CN106784492A - 一种叠层式防护结构和电池模组 - Google Patents

一种叠层式防护结构和电池模组 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种叠层式防护结构和电池模组，该叠层式防护结构包括电芯夹板和叠层集流板，电池模组包括多个电芯。其中，电芯夹板的一面设置有凹槽，凹槽上设置有多个用于电芯穿过的第一通孔，叠层集流板开设有与第一通孔相匹配的第二通孔，叠层集流板包括第一绝缘层、第二绝缘层和集流板，第一绝缘层和第二绝缘层分别设置于所述集流板的两面。叠层集流板嵌套于所述凹槽内，且第二绝缘层贴合于凹槽的槽底。本发明能够有效避免电池模组中的电芯爆喷时导致的二次短路现象，提高了电池使用的安全性，且结构简单。

Description

一种叠层式防护结构和电池模组
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种叠层式防护结构和电池模组。
背景技术
目前，现有的电池模组主要通过端板将多个电芯固定，并在端板两侧焊接集流板及极耳。经发明人研究发现，现有的电池模组中设置的端板，虽然具有良好的绝缘性能，但高温情况下会迅速软化、变形，甚至碳化，如当单电芯发生短路爆喷后，该电芯周围的温度急剧上升到600℃以上，甚至可高达1000℃，电芯喷出的高温铜屑会搭接到集流板与故障电芯上，使整串电池外部短路(二次短路)，极易引发周边大量电芯集体放电，温度急剧升高，造成电池模组起火甚至爆喷。
发明内容
本发明旨在改善上述的技术问题。为此，本发明提供了一种叠层式防护结构和电池模组，通过对叠层集流板的巧妙设计，能够有效防止电池模组的二次短路故障，极大地降低了电池模组起火、爆炸的风险，且结构简单。
本发明较佳实施例提供一种叠层式防护结构，应用于电池模组，所述叠层式防护结构包括电芯夹板和叠层集流板，所述电池模组包括多个电芯；
所述电芯夹板的一面设置有凹槽，所述凹槽上设置有多个用于电芯穿过的第一通孔，所述叠层集流板开设有与所述第一通孔相匹配的第二通孔，所述叠层集流板包括第一绝缘层、第二绝缘层和集流板，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层分别设置于所述集流板的两面；
所述叠层集流板嵌套于所述凹槽内，且所述第二绝缘层贴合于所述凹槽的槽底，所述叠层集流板能够有效防止所述电池模组中的电芯爆喷时导致的二次短路现象。
在本发明较佳实施例的选择中，上述位于所述第一绝缘层上的通孔设置有凸缘。
在本发明较佳实施例的选择中，上述所述第一绝缘层和所述第二绝缘层与所述集流板接触的一面分别设置有胶层，所述胶层用于将所述第一绝缘层和所述第二绝缘层固定于所述集流板的两面。
在本发明较佳实施例的选择中，上述所述集流板为导电集流板。
在本发明较佳实施例的选择中，上述所述集流板为铝板。
在本发明较佳实施例的选择中，上述所述第一绝缘层和所述第二绝缘层为云母层。
在本发明较佳实施例的选择中，上述所述第一通孔和所述第二通孔为圆孔。
在本发明较佳实施例的选择中，上述所述第一绝缘层、第二绝缘层和集流板的形状大小相同。
在本发明较佳实施例的选择中，上述所述第一绝缘层远离所述集流板的一面与所述电芯夹板开设有凹槽的一面共面。
本发明较佳实施例还提供一种电池模组，所述电池模组包括电芯、第一极耳、第二极耳和两个上述所述叠层式防护结构；
两个所述叠层式防护结构分别设置于所述电芯的两端，所述电芯的正极通过第一极耳与位于所述电芯正极端的所述叠层式防护结构中的集流板连接，所述电芯的负极通过第二极耳与位于所述电芯负极端的所述叠层式防护结构中的集流板连接。
与现有技术相比，本发明给出了一种叠层式防护结构和电池模组，其中，通过叠层集流板的巧妙设计，能够有效防止所述电池模组中的电芯爆喷时导致的二次短路现象。
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为本发明较佳实施例提供的一种叠层式防护结构的结构示意图。
图2为本发明较佳实施例提供的一种叠层式防护结构的爆炸视图。
图3为本发明较佳实施例提供的叠层集流板的爆炸视图。
图4为图3中所示的第一绝缘层的另一种结构示意图。
图5为本发明较佳实施例提供的一种电池模组的结构示意图。
图标：10-电池模组；100-叠层式防护结构；110-电芯夹板；112-凹槽；114-第一通孔；120-叠层集流板；1202-第二通孔；122-第一绝缘层；1222-凸缘；124-集流板；126-第二绝缘层；200-电芯；300-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，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种叠层式防护结构100的结构示意图。所述叠层式防护结构100包括电芯夹板110和叠层集流板120。
