CN109428107A - 电池单元以及电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池单元以及电池模组。电池单元包括袋型二次电池，袋型二次电池具有主体部、位于主体部前后方向的侧部以及从侧部向外延伸的极耳。电池单元还包括：支撑块，支撑块在上下方向上的尺寸大于侧部在上下方向上的尺寸，袋型二次电池的侧部插入在支撑块内且极耳的至少一部分露出于支撑块。电池模组包括前述的沿左右方向排列的多个电池单元，多个电池单元的前后方向的各端的支撑块沿左右方向排列。支撑块的设置使得电池单元的制造过程使用的材料少、工艺时间短，降低了电池模组的组装的复杂性，有利于提高组装效率，支撑块占用体积小，电池单元能够使得袋型二次电池的主体部做得更高，提高了袋型二次电池的容量和电池模组的容量。

Description

电池单元以及电池模组
技术领域
本发明涉及二次电池领域，尤其涉及一种电池单元以及电池模组。
背景技术
二次电池具有各种形式。依据外壳类型，二次电池可以分为袋型二次电池和罐型二次电池。袋型二次电池的外壳由包括聚合物层和金属层的层压片制成。罐型二次电池的外壳通常由金属壳和金属顶盖片构成。
目前袋型二次电池的电池模组的组装成为业界所关注的焦点，其中袋型二次电池的组装就是如何像罐型二次电池一样将袋型二次电池排列在一起并固定在一起。
现有技术中，采用四周围框式的固定架来固定袋型二次电池以形成电池单元，固定架占据袋型二次电池四周的空间，固定架的设置使得电池单元的制造过程使得使用的材料多、工艺时间长、工艺复杂，从而增加了电池模组的组装的复杂性，不利于提高组装效率。此外，四周围框式的固定架占据过多的空间，不利于提高袋型二次电池的容量和电池模组的容量。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的一个目的在于提供一种电池单元以及电池模组，电池单元应用于电池模组时，电池模组的组装操作非常简单，能提高电池模组的组装效率。
本发明的另一个目的在于提供一种电池单元以及电池模组，电池单元应用于电池模组时能提高袋型二次电池的容量和电池模组的容量。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种电池单元，其包括袋型二次电池，袋型二次电池具有主体部、位于主体部前后方向的侧部以及从侧部向外延伸的极耳。电池单元还包括：支撑块，支撑块在上下方向上的尺寸大于侧部在上下方向上的尺寸，袋型二次电池的侧部插入在支撑块内且极耳的至少一部分露出于支撑块。
为了实现上述目的，本发明第二方面提供了一种电池模组，其包括根据本发明第一方面所述的沿左右方向排列的多个电池单元，多个电池单元的前后方向的各端的支撑块沿左右方向排列。
本发明的有益效果如下：
与现有技术中采用四周围框式的固定架来固定袋型二次电池相比，通过在袋型二次电池的侧部设置支撑块，支撑块的设置使得电池单元的制造过程使用的材料少、工艺时间短、工艺简单，从而降低了采用所述电池单元的电池模组的组装的复杂性，有利于提高组装效率。与现有技术中采用四周围框式的固定架来固定袋型二次电池相比，在与现有技术中采用四周围框式的固定架的占据的空间相同的情况下，电池单元的支撑块占用体积小(即支撑块不占据主体部的高度方向的空间)，电池单元能够使得袋型二次电池的主体部做得更高，进而提高了袋型二次电池的容量和电池模组的容量。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例的电池单元的组装立体图。
图2是图1的分解立体图。
图3是图2的进一步的分解立体图。
图4是根据本发明的另一实施例的电池单元的组装立体图。
图5是图4的分解立体图。
图6是图5的进一步的分解立体图。
图7是根据本发明的电池模组的一分解立体图。
图8是图7从另一角度观察到的分解立体图。
图9是图7的组装立体图。
