CN108054313B - 一种电池模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池模组，属于蓄电池技术领域。它解决了现有的电池模组能量密度不高的问题。本电池模组包括若干个依次排列的电芯组合，电芯组合包括至少一个硬壳电芯和一个软包电芯，每个软包电芯至少一侧和硬壳电芯贴靠，硬壳电芯具有一对极性相反的极耳一，软包电芯具有一对极性相反的极耳二，相邻的软包电芯和/或硬壳电芯的同极性的极耳二和极耳一通过极耳连接片连接。本发明能够充分利用电池模组的布置空间，无需额外散热结构，总体能量密度高且散热效果好，使用寿命长。

Description

一种电池模组

技术领域

本发明属于蓄电池技术领域，涉及一种电池模组。

背景技术

随着石油资源的日益减少和环境的污染日渐严重,节能减排成了目前世界上的潮流和趋势。在这个背景下，以电池为主要动力源或者部分动力源的电动车辆(主要包括混合动力车，插电式混合动力车，纯电动车)逐渐出现并日益增多，电动车辆的碳排放量要小于传统内燃机汽车，纯电动车的碳排放甚至为零，并且具有能量转换效率高的特点，这使得人们将电动汽车视为未来替代内燃机车的一个重要选择。

未来针对新能源汽车动力电池的能量密度要求越来越高，能量密度越高电池模组，意味着同体积情况下单次充电可供汽车行驶的里程越长。而目前主流的新能源汽车动力电池主要有圆柱、方形硬壳和方形软包电池，由于圆柱电池独特的结构特点决定其模组的结构也是具备一定特色，由于圆柱电池在成组过程中存在的空间利用率较低的根本性缺陷，不是目前主流的新能源汽车动力电池选择方案，只有少数能够将圆柱电池单体能量密度做的较高的厂商选择应用；方形硬壳电池是目前电池模组装配过程中能量密度损失最小的方案，但是由于硬壳本身对单体能量密度造成一些不利影响；相比方形硬壳电池，方形软包电池在单体能量密度方面具备优势，但是在模组装备过程中由于需要考虑软包电池的散热以及固定，需要增加框架以及散热片，这些结构件对模组的能量密度造成较大损耗，导致方形软包电池模组的能量密度相比方形硬壳电池模组基本没有优势。

如中国专利软包装锂离子电池【申请号201220104057.2】一种软包装锂离子电池，包括电芯、用于容纳所述电芯的包装袋、固定安装在所述电芯前端的顶盖和固定安装在所述电芯底部的底盖，其特征在于：所述包装袋包括金属层和设置在所述金属层上的塑料层。该方案中的软包电池需要设置金属层进行散热和固定，如果制成电池模组，多个金属层必然占用较大空间，导致模组的能量密度损耗。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种电池模组，该电池模组所要解决的技术问题是：如何提高电池模组的能量密度。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电池模组，包括若干个依次排列的电芯组合，所述电芯组合包括至少一个软包电芯和一个硬壳电芯，每个软包电芯至少一侧和硬壳电芯贴靠，所述软包电芯具有一对极性相反的极耳二，所述硬壳电芯具有一对极性相反的极耳一，相邻的软包电芯和/或硬壳电芯的同极性的极耳二和极耳一通过极耳连接片连接。

软包电芯通常结构呈较薄的扁平板状，其形状不够稳定；硬壳电芯的外壳通常采用金属材料制成，例如钢或者铝，因此也叫铝壳电芯或者钢壳电芯，具有固定的结构；本发明中通过将软包电芯至少一个侧面与硬壳电芯相邻设置，则电池模组中每个软包电芯的两侧分别与两个硬壳电芯贴靠或者一个软包电芯的两侧分别与一个硬壳电芯和一个软包电芯贴靠，然后通过极耳连接片将相邻的两个电芯的同极性的极耳二和/或极耳一相连使两个电芯形成并联，这种结构设计用硬壳电芯的外壳作为软包电芯的导热介质，使软包电芯在供电过程中产生的热量也通过与其贴靠的硬壳电芯的外壳散热，这样相对于现有电池模组来说，无需额外设置散热片，电池模组的空间利用率得到提高，提高了电池模组的能量密度。

