CN108598306B - 一种免焊接方形锂电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种免焊接方形锂电池模组，包括方形锂电池、冷板、绝缘板、电极接触片、固定架和压板等结构。方形锂电池模组内部不需要焊接，可通过冷板上的液体进出口与密封接头的连接，进行单体电池串并的快速连接，各模块之间可以实现自由组合。本发明免焊接方形锂电池模组减少了电池焊接带来的伤害，增强电池的散(加)热能力，提高电池的利用效率，以较低的成本和手段，增强方形锂电池的自由组合能力和散(加)热能力，降低方形锂电池的温度，平衡电池和模块间的温差，增加方形电池模块的可靠性，延长方形锂电池模块使用设备的使用寿命。

Description

一种免焊接方形锂电池模组
技术领域
本发明涉及方形锂电池技术领域，尤其是一种机械式连接并带有独立散 (加)热结构、免焊接的方形锂电池模块。
背景技术
锂电池因其具有能量密度高、使用寿命长、无记忆效应且不含有铅等有毒有害物质而被广泛使用。为达到容量和电压的要求，锂电池通常需要组合成电池组进行使用。传统锂电池组的成组方式为导电件螺丝固定，这种方式易导致单点失效风险；导电件成组后焊接固定，导电接触面积小且难以实现单节更换维护，尤其不利于梯次再利用，亟需开发机械式连接、可自由拆卸的锂电池模组。
方形电池和圆柱形电池相比，方形电池的大小可以根据需要进行变化，只受到电池产线工艺水平的影响，而圆柱形电池形状相对固定，不容易变化。另外，方形电池可以对极耳进行焊接，对于大倍率充放电有很好的适应能力，而这是圆柱形电池所不具有的。然而，方形电池的焊接相对于圆柱形电池来说，比较容易出现虚焊的现象，严重影响了电池包的整体品质。
众所周知，温度对于电池的性能有重要的影响，锂电池的最佳工作温度为 25～40℃，电池使用过程中如果不进行有效热管理，就有可能对电池的性能和寿命造成重要影响，严重时甚至导致安全事故，因此，在电池模块中设置高效热管理系统也相当有必要。
发明内容
本发明旨在提供一种方形锂电池模组，可以解决方形锂电池在组成大的模组时候，存在的可能漏焊、温度较高、容量不够、不易自由装配和梯次利用等问题。
为实现以上目的，本发明提出了以下的技术方案：
一种免焊接方形锂电池模组，包括若干方形锂电池，所述方形锂电池的电极极耳设置于所述方形锂电池的端部，电极极耳卡设于绝缘板的开孔中，所述绝缘板外侧贴合设置有电极接触片，所述极耳穿过所述开孔与所述电极接触片接触，所述方形锂电池两端分别设置有冷板，冷板内侧对应开设有与电极接触片宽度相当的凹槽，所述冷板除凹槽位置外其余边缘贴合于所述方形锂电池的正负极端面，其中一个冷板中部位置垂直设置有翅片，所述翅片设置于锂电池的中间位置，冷板与方形锂电池通过固定架压紧固定，所述固定架外侧、最上端方形锂电池的上端面及最下端方形锂电池的下端面均设置有压板，通过固定架与压板的紧固将所述方形锂电池、电极接触片及冷板固定，形成稳固的方形锂电池模组。
所述冷板的下端设置有液体进出口，所述冷板的上端设置有密封接头，若干个所述方形锂电池模组可通过液体进出口与密封接头的连接，实现锂电池模组的可拆式组合。模组内的电池数量可以根据实际需要进行自由增减，这样可以实现锂电池模组的自由拆卸，以便对模组进行维修和替换。
所述方形锂电池正负极端面与所述冷板之间设置有粘胶层，所述冷板与所述方形锂电池通过粘胶层，保证冷板和方形锂电池紧密接触，有利于减少接触热阻。粘结层可以是导热硅脂或导热垫片，不仅起固定作用、而且不具有粘性，有利于电池的拆卸和二次分离，同时在电池模组受到振动时，导热垫片可以起到缓冲的作用，达到二次保障的效果。
带翅片的冷板，所述翅片设置于锂电池模块的中间位置，以保证锂电池组中间的热量能够尽量导出。
冷板外表面应进行阳极氧化处理，形成黑色致密氧化膜，致密氧化膜不仅可以保证绝缘，而且有利于辐射散热，进一步提高模块的整体散热效果。
两端的冷板均设置有多通道液体流道，可以使外部液体在冷板内部充分对流换热，电池包各部分温度可以进一步达到均衡。
