CN103904282A - 电池组及电池模块 - Google Patents

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魏本建
鲁怀敏
何向明
李建军
王莉
尚玉明
高剑
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Jiangsu Huadong Institute of Li-ion Battery Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种电池组，包括多个相互叠加的电池单体，该多个电池单体相互串联，每个电池单体包括正极接线部和负极接线部，该正极接线部和负极接线部分别从每个电池单体的本体向外延伸，该电池组进一步包括绝缘连接板、绝缘盖板及电引出线，该绝缘连接板设置在该绝缘盖板与该多个电池单体之间，该正极接线部和负极接线部穿过该绝缘连接板，部分设置在该绝缘连接板与绝缘盖板之间，该电引出线穿过该绝缘盖板与该电池单体的正极接线部和负极接线部连接。本发明还提供一种电池模块。

Description

电池组及电池模块
技术领域
本发明涉及一种电池组及电池模块，尤其涉及一种具有接线结构的电池组及电池模块。
背景技术
锂电池是一种新型的储能电池，具有能量密度大、寿命长等优点，但也有技术难度大、危险性大等缺点。单个锂电池单元储能有限，对于要求用锂电池的大功率电源，必须用多个锂电池单元组成一个锂电池模块，来实现高蓄能和大功率的要求，这就要求设计合理的机构把这些锂电池单元封装起来。锂电池模块的关键技术不仅是单电池的生产技术和电池模块的管理控制技术，还包括电池模块的封装技术，三者决定了动力电池模块的高性能和可靠性。
在封装过程中，需要对模块中的锂离子电池单元进行接线。现有的方式是直接用焊接的方法在电极接线柱上连接导线。然而焊接方式造成更换损坏的电池比较麻烦，并且焊接的牢固性不高，可能因为震动等发生脱焊。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种具有简单可靠的接线结构的电池模块。
一种电池组，包括多个相互叠加的电池单体，该多个电池单体相互串联，每个电池单体包括正极接线部和负极接线部，该正极接线部和负极接线部分别从每个电池单体的本体向外延伸，该电池组进一步包括绝缘连接板、绝缘盖板及电引出线，该绝缘连接板设置在该绝缘盖板与该多个电池单体之间，该正极接线部和负极接线部穿过该绝缘连接板，部分设置在该绝缘连接板与绝缘盖板之间，该电引出线穿过该绝缘盖板与该电池单体的正极接线部和负极接线部连接。
一种电池模块，包括至少一种电池组，该电池组包括多个相互叠加的电池单体，该多个电池单体相互串联，每个电池单体包括正极接线部和负极接线部，该正极接线部和负极接线部分别从每个电池单体的本体向外延伸，该电池组进一步包括绝缘连接板、绝缘盖板及电引出线，该绝缘连接板设置在该绝缘盖板与该多个电池单体之间，该正极接线部和负极接线部穿过该绝缘连接板，部分设置在该绝缘连接板与绝缘盖板之间，该电引出线穿过该绝缘盖板与该电池单体的正极接线部和负极接线部连接。
本发明通过该绝缘连接板、绝缘盖板及电引出线的设置，无需焊接即可实现电池单元之间的连接，并且可以使电路的连接更为简单可靠，避免因震动发生脱离。
附图说明
图1为本发明实施例拆下连接机构的电池组的结构示意图。
图2为本发明实施例的电池组的接线结构的结构示意图。
图3为图2的接线结构的局部放大图。
图4为本发明实施例电池模块总装示意图。
图5为图1的电池模块底板打开的爆破图。
图6为图1的电池模块移去底板的俯视图。
图7为图1的电池模块中电池组与立柱的局部俯视图。
主要元件符号说明
电池模块 1
第一底板 10
第二底板 20
固定结构 102
沟槽 104
立柱 30
槽体结构 302
弹性元件 40
电池组 50
第一侧面 506
棱 504
第二侧面 502
电池单体 510
正极接线部 512
负极接线部 514
孔 516
绝缘连接板 520
孔道 522
螺孔 524
绝缘盖板 530
通孔 532
电引出线 540
螺钉 550
导热片 560
散热片 570
压板 60
