CN106058110A - 一种锂离子电池包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池包，该锂离子电池包包括电池箱，在电池箱内设有电池模块和电池包电子部件，所述电池模块和电池包电子部件从三维方向上固定在电池箱内，所述电池模块包括多个贴合叠置的方形单体电芯，和位于电池模块两端的压板、将单体电芯与压板隔开的绝缘板，固定压板与单体电芯的拉杆和拉条，每个单体电芯通过对应的单体电芯组装框架从三维方向上固定在电池模块内，该锂离子电池包克服了现有技术中存在的上述缺陷，电池包抗振、抗冲击性强，使用过程中不会发生电芯膨胀导致的位移问题，且具有良好的导热与汇流性能，本发明电池包具有结构简单，组装操作方便，实现了模块化设计与组装，适用性强，生产成本低。

Description

一种锂离子电池包

技术领域

本发明涉及锂离子电池成组技术领域，尤其涉及一种由方形锂离子单体电芯组成的电池包。

背景技术

在全球能源与环境问题愈发严重的背景下，绿色能源引起了极大的关注，将锂离子电池应用于电动汽车成为了研究热点。电芯成组是在设计电动汽车电池系统时必须考虑的问题。方形锂离子电池在使用过程中由于电极膨胀，会导致电池的体积膨胀从而发生位移，使用过程中必须限制电池的这种膨胀以确保安全性。电动汽车在使用过程中的工况复杂，面临频繁的加速与振动，因此必须保证每个电池及电子部件与车体在三维方向上具有良好的固定，使电池具有良好的抗冲击与抗振动性能。电动汽车电池系统的型号差异，对于不同的电池系统，电池组装框架不具有通用性，生产中必须根据电池的不同组合形式设计不同的框架，使得制造成本增加。

发明内容

发明要解决的技术问题是：提供了一种锂离子电池包，该锂离子电池包克服了现有技术中存在的上述缺陷，电池包抗振、抗冲击性强，使用过程中不会发生电芯膨胀导致的位移问题，且具有良好的导热与汇流性能，本发明电池包具有结构简单，组装操作方便，实现了模块化设计与组装，适用性强，生产成本低。

解决技术问题所采取的技术方案：一种锂离子电池包，包括电池箱，在电池箱内设有电池模块和电池包电子部件，所述电池模块和电池包电子部件从三维方向上固定在电池箱内，所述电池模块包括多个贴合叠置的方形单体电芯，和位于电池模块两端的压板、将单体电芯与压板隔开的绝缘板，固定压板与单体电芯的拉杆和拉条，每个单体电芯通过对应的单体电芯组装框架从三维方向上固定在电池模块内。

作为本发明的改进：所述单体电芯组装框架由对置的上框架和下框架两部分构成，所述上框架与下框架呈“∏”型，在上框架和下框架相对侧设有单体电芯插接口，上框架和下框架分别与单体电芯上下两端插接配合，所述上框架包裹住单体电芯上部非叠置贴合面，下框架包裹住单体电芯下部非叠置贴合面，所述上框架在顶部开孔，开孔尺寸能容纳单体电芯的正、负极极柱，所述组装框架上有穿过拉杆的通孔。

作为本发明的进一步改进：所述电池模块还包括将单体电芯两侧非贴合面未被上框架与下框架包裹部位覆盖的绝缘导热垫片。

在上框架和下框架的单体电芯插接口内侧设有绝缘导热垫片固定槽，所述绝缘导热垫片安装在电池模块两侧平面、紧贴单体电芯表面，其上部安装在上框架绝缘导热垫片固定槽与单体电芯表面之间的间隙内，其下部安装在下框架绝缘导热垫片固定槽与单体电芯表面之间的间隙内。

作为本发明的再进一步改进：所述压板的外形与单体电芯安装组装框架后在单体电芯叠置贴合平面上的投影外形一致，在压板的顶部和底部开有与上、下框架上的通孔位置对应拉杆固定孔。

所述压板上有翅片，拉条的两端与电池模块两端压板上的翅片通过螺丝固定，所述拉条使绝缘导热垫片紧贴上框架与下框架之间单体电芯非贴合表面。

作为本发明的更进一步改进：所述电池箱在单体电芯叠置方向的两个侧壁上有电池模块固定槽和凸台，所述凸台上有螺丝孔，所述电池模块两端的压板上具有平行于电池箱侧壁上凸台的连接片，所述压板上的连接片与与电池箱上的凸台通过螺丝固定，从而实现电池模块在高度方向上与电池箱的固定。

