CN106784574A - 一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组，包括电芯极组、一级内连接导流片、二级内连接导流片、引出端、电池壳、电池盖、侧支架和格栅，所述电芯极组设置在电池壳的内部，电芯极组两侧设置有一级内连接导流片，一级内连接导流片上设置有二级内连接导流片，二级内连接导流片中部设置有中心孔，中心孔处焊接有引出端；所述电池壳两侧盖设有电池盖；所述侧支架之间设置有格栅；本发明能使得电池一致性好，密封件可靠，材料厚度薄，能量密度高，安全阀不易堵塞，抗振性好，不易短路，温度分布均匀，可以进行广泛推广和应用。

Description

一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组
【技术领域】
本发明涉及电池的技术领域，特别是方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的技术领域。
【背景技术】
随着绿色环保的新能源事业发展，出现了多种结构设计的强碱性水溶液的方形钢壳电池，总结其特点有以下几个方面：1、单体或模块电池的设计结构有顶部集流(湖南神舟、福建卫东、四川万凯丰、山东国力、安徽国轩等)和一级导流汇流+侧边集流引出(日本PEVE、湖南科霸、四川万凯丰等)两种常见的形式；2、电池壳或电池盖的为了增加其自身的强度，抗形变和扭曲的能力，通常采用增加材料厚度和冲压凹凸结构以及通过模组捆绑设计的方式实现；3、对于电池内压异常的处理方式采用在顶部加装可多次开启闭合的安全阀进行泄压的方式；4、集合成电池系统的模组散热多采用风道通风的风冷、浸没接触的液冷和金属接触导热的固冷三种散热方式，常见的是风道通风的风冷，采用夹带隔栅或者电池凸点设计形成风道的结构。
对于这些常见的强碱性水溶液的方形钢壳电池，在实际应用中常遇到以下的问题：1、内部活性物质在进行电池活化时容易出现反应不够均匀造成电池间的一致性差异；2、脉冲放电时引出端因加载较大电流发热严重，造成密封件失效；3、充放电时电池易出现电池壳体的鼓胀变形，目前常见的强碱性水溶液的方形钢壳电池壳体和盖体的材料厚度为：1.0～1.5mm，继续增加其厚度对于提高抗膨胀变形的作用有限，且增加壁厚会造成电池总重量增加，能量密度降低等；4、安全阀开启排气泄压时易堵塞，出现安全隐患；5、塑料件与金属件组装后因使用过程中的震动、扭动等造成金属件对塑料件的破坏，从而使塑料件的功能失效；6、顶部正负极引出端因距离较近，易在集合成系统时造成外部短路损伤电池等问题；7、电池系统内模块散热能力有限，温度分布不均匀。
针对以上问题，有必要设计电池及其模组。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组，能够使电池一致性好，密封件可靠，材料厚度薄，能量密度高，安全阀不易堵塞，抗振性好，不易短路，温度分布均匀。
为实现上述目的，本发明提出了一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组，包括电芯极组、一级内连接导流片、二级内连接导流片、引出端、电池壳、电池盖、侧支架和隔栅，所述电芯极组设置在电池壳的内部，电芯极组两侧设置有一级内连接导流片，一级内连接导流片上设置有二级内连接导流片，二级内连接导流片中部设置有中心孔，中心孔处焊接有引出端；所述电池壳两侧盖设有电池盖；所述侧支架之间设置有隔栅。
作为优选，所述电芯极组与一级内连接导流片通过激光焊接进行连接，一级内连接导流片的数量为2-6片，数量为偶数，一级内连接导流片的高度为25-35mm，一级内连接导流片宽度为20-60mm，一级内连接导流片的厚度为1.0-3.0mm，相邻的一级内连接导流片之间的间距为20-30mm；所述二级内连接导流片的数量为1-3片，二级内连接导流片与一级内连接导流片之间通过激光焊接相连接，焊接点距离一级内连接导流片一端的距离为40-60mm，二级内连接导流片的高度为50-70mm，二级内连接导流片的宽度为20-60mm，二级内连接导流片的厚度为1.5-3.0mm，所述一级内连接导流片与二级内连接导流片的形状均为〕型。