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明提供的电池模块作进一步的详细说明。
请参阅图1至图3，本发明提供一种电池组50，包括多个相互叠加的电池单体510，另外还包括电池组50与外电路之间的连接机构。该连接机构包括绝缘连接板520、绝缘盖板530及多个电引出线540。
该电池单体510可以为片状、面状、板状或层状结构，沿厚度方向进行叠加。每个电池单体510均为一能够独立进行充放电的电化学电池，如锂离子电池、锂硫电池或镍氢电池。同一电池组50的多个电池单体510相互平行并叠加设置。
同一电池组50的多个电池单体510相互串联。每个电池单体510可包括正极接线部512和负极接线部514，从电池单体510的本体向外延伸，用于相互连接并与外电路连接进行充放电。
该正极接线部512和负极接线部514设置在该电池单体510的同一侧，且同一电池组50中所有电池单体510的正极接线部512和负极接线部514均设置在电池组50的同一侧，例如均设置在该电池组50的第一侧面506。同一电池组50中所有电池单体510的正极接线部512和负极接线部514间隔相等，使不同电池单体510的正极接线部512和负极接线部514在该多个电池单体510的叠加方向X上相互重合。具体地，为使同一电池组50的多个电池单体510相互串联，每一电池单体510的正极接线部512与相邻的电池单体510的负极接线部514在叠加方向X上位置重合，每一电池单体510的负极接线部514与相邻的电池单体510的正极接线部512在叠加方向X上位置重合，从而使该多个电池单体的正极接线部512及负极接线部514在该电池组50的第一侧面506排成两列，以方便串联。优选地，该电池组50的所有电池单体510位于相同列的正极接线部512和负极接线部514均穿过同一绝缘连接板520。该电池组50可以包括两组连接机构，分别与该两列正极接线部512及负极接线部514连接。
该绝缘连接板520、绝缘盖板530及多个电引出线540与该正极接线部512和负极接线部514均位于电池组50的第一侧面506。该绝缘连接板520设置在该绝缘盖板530与该多个电池单体510之间，该正极接线部512和负极接线部514穿过该绝缘连接板520，部分设置在该绝缘连接板520与绝缘盖板530之间。该多个电引出线540穿过该绝缘盖板530，用于将电池单体510的正极接线部512和负极接线部514与外电路连接。
该绝缘连接板520包括多个位置与该正极接线部512及负极接线部514对应的孔道522，能够使该正极接线部512及负极接线部514穿过。该正极接线部512及负极接线部514穿过对应的孔道522的部分相互叠合在该绝缘连接板520表面，形成电连接。该孔道522的形状可以与该正极接线部512与负极接线部514的形状对应。例如，该正极接线部512与负极接线部514的形状为带状，该孔道522的形状为槽状。该正极接线部512与负极接线部514的形状为线状，该孔道522的形状也为孔状。
在本实施例中，该正极接线部512与该负极接线部514在穿过该孔道522前即相互叠合，该叠合的正极接线部512与该负极接线部514同时穿过相同的孔道522，该绝缘连接板520的孔道522的数量与该正极接线部512或该负极接线部514的数量相等，该孔道522的位置与叠合的该正极接线部512及该负极接线部514的位置对应。
在另一实施例中，该正极接线部512与该负极接线部514在穿过该孔道522后才相互叠合，即该正极接线部512与该负极接线部514分别穿过不同的孔道522，该绝缘连接板520的孔道522的数量与该正极接线部512及该负极接线部514的数量之和相等，该孔道522的位置与该正极接线部512及该负极接线部514的位置相对应。
该绝缘盖板530具有与该绝缘连接板520形状匹配的U形槽，使该绝缘盖板530可以扣合在该绝缘连接板520外。在将绝缘连接板520设置在该第一侧面506，且使正极接线部512及负极接线部514穿过对应的孔道522后相互叠合在该绝缘连接板520上之后，将该绝缘盖板530扣合在该绝缘连接板520外，从而使正极接线部512与负极接线部514相互压实，实现稳定电接触。该绝缘盖板530可具有通孔532，使正极接线部512与负极接线部514叠合的部位曝露于外，用于使电引出线540从该通孔532穿过并与正极接线部512及负极接线部514实现电接触。为了测量每个电池单体510的电压和电流，可以对应每个正极接线部512与负极接线部514叠合的位置在绝缘盖板530上设置通孔532，并使多个电引出线540分别通过该多个通孔532与正极接线部512及负极接线部514电连接。
