系统及保温层，所述保温层包覆于所述储液仓(600)的外侧，所述恒温系统与所述储液仓(600)连接。14.一种用电设备，其特征在于，包括设备主体以及如权利要求9至13任一项所述的电池包，所述电池包设置于所述设备主体中，为所述设备主体供电。15.根据权利要求14所述的用电设备，其特征在于，所述用电设备为电动汽车，所述电池包与所述电动汽车的底盘独立设置，或者，所述电池包的外壳体(700)与所述底盘为一体结构。

技术总结
本公开涉及一种单体电池、电池包及用电设备。该单体电池包括：壳体结构，包括安装壳体以及盖板，所述盖板盖设于所述安装壳体并围设成容纳腔；电芯，设置于所述容纳腔中；以及补液排气结构，设置于所述盖板，并连通所述容纳腔，所述补液排气结构连接电池包的分支管路，用于向所述容纳腔中补液或者排气。通过补液排气结构向容纳腔中进行排气或补液操作，能够保证单体电池运行的安全性，同时还能够延长单体电池的使用寿命，进而保证电池包及用电设备的使用性能。能。能。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：上海桔晟科技有限公司
技术研发日：2022.02.11
技术公布日：2023/8/24