CN109994796A - 电池组 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电池组，于电池组中，电池壳包含一第一侧面其形成有向内突出的至少一抵接部。电池模块置于电池壳内。电池模块的支架用以固定多个电池芯。散热垫，其一面覆盖电池模块的多个电极片，其另一面接触电池壳的抵接部。电池模块的散热垫与电池壳的第一侧面间形成有一间隙，并且抵接部接触于电池模块的散热垫，以使该些电池芯所产生的热，通过散热垫、抵接部及电池壳传导至外部。

Description

电池组

技术领域

本发明关于一种电池组，尤其关于一种能够导热导焰的电池组。

背景技术

电池芯在充放电过程中，因电子在充填材料中运行，而造成电池芯本体温度上升，当温度不断地上升进而超过电池工作区间温度，其对电池芯本体本身供电效率与电池寿命造成重大的影响，所以需将所产生的热能带走，对电池芯进行散热，保持电池芯能在其正常工作区间温度下运行。现有技术的电池导热方式如下，包含空气对流与液体循环，额外的设备不仅结构复杂、成本高、维修不易且无法有效均温控制。中国专利公开号CN 105826631A，公开了使用散热块接触传导对电池进行散热，但当电池芯发生内部短路产生爆炸火焰喷发时，因散热块的阻隔，使火焰于电池模块内消散不易，进而窜烧到邻近电池芯，而引发邻近电池芯产生二次爆炸。

中国专利公开号CN 105990622 A公开了一种均匀各电池芯的温度的技术。图1显示现有技术的电池模块的分解立体图。如图1所示，电池组10(battery pack)包含一电池模块(battery module)20、一罩23、一顶盖31及一底盖32。电池模块20被置于罩23且包含多个圆柱形电池芯21、散热板22、支持圆柱形电池芯21的树脂制的支架(holder)23。顶盖31安装在罩23的上侧，底盖32安装在散热板22的下侧。于电池模块20中，圆柱形电池芯21插入于散热板22的多个贯通孔中。通过将圆柱形电池芯21组装在散热板22的贯通孔中，使来自圆柱形电池芯21的外表面的热，通过热传导向散热板22转移以使温度高的圆柱形电池芯21的温度降低，同时通过热传导使散热板22的热向温度低的圆柱形电池芯21转移以使温度低的圆柱形电池芯21的温度上升。如此，散热板22抑制各圆柱形电池芯21的温度的偏差。

在罩23上侧安装有连接圆柱形电池芯21的正电极的多个正极汇流条29，其上安装有树脂制的顶盖31。散热板22的下侧安装有连接圆柱形电池芯21的负侧的电极的负极汇流条组件30。在负极汇流条30的下侧安装有底盖32，该底盖32中央凹陷成盘状。负极汇流条30的开口与散热板22的下表面的开口重合，因此，负极汇流条30、底盖32及散热板22会形成连通室50与散热板22的端面的开口的流路，藉以让圆柱形电池芯21排气。

如上设计，能够对电池组10内的各圆柱形电池芯21均匀加热。然而，虽然前述结构能够使各圆柱形电池芯21的温度均匀，并且使圆柱形电池芯21排气，但是却不能解决使圆柱形电池芯21散热及导焰的问题。

发明内容

本发明一目的在于提供一种能够导热导焰的电池组。本发明另一目的在于提供一种电池组，其具有较佳的散热效果而且还能够利用导焰通道来提高安全性。

依据本发明一实施例，一种电池组包含：一电池壳、至少一端盖以及一电池模块。电池壳包含一第一侧面其形成有向内突出的至少一抵接部。电池模块置于该电池壳内并包含多个电池芯、至少一支架、多个电极片及至少一散热垫。至少一支架用以固定该些电池芯。该些电极片分别设置于该些电池芯的两端，用以使该些电池芯形成并联或串联的多个电池芯阵列。散热垫，其一面覆盖该些电极片，其另一面接触电池壳的抵接部。电池模块的散热垫与电池壳的第一侧面间形成有一间隙，并且抵接部接触于电池模块的散热垫，以使该些电池芯所产生的热，通过散热垫、抵接部及电池壳传导至外部。

于一实施例中，该些电池芯阵列更在该些电池芯的长轴方向的两相邻的电池芯阵列间，形成有一间隙。电池壳更包含一第三侧面其形成有向内突出的一散热鳍片，且散热鳍片插入于该间隙且没有填满该间隙，使得该间隙的未被填满的部分作为一导焰间隙。

