CN103746084A - 动力电池及动力电池组 - Google Patents

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Abstract

一种动力电池，包括外壳、电池盖组件、电芯、螺母及导电支架。外壳为具有一开口的壳体；电池盖组件盖设于外壳的开口上，并与外壳密封绝缘连接；电芯收容于外壳内，并与电池盖组件和外壳均电性连接；螺母固定设置于电池盖组件远离外壳的底部的一侧上，并与电池盖组件电性连接；导电支架与外壳电性连接，且导电支架固定设置于外壳的底部的外表面上，导电支架上开设有供螺栓穿过的缺口。上述动力电池便于组装成电池组。此外，还提供使用上述动力电池的动力电池组。

Description

动力电池及动力电池组
技术领域
本发明属于电池领域，尤其涉及一种动力电池及动力电池组。
背景技术
目前，采用动力储能电池模块已经被广泛应用，传统的方法是采用点焊镍带的方法将很多电池并联或是串联，但是由于其工作电流一般很大，采用镍带焊接，会造成电池组内阻增加，发热量较大，直接降低了能量的利用率，而且在点焊之前还需要使用支架先将电池固定，组装复杂。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种便于组装成电池组的动力电池。
进一步，提供能量利用率较高且组装较为简单的动力电池组。
一种动力电池，包括：
外壳，为具有一开口的壳体；
电池盖组件，盖设于所述外壳的开口上，并与所述外壳密封绝缘连接；
电芯，收容于所述外壳内，并与所述电池盖组件和所述外壳均电性连接；
螺母，固定设置于所述电池盖组件远离所述外壳的底部的一侧上，并与所述电池盖组件电性连接；及
导电支架，与所述外壳电性连接，且所述导电支架固定设置于所述外壳的底部的外表面上，所述导电支架上开设有供螺栓穿过的缺口。
在其中一个实施例中，所述导电支架为U型结构，所述导电支架的一个支臂固定于所述外壳的底部的外表面上，所述缺口开设于所述导电支架的另一个支臂上。
在其中一个实施例中，所述电池盖组件包括盖设于所述外壳的开口上的电极帽及层叠于所述电极帽朝向所述外壳的底部的一面上的防爆片，所述螺母固定设置于所述电极帽远离所述防爆片的一面上，且所述螺母与所述电极帽电性连接，所述防爆片与所述外壳密封绝缘连接，且所述防爆片电性连接所述电芯与所述电极帽，所述防爆片的中部变形以使所述防爆片与所述电芯断开。
在其中一个实施例中，所述电池盖组件还包括热敏电阻环，所述热敏电阻环设置于所述电极帽与所述防爆片之间，且所述热敏电阻环电性连接所述电极帽与所述防爆片。
在其中一个实施例中，所述电池盖组件还包括防爆罩及绝缘圈，所述防爆罩与所述电芯电性连接，且所述防爆罩的中部与所述防爆片通过焊点连接，所述防爆罩上开设有通气孔，所述绝缘圈设置于所述防爆罩与所述防爆片之间，其中，所述防爆片变形以使所述焊点断开。
在其中一个实施例中，所述动力电池还包括固定地收容于所述外壳内、且固定地套设于所述电池盖组件上的绝缘套，所述绝缘套与所述外壳的内壁密封连接。
在其中一个实施例中，所述外壳的内壁上形成有凸环，所述外壳的开口边缘向内弯折形成弯折部，所述绝缘套夹持于所述凸环与所述弯折部之间。
一种动力电池组，包括电池模块，所述电池模块包括至少两个动力电池及多个螺栓，每个动力电池包括：
外壳，为具有一开口的壳体；
电池盖组件，盖设于所述外壳的开口上，并与所述外壳密封绝缘连接；
电芯，收容于所述外壳内，并与所述电池盖组件和所述外壳均电性连接；
螺母，固定设置在所述电池盖组件远离所述外壳的底部的一侧上，并与所述电池盖组件电性连接；及
导电支架，与所述外壳电性连接，且所述导电支架固定设置于所述外壳的底部的外表面上，所述导电支架上开设有缺口；