所述电池箱侧壁上电池模块固定槽刚好可以容纳所述压板上的翅片，从而实现了电池模块与箱体在单体电芯宽度方向上的固定。

所述电池箱在单体电芯叠置方向两个侧壁之间对应的电池模块固定槽的距离刚好可以容纳电池模块两个压板之间的尺寸，从而实现了电池模块与电池箱在单体电芯叠置方向上的固定。

作为本发明的另一种改进：所述电池包电子部件固定在固定板上，所述固定板通过电池箱侧壁上的固定板卡槽固定在电池箱内，固定板上设有连接片，所述连接片与电池箱侧壁上的固定板卡槽固定凸台通过螺丝固定。

进一步地，所述电池包还包括电池模块之间的导热系统，在压板上设有导热系统的安装接口，所述导热系统为风冷、液冷、热管导热或多种导热方式组合成的混合导热系统。

进一步地，电池包各电池模块内单体电芯排列方式一致，正、负电极导电路径一致。

进一步地，所述将单体电芯与压板隔开的绝缘板，其外形与压板一致。

进一步地，所述压板为绝缘塑料压板或金属压板，在金属压板的表面设有绝缘漆层。

进一步地，所述压板上有加强筋。

进一步地，所述拉杆、拉条与螺丝涂有绝缘漆，所述螺丝紧固处涂有螺纹紧固胶，所述固定压板连接片与电池箱凸台的螺丝为防松螺丝。

有益效果：本发明的锂离子电池包中由于采用了所述电池模块和电池包电子部件从三维方向上固定在电池箱内，单体电芯从三维方向上固定在电池模块内的双三维固定模式，使本发明的电池包具有更好的抗振、抗冲击性强，使采用本发明的电池包的汽车可以适应各种复杂路况，由于采用了所述电池模块包括多个贴合叠置的方形单体电芯，和位于电池模块两端的压板、将单体电芯与压板隔开的绝缘板、固定压板与单体电芯的拉杆和拉条，每个单体电芯通过对应的单体电芯组装框架从三维方向上固定在电池模块内的技术方案，在使用过程中不会发生电芯在叠置方向膨胀导致的位移问题，且具有良好的导热与汇流性能，本发明电池包具有结构简单，操作方便，实现了模块化设计与组装，适用性强，生产成本低。由于采用了所述单体电芯组装框架由对置的上框架和下框架两部分构成的技术特征，每个单体电芯对应一个上框架与下框架，因此可以实现灵活的组装，并且克服了现有技术中整体式框架对电芯的刚性束缚，在单体电芯热膨胀时容易造成应力积聚，当热失效时存在爆炸的危险的缺陷，本发明中的分体式框架可以引导电芯热膨胀产生的应力沿单体电芯高度方向缓慢释放，消除爆炸危险，电芯在高度方向的微小膨胀不会影响电池参数，使电池工作更稳定，而且每个组装框架可以自动适应对应的电芯膨胀，个别电芯的膨胀不影响其它单体电芯和组装框架，由于对上框架和下框架的结构进行了限定，采用了所述上框架包裹住单体电芯上部非叠置贴合面，下框架包裹住单体电芯下部非叠置贴合面的技术特征，一方面使相邻的单体电芯可以紧密贴合，缩小了电池模块的空间，加强单体电芯间的导热效果，让热量在电池模块内部快速均衡，使电池模块的温度分布更均匀，有利于电池模块保持最佳的性能和使用寿命，另一方面包裹在非叠置贴合面的框架也为单体电芯提供了机械和绝缘保护，进一步增强了电池包对恶劣环境的适应能力。由于采用了所述电池模块还包括将单体电芯两侧非贴合面未被上框架与下框架包裹部位覆盖的绝缘导热片的技术特征，绝缘导热垫片为聚碳酸酯热传导薄膜，在绝缘的同时能够将电池模块产生的热量有效的传导到导热系统，另外更有吸收电池模块尺寸公差、缓冲性优越、抗冲击的功能，用绝缘导热片对电芯组装框架未能包裹部分进行导热和绝缘保护，使电池模块除极柱外均具有绝缘防护，使电池的安全性更好。由于采用了绝缘导热垫片与上框架和下框架插接的固定方式，使绝缘导热垫片可以适应单体热膨胀导致的下框架与下框架之间的距离变化，避免电芯膨胀时绝缘导热垫片撕裂而导致单体电芯侧壁裸露，导热绝缘效果更稳定。由于采用了所述压板的外形与单体电芯安装组装框架后在单体电芯叠置贴合平面上的投影外形一致，在压板的顶部和底部开有与上、下框架上的通孔位置对应拉杆固定孔，以及所述压板上有翅片，拉条的两端与电池模块两端压板上的翅片通过螺丝固定，所述拉条使绝缘导热垫片紧贴上框架与下框架之间单体电芯非贴合表面等技术特征，在保证单体电芯固定、散热、绝缘效果的同时，进一步优化了电池模块的形状和结构，由于合理地限定了电池箱内的电池模块安装固定结构及电池模块上的定位结构使本发明的电池包实现了电池模块在电池箱内三维固定，并且生产、组装方便，制造成本低。由于合理地限定了所述电池包电子部件固定结构，提高了电池包电子部件的抗振性能，使电池包电子部件工作更稳定、可靠，使用寿命更长。由于进一步限定了导热系统，所述绝缘导热垫片在单体电芯与导热系统之间传导热量，保证了电池模块之间的热量均衡使单体电芯工作在适宜的温度范围内，从而达到最佳的性能。由于采用了电池包各电池模块内单体电芯排列方式一致，正、负电极导电路径一致的技术特征，确保了电池模块内部电流分布的均匀性，而且方便了单体电芯电极的联接。由于采用了所述将单体电芯与压板隔开的绝缘板的外形与压板一致，及采用了所述压板为金属压板或绝缘塑料压板，在金属压板的表面设有绝缘漆层的技技术特征，一方面强化了绝缘效果，另一方便也使得本发明的电池包可以采用机械强度更好的非绝缘材料制成压板来组装电池模块，使电池模块在单体电芯叠置方向的抗膨胀变形能力更强。由于采用了所述拉杆、拉条与螺丝涂有绝缘漆，所述螺丝紧固处涂有螺纹紧固胶，所述固定压板连接片与电池箱凸台的螺丝为防松螺丝的技术特征，使电池包中各部件连接固定更牢固，绝缘更可靠，在恶劣环境中使用零件不会松脱，绝缘不会失效，电池包的适应能力更强。