图10是图8的组装立体图。
图11是图10的一剖开的立体图。
图12是图10的另一剖开的立体图。
图13是图10的再一剖开的立体图。
图14是图13的断面图。
其中，附图标记说明如下：
D1 前后方向 B 底壁
D2 左右方向 S 侧壁
D3 上下方向 211 凹部
M 电池模组 212 注胶孔
1 电池单元 213 端面
11 袋型二次电池 214 收容腔
111 主体部 3 弹性缓冲垫
112 侧部 4 连接片
113 极耳 5 输出片
1131 通孔 51 突部
12 支撑块 6 端板
121 第一支撑体 61 板体
122 第二支撑体 611 内表面
P1 安装柱 P3 装配柱
H1 安装孔 62 嵌件
P2 配合柱 621 凸部
H2 配合孔 7 粘接胶
H3 装配孔 71 右侧胶
123 容置腔 72 左侧胶
2 框体 73 中间胶
21 周壁 74 下侧胶
T 顶壁 75 上侧胶
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本发明的电池单元和电池模组。
首先说明根据本发明第一方面的电池单元。
参照图1至图6，根据本发明第一方面的电池单元1包括袋型二次电池11，袋型二次电池11具有主体部111、位于主体部111前后方向D1的侧部112以及从侧部112向外延伸的极耳113。电池单元1还包括：支撑块12，支撑块12在上下方向D3上的尺寸大于侧部112在上下方向D3上的尺寸，袋型二次电池11的侧部112插入在支撑块12内且极耳113的至少一部分露出于支撑块12。
与现有技术中采用四周围框式的固定架来固定袋型二次电池相比，在根据本发明第一方面的电池单元1中，通过在袋型二次电池11的侧部112设置支撑块12，支撑块12的设置使得电池单元1的制造过程使用的材料少、工艺时间短、工艺简单，从而降低了后面所述的电池模组M的组装的复杂性，有利于提高组装效率。与现有技术中采用四周围框式的固定架来固定袋型二次电池相比，在与现有技术中采用四周围框式的固定架的占据的空间相同的情况下，本发明的电池单元1的支撑块12占用体积小(即支撑块12不占据主体部111的上下方向D3的空间)，本发明的电池单元1能够使得袋型二次电池11的主体部111做得更高，进而提高了袋型二次电池11的容量和电池模组M的容量。
支撑块12可为一体件。在替代实施例中，支撑块12可为分体件，具体地，参照图3至图6，支撑块12包括第一支撑体121和第二支撑体122，第一支撑体121和第二支撑体122彼此结合以形成收容袋型二次电池11的侧部112以及极耳113的至少一部分的向内和向外均开口的容置腔123。
支撑块12采用分体形成时，如图3所示，第一支撑体121和第二支撑体122中的一个形成有安装柱P1；第一支撑体121和第二支撑体122中的另一个形成有安装孔H1；安装柱P1插入并固定于安装孔H1。更进一步地，袋型二次电池11的极耳113具有通孔1131，安装柱P1穿过通孔1131、插入并固定于安装孔H1。由此，在后面所述的电池模组M受到外力冲击时，可以使得传递到极耳113的力通过安装柱P1分散，从而降低极耳113受到的危害。
支撑块12采用分体形成时，第一支撑体121和第二支撑体122可以采用各种方式接合。在一实施例中，如图1至图3所示，第一支撑体121和第二支撑体122对接在一起。在另一实施例中，如图4至图6所示，第一支撑体121和第二支撑体122彼此插接在一起。
支撑块12采用分体形成时，为了增强第一支撑体121和第二支撑体122的彼此结合，第一支撑体121和第二支撑体122彼此结合的部位设置有粘接胶(未示出)。
由于电池单元1用于后面所述的电池模组M的组装，为了便于多个电池单元1并排时的定位，如图4至图6所示，各支撑块12在左右方向D2的一个外表面形成有配合柱P2而在左右方向D2的另一个外表面形成有配合孔H2。从而相邻两个电池单元1可以通过一个电池单元1的配合柱P2与另一个电池单元1的配合孔H2结合，而实现多个电池单元1并排时的定位和结合。
