电池箱体、电池及用电装置的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池箱体、电池及用电装置。


背景技术：

2.随着电池行业的不断发展，对电池包的能量密度要求越来越高，为提升电池包内部空间的利用率，通常会将箱体内的电池单体等部件紧凑排布，使得电池单体距离箱体的边框距离较近。同时，受限于对包络尺寸和能量密度的要求，箱体边框的厚度通常较小，导致箱体抗挤压能力受限，从而导致电池包在承受挤压和碰撞时，内部的部件难以得到良好的防护。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本技术提供一种电池箱体、电池及用电装置，能够解决目前的电池在承受挤压和碰撞时，内部的部件难以得到良好的防护的问题。
4.第一方面，本技术提供了一种电池箱体，包括底板以及多个侧板，各所述侧板均与所述底板连接，并与所述底板围设形成容纳槽；所述侧板包括内侧壁、外侧壁以及位于所述内侧壁和所述外侧壁之间的负泊松比结构。
5.本技术实施例的技术方案中，通过在侧板的内侧壁与外侧壁之间设置负泊松比结构，使得当侧板受到自容纳槽外向容纳槽内的侧向挤压力时，侧板在与受力方向垂直的方向上收缩，即电池箱体受到侧面挤压和碰撞载荷时，能够实现侧板材料向内部收缩，从而提升侧板的压缩模量，使电池箱体具备良好的抗挤压能力和抗球击能力，进而更好地保护电池箱体的内部部件，解决目前的电池在承受挤压和碰撞时，内部的部件难以得到良好的防护的问题。
6.在一些实施例中，所述内侧壁、所述外侧壁和所述负泊松比结构一体成型。通过设置内侧壁、外侧壁以及负泊松比结构一体成型，使得侧板结构更稳定。
7.在一些实施例中，所述负泊松比结构包括阵列分布的多个负泊松比单元；每一所述负泊松比单元具有沿第一方向相对设置的两个内凹部；和/或每一所述负泊松比单元具有沿第二方向相对设置的两个内凹部；其中，所述第一方向和所述第二方向彼此垂直。通过上述设置，使得多个负泊松比单元均匀地分布在侧板的各个部位，从而使侧板的各个部位均能更好地抗挤压。并且，每一个负泊松比单元具有至少两个相对设置的内凹部，使得负泊松比效应能够更充分地发挥作用。
8.在一些实施例中，在第一方向上相邻的两个负泊松比单元沿第二方向错位排布。可以理解的是，对单个负泊松比单元而言，与内凹部相邻的区段相对于内凹部形成凸出部。通过设置第一方向上相邻的两个负泊松比单元沿第二方向错位排布，使得在第一方向上相邻的两个负泊松比单元的内凹部相互错开，而使其中一个负泊松比单元的凸出部和与之相邻的另一个负泊松比单元的内凹部相对，从而使多个负泊松比单元紧密排布，充分利用内侧壁和外侧壁之间的空间，设置更多的负泊松比单元，以使侧板获得更高的抗挤压能力。
9.在一些实施例中，所述负泊松比单元包括：沿第一方向相对设置的第一构件和第二构件，分别设有一内凹部；沿第二方向相对且平行设置第三构件和第四构件，连接于所述第一构件和所述第二构件之间。通过第一构件和第二构件相对设置，且第一构件和第二构件分别设有一内凹部，而第三构件和第四构件相对且平行设置，并连接于第一构件和第二构件之间，利用第一构件、第二构件、第三构件和第四构件组成形成负泊松比单元，从而利用负泊松比单元增强侧板的抗挤压能力。
10.在一些实施例中，所述负泊松比单元呈六边形设置。设置六边形的负泊松比单元，结构简单，容易实现量产。
11.在一些实施例中，沿第一方向，相邻的两个所述负泊松比单元部分共用一个所述第一构件或一个所述第二构件；沿第二方向，相邻的两个所述负泊松比单元完全共用一个所述第三构件或所述第四构件。使多个负泊松比单元紧密排布，充分利用内侧壁和外侧壁之间的空间，设置更多的负泊松比单元，以使侧板获得更高的抗挤压能力。
12.在一些实施例中，所述底板内部设有负泊松比结构。通过在底板内部设置负泊松比结构，使底板的抗挤压能力也得到增强，从而进一步提升电池箱体对其内部部件的保护效果。
13.第二方面，本技术提供了一种电池，其包括上述实施例中的电池箱体。
14.第三方面，本技术提供了一种用电装置，其包括上述实施例中的电池，所述电池用于提供电能。
15.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
16.通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
17.图1为本技术一些实施例的车辆的结构示意图；
18.图2为本技术一些实施例的电池箱体的结构示意图；
19.图3为本技术一些实施例的电池箱体的侧板的剖面结构示意图；
20.图4为图3中侧板另一视角的剖面结构示意图。
21.附图标号说明：
22.10、车辆；11、电池；12、控制器；13、马达；
23.100、底板；200、侧板；210、内侧壁；220、外侧壁；230、负泊松比结构；231、负泊松比单元；231a、内凹部；231b、第一构件；231c、第二构件；231d、第三构件；231e、第四构件。
具体实施方式
24.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术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技术。但是本技术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
违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
25.在本技术的描述中，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技术和简化描述，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技术的限制。