其中，一个螺栓穿设于其中一个动力电池的导电支架的缺口，并与其中另一个动力电池的螺母相螺合，且使所述其中一个动力电池与所述其中另一个动力电池串联。
一种动力电池组，包括动力电池模块、导电板、多个螺合件及多个紧固件，所述动力电池模块包括多个并列设置的动力电池、多个螺栓及导电连接板，每个动力电池包括：
外壳，为具有一开口的壳体；
电池盖组件，盖设于所述外壳的开口上，并与所述外壳密封绝缘连接；
电芯，收容于所述外壳内，并与所述电池盖组件和所述外壳均电性连接；
螺母，固定设置在所述电池盖组件远离所述外壳的底部的一侧上，并与所述电池盖组件电性连接；及
导电支架，与所述外壳电性连接，且所述导电支架固定设置于所述外壳的底部的外表面上，所述导电支架上开设有缺口；
其中，所述多个螺栓均穿设于所述导电连接板，并分别与所述多个动力电池的螺母相螺合，所述多个螺合件分别穿设于所述多个动力电池的导电支架的缺口，并且所述多个螺合件均穿设于所述导电板，所述多个紧固件设置于所述导电板远离所述导电支架的一侧，并分别与所述多个螺合件相螺合，以使所述多个动力电池并联。
在其中一个实施例中，所述动力电池模块为多个，所述多个动力电池模块层叠设置，其中，一个动力电池模块的多个螺栓分别穿设于所述多个导电支架的缺口，且均穿设于另一个动力电池模块的导电连接板，并与所述另一个动力电池模块的多个动力电池的螺母相螺合，以使所述多个动力电池模块串联。
上述动力电池通过在外壳的底部的外表面上设置导电支架，且导电支架与外壳电性连接，在电池盖组件远离外壳的底部的一侧上固定设置螺母，螺母与电池盖组件电性连接，当组装动力电池组的时候，直接使用螺栓穿过其中一个动力电池的导电支架的缺口，并与另一个动力电池的螺母相螺合，无需先将单个电池固定，就能够简单地将多个动力电池组装在一起，因此，上述动力电池便于组装成电池组。
附图说明
图1为一实施方式的动力电池组的结构示意图；
图2为图1所示的动力电池组的动力电池的结构示意图；
图3为图2所示的动力电池的分解图；
图4为图3所示的动力电池的外壳的结构示意图；
图5为图4沿A-A线的剖面图；
图6为图3所示的动力电池的电池盖组件与绝缘套的结构示意图；
图7为图6所示的动力电池的电池盖组件与绝缘套的分解图；
图8为6沿B-B线的剖面图；
图9为图2所示的动力电池省略了外壳、螺母和导电支架的结构示意图；
图10为图3所示的动力电池的电芯的部分展开图；
图11为二实施方式的动力电池组的结构示意图；
图12为图11所示的动力电池组的另一角度的结构示意图；
图13为三实施方式的动力电池组的结构示意图。
具体实施方式
下面主要结合附图及具体实施例对动力电池及动力电池组作进一步详细的说明。
如图1所示，一实施方式的动力电池组10，包括多个动力电池100及多个螺栓200。在图示中为两个动力电池100组装在一起。可以理解，在其它实施例中，也可以将三个、四个或是更多的动力电池100组装在一起形成动力电池组10。
请一并参阅图2及图3，动力电池100可以为圆柱动力电池，也可以为方形动力电池。动力电池100可以为镍氢电池、镍镉电池或锂离子电池等。其中，锂离子电池可以为锂电池或锂离子聚合物电池。每个动力电池100包括外壳110、电池盖组件120、电芯130、螺母140及导电支架150。
请一并参阅图4图5，外壳110为具有一开口的壳体。外壳110大致为圆柱型。在其它实施例中，外壳110也可以为方形的壳体。外壳110为钢壳。外壳110的内壁上形成有凸环112，外壳110的开口边缘向内弯折形成弯折部114。
