CN106558661B - 可定向排气的电池模组及动力电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可定向排气的电池模组及动力电池，电池模组中的电芯可以设置为具有突出的封边的形式，同时，电池模组中的固定端板和电芯固定板可以相互配合形成压合电芯上封边的压合结构，并且电池模组中设置有将固定电芯的固定腔室内外连通的凹槽。固定腔室将封边压住，而凹槽部分未压合封边，使得在电芯出现胀气需要排气时，气体会从封边没有被压合的凹槽处进行排气。通过统一设置每个固定腔室中凹槽的位置，实现电芯的定向排气，使电芯爆喷时的排气方向可控，避免出现电芯随机排气对周围电芯造成影响的情况。

Description

可定向排气的电池模组及动力电池

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种可定向排气的电池模组及动力电池。

背景技术

软包电芯的特殊性导致其在发生失稳时，电芯的任意位置可能发生爆喷，爆喷出的高温高压气体会对周围结构或者电芯产生很大危害，可能引起结构安全的破坏及其他电芯的连锁相继失稳，严重的影响了电池组的安全。传统软包电池模组没有考虑电池的失稳扩散问题，在电芯发生失稳时，会产生严重的安全问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可定向排气的电池模组及动力电池，可以实现电芯的定向排气。

本发明提供的技术方案如下：

一种可定向排气的电池模组，用于固定多个电芯，该电池模组包括第一固定端板、第二固定端板和设置在所述第一固定端板、第二固定端板之间的多个电芯固定板，其中：

所述电芯包括电芯本体和包覆在所述电芯本体外的封装外壳，所述封装外壳形成突出所述电芯本体的封边；

所述第一固定端板和第二固定端板其中一个及所述电芯固定板其中一侧设置有用于压合固定所述封边的凸起，所述凸起在所述第一固定端板、第二固定端板、电芯固定板扣合时形成容纳所述电芯的固定腔室，所述凸起上设置有多个凹槽，以使每个所述固定腔室对应有至少一个所述凹槽，所述凸起固定压合所述封边时，所述凹槽未压合对应位置的所述封边且使所述固定腔室内部与外部连通。

优选地，所述电芯包括设置在所述电芯本体一侧，与所述电芯单体的正负极分别连接的两个极耳；

所述封装外壳在设置所述极耳的一侧、与设置所述极耳的一侧相邻的两侧分别形成所述封边。

优选地，所述第一固定端板一侧设置有至少一个第一容置槽，所述电芯固定板远离所述第一固定端板的一侧设置有至少一个第二容置槽，每个所述第一容置槽和第二容置槽的至少一个中设置有阶梯部，所述凸起包括设置在第二固定端板一侧与每个所述阶梯部配合的多个第一凸起部和设置在所述电芯固定板远离所述第一固定端板的一侧与每个所述阶梯部配合的多个第二凸起部，所述第一凸起部、第二凸起部与所述阶梯部配合压合所述封边，且使所述第一容置槽、第二容置槽与所述第一凸起部、第二凸起部配合形成容纳所述电芯的固定腔室。

优选地，所述凹槽设置在与所述电芯上设置极耳一侧对应的所述第一凸起部和第二凸起部上。

优选地，每个固定腔室对应的所述凹槽为两个。

优选地，所述电芯固定板包括设置在每个所述第二容置槽中的多条隔条。

优选地，所述第一固定端板、电芯固定板、第二固定端板上分别设置有供螺杆穿过的多个通孔，所述第一固定端板、电芯固定板、第二固定端板通过穿设在所述通孔内的多个螺杆固定。