在上述的一种电池模组中，所述电芯组合包括一个软包电芯和一个硬壳电芯，软包电芯和硬壳电芯相贴靠。每个电芯组合由一个软包电芯和一个硬壳电芯相邻组成，这样多个电芯组合依次排列后每个软包电芯的一侧或两侧始终都与硬壳电芯贴靠，散热效果，能量密度也高。

在上述的一种电池模组中，所述电芯组合包括一个软包电芯和两个硬壳电芯，两个硬壳电芯分别贴靠在软包电芯的两侧。这种结构设计，软包电芯的两侧始终都贴靠着硬壳电芯，软包电芯的散热效果良好，同时也电池模组的总体能量密度也高。

在上述的一种电池模组中，所述电芯组合包括两个软包电芯和一个硬壳电芯，两个软包电芯分别贴靠在硬壳电芯的两侧。采用这种布置方式，电池模组的能量密度进一步提高，并且软包电芯也能够通过硬壳电芯散热，电池模组总的可充电量更多。

在上述的一种电池模组中，所述极耳连接片包括条状本体，所述条状本体两端分别具有一个第一焊接部，相邻两个硬壳电芯的极耳一分别焊接在极耳连接片两端的第一焊接部上，所述条状本体中部开设有若干个通孔，所述通孔的数量与相邻两个硬壳电芯之间的软包电芯数量相同，所述极耳连接片的外侧面上设有与通孔一一对应的第二焊接部，每个软包电芯的极耳二穿过对应通孔并焊接在对应的第二焊接部上，同一个极耳连接片中的极耳二和极耳一机同极性。硬壳电芯的正极极耳或负极极耳能够焊接在极耳连接片的第一焊接部上实现固定连接，通过在极耳连接片设置固定位置的第一焊接部能够使硬壳电芯的正极极耳或负极极耳能够以固定的方式等间距排列，两个相邻的硬壳电芯排之间距离得到保障；软包电芯的正极极耳或负极极耳由于其本身结构长度较长，因此在极耳连接片中部开设通孔，使软包电芯的正极极耳或负极极耳能够穿过极耳连接片并固定焊接在第二焊接部上，这样软包电芯的位置也得到限定，通过极耳连接片的固定，硬壳电芯、软包电芯之间的排列间隔合理，相互之间受到挤压作用力均匀，每个软包电芯不会被过度挤压变形，有利于延长电池模组的使用寿命。

在上述的一种电池模组中，所述极耳连接片呈板状，所述极耳连接片的长度等于相邻两个硬壳电芯的极耳一的中心距，所述第一焊接部位于极耳连接片两端部的端面上，所述第一焊接部和所述硬壳电芯的极耳一的侧壁或者端部焊接为一体。由于极耳连接片的长度和两个相邻硬壳电芯的同极性极耳的中心距相等，因此可以将多个硬壳电芯的同极性极耳依次连接并且相邻两个极耳连接片的端部相互抵靠，焊接后形成一个紧凑的整体，提高了电池模组的空间利用率，将第二焊接部设置在极耳连接片的外侧面上，这样软包电芯的正极极耳或负极极耳从通孔传出后焊接更加方便。

在上述的一种电池模组中，所述极耳连接片的两端各开设一个弧形缺口，所述第一焊接部位于弧形缺口的弧形面上，所述极耳一呈圆柱形，所述第一焊接部焊和极耳一的侧壁焊接为一体。开设弧形缺口，可以使第一焊接部的形状与硬壳电芯的圆柱形极耳一的侧面形成更好的配合，同时增加了第一焊接部的长度，使极耳连接片和硬壳电芯的极耳一焊接更稳定可靠。

