CN105405997B - 一种锂离子动力电池基本模块盒 - Google Patents

Abstract

一种锂离子动力电池模块盒，包括电池组和放置所述电池组的绝缘盒，其中电池组包括电池及与所述电池交替间隔设置的多个绝缘板，以及极板；绝缘盒包括下盒，侧板和顶盖，下盒为具有一底面和三个侧壁的凹形壳体，侧板能够在下盒的侧壁缺口位置与下盒连接，顶盖从上方连接下盒构成封闭壳体，下盒的盒体内长度为适应电池长度的值，使得对应尺寸的极板可顺利安装。

Description

一种锂离子动力电池基本模块盒

技术领域

本发明属于二次电池领域，尤其涉及一种锂离子动力电池的模块盒、电池箱等。

背景技术

能源和环境是人类进入21世纪必须面对的两个严峻问题，新能源和清洁可再生能源的不断开发是人类社会可持续发展的重要基础。锂二次电池自20世纪60～70年代研究开始以来发展极快，这是因为它正好满足了移动通讯和笔记本电脑迅速发展对电源小型化、轻量化、长工作时间、长循环寿命、自放电率低、无记忆效应和对环境无害等要求。随着现代社会的发展和人们环保意识的增强，越来越多的设备选择可充电的二次电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具盒电动汽车等等，这为可充电的二次电池的应用和发展提供了广阔的空间。电动汽车和储能电站等一般需要使用具有大容量的动力电池作为电源。这些动力电池除了具有高容量，还应当具有良好的安全性以及较长的循环寿命等，才能达到使用的标准和满足人们的需求。

锂离子动力电池广泛应用于电动汽车及储能设备等领域。在组pack过程中，首先将一定数量的电池组成模块，再将模块组装成pack。

电池模块分为开放式与封闭式两种形式，许多模块设计使用开方式方法。开放式电池模块为，使用一些束缚结构将一组电池连接成一个模块，电池并不封闭，而是裸露在外。然后再将模块固定在封闭的箱体内。开放式电池模块存在一些问题。首先，从安全性角度考虑，尽管模块外有电池箱保护，但由于电池箱有透气孔，存在金属碎屑进入电池箱的隐患；同时由于震动、外部受力等因素影响，可能导致箱体内部紧固件或小的金属元件的掉落，它们如果落在开放式模块的电池极柱或极板处，有造成短路的风险。其次，相对于封闭式电池模块，开放式电池模块组装时需要工装辅助，并需要多人协作完成；向箱体中紧固模块时，需要避免紧固件掉落以防电池短路，因此，相对于封闭式电池模块，开放式电池模块组装效率低。再次，如果模块中有一块电池因内部压力过大而喷出电解液，电解液会喷发至其它电池以及极柱上，由于电解液具有腐蚀性，如果处理不及时，会造成起火、爆炸等严重的后果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决上述问题的电池模块盒，其包括电池组及放置电池组的绝缘壳体。工作时，将该模块盒放入电池箱中。

具体而言，本发明提供一种锂离子动力电池模块，包括电池组和放置所述电池组的绝缘盒，其中电池组包括电池及与所述电池交替间隔设置的多个绝缘板，以及极板；绝缘盒包括下盒，侧板和顶盖，下盒为具有一底面和三个侧壁的凹形壳体，侧板能够在下盒的侧壁缺口位置与下盒连接，顶盖从上方连接下盒构成封闭壳体，下盒的盒体内长度为适应电池组长度的值，使得对应尺寸的极板可顺利安装。

进一步地，其中，绝缘板具有一板状基底，多个凸起从基底向两侧伸出，并且在无凸起处形成多个通孔。

进一步地，其中，下盒的上面、下面及侧面开口均有耳状突出，耳状突出的中间有通孔，便于使用螺栓与顶盖、侧板、下面支撑板或其他模块连接紧固。

进一步地，其中，下盒在电池排列方向的侧壁设有加强筋，用于增加侧壁的强度，以限制电池膨胀。

进一步地，其中，其中在电池排列方向的侧壁设有加强筋。

进一步地，其中，顶盖上有中空突起，顶盖形成的空间用于盛放电池极柱以及极板，中空突起内有加强筋。

进一步地，其中，顶盖正对电池泄压阀处有开孔及引流结构，用于在电池泄压时将电解液排出盒体外。

进一步地，其中，在顶盖开孔处通过铰接方式设置有防尘盖。

进一步地，其中，其中所述防尘盖的原理铰接部的端部通过磁力与顶盖连接。

进一步地，其中，所述电池组与顶盖之间的距离为0.3-1mm。

本发明的有益效果在于使用封闭式方法是用绝缘材料将其完全包覆，避免因金属掉落造成电池短路的安全事故。本发明不需要工装辅助，减少组装时间。且放置于电池箱中安装方便，便于排布。本发明有加强筋，束缚电池膨胀，且存在引流装置，使电池泄压时电解液可以顺利排出。本发明设计依据在最少体积和重量的情况下满下要求，并且具备可加工性及可拆卸性。