作为优选，所述电池壳壳体厚度为0.5-0.8mm，电池壳的外侧设置有加强筋，加强筋的形状为U形，加强筋的长度为15-25mm，加强筋的宽度为30-60mm，加强筋的高度为3-5mm，加强筋板厚0.6-0.8mm，电池壳的一侧还设置有安全爆破口和安全阀，安全爆破口呈+形，安全爆破口的厚度为0.2-0.25mm，承受压力不大于2.5MPa，安全阀由安全阀定位片和安全阀防堵帽构成，安全阀防堵帽设置在安全阀定位片下侧，安全阀定位片长度为25-30mm，安全阀定位片的宽度为15-25mm，安全阀定位片的高度为5-7mm，安全阀定位片材料厚度为2.5-3.5mm，安全阀防堵帽长度为25-30mm，安全阀防堵帽的宽度为15-25mm，安全阀防堵帽的高度为5-7mm，安全阀防堵帽材料厚度为0.6-1.0mm，安全阀防堵帽形状呈倒几字形。
作为优选，所述电池盖的外侧设置有加强折板，加强折板之间设置有引出端孔，引出端孔的数量为2个，电池盖上还设置有方向标识，电池盖的材料厚度为0.5-0.8mm，电池盖四周设置的外翻边缘高度为3-4mm，加强折板呈几字形，加强折板的长度为25-30mm，加强折板的宽度为30-60mm，加强折板的高度为5-10mm，加强折板的材料厚度为0.6-0.8mm，加强折板的距离为20-30mm，加强折板距离电池盖边缘的距离为20-30mm，两个引出端孔之间的间距为55-65mm，方向标识为圆形凹槽，圆形凹槽的直径为5-7mm，圆形凹槽的深度为0.1-0.2mm，方向标识距离电池盖一端的距离为10-15mm。
作为优选，所述隔栅由宽隔栅和窄隔栅组成，窄隔栅位于宽隔栅两旁，宽隔栅的宽度为60-80mm，宽隔栅厚度为6-10mm，宽隔栅的高度为120-260mm，窄隔栅的宽度为30-40mm，窄隔栅的厚度为6-10mm，窄隔栅的高度为120-260mm，侧支架和隔栅的材料为PP、PE或PA中的一种，侧支架和隔栅的材料中还加入5-15％的玻纤改性材料。
本发明的有益效果：本发明通过将一级内连接导流片和二级内连接导流片的设计使得电池在在进行电池活化、电池充放电时，使通过电流更加均匀化、分散化，使得电池反应更加均匀化，热量分散化，防止或改善因电流分布不均造成的反应不均和局部热量过大的问题；正负极引出端从电池的顶端改成侧边的新结构设计，基本上杜绝了正负极引出端在同一平面且距离靠近，易出现相互连通造成外部短路的问题；引出端位于电池内部的部分，浸没于强碱性水溶液，更有利于防止引出端局部发热严重，造成密封件失效，也更有利于脉冲大电流充放使用；电池盖四周设置有外翻边，减薄电池盖自身材料厚度的同时增加电池盖的自身强度，抗形变和扭曲的能力；电池盖外侧设置有加强折板，可以进一步增加电池盖的自身强度，抗形变和扭曲的能力，方向标识便于电池盖的正确安装；电池壳上设置有加强筋，可以在原有厚度的情况下增加其自身的强度，抗形变和扭曲的能力，安全爆破口在出现安全阀排气不顺畅或者堵死的情况下，一旦电池内压大于2.5MPa时，能破裂排气，杜绝安全隐患；安全阀防堵帽形状呈倒几字形，可以有效防止排气泄压易出现气流中夹带的固形物质堵塞气路，造成安全隐患，设置有隔栅，有利于提高系统的散热了能力和热量均匀性，侧支架和隔栅的材料中还加入5-15％的玻纤改性材料，进一步提高了强度、绝缘性、绝热性和防火性。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的部分结构装配侧视图；
图2是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的部分结构装配剖面图；
图3是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的部分结构装配剖面局部视图图；
图4是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的部分结构装配立体示意图；
图5是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的电池盖侧视图；