请一并参阅图6、图7及图8，电池盖组件120盖设于外壳110的开口上，并与外壳110绝缘密封连接。电池盖组件120包括电极帽122及防爆片123。电极帽122盖设于外壳110的开口上。具体的，电极帽122的材质可以为钢、铜、铜镀镍、钢镀镍、不锈钢、铜镀银、铜镀金或铜银合金；电极帽122的材质优选为铜镀镍，由于铜镀镍不仅具有较好的抗氧化性能，导通电阻低，性价比较高。防爆片123层叠于电极帽122朝向外壳110的底部的一面上，防爆片123与外壳110密封绝缘连接。防爆片123电性连接电芯130与电极帽122，防爆片123的中部变形以使防爆片123与电芯130断开。具体的，防爆片123的材质为铝。更具体的，防爆片123包括可变形本体1232及沿可变形本体1232的边缘设置的凸沿1234。其中，凸沿1234与电极帽122的帽沿层叠，可变形本体1232的中部与电芯130通过焊点30连接。当可变形本体1232变形时，焊点30断开。具体的，电极帽122上开设有排气孔1222，从而避免由于动力电池100内产生大量气体而无法排除造成的爆炸。
进一步的，电池盖组件120还包括热敏电阻环124，热敏电阻环124设置于电极帽122与防爆片123之间，以隔离电极帽122与防爆片123，且热敏电阻环124电性连接电极帽122与防爆片123。具体的，热敏电阻环124为正温度系数热敏电阻（PTC）。PTC具有电阻率随温度升高而增大的特性，从而对电池起过热保护的作用。
进一步的，电池盖组件120还包括防爆罩126及绝缘圈127，防爆罩126与电芯130电性连接，且防爆罩126的中部与防爆片123通过焊点30连接，防爆罩126上开设有通气孔1262，绝缘圈127设置于防爆罩126与防爆片123之间，其中，防爆片123变形以使焊点30断开。具体的，可变形本体1232的中部与防爆罩126通过焊点30连接。其中，防爆罩126大致为圆形，绝缘圈127的外径大于防爆罩126的直径，以更好地使防爆罩126与防爆片123绝缘。在具体的实施例中，防爆罩126与防爆片123只通过焊点30电性连接，其它部分均不接触。具体的，防爆罩126的材质为铝。
可以理解，在其它实施例中，电池盖组件120可以不采用上述结构，例如，电池盖组件120可以仅包括电极帽122，电极帽122与外壳110密封绝缘连接，此时，该动力电池100不具有防爆功能。
请一并参阅图9及图10，电芯130收容于外壳110内，并与电极帽122和外壳110电性连接。具体的，电芯130大致为圆柱型。电芯130由正极片132、负极片134及隔膜136卷绕形成，其中，隔膜136为两个，一个隔膜136设置于正极片132和负极片134之间，以隔离正极片132和负极片134；另一个隔膜136将负极片134与外壳110的内壁隔离。防爆罩126与电芯130的正极片132电性连接，外壳110与电芯130的负极片134电性连接。在具体的实施例中，电芯130的一端设置有铝极耳137，另一端设置有镍极耳138；铝极耳137与防爆罩126电性连接，镍极耳138与外壳110电性连接。
进一步的，动力电池100还包括分别设置于电芯130的两端的第一绝缘垫160和第二绝缘垫170，其中，铝极耳137穿设于第一绝缘垫160，并与防爆罩126电性连接，镍极耳138穿设于第二绝缘垫170，并与外壳110的底部内表面接触，且镍极耳138与外壳110电性连接。
请再次参阅图3，螺母140固定设置于电池组件120远离外壳110的底部的一侧上，且螺母140与电池盖组件120电性连接。具体的，螺母140固定设置于电极帽122远离防爆片123的一面上，且螺母140与电极帽122电性连接。优选的，螺母140的材质可以为钢、铜、铜镀镍、钢镀镍、不锈钢、铜镀银、铜镀金或铜银合金；螺母140的材质优选为铜镀镍，由于铜镀镍不仅具有较好的抗氧化性能，导通电阻低，性价比较高。