支撑块12的材料可以采用任何合适的材料，优选地，支撑块12为弹性体。采用弹性体有利于通过支撑块12的弹性作用使得多个排列在一起的电池单元1的支撑块12与后面所述的电池模组M的框体2的周壁21相互挤压，而使多个排列在一起的电池单元1在结构上保持稳定性，从而在电池模组M受到外部冲击时，多个排列在一起的电池单元1不会发生大的结构变化且不会松散，且外部冲击经过后面所述的框体2的周壁21的一侧传递到弹性体而被缓冲消减、同时再返回框体2的周壁21的相对的另一侧并进一步缓冲消减。弹性体可为塑胶。
为了简化电池单元1的形成过程并增强支撑块12与袋型二次电池11的结合力，优选地，支撑块12与袋型二次电池11一体注塑成型。换句话说，将支撑块12注塑成型成到袋型二次电池11上。
为了保证后面所述的供粘接胶7设置的相邻袋型二次电池11的主体部111之间的间隙，各支撑块12的左右方向D2的尺寸不小于袋型二次电池11的主体部111的左右方向D2的尺寸。当然如果与其它保证供粘接胶7设置的相邻袋型二次电池11的主体部111之间的间隙的手段配合(例如后面所述的弹性缓冲垫3)，各支撑块12的左右方向D2的尺寸可小于袋型二次电池11的主体部111的左右方向D2的尺寸。
各支撑块12的外形不受限制，优选为长方体。因为袋型二次电池11的主体部111也近似长方体，从而使得多个电池单元1在排列在一起时非常容易对齐，从而简化了组装操作，提高了组装效率。
极耳113的布置可以视产品需要确定。如图1至图6所示，极耳113为两个且分别位于主体部111前后方向D1的相反的两侧，支撑块12为两个且各支撑块12与袋型二次电池11的一个侧部112和一个极耳113对应。在替代实施例中，两个极耳113可位于主体部111前后方向D1的一侧，至于主体部111前后方向D1的相反的一侧，可以设置支撑块12，也可以采用其他合适的方式来定位主体部111前后方向D1的相反的一侧，例如可以通过后面所述的端板6。
为了与后面所述的端板6装配，各支撑块12在前后方向D1的外表面形成有装配孔H3。装配孔H3视支撑块12成型情况可以由一体成型的支撑块12来形成或者分体成型的第一支撑体121和第二支撑体122的其中之一单独形成或者由二者配合形成。
其次说明根据本发明第二方面的电池模组。
参照图7至图13，本发明第二方面的电池模组M包括根据本发明第一方面所述的沿左右方向D2排列的多个电池单元1，多个电池单元1的前后方向D1的各端的支撑块12沿左右方向D2排列。
在根据本发明第二方面的电池模组M中，通过在袋型二次电池11的侧部112设置支撑块12，支撑块12的设置使得电池单元1的制造过程使用的材料少、工艺时间短、工艺简单，从而降低了电池模组M的组装的复杂性，有利于提高组装效率。与现有技术中采用四周围框式的固定架来固定袋型二次电池相比，在与现有技术中采用四周围框式的固定架的占据的空间相同的情况下，本发明的电池单元1的支撑块12占用体积小(即支撑块12不占据主体部111的上下方向D3的空间)，本发明的电池单元1能够使得袋型二次电池11的主体部111做得更高，进而提高了袋型二次电池11的容量和电池模组M的容量。
如图7至图13所示，在一实施例中，电池模组M还包括：框体2，由周壁21构成，周壁21围成周向封闭但前后方向D1两端均开口的收容腔214；沿左右方向D2排列的所述多个电池单元1收容于收容腔214内。多个排列的个电池单元1能够直接插入到预先形成的框体2内，提高了电池模组M的组装效率，且提高了框体2进而电池模组M的整体刚度，能为袋型二次电池11在充放电循环中的膨胀提供更好的约束，保证电池模组M的外形稳定性。