26.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
27.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
28.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
29.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。在本技术的描述中，“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。
30.在本技术中，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技术中的具体含义。
31.在本技术中，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。
32.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。
33.目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用
领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
34.在电池中，为了安全和有效地管理电池内部的单颗电池单体，需要将电池单体有序排布。其中，一组电池单体可以组成一个模组，而几个模组则可以组成一个电池包。电池单体指单个含有正、负极的电化学电芯。电池模组可以理解为电池单体经串联并联方式组合，加装单体电池监控与管理装置后形成的电池单体与电池包的中间产品，其结构需对电池单体起到支撑、固定和保护作用。当数个电池模组被电池管理系统(bms，battery management system)和热管理系统共同控制或管理起来后，这个统一的整体就叫做电池包。
35.随着电池行业的不断发展，对电池包的能量密度要求越来越高，为了提升电池包内部空间的利用率，通常会将电池箱体内的部件紧凑排布，而电池箱体通常包括底板和设于底板上的边框，边框包括多个侧板，多个侧板与底板围设形成容纳槽，电池单体等部件位于容纳槽中，使得电池单体距离电池箱体的边框距离较近。同时，受限于对包络尺寸和能量密度的要求，电池箱体的边框的厚度通常较小，无法通过增加边框的厚度来抵抗挤压和碰撞，导致电池箱体抗挤压能力受限，从而导致电池包在承受挤压和碰撞时，内部的部件难以得到良好的防护。
36.基于上述考虑，为了解决电池箱体抗挤压能力不佳导致电池内部的部件难以得到良好防护的问题，发明人经过深入研究，设计了一种电池箱体及包括该电池箱体的电池，通过在电池箱体的侧板上设置负泊松比结构，利用负泊松比效应，使侧板受到挤压时，侧板会向自身内部收缩，压缩模量随着体积压缩比的增大而增大，起到很好的抗挤压和球击防护作用。
37.本技术实施例公开的电池可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本技术公开的电池组成该用电装置的电源系统，这样，有利于提升电池箱体的抗挤压性能，对电池箱体内部的部件起到良好的防护作用。
38.本技术实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以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，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
39.以下实施例为了方便说明，以本技术一实施例的一种用电装置为车辆为例进行说明。
40.请参阅图1，图1为本技术一些实施例提供的车辆的结构示意图。车辆10可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，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。车辆10的内部设置有电池11，电池11可以设置在车辆10的底部或头部或尾部。电池11可以用于车辆10的供电，例如，电池11可以作为车辆10的操作电源。车辆10还可以包括控制器12和马达13，控制器12用来控制电池11为马达13供电，例如，用于车辆10的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
41.在本技术一些实施例中，电池11不仅可以作为车辆10的操作电源，还可以作为车辆10的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆10提供驱动动力。
42.根据本技术的一些实施例，参照图2和图3，图2为本技术一些实施例提供的电池箱体的结构示意图，图3为本技术一些实施例提供的电池箱体的侧板的剖面结构示意图。本申
请提供了一种电池11箱体，电池11箱体包括底板100以及多个侧板200。多个侧板200与底板100连接，并与底板100围设形成容纳槽。侧板200包括内侧壁210、外侧壁220以及位于内侧壁210与外侧壁220之间的负泊松比结构230。其中，容纳槽可以用来容纳电池11单体等部件。
43.负泊松比效应(negative poisson’s ratio)，是指受拉伸时，材料在弹性范围内横向发生膨胀；而受压缩时，材料的横向反而发生收缩。
44.上述实施例中，通过在侧板200的内侧壁210与外侧壁220之间设置负泊松比结构230，使得当侧板200受到自容纳槽外向容纳槽内的侧向挤压力时，侧板200在与受力方向垂直的方向上收缩，即电池11箱体受到侧面挤压和碰撞载荷时，能够实现侧板200材料向内部收缩，从而提升侧板200的压缩模量，使电池11箱体具备良好的抗挤压能力和抗球击能力，进而更好地保护电池11箱体的内部部件，解决目前的电池11在承受挤压和碰撞时，内部的部件难以得到良好的防护的问题。