导电支架150与外壳110电性连接，且导电支架150固定设置于外壳110的底部的外表面上，导电支架150上开设有供螺栓200穿过的缺口152。导电支架150的材质可以为钢、铜、铜镀镍、钢镀镍、不锈钢、铜镀银、铜镀金或铜银合金；导电支架150的材质优选为铜镀镍，由于铜镀镍不仅具有较好的抗氧化性能，导通电阻低，性价比较高。具体的，导电支架150为U型结构，导电支架150的一支臂固定于外壳110的底部的外表面上，缺口152开设于导电支架150的另一个支臂上。可以理解，在其它实施例中，导电支架150也可以为L型结构，此时，导电支架150的一个弯折端（图未示）的端面固定于外壳110的底部的外表面，缺口152设置于导电支架150的另一个弯折端的端部。
动力电池100还包括固定地收容于外壳110内、且固定地套设于电池盖组件120上的绝缘套180，绝缘套180与外壳110的内壁密封连接，绝缘套180与外壳110的内壁密封连接，以使电池盖组件120与外壳110密封绝缘连接。具体的，绝缘套180的内径与电极帽122的帽沿的外径相等，电极帽122的帽沿收容于绝缘套180。且绝缘套180为橡胶套；电极帽122的帽沿与绝缘套180的内壁弹性卡持。更具体的，电极帽122的帽沿的外径、热敏电阻环124的外径及防爆片123的凸沿1234的外径均相等，且电极帽122的帽沿、热敏电阻环124及防爆片123的凸沿1234均与绝缘套180的内壁弹性卡持，以将电极帽122、热敏电阻环124及防爆片123固定固定在绝缘套180内，且绝缘套180使电极帽122、热敏电阻环124及防爆片123均与外壳110绝缘。可以理解，使电极帽122与外壳110绝缘还可以采用其他方式，例如，在外壳110和电极帽122之间采用沥青等绝缘材料填充的方式实现密封绝缘连接。具体的，防爆罩126和绝缘圈127收容于绝缘套180内。具体的，绝缘套180夹持于凸环112和弯折部114之间，从而将电池盖组件120简单地固定在外壳110的开口处。可以理解，电池盖组件120也可以采用其他方式固定在外壳110上，例如，通过将绝缘套180铆接在外壳110内。
请再次参阅图1，螺栓200为多个。螺栓200的材质可以为钢、铜、铜镀镍、钢镀镍、不锈钢、铜镀银、铜镀金或铜银合金；螺栓200的材质优选为铜镀镍，由于铜镀镍不仅具有较好的抗氧化性能，而且价格低廉。其中，一个螺栓200穿设于其中一个动力电池100的导电支架150的缺口152，并与其中另一个动力电池100的螺母140相螺合，且使其中一个动力电池100与其中另一个动力电池100电性连接，从而在组装好动力电池组10的同时，也使动力电池100之间能够实现电性连接。其中，螺栓200包括头部（图未标）及与头部固定连接的螺杆（图未标）。具体的，螺杆穿设于其中一个动力电池100的导电支架150的缺口152，并与其中另一个动力电池100的螺母140相螺合，螺栓200的头部与缺口152的边缘相抵接。
优选的，电极帽122、螺母140、导电支架150及螺栓200的材质均为铜镀镍。
上述动力电池100通过在外壳110的底部的外表面上设置导电支架150，且导电支架150与外壳110电性连接，在电池盖组件120远离外壳110的底部的一侧上固定设置螺母140，螺母140与电池盖组件120电性连接，当组装动力电池组200的时候，直接使用螺栓200穿过其中一个动力电池100的导电支架150的缺口152，并与另一个动力电池100的螺母140相螺合，无需先将单个电池固定，就能够简单地将多个动力电池100组装在一起，因此，上述动力电池100便于组装成电池组。
上述动力电池组10使用上述动力电池100进行组装，且动力电池100之间通过直接使用螺栓200穿过其中一个动力电池100的导电支架150的缺口152，并与另一个动力电池100的螺母140相螺合，无需先将单个电池固定，就能够简单地将多个动力电池100组装在一起，避免了传统使用点焊镍的方式造成电池组内阻增加而导致的能量利用率降低的问题，为未来动力电池组的大规模应用解决了一个难题，因此，上述动力电池组10的能量利用率较高且组装较为简单。