在一实施例中，参照图7和图8，电池模组M还包括：多个弹性缓冲垫3，位于相邻的两个电池单元1的支撑块12之间以及位于所述多个袋型二次电池11中的处于并排方向最外侧的各袋型二次电池11的支撑块12与框体2的周壁21之间。多个电池单元1的前后方向D1各端的所有支撑块12与所有弹性缓冲垫3沿左右方向D2依次抵靠，周壁21在周壁21的前后方向D1的各端从各端的所有支撑块12和所有弹性缓冲垫3的左右方向D2的两侧夹持各端的所有支撑块12和所有弹性缓冲垫3。多个弹性缓冲垫3的设置使得处于并排方向最外侧的各电池单元1与框体2的周壁21之间以及相邻的两个电池单元1的支撑块12之间存在有供粘接胶7设置的间隙，又能在组装时基于弹性缓冲垫3在左右方向D2的弹性压缩性能而容易将排列好的多个电池单元1以及弹性缓冲垫3装入框体2中。此外，弹性缓冲垫3基于弹性恢复性能使多个排列在一起的电池单元1在结构上保持稳定性，从而在电池模组M受到外部冲击时，多个排列在一起的电池单元1不会发生大的结构变化且不会松散，且外部冲击经过后面所述的框体2的周壁21的一侧传递到弹性缓冲垫3和支撑块12而被缓冲消减、同时再返回框体2的周壁21的相对的另一侧并进一步缓冲消减。各弹性缓冲垫3可为泡棉。当然也可以不设置弹性缓冲垫3，即多个电池单元1的前后方向D1的各端的所有支撑块12沿左右方向D2依次抵靠，周壁21在周壁21的前后方向D1的各端从各端的所有支撑块12的左右方向D2的两侧夹持各端的所有支撑块12，这种方案同样可以达到前述设置有弹性缓冲垫3时的效果。
如前所述，结合图1至图6，各袋型二次电池11的极耳113为两个且分别位于主体部111前后方向D1的相反的两侧，各电池单元1的支撑块12为两个且各支撑块12与袋型二次电池11的一个侧部112和一个极耳113对应。同样地，如前所述，两个极耳113可位于主体部111前后方向D1的一侧。
电池单元1的电连接方式可以视具体要求确定。在一实施例中，如图7、图8和图12所示，每相邻两个电池单元1的袋型二次电池11的极耳113对向弯折并贴靠在一起。电池模组M还包括：多个连接片4，用于将所述多个袋型二次电池11连接在一起，各连接片4的左右方向D2的各侧与相邻两个电池单元1的袋型二次电池11的对向弯折并贴靠在一起的极耳113面对面电连接(例如焊接，优选激光焊接)；以及两个输出片5，用于所述多个袋型二次电池11的输出，各输出片5与相邻两个电池单元1的袋型二次电池11的对向弯折并贴靠在一起的极耳113面对面电连接(例如焊接，优选激光焊接)。
为了便于所述多个袋型二次电池11的输出，如图7、图8、图10、图11和图12所示，各输出片5具有沿前后方向D1向外突出的突部51。相应地，电池模组M还包括：两个端板6，分别固定连接于框体2的前后方向D1的两端；两个输出片5穿过两个端板6中的一个。
各端板6可以以任何合适的结构设计。在一实施例中，如图7和图8所示，各端板6包括：板体61，板体61的周缘处的内表面611抵靠在周壁21的前后方向D1的一端的端面213上；以及两个嵌件62，分别固定设置于板体61的左右两侧并与框体2固定连接。
为了将端板6与支撑块12定位，在一实施例中，参照图7、图8和图11，各支撑块12在前后方向D1的外表面形成有装配孔H3；各端板6、具体地各板体61设有多个装配柱P3；各装配柱P3插入并固定于装配孔H3。装配孔H3的形成方式如前所述，在此不再赘述。装配孔H3和装配柱P3的设计能够使端板6与多个电池单元1的支撑块12定位在一起，这种定位方式使得电池模组M在机械振动过程中不会在电池模组M与后面所述的端板6的焊接处形成应力集中点(即使得外力通过装配柱P3传递到板体61再传递到框体1而分散)。当然定位方式并不限于此，也可以采用其它形式进行定位。
各板体61可为塑胶。各嵌件62材质为铝；框体2为铝。相应地，板体61与两个嵌件62可一体注塑成型。在一实施例中，基于嵌件62和框体2均为金属，如图7至图10、图12所示，框体2的周壁21在前后方向D1的各端设有沿前后方向D1向内凹入的凹部211；各嵌件62具有沿前后方向D1向框体2突出的凸部621；框体2的各凹部211收容一个嵌件62的凸部621，且框体2的各凹部211的边缘与对应一个嵌件62的凸部621的边缘焊接在一起。