为使该电引出线540固定，该电池组50可进一步包括螺钉550。该螺钉550本身可以导电，并与该电引出线540的端部连接。该绝缘连接板520对应该正极接线部512与负极接线部514叠合的部位设置有螺孔524，该正极接线部512与负极接线部514在叠合的部位也具有位置对应的孔516，从而使该螺钉550可以穿过该绝缘盖板530的通孔532以及该正极接线部512与负极接线部514的孔516并螺接在该绝缘连接板520的螺孔524上。
可以理解，为了适应电池热膨胀带来位移需要，该通孔532的尺寸可大于该电引出线540及螺钉550的尺寸。
本发明的电池组50通过该绝缘连接板520、绝缘盖板530及电引出线540的设置，可以使电路的连接更为简单可靠，避免因震动发生脱离。
由于电化学电池，尤其是锂离子电池在充放电的过程中会产生大量的热量，如果不能及时传导出去，会造成电池的性能下降，严重时产生爆炸危险。为利于该电池单体510的导热和电池组50的散热，该电池组50可进一步包括导热片560及散热片570。该电池组50可具有垂直于叠加方向X且不同于该第一侧面506的第二侧面502。该导热片560叠加在叠加的电池单体510之间，可以提高电池单体510的热导出能力。该导热片560从相邻的电池单体510朝向散热片570的一侧伸出并弯折，弯折的部分与该散热片570接触。该散热片570位于该电池组50的第二侧面502。
该导热片560可以为多个，分别设置在每两个相邻的电池单体510之间。该导热片560为片状结构，可以为金属片。该导热片560从相邻的电池单体510向具有散热片570的第二侧面502伸出并弯折，贴合在该电池单体510的侧部。
该散热片570的尺寸可以覆盖整个第二侧面502，向外的一侧具有散热鳍，以增大散热面积，向内的一侧具有平整表面，设置在该多个电池单体510的侧部，并与导热片560伸出的弯折部分接触，电池单体510的热量通过导热片560传导到散热片570并向外扩散，实现散热。该散热片570可通过螺栓572固定在该立柱30上，该螺栓572还可以使散热片570与导热片560伸出的部分压紧以减小热阻。
请参阅图4至图7，本发明还提供一种电池模块1，包括第一底板10，第二底板20，立柱30，弹性元件40以及所述电池组50。该电池组50、立柱30及弹性元件40均设置在第一底板10与第二底板20之间。该电池组50的多个相互叠加的电池单体510平行于该第一底板10与第二底板20。该弹性元件40设置于电池组50与第一底板10之间，并对该多个电池单体510在该多个电池单体510的叠加方向X上施加压力。该立柱30可以为杆状的刚性结构，用于支撑和固定该第一底板10与第二底板20。该立柱30的两端分别与第一底板10及第二底板20固定连接，并对该多个电池单体510在垂直于该叠加方向X上进行限位。
该第一底板10与第二底板20可以为刚性板状结构，尺寸根据电池模块1中的电池组50数量而定，表面可以具有固定结构102，如固定孔，用于与立柱30连接。另外，该第一底板10与第二底板20的表面还可分别具有多个相互平行且通透的沟槽104，以利于电池组50向外散热。
该弹性元件40的数量可以是多个，且优选处于压缩状态，从而提供一个压向电池组50的压力，该压力的方向为该多个电池单体510的叠加方向X，即垂直于该第一底板10、第二底板20及电池单体510，使该多个电池单体510相互压紧，以实现在未膨胀态时的位置固定。然而，该弹性元件40并非处于弹性压缩极限，即还可进一步弹性压缩，从而使该多个电池单体510可以在体积膨胀时沿叠加方向X进一步压缩该弹性元件。可以理解，该弹性元件40也可以处于未被压缩状态，即该压力未够使该弹性元件40发生弹性形变。总之，该弹性元件40仅需沿叠加方向X对该多个电池单体510施加压力，使该多个电池单体510相互压紧，并且该弹性元件40仍可被弹性压缩即可。该弹性元件40可以为弹簧、弹性柱或弹片。