图6是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的电池盖侧视剖面图；
图7是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的电池盖侧视剖面局部视图；
图8是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的电池盖立体结构示意图；
图9是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的电池壳的主视图；
图10是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的电池壳的上视图；
图11是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的电池壳的主视局部视图；
图12是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的电池壳的上视局部视图；
图13是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的电池壳的主视剖面视图；
图14是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的电池壳的主视剖面局部视图；
图15是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的电池壳的立体示意图；
图16是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的侧支架和隔栅装配主视图；
图17是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的侧支架和隔栅装配立体示意图；
图18是本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组的整体装配立体示意图。
图中：1-电芯极组、2-一级内连接导流片、3-二级内连接导流片、4-引出端、5-电池壳、51-加强筋、52-安全爆破口、53-安全阀、531-安全阀定位片、532-安全阀防堵帽、6-电池盖、61-加强折板、62-方向标识、63-引出端孔、7-侧支架、8-隔栅、81-宽隔栅、82-窄隔栅。
【具体实施方式】
参阅图1-图18，本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组，包括电芯极组1、一级内连接导流片2、二级内连接导流片3、引出端4、电池壳5、电池盖6、侧支架7和隔栅8，所述电芯极组1设置在电池壳5的内部，电芯极组1两侧设置有一级内连接导流片2，一级内连接导流片2上设置有二级内连接导流片3，二级内连接导流片3中部设置有中心孔，中心孔处焊接有引出端4；所述电池壳5两侧盖设有电池盖6；所述侧支架7之间设置有隔栅8；所述电芯极组1与一级内连接导流片2通过激光焊接进行连接，一级内连接导流片2的数量为2-6片，数量为偶数，一级内连接导流片2的高度为25-35mm，一级内连接导流片2宽度为20-60mm，一级内连接导流片2的厚度为1.0-3.0mm，相邻的一级内连接导流片2之间的间距为20-30mm；所述二级内连接导流片3的数量为1-3片，二级内连接导流片3与一级内连接导流片2之间通过激光焊接相连接，焊接点距离一级内连接导流片2一端的距离为40-60mm，二级内连接导流片3的高度为50-70mm，二级内连接导流片3的宽度为20-60mm，二级内连接导流片3的厚度为1.5-3.0mm，所述一级内连接导流片2与二级内连接导流片3的形状均为〕型；所述电池壳5壳体厚度为0.5-0.8mm，电池壳5的外侧设置有加强筋51，加强筋51的形状为U形，加强筋51的长度为15-25mm，加强筋51的宽度为30-60mm，加强筋51的高度为3-5mm，加强筋51板厚0.6-0.8mm，电池壳5的一侧还设置有安全爆破口52和安全阀53，安全爆破口52呈+形，安全爆破口52的厚度为0.2-0.25mm，承受压力不大于2.