优选地，所述电芯固定板的其中一侧贴合有缓冲材料。

优选地，所述电芯为聚合物电芯。

本发明还提供了一种动力电池，包括至少一个上述的可定向排气的电池模组。

在本申请实施例中，电池模组中的电芯可以设置为具有突出的封边的形式，同时，电池模组中的固定端板和电芯固定板可以相互配合形成压合电芯上封边的压合结构，并且电池模组中设置有将固定电芯的固定腔室内外连通的凹槽。固定腔室将封边压住，而凹槽部分未压合封边，使得在电芯出现胀气需要排气时，气体会从封边没有被压合的凹槽处进行排气。通过统一设置每个固定腔室中凹槽的位置，实现电芯的定向排气，电芯爆喷后的排气方向可控，避免出现电芯随机排气对周围电芯造成影响的情况。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1和图2为本发明实施例提供的电池模组相邻两个板体之间设置一个电芯的结构示意图。

图3和图4为本发明实施例提供的电池模组相邻两个板体之间设置多个电芯的结构示意图。

图5为图4中III部分的放大示意图。

图6和图7为本发明实施例提供的电池模组中固定的电芯的结构示意图。

图8为图1中I部分的放大示意图。

图9为图1中II部分的放大示意图。

图10为本发明实施例提供的电池模组中一种第二固定端板的结构示意图。

图11为本发明实施例提供的电池模组中一种电芯固定板的结构示意图。

图12为图11中IV部分的放大示意图。

图13为本发明实施例提供的电池模组中另一种电芯固定板一侧的结构示意图。

图14为图13中V部分的放大示意图。

图15为本发明实施例提供的电池模组中一种电芯固定板另一侧的结构示意图。

图16为图15中VI部分的放大示意图。

图标：100-可定向排气的电池模组；101-第一固定端板；1011-第一容置槽；102-第二固定端板；1021-第一凸起部；103-电芯固定板；1031-第二容置槽；1012-阶梯部；1032-第二凸起部；104-凹槽；200-电芯；201-电芯本体；202-封边；203-极耳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请实施例提供了一种可定向排气的电池模组100，如图1至图4所示，用于固定多个电芯200，该可定向排气的电池模组100包括第一固定端板101、第二固定端板102和设置在所述第一固定端板101、第二固定端板102之间的多个电芯固定板103。

可定向排气的电池模组100中的电芯200需要排列成组，并通过其他组件的连接，实现多个电芯200的串联或并联，从而实现多个电芯200成组后电能的输出。多个电芯200需要通过一些周边组件固定起来，在本申请实施例中，通过第一固定端板101、第二固定端板102和电芯固定板103实现电芯200的固定成组，第一固定端板101和第二固定端板102设置在两端，两个端板之间可以布置多个电芯固定板103，电芯固定板103的数量可以根据电芯200的数量和实际需求确定。当然，直接使用两个固定端板也能实现对一块电芯200的固定，但在实际使用过程中，如电动汽车上的动力电池中，一个可定向排气的电池模组100需要固定数十个电芯200。可以通过在两个固定端板之间设置多个电芯固定板103，相邻的电芯固定板103之间可以固定一个电芯200，或者电芯固定板103上可以并列设置多个可放置电芯200的位置，使得相邻的两个电芯固定板103之间可以固定多个电芯200。如图1和图2所示，即为相邻两个板体之间固定一个电芯200。图3和图4所示即为两个相邻板体之间固定多个电芯200具体的固定形式可以根据实际需要确定，本申请实施例不做限制。图5为图4中部分区域的放大示意图。

如图6和图7所示，所述电芯200包括电芯本体201和包覆在所述电芯本体201外的封装外壳，所述封装外壳形成突出所述电芯本体201的封边202。

在本申请实施例中，可定向排气的电池模组100中固定的电芯200可以采用聚合物电池，即软包电池。软包电池的形状一般为长方体形，通过在电芯本体201上包覆一封装外壳，一般情况下，现有技术中软包电池的封装外壳的形状和电芯本体201的形状相同，封装外壳套设在电芯本体201外。这样的电芯200在发生胀气、爆喷等情况时，电芯200内部的气体会从封装外壳的薄弱处泄露，由于不同电芯200在制造过程中封装外壳哪一点的耐压程度低是无法确定的。可以说，现有技术中软包电池发生胀气、爆喷等内部气体向外排气的情况时，其泄露点是随机的。