于一实施例中，第二侧面其形成有向内突出的至少一抵接部，且与第一侧面互相对向，而且第四侧面其形成有向内突出的一散热鳍片，且与第三侧面互相对向。

于一实施例中，抵接部的顶端用于接触散热垫，而抵接部的底端自第一侧面延伸而出，而且抵接部的顶端的面积大于抵接部的底端的面积。

于一实施例中，抵接部的顶侧部分界定出一导焰槽。

于一实施例中，抵接部包含一第一平板部及一第二平板部；以及支持部。支持部位于抵接部的底侧部分，且同时连接于第一平板部及第二平板部。而且，导焰槽位于第一平板部及第二平板部之间。

于一实施例中，支持部的一侧面与第一侧面的一内表面之间，形成圆弧形状，而且该些平板部的一下表面与支持部的侧面之间，形成圆弧形状。

于一实施例中，电池壳为一体成型。较佳的情况是，电池壳的材质为铝，而且是利用铝挤型工艺来形成一体成型的结构。

于一实施例中，散热垫由一耐热材料所构成，耐热材料具有耐热及导热的性质并且高温受热后会形成多孔结构。于一实施例中，电池组更包含至少一端盖其置于该电池壳的至少一端。

依据本发明一实施例中，电池壳的第一侧面上形成有向内突出的至少一抵接部，抵接部接触于电池模块的散热垫，并于电池模块与电池壳的第一侧面间，形成有一间隙。抵接部能够形成间隙用以作为导焰通道，同时还能够将电池芯所产生的热传导至电池组的外部。于一实施例中，由于电池壳为一体成型，能够增加散热的效果。较佳地，抵接部的顶端的面积大于抵接部的底端的面积，因此在能够传送相同的热量的情况下，还能够使电池模块与第一侧面，形成具有较大空间的间隙，达到有效导焰的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1显示现有技术的电池模块的分解立体图。

图2显示本发明一实施例的电池组的立体图。

图3显示本发明一实施例的电池模块的立体图。

图4显示本发明一实施例的电池壳的立体图。

图5显示本发明一实施例的电池壳的剖面图。

图6显示本发明一实施例的电池组的剖面图。

附图标号：

10 电池组

20 电池模块

21 圆柱形电池芯

22 散热板

23 罩

29 正极汇流条

30 负极汇流条

31 顶盖

32 底盖

50 连通室

100 电池组

120 电池模块

121 电池芯

123 支架

124 电极片

125 散热垫

130 电池壳

131 第一侧面

132 第二侧面

133 第三侧面

134 第四侧面

135 第一端盖

136 第二端盖

210 导引槽

211 电池芯

220 间隙

220a 导焰间隙

234 支持部

310 散热鳍片

320 抵接部

321 导焰槽

322 间隙

323 平板部

324 支持部

330 导引轨

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域相关技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护的范围。

图2显示本发明一实施例的电池组的立体图。如图2所示，电池组100(batterypack)包含一电池模块(battery module)120、一电池壳130、第一端盖135及第二端盖136。第一端盖135及第二端盖136设于电池壳130的两端，并且界定出一腔室用以容置电池模块120。

图3显示本发明一实施例的电池模块的立体图。如图3所示，电池模块120包含多个圆柱形电池芯121、至少一支架(cell holder)123、多数的电极片124及至少一散热垫125。该些支架123界定多个容置空间用以放置并固定电池芯121，该些电池芯121分别在该些支架123的长方向x及宽方向z堆叠。该些电极片124分别设于电池芯121的两端，用以使该些电池芯121并联或串联而形成多个电池芯阵列。至少一散热垫125的一面覆盖该些电极片124，其另一面接触电池壳130的内侧面的抵接部320，用以将该些电池芯121所产生的热传导至电池壳130，并散逸至电池组100的外部，以达到降温效果，同时降低电池间温度差异以保持良好的供电效率与电池寿命。该些支架123的一部分的端面上界定有至少一导引槽210。而且，在电池芯121的长轴方向y的两相邻的电池芯阵列间，形成有间隙220。

图4显示本发明一实施例的电池壳的立体图。图5显示本发明一实施例的电池壳的剖面图。如图4及图5所示，电池壳130包含互相对向的第一侧面131与第二侧面132、以及互相对向的第三侧面133与第四侧面134。第一侧面131与第二侧面132的内表面上分别形成有向内突出的至少一抵接部320。每一抵接部320界定有一导焰槽321。第三侧面133与第四侧面134的内表面上分别形成有向内突出的散热鳍片310。于本实施例中，第三侧面133与第四侧面134的内表面上更形成有向内突出的至少一导引轨330，其中散热鳍片310的突出长度大于导引轨330的突出长度。如此结构，可以引导电池模块120置于电池壳130内，使散热鳍片310能够较顺利地置于间隙220内。于一实施例中，导引轨330也可以设于第一侧面131与第二侧面132。