在上述的一种电池模组中，所述极耳二呈带状，所述通孔为条形孔，所述第二焊接部位于通孔和极耳连接片的一个端部之间的外侧面上，所述极耳二的端部穿过所述通孔焊接在第二焊接部上。通过设置条状通孔，使带状的极耳二能够穿过极耳连接片，然后将极耳二端部弯折至第二焊接部，由于第二焊接部在极耳连接片外侧面，因此焊接更方便。

在上述的一种电池模组中，所述电池模组还包括呈矩形且具有内腔的电池盒体，所述电池盒体上端开口，所述内腔分成若干个用于安装电芯组合的腔室，每个腔室底面上与所述软包电芯位置相对应处设有条状凸台，所述硬壳电芯安装在腔室底面的平面区域上方，所述软包电芯放置在条状凸台上方。通过设置电池盒体，使电池模组结构更加规整，整体性好，并且采用分隔腔室的方式，在腔室底部设置凸台能够限制硬壳电芯的位置，避免硬壳电芯过度挤压软包电芯；由于每个软包电芯下方均设有条状凸台，因此，每个软包的安装空间的大小由条状凸台的形状以及条状凸台两侧的硬壳电芯共同围绕形成容腔来决定，由于条形凸台和硬壳电芯的结构是统一的，因此软包电芯的安装空间也是唯一确定的，这样每个软包的安装空间都是一致的，各软包电芯不会产生个别过度挤压变形的现象，电池模组的整体机构稳定，性能也更加稳定，使用寿命能够得到延长。

在上述的一种电池模组中，所述条状凸台的上表面为斜面，所述软包电芯的下端抵靠在斜面上形成顶角。由于软包电芯安装后，其两侧由于其他电芯的抵靠不会产生变化，而其底部在重力作用下会变形，因此设计斜面使软包电芯的底部能够抵靠在斜面上并形成一个顶角，这样软包电芯的底部能够和条状凸台更好的配合固定，该顶角可以呈三角形或者其他类似尖角的凸起。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、通过将软包电芯和硬壳电芯交替排列，利用硬壳电芯良好的散热性能，为软包电芯散热，避免了单独采用软包电芯需要额外设置散热片的缺陷以及避免了单独采用硬壳电芯整体能量密度低的缺陷，提高了整个电池模组的能量密度。

2、设计了新式的极耳连接片将硬壳电芯和软包电芯连接，结构简单，能够使两类电芯的不同极耳规律、紧凑的连接在一起，并且稳定可靠。

3、设计了新型的电池盒体，是的软包电芯和硬壳电芯能够交替排列并且不会产生过度挤压，电池模组整体结构紧凑且稳定。

附图说明

图1是本发明实施例一电池模组的结构示意图。

图2是本发明实施例一电池模组的剖面图。

图3是本发明实施例一电芯组合的结构示意图。

图4是本发明实施例一中电池盒体的结构示意图。

图5是图2的A处放大图。

图6是本发明实施例一中极耳连接片的结构示意图。

图7是图1的B处放大图。

图8是本发明实施例二中极耳连接片的结构示意图。

图9是本发明实施例三的结构示意图。

图10是本发明实施例四的结构示意图。

图中，1、电芯组合；1a、硬壳电芯；1a1、极耳一；1b、软包电芯；1b1、极耳二；1b2、顶角；2、极耳连接片；2a、条状本体；2b、第一焊接部；2c、通孔；2d、第二焊接部；2e、弧形缺口；3、电池盒体；3a、内腔；3b、条状凸台；3b1、斜面；3b2、竖直面；3b3、水平面；3c、平面区域。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一：

如图1和图2所示，本电池模组包括电池模组包括呈矩形且具有内腔3a的电池盒体3，和若干个电芯组合1，电池盒体3上端开口，内腔3a分成若干个用于安装电芯组合1的腔室。其中，每个电芯组合1包括一个软包电芯1b和一个硬壳电芯1a，软包电芯1b和硬壳电芯1a相贴靠，软包电芯1b具有一对极性相反的极耳二1b1，硬壳电芯1a具有一对极性相反的极耳一1a1，相邻的软包电芯1b和/或硬壳电芯1a的同极性的极耳二1b1和极耳一1a1通过极耳连接片2连接。由于每个电芯组合1由一个软包电芯1b和一个硬壳电芯1a相邻组成，这样多个电芯组合1依次排列后每个软包电芯1b的一侧或两侧始终都与硬壳电芯1a贴靠，散热效果，能量密度也高。