在本申请实施例中，为了避免电芯200出现通过封装外壳上的随机排气的缺点，进行了两方面的改进。一方面，将电芯200的封装外壳设置成具有突出的封边202的样式，另一方面通过改进固定结构实现。

具体的，所述第一固定端板101和第二固定端板102其中一个及所述电芯固定板103其中一侧设置有用于压合固定所述封边202的凸起，所述凸起在所述第一固定端板101、第二固定端板102、电芯固定板103扣合时形成容纳所述电芯200的固定腔室，所述凸起上设置有多个凹槽104，以使每个所述固定腔室对应有至少一个所述凹槽104，所述凸起固定压合所述封边202时，所述凹槽104未压合对应位置的所述封边202且使所述固定腔室内部与外部连通。

通过设置凸起，这些凸起在固定端板和电芯固定板103扣合时，可以将电芯200的封边202压住，相邻的两块板通过这些凸起实现对电芯200的固定。同时，这些凸起上设置有凹槽104，凹槽104将凸起形成的固定腔室的内外连通。

具体的，所述电芯200还包括设置在所述电芯本体201一侧，与所述电芯200的正负极分别连接的两个极耳203。所述封装外壳在设置所述极耳203的一侧、与设置所述极耳203的一侧相邻的两侧分别形成所述封边202。即电芯200的封装外壳形成三个侧面具有封边202的结构，电芯200的封装外壳可以采用一整张封装材料，将电芯200与设置极耳203相对的一侧包覆住，并在设置极耳203的一侧及与设置极耳203一侧相邻的两侧，共计形成三条封边202。

为了方便使用，封边202的设置形式可以是在每一个侧面的中心线上延伸，即电芯200可以被封边202所在的平面分割成两个相同的部分。

在电芯200内部出现胀气时，高温高压的气体会从封装外壳的薄弱处排气。由于设置了压合封边202的凸起，且凸起上设置了凹槽104，使得凹槽104处对应的封边202成为了电芯200封装外壳上最薄弱的地方，电芯200内部的气体就会冲破凹槽104处对应的封边202，完成排气。

每块设置以后凸起的板体上的凸起的设置位置可以相同，且凸起上设置的凹槽104的位置也可以相同，使得板体扣合后形成的固定腔室对应的凹槽104的位置一致。包含多个电芯200的可定向排气的电池模组100中电芯200的排气位置也就一致，不会出现从其他位置排气的情况，实现对电芯200排气位置的统一设置。由于除凹槽104位置处的封边202外，其他封边202都被一块板体上的凸起和相邻的板体压合固定，凹槽104处的封边202是电芯200封装外壳的最薄弱处，电芯200的排气动作也会在凹槽104处发生。不会出现随机排气，影响其他电池的情况。

可以理解的是，再如图1所示，所述第一固定端板101一侧设置有至少一个第一容置槽1011，所述电芯固定板103远离所述第一固定端板101的一侧设置有至少一个第二容置槽1031。如图8和图9所示，每个所述第一容置槽1011和第二容置槽1031的至少一个中设置有阶梯部1012。如图10至图16所示，所述凸起包括设置在第二固定端板102一侧与每个所述阶梯部1012配合的第一凸起部1021和设置在所述电芯固定板103远离所述第一固定端板101的一侧与每个所述阶梯部1012配合的第二凸起部1032，所述第一凸起部1021、第二凸起部1032与所述阶梯部1012配合压合所述封边202，且使所述第一容置槽1011、第二容置槽1031与所述第一凸起部1021、第二凸起部1032配合形成容纳所述电芯200的腔室。