5MPa，安全阀53由安全阀定位片531和安全阀防堵帽532构成，安全阀防堵帽532设置在安全阀定位片531下侧，安全阀定位片531长度为25-30mm，安全阀定位片531的宽度为15-25mm，安全阀定位片531的高度为5-7mm，安全阀定位片531材料厚度为2.5-3.5mm，安全阀防堵帽532长度为25-30mm，安全阀防堵帽532的宽度为15-25mm，安全阀防堵帽532的高度为5-7mm，安全阀防堵帽532材料厚度为0.6-1.0mm，安全阀防堵帽532形状呈倒几字形；所述电池盖6的外侧设置有加强折板61，加强折板61之间设置有引出端孔63，引出端孔63的数量为2个，电池盖6上还设置有方向标识62，电池盖6的材料厚度为0.5-0.8mm，电池盖6四周设置的外翻边缘高度为3-4mm，加强折板61呈几字形，加强折板61的长度为25-30mm，加强折板61的宽度为30-60mm，加强折板61的高度为5-10mm，加强折板61的材料厚度为0.6-0.8mm，加强折板61的距离为20-30mm，加强折板61距离电池盖6边缘的距离为20-30mm，两个引出端孔63之间的间距为55-65mm，方向标识62为圆形凹槽，圆形凹槽的直径为5-7mm，圆形凹槽的深度为0.1-0.2mm，方向标识62距离电池盖6一端的距离为10-15mm；所述隔栅8由宽隔栅81和窄隔栅82组成，窄隔栅82位于宽隔栅81两旁，宽隔栅81的宽度为60-80mm，宽隔栅81厚度为6-10mm，宽隔栅81的高度为120-260mm，窄隔栅82的宽度为30-40mm，窄隔栅82的厚度为6-10mm，窄隔栅82的高度为120-260mm，侧支架7和隔栅8的材料为PP、PE或PA中的一种，侧支架7和隔栅8的材料中还加入5-15％的玻纤改性材料。
本发明工作过程：
本发明一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组在工作过程中，将电芯极组1安装到电池壳5内部，通过焊接方式将一级内连接导流片2连接到电芯极组1上，再将二级内连接导流片3焊接到一级内连接导流片2上，电池壳5两侧盖上电池盖6，电池壳5与侧支架7和隔栅8形成部件依次交替装配就的到整个电池了，就可进行充放电使用了。
本发明通过将一级内连接导流片2和二级内连接导流片3的设计使得电池在在进行电池活化、电池充放电时，使通过电流更加均匀化、分散化，使得电池反应更加均匀化，热量分散化，防止或改善因电流分布不均造成的反应不均和局部热量过大的问题；正负极引出端4从电池的顶端改成侧边的新结构设计，基本上杜绝了正负极引出端4在同一平面且距离靠近，易出现相互连通造成外部短路的问题；引出端4位于电池内部的部分，浸没于强碱性水溶液，更有利于防止引出端4局部发热严重，造成密封件失效，也更有利于脉冲大电流充放使用；电池盖6四周设置有外翻边，减薄电池盖6自身材料厚度的同时增加电池盖6的自身强度，抗形变和扭曲的能力；电池盖6外侧设置有加强折板，可以进一步增加电池盖6的自身强度，抗形变和扭曲的能力，方向标识62便于电池盖6的正确安装；电池壳6上设置有加强折板63，可以在原有厚度的情况下增加其自身的强度，抗形变和扭曲的能力，安全爆破口52在出现安全阀53排气不顺畅或者堵死的情况下，一旦电池内压大于2.5MPa时，能破裂排气，杜绝安全隐患；安全阀防堵帽532形状呈倒几字形，可以有效防止排气泄压易出现气流中夹带的固形物质堵塞气路，造成安全隐患，设置有隔栅8，有利于提高系统的散热了能力和热量均匀性，侧支架7和隔栅8的材料中还加入5-15％的玻纤改性材料，进一步提高了强度、绝缘性、绝热性和防火性。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组，其特征在于：包括电芯极组(1)、一级内连接导流片(2)、二级内连接导流片(3)、引出端(4)、电池壳(5)、电池盖(6)、侧支架(7)和隔珊(8)，所述电芯极组(1)设置在电池壳(5)的内部，电芯极组(1)两侧设置有一级内连接导流片(2)，一级内连接导流片(2)上设置有二级内连接导流片(3)，二级内连接导流片(3)中部设置有中心孔，中心孔处焊接有引出端(4)；所述电池壳(5)两侧盖设有电池盖(6)；所述侧支架(7)之间设置有隔珊(8)。
