CN110504390A - 一种方形电池、电池模组和电动车 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种方形电池和电池模组，该方形电池或电池模组可用于形成动力电池，设置在电动设备内为其供电，比如电动车(electric vehicle，EV)。本申请提供的方形电池，其正极结构位于其壳体的第一表面，其负极结构位于其壳体的第二表面，其壳体的第一表面和其壳体的第二表面为该方形电池的不同表面；其壳体的第一表面设置有第一限位结构，其壳体的第二表面设置有第二限位结构，第一限位结构和第二限位结构相互匹配，当一个方形电池的第一限位结构与另一个方形电池的第二限位结构匹配结合时，两个方形电池的电极相互接触，进行串联，无需额外焊接连接件，有利于减少焊接工序，降低成本。

Description

一种方形电池、电池模组和电动车

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种方形电池、电池模组和电动车(electricvehichle，EV)。

背景技术

随着环境保护和节约能源的意识的不断提高，电动设备(尤其是电动汽车)的需求日益增加，而为电动设备提供能源的电池(或称作动力电池)是电动设备的关键部件，其成本和性能直接影响着电动设备的成本和性能。

大型电动设备要求动力电池具有更大的容量，提高更高的功率。为此，动力电池通常由若干个电池模组组成，每个电池模组包括多个串、并联的单体电池。动力电池中的电池模组普遍采用方形电池，现有的方形电池的两个电极设置在方形电池的同一表面。

在多个方形电池组成电池模组时，相邻的两个方形电池的电极之间需要通过焊接导电连接片来实现电连接，工序复杂，成本较高。并且，当需要更换电池模组中的部分方形电池时，需要去除电极间的导电连接片，不仅工序复杂，还容易破坏方形电池的电极，增加浪费。

发明内容

本申请实施例提供一种方形电池、电池模组和电动车，用于解决现有技术中利用方形电池制作电池模组的工序复杂的问题。

本申请实施例第一方面提供一种方形电池，方形电池通常具有六个表面，现有技术中，其两个电极结构(正极结构和负极结构)设置在同一个表面上。而本申请实施例提供的方形电池，其正极结构和负极结构位于该方形电池的不同表面上，为了便于描述，将正极结构所在的表面称作该方形电池的第一表面，将负极结构所在的表面称作该方形电池的第二表面。并且，本申请实施例提供的方形电池的第一表面设置有第一限位结构，该方形电池的第二表面设置有第二限位结构，该第一限位结构和该第二限位结构相互匹配，并且，若提供两个如本申请实施例描述的方形电池，为了便于描述，将其中的一个方形电池称作第一方形电池，将其中的另一个方形电池称作第二方形电池，当将第一方形电池的第一限位结构与第二方形电池的第二限位结构匹配结合时，第一方形电池的正极结构和第二方形电池的负极结构便可以相互接触，第一方形电池和第二方形电池实现串联。

可见，利用本申请实施例提供的方形电池进行串联时，无需在电极结构间焊接导电连接片，有利于减少方形电池组成电池模组的工序和成本，并且，当需要更换电池模组中相互串联的部分方形电池时，无需去除焊接的导电连接片，有利于降低工序的复杂度和破坏电极结构的概率，减少浪费。而且，两个串联的方形电池通过第一限位结构和第二限位结构匹配结合，有利于限制两个方形电池之间的相对移动，从而有利于维持两个方形电池之间的串联，提高电池模组供电的稳定性。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述方形电池的第一限位结构为所述方形电池的正极结构，所述方形电池的第二限位结构为所述方形电池的负极结构。

通过将电极结构设置为形状相互匹配的限位结构，在制作方形电池的壳体时，无需在壳体上单独制作限位结构，有利于减少工序，降低成本。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述方形电池的第一表面和所述方形电池的第二表面为所述方形电池相对的两个表面；所述方形电池的正极结构与负极结构的连线与所述第一表面不垂直。

对于限位结构为圆形结构的情况，若正极结构和负极结构的连线与第一表面垂直，其正极结构和负极结构构成其转动轴，即使方形电池处于串联电池组的中间位置，该方形电池仍然容易绕转动轴旋转，稳定性差，在本实现方式中，通过将正极结构和负极结构设置为其连线与第一表面不垂直的位置，有利于避免方形电池模组中方形电池的旋转，提高方形电池模组的稳定性。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述方形电池的第一表面和所述方形电池的第二表面为所述方形电池相邻的两个表面。

现有方形电池的第一表面和第二表面为相对的两个表面，本实现方式提供的方形电池丰富了可用于形成串联电池组的方形电池的类型，可以和现有方形电池组成更多形状的串联电池组，有利于丰富电池组的可选形状，进而有利于丰富电池模组的可选形状，进而便于适应电动车的结构，同时保障供电电压。

本申请实施例第二方面提供了一种电池模组，包括模组外壳和设置在所述模组外壳内的电池组，上述电池组包括串联电池组，所述串联电池组包括串联的多个方形电池；所述方形电池的正极结构位于所述方形电池的第一表面，所述方形电池的负极结构位于所述方形电池的第二表面，所述方形电池的第一表面和所述方形电池的第二表面为所述方形电池的不同表面；所述方形电池的第一表面设置有第一限位结构，所述方形电池的第二表面设置有第二限位结构，所述第一限位结构和所述第二限位结构相互匹配，当一个所述方形电池的第一限位结构与另一个所述方形电池的第二限位结构匹配结合时，两个所述方形电池的电极相互接触；所述串联电池组中相互串联的任意两个所述方形电池通过所述第一限位结构和所述第二限位结构匹配结合。