且上述动力电池组10使用螺栓200连接，安全可靠，便于动力电池100的单个更换。
如图11及图12所示，二实施方式的动力电池组50，包括动力电池模块300、导电板400、多个螺合件500及多个紧固件600。
动力电池模块300包括多个并列设置的动力电池310、多个螺栓320及导电连接板330。每个动力电池310的结构与一实施方式的动力电池组10的动力电池100的结构相同。
其中，多个螺栓320均穿设于导电连接板330，并分别与多个动力电池310的螺母312相螺合，多个螺合件500分别穿设于多个动力电池310的导电支架314的缺口3142，并且多个螺合件500均穿设于导电板400，多个紧固件600设置于导电板400远离导电支架314的一侧，并分别与多个螺合件500相螺合，以使多个动力电池310并联。具体的，动力电池模块300中的多个动力电池100呈阵列设置。
进一步的，动力电池模块300为多个，多个动力电池模块300层叠设置，其中，一个动力电池模块300的多个螺栓320分别穿设于多个导电支架314的缺口3142，且均穿设于另一个动力电池模块300的导电连接板330，并与另一个动力电池模块300的多个动力电池310的螺母312相螺合，以使多个动力电池模块300串联。即动力电池模块300为n个，多个螺合件500分别穿设于第n个动力电池模块300的导电支架314的缺口3142，且该多个螺合件500均穿设于导电板400，多个紧固件600分别与多个螺合件500远离导电支架314的一端相螺合，以将导电板400与第n个动力电池模块300的多个动力电池310均电性连接。在具体实施例中，动力电池模块300为四个。可以理解，动力电池模块300还可以为两个、三个、五个或是更多。
其中，导电板400和导电连接板330的材质分别选自铜、铜镀镍、铜镀银、铜镀金及铜银合金中的一种；且导电板400和导电连接板330的材质均优选为铜镀镍。
螺合件500和螺栓320的材质分别选自钢、铜、铜镀镍、铜镀银、铜镀金及铜银合金中的一种；螺合件500和螺栓320的材质均优选为铜镀镍，
紧固件600为螺母。且紧固件600的材质为铜、铜镀镍、铜镀银、铜镀金或铜银合金；优选为铜镀镍。
上述动力电池组50的动力电池模块300中的多个动力电池310的导电支架314与导电板400通过螺合件500和紧固件600电性连接，且多个动力电池310的电池盖组件316与导电连接板330通过螺栓320与电池盖组件316的螺母312相螺合实现电性连接，从而使多个动力电池310并联，无需先将单个电池固定，就能够简单地将多个动力电池310组装在一起，避免了传统使用点焊镍的方式造成电池组内阻增加而导致的能量利用率降低的问题，为未来动力电池组的大规模应用解决了一个难题，因此，上述动力电池组50的能量利用率较高且组装较为简单。
如图13所示，三实施方式的动力电池组70，与二实施方式的动力电池组50的结构相类似，区别在于三实施方式的动力电池组70的每个动力电池模块700的多个动力电池710排成一列设置。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种动力电池，其特征在于，包括：
外壳，为具有一开口的壳体；
电池盖组件，盖设于所述外壳的开口上，并与所述外壳密封绝缘连接；
电芯，收容于所述外壳内，并与所述电池盖组件和所述外壳均电性连接；
螺母，固定设置于所述电池盖组件远离所述外壳的底部的一侧上，并与所述电池盖组件电性连接；及
导电支架，与所述外壳电性连接，且所述导电支架固定设置于所述外壳的底部的外表面上，所述导电支架上开设有供螺栓穿过的缺口。
