CN105990536B - 电池包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池包，包括：第一壳体，位于电池包的最外侧；第二壳体，位于第一壳体的内部；电芯，至少部分容纳在第二壳体内；填充体，至少能填充至相邻的两个电芯之间；其中，填充体位于第二壳体内部；填充体在第一温度以下时具有第一比热容，填充体在第一温度以上时具有第二比热容。本发明的电池包内部电芯的温升能够得到抑制。

Description

电池包

技术领域

本发明涉及一种电能存储装置，具体涉及一种电池包。

背景技术

当电池包在充放电过程中会产生热量，为了避免电池包内的电芯温度显著上升，使其尽量能在最佳的范围内工作（<80℃），不但可以控制电池爆炸等安全风险，而且还可以延长其使用寿命。同时在放电结束后，为了节约充电时间，希望电芯能够快速冷却至60℃以下。也就是说，电池包在放电时，温升速度越慢约好，放电结束后在充电阶段，电芯降温速度越快约好。但随着锂电技术的发展，电池的容量及放电电流不断提高，目前这个问题也越来越成为电池包发展的瓶颈。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够抑制内部电芯温升的电池包。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种电池包，包括：

第一壳体，位于电池包的最外侧；

第二壳体，位于第一壳体的内部；

电芯，至少部分容纳在第二壳体内；

填充体，至少能填充至相邻的两个电芯之间；

其中，填充体位于第二壳体内部；填充体在第一温度以下时具有第一比热容，填充体在第一温度以上时具有第二比热容。

进一步地，填充体在升温至第一温度时吸收热量；电芯在放电时能使填充体升温至第一温度。

进一步地，填充体仅由相变材料组成，相变材料的相变点为第一温度。

进一步地，第二壳体具有两个以上的填充体，电芯位于第二壳体内的部分被两个以上的填充体包围。

进一步地，每个填充体至少形成有向相邻的两个电芯之间的空间凸出的凸出部。

进一步地，填充体在第一温度时粘度大于15cP。

进一步地，第二壳体形成有：

风道结构，包括至少一个自第二壳体远离电芯的外侧表面向内凹陷的凹槽。

进一步地，填充体包括：

基础材料，为多孔结构；

相变材料，填充至基础材料的孔中。

进一步地，电芯位于第二壳体内的部分被填充体包围；基础材料为弹性材料。

进一步地，填充体由高分子材料形成，高分子材料的第一比热容大于1.5 J/g.℃；填充体中还形成有多个能够容纳电芯的容纳腔。

本发明的有益之处在于：电池包的电芯之间设置有填充体，该填充体能够抑制电芯的温升以及使得电池包能够快速降温。

附图说明

图1所示为本发明的电池包的部分结构示意图，图中示出了电池包的部分内部视图；

图2所示为本发明的一个优选实施例的填充体与电芯的结构示意图；

图3所示为图2所示结构中的填充体的结构示意图；

图4所示为本发明的另外一个实施例的填充体与电芯的结构示意图；

图5所示为图4所示结构的填充体的结构示意图。

具体实施方式

参照图1和图2所示，电池包1包括第一壳体10、第二壳体20、电芯30以及填充体40。第一壳体10位于电池包1的最外侧，第二壳体20位于第一壳体10的内部，电芯30至少部分容纳在第二壳体20内，填充体40至少能填充至相邻的两个电芯30之间。其中，填充体40位于第二壳体20内部，填充体40在第一温度以下时具有第一比热容，填充体40在第一温度以上时具有第二比热容。

具体的，第一壳体10用于将电池包1组装成一个整体，形成了电池包1的最外侧，第一壳体10的材料可以选择塑料、橡胶等。更优选的，第一壳体10包括两种材料制成，使用塑料形成基体部分，橡胶材料可以用于连接于多个基体部分的连接处，或者分布于基体部分的外部表面，这样不仅能够保证电池包1的结构强度，同时还具有减震效果。

第二壳体20位于第一壳体10的内部，第二壳体20用于固定电芯30和填充体40。第二壳体20优选采用塑料制成，第二壳体20内形成一个用于收容电芯30和填充体40的收容腔（图未标）。

电池包1根据不同的标称电压，内部设有至少两个以上的电芯30，多个电芯30之间构成串联或者并联。电芯30至少部分容纳在第二壳体20内，进一步的，多个电芯30均收容在第二壳体20内所形成的收容腔中。