本发明的锂离子电池包，针对不同的电池模块，具有良好的扩展性，节约了开发成本，控制了电池在使用时可能存在的位移，还具有电流分布均匀，电池包结构紧凑，组装、维护、回收简便的优点。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的锂离子电池包的爆炸视图

图2是本发明的锂离子电池包中电池模块的结构示意图；

图3是本发明的锂离子电池包中电池模块的爆炸视图；

图4是本发明的锂离子电池包电子部件与固定板的结构示意图；

图5是本发明的锂离子电池包中单体电芯与上框架、下框架的装配图；

图6是本发明的锂离子电池包中上框架、下框架的结构示意图；

图7是本发明的锂离子电池包中电池箱的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细地说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，在本部分所采用的“前、后”、“左、右”、“上、下”等代表方位的术语其中，所谓“前、后”在附图中表示沿单体电池的厚度方向及单体电芯叠置方向，即附图中的X方向；所谓“左、右”方向在附图中表示沿单体电池的宽度方向，即附图中的Y方向；所谓“上、下”在附图中表示沿单体电池的高度方向，即附图中的Z方向。这些术语仅为描述方便而使用，不能解释为对本发明的限制，本发明的保护范围以权力要求为准。

如图1所示，本发明的锂离子电池包1由电池模块2、电池包电子部件3、电池箱4组成。

如图2、图3所示，所述电池模块2由并联排列的n只单体电芯5、n个单体电芯组装上框架6与n个下框架7、电池模块2两端的两个压板8、固定电池模块2两端压板8和单体电芯5的三根拉杆9与四根拉条10、将单体电芯5与压板8隔开的2片绝缘板11、将单体电芯两侧非贴合面未被上框架与下框架包裹部位覆盖的绝缘导热片12组成。

如图4所示，所述电池包电子部件3固定在固定板13上，所述固定板13上有连接片131。

如图5、图6所示，所述上框架6扣在单体电芯5上部。所述上框架6在X方向上的尺寸与单体电芯5在X方向上的尺寸一致。所述上框架6在Y方向上有两个侧边601，两侧边内侧之间构成单体电芯插接口，所述两个侧边601内侧之间的尺寸较单体电芯5在Y方向的尺寸略大，而刚好能在Y方向上卡住单体电芯5。所述上框架6顶部中间有一凸台602，所述凸台602在X方向上有圆形通孔603，所述圆形通孔603用以穿过拉杆9。所述上框架6顶部有两个通孔604，所述通孔604为单体电芯5的正、负极极柱位置。所述上框架6在两个侧边601下方有两个绝缘导热垫片固定槽605，绝缘导热垫片固定槽605用以卡住绝缘导热垫片12的上部。所述上框架6将电池模块2上部的XY平面除正极极柱与负极极柱外的其余部位绝缘。