2.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述导电支架为U型结构，所述导电支架的一个支臂固定于所述外壳的底部的外表面上，所述缺口开设于所述导电支架的另一个支臂上。
3.根据权利要求2所述的动力电池，其特征在于，所述电池盖组件包括盖设于所述外壳的开口上的电极帽及层叠于所述电极帽朝向所述外壳的底部的一面上的防爆片，所述螺母固定设置于所述电极帽远离所述防爆片的一面上，且所述螺母与所述电极帽电性连接，所述防爆片与所述外壳密封绝缘连接，且所述防爆片电性连接所述电芯与所述电极帽，所述防爆片的中部变形以使所述防爆片与所述电芯断开。
4.根据权利要求3所述的动力电池，其特征在于，所述电池盖组件还包括热敏电阻环，所述热敏电阻环设置于所述电极帽与所述防爆片之间，且所述热敏电阻环电性连接所述电极帽与所述防爆片。
5.根据权利要求4所述的动力电池，其特征在于，所述电池盖组件还包括防爆罩及绝缘圈，所述防爆罩与所述电芯电性连接，且所述防爆罩的中部与所述防爆片通过焊点连接，所述防爆罩上开设有通气孔，所述绝缘圈设置于所述防爆罩与所述防爆片之间，其中，所述防爆片变形以使所述焊点断开。
6.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述动力电池还包括固定地收容于所述外壳内、且固定地套设于所述电池盖组件上的绝缘套，所述绝缘套与所述外壳的内壁密封连接。
7.根据权利要求6所述的动力电池，其特征在于，所述外壳的内壁上形成有凸环，所述外壳的开口边缘向内弯折形成弯折部，所述绝缘套夹持于所述凸环与所述弯折部之间。
8.一种动力电池组，其特征在于，包括电池模块，所述电池模块包括至少两个动力电池及多个螺栓，每个动力电池包括：
外壳，为具有一开口的壳体；
电池盖组件，盖设于所述外壳的开口上，并与所述外壳密封绝缘连接；
电芯，收容于所述外壳内，并与所述电池盖组件和所述外壳均电性连接；
螺母，固定设置在所述电池盖组件远离所述外壳的底部的一侧上，并与所述电池盖组件电性连接；及
导电支架，与所述外壳电性连接，且所述导电支架固定设置于所述外壳的底部的外表面上，所述导电支架上开设有缺口；
其中，一个螺栓穿设于其中一个动力电池的导电支架的缺口，并与其中另一个动力电池的螺母相螺合，且使所述其中一个动力电池与所述其中另一个动力电池串联。
9.一种动力电池组，其特征在于，包括动力电池模块、导电板、多个螺合件及多个紧固件，所述动力电池模块包括多个并列设置的动力电池、多个螺栓及导电连接板，每个动力电池包括：
外壳，为具有一开口的壳体；
电池盖组件，盖设于所述外壳的开口上，并与所述外壳密封绝缘连接；
电芯，收容于所述外壳内，并与所述电池盖组件和所述外壳均电性连接；
螺母，固定设置在所述电池盖组件远离所述外壳的底部的一侧上，并与所述电池盖组件电性连接；及
导电支架，与所述外壳电性连接，且所述导电支架固定设置于所述外壳的底部的外表面上，所述导电支架上开设有缺口；
其中，所述多个螺栓均穿设于所述导电连接板，并分别与所述多个动力电池的螺母相螺合，所述多个螺合件分别穿设于所述多个动力电池的导电支架的缺口，并且所述多个螺合件均穿设于所述导电板，所述多个紧固件设置于所述导电板远离所述导电支架的一侧，并分别与所述多个螺合件相螺合，以使所述多个动力电池并联。
10.根据权利要求9所述的动力电池组，其特征在于，所述动力电池模块为多个，所述多个动力电池模块层叠设置，其中，一个动力电池模块的多个螺栓分别穿设于所述多个导电支架的缺口，且均穿设于另一个动力电池模块的导电连接板，并与所述另一个动力电池模块的多个动力电池的螺母相螺合，以使所述多个动力电池模块串联。
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