填充体40用于吸收电池包1在充放电过程中电芯30所产生的热量，从而减缓电池包1内电芯30的温度的升高，达到抑制电池包1温度升高以及快速对电池包1进行降温的效果。

填充体40位于第二壳体20内的收容腔中，其能够填充至相邻的两个电芯30之间，使得相邻的两个电芯30之间的间隙均被填充体40填充，这样能够增加电芯30之间的填充体40的量，增强吸热效果。填充体40在第一温度以下时具有第一比热容，而在其位于第一温度以上时具有第二比热容，也即是说填充体40随着温度的变化其比热容会发生变化。这样，在随着电池包1充放电的时间的增长，其比热容也会有变化，从而填充体40随着温度的变化吸热效果也会产生变化。更优选的，第二比热容大于第一比热容，这样随着电池包1内的温度的升高，填充体40的吸热效果越显著。这里需要说明的是，本发明中所说的第二比热容和第一比热容的大小包括填充体40发生相变的情况下，第二比热容相对第一比热容具有明显的改变，也包括填充体40在同一状态下随着温度的升高第二比热容相对第一比热容仅仅具有略微的变化的情况。

首先介绍本发明中的一个优选实施例的具体结构，请一并参照图2和图3所示：

如图2中，电池包1内的电芯30具有一个中心轴线Y，电芯30的排列方式为多个电芯30的中心轴线Y相互平行，排列好的电芯30形成一个电芯组，电芯组中包括位于边缘的边缘电芯30，以及被多个边缘电芯30包围的中间电芯（图2中未示出），当然可以理解的，如图2所示的实施例中，电芯组中的所有电芯30均为边缘电芯30，但当电芯30数量进一步增加时，也包括被边缘电芯30包围的中间电芯。

第二壳体20内的填充体40包括多个，按照填充体40所处位置以及结构的不同，包括第一类填充体41以及第二类填充体42。其中第一类填充体41具有位于电芯组边缘的外表面411以及与多个边缘电芯30的表面部分直接接触的内表面412，内表面412还形成有向相邻的两个边缘电芯30之间的空间凸出的第一凸出部413，第一凸出部413填充了相邻的两个边缘电芯30之间的部分间隙，使得相邻的两个边缘电芯30通过填充体40实现了间接接触，从而能够使得相邻的边缘电芯30之间得到同等程度的降温效果，保证了电池包1内的电芯组的整体的温度均匀性，避免出现个别电芯30因为过度温升而损坏的情况。

第二类填充体42位于电芯组的内部，第二类填充体42也包括多个向相邻的两个边缘电芯30、或者相邻的两个中间电芯、或者相邻的边缘电芯30和中间电芯之间的间隙凸伸出的第二凸出部421。也即是说，第二类填充体42至少部分被多个边缘电芯30或者中间电芯所包围，这样使得电芯组内的相邻中间电芯以及中间电芯与边缘电芯30之间也通过填充体40实现了间接接触，进一步的保证了电池包1内的电芯组的整体的温度均匀性。另外，第一类填充体41的第一凸出部413和第二类填充体42的第二凸出部421还相互接触，这样，使得第一类填充体41以及第二类填充体42相互衔接，从而位于第二壳体20内的电芯30被两个以上的填充体40包围，使得每个电芯30的表面均能够与填充体40均匀接触。

填充体40在升温至第一温度时吸收热量，电芯30在放电时能使填充体40升温至第一温度。作为优选方案，填充体40采用相变材料形成，第一温度即为相变材料的相变点，该相变材料的相变点（也即是第一温度）优选设置为在池包在充放电时电池包1内部的温度的最大值和温度的最小值的范围内，这样在电池包1充放电的过程中，能够使得填充体40也温度升高至第一温度，相变材料达到相变点而发生相变，从而能够吸收大量的热量。

采用相变材料的填充体40在第一温度以下时具有第一比热容，而发生相变后也即是第一温度以上时具有第二比热容，其中第二比热容大于第一比热容，从而相变后的填充体40能够吸热大量的热量，进而抑制电池包1内的电芯30的温度的升高。相变材料的组成可以为聚乙二醇90%-99.9%和二醋酸纤维素0.1%-10%，当然并不以此为限。