参照图7至图11并结合图13和图14，框体2的周壁21还设有与收容腔214连通的注胶孔212。电池模组M还包括粘接胶7。粘接胶7包括：右侧胶71，将处于并排方向的最外右侧的袋型二次电池11与周壁21的右侧壁面粘接在一起；左侧胶72，将处于并排方向的最外左侧的袋型二次电池11与周壁21的左侧壁面粘接在一起；中间胶73，将相邻两个袋型二次电池11粘接在一起；下侧胶74，将右侧胶71的下侧、左侧胶72的下侧和中间胶73的下侧与周壁21粘接在一起。
电池模组M利用粘接胶7与框体2的组装设计，粘接胶7实现相邻二次电池11之间以及周壁21与对应的袋型二次电池11之间的有效约束固定，下侧胶74将右侧胶71的下侧、左侧胶72的下侧和中间胶73的下侧与周壁21粘接在一起实现所述多个袋型二次电池11与框体2连接为一体，提高了电池模组M的组装效率和整体刚度，提高了电池模组M受到冲击和/或震动时的抗变形能力。此外，由于粘接胶7本身的抗压强度通常会低于袋型二次电池11内的电极组件(未示出，电极组件通常包括正极片、负极片和隔离膜)的抗压强度，所以在袋型二次电池11在充放电循环中膨胀时，粘接胶7容易变形，从而能够缓冲袋型二次电池11在充放电循环中的膨胀。另外，粘接胶7降低了对袋型二次电池11的表面的平面度的要求，提高了与袋型二次电池11的表面的平面度以及收容腔214内存在的间隙的适应性。
基于粘接胶7注入收容腔214内的量以及固化时受到的重力的考虑，如图14所示，粘接胶7还包括：上侧胶75，将右侧胶71的上侧、左侧胶72的上侧和中间胶73的上侧与周壁21粘接在一起。此时，收容腔214的至少所有电池单元1的前后两端之间的未被电池单元1占据的剩余空间将完全填充满粘接胶7，从而增强了对各袋型二次电池11之间的有效约束固定，从而保证全部的袋型二次电池11能够稳定地工作。为了提高对外力冲击的缓冲以及释放性能，粘接胶7优选采用弹性粘接胶。为了注入粘接胶7，周壁21的上下两侧各可设有一个注胶孔212。当然可以仅在周壁21的一侧设置。注胶孔212的数量和位置可以按照需要合适地变化。
粘接胶7的类型不受限制，但必须具有液态固化的性能。为了实现袋型二次电池11的散热，优选地，粘接胶7为导热性的，框体2的周壁21是导热性的。更优选地，粘接胶13为导热性的结构胶，从而不仅能够利用结构胶的强粘接性来保证袋型二次电池11的位置固定性和抗冲击性能，而且能够有效地保证散热路径的稳定性。由此可以实现将袋型二次电池11产生的热经由粘接胶7传递到周壁21，再经由周壁21向外散出(例如直接热辐射或者周壁21与外部冷却装置热交换)。周壁21围成的周向封闭的导热性的性质的框体2可以使用整个周壁21来散热，提高了电池模组M的散热效果。
框体2的外形不受限制。优选地，框体2的周壁21由顶壁T、底壁B以及两个侧壁S构成；各支撑块12的外形为长方体且高度小于顶壁T和底壁B之间的距离。
最后简单举例说明一下根据本发明的电池模组M的组装过程。
具体地，将支撑块12注塑成型在袋型二次电池11的侧部112并使极耳113的至少一部分露出；将多个电池单元1并排，各弹性缓冲垫3设置于相邻的两个电池单元1的两个支撑块12之间以及并排方向最外两侧的电池单元1的支撑块12的表面；将固定在一起的多个电池单元1以及多个弹性缓冲垫3工装加压以使多个弹性缓冲垫3被压缩而装进框体2的收容腔214内，装入收容腔214内后，多个弹性缓冲垫3弹性恢复以与框体2一起将多个电池单元1挤压夹紧；通过注胶孔212将液态粘接胶7注入收容腔214内；待液态粘接胶7固化后，将多个连接片4、两个输出片5、极耳113超声波焊接；将两个端板6安装在框体2上；将嵌件62与框体2激光焊接在一起。

Claims (11)

1.一种电池单元(1)，包括袋型二次电池(11)，其特征在于，
袋型二次电池(11)具有主体部(111)、位于主体部(111)前后方向(D1)的侧部(112)以及从侧部(112)向外延伸的极耳(113)，