可以理解的是，在一个可定向排气的电池模组100中，第一固定板上的第一容置槽1011和电芯固定板103上的第二容置槽1031的数量可以是一个，也可以是并列设置的多个。第一容置槽1011和第二容置槽1031的形状可以相同，都与电磁能的形状相匹配。在每一个第一容置槽1011和第二容置槽1031设置有阶梯部1012，如前所述，电芯200上封边202的设置位置为电芯200的三个侧面，相应的，阶梯部1012的设置位置也与封边202的位置对应。在将电芯200放置在第一容置槽1011和第二容置槽1031中时，具有厚度的电芯200被容置在第一容置槽1011或第二容置槽1031中阶梯部1012形成的槽中，封边202被放置在阶梯部1012上。

相应的，第二固定端板102一侧设置有与每个所述阶梯部1012配合的第一凸起部1021，电芯固定板103远离所述第一固定端板101的一侧设置有与每个所述阶梯部1012配合的第二凸起部1032。第一凸起部1021、第二凸起部1032可以与阶梯部1012配合固定电芯200的封边202。一个电芯200上的封边202设置为三个侧面上的三条，对应的第一凸起部1021、第二凸起部1032、阶梯部1012的位置与三条封边202配合。在第一固定端板101、第二固定端板102和电芯固定板103扣合时，第一凸起部1021与相邻的电芯固定板103上第二容置槽1031内的阶梯部1012配合压合封边202，第二凸起部1032与相邻的与相邻的电芯固定板103上第二容置槽1031内的阶梯部1012或第一固定端板101上的阶梯部1012配合压合封边202，使得电芯200的封边202被压合固定。

每一个固定腔室可以对应多条第一凸起部1021或第二凸起部1032，在封边202为电芯200三个侧面上的三条封边202时，每一个固定腔室对应的第一凸起部1021、第二凸起部1032也可以是三条条状凸起。

同时，所述凹槽104设置在与所述电芯200上设置极耳203一侧对应的所述第一凸起部1021和第二凸起部1032上。可以理解的是，一个可定向排气的电池模组100中可以用于固定多个电芯200，每个电芯200都有发生胀气后排气的可能，为了保证多个电芯200排气时排气方向的一致性，用于排气的凹槽104设置在与所述电芯200上设置极耳203一侧对应的所述第一凸起部1021和第二凸起部1032上，并且使扣合形成每一个固定腔室对应有至少一个凹槽104。凹槽104的位置可以设置在每个固定腔室对应的每一个第一凸起部1021和第二凸起部1032上，设置位置可以相同，一方面满足规模化制造的要求，另一方面，位置相同的凹槽104可以使一个可定向排气的电池模组100中的所有电芯200都具有相同的排气方向。优选的，每个固定腔室对应的凹槽104可以设置两个。

综上所述，在本申请实施例中，可定向排气的电池模组100中的电芯200可以设置为具有突出的封边202的形式，同时，可定向排气的电池模组100中的固定端板和电芯固定板103可以相互配合形成压合电芯200上封边202的压合结构，并且可定向排气的电池模组100中设置有将固定电芯200的固定腔室内外连通的凹槽104。固定腔室将封边202压住，而凹槽104部分未压合封边202，使得在电芯200出现胀气需要排气时，气体会从封边202没有被压合的凹槽104处进行排气。通过统一设置每个固定腔室中凹槽104的位置，实现电芯200的定向排气，避免出现电芯200随机排气对周围电芯200造成影响的情况。

通过电芯200上设置封边202，同时设置具有凹槽104的压合结构，具有多个电芯200的可定向排气的电池模组100中的电芯200在排气时都会向预定的方向排气，不会发生随机排气的情况，也就不会出现一个电芯200随机排气造成的使相邻的电芯200连锁排气的情况，可定向排气的电池模组100的稳定性更好。