具体地，请结合参阅图2，所述电芯夹板110的一面设置有凹槽112，所述凹槽112上设置有多个第一通孔114，所述叠层集流板120嵌套于所述凹槽112内。可选地，所述凹槽112的大小、形状可根据实际应用进行灵活设计。
进一步地，所述叠层集流板120开设有与所述第一通孔114相匹配的第二通孔1202。所述第二通孔1202贯穿所述叠层集流板120。其中，如图3所示，所述叠层集流板120包括第一绝缘层122、集流板124和第二绝缘层126，所述第一绝缘层122和所述第二绝缘层126分别设置于所述集流板124的两面。其中，所述第二绝缘层126贴合于所述凹槽112的槽底，从而使得所述叠层集流板120能够有效防止所述电池模组10发生二次短路现象。
其中，所述第一绝缘层122远离所述集流板124的一面与所述电芯夹板110开设有凹槽112的一面共面。在实际应用中，所述叠层集流板120位于所述凹槽112中的高度以及是否共面，可根据具体情况进行灵活设计。
进一步地，在本发明实施例中，所述第一绝缘层122和所述第二绝缘层126在具有良好的绝缘性能的同时，在高温条件下，不容易发生变形、软化等，例如当局部温度迅速上升至1000度以上，所述第一绝缘层122和所述第二绝缘层126依然能够保持稳定性能。
可选地，由于云母具有非常高的绝缘、绝热性能，化学稳定性好，具有抗强酸、强碱和抗压能力，因此，在本发明实施例中，所述第一绝缘层122和所述第二绝缘层126可以采用云母制成。其中，所述云母是云母族矿物的统称，为层状结构，单斜晶系，层状解理非常完全，有玻璃光泽，薄片具有弹性，同时，云母是钾、铝、镁、铁、锂等金属的铝硅酸盐。
可选地，所述第一绝缘层122和所述第二绝缘层126可以为相同的绝缘材料制成，也可分别为不同的绝缘材料制成。
进一步地，如图4所示，位于所述第一绝缘层122上的所述第一通孔114上设置有凸缘1222，所述凸缘1222用于集流板124上圆孔厚度方向提供绝缘防护。可选地，所述凸缘1222可以是，但不限于采用冲压方式形成。
进一步地，所述集流板124作为一种导电介质，通常采用导电材料制备而成，在本发明实施例中，所述集流板124为铝板。
进一步地，所述第一绝缘层122和所述第二绝缘层126与所述集流板124接触的一面设置有胶层，所述胶层用于将所述第一绝缘层122和所述第二绝缘层126与所述集流板124进行良好固定。
可选地，在保证将所述第一绝缘层122和所述第二绝缘层126与所述集流板124进行良好固定的前提下，也可采用其他方式进行实现。
可选地，所述第一绝缘层122、所述第二绝缘层126和所述集流板124的形状大小相同，三者上面均设置有多个第一通孔114，且一一对应。其中，在本发明实施例中，所述第一绝缘层122和所述第二绝缘层126均为0.2mm厚度的高温绝缘薄片。
进一步地，所述第一通孔114和所述第二通孔1202的大小、形状可根据实际情况进行灵活设计，在本发明实施例中，所述第一通孔114和所述第二通孔1202为圆孔。
基于对上述叠层式防护结构100的描述，如图5所示，本发明实施例还给出了一种电池模组10，所述电池模组10包括电芯200、极耳300和两个上述的叠层式防护结构100。
进一步地，所述电芯200是指单个含有正、负极的电化学电芯，一般不直接使用。由于所述电芯200作为充电电池中的蓄电部分，因此，所述电芯200的质量直接决定了充电电池的质量。一把情况下，所述电芯200分为铝壳电芯、软包电芯(又称“聚合物电芯”)、圆柱电芯三种。通常手机电池采用的为铝壳电芯，蓝牙等数码产品多采用软包电芯，笔记本电脑的电池采用圆柱电芯的串并联组合。应注意，所述电芯200与电池的区别为所述电池含有保护电路和外壳，可以直接使用。可选地，在本发明实施例中，所述电芯200为多个圆柱电芯并联构成。
进一步地，所述极耳300包括第一极耳和第二极耳，所述电芯200的正极通过所述第一极耳与位于所述电芯200正极端的所述叠层式防护结构100中的集流板124连接，所述电芯200的负极通过第二极耳与位于所述电芯200负极端的所述叠层式防护结构100中的集流板124连接。即所述第一极耳用于将所述电芯200的正极与所述集流板124连接，所述第二极耳用于将所述电芯200的负极与所述集流板124连接。
可选地，所述第一极耳和所述第二极耳可以采用焊接的方式分别固定于所述电芯200的正负极与所述集流板124上。一般情况下，在进行焊接时，可根据实际情况选择不同焊接方式，如电阻焊或激光焊。