采用本发明的方案避免了模块内单体电池表面、连接线路与模块外金属接触(如箱体支撑柱，箱体表面等)。进一步，如果金属及震动紧固件掉落，由于模块绝缘外壳将电池及连接线路与外界隔绝，从而可以避免电池组短路的风险。同时，本发明组装时不需要工装辅助；装配简单可以单人完成；模块向箱体组装时不必担心短路风险且便于排布，因此将极大的减少劳动时间，提高生产效率。同时，顶盖正对电池泄压阀处有开孔及引流结构，可以将电解液排至模块盒外，避免电解液对内部电池及线路造成腐蚀，造成更大的危害。

附图说明

图1为本发明电池模块结构图(1a、1b、1c、1d分别是主视图、左视图、俯视图和o-o剖视图)

图2为本发明电池组结构图(2a、2b、2c分别是主视图、左视图、俯视图)

图3为本发明绝缘板结构图(3a、3b分别是主视图是A-A剖视图)

图4为本发明下盒体结构图(4a、4b、4c、4d分别是主视图、左视图、俯视图和 P-P剖视图)

图5为本发明侧板结构图(5a、5b、5c 分别是主视图、左视图、俯视图)

图6为本发明上盖结构图(6a、6b、6c分别是主视图、A-A剖视图、B-B剖视图)

图7为本发明安装有防尘板的电池模块结构图

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

其中：1-充电锂离子动力电池、2-绝缘板、3-极板、4-极柱、5-下盒、6-侧板，7- 顶盖、8-绝缘垫、9-防尘盖。

本发明的锂离子电池模块，包括电池组以及包裹所述电池组的绝缘盒体，所述电池模块漏出露出一定数量引脚，例如4个引脚，方便与其它模块连接以及方便电压、温度等电池模块参数的采集。一个或多个本发明的电池模块可放入电池箱中并用于给汽车等设备供电。

其中，参见图1，电池组包括多块可充电锂离子动力电池1及与所述电池1交替间隔设置的多个绝缘板2，以及极板3和从电池上伸出的极柱4，其中极板通过紧固件，例如螺母固定到电池上。优选方案中，中间电池与极板3之间使用螺母紧固，两边电池与极板3之间使用六角极柱4紧固，

绝缘盒包括下盒5，侧板6，顶盖7，下盒5为具有一底面和三个侧壁的凹形壳体，侧板6能够在下盒5的侧壁缺口位置与下盒5连接，顶盖从上方连接下盒构成封闭壳体，下盒5、侧板6和顶盖7之间使用优选螺纹连接紧固，方便拆卸组装。优选方案中，侧板6可以与下盒5的凹槽结构插入卡接，并通过顶盖限制在上下方向移动，实现紧固连接。电池组放入绝缘盒后，极柱从顶盖7露出，实现与外部电池模块的组装或者实现电池参数信号的引出。其中在顶盖在露出的引脚处，即上面所述极柱,加绝缘垫8。

其中，绝缘板材料由导热绝缘材料构成，优选为云母片，并且参见图3，绝缘板 2可以不是一个平板，而是具有一板状基底，多个凸起从基底向两侧伸出，用于限制电池膨胀，并且在无凸起处形成多个通孔，这个结构方便空气流通，易于排热。

参见图4，下盒5的上面、下面及侧面开口均有耳状突出，耳状突出的中间有通孔，便于使用螺栓与顶盖7、侧板6、下面支撑板或其他模块连接紧固。其中上面通孔用于与顶盖图6连接，下面通孔用于与支撑板或其他电池模块或者箱体连接，侧面通孔用于与侧板连接。进一步的方案中，可以在盒体铸塑时在耳状突出嵌入螺母，使用螺钉紧固。优选的方案中，下盒在电池排列方向的侧壁设有加强筋，用于增加侧壁的强度，以限制电池膨胀。采用这样的结构，使得本发明电池模块组装时不需要工装辅助；装配简单可以单人完成。而且模块向箱体内组装时不必担心短路风险且便于排布，因此将极大的减少劳动时间，提高生产效率。

下盒5的盒体内长度为适应电池组长度的值，其根据需要可以选择，例如一个基本模块电池数量的距离，保证电池之间距离，这样对应尺寸的极板3放入时可以非常顺利。优选的方案中，盒体长度和宽度大致相等，这样成组时摆放灵活，安装方便。

见图5，侧板6正面有耳状突出，并且耳状突出中间有通孔，便于使用螺栓与下盒5固定连接。侧板下面有通孔，用于与下面的支撑板、其他电池模组或者箱体连接。相应地，侧板在电池排列方向设有加强筋，用于提高侧板及整个盒的强度，以限制工作状态时电池膨胀。

参见图6，顶盖7下面有耳状突出，并且耳状突出中间有通孔，便于使用螺栓与下盒紧固连接，限制电池上下移动。顶盖7上有中空突起，顶盖形成的空间用于盛放电池极柱4以及极板3。中空突起内有加强筋，增加顶盖强度。中空突起最边缘处有多个孔，例如4个，方便极柱通过。顶盖6中间正对电池1泄压阀处有开孔，形状可以选择，例如方形、长圆形或椭圆形等，便于电池泄压时将电解液排出盒体外。

