单体电池和电池包的制作方法

1.本技术实施例涉及电池技术领域，尤其涉及一种单体电池和电池包。


背景技术：

2.电池包的安全性是电池设计及应用领域必须要考虑的关键性能。相关技术中的电池包，其内部的单体电池容易起火，且起火后火势容易蔓延到其他单体电池。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种单体电池和电池包，防火性能更好。
4.一方面，本技术实施例提供了一种单体电池，包括内壳、外壳、裸电芯、相变液、泄压阀和阻燃剂；所述内壳内部设有容置腔，所述容置腔用于容置所述裸电芯；所述外壳设置在所述内壳外侧并与所述内壳围成密封腔，所述外壳上设有与所述密封腔连通的所述泄压阀；所述相变液容置在所述密封腔内，所述相变液用于在吸收所述裸电芯的热量后至少部分所述相变液由液态变为气态；所述泄压阀在所述密封腔的气压到达预设值时打开，以将至少部分所述相变液排出；所述阻燃剂容置在所述密封腔内，所述阻燃剂用于在所述泄压阀打开时由所述密封腔排出。
5.在一些实施方式中，所述阻燃剂为气体阻燃剂，所述密封腔的部分空间容置有所述相变液，所述密封腔的剩余空间容置有所述阻燃剂。
6.在一些实施方式中，所述相变液与所述密封腔的体积比为(50～100)：100。
7.在一些实施方式中，所述单体电池包括多个所述密封腔，所述裸电芯包括多个侧面，多个侧面中的至少两个侧面分别对应设置有所述密封腔。
8.在一些实施方式中，所述裸电芯的每个侧面均对应设有至少一个所述密封腔。
9.在一些实施方式中，多个所述密封腔连通。
10.在一些实施方式中，所述外壳上连接有多个泄压阀，每个所述密封腔对应的所述外壳上均设置有所述泄压阀。
11.在一些实施方式中，所述外壳和所述内壳之间设有支撑筋，所述支撑筋一侧与所述外壳连接，另一侧与所述内壳连接。
12.在一些实施方式中，所述支撑筋与所述外壳或所述内壳为一体结构。
13.另一方面，本技术实施例提供了一种电池包，包括箱体以及设置在所述箱体内的所述的单体电池。
14.本技术实施例提供的单体电池和电池包，外壳和内壳围成密封腔，密封腔内设有阻燃剂，阻燃剂不容易燃烧。泄压阀打开时，阻燃剂由密封腔排出到单体电池周围的空间，从而稀释单体电池周围的可燃气体，以防止单体电池发生燃烧，或者减小单体电池的火势。
附图说明
15.图1为本技术实施例提供的一种电芯的示意图；
16.图2为本技术实施例提供的另一种电芯的示意图。
17.附图标记：
18.10-密封腔；
19.11-内壳；12-外壳；13-支撑筋；
20.20-裸电芯；
21.30-泄压阀；
22.40-相变液；
23.50-阻燃剂。
具体实施方式
24.本技术实施例提供了一种电池包，该电池包可以为动力电池包，应用于电动汽车中，为电动汽车的驱动电机等提供电能。当然，电池包还可以为其他类型电池包，例如应用在电动自行车、电动摩托车中的电池包等。本技术实施例对电池包的类型以及应用场景不作限定。
25.电池包包括箱体以及设置在箱体内的单体电池。
26.箱体用于保护内部的单体电池，防止单体电池受到碰撞。箱体内可以设有安装腔，单体电池安装在安装腔内。其中，箱体内可以设有多个单体电池，也可以仅设置一个单体电池。当箱体内设置多个单体电池时，多个单体电池可以串联也可以并联。相邻两个单体电池可以贴合，也可以设有间隙。
27.箱体可以整体呈长方体、正方体、圆柱体等，本技术实施例对箱体的形状不作限定。箱体可以为塑料材质，也可以为金属材质，本技术实施例对箱体的材料不作限定。
28.在实际应用过程中，箱体上可以设有用于充电的充电接口和用于放电的放电接口，箱体内的安装腔还可以设有电池管理系统等模块。
29.如图1和图2所示，单体电池作为储能单元，包括壳体以及设置在壳体内的裸电芯20。裸电芯20可以为含有正负极的电化学电芯，裸电芯20充电或发电过程中会产生热量。
30.壳体包裹并保护裸电芯20，防止裸电芯20受外部力的作用而发生热失控。示例性地，如图1所示，壳体包括内壳11和外壳12，内壳11内部设有容置腔10，容置腔10用于容置裸电芯20，外壳12套设在内壳11外侧并与内壳11围成密封腔10。