电池单元(1)还包括：支撑块(12)，支撑块(12)在上下方向(D3)上的尺寸大于侧部(112)在上下方向(D3)上的尺寸，袋型二次电池(11)的侧部(112)插入在支撑块(12)内且极耳(113)的至少一部分露出于支撑块(12)。
2.根据权利要求1所述的电池单元(1)，其特征在于，支撑块(12)为一体件。
3.根据权利要求1所述的电池单元(1)，其特征在于，
支撑块(12)包括第一支撑体(121)和第二支撑体(122)，第一支撑体(121)和第二支撑体(122)彼此结合以形成收容袋型二次电池(11)的侧部(112)以及极耳(113)的至少一部分的向内和向外均开口的容置腔(123)。
4.根据权利要求3所述的电池单元(1)，其特征在于，
第一支撑体(121)和第二支撑体(122)中的一个形成有安装柱(P1)；
第一支撑体(121)和第二支撑体(122)中的另一个形成有安装孔(H1)；
安装柱(P1)插入并固定于安装孔(H1)。
5.根据权利要求4所述的电池单元(1)，其特征在于，袋型二次电池(11)的极耳(113)具有通孔(1131)，安装柱(P1)穿过通孔(1131)、插入并固定于安装孔(H1)。
6.一种电池模组(M)，其特征在于，包括根据权利要求1-5中任一项所述的沿左右方向(D2)排列的多个电池单元(1)，多个电池单元(1)的前后方向(D1)的各端的支撑块(12)沿左右方向(D2)排列。
7.根据权利要求6所述的电池模组(M)，其特征在于，
电池模组(M)还包括：框体(2)，由周壁(21)构成，周壁(21)围成周向封闭但前后方向(D1)两端均开口的收容腔(214)；
沿左右方向(D2)排列的所述多个电池单元(1)收容于收容腔(214)内。
8.根据权利要求7所述的电池模组(M)，其特征在于，
多个电池单元(1)的前后方向(D1)的各端的所有支撑块(12)沿左右方向(D2)依次抵靠，周壁(21)在周壁(21)的前后方向(D1)的各端从各端的所有支撑块(12)的左右方向(D2)的两侧夹持各端的所有支撑块(12)。
9.根据权利要求7所述的电池模组(M)，其特征在于，
电池模组(M)还包括：多个弹性缓冲垫(3)，位于相邻的两个电池单元(1)的支撑块(12)之间以及位于所述多个袋型二次电池(11)中的处于并排方向最外侧的各袋型二次电池(11)的支撑块(12)与框体(2)的周壁(21)之间；
多个电池单元(1)的前后方向(D1)各端的所有支撑块(12)与所有弹性缓冲垫(3)沿左右方向(D2)依次抵靠，周壁(21)在周壁(21)的前后方向(D1)的各端从各端的所有支撑块(12)和所有弹性缓冲垫(3)的左右方向(D2)的两侧夹持各端的所有支撑块(12)和所有弹性缓冲垫(3)。
10.根据权利要求7所述的电池模组(M)，其特征在于，
电池模组(M)还包括：两个端板(6)，分别固定连接于框体(2)的前后方向(D1)的两端；
各支撑块(12)在前后方向(D1)的外表面形成有装配孔(H3)；
各端板(6)设有多个装配柱(P3)；
各装配柱(P3)插入并固定于装配孔(H3)。
11.根据权利要求7所述的电池模组(M)，其特征在于，
框体(2)的周壁(21)还设有与收容腔(214)连通的注胶孔(212)；电池模组(M)还包括粘接胶(7)；
粘接胶(7)包括：
右侧胶(71)，将处于并排方向的最外右侧的袋型二次电池(11)与周壁(21)的右侧壁面粘接在一起；
左侧胶(72)，将处于并排方向的最外左侧的袋型二次电池(11)与周壁(21)的左侧壁面粘接在一起；
中间胶(73)，将相邻两个袋型二次电池(11)粘接在一起；
下侧胶(74)，将右侧胶(71)的下侧、左侧胶(72)的下侧和中间胶(73)的下侧与周壁(21)粘接在一起。
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