本申请实施例提供的电池模组中的串联电池组中，相互串联的方形电池的电极结构之间无需焊接导电连接片，有利于减少方形电池组成电池模组的工序和成本，并且，当需要更换电池模组中相互串联的部分方形电池时，无需去除焊接的导电连接片，有利于降低工序的复杂度和破坏电极结构的概率，减少浪费。而且，电池模组中串联的方形电池通过第一限位结构和第二限位结构匹配结合，有利于限制两个方形电池之间的相对移动，从而有利于维持两个方形电池之间的串联，提高电池模组供电的稳定性。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述方形电池的第一限位结构为所述方形电池的正极结构，所述方形电池的第二限位结构为所述方形电池的负极结构。通过将电池模组中方形电池的电极结构设置为形状相互匹配的限位结构，在制作方形电池的壳体时，无需在壳体上单独制作限位结构，有利于减少工序，降低成本。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述第一限位结构为凸台，所述第二限位结构为凹槽；或者，所述第一限位结构为凹槽，所述第二限位结构为凸台；所述串联电池组包括相互串联的第一方形电池和第二方形电池，所述第一方形电池的第二表面与所述第二方形电池的第一表面相互垂直。

若方形电池的限位结构为相互匹配的凸台和凹槽，多个方形电池的首尾排列能够形成更多形状的串联电池组，有利于丰富电池组的可选形状，进而有利于丰富电池模组的可选形状，进而便于适应电动车的结构，同时保障供电电压。

结合第二方面的第一种可能的实现方式或第二方面的第二种可能的实现方式，唉第二方面的第三种可能的实现方式中，所述方形电池的第一表面和所述方形电池的第二表面为所述方形电池相对的两个表面；所述方形电池的正极结构与负极结构的连线与所述第一表面不垂直。对于限位结构为圆形结构的情况，若正极结构和负极结构的连线与第一表面垂直，其正极结构和负极结构构成其转动轴，即使方形电池处于串联电池组的中间位置，该方形电池仍然容易绕转动轴旋转，稳定性差，在本实现方式中，通过将正极结构和负极结构设置为其连线与第一表面不垂直的位置，有利于避免电池模组中方形电池的旋转，提高电池模组的稳定性。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述方形电池的第一表面和所述方形电池的第二表面为所述方形电池相对的两个表面；所述串联电池组中各所述方形电池处于同一平面；所述电池组中的至少三个所述串联电池组沿相互垂直的两个方向排列，使得方形电池间可以沿三个相互垂直的方向排列形成电池组，和现有技术中方形电池只能沿着两个相互垂直的方向排列成电池组相比，丰富了电池组的可选形状，进而便于适应电动车的结构，同时保障供电电压。

结合第二方面的第一种可能的实现方式或第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述方形电池的第一表面和所述方形电池的第二表面为所述方形电池相邻的两个面。现有方形电池的第一表面和第二表面为相对的两个表面，本实现方式提供的方形电池丰富了可用于形成串联电池组的方形电池的类型，有利于丰富电池组的可选形状，进而有利于丰富电池模组的可选形状，进而便于适应电动车的结构，同时保障供电电压。

结合第二方面的第一种可能的实现方式或第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，对于同一所述串联电池组中的部分所述方形电池，其第一表面和第二表面为相对的两个表面；对于同一所述串联电池组中的另一部分所述方形电池，其第一表面和第二表面为相邻的两个表面。在同一串联电池组中，不同方形电池的电极结构的设置位置可以不同，有利于丰富串联电池组的可选排列结构，比如丰富串联电池组形状，丰富串联电池组两个电极结构朝向方式(朝向同一方向或不同方向)。

结合第二方面的第一种可能的实现方式至第六种可能的实现方式中任意一种可能的实现方式，在第二方面的第七种可能的实现方式中，所述方形电池的第一电极结构为凸台，所述方形电池的第二电极结构为凹槽，所述方形电池的第一电极结构和第二电极结构分别为正极结构和负极结构，或者，所述方形电池的第一电极结构和第二电极结构分别为负极结构和正极结构；所述电池组包括并联电池组，所述并联电池组包括多个所述串联电池组；所述并联电池组中各所述串联电池组的第一电极结构均面对所述模组外壳的第一内表面，并且，所述并联电池组中各所述串联电池组的第一电极结构之间通过第一导电连接件电性连接；所述并联电池组中各所述串联电池组的第二电极结构均面对所述模组外壳的第二内表面，并且，所述并联电池组中各所述串联电池组的第二电极结构为之间通过第二导电连接件电性连接；所述并联电池组中各所述串联电池组的第一电极结构位于同一直线，形成一个合并凸台；所述并联电池组中各所述串联电池组的第二电极结构位于同一直线，形成一个合并凹槽；所述模组外壳的第一内表面设置有条状的凹槽，所述合并凸台嵌入所述模组外壳的第一内表面的凹槽内；所述模组外壳的第二内表面设置有条状的凸台，所述模组外壳的第二内表面的凸台嵌入所述合并凹槽内。

在模组外壳的内表面设置与串联电池组上的限位结构相匹配的结构，有利于减少串联电池组在模组外壳内的移动，从而减少方形电池间的撞击，提高电池模组的可靠性；通过将并联电池组中串联电池组的电极结构朝向同侧，形成合并凸台和合并凹槽，使得模组外壳内表面仅利用一对限位结构，便能够同时限制多个串联电池组的相对移动，有利于降低工艺复杂度。

结合第二方面的第七种可能的实现方式，在第二方面的第八种可能的实现方式中，所述第一导电连接件设置在所述模组外壳的第一内表面的凹槽中，所述第二导电连接件设置在所述模组外壳的第二内表面的凸台上。通过将串联电池组间的导电连接件设置在模组外壳的内表面，无需焊接工艺便可以实现串联电池组间的并联，这样，无需解焊和重新焊接便可以方便的更换电池模组中的部分串联电池组。