同时，在开孔处可以设计引流结构，使电池泄压时引导大部分电解液沿该结构流出电池盒体，避免大部分电解液存留在电池盒内部腐蚀其它电池，提高安全性。该结构需要沿开孔方向增加高度，其厚度不超过10mm。优选的方案中，选用包围顶盖6 的开孔的薄壁形式进行引流。薄壁壁厚度为2mm，高度为8mm。采用引流结构，可以将电解液排至模块盒外，避免电解液对内部电池及线路造成腐蚀，从而避免造成更大的危害。

参见图1，电池安装后，应保证顶盖7与电池1存在一定的距离t，使得顶盖7不直接对电池1施加向下压力，同时也使电池泄压时电解液可以顺利排出来，不至于由于顶盖7的顶压而爆炸。优选的方案中，该距离为0.3-1mm，根据大量实验发现，当该距离为0.5毫米时，既能减小体积又能保证泄压时电解液可以正常顺利排放，不被堵住，避免了爆炸的危险。

进一步的，参见图7，为保证更严格的防尘要求，可以使用带防尘盖的顶盖7，防尘盖设置在开孔位置处。防尘盖9可以通过铰链安装在顶盖上。铰链设置在防尘盖9 的一端，其另一端可以围绕铰轴旋转，并且在其另一端上设置有磁铁，顶盖7对应磁铁的位置设有另一磁铁，或者为铁质结构，使防尘盖9在一般震动时，由于磁铁的吸力一直处于闭合状态，而在电池泄压时，该压力可以使防尘盖9打开，使部分电解液沿引流结构外流。

优选的方案中，防尘盖9本身采用铁质材料构成，而在顶盖7的对应防尘盖的远离铰链的一端设置有磁铁。

另一优选方案中，每个防尘盖9由左右两片板构件构成，其中间通过铰链连接，磁铁放置在两片板构件的原理铰轴的位置。

优选的方案中，磁铁的安装方式为嵌入式。

下面结合附图，说明书本发明电池模块的安装方法：

1)依次将电池、绝缘板依次放入下盒中，放入一个基本模块所需数量的电池。其中下盒4盒体内长度为一个基本模块电池数量的距离。

2)压紧侧板6，并将下盒与侧板6紧固，从而保证电池之间距离。

3)使用极板3并联电池1，中间电池与极板3之间使用螺母紧固，两边电池与极板3之间使用六角极柱4紧固。

4)安装顶盖7，使六角极柱4露出至顶盖外，并将下盒与顶盖紧固。

5)将六角极柱4套上绝缘垫，使外界与盒体内隔离，并在绝缘垫上拧紧螺母。

其中电池模块之间的连接方法为：一个基本模块为一组并联的电池组，引出2个正极、2个负极共4个极柱。使用极板或铜线将一个基本模块的正极与另一个基本模块的负极连接，串联两个模块，并以此类推，串联所需数量的模块。每个基本模块一个正极、一个负极同另外的模块相连接，其余两个极柱连接采集线，分别进行温度、电压的数据采集。模块间采用铜线或极板的连接方式非常便捷。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语仅仅是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (6)

1.一种锂离子动力电池模块，包括电池组和放置所述电池组的绝缘盒，其中电池组包括电池及与所述电池交替间隔设置的多个绝缘板，以及极板；绝缘盒包括下盒，侧板和顶盖，下盒为具有一底面和三个侧壁的凹形壳体，侧板能够在下盒的侧壁缺口位置与下盒连接，顶盖从上方连接下盒构成封闭壳体，下盒的盒体内长度为适应电池组长度的值，使得对应尺寸的极板可顺利安装；其中，绝缘板具有一板状基底，多个凸起从基底向两侧伸出，并且在无凸起处形成多个通孔，其中，顶盖为一整体结构，其上有中空突起，顶盖形成的空间用于盛放电池极柱以及极板，中空突起内有加强筋；其中，顶盖正对电池泄压阀处有开孔，用于在电池泄压时将电解液排出盒体外；其中，在所述开孔周边存在引流结构，使电池泄压时引导大部分电解液沿侧壁外流，避免大部分电解液存留在电池盒内部腐蚀其它电池，其中所述引流结构为包围顶盖的开孔的薄壁。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，在顶盖开孔处通过铰接方式设置有防尘盖。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，其中所述防尘盖的远离铰接部的端部通过磁力与顶盖连接。

4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，下盒的上面、下面及侧面开口均有耳状突出，耳状突出的中间有通孔，便于使用螺栓与顶盖、侧板、下面支撑板或其他模块连接紧固。

5.根据权利要求3所述的电池模块，其中，下盒及侧板在电池排列方向的侧壁设有加强筋，用于整个盒体的强度，以限制电池膨胀。

6.根据权利要求3所述的电池模块，其中所述电池组与顶盖之间的距离为0.5mm。