所述下框架7扣在单体电芯5下部。所述下框架7在X方向上的尺寸与单体电芯5在X方向上的尺寸一致，所述下框架7在Y方向上有两个侧边701，两侧边内侧之间构成单体电芯插接口，所述两个侧边701内侧之间的尺寸较单体电芯5在Y方向的尺寸略大，而刚好能在Y方向上卡住单体电芯5。所述下框架7底部两侧各有一凸台702，所述凸台702在X方向上有圆形通孔703，所述圆形通孔703用以穿过拉杆9。所述下框架7在两个侧边701下方有两个绝缘导热垫片固定槽704，绝缘导热垫片固定槽704用以卡住绝缘导热垫片12的下部。所述下框架7将电池模块2下部的XY平面与XZ平面绝缘。

所述单体电芯5扣上上框架6与下框架7，然后n只扣上上框架6与下框架7的单体电芯5沿X方向并联排列，使其正极极柱在相同一侧，负极极柱在相同一侧。在n只单体电芯沿X方向最外侧的两个面各贴一片绝缘板11。

所述绝缘板11在YZ平面上的外形尺寸与单体电芯5扣上上框架6和下框架7后在YZ平面上的投影外形尺寸一致。所述绝缘板11上设有与上框架、下框架上用于穿过拉杆的通孔位置对应的三个圆孔。所述绝缘板11将电池模块2的YZ平面绝缘。

所述绝缘板11的外侧为压板8，所述压板8在YZ平面的外形尺寸与绝缘板11一致。所述压板8上设有与绝缘板11上的三个圆孔位置对应的拉杆固定孔。所述压板8两侧沿X方向有翅片801。所述压板8底部有连接片802，所述连接片802上有圆孔。

所述三根拉杆9分别穿过n只单体电芯5上框架6上的通孔603、绝缘板11的上部圆孔、压板8的上部拉杆固定孔及n只单体电芯5下框架7上的通孔703、绝缘板11的下部圆孔、压板8的下部拉杆固定孔。螺母14将三根拉杆两端固定，并在螺母14上涂螺纹紧固胶。由此将电池模块2的X方向与Z方向固定。

绝缘导热垫片12紧贴单体电芯5的侧面，其上部插在上框架绝缘导热垫片固定槽与单体电芯表面之间的间隙内，其下部插在下框架绝缘导热垫片固定槽与单体电芯表面之间的间隙内。所述绝缘导热垫片与电池模块内每只单体电芯均接触，且接触的部位与面积完全一致，保证了导热的均匀性。绝缘导热垫片12将单体电芯5在XZ方向上绝缘。由此，电池模块2的可导电部分只露出了正极极柱与负极极柱，其余部分在XY、XZ、YZ的六个平面上均绝缘良好。所述绝缘导热垫片优选采用聚碳酸酯非溴素阻燃绝缘膜制成，使其可以吸收电池模块尺寸公差、缓冲性优越、抗冲击的功能。

电池模块2上的两个压板8通过拉条10连接，拉条10通过螺丝15固定在压板8的翅片801上，并在螺丝15上涂螺纹紧固胶，将电池模块2在Y方向固定。由此，电池模块实现了在X、Y、Z三维方向的固定，并限制了电池模块在X方向的膨胀。

如图7所示，所述电池箱4在Y方向的两个侧壁上有电池模块固定槽401，所述电池模块固定槽401刚好能够容纳压板8的翅片801。所述两个固定槽401之间的中心距刚好为压板8两个翅片801之间的中心距。所述电池箱两个侧壁上对应电池模块固定槽401之间的距离刚好为电池模块2两端的压板8翅片801最外侧的距离。由此，固定槽在X方向与Y方向将电池模块2固定。所述电池箱4在侧壁上有凸台402，所述凸台402上有螺丝孔。通过防松螺丝将压板8底部连接片802与电池箱4的底部凸台402连接，从而将电池电池模块2在Z方向上固定。