本申请实施例第三方面提供一种电动车，包括车体和设置在所述车体中的如本申请实施例第二方面或第二方面的任意一种可能的实现方式所述的电池模组。由于本申请电池模组的一些实现方式中，电池模组的可选形状更丰富，因此，电动车中通过设置本申请实施例中提供的电池模组，有利于根据车体内已有构造选择适合的电池模组的形状，有利于提高车体内的空间利用率，便于在车体内有限的空间内增加置物空间；由于本申请电池模组的一些实现方式中，方形电池间的串联和/或串联电池组间的并联可以无需焊接电连接片，因此，当电动车的电池模组在车辆行驶途中出现故障时，无需解焊和焊接，便可以替换其中的部分方形电池或串联电池组，便于车主出行。

附图说明

图1是现有的方形电池的结构示意图；

图2是现有的电池模组中电池组的结构示意图；

图3A是以比肩排列的方式形成的串联电池组的一个结构示意图；

图3B是以首尾排列的方式形成的串联电池组的一个结构示意图；

图4A是本申请方形电池一个实施例示意图；

图4B是两个图4A中的方形电池首尾排列形成的串联电池组一个实施例示意图；

图5A是本申请方形电池另一个实施例示意图；

图5B是两个图5A中的方形电池首尾排列形成的串联电池组一个实施例示意图；

图6A是本申请方形电池另一个实施例示意图；

图6B是两个图6A中的方形电池首尾排列形成的串联电池组一个实施例示意图；

图7A是本申请方形电池另一个实施例示意图；

图7B是两个图7A中的方形电池首尾排列形成的串联电池组一个实施例示意图；

图8是两个图5A中的方形电池首尾排列形成的串联电池组另一个实施例示意图；

图9A和图9B是本申请电池模组内电池组中串联电池组的实施例示意图；

图10A和图10B是本申请电池模组内电池组的实施例示意图；

图11是本申请电池模组的一个实施例示意图。

具体实施方式

大型电动设备(比如电动汽车和膝上型计算机等)所采用的动力电池通常包括若干个电池模组，每个电池模组包括相互串联的和/或并联的两个或者更多个单体电池，以提供电动设备所需要的电压。和圆柱形电池相比，利用多个方形电池组装成电池模组时，空间利用率更高，能量密度更大，因此，为了满足动力电池的高能密度和小型化的需求，一般采用方形电池来作为动力电池中的单体电池。图1是现有的方形电池的三视图，参考图1，现有的方形电池一般包括电极组件(图1未示出)和用于容纳电极组件的壳体，电极组件包括正电极、负电极以及设置在正电极和负电极之间的隔板，壳体的某个表面同时设置有正极结构(图1中以斜线填充的结构)和负极结构(图1中以网格填充的结构)，正极结构和负极结构均由导电材料制成，并且，正极结构和正电极电连接，负极结构和负电极电连接。

在利用方形电池形成电池模组时，首先需要将各个方形电池形成电池组，之后，将电池组封装于模组外壳内。其中，电池组是指具有确定排列方式和电连接方式的多个电池。模组外壳与电池组的形状相匹配，以维持电池组中各方形电池间的排列方式和电连接，并且能够对各方形电池进行保护。当利用多个图1所示的方形电池形成电池组时，需要将各个方形电池比肩排列，之后利用铜排实现多个方形电池间的串联或并联，参考图2，图2 为现有方形电池形成的电池组的顶视图。为了便于描述，将设置有电极结构的表面称作电极面，将未设置电极结构的表面称作非电极面。两个电池比肩排列是指，两个电池的电极面朝向同侧、非电极面相靠。如图2所示，4个方形电池比肩排列，方形电池1的负极结构和方形电池2的正极结构之间通过焊接铜排来实现电性相连，形成串联电池组1；方形电池3的负极结构和方形电池4的正极结构之间通过焊接铜排来实现电性相连，形成串联电池组2；串联电池组1的正极结构(即方形电池1的正极结构)和串联电池组2的正极结构(即方形电池3的正极结构)之间通过焊接铜排来实现电连接，串联电池组1的负极结构(即方形电池2的负极结构)和串联电池组2的负极结构(即方形电池4的负极结构) 之间通过焊接铜排来实现电连接，从而实现串联电池组1和串联电池组2之间的并联。

利用现有的方形电池形成电池模组时，存在以下两方面缺陷：

1)在利用多个方形电池组成电池组时，不同方形电池间的串联和并联均需要通过在电极间焊接铜排来实现，工序复杂，成组的时间成本和材料成本较高。并且，当需要更换电池组中的部分方形电池时，需要去除电极间焊接的铜排，不仅工序复杂，还容易破坏方形电池的电极结构，增加浪费。

2)虽然模组外壳与电池组的形状相匹配，但是，考虑到加工的工艺精度和方形电池的散热需求等因素，模组外壳的内部尺寸一般会大于电池组的尺寸，当电池模组设置在移动设备(比如电动汽车)内时，模组外壳内的方形电池之间会频繁的相对移动，容易破坏方形电池间的电连接，进而降低电池模组的可靠性。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种方形电池、电池模组和电动车，本申请实施例提供的方形电池可用于组成本申请实施例提供的电池模组，本申请实施例提供的电池模组可以设置在本申请实施例提供的电动车中，用于为电动车供电。其中，电动车包括但不限于纯电动汽车(pure electric vehicle)、混合动力汽车(hybrid electricvehicle， HEV)、增程式电动汽车(range extended electric vehicle，REEV)。

首先对本申请实施例提供的方形电池进行介绍。

本申请实施例提供的方形电池和现有方形电池的区别主要在于方形电池的壳体设计，下面对本申请实施例提供的方形电池和现有方形电池的主要区别点及其有益效果进行具体介绍。

1)和现有方形电池将正极结构和负极结构设置在壳体的同一表面不同，本申请实施例提供的方形电池将正极结构和负极结构设置在壳体的不同表面。为了便于描述，将正极结构所在的表面称作第一表面，将负极结构所在的表面称作第二表面，第一表面和第二表面为方形电池壳体的不同表面。