31.相对于设置单层壳体，壳体包括内壳11和外壳12，壳体的刚度更好。当其中一个单体电池内部的裸电芯20膨胀时，壳体不容易在裸电芯20的挤压下变形，防止壳体变形后挤压相邻的单体电池。
32.示例性地，如图1和图2所示，裸电芯20整体呈长方体，内壳11为套设在裸电芯20外侧的长方体内壳11，外壳12为设置在内壳11外侧的长方体外壳12(例如，外壳12套设在内壳11外侧)。当然，内壳11和外壳12也可以为其他形状，实际应用时可以根据裸电芯20的形状灵活选择。
33.为了提高壳体的结构刚度和强度，外壳12和内壳11之间设有支撑筋13，支撑筋13一侧与外壳12连接，另一侧与内壳11连接。当裸电芯20膨胀挤压内壳11时，内壳11受到的挤压力可以通过支撑筋13传递给外壳12，从而使内壳11和外壳12一起分担挤压力。
34.支撑筋13可以设置在密封腔10内，当裸电芯20膨胀挤压内壳11时，支撑筋13可以
支撑内壳11和外壳12，防止密封腔10的体积受挤压缩小。
35.为减少零件数量，并方便壳体的装配，支撑筋13与外壳12或内壳11为一体结构。
36.示例性地，如图2所示，支撑筋13设置在外壳12的内壁，且与外壳12为一体结构。内壳11与外壳12为分体结构。装配时，将内壳11连同内壳11内部的裸电芯20放置在外壳12的内部空间内，使得内壳11的外壁支撑在支撑筋13上，从而内壳11的外壁和外壳12的内壁之间形成密封腔10。
37.内壳11和外壳12可以为塑料材质也可以为金属材质，本技术实施例对内壳11和外壳12的材质不做限定。
38.为了控制裸电芯20的温度，密封腔10内可以设有相变液40，通过相变液40的液态和气态的转化，控制裸电芯20的温度。例如，当裸电芯20释放热量时，密封腔10内的相变液40吸收裸电芯20释放的热量，以使部分相变液40由液态转化为气态。当然，实际应用过程中，当相变液40吸收裸电芯20释放的热量时，也可以是全部相变液40由液态转化为气态。本技术实施例对转化为气态的相变液40的量不作限定。
39.相变液40是一种吸收热量后至少部分组分可由液态转化为气态，从而保持温度基本不变的液体。相变液40可以为单质，也可以为混合溶液。相变液40可以选用比热容较高的材质，例如水。
40.相变液40由液态转化为气态后，使得密封腔10内的压力升高。为了防止密封腔10内的压力过高，导致内壳11或外壳12发生破坏，如图1和图2所示，外壳12上设有与密封腔10连通的泄压阀30。泄压阀30在密封腔10的气压到达预设值时打开，以使至少部分相变液40从泄压阀30排出，从而降低密封腔10内的气压。
41.其中，可以是密封腔10内的气态相变液40从泄压阀30排出，也可以是密封腔10内的液态相变液40从泄压阀30排出，还可以是气态和液态相变液40同时从泄压阀30排出。
42.其中，密封腔10内的气压到达预设值时，泄压阀30可以自动打开，也可以受外部控制而打开。例如，泄压阀30可以为机械式压力阀，在压力达到预设值时自动打开。或者，泄压阀30为电控阀，单体电池还包括压力传感器，压力传感器在监测到密封腔10内的气压达到预设值后，泄压阀30接收关闭信号，使泄压阀30关闭。
43.预设值的大小可以根据内壳11和外壳12的刚度、强度灵活设定，本技术实施例对此不作限定。
44.密封腔10内还可以设有阻燃剂50，阻燃剂50不容易燃烧。泄压阀30打开时，阻燃剂50由密封腔10排出到单体电池周围的空间，从而稀释单体电池周围的可燃气体，以防止单体电池发生燃烧，或者减小单体电池的火势。
45.阻燃剂50可以为液体，也可以为气体。当阻燃剂50为液体时，阻燃剂50可以作为相变液40的一部分，吸收裸电芯20释放的热量后转化为气体，并由泄压阀30排出到单体电池的周围。当阻燃剂50为液体时，泄压阀30的出口也可以设有雾化装置，液体阻燃剂50经过泄压阀30和雾化装置后，喷出雾状阻燃剂50。
46.其中，泄压阀30打开时，可以是先排出相变液40，再排出阻燃剂50，也可以是先排出阻燃剂50，再排出相变液40，还可以是同时排出阻燃剂50和相变液40。本技术实施例对此不作限定。