作为优选方案，填充体40在第一温度时的粘度大于15cP，这样当填充体40发生相变时，其相变后的粘度通常小于发生相变前的粘度，这里我们限定填充体40在发生相变后的粘度大于15cP，能够使得形成填充体40的相变材料不会流淌，保证填充体40的形状不会发生改变而影响降温效果。

电池包1内的第二壳体20不仅用于安装电芯30，而且还用于固定填充体40，与填充体40直接接触，保证填充体40的形状。

为了增强散热效果，第二壳体20上还形成有风道结构（图2中未示出，可参照图4所示），该风道结构同本申请中第二实施例中的风道结构43′，风道结构43′包括多个自第二壳体20的远离电芯30的外侧表面向内凹陷的凹槽431′。通过在第二壳体20的外侧表面上设置凹槽431′，不仅能够使得第二壳体20上形成风道结构43′，从而使得电池包1内容易形成流动的风，增强散热效果；而且凹槽431′使得第二壳体20的外侧表面的散热面积也变大，进一步增强散热效果。

作为优选方案，为了使得电池包1内部与电池包1外部之间形成循环风，在第一壳体10上也设有进风口和出风口（图未标），这样，在进风口、风道结构43′以及出风口之间形成循环风，电池包1在充放电过程中的温度升高的更为缓慢。

作为优选方案，填充体40中还可以包括用于承载相变材料的基础材料，该基础材料为多孔结构，相变材料填充至基础材料中的孔中。电芯30位于第二壳体20内的部分也被填充体40包围，该基础材料优选为弹性材料。

优选第一温度在50-60℃范围内，也即是优选相变材料的相变点50-60℃之间，利用该相变材料所形成的填充体40填充于电芯30之间，电池包1在40A持续放电的条件下，330秒放完电，电芯30的温度可以至少降低15℃左右。由此可见，采用填充体40填充于电芯30之间，其冷却效果得到了较大的提升。

在本发明中，还提出另外一种实施例，请参照图4、图5所示，该实施例中与以上的优选实施例中具有相同的第一外壳10、第二外壳20以及电芯30，区别仅在于：填充体40′为一个一体成型的整体。具体的，该填充体40′优选的采用高分子材料制成，该高分子材料的第一比热容优选大于1.5 J/g. ℃，这样该高分子材料即使不发生相变，其吸热效果也非常好，例如该高分子材料可以选用PP(聚丙烯)、硅橡胶等。该填充体40′中还形成有多个沿中心轴线Y方向延伸的容纳腔41′，电池包1内的电芯30分别设置在容纳腔41′中，并且容纳腔41′的腔壁还与电芯30的表面直接接触。电池包1内也可以不包括第二壳体20，这时可以直接在由高分子材料形成的整体结构的填充体40的外部表面形成风道结构43′。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电池包，包括：

第一壳体，位于所述电池包的最外侧；

第二壳体，位于所述第一壳体的内部；

电芯，至少部分容纳在所述第二壳体内；

填充体，至少能填充至相邻的两个所述电芯之间；

其中，所述填充体位于所述第二壳体内部；所述填充体在第一温度以下时具有第一比热容，所述填充体在所述第一温度以上时具有第二比热容，所述填充体在所述第一温度时发生相变，且所述填充体在发生相变后的粘度大于15cP以使所述填充体的形状不会发生改变；所述填充体至少形成有向相邻的两个所述电芯之间的空间凸出的凸出部。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述填充体在升温至所述第一温度时吸收热量；所述电芯在放电时能使所述填充体升温至所述第一温度。

3.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，所述填充体仅由相变材料组成，所述相变材料的相变点为所述第一温度。

4.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第二壳体具有两个以上的所述填充体，所述电芯位于所述第二壳体内的部分被两个以上的所述填充体包围。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的电池包，其特征在于，所述填充体在第一温度时粘度大于15cP。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的电池包，其特征在于，所述第二壳体形成有：

风道结构，包括至少一个自所述第二壳体远离所述电芯的外侧表面向内凹陷的凹槽。

7.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述填充体包括：

基础材料，为多孔结构；

相变材料，填充至所述基础材料的孔中。

8.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于，所述电芯位于所述第二壳体内的部分被所述填充体包围；所述基础材料为弹性材料。

9.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述填充体由高分子材料形成，所述高分子材料的所述第一比热容大于1.5 J/g· ℃；所述填充体中还形成有多个能够容纳所述电芯的容纳腔。