如图3-图5所示，软包电芯1b通常结构呈较薄的扁平板状，但是其结构没有硬壳电芯1a稳定，会随着容腔的变化而变化，为了更好地固定硬壳电芯1a和软包电芯1b，防止软包电芯1b被硬壳电芯1a过度挤压导致变形，在每个腔室底面上与软包电芯1b位置相对应处设有条状凸台3b，使腔室底面分成平面区域3c和凸台两部分。需要说明的是，因此平面区域3c的宽度要大于硬壳电芯1a的宽度，通过在平面区域3c上设置一定的余量以保证硬壳电芯1a在安装平面区域3c上的同时整个硬壳电芯1a处于水平状态，条状凸台3b的宽度小于软包电芯1b的宽度，安装后平面区域3c多余的宽度用于补充条状凸台3b的宽度。作为进一步的优选，平面区域3c和条形凸台2的宽度总和应当等于或者略小于软包电芯1b和硬壳电芯1a的宽度总和，从而实现软包电芯与硬壳电芯的紧密贴合。由于安装时硬壳电芯1a从电池盒3未安装电芯的侧面扣上贴紧，在这个过程中硬壳电芯1a是存在侧向移动的，通过上述在平面区域3c设置宽度余量设计，避免安装的硬壳电芯1a或者软包电芯1b电芯影响后续电芯的安装。硬壳电芯1a的外壳通常采用金属材料制成，其形状是固定的，因此将硬壳电芯1a安装在腔室底面的平面区域3c上方，将软包电芯1b放置在条状凸台3b上方。每个软包的安装空间的大小由条状凸台3b的形状以及条状凸台3b两侧的硬壳电芯1a共同围绕形成容腔来决定，由于条形凸台和硬壳电芯1a的结构是统一的，因此软包电芯1b的安装空间也是唯一确定的，这样每个软包的安装空间都是一致的，各软包电芯1b不会产生个别过度挤压变形的现象，电池模组的整体机构稳定，性能也更加稳定，使用寿命能够得到延长。在本实施例中，凸台的截面呈直角三角形，凸台具有一个斜面3b1、一个竖直面3b2和一个水平面3b3，水平面3b3与腔室的底面固连，竖直面3b2垂直于腔室底面，斜面3b1朝向上方，这样软包电芯1b的底部与斜面3b1相抵靠，竖直面3b2与硬壳电芯1a相贴靠，能够限制硬壳电芯1a的位置，避免硬壳电芯1a过度挤压软包电芯1b。由于软包电芯1b安装后，其两侧由于其他电芯的抵靠不会产生变化，而其底部在重力作用下会变形，因此设计斜面3b1使软包电芯1b的底部能够抵靠在斜面3b1上并形成一个顶角1b2，这样软包电芯1b的底部能够和条状凸台3b更好的配合固定，该顶角1b2可以呈三角形或者其他类似尖角的凸起。

如图6和图7所示，本极耳连接片2包括条状本体2a，条状本体2a两端分别具有一个第一焊接部2b，相邻两个硬壳电芯1a的极耳一1a1分别焊接在极耳连接片2两端的第一焊接部2b上，条状本体2a中部开设有若干个通孔2c，通孔2c的数量与相邻两个硬壳电芯1a之间的软包电芯1b数量相同，极耳连接片2的外侧面上设有与通孔2c一一对应的第二焊接部2d，每个软包电芯1b的极耳二1b1穿过对应通孔2c并焊接在对应的第二焊接部2d上，同一个极耳连接片2中的极耳二1b1和极耳一1a1的极性相同。具体来说，极耳连接片2呈板状，极耳连接片2的长度等于相邻两个硬壳电芯1a的同极性极耳一1a1的中心距，第一焊接部2b位于极耳连接片2两端部的端面上，第一焊接部2b和硬壳电芯1a的极耳一1a1的侧壁或者端部焊接为一体。极耳二1b1呈带状，通孔2c为条形孔，第二焊接部2d位于极耳连接片2的通孔2c和端部之间的外侧面上，极耳二1b1的端部穿过通孔2c焊接在第二焊接部2d上。通过设置条状通孔2c，使带状的极耳二1b1能够穿过极耳连接片2，然后将极耳二1b1端部弯折至第二焊接部2d，由于第二焊接部2d在极耳连接片2外侧面，因此焊接更方便。