2.如权利要求1所述的一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组，其特征在于：所述电芯极组(1)与一级内连接导流片(2)通过激光焊接进行连接，一级内连接导流片(2)的数量为2-6片，数量为偶数，一级内连接导流片(2)的高度为25-35mm，一级内连接导流片(2)宽度为20-60mm，一级内连接导流片(2)的厚度为1.0-3.0mm，相邻的一级内连接导流片(2)之间的间距为20-30mm；所述二级内连接导流片(3)的数量为1-3片，二级内连接导流片(3)与一级内连接导流片(2)之间通过激光焊接相连接，焊接点距离一级内连接导流片(2)一端的距离为40-60mm，二级内连接导流片(3)的高度为50-70mm，二级内连接导流片(3)的宽度为20-60mm，二级内连接导流片(3)的厚度为1.5-3.0mm，所述一级内连接导流片(2)与二级内连接导流片(3)的形状均为〕型。
3.如权利要求1所述的一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组，其特征在于：所述电池壳(5)壳体厚度为0.5-0.8mm，电池壳(5)的外侧设置有加强筋(51)，加强筋(51)的形状为U形，加强筋(51)的长度为15-25mm，加强筋(51)的宽度为30-60mm，加强筋(51)的高度为3-5mm，加强筋(51)板厚0.6-0.8mm，电池壳(5)的一侧还设置有安全爆破口(52)和安全阀(53)，安全爆破口(52)呈+形，安全爆破口(52)的厚度为0.2-0.25mm，承受压力不大于2.5MPa，安全阀(53)由安全阀定位片(531)和安全阀防堵帽(532)构成，安全阀防堵帽(532)设置在安全阀定位片(531)下侧，安全阀定位片(531)长度为25-30mm，安全阀定位片(531)的宽度为15-25mm，安全阀定位片(531)的高度为5-7mm，安全阀定位片(531)材料厚度为2.5-3.5mm，安全阀防堵帽(532)长度为25-30mm，安全阀防堵帽(532)的宽度为15-25mm，安全阀防堵帽(532)的高度为5-7mm，安全阀防堵帽(532)材料厚度为0.6-1.0mm，安全阀防堵帽(532)形状呈倒几字形。
4.如权利要求1所述的一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组，其特征在于：所述电池盖(6)的外侧设置有加强折板(61)，加强折板(61)之间设置有引出端孔(63)，引出端孔(63)的数量为2个，电池盖(6)上还设置有方向标识(62)，电池盖(6)的材料厚度为0.5-0.8mm，电池盖(6)四周设置的外翻边缘高度为3-4mm，加强折板(61)呈几字形，加强折板(61)的长度为25-30mm，加强折板(61)的宽度为30-60mm，加强折板(61)的高度为5-10mm，加强折板(61)的材料厚度为0.6-0.8mm，加强折板(61)的距离为20-30mm，加强折板(61)距离电池盖(6)边缘的距离为20-30mm，两个引出端孔(63)之间的间距为55-65mm，方向标识(62)为圆形凹槽，圆形凹槽的直径为5-7mm，圆形凹槽的深度为0.1-0.2mm，方向标识(62)距离电池盖(6)一端的距离为10-15mm。
5.如权利要求1所述的一种方形钢壳电池及其集合成电池系统的模组，其特征在于：所述隔珊(8)由宽隔珊(81)和窄隔珊(82)组成，窄隔珊(82)位于宽隔珊(81)两旁，宽隔珊(81)的宽度为60-80mm，宽隔珊(81)厚度为6-10mm，宽隔珊(81)的高度为120-260mm，窄隔珊(82)的宽度为30-40mm，窄隔珊(82)的厚度为6-10mm，窄隔珊(82)的高度为120-260mm，侧支架(7)和隔珊(8)的材料为PP、PE或PA中的一种，侧支架(7)和隔珊(8)的材料中还加入5-15％的玻纤改性材料。
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