该第一底板10与第二底板20之间的距离可以调节，从而调整弹性元件40施加的压力大小。在一实施例中，该第一底板10与该立柱30可通过螺栓连接，通过调整螺栓可以调整该第一底板10与第二底板20之间的距离。在另一实施例中，该立柱30可以为长度可调的刚性杆，从而可以调整该第一底板10与第二底板20之间的距离。
该电池组50中最靠近该第一底板10的电池单体510与该第一底板10之间间隔有该弹性元件40，最靠近该第二底板20的电池单体510可以直接设置在该第二底板20上。在另一实施例中，该电池组50与第二底板20之间也可设置弹性元件40，该弹性元件40设置于该第二底板20与最靠近该第二底板20的电池单体510之间。
该电池模块1可进一步包括压板60，设置于电池组50与弹性元件40之间，即设置于最靠近该弹性元件40的电池单体510与该弹性元件40之间。该压板60可以具有与该电池单体510相同的形状，与该电池单体510叠加，该弹性元件40通过该压板60对该多个电池单体510施加压力。该压板60可以使该弹性元件40施加的压力均匀分布并作用于该电池单体510。
垂直于多个电池单体510的叠加方向X可以是属于同一平面的多个方向，该立柱30的数量可以是多个，以使该多个电池单体510在垂直于叠加方向X的任意方向上限位，从而使该多个电池单体510在垂直于叠加方向X上位置固定。同一电池组50的多个电池单体510可以具有完全相同的形状且叠加时完全重合。该电池组50可具有平行于叠加方向X的侧面及棱504。请参阅图5，该多个立柱30可以分别抵靠在该电池单体510的多个边缘，例如，抵靠在该电池组50的侧面。在优选的实施例中，该多个立柱30分别固定该电池单体510的角部，例如抵靠在该电池单体510的角部，又如抵靠该电池组50的棱504。请参阅图6，更为优选地，该立柱30具有与该电池单体510的角或电池组50的棱504形状对应的槽体结构302，以容纳该电池单体510的角或电池组50的棱504，从而在垂直于该叠加方向X上固定该电池组50，例如使电池单体510的角或电池组50的棱504抵靠于该槽体结构302中，又如矩形的电池单体510的直角抵靠于该直角的槽体结构302中。由于该立柱30相对于该第一底板10及第二底板20的位置固定，抵靠于立柱30的电池单体510在垂直于叠加方向X上也位置固定。可以理解，该立柱30在平行于叠加方向X不对该电池单体510进行限位，该电池单体510沿叠加方向X仍可抵抗该弹性元件40施加压力的活动。当该电池模块1包括压板60时，该立柱30同样对该压板60在垂直于该叠加方向X上进行限位。
在一实施例中，该电池模块1包括多个电池组50，每个电池组50均具有至少一个位于整个电池模块1外侧的散热片570，可以使电池组50迅速的向外散热。具体地，每个电池组50均具有至少一个第二侧面502位于整个电池模块1的外侧。为利于内部散热，该多个电池组50可相互间隔设置。
进一步地，电池的工作温度范围为-20℃至60℃，由于多个电池组50在工作时如果存在温度差，则有可能造成性能不均一，从而影响供电，因此不同电池单体510及不同电池组50之间的温差应越小越好。该电池模块1还可包括热管，设置在电池模块1中部，并穿过导热片560，且多个电池组50与同一热管连接，以提高电池组50的散热和均热能力，减小温度差。
为了减小电池模块1的总重量，提高电池模块1的能量密度，该第一底板10，第二底板20，立柱30，弹性元件40，压板60，热管，导热片560及散热片570均可采用轻质且强度高的材料，如轻质铝合金、镁合金或镁铝合金。
本发明的电池模块通过将弹性元件设置于该电池组与该第一底板之间，对电池单体在叠加方向上施加压力，可以使电池单体在正常使用时固定，而在热膨胀时能够向外扩张而不破坏原有的封装结构，从而提高封装结构的可靠性。并且电池模块的体积较小，结构较为简单。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (16)

1.一种电池组，包括多个相互叠加的电池单体，该多个电池单体相互串联，每个电池单体包括正极接线部和负极接线部，该正极接线部和负极接线部分别从每个电池单体的本体向外延伸，其特征在于，该电池组进一步包括绝缘连接板、绝缘盖板及电引出线，该绝缘连接板设置在该绝缘盖板与该多个电池单体之间，该正极接线部和负极接线部穿过该绝缘连接板，部分设置在该绝缘连接板与绝缘盖板之间，该电引出线穿过该绝缘盖板与该电池单体的正极接线部和负极接线部连接。