所述电极接触片上设置有若干弹片，所述弹片的间隔距离与所述极耳之间的间隔距离相同，所述极耳穿过所述绝缘板的开孔，与所述弹片接触。弹片在受到冷板、压板和固定架的压力后，能够和方形锂电池正负极极耳紧密接触，防止电池振动时造成的接触不良。所述电极接触片为轻质导电片，如镍板，可以采用冲压工艺进行加工。
所述绝缘板、压板以及固定架由阻燃绝缘材质制成。
方形锂电池模组内的方形锂电池可以通过变换电池极耳的正负极位置在内部进行串并联，以满足实际需要。
本发明提供的免焊接方形锂电池模组，方便对锂电池组的拆分、再组合实行梯次利用。
根据方形锂电池的结构特点和串并联的需求，将正负极进行一起设计，极耳设置于锂电池的端部，根据串并联的需要，改变电池模组内的锂电池方向即可实现电池的串并联，同时辅以散(加)热设计，在两端设置冷板，这样可以减少工艺，降低成本，以获得更大容量的锂电池模块，实现使用设备的长时间续航。另外通过液体进出口与密封接头的连接，可实现多个模组的自由组合，不仅可以实现电池的梯次再利用，将替换下来的锂电池用于储能电池，提高电池的利用率，而且可以减少废弃电池对环境的污染，减缓环境的恶化。对于使用大容量的锂电池的设备来说，不仅使其使用寿命得到了进一步提高，而且对其性能有了进一步保证，增加了整个设备的可靠性。
本发明免焊接方形锂电池模组减少了电池焊接带来的伤害，增强电池的散 (加)热能力，提高电池的利用效率，成本低，制造简单，增强方形锂电池的自由组合能力和散(加)热能力，降低方形锂电池的温度，平衡电池和模块间的温差，增加方形电池模块的可靠性，延长方形锂电池模块使用设备的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例中方形锂电池模组外部示意图。
图2为本发明实施例中方形锂电池模组内部结构示意图。
图3为本发明实施例中方形锂电池连接示意图。
图4为本发明实施例中电极接触片示意图。
图5为本发明实施例中靠近电极接触片的冷板结构示意图。
图6为本发明实施例中带翅片的冷板结构示意图。
图7为本实施例中绝缘板结构示意图。
图8为本发明实施例中冷板内部结构示意图。
附图标记：
10-方形锂电池；20-带翅片冷板；21-翅片；30-冷板；31-液体进出口；32- 凹槽；40-电极接触片；41-弹片；50-粘结层；60-绝缘板；70-压板；80-固定架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
如图1所示，一种免焊接的方形锂电池组模组，适用于机械式连接并带有独立热管理结构的电池使用设备上，其包括：方形锂电池10，带翅片冷板20，表面经过氧化处理的冷板30，电极接触片40，压板50以及固定架80。
方形锂电池使用带翅片冷板20和冷板30，再辅以上下及左右的压板70以及固定架80来保证整个方形锂电池模块的稳定性。
方形锂电池模组内部，由方形锂电池10、带翅片冷板20、冷板30、电极接触片40、冷板与锂电池之间的粘结层50、锂电池极耳与电池间的绝缘板60、压板70以及固定架80组成，如图2所示。
方形锂电池10的正负极耳11设置于方形锂电池的一端，正负极耳11卡设于绝缘板60的开孔中，以保证绝缘以及固定极耳的位置。绝缘板60外侧贴合设置有电极接触片40，冷板30内侧开设有与电极接触片40宽度相当的凹槽32，电极接触片40置于凹槽32内，冷板30除凹槽32位置外其余边缘贴合于方形锂电池的正负极端面，带翅片的冷板20上，翅片21设置于锂电池的中间位置，以保证中间热量能够导出。冷板30、带翅片的冷板20与方形锂电池构成长方体的锂电池模组，锂电池模组的八个角通过固定架80压紧固定，固定架80外侧及方形锂电池模组的上下端与压板70通过螺钉连接，在压板70上施加压力就可压紧锂电池模组。
电极接触片40上设置有若干弹片41，弹片41之间的间隔与极耳11之间的间隔距离相等，极耳11穿过绝缘板60的开孔与弹片41接触。在受到冷板30、压板70和固定架80的压力后，弹片41能够和极耳11紧密接触，防止电池振动时造成的接触不良。如图3所示。弹片41的形状可以为圆形，方形或其他不规则形状，只要保证具有弹性作用即可，以此来保证整个电池与极耳11紧密接触，如图4所示。