图6显示本发明一实施例的电池组的剖面图。如图6所示，依据本实施例的电池组100，电池模块120被置于电池壳130内，一导引轨330插入于一导引槽210内，且散热鳍片310插入于间隙220中。抵接部320接触于靠近第一侧面131与第二侧面132的散热垫125，用以将电池芯121所产生的热传导至外部环境。散热鳍片310接触于界定出间隙220的散热垫125的一部分，并且散热鳍片310的长度小于第三侧面133与第四侧面134间距离H的一半，较佳地小于该距离H的四分之一，藉以保留间隙220的一部分，使得未被填满的部分作为导焰间隙220a。

于一实施例中，电池壳130为一体成型。由于电池壳130为一体成型，抵接部320及散热鳍片310与它们所接触的散热垫125两者间几乎没有接触热阻，因此能够使抵接部320及散热鳍片310具有较好的散热效果。电池芯121所形成的热能够通过散热垫125、抵接部320及散热鳍片310而散逸至外部环境中。于一实施例中，抵接部320的顶端用于接触散热垫125，而抵接部320的底端自第一侧面131与第二侧面132延伸而出，而且抵接部320的顶端的面积大于抵接部320的底端的面积。由于抵接部320与散热垫125间具有较高的接触热阻，而抵接部320与第一侧面131及第二侧面132两者间几乎没有接触热阻，因此要传送相同的热量时，抵接部320的底端的面积可以小于抵接部320的顶端的面积。依据这样的设计，能够使电池模块120与第一侧面131与第二侧面132间，形成具有较大空间的间隙322，作为导焰使用。

于一实施例中，抵接部320的剖面形成近似Y的形状，而且于抵接部320顶侧部分界定有一导焰槽321。于本实施例中，抵接部320包含两个平板部323及一支持部234，两个平板部323皆连接于支持部234且位于抵接部320的顶侧部分，支持部234位于抵接部320的底侧部分，而且导焰槽321形成在两平板部323之间。导焰槽321具有引导火焰的功能，能够增加导焰的空间。抵接部320为了导热功能之外，还能够固定电池模块120，避免电池模块120在电池壳130内晃动。

于一实施例中，电池壳130为一体成型，元件间的接触热阻较小，具有较佳的散热效果。另外，由于具有较佳的散热效果，因此能够在不影响电池组10的散热功能的情况下，减小电池壳130的墙壁的厚度，例如减少至1cm以下，较佳的情况是4mm，而降低电池组10的整体重量。于一实施例中，电池壳130的材质为铝，而且是利用铝挤型(aluminumextrusion)工艺来形成一体成型的结构。铝具有耐腐蚀以及低密度的特性，其为轻金属，密度仅是铁三分之一左右。因此，能够更进一步降低电池组10的整体重量。

请参照图5的抵接部320的放大图。于一实施例中，抵接部320的底部的支持部324的侧面与第一侧面131与第二侧面132的内表面之间，形成圆弧形状R1。于一实施例中，抵接部320的顶端的平板部323的下表面与抵接部320的底部的支持部324的侧面之间，形成圆弧形状R2。于一实施例中，导焰槽321亦为一圆弧形状。较佳的情况是，抵接部320的外表面的每个角落皆形成圆弧形状，而且没有形成锐角。由于抵接部320的外表面的一角落形成圆弧形状时，较容易利用铝挤型工艺来成型，工艺的良品率较高。

于一实施例中，支架123露出电池芯121的两端，且由例如酚酫泡棉(电木板)或陶瓷泡棉等的耐热材质所形成。散热垫125的对应于电池芯121的两端的部分上，形成一弱化结构。散热垫125的弱化结构部分的强度，小于散热垫125未被弱化处理的其他部分的强度。当一电池芯121发生异常而急速升温时，电池芯121的内部会产生高压，电池芯121的内部的气体或火焰能够从该些弱化结构泄出。支架123及散热垫125可以为高分子材料，在使用状态下热传导系数高而能够散热。于一实施例中，散热垫导热系数可为0.5～10W/mK。然而，在异常状态下，电池芯121所产生的火焰的温度很高时，的将散热垫125烧成多孔结构，进而具有隔热功能。