由于本申请实施例提供的方形电池的正极结构和负极结构设置在壳体的不同表面，不同方形电池可以以比肩排列(参考图3A)或首尾排列(参考图3B)的方式形成串联电池组。需要说明的是，图3A和图3B中，以方形电池的第一表面和第二表面为壳体上相对的两个表面为例，在另一种可能的实现方式中，第一表面和第二表面可以是壳体上相邻的两个表面；在本申请实施例的附图中，统一以斜线填充的结构代表正极结构，以网格填充的结构代表负极结构，以圆点填充的结构代表铜排。

图3A为以比肩排列的方式形成的串联电池组的一个结构示意图，参考图3A，方形电池1和方形电池2比肩排列，方形电池1的正极结构和方形电池2的负极结构朝向同侧，方形电池1的正极结构和方形电池2的负极结构通过导电连接件进行电连接。

图3B为以首尾排列的方式形成的串联电池组的一个结构示意图，参考图3B，方形电池1和方形电池2首尾排列，方形电池1的正极结构和方形电池2的负极结构直接接触，以实现电连接。两个方形电池首尾排列是指，一个方形电池的正极结构和另一个方形电池的负极结构相靠的排列。

从图3B不难看出，和现有的方形电池需要在电极结构间焊接铜排来实现串联相比，本申请实施例提供的方形电池，有利于实现通过首尾排列、正极结构和负极结构直接接触的方式进行串联，有利于简化形成串联电池组的工序，降低形成电池模组的时间成本和材料成本。并且，当需要更换串联电池组中的部分方形电池时，无需去除电极结构间焊接的铜排，工序简单，不易破坏方形电池的电极结构，避免浪费。

2)本申请实施例提供的方形电池，其壳体的第一表面和第二表面设置有相互匹配的限位结构，为了便于描述，将壳体的第一表面设置的限位结构称作第一限位结构，将壳体的第二表面设置的限位结构称作第二限位结构，第一限位结构和第二限位结构相互匹配。两个限位结构相互匹配是指，当两个限位结构匹配结合时，两个方形电池的相对移动受到限制，以维持已经形成的匹配结合的位置关系。对于两个本申请实施例提供的方形电池(方形电池1和方形电池2)，当方形电池1的第一限位结构和方形电池2的第二限位结构匹配结合时，方形电池1的正极结构和方形电池2的负极结构相互接触，实现串联。

可见，当本申请实施例提供的方形电池通过首尾排列、电极结构直接接触的方式串联成电池模组时，即使电池模组频繁移动，匹配结合的限位结构有利于限制方形电池的相对移动，能够维持串联电池组中各方形电池的排列方式和电连接，从而提高电池模组的可靠性。

在一种可能的实现方式中，第一限位结构和第二限位结构可以分别为凹形结构和凸形结构，或者分别为凸形结构和凹形结构。

上面对本申请实施例提供的方形电池与现有方形电池的主要区别点进行了介绍，下面对本申请实施例提供的方形电池进行具体描述。

首先，以第一表面和第二表面为壳体上相对的两个表面、第一限位结构为凸形结构、第二限位结构为凹形结构为例，对本申请实施例提供的方形电池进行具体举例。

从功能上划分，本申请实施例提供的方形电池的电极面包括两类结构：电极结构和限位结构。在一种可能的实现方式中，电极结构和限位结构可以是不同的结构。示例性的，图4A为方形电池的三视图，参考图4A，方形电池的第一表面的中间位置设置有正极结构，此外，在第一表面的两端还设置有两个第一限位结构，正极结构和第一限位结构均为凸形结构；第二表面的中间位置设置有负极结构，同样为凸形结构，此外，第二表面的两端还设置有两个第二限位结构，第二限位结构为凹形结构，并且第一限位结构的凸形结构和第二限位结构的凹形结构相互匹配。图4B为两个图4A中的方形电池首尾排列形成的串联电池组的正视图。参考图4B，方形电池1和方形电池2首尾排列，方形电池2的两个第一限位结构分别嵌入至方形电池1的两个第二限位结构中，并且方形电池1的负极结构和方形电池2的正极结构相互接触。由于电极结构是导电材料制成的，因此，电极结构通过相互接触便能实现电连接，方形电池1和方形电池2实现串联。

或者，在另一种可能的实现方式中，电极结构和限位结构可以是同一结构，也就是说，方形电池的第一限位结构为方形电池的正极，方形电池的第二限位结构为方形电池的负极。参考图5A，方形电池的正极结构为方形的凸台形状，方形电池的负极结构为凹槽形状，正极结构和负极结构相互匹配，也就是说，正极结构能够嵌入到负极结构中。图5B为两个图5A中的方形电池首尾排列形成的一种串联电池组的正视图，参考图5B，方形电池1 和方形电池2首尾排列，方形电池2的正极结构嵌入至方形电池1的负极结构中，并且两个电极结构相互接触，形成电连接。通过将正极结构和负极结构设计为相互匹配的限位结构，在制作方形电池的壳体时，无需在壳体的电极面上额外制作限位结构，有利于降低加工工艺的复杂度。

在一种可能的实现方式中，方形电池的第一表面和方形电池的第二表面可以是壳体上相邻的两个表面。方形电池，或者说棱柱形电池，其外壳上的棱线为两个相邻表面的交线，因此，壳体上相对的两个表面可以理解为没有公共棱线的两个表面，相邻的两个表面可以理解为有公共棱线的两个表面。下面，以第一表面和第二表面为壳体上相邻的两个表面、正极结构为凸台、负极结构为凹槽为例，对本申请实施例提供的方形电池进行具体举例。

参考图6A，方形电池的正极结构为凸台，负极结构为与正极结构相匹配的凹槽，正极结构和负极结构设置在壳体相邻的两个表面。图6B为两个图6A中的方形电池首尾排列形成的串联电池组的结构示意图，方形电池1和方形电池2首尾排列，方形电池2的正极结构嵌入至方形电池1的负极结构中，并且正极结构和负极结构相互接触，形成电连接。