2.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，该正极接线部及负极接线部穿过该绝缘连接板的部分相互叠合在该绝缘连接板表面。
3.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，该正极接线部和负极接线部从绝缘连接板的孔道中穿过该绝缘连接板，该正极接线部与该负极接线部在穿过该绝缘连接板前即相互叠合，该叠合的正极接线部与该负极接线部穿过相同的孔道。
4.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，该正极接线部和负极接线部从绝缘连接板的孔道中穿过该绝缘连接板，该正极接线部与该负极接线部分别穿过不同的孔道后相互叠合。
5.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，该绝缘盖板具有与该绝缘连接板形状匹配的槽，使该绝缘盖板扣合在该绝缘连接板外。
6.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，该电池组进一步包括导电螺钉，与该电引出线的端部连接，该绝缘连接板对应该正极接线部与负极接线部叠合的部位具有螺孔，该螺钉穿过该绝缘盖板的通孔以及正极接线部与负极接线部的孔并螺接在该绝缘连接板的螺孔上。
7.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，该电池组进一步包括导热片及散热片，该导热片叠加在叠加的电池单体之间，并从相邻的电池单体朝向散热片的一侧伸出并弯折，该散热片与该导热片的弯折部分接触。
8.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，每一电池单体的正极接线部和负极接线部设置在该电池单体的同一侧。
9.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，每一电池单体的正极接线部与相邻的电池单体的负极接线部在该多个电池单体的叠加方向上位置重合，每一电池单体的负极接线部与相邻的电池单体的正极接线部在该多个电池单体的叠加方向上位置重合，从而使该多个电池单体的正极接线部及负极接线部在该电池组的侧面排成两列。
10.如权利要求9所述的电池组，其特征在于，该电池组的所有电池单体位于相同列的正极接线部和负极接线部均穿过同一绝缘连接板。
11.一种电池模块，包括至少一种电池组，该电池组包括多个相互叠加的电池单体，该多个电池单体相互串联，每个电池单体包括正极接线部和负极接线部，该正极接线部和负极接线部分别从每个电池单体的本体向外延伸，其特征在于，该电池组进一步包括绝缘连接板、绝缘盖板及电引出线，该绝缘连接板设置在该绝缘盖板与该多个电池单体之间，该正极接线部和负极接线部穿过该绝缘连接板，部分设置在该绝缘连接板与绝缘盖板之间，该电引出线穿过该绝缘盖板与该电池单体的正极接线部和负极接线部连接。
12.如权利要求11所述的电池模块，其特征在于，该电池模块进一步包括第一底板、第二底板、立柱以及弹性元件，该电池组、立柱及弹性元件均设置在该第一底板与第二底板之间，该弹性元件设置于该电池组与该第一底板之间，并对该多个电池单体在该多个电池单体的叠加方向上施加压力，该立柱的两端分别与该第一底板及第二底板固定连接，并对该多个电池单体在垂直于该叠加方向上进行限位，该弹性元件在施加所述压力的同时仍可被弹性压缩。
13.如权利要求12所述的电池模块，其特征在于，该电池组具有平行于该叠加方向的棱，该立柱具有与该电池组的棱形状对应的槽体结构，以容纳该电池组的棱，从而从垂直于该叠加方向上固定该电池组。
14.如权利要求11所述的电池模块，其特征在于，该电池模块包括多个电池组，每个电池组均具有至少一个位于整个电池模块外侧的散热片。
15.如权利要求14所述的电池模块，其特征在于，该电池模块包括热管，该热管分别与多个电池组连接。
16.如权利要求12所述的电池模块，其特征在于，该第一底板与第二底板之间的距离能够调节，从而使该弹性元件施加的该压力大小可调。
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