所述电池箱4在Y方向的两个侧壁上有电池包电子部件固定槽403，所述电池包电子部件固定槽403刚好能够容纳电池包电子部件固定板13在X方向的厚度。所述电池箱4两个侧壁上电池包电子部件固定槽403之间的距离刚好为电池包电子部件固定板13在Y方向两端的距离。由此，电池包电子部件固定槽403在X方向与Y方向将电池包电子部件固定板13固定。所述固定板13上的连接片131与电池箱侧壁上的凸台404通过防松螺丝连接，实现Z方向的固定。由此实现了电池包电子部件在三维方向上的固定。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (16)

1.一种锂离子电池包，包括电池箱，在电池箱内设有电池模块和电池包电子部件，其特征是：所述电池模块和电池包电子部件从三维方向上固定在电池箱内，所述电池模块包括多个贴合叠置的方形单体电芯，和位于电池模块两端的压板、将单体电芯与压板隔开的绝缘板，固定压板与单体电芯的拉杆和拉条，每个单体电芯通过对应的单体电芯组装框架从三维方向上固定在电池模块内。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池包，其特征是：所述单体电芯组装框架由对置的上框架和下框架两部分构成，所述上框架与下框架呈“∏”型，在上框架和下框架相对侧设有单体电芯插接口，上框架和下框架分别与单体电芯上下两端插接配合，所述上框架包裹住单体电芯上部非叠置贴合面，下框架包裹住单体电芯下部非叠置贴合面，所述上框架在顶部开孔，开孔尺寸能容纳单体电芯的正、负极极柱，所述组装框架上有穿过拉杆的通孔。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池包，其特征是：所述电池模块还包括将单体电芯两侧非贴合面未被上框架与下框架包裹部位覆盖的绝缘导热垫片。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池包，其特征是：在上框架和下框架的单体电芯插接口内侧设有绝缘导热垫片固定槽，所述绝缘导热垫片安装在电池模块两侧平面、紧贴单体电芯表面，其上部安装在上框架绝缘导热垫片固定槽与单体电芯表面之间的间隙内，其下部安装在下框架绝缘导热垫片固定槽与单体电芯表面之间的间隙内。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池包，其特征是：所述压板的外形与单体电芯安装组装框架后在单体电芯叠置贴合平面上的投影外形一致，在压板的顶部和底部开有与上、下框架上的通孔位置对应拉杆固定孔。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池包，其特征是：所述压板上有翅片，拉条的两端与电池模块两端压板上的翅片通过螺丝固定，所述拉条使绝缘导热垫片紧贴上框架与下框架之间单体电芯非贴合表面。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池包，其特征是：所述电池箱在单体电芯叠置方向的两个侧壁上有电池模块固定槽和凸台，所述凸台上有螺丝孔，所述电池模块两端的压板上具有平行于电池箱侧壁上凸台的连接片，所述压板上的连接片与与电池箱上的凸台通过螺丝固定，从而实现电池模块在高度方向上与电池箱的固定。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池包，其特征是：所述电池箱侧壁上电池模块固定槽刚好可以容纳所述压板上的翅片，从而实现了电池模块与箱体在单体电芯宽度方向上的固定。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池包，其特征是：所述电池箱在单体电芯叠置方向两个侧壁之间对应的电池模块固定槽的距离刚好可以容纳电池模块两个压板之间的尺寸，从而实现了电池模块与电池箱在单体电芯叠置方向上的固定。

10.根据权利要求1至9任一项所述的锂离子电池包，其特征是：所述电池包电子部件固定在固定板上，所述固定板通过电池箱侧壁上的固定板卡槽固定在电池箱内，固定板上设有连接片，所述连接片与电池箱侧壁上的固定板卡槽固定凸台通过螺丝固定。

11.根据权利要求10所述的锂离子电池包，其特征是：所述电池包还包括电池模块之间的导热系统，在压板上设有导热系统的安装接口，所述导热系统为风冷、液冷、热管导热或多种导热方式组合成的混合导热系统。

12.根据权利要求10所述的锂离子电池包，其特征是：电池包各电池模块内单体电芯排列方式一致，正、负电极导电路径一致。

13.根据权利要求10所述的锂离子电池包，其特征是：所述将单体电芯与压板隔开的绝缘板，其外形与压板一致。

14.根据权利要求13所述的锂离子电池包，其特征是：所述压板为绝缘塑料压板或金属压板，在金属压板的表面设有绝缘漆层。

15.根据权利要求14所述的锂离子电池包，其特征是：所述压板上有加强筋。

16.根据权利要求15所述的锂离子电池包，其特征是：所述拉杆、拉条与螺丝涂有绝缘漆，所述螺丝紧固处涂有螺纹紧固胶，所述固定压板连接片与电池箱凸台的螺丝为防松螺丝。