实施例二：

如图8所示，本实施例中的电池模组与实施例一的基本结构相同，不同之处在于：极耳连接片2的两端各开设一个弧形缺口2e，第一焊接部2b位于弧形缺口2e的弧形面上，极耳一1a1呈圆柱形，第一焊接部2b焊和极耳一1a1的侧壁焊接为一体。开设弧形缺口2e，可以使第一焊接部2b的形状与硬壳电芯1a的圆柱形极耳一1a1的侧面形成更好的配合，同时增加了第一焊接部2b的长度，使极耳连接片2和硬壳电芯1a的极耳一1a1焊接更稳定可靠。

实施例三：

如图9所示，本实施例与实施例一的区别在于：电芯组合1包括一个软包电芯1b和两个硬壳电芯1a，两个硬壳电芯1a分别贴靠在软包电芯1b的两侧。这种结构设计，软包电芯1b的两侧始终都贴靠着硬壳电芯1a，软包电芯1b的散热效果良好，同时也电池模组的总体能量密度也高,并且极耳连接片2的长度较短,且极耳连接片2和极耳一1a1基本齐平,方便整个电池模组的安装。需要注意的是，本实施例中，当两个电芯组合1依次排列的时候，两个电芯组合1相接处的两个硬壳电芯1a之间没有嵌设软包电芯1b，因此用于连接这两个硬壳电芯1a的极耳一1a1的极耳连接片2的中部可以不用开设通孔2c，图9只示出了4个电芯组合1连接在一起的情况，在实际中,电芯组合1的数量可以适当扩展或缩减。

实施例四：

如图10所示，本实施例与实施例三的区别在于：电芯组合1包括两个软包电芯1b和一个硬壳电芯1a，两个软包电芯1b分别贴靠在硬壳电芯1a的两侧，极耳连接片2采用实施例二中的极耳连接片2,极耳连接片2的两端与极耳一1a1的侧面焊接在一起，极耳连接片2中部开设两个条形孔。采用这种布置方式，电池模组的能量密度进一步提高，并且软包电芯1b也能够通过硬壳电芯1a散热，电池模组总的可充电量更多。极耳连接片2的长度较短,且极耳连接片2和极耳一1a1基本齐平,方便整个电池模组的安装。需要注意的是，本实施例两个电芯组合1依次排列时，两个电芯组合1相接处为两个软包电芯1b，因此从整个电池模组来说，相邻的硬壳电芯1a之间存在两个软包电芯1b，此时，极耳连接片2中部需要对应开设有两个通孔2c。图10只示出了4个电芯组合1连接在一起的情况，在实际中,电芯组合1的数量可以适当扩展或缩减。

除上述各实施例之外，在基于一个软包电芯1b的至少一个侧面贴靠有一个硬壳电芯1a的前提下，还可以将实施例一、实施例二、实施例三中的各种电芯组合1进行混合排列，实现多种电芯组合1的排列。