具体地，所述电阻焊是利用电流通过焊件及其接触处所产生的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压力形成焊接接头的焊接方法。所述生产效率高，焊接变形小，劳动条件好，不需另加焊接材料，操作简便，但是设备复杂度高，耗电量大，适用的接头形式与可焊工件厚度受到限制。而激光焊能量密度高，热量集中，作用时间很短，激光可用反射镜或偏转棱镜将其在任何方向上弯曲或聚焦，可以用光导纤维引导到难以接近的部位；激光可对绝缘材料直接焊接。但是该激光焊的成本高，一般适用于排列非常密集和热敏感材料的焊件。
进一步地，请再次参阅图5，在本发明实施例中，所述电池模组10的具体结构为：所述电芯200的正负极两端分别设置有所述叠层式防护结构100，所述第一通孔114和所述第二通孔1202用于所述电芯200的正负极穿过，并在所述电芯200的轴向上将所述电芯200固定住。其中，所述电芯200的正极通过第一极耳焊接所述集流板124上，负极通过所述第二极耳焊接于所述集流板124上。从而通过对所述叠层集流板120的巧妙设计和运用，即便是在所述电池模组10的使用过程中，所述电芯200中的单个电芯发生爆喷的情况下，该单个电芯喷出的高温铜屑也不会与所述集流板124有直接接触，以使得所述电芯200处于断路状态，避免引发所述电芯200短路。除此之外，所述叠层集流板120中的所述第一绝缘层122和所述第二绝缘采用高温绝缘材料制成，进一步从根源上避免了所述电池模组10二次短路而引发起火、爆炸等恶劣安全事故。应理解，位于所述电芯200两端的叠层式防护结构100完全相同。
综上所述，本发明提供了一种叠层式防护结构100和电池模组10，其中，通过对该叠层式防护结构100的巧妙设计，能够有效防止电池模组10在使用过程中，可能由于单个电芯200的爆喷导致电池模组10起火等安全事故，同时，该叠层式防护结构100设计简单，成本低，适于大规模量产。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种叠层式防护结构，应用于电池模组，其特征在于，所述叠层式防护结构包括电芯夹板和叠层集流板，所述电池模组包括多个电芯；
所述电芯夹板的一面设置有凹槽，所述凹槽上设置有多个用于电芯穿过的第一通孔，所述叠层集流板开设有与所述第一通孔相匹配的第二通孔，所述叠层集流板包括第一绝缘层、第二绝缘层和集流板，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层分别设置于所述集流板的两面；
所述叠层集流板嵌套于所述凹槽内，且所述第二绝缘层贴合于所述凹槽的槽底，所述叠层集流板能够有效防止所述电池模组中的电芯爆喷时导致的二次短路现象。
2.根据权利要求1所述的叠层式防护结构，其特征在于，位于所述第一绝缘层上的通孔设置有凸缘。
3.根据权利要求1所述的叠层式防护结构，其特征在于，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层与所述集流板接触的一面分别设置有胶层，所述胶层用于将所述第一绝缘层和所述第二绝缘层固定于所述集流板的两面。
4.根据权利要求1所述的叠层式防护结构，其特征在于，所述集流板为导电集流板。
5.根据权利要求1所述的叠层式防护结构，其特征在于，所述集流板为铝板。
6.根据权利要求1所述的叠层式防护结构，其特征在于，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层为云母层。
7.根据权利要求1所述的叠层式防护结构，其特征在于，所述第一通孔和所述第二通孔为圆孔。
8.根据权利要求1所述的叠层式防护结构，其特征在于，所述第一绝缘层、第二绝缘层和集流板的形状大小相同。
9.根据权利要求1所述的叠层式防护结构，其特征在于，所述第一绝缘层远离所述集流板的一面与所述电芯夹板开设有凹槽的一面共面。
10.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括电芯、第一极耳、第二极耳和两个上述权利要求1-9中任一项所述叠层式防护结构；
两个所述叠层式防护结构分别设置于所述电芯的两端，所述电芯的正极通过第一极耳与位于所述电芯正极端的所述叠层式防护结构中的集流板连接，所述电芯的负极通过第二极耳与位于所述电芯负极端的所述叠层式防护结构中的集流板连接。
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