47.示例性地，阻燃剂50为气体，部分相变液40由液态变为气态后，与阻燃剂50混合形
成混合气体，泄压阀30打开时，混合气体由泄压阀30排出。即，阻燃剂50与相变液40同时排出。
48.示例性地，阻燃剂50为液体，阻燃剂50与相变液40不溶解，且阻燃剂50的密度与相变液40的密度不同，使得阻燃剂50和相变液40分层，泄压阀30与密度较大的一层连通。泄压阀30打开时，密度较大的一层先由泄压阀30排出，使得液位下降，当密度较小的一层与泄压阀30连通时，密度较小的一层可以从泄压阀30排出。
49.例如，阻燃剂50的密度大于相变液40的密度，泄压阀30与阻燃剂50所在层连通，泄压阀30打开时，阻燃剂50先排出，相变液40后排出。
50.又例如，阻燃剂50的密度小于相变液40的密度，泄压阀30与相变液40所在层连通，泄压阀30打开时，相变液40先排出，阻燃剂50后排出。
51.如图1所示，当阻燃剂50为气体阻燃剂50时，密封腔10的部分空间容置有相变液40，密封腔10的剩余空间容置有阻燃剂50。也就是说，密封腔10包括液体容置空间和气体容置空间。液体容置空间和气体容置空间之间可以设置分割结构，也可以不设置分割结构。
52.当液体容置空间和气体容置空间之间设置分割结构时，液体容置空间和气体容置空间之间可以完全隔绝，也可以连通。
53.示例性地，当液体容置空间和气体容置空间之间完全隔绝时，液体容置空间和气体容置空间之间可以设置弹性隔板，液体容置空间内容置有相变液40，相变液40吸收热量后产生气体，从而挤压弹性隔板，使弹性隔板朝向气体容置空间弯曲。气体容置空间内容置有阻燃剂50，阻燃剂50在弹性隔板的挤压下气压升高，从而使泄压阀30打开，排出阻燃剂50。
54.示例性地，液体容置空间和气体容置空间之间设置隔板，隔板上设有开孔，以连通液体容置空间和气体容置空间。
55.其中，阻燃剂50为气态阻燃剂50时，阻燃剂50可以为惰性气体。
56.相变液40与密封腔10的体积比为a，a的取值范围可以根据裸电芯20的发热量、所需阻燃剂50的量以及泄压阀30的预设值灵活确定。示例性地，50％≤a＜100％。当然，a的值也可以小于50％。可选地，全部相变液40转化为气态所需要的能量大于裸电芯20所能释放的最大能量。
57.裸电芯20包括多个侧面，单体电池包括多个密封腔10，多个侧面中的至少两个侧面分别对应设置有密封腔10。
58.示例性地，裸电芯20多个侧面包括第一侧面和第二侧面，单体电池的密封腔10包括第一密封腔10和第二密封腔10，第一密封腔10对应第一侧面设置，第二密封腔10对应第二侧面设置。使得第一侧面和第二侧面的温度得到控制，散热效果更好，且裸电芯20的第一侧面和第二侧面的温度更加均匀。
59.当然，对应第一侧面也可以设置两个、三个、四个等密封腔10，本技术实施例对裸电芯20一个侧面对应设置的密封腔10的数量不作限定。裸电芯20不同侧面对应设置的密封腔10的数量可以相同，也可以不同。
60.裸电芯20的每个侧面均对应设有至少一个密封腔10，使得裸电芯20每个侧面的温度都能得到控制，一方面使得裸电芯20各个部分的温度更加均匀；另一方面，密封腔10更多使得裸电芯20对应的相变液40更多，使相变液40对裸电芯20的温度调控能力更强。
61.示例性地，裸电芯20整体呈长方体，包括六个侧面，每个侧面均对应设置一个密封腔10。
62.其中，裸电芯20的不同侧面的面积可能不同，密封腔10的大小以及密封腔10内相变液40的多少与裸电芯20的侧面面积正相关，面积越大密封腔10体积越大，相变液40的量越大。
63.多个密封腔10可以连通，使得连通的密封腔10温度大致相同，从而使裸电芯20不同位置的温度更加接近。其中，多个密封腔10连通是指多个密封腔10中的部分密封腔10连通，或者多个密封腔10全部连通。
64.示例性地，裸电芯20包括六个侧面，对应每个侧面均设置一个密封腔10，共六个密封腔10，六个密封腔10连通形成一个整体。
65.当然，多个密封腔10也可以相互独立，各自独立的控制对其对应的裸电芯20的温度。