可以理解的是，所述第一固定端板101、电芯固定板103、第二固定端板102两侧分别设置有供螺杆穿过的多个通孔，所述第一固定端板101、电芯固定板103、第二固定端板102通过穿设在所述通孔内的螺杆固定。通过螺杆和螺母的配合将第一固定端板101、电芯固定板103、第二固定端板102固定成组。通孔的具体设置位置可以根据实际情况确定，由于压合电芯200的封边202的压力都来自于螺杆和螺母的配合，为了保证每个电芯200都具有足有的压合力量保证电芯200的定向排气，第一固定端板101、第二固定端板102和电芯固定板103上的通孔可以设置在相邻的两个第一容置槽1011之间及对应的位置上。

每个所述第二容置槽1031中的所述电芯固定板103可以包括多条隔条。在保证结构强度的同时可以减轻每个电芯固定板103的重量，另一方面，具有一定厚度的电芯固定板103为多条隔条的形式时，在固定每个电芯200时，相邻两排电芯200之间有一定的中空空间，可以方便进行通风换热。

所述电芯固定板103的其中一侧可以贴合有缓冲材料。由于电芯200在采用聚合物软包电池时，软包电池在工作过程中会由于胀气等因素出现体积上的增大，通过而设置缓冲材料，可以为电芯200的体积增大预留一定的膨胀空间，同时在固定成组的过程中，对电芯200施加一定的预紧力。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种可定向排气的电池模组，其特征在于，用于固定多个电芯，该电池模组包括第一固定端板、第二固定端板和设置在所述第一固定端板、第二固定端板之间的多个电芯固定板，所述电芯固定板的其中一侧贴合有缓冲材料，其中：

所述电芯包括电芯本体和包覆在所述电芯本体外的封装外壳，所述封装外壳形成突出所述电芯本体的封边；

所述第一固定端板和第二固定端板其中一个及所述电芯固定板其中一侧设置有用于压合固定所述封边的凸起，所述凸起在所述第一固定端板、第二固定端板、电芯固定板扣合时形成容纳所述电芯的固定腔室，所述凸起上设置有多个凹槽，以使每个所述固定腔室对应有至少一个所述凹槽，所述凸起固定压合所述封边时，所述凹槽未压合对应位置的所述封边且使所述固定腔室内部与外部连通；

所述电芯包括设置在所述电芯本体一侧，与所述电芯的正负极分别连接的两个极耳；所述封装外壳在设置所述极耳的一侧、与设置所述极耳的一侧相邻的两侧分别形成所述封边；

所述第一固定端板一侧设置有至少一个第一容置槽，所述电芯固定板远离所述第一固定端板的一侧设置有至少一个第二容置槽，每个所述第一容置槽和第二容置槽的至少一个中设置有阶梯部，所述凸起包括设置在第二固定端板一侧与每个所述阶梯部配合的多个第一凸起部和设置在所述电芯固定板远离所述第一固定端板的一侧与每个所述阶梯部配合的多个第二凸起部，所述第一凸起部、第二凸起部与所述阶梯部配合压合所述封边，且使所述第一容置槽、第二容置槽与所述第一凸起部、第二凸起部配合形成容纳所述电芯的固定腔室。

2.根据权利要求1所述的可定向排气的电池模组，其特征在于，所述凹槽设置在与所述电芯上设置极耳一侧对应的所述第一凸起部和第二凸起部上。

3.根据权利要求2所述的可定向排气的电池模组，其特征在于，每个固定腔室对应的所述凹槽为两个。

4.根据权利要求1所述的可定向排气的电池模组，其特征在于，所述电芯固定板包括设置在每个所述第二容置槽中的多条隔条。

5.根据权利要求1所述的可定向排气的电池模组，其特征在于，所述第一固定端板、电芯固定板、第二固定端板上分别设置有供螺杆穿过的多个通孔，所述第一固定端板、电芯固定板、第二固定端板通过穿设在所述通孔内的多个螺杆固定。

6.根据权利要求1所述的可定向排气的电池模组，其特征在于，所述电芯为聚合物电芯。

7.一种动力电池，其特征在于，包括至少一个权利要求1至6任意一项所述的可定向排气的电池模组。