关于方形电池的形状：在上述实施例中，以本申请实施例提供的方形电池的形状为长方体为例，在实际应用中，方形电池也可以采用其他形状，比如正方体或者其他棱柱体。

关于电极结构和限位结构的形状：在上述实施例中，图4A对应的实施例以电极结构和限位结构的截面形状是圆形为例，图5A对应的实施例以第一限位结构(即正极结构)和第二限位结构(即负极结构)是矩形为例，在实际应用中，电极结构和限位结构的截面形状还可以是其他任意形状，比如三角形。

关于电极结构和限位结构的尺寸：图4A对应的实施例以电极结构和限位结构未贯穿与所在电极面相邻的两个表面为例，图5A对应的实施例以第一限位结构(即正极结构)为贯穿与第一表面相邻的两个表面的凸形结构(或称凸台)、以第二限位结构(即负极结构)为贯穿与第二表面相邻的两个表面的凹形结构(或称凹槽)为例，在实际应用中，可以根据需要确定电极结构和限位结构的尺寸。

关于电极结构和限位结构在电极面上的位置：在图4A和图5A中示出的电极结构和限位结构在电极面上的位置仅作为举例，在实际使用中，电极结构和限位结构在电极面上的位置可以根据需要进行相应设置。例如，在图5A对应的实施例中，第一表面和第二表面为壳体上相对的两个表面，正极结构(即第一限位结构)和负极结构(即第二限位结构) 分别设置在第一表面和第二表面的中间位置，二者确定的直线(如图5A和图5B中的虚线) 与电极面(即第一表面和第二表面)垂直；但是，在实际使用中，正极结构和负极结构确定的直线可以不与电极面垂直，如图7A和图7B所示，图7A为本申请方形电池的另一个实施例示意图，图7B为两个图7A对应的方形电池首尾排列形成的串联电池组的一个结构示意图。

关于两个方形电池的首尾排列：一个方形电池(称作第一方形电池)的负极结构和另一个方形电池(称作第二方形电池)的正极结构相靠的排列即为两个方形电池的首尾排列，此时，第一方形电池的第二表面可以和第二方形电池的第一表面相靠，或者说，第一方形电池的第二表面和第二方形电池的第一表面平行，得到直线型的串联电池组，如图4B、图5B、图6B和图7B所示；或者，若方形电池的限位结构为相互匹配的凸台和凹槽，如图5A 和图6A所示，那么，在另一种可能的实现方式中，第一方形电池的第二表面和第二方形电池的第一表面可以不平行，例如，二者可以相互垂直，具体的，第一方形电池的第二表面可以和第二方形电池的其他表面相靠，或者，第二方形电池的第一表面可以和第一方形电池的其他表面相靠，得到L型的串联电池组，如图8所示，图8为两个图5A对应的方形电池首尾排列得到的另一种串联电池组的三视图。同样的，参照图8的排列方式，三个方形电池首尾排列可以形成Π型的串联电池组。可见，若方形电池的限位结构为相互匹配的凸台和凹槽，多个方形电池的首尾排列能够形成更多形状的串联电池组，有利于丰富电池组的可选形状，进而有利于丰富电池模组的可选形状，从而更好地适应负载设备的形状需求。例如，可以基于电动车内其他装置的形状，灵活组合该电池模组，以在保障电压供应的同时，提高电动车内空间利用率。

需要说明的是，L型的串联电池组和Π型的串联电池组是指，串联电池组的形状与对应字母的形状类似。

在一种可能的实现方式中，方形电池的壳体上还可以设置其他结构，示例性的，方形电池的壳体上还可以设置有防爆阀。当方形电池发生过充过放或者撞击时，方形电池的壳体内部容易产生大量气体，引起爆炸，防爆阀用于防止方形电池的壳体内部的压力过大，有利于提高方形电池的使用安全。

上面对本申请实施例提供的方形电池进行了介绍，下面对本申请实施例提供的电池模组进行描述。

电池模组包括模组外壳和设置在模组外壳内的电池组，本申请实施例提供的电池模组和现有的电池模组的区别主要在于电池组，具体在于组成电池组的方形电池的结构、方形电池之间的排列方式和电连接方式。

本申请实施例提供的电池模组包括模组外壳和设置在模组外壳内部的电池组，电池组包括串联电池组，串联电池组包括串联的至少两个方形电池。串联电池组中的方形电池可以参考前述本申请任一方形电池实施例进行理解，根据前述实施例可知，方形电池的正极结构和负极结构设置在壳体的不同表面(分别为第一表面和第二表面)，且第一表面设置有第一限位结构，第二表面设置有第二限位结构，当一个方形电池的第一限位结构与另一个方形电池的第二限位结构匹配结合时，两个方形电池的电极相互接触。本申请实施例提供的电池模组中，串联电池组中相互串联的任意两个方形电池通过第一限位结构和第二限位结构匹配结合，因此，串联电池组中相互串联的方形电池可以通过电极的直接接触，无需通过在电极结构之间焊接铜排，便可以实现电连接，有利于简化形成串联电池组的工序，进而降低形成电池模组的时间成本和材料成本。并且，当需要更换串联电池组中的部分方形电池时，无需去除电极结构间焊接的铜排，工序简单，不易破坏方形电池的电极结构，减少浪费。

由于本申请实施例提供的电池模组和现有的电池模组的区别主要在于电池组，因此，下面主要对电池模组中的电池组进行具体举例，电池模组的模组外壳可以根据电池组的形状相应设计，只要能够对其内部的电池组进行保护和限位即可。