带翅片冷板20的翅片21设置于锂电池模组中间位置，以保证中间热量能够导出。冷板30外表面进行阳极氧化处理，形成黑色致密氧化膜，致密氧化膜不仅可以保证绝缘，还有利于辐射散热，可进一步提高模块的整体散热效果，如图5和图6所示。
将方形锂电池10的正负极极耳11放置于绝缘板60的开孔内，以保证绝缘以及固定极耳11的位置，如图7所示。
各模块之间可以通过将液体进出口31与密封接头连接，实现自由拆卸，以便对模块进行维修和替换。
另外，对于其他不同形状极耳，可以通过此设计进行模块组装，对于极耳内嵌的方形锂电池，可以将绝缘板60去除进行组装。而对于极耳位置不在同一侧的方形锂电池来说，可以将两块冷板都开槽进行合理步骤。
在材料选择和加工方法中，电极接触片40材料为轻质的导电片，如镍板。可以采用冲压工艺进行加工。
粘结层50可以是导热垫片，不仅有利于减少接触热阻，而且与仅起固定作用、具有粘性的胶体材料相比，有利于电池的拆卸和二次分离，同时在电池模块受到振动时，可以起到缓冲的作用，达到二次保障的效果。
绝缘板60、上下及左右的压板70以及固定架80由具有阻燃、绝缘并有足够强度的塑料或其它符合要求的材质制成。
带翅片的冷板20和冷板30的内部可设计多通道结构，比如两进两出，如图8所示。内部结构可以设计成多通道结构或者S形弯道结构，这样可以使外部液体在冷板内部充分对流换热，电池包各部分温度可以进一步达到均衡。
锂电池模块内的方形锂电池数量可以根据实际需求进行自由增减。
另外，还要说明的是对于完整的方形锂电池模块系统还应包括保险丝、均衡保护板等等配套结构，这些可以放置于电池模块的其他空间内，为便于对系统进行实际设计和应用，在此不再详细阐述，将根据实际应用情况而定。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (9)

1.一种免焊接方形锂电池模组，其特征在于：包括若干个方形锂电池，所述方形锂电池的电极极耳设置于所述方形锂电池的端部，电极极耳卡设于绝缘板的开孔中，所述绝缘板外侧贴合设置有电极接触片，所述极耳穿过所述开孔与所述电极接触片接触，所述方形锂电池两端分别设置有冷板，冷板内侧对应开设有与电极接触片宽度相当的凹槽，所述冷板除凹槽位置外其余边缘贴合于所述方形锂电池的正负极端面，其中一个冷板中部位置垂直设置有翅片，所述翅片设置于锂电池的中间位置，冷板与方形锂电池通过固定架压紧固定，所述固定架外侧、最上端方形锂电池的上端面及最下端方形锂电池的下端面均设置有压板，通过固定架与压板的紧固将所述方形锂电池、电极接触片及冷板固定，形成稳固的方形锂电池模组，冷板下端设置有液体进出口，冷板的上端设置有密封接头，若干个所述方形锂电池模组通过液体进出口与密封接头的连接，实现锂电池模组的可拆式组合。
2.根据权利要求1所述的免焊接方形锂电池模组，其特征在于：所述方形锂电池两端面与所述冷板之间均设置有粘胶层，所述冷板与所述方形锂电池通过粘胶层固定连接。
3.根据权利要求2所述的免焊接方形锂电池模组，其特征在于：所述粘胶层为导热硅脂或导热垫片。
4.根据权利要求1所述的免焊接方形锂电池模组，其特征在于：正负极耳设置于方形锂电池的同一端，或分别设置于方形锂电池的两端。
5.根据权利要求1所述的免焊接方形锂电池模组，其特征在于：所述电极接触片上设置有若干弹片，所述弹片之间的间隔距离与所述极耳之间的间隔距离相同，所述极耳穿过所述绝缘板的开孔，与所述弹片接触。
6.根据权利要求1所述的免焊接方形锂电池模组，其特征在于：所述绝缘板、压板以及固定架由阻燃绝缘材质制成。
7.根据权利要求1所述的免焊接方形锂电池模组，其特征在于：所述方形锂电池通过变换方形锂电池极耳的正负极位置，在内部进行串并联。
8.根据权利要求1所述的免焊接方形锂电池模组，其特征在于：所述冷板外表面设置有致密黑色氧化膜。
9.根据权利要求1所述的免焊接方形锂电池模组，其特征在于：两端冷板内部均设置有多通道液体流道。
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