CN101728596A - 一种电池组和包括该电池组的电池包 - Google Patents

Abstract

公开了一种电池组，该电池组包括至少一个单电池和围绕该至少一个单电池的流体通道，所述流体通道具有连通的流入口和流出口，其中，所述单电池的电极端子的至少一部分位于所述流体通道中。还公开了一种电池包，该电池包包括依次排列的多个电池组，其中，所述电池组为本发明所提供的电池组，且该多个电池组的流入口和流出口相互连通。按照本发明所提供的电池组和电池包，由于省略了设置在单电池之间的隔板，从而在实现有效散热的作用的同时，使电池组和电池包的体积和重量大大下降，从而提高了电池组和电池包的能量体积比。

Description

一种电池组和包括该电池组的电池包

技术领域

本发明涉及二次电池领域，更具体地说，涉及一种二次电池的电池组和包括该电池组的电池包。

背景技术

由于二次电池具有能够多次充电，以反复多次重复使用的特点，因而，作为替代一次性电池的供应电能的装置，二次电池(如锂离子电池)越来越多地应用于各种工作场合，如可以应用于各种便携式电子设备中，或者应用于电动汽车或混合动力车中。

但是，二次电池在充电和放电过程中会产生大量的热量，该热量不仅会影响电池的性能，而且如果热量积聚到一定程度后，很可能会引起二次电池的爆炸。因而，对于二次电池而言，具有较好的散热性能是非常重要的。

中国专利CN1855598A公开了一种具有散热结构的电池模块，如图1所示。该电池模块包括多个连接的单电池11和容纳该多个单电池11的壳体12，其中，所述单电池11之间设置有隔板20，所述壳体12具有流通介质入口12a和流通介质出口12b。在具有该散热结构的电池模块中，流通介质从流通介质入口12a进入壳体12中，然后在隔板20的导向作用下，流经各个单电池11之间的间隙，之后从流通介质出口12b流出壳体12，并在流经壳体12的过程中将单电池11中产生的热量带走，从而实现对电池模块进行散热的作用。

但是，在该电池模块中，由于相邻的单电池之间必须设置有用于引导流通介质的隔板20，因而，该电池模块的体积不可避免地相对较大，而重量也较重，从而使电池模块的能量体积比较低。因此，这种电池模块不能满足当前技术领域对二次电池需要具有较小体积和较轻重量的要求。

发明内容

本发明的一个目的在于克服现有的电池模块能量体积比较低的缺陷，而提供一种具有较高的能量体积比的电池组。

本发明的另一目的还在于提供一种具有较大能量体积比的电池包，该电池包包括上述具有较大能量体积比的电池组。

根据本发明的一个方面，提供了一种电池组，该电池组包括至少一个单电池和围绕该至少一个单电池的流体通道，所述流体通道具有连通的流入口和流出口，其中，所述单电池的电极端子的至少一部分位于所述流体通道中。

本申请的发明人研究发现，在二次电池中，尤其是用作动力电池的大型二次电池中，当其在充电和放电时，电池的充放电电流很大，容易引起整个电池的温度变化。而电流由电池中间部位向电池两端是一个集中的过程，即越靠近电池两端的方向，电流密度越高，温度也就越高，尤其在电极端子上，其面积相对较小，而又是金属材质容易发热，因而其上温度最高。另外电极的极耳连接处、电极端子连接处都是物理连接，其阻抗比电化学反应的阻抗较大，这也是电极端子温度很高的一个主要原因。因此电极端子是电池散热的关键部位，也是电池安全性的重要环节。

因此，按照本发明所提供的电池组，由于在该电池组中，单电池的电极端子的至少一个部分位于用于散热的流体通道中，因而，当流通介质通过连通流入口和流出口的流体通道时，能够有效地将电极端子的大量热量带走，从而起到散热作用。而且，与上述现有的电池模块相比，省略了设置在单电池之间的隔板，从而在实现有效散热的作用的同时，使电池组的体积和重量大大下降，因而，本发明所提供的电池组具有较高的能量体积比。

根据本发明的另一方面，还提供了一种电池包，该电池包包括依次排列的多个电池组，其中，所述电池组为本发明所提供的上述电池组，且该多个电池组的流入口和流出口相互连通。

在该电池包中，由于电池包由多个本发明所提供的电池组依次排列连接而成，因而同样能够利用电池组中的流体通道对单电池的电极端子直接进行有效的散热，而且无需在单电池之间设置隔板，从而使本发明所提供的电池包具有较高的能量体积比。

附图说明

图1为现有技术中的电池模块的示意图；

图2为根据本发明的一种实施方式的电池组的示意图；

图3为图2中电池组的立体示意图；

图4为根据本发明的另一种实施方式的电池组的流入口和流出口的示意图；

图5为根据本发明一种实施方式的电池包的示意图；

图6为根据本发明另一种实施方式的电池包的示意图；

图7为根据本发明另一种实施方式的电池包的示意图。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的实施方式进行详细地描述。