首先，对电池组中的串联电池组进行举例介绍。

一种可能的实现方式中，串联电池组中的方形电池可以为相同的方形电池，由于方形电池的第一限位结构和第二限位结构相互匹配，因此，串联电池组中任意一个方形电池的第一限位结构和另一个方形电池的第二限位结构也相互匹配。同一串联电池组中每个方形电池的正极结构和负极结构可以位于壳体上相对的两个表面，示例性的，可以继续参考图 5B、图7B和图8示出的串联电池组；或者，同一串联电池组中每个方形电池的正极结构和负极结构可以位于壳体上相邻的两个表面，示例性的，可以继续参考图6B示出的串联电池组。图5B、图6B、图7B和图8中的串联电池组以包括2个串联的方形电池为例，在实际应用中，可以根据需要设置串联电池组中方形电池的数目。

串联的方形电池的限位结构有利于维持匹配结合的状态，以图5B和图6B为例，将图 5B或6B中示出的串联电池组置于模组外壳内之后，模组外壳在对方形电池1和方形电池2在x方向上的相对移动进行限制后，方形电池1和方形电池2在y方向的相对移动便因限位结构的匹配结合而受到限制，从而有利于保持方形电池间的电连接，提高电池模组的可靠性。

在另一种可能的实现方式中，串联电池组中的方形电池可以为不同的方形电池，但是不同方形电池的同类限位结构尺寸相同，即两个方形电池的第一限位结构和第二限位结构分别相同，这样，串联电池组中任意一个方形电池的第一限位结构和另一个方形电池的第二限位结构也相互匹配。例如，同一串联电池组中的部分方形电池的正极结构和负极结构位于壳体上相对的两个表面，参考图5A中示出的方形电池；另一部分方形电池的正极结构和负极结果位于壳体上相邻的两个表面，参考图6A中示出的方形电池。

图9A和图9B为本申请电池模组内电池组中的串联电池组的实施例示意图。参考图9A 和图9B，串联电池组包括首尾排列的方形电池1、方形电池2和方形电池3；方形电池1 和方形电池3相同，方形电池1的第一限位结构(即正极结构)和方形电池2的第一限位结构相同，方形电池1的第二限位结构(即负极结构)和方形电池2的第二限位结构相同；方形电池2的正极结构嵌入至方形电池1的负极结构，方形电池2的正极结构与方形电池 1的负极结构相接触，实现串联；方形电池3的正极结构嵌入至方形电池2的负极结构，方形电池3的正极结构与方形电池2的负极结构相接触，实现串联。在图9A中，方形电池1和方形电池3的正极结构和负极结构设置在壳体上相邻的两个表面；方形电池2的正极结构和负极结构设置在壳体上相对的两个表面；在图9B中，方形电池1和方形电池3 的正极结构和负极结构设置在壳体上相对的两个表面；方形电池2的正极结构和负极结构设置在壳体上相邻的两个表面。

位于串联电池组两端的方形电池分别暴露一个正极结构和一个负极结构，可以将该正极结构称作串联电池组的正极结构，将该负极结构称作串联电池组的负极结构。图9A中的串联电池组成直线型，串联电池组的两个电极结构(即方形电池1的正极结构和方形电池3的负极结构)朝向同侧；图9B中的串联电池组成L型，串联电池组的两个电极结构 (即方形电池1的正极结构和方形电池3的负极结构)朝向相互垂直的两个方向。可见，利用不同类型的方形电池可以组成更多形状的串联电池组，有利于丰富电池组的可选形状，进而有利于丰富电池模组的可选形状。本申请所提供的电池以及电池模组可以更好地适应负载设备的形状需求。例如，可以基于电动车内其他装置的形状，灵活组合该电池模组，以在保障电压供应的同时，提高电动车内空间利用率。

在一种可能的实现方式中，电池模组中的电池组可以包括至少两个串联电池组，电池组中的串联电池组可以为前述介绍的任意一种串联电池组。下面对包括至少三个串联电池组的电池组进行举例介绍。

对于包括至少三个串联电池组的电池组，若串联电池组中的方形电池相同，且每个方形电池的正极结构和负极结构位于壳体上相对的两个表面，那么串联电池组之间可以采用多种方式排列。例如，串联电池组可以沿同一方向排列，示例性的，参考图10A，串联电池组1至串联电池组4沿z方向比肩排列；或者，串联电池组可以沿不同方向排列，示例性的，参考图10B，串联电池组1和串联电池组2沿y方向比肩排列，串联电池组3和串联电池组4沿y方向比肩排列，串联电池组1和串联电池组4沿z方向比肩排列，串联电池组2和串联电池组3沿z方向比肩排列，x方向、y方向和z方向相互垂直。由于串联电池组中方形电池沿x方向首尾排列，因此，在图10B示出的电池组中，方形电池间可以沿三个相互垂直的方向(x、y、z方向)排列形成电池组，和现有技术中方形电池只能沿着两个相互垂直的方向排列成电池组相比，丰富了电池组的可选形状，本申请实施例提供的电池模组可以更好地适应负载设备的形状需求，例如，可以基于电动车内其他装置的形状，灵活组合该电池模组，以在保障电压供应的同时，提高电动车内空间利用率。

在一种可能的实现方式中，电池组中至少两个串联电池组之间可以通过导电连接件实现并联，形成并联电池组。具体的，当需要将两个串联电池组进行并联时，可以将两个串联电池组的负极结构通过导电连接件进行电连接，并且将两个串联电池组的正极结构通过导电连接件进行电连接，比如，分别在串联电池组的正极结构之间和负极结构之间焊接铜排来实现串联电池组的并联，并联电池组可以继续参考图10A和图10B，图中仅示出连接正极结构的导电连接件。

需要说明的是，本申请描述的串联电池组并联时的排列方式是以方便并联的角度考虑的方案，理论上，图10A中两个串联电池组也可以沿x方向排列，两个串联电池组的正极结构相靠或负极结构相靠，但是，会导致两个串联电池组未相靠的电极结构的距离过远，电连接的难度和成本更高。