66.当单体电池包括多个密封腔10时，外壳12上连接有多个泄压阀30，每个密封腔10对应的外壳12上均设置有泄压阀30。设置多个泄压阀30后，使得排出阻燃气体的位置更多，从而使阻燃气体可以更加均匀的分布在单体电池的周边，从而阻止单体电池燃烧，或者减小单体电池的火势。
67.示例性地，单体电池整体呈长方体，长方体的每个角均对应设置有泄压阀30。
68.当然，一个密封腔10也可以对应设置多个泄压阀30，实际应用过程中可以根据情况灵活选择。
69.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
70.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
71.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种单体电池，其特征在于，包括内壳(11)、外壳(12)、裸电芯(20)、相变液(40)、泄压阀(30)和阻燃剂(50)；所述内壳(11)内部设有容置腔，所述容置腔用于容置所述裸电芯(20)；所述外壳(12)设置在所述内壳(11)外侧并与所述内壳(11)围成密封腔(10)，所述外壳(12)上设有与所述密封腔(10)连通的所述泄压阀(30)；所述相变液(40)容置在所述密封腔(10)内，所述相变液(40)用于在吸收所述裸电芯(20)的热量后至少部分所述相变液(40)由液态变为气态；所述泄压阀(30)在所述密封腔(10)的气压到达预设值时打开，以将至少部分所述相变液(40)排出；所述阻燃剂(50)容置在所述密封腔(10)内，所述阻燃剂(50)用于在所述泄压阀(30)打开时由所述密封腔(10)排出。2.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述阻燃剂(50)为气体阻燃剂，所述密封腔(10)的部分空间容置有所述相变液(40)，所述密封腔(10)的剩余空间容置有所述阻燃剂(50)。3.根据权利要求2所述的单体电池，其特征在于，所述相变液(40)与所述密封腔(10)的体积比为(50～100)：100。4.根据权利要求1-3任一项所述的单体电池，其特征在于，所述单体电池包括多个所述密封腔(10)，所述裸电芯(20)包括多个侧面，多个侧面中的至少两个侧面分别对应设置有所述密封腔(10)。5.根据权利要求4所述的单体电池，其特征在于，所述裸电芯(20)的每个侧面均对应设有至少一个所述密封腔(10)。6.根据权利要求4所述的单体电池，其特征在于，多个所述密封腔(10)连通。7.根据权利要求4所述的单体电池，其特征在于，所述外壳(12)上连接有多个泄压阀(30)，每个所述密封腔(10)对应的所述外壳(12)上均设置有所述泄压阀(30)。8.根据权利要求1-3任一项所述的单体电池，其特征在于，所述外壳(12)和所述内壳(11)之间设有支撑筋，所述支撑筋一侧与所述外壳(12)连接，另一侧与所述内壳(11)连接。9.根据权利要求8所述的单体电池，其特征在于，所述支撑筋与所述外壳(12)或所述内壳(11)为一体结构。10.一种电池包，其特征在于，包括箱体以及设置在所述箱体内的如权利要求1-9任一项所述的单体电池。

技术总结
本申请实施例提供了一种单体电池和电池包，涉及电池技术领域。单体电池包括内壳、外壳、裸电芯、相变液、泄压阀和阻燃剂；所述内壳内部设有容置腔，所述容置腔用于容置所述裸电芯；所述外壳套设在所述内壳外侧并与所述内壳围成密封腔，所述外壳上设有与所述密封腔连通的所述泄压阀；所述相变液容置在所述密封腔内，所述相变液用于在吸收所述裸电芯的热量后至少部分所述相变液由液态变为气态；所述泄压阀在所述密封腔的气压到达预设值时打开；所述阻燃剂容置在所述密封腔内，所述阻燃剂用于在所述泄压阀打开时由所述密封腔排出。所述泄压阀打开时由所述密封腔排出。所述泄压阀打开时由所述密封腔排出。


技术研发人员：刘建龙 弘利军 宗福才
受保护的技术使用者：欣旺达电动汽车电池有限公司
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/17