如图2至图4所示，根据本发明的一种实施方式，提供了一种电池组，该电池组包括至少一个单电池1和围绕该至少一个单电池的流体通道5，其中，流体通道5具有连通的流入口3和流出口4，单电池的电极端子的至少一部分位于流体通道5中。

在本发明所提供的电池组中，流通介质在经由流入口3流入流体通道5，并经由流出口4流出的过程中，由于单电池的电极端子的至少一部分位于该流体通道5内，从而能够与单电池的电极端子发生热交换，以对单电池的温度进行调整，实现对单电池的增温或散热。与图1中已有的电池组不同，流体通道5不是通过单电池之间的隔板来形成，而是至少经过单电池的电极端子(电极的端部)而形成(也就是说，单电池的电极端子的至少一部分位于壳体2的流体通道5中)，从而使电池组的体积和重量大大下降，因而，本发明所提供的电池组具有较高的能量体积比。

在二次电池的充电和放电过程中，产生热量的主要部分即是单电池的电极端子(以及该电子端子附近)，因而，当流通介质流过流体通道5时，能够与单电池的电极端子直接接触，有效地带走电极端子产生的热量，从而具有较好的散热效果。

上述流体介质可以是各种流体，可以是液体(如硅油)或气体(如冷却风)。

围绕单电池1的流体通道5可以由多种方式来形成。

根据本发明的一种实施方式，电池组还包括容纳有所述至少一个单电池1的壳体2，流体通道5位于单电池1的外表面与壳体2的内表面之间，流入口3和流出口4分别位于壳体2上。

在该实施方式中，当将(多个)单电池1放置到壳体2中之后，通过单电池1与壳体2相互间隔而在该单电池1与壳体2之间形成的空间形成上述流体通道5。流体通道5可以根据电池组不同的结构而选择不同的路径，只要确保单电池1的电极端子的至少一部分位于流体通道5中，满足与流体介质的热交换的要求即可。在该情况下，流体通道5通过壳体2与单电池1而形成。

根据本发明的另一种实施方式，流体通道5为连通的管道。在该实施方式中，只需要将管道设置为围绕至少一个单电池1，并使该单电池1的电极端子的至少一部分位于该管道内即可。与上述实施方式中以壳体2与单电池1而形成流体通道5不同，本实施方式利用连通起来的管材或管道(如塑料管材或钢管等)来形成流体通道5，并使单电池1的电极端子的至少一部分位于流体通道5中，以满足电极端子与流通介质进行热交换的要求。由于通过连通的管材来形成上述管道5，因而可以确保对流通介质进行有效地引导作用，从而利用驱动装置(如气泵或液压泵)向上述管道中通入压力相对较大的流通介质，以获得更好的散热效果。

而且，利用连通起来的管道作为流体通道5，流经上述流体通道5的介质更适于采用液体(如硅油或冷却液)作为流通介质。

在一种优选的实施方式中，单电池1具有电极散热片6，该电极散热片6与所述单电池1的电极端子相连并位于流体通道5中。电极散热片6的作用是传导单电池1的电极端子所产生的热量。因而，通过该电极散热片6，能够及时有效地将单电池1的电极端子产生的热量传导到该电极散热片6上，从而在流通介质流经流体通道5时，更有利于将更多的热量传递给流通介质，具有更好的散热效果。

电极散热片6可以通过多种方式与单电池1的电极端子连接，如通过焊接或粘接的方式，以使电极散热片6与单电池1的电极端子牢固连接。

根据本发明的一种实施方式，电极散热片6还可以与单电池1的电极端子一体形成，也就是说，二者为单个整体部件，以便于大规模制造，从而降低制造成本。在该情况下，电极散热片6形成为单电池1的电极端子的一部分，位于流体通道5内，以传导单电池1的电极所产生的热量。

为了有效地发挥电极散热片6的传导热量的作用，在优选情况下，电极散热片6由包括金属在内的热的良导体材料制成，如铝、铜、铝合金、钢或铁等。进一步优选地，为了适应电极散热片6与电极一体形成的实施方式，电极散热片6还可以同时为热和电的良导体材料制成，在该情况下，可以选择铝、铜等适于制作电极的金属材料，以满足电极电连接的要求。

此外，为了提高电极散热片6的散热能力，优选地，电极散热片6具有较大的表面积。电极散热片6的表面积越多，则流通介质流经该电极散热片6时，能够带走的热量也越多，从而能够提高散热效率。

使电极散热片6具有较大的表面积可以通过多种方法来实现，例如，可以将电极散热片6做成弯折的片状，或者在电极散热片6上加工有多条凹槽或凸起等。

流入口3和流出口4可以设置在电池组的壳体2的任意位置，只要能够便于形成连通流入口3和流出口4的流体通道5即可。

如图2和图3所示，根据本发明的一种实施方式，流入口3和流出口4位于壳体2的同一侧。因而，连通流入口3和流出口4的流体通道5经过所述至少一个单电池1一端的电极端子，再经过至少一个单电池1的侧部，然后经过至少一个单电池1的另一端的电极端子。可见，在该情况下，流体通道5能够对电池组中的所述单电池1的两相对端的电极同时进行散热。