电池模组的模组外壳可以根据电池组的形状相应设计。由于本申请实施例提供的电池模组中，串联电池组的正极结构所在的表面包括第一限位结构(将该第一限位结构称作串联电池组的第一限位结构)，串联电池组的负极结构所在的表面包括第二限位结构(将该第二限位结构称作串联电池组的第二限位结构)，因此，在一种可能的实现方式中，电池模组的模组外壳可以包括与第一限位结构相匹配的第三限位结构，和与第二限位结构相匹配的第四限位结构，第三限位结构和第四限位结构的位置可以根据串联电池组的第一限位结构和第二限位结构的位置进行相应设置，以使得当电池组设置在模组外壳内时，串联电池组的第一限位结构与所述第三限位结构匹配结合，串联电池组的第二限位结构与第四限位结构匹配结合。模组外壳的第三限位结构和第四限位结构可以对串联电池组在部分方向的相对移动进行限制，或者，可以对串联电池组在各个方向的相对移动均进行限制。

图11为电池模组一个实施例示意图，具体为电池模组的爆炸示意图。参考图11，电池模组包括电池组和模组外壳，其中，电池组包括一个或多个并联电池组，图11以电池组包括一个并联电池组为例。并联电池组包括多个串联电池组，图11以并联电池组包括串联电池组1至串联电池组4为例。并联电池组中各串联电池组的正极结构均面对模组外壳的第一内表面(即图11中第一外表面对应的内表面)，并且，并联电池组中各串联电池组的正极结构之间通过第一导电连接件电性连接。并联电池组中各串联电池组的负极结构均面对模组外壳的第二内表面，并且，并联电池组中各串联电池组的负极结构为之间通过第二导电连接件(图11中未示出)电性连接。串联电池组中各方形电池的限位结构复用其电极结构，并且，一个电极结构为凸台，另一个电极结构为凹槽，图11以方形电池的正极结构为凸台，方形电池的负极结构为凹槽为例。并联电池组中各串联电池组的正极结构位于同一直线，形成一个合并凸台；并联电池组中各串联电池组的负极结构位于同一直线，形成一个合并凹槽。模组外壳的第一内表面设置有条状的凹槽，并联电池组的合并凸台嵌入所述模组外壳的第一内表面的凹槽内。模组外壳的第二内表面设置有条状的凸台，模组外壳的第二内表面的凸台嵌入并联电池组的合并凹槽内。串联电池组中各方形电池的其他特征可以参考前述实施例进行理解，例如，方形电池的第一表面和第二表面相邻，图 11以图5A对应的方形电池实施例为例。合并凸台和合并凹槽均为连续的结构，以图10B 中的串联电池组为例，串联电池组1和串联电池组4的正极结构形成合并凸台，负极结构形成合并凹槽；而串联电池组1和串联电池组2的正极结构未形成合并凸台，负极结构未形成合并凹槽。

在一种可能的实现方式中，模组外壳可以包括主壳体、顶板和两个侧板，模组外壳的第一内表面和第二内表面均位于主壳体内，当并联电池组设置在主壳体内时，第一内表面的凹槽和第二内表面的凸台可以对并联电池组中各串联电池组在x和y方向的相对移动进行限制。之后将顶板安装在主壳体上，可以对并联电池组中各串联电池组在z方形的相对移动进行限制。此时，即使不安装两个侧板，电池组中各方形电池的相对移动也能受到限制。可见，在模组外壳上设置与串联电池组的限位结构相匹配的限位结构，有利于减少串联电池组在模组外壳内的移动，从而减少方形电池间的撞击，提高电池模组的可靠性。并且，和在模组外壳内为每个串联电池组单独设置限位结构相比，通过设置与并联电池组的合并凸台和合并凹槽分别匹配的条状凹槽和条状凸台，有利于降低工艺复杂度，降低对模组外壳的加工成本。

在一种可能的实现方式中，第一导电连接件设置在模组外壳的第一内表面的凹槽中，第二导电连接件设置在模组外壳的第二内表面的凸台上。将串联电池组1至串联电池组4 放入模组外壳内之后，各串联电池组的正极结构便可以分别与第一内表面的凹槽内的第一导电连接件接触，实现电性连接，各串联电池组的负极结构便可以分别与第二内表面的凸台上的第二导电连接件接触，实现电性连接。

串联电池组电池模组中相邻的方形电池的表面可以直接接触，为了便于方形电池散热，在一种可能的实现方式中，相邻的方形电池的表面可以不直接接触，采用的方式可以为，在相邻的方形电池之间设置散热材料，或者，在相邻的方形电池之间保持一定空间间隔等。为了在相邻的方形电池之间保持一定空间间隔，示例性的，可以在方形电池的非电极面设置凸起结构，这样，当两个方形电池的非电极面相靠时，非电极面上的凸起结构使得两个方形电池之间保持一定的间隙，便于提高方形电池表面空气的流通性，有利于方形电池的散热；或者，示例性的，可以通过在模组外壳上设置限位结构来使得相邻的串联电池组之间保持一定的空间间隔。模组外壳上设置的该限位结构可以为前述第三限位结构和第四限位结构以外的其他限位结构，或者，可以复用前述第三限位结构和第四限位结构，例如，模组外壳可以设置不少于串联电池组数目的第三限位结构和第四限位结构，每组第三限位结构和第四限位结构可以对与其匹配结合的串联电池组在各个方向的相对移动进行限制，并且，根据方形电池的厚度设置相邻的第三限位结构之间的距离和相邻的第四限位结构之间的距离，以使得相邻的串联电池组之间存在一定的空间间隔。