因此，当电池芯121的火焰喷出时，能够被导焰槽210或导焰间隙322及220a引导而出，不会被限制在异常电池芯121的附近，如此能够尽可能地减少对其他正常电池芯121的影响，进而将火焰限制在异常电池芯121的容置空间以及导焰槽210或导焰间隙322及220a内。如此，能够将该异常的电池芯211与其他正常的电池芯211加以隔离一段时间，待异常的电池芯211的内部能量消耗后再自行慢慢地降温，而能够使其他正常电池芯211不会受到过大的热量，而跟着发生自燃，藉以让支架123被烧毁的部分仅被限制在局部区域，而提升安全性。

综上所述，于一实施例中，由于电池壳130为一体成型，能够增加散热的效果。较佳地，抵接部320的顶端的面积大于抵接部320的底端的面积，因此在能够传送相同的热量的情况下，还能够使电池模块120与第一侧面131与第二侧面132间，形成具有较大空间的间隙322，达到有效导焰的功能。

本发明的一实施例的目的在于：经济而有效率的对电池芯121导热，使电池芯121能在其正常工作区间温度下运行，并降低电池芯121间温度差异以保持良好的供电效率与电池芯121的寿命。并于当电池芯121发生内部短路产生爆炸火焰喷发时，电池组100内有导焰通道(例如电池组10内的电池芯阵列间的导焰间隙220a、电池模块120与第一侧面131与第二侧面132间的间隙322以及导引槽210)，藉以使火焰于电池组100内消散，避免窜烧到邻近电池芯121，而引发邻近电池产生二次爆昨。

此外，火焰于前述导焰通道窜流时，因利用被烧成多孔结构的散热垫125来阻隔火焰，可避免火焰直接加热相邻的电池芯121，造成相邻的电池芯121的温度上升过高产生二次爆炸。此外，火焰于导焰通道窜流时，高温的热量还可由散热鳍片310、抵接部320及整个电池壳130传导并散逸于环境空气中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电池组，其特征在于，包含：

一电池壳包含一第一侧面其形成有向内突出的至少一抵接部；及

一电池模块，置于该电池壳内并包含：

多个电池芯；

至少一支架，用以固定该些电池芯；

多个电极片分别设置于该些电池芯的两端，用以使该些电池芯并联或串联以形成多个电池芯阵列；及

至少一散热垫，其一面覆盖该些电极片，其另一面接触该电池壳的该至少一抵接部，

其中，该电池模块的该至少一散热垫与该电池壳的该第一侧面间形成有一间隙，并且该至少一抵接部接触于该电池模块的该至少一散热垫，以使该些电池芯所产生的热，通过该至少一散热垫、该至少一抵接部及该电池壳传导至外部。

2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，该至少一抵接部的顶端用于接触该至少一散热垫，而该至少一抵接部的底端自该第一侧面延伸而出，而且该至少一抵接部的该顶端的面积大于该至少一抵接部的该底端的面积。

3.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，

该些电池芯阵列更在该些电池芯的长轴方向的两相邻的电池芯阵列间，形成有一间隙，

该电池壳更包含一第三侧面其形成有向内突出的一散热鳍片，该散热鳍片插入于该间隙且没有填满该间隙，使得该间隙的未被填满的部分作为一导焰间隙。

4.根据权利要求3所述的电池组，其特征在于，该电池壳更包含：

一第二侧面其形成有向内突出的至少一抵接部，且与该第一侧面互相对向，且一第四侧面其形成有向内突出的一散热鳍片，且与该第三侧面互相对向。

5.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，该至少一抵接部的顶侧部分界定出一导焰槽。

6.根据权利要求5所述的电池组，其特征在于，该至少一抵接部包含：

一第一平板部及一第二平板部，位于该至少一抵接部的顶侧部分；以及

一支持部，位于该至少一抵接部的底侧部分，且同时连接于该第一平板部及该第二平板部，而且

该导焰槽位于该第一平板部及该第二平板部之间。

7.根据权利要求6所述的电池组，其特征在于，

该支持部的一侧面与该第一侧面的一内表面之间，形成圆弧形状，而且

该些平板部的一下表面与该支持部的该侧面之间，形成圆弧形状。

8.根据权利要求7所述的电池组，其特征在于，该电池壳为一体成型。

9.根据权利要求8所述的电池组，其特征在于，该电池壳的材质为铝，而且是利用铝挤型工艺来形成一体成型的结构。

10.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，该至少一散热垫由一耐热材料所构成，该耐热材料具有耐热及导热的性质并且高温受热后会形成多孔结构。

11.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，更包含：至少一端盖，置于该电池壳的至少一端。