如图4所示，根据本发明的另一种实施方式，壳体2的相对的两侧分别具有各一对流入口和流出口3，4；3’，4’，该各一对流入口和流出口3，4；3’，4’分别由两个互不连通的流体通道5，5’所连通。

流通介质可以从流入口3进入壳体2，流经一个流体通道5，并从流出口4流出壳体2；流通介质还可以从流入口3’进入壳体2，流经另一流体通道5’，而从流出口4’流出壳体2。由此可知，通过两个流体通道5和5’，可以对电池组中单电池的两端电极分别进行通风，从而提高了散热效率。

由图4可知，流通介质还可以在流体通道5和流体通道5’中具有相反的流向，这样能够实现对电池组进行相对较为均匀的散热效果。

为了获得较好的散热效果，优选地，流体通道5和5’之间相互不连通，当然，所述流体通道也可以连通，以形成循环通路。例如，流出口4可以与流入口3’连通，以实现流通介质的循环，从而有利于使用一个驱动装置(如鼓风机)驱动流通介质的循环。

在电池组具有更多对流入口3和流出口4的实施方式中，由于流通介质可以通过更多的流体通道进行流通，因而能够获得更好的散热效果。在该实施方式中的原理与图4所示的实施方式中的原理类似，在此不再进行赘述。

根据本发明，还提供了一种包括有本发明的电池组的电池包，其中，该电池包包括依次排列的多个电池组，所述电池组为本发明所提供的上述电池组，且该多个电池组的流入口和流出口相互连通。

电池包包括多个电池组，关于电池组之间的电连接关系为本领域普通技术人员所熟知，本发明的电池包侧重于电池包的散热问题，而使用本发明所提供的上述电池组。

在该电池包中，通过将多个电池组的流入口3和流出口4连通起来，从而形成了流通介质通路。当流通介质进入电池包时，可以通过该流通介质通路而对整个电池包中的每个电池组进行散热，以确保电池包的温度处于正常范围内，使电池包能够正常地工作。

由于该电池包利用本发明所提供的电池组，因而，能够具有较好的散热效果，并能够使电池包的体积和重量大大下降，以具有较高的能量体积比。

在电池包中，电池组的流入口3和流出口4的连接可以具有多种方式。

例如，如图5所示，多个电池组中每个电池组的流入口3和流出口4依次串联，从而形成流通介质通路。在该情况下，流通介质由第一个电池组的流入口3进入电池包中，然后依次经过各个电池组，最后从最后一个连接的电池组的流出口4中流出。或者，如图6所示，电池包利用如图4所示的电池组，并将各个电池组的流入口和流出口连通，从而能够获得两条流通介质通路，以具有较好的散热效果。

本发明还提供了一种包括管道10形成流体通道5的电池组的电池包，如图7所示。该电池包具有排列的多个电池组，还包括各个电池组的流体通道连通成为管道10，而且各个单电池的电极端子的至少一部分位于管道10中。

虽然上述文字对本发明的具体实施方式进行了描述，但本领域的普通技术人员应该明白，本发明所包含的内容并不限于此，在不脱离本发明实质范围的前提下，可以做出各种修改、替换和变化。

Claims (11)

1.一种电池组，该电池组包括至少一个单电池(1)和围绕该至少一个单电池的流体通道(5)，所述流体通道(5)具有连通的流入口(3)和流出口(4)，其特征在于，所述单电池(1)的电极端子的至少一部分位于所述流体通道(5)中。

2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述电池组还包括容纳所述至少一个单电池(1)的壳体(2)，所述流体通道(5)位于所述单电池(1)的外表面与所述壳体(2)的内表面之间，所述流入口(3)和所述流出口(4)分别位于所述壳体(2)上。

3.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述流体通道(5)为连通的管道。

4.根据权利要求2或3所述的电池组，其特征在于，所述单电池(1)具有电极散热片(6)，该电极散热片(6)与所述单电池(1)的电极端子相连并位于所述流体通道(5)中。

5.根据权利要求4所述的电池组，其特征在于，所述电极散热片(6)与所述单电池(1)的电极端子一体形成。

6.根据权利要求5所述的电池组，其特征在于，所述电极散热片(6)由包括金属在内的热的良导体材料制成。

7.根据权利要求6中任意一项所述的电池组，其特征在于，所述电极散热片(6)为弯折的片状。

8.根据权利要求2所述的电池组，其特征在于，所述流入口(3)和流出口(4)位于所述壳体(2)的同一侧。

9.根据权利要求2所述的电池组，其特征在于，在所述壳体(2)的相对的两侧分别设置有各一对流入口和流出口(3，4；3’，4’)，该各一对流入口和流出口(3，4；3’，4’)分别由两个互不连通的流体通道(5，5’)所连通。

10.一种电池包，该电池包包括依次排列的多个电池组，其特征在于，所述电池组为根据权利要求1至9中任意一项所述的电池组，且该多个电池组的流入口(3)和流出口(4)相互连通。

11.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于，所述多个电池组中每一个电池组的流入口(3)和流出口(4)依次串联。

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