45.根据本技术的一些实施例，可选地，请继续参考图2和图3，内侧壁210、外侧壁220和负泊松比结构230一体成型。通过设置内侧壁210、外侧壁220以及负泊松比结构230一体成型，使得侧板200结构更稳定，从而更好地电池11箱体内部的部件起到防护作用。进一步地，侧板200的材质可选择铝或者复合材料。具体地，内侧壁210、外侧壁220以及负泊松比结构230成型的方式可选择挤出成型，成型工艺简单，从而提高生产效率。
46.根据本技术的一些实施例，可选地，负泊松比结构230包括阵列分布的多个负泊松比单元231，每一负泊松比单元231具有沿第一方向相对设置的两个内凹部231a。通过设置负泊松比结构230包括阵列分布的多个负泊松比单元231，使得多个负泊松比单元231均匀地分布在侧板200的各个部位，从而使侧板200的各个部位均能更好地抗挤压。并且，每一个负泊松比单元231具有沿第一方向相对设置的两个内凹部231a，使得负泊松比效应能够更充分地发挥作用。
47.在另一些实施例中，负泊松比结构230包括阵列分布的多个负泊松比单元231，每一负泊松比单元231具有沿第二方向相对设置的两个内凹部231a。通过设置负泊松比结构230包括阵列分布的多个负泊松比单元231，使得多个负泊松比单元231均匀地分布在侧板200的各个部位，从而使侧板200的各个部位均能更好地抗挤压。并且，每一个负泊松比单元231具有沿第二方向相对设置的两个内凹部231a，使得负泊松比效应能够更充分地发挥作用。
48.在另一些实施例中，负泊松比结构230包括阵列分布的多个负泊松比单元231，每一负泊松比单元231具有沿第一方向相对设置的两个内凹部231a，且每一负泊松比单元231具有沿第二方向相对设置的两个内凹部231a，其中，第一方向和第二方向彼此垂直。通过设置负泊松比结构230包括阵列分布的多个负泊松比单元231，使得多个负泊松比单元231均匀地分布在侧板200的各个部位，从而使侧板200的各个部位均能更好地抗挤压。并且，每一个负泊松比单元231具有沿第一方向相对设置的两个内凹部231a和沿第二方向相对设置的两个内凹部231a，进一步使得负泊松比效应能够更充分地发挥作用。
49.在上述实施例中，内凹部231a可以是内凹角，也可以是弧形的内凹部231a。负泊松比单元231的形状可以是具有内凹角的多边形，如四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等。进一步的，负泊松比单元231的形状可以是四角星形、五角星形、六角星形等。
50.根据本技术的一些实施例，可选地，在第一方向上相邻的两个负泊松比单元231沿第二方向错位排布。可以理解的是，对单个负泊松比单元231而言，与内凹部231a相邻的区段相对于内凹部231a形成凸出部。通过设置第一方向上相邻的两个负泊松比单元231沿第二方向错位排布，使得在第一方向上相邻的两个负泊松比单元231的内凹部231a相互错开，而使其中一个负泊松比单元231的凸出部和与之相邻的另一个负泊松比单元231的内凹部231a相对，从而使多个负泊松比单元231紧密排布，充分利用内侧壁210和外侧壁220之间的空间，设置更多的负泊松比单元231，以使侧板200获得更高的抗挤压能力。
51.参阅图3和图4，图4为图3中侧板200另一视角的剖面结构示意图。根据本技术的一些实施例，可选地，负泊松比单元231包括：沿第一方向相对设置的第一构件231b和第二构件231c，分别设有一内凹部231a；沿第二方向相对且平行设置第三构件231d和第四构件，连接于第一构件231b和第二构件231c之间。通过第一构件231b和第二构件231c相对设置，且第一构件231b和第二构件231c分别设有一内凹部231a，而第三构件231d和第四构件相对且平行设置，并连接于第一构件231b和第二构件231c之间，利用第一构件231b、第二构件231c、第三构件231d和第四构件组成形成负泊松比单元231，从而利用负泊松比单元231增强侧板200的抗挤压能力。
52.根据本技术的一些实施例，可选地，负泊松比单元231呈六边形设置。设置六边形的负泊松比单元231，结构简单，容易实现量产。
53.根据本技术的一些实施例，可选地，沿第一方向，相邻的两个负泊松比单元231部分共用一个第一构件231b或一个第二构件231c；沿第二方向，相邻的两个负泊松比单元231完全共用一个第三构件231d或第四构件。231e通过上述设置，使多个负泊松比单元231紧密排布，充分利用内侧壁210和外侧壁220之间的空间，设置更多的负泊松比单元231，以使侧板200获得更高的抗挤压能力。
54.根据本技术的一些实施例，可选地，底板100内部设有负泊松比结构230。通过在底板100内部设置负泊松比结构230，使底板100的抗挤压能力也得到增强，从而进一步提升电池11箱体对其内部部件的保护效果。其中，底板100内部的负泊松比结构230与侧板200的负泊松比结构230相同或者相异。
55.根据本技术的一些实施例，本技术还提供了一种电池，包括以上任一方案所述的电池箱体。
56.根据本技术的一些实施例，本技术还提供了一种用电装置，包括以上任一方案所述的电池，并且电池用于为用电装置提供电能。
57.用电装置可以是前述任一应用电池的设备或系统。
58.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。
59.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。