本发明的各实施例中通过将软包电芯1b和硬壳电芯1a一次交替相邻设置，并使电池模组中每个软包电芯1b至少有一个侧面与硬壳电芯1a贴靠，通过极耳连接片2将相邻的硬壳电芯1a的极耳一1a1和与极耳一1a1同极性的软包电芯1b的极耳二1b1相连使两个电芯形成并联，这种结构设计用硬壳电芯1a的外壳作为软包电芯1b的导热介质，使软包电芯1b在供电过程中产生的热量也通过与其贴靠的硬壳电芯1a的外壳散热，这样相对于现有电池模组来说，无需额外设置散热片，电池模组的空间利用率得到提高，提高了电池模组的能量密度。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种电池模组，包括若干个依次排列的电芯组合(1)，其特征在于，所述电芯组合(1)包括至少一个硬壳电芯(1a)和一个软包电芯(1b)，每个软包电芯(1b)至少一侧和硬壳电芯(1a)贴靠，所述硬壳电芯(1a)具有一对极性相反的极耳一(1a1)，所述软包电芯(1b)具有一对极性相反的极耳二(1b1)，相邻的软包电芯(1b)和/或硬壳电芯(1a)的同极性的极耳二(1b1)和极耳一(1a1)通过极耳连接片(2)连接,电池模组还包括呈矩形且具有内腔(3a)的电池盒体(3)，所述电池盒体(3)上端开口，所述内腔(3a)分成若干个用于安装电芯组合(1)的腔室，每个腔室底面上与所述软包电芯(1b)位置相对应处设有条状凸台(3b)，所述硬壳电芯(1a)安装在腔室底面的平面区域(4c)上方，所述软包电芯(1b)放置在条状凸台(3b)上方。

2.根据权利要求1所述的一种电池模组，其特征在于，所述电芯组合(1)包括一个硬壳电芯(1a)和一个软包电芯(1b)，软包电芯(1b)和硬壳电芯(1a)相贴靠。

3.根据权利要求1所述的一种电池模组，其特征在于，所述电芯组合(1)包括一个软包电芯(1b)和两个硬壳电芯(1a)，两个硬壳电芯(1a)分别贴靠在软包电芯(1b)的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种电池模组，其特征在于，所述电芯组合(1)包括两个软包电芯(1b)和一个硬壳电芯(1a)，两个软包电芯(1b)分别贴靠在硬壳电芯(1a)的两侧。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种电池模组，其特征在于，所述极耳连接片(2)包括条状本体(2a)，所述条状本体(2a)两端分别具有一个第一焊接部(2b)，相邻两个硬壳电芯(1a)的极耳一(1a1)分别焊接在极耳连接片(2)两端的第一焊接部(2b)上，所述条状本体(2a)中部开设有若干个通孔(2c)，所述通孔(2c)的数量与相邻两个硬壳电芯(1a)之间的软包电芯(1b)数量相同，所述极耳连接片(2)的外侧面上设有与通孔(2c)一一对应的第二焊接部(2d)，每个软包电芯(1b)的极耳二(1b1)穿过对应通孔(2c)并焊接在对应的第二焊接部(2d)上，同一个极耳连接片(2)中的极耳二(1b1)和极耳一(1a1)机同极性。

6.根据权利要求5所述的一种电池模组，其特征在于，所述极耳连接片(2)呈板状，所述极耳连接片(2)的长度等于相邻两个硬壳电芯(1a)的极耳一(1a1)的中心距，所述第一焊接部(2b)位于极耳连接片(2)两端部的端面上，所述第一焊接部(2b)和极耳一(1a1)的侧壁或者端部焊接为一体。

7.根据权利要求5所述的一种电池模组，其特征在于，所述极耳连接片(2)的两端各开设一个弧形缺口(2e)，所述第一焊接部(2b)位于弧形缺口(2e)的弧形面上，所述极耳一(1a1)呈圆柱形，所述第一焊接部(2b)焊和极耳一(1a1)的侧壁焊接为一体。

8.根据权利要求5所述的一种电池模组，其特征在于，所述极耳二(1b1)呈带状，所述通孔(2c)为条形孔，所述第二焊接部(2d)位于通孔(2c)和极耳连接片(2)的一个端部之间的外侧面上，所述极耳二(1b1)的端部穿过所述通孔(2c)焊接在第二焊接部(2d)上。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的一种电池模组，其特征在于，所述条状凸台(3b)的上表面为斜面(3b1)，所述软包电芯(1b)的下端抵靠在斜面(3b1)上形成顶角(1b2)。

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