本申请实施例还提供一种电动车，电动车包括车体和设置在车体内的一个或多个电池模组，该电池模组为前述任意一个实施例所描述的电池模组，此处不再赘述。该电池模组一般固定在电动车的车体的底部或顶部，或者车体的其他安装位置。电动车的其它部分为现有技术，在此不再展开描述。电池模组用于向车辆提供电能，该电能可以被用来为电动车的动力系统供电，比如用于为电动车的电机供电，以驱动电动车行驶；在一些实施例中，该电能还可以被用来为其他功能系统供电，例如车辆照明系统、通风和空调系统、辅助控制系统(例如，传感器、显示器、导航系统等)、车辆娱乐系统(例如，无线电、DVD、MP3 等)等。电动车可以为载客车辆或被设计为运输货物的车辆，例如卡车、自行车或船只。电动车还可以为专用的工作车辆或推车，例如整合有诸如叉车、剪刀式升降机的车辆。

本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请的各实施例中，为了方面理解，进行了多种举例说明。然而，这些例子仅仅是一些举例，并不意味着是实现本申请的最佳实现方式。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本申请中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (14)

1.一种方形电池，其特征在于，所述方形电池的正极结构位于所述方形电池的第一表面，所述方形电池的负极结构位于所述方形电池的第二表面，所述方形电池的第一表面和所述方形电池的第二表面为所述方形电池的不同表面；

所述方形电池的第一表面设置有第一限位结构，所述方形电池的第二表面设置有第二限位结构，所述第一限位结构和所述第二限位结构相互匹配，当一个所述方形电池的第一限位结构与另一个所述方形电池的第二限位结构匹配结合时，两个所述方形电池的电极相互接触。

2.根据权利要求1所述的方形电池，其特征在于，所述方形电池的第一限位结构为所述方形电池的正极结构，所述方形电池的第二限位结构为所述方形电池的负极结构。

3.根据权利要求2所述的方形电池，其特征在于，所述方形电池的第一表面和所述方形电池的第二表面为所述方形电池相对的两个表面；

所述方形电池的正极结构与负极结构的连线与所述第一表面不垂直。

4.根据权利要求1或2所述的方形电池，其特征在于，所述方形电池的第一表面和所述方形电池的第二表面为所述方形电池相邻的两个表面。

5.一种电池模组，其特征在于，包括模组外壳和设置在所述模组外壳内的电池组，上述电池组包括串联电池组，所述串联电池组包括串联的多个方形电池；

所述方形电池的正极结构位于所述方形电池的第一表面，所述方形电池的负极结构位于所述方形电池的第二表面，所述方形电池的第一表面和所述方形电池的第二表面为所述方形电池的不同表面；

所述方形电池的第一表面设置有第一限位结构，所述方形电池的第二表面设置有第二限位结构，所述第一限位结构和所述第二限位结构相互匹配，当一个所述方形电池的第一限位结构与另一个所述方形电池的第二限位结构匹配结合时，两个所述方形电池的电极相互接触；

所述串联电池组中相互串联的任意两个所述方形电池通过所述第一限位结构和所述第二限位结构匹配结合。

6.根据权利要求5所述的电池模组，其特征在于，所述方形电池的第一限位结构为所述方形电池的正极结构，所述方形电池的第二限位结构为所述方形电池的负极结构。

7.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述第一限位结构为凸台，所述第二限位结构为凹槽；或者，所述第一限位结构为凹槽，所述第二限位结构为凸台；

所述串联电池组包括相互串联的第一方形电池和第二方形电池，所述第一方形电池的第二表面与所述第二方形电池的第一表面相互垂直。

8.根据权利要求6或7所述的电池模组，其特征在于，所述方形电池的第一表面和所述方形电池的第二表面为所述方形电池相对的两个表面；

所述方形电池的正极结构与负极结构的连线与所述第一表面不垂直。

9.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述方形电池的第一表面和所述方形电池的第二表面为所述方形电池相对的两个表面；

所述串联电池组中各所述方形电池处于同一平面；

所述电池组中的至少三个所述串联电池组沿相互垂直的两个方向排列。

10.根据权利要求6或7所述的电池模组，其特征在于，所述方形电池的第一表面和所述方形电池的第二表面为所述方形电池相邻的两个面。

11.根据权利要求6或7所述的电池模组，其特征在于，对于同一所述串联电池组中的部分所述方形电池，其第一表面和第二表面为相对的两个表面；

对于同一所述串联电池组中的另一部分所述方形电池，其第一表面和第二表面为相邻的两个表面。

12.根据权利要求6至11中任一项所述的电池模组，其特征在于，所述方形电池的第一电极结构为凸台，所述方形电池的第二电极结构为凹槽，所述方形电池的第一电极结构和第二电极结构分别为正极结构和负极结构，或者，所述方形电池的第一电极结构和第二电极结构分别为负极结构和正极结构；

所述电池组包括并联电池组，所述并联电池组包括多个所述串联电池组；

所述并联电池组中各所述串联电池组的第一电极结构均面对所述模组外壳的第一内表面，并且，所述并联电池组中各所述串联电池组的第一电极结构之间通过第一导电连接件电性连接；

所述并联电池组中各所述串联电池组的第二电极结构均面对所述模组外壳的第二内表面，并且，所述并联电池组中各所述串联电池组的第二电极结构为之间通过第二导电连接件电性连接；

所述并联电池组中各所述串联电池组的第一电极结构位于同一直线，形成一个合并凸台；

所述并联电池组中各所述串联电池组的第二电极结构位于同一直线，形成一个合并凹槽；

所述模组外壳的第一内表面设置有条状的凹槽，所述合并凸台嵌入所述模组外壳的第一内表面的凹槽内；

所述模组外壳的第二内表面设置有条状的凸台，所述模组外壳的第二内表面的凸台嵌入所述合并凹槽内。

13.根据权利要求12所述的电池模组，其特征在于，所述第一导电连接件设置在所述模组外壳的第一内表面的凹槽中，所述第二导电连接件设置在所述模组外壳的第二内表面的凸台上。

14.一种电动车，其特征在于，包括车体和设置在所述车体中的如权利要求5至13中任一项所述的电池模组。