CN110571372A - 一种18650锂离子蓄电池组结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种18650锂离子蓄电池组结构，包括：锂离子蓄电池单体、底板、侧板、压板、盖板、电连接器固定板、弹性板、电连接器、导流条、接地装置，本例结构的特点在于：所有锂离子蓄电池单体正极朝向一致，利于模块化扩展；锂离子蓄电池单体直接胶粘于在袖套式底板中，可以实现热量的快速传递；锂离子蓄电池单体之间彼此留有足够的空隙，可以释放蓄电池单体循环过程中产生的应力；蓄电池单体与压板之间有一层弹性板，通过调整弹性板的变形量可以实现蓄电池单体与底板的紧装配连接；高阻接地装置可释放蓄电池组结构件中积累的电荷。本发明提供的结构方式比能量高、导热性好、结构强度高，并且安全可靠，适用于小卫星领域。

Description

一种18650锂离子蓄电池组结构

技术领域

本发明涉及一种适用于航天器用18650锂离子蓄电池组结构。

背景技术

随着新型小卫星技术的日趋成熟，小卫星这一新兴产业逐渐壮大，使小卫星呈现一种前所未有的繁荣景象。由于广泛采用新技术并拓宽了产品选用范围，现代小卫星具有功能集成度高、研制周期短、费用成本低等特点，为国际航天界展示了一个极为广阔的开发和应用市场前景。

锂离子蓄电池作为储能电源，是小卫星的关键单机，承担着卫星主动段飞行过程中以及地影期为飞行器供电的任务，是卫星在地影期的唯一能量源泉，是决定卫星在轨寿命的核心因素。与传统的锌银蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池相比，锂离子蓄电池具有比能量高、工作电压高、应用温度范围宽、自放电率低、安全性好等一系列优点。因此，在航天领域中，锂离子蓄电池成为替代镉镍、氢镍蓄电池的第三代卫星用储能电源。

随着航天事业的发展，用户对锂离子蓄电池的性能要求亦逐步提升，主要表现为：一、为进一步提升发射的有效载荷，对蓄电池组质量比能量的要求；二、锂离子蓄电池单体的温度对锂离子蓄电池组的性能具有重要的影响，故对蓄电池组的散热性能要求较高；三、提高结构强度，进一步提高蓄电池组的可靠性安全性。

发明内容

本发明的在于提供一种18650锂离子蓄电池组结构，能够解决传统的圆形锂离子蓄电池组结构比能量低、散热性较差的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种18650锂离子蓄电池组结构，包括锂离子蓄电池单体、底板、侧板、压板、盖板、电连接器固定板、弹性板、电连接器、导流条、接地装置；所有锂离子蓄电池单体正极朝向一致，利于模块化扩展；所述锂离子蓄电池单体直接胶粘于在袖套式底板中，实现热量的快速传递；锂离子蓄电池单体之间彼此留有足够的空隙，释放蓄电池单体循环过程中产生的应力；侧板通过紧固件安装于底板上，侧板和压板通过紧固件紧固，侧板与压板上电连接器固定板通过紧固件紧固；蓄电池单体与压板之间有一层弹性板，通过调整弹性板的变形量实现蓄电池单体与底板的紧装配连接；高阻接地装置可释放蓄电池组结构件中积累的电荷；电连接器安装于电连接器固定板上；接地装置固定于电连接器固定板上，定值电阻一端接电连接器固定板，另一端连接接地装置，接地装置搭接航天器对地装置。

选用18650锂离子蓄电池单体，该类蓄电池单体能量密度更高；一旦电池单元出现热失控，因为容量小，不容易影响到周围的电池单元；且该类蓄电池单体成本较低；

底板与袖套一体化成型，锂离子蓄电池单体直接嵌入袖套中，蓄电池单体底部直接接触底板，散热性能较好；

蓄电池单体嵌入时均为正极朝上，负极朝下，状态一致，便于控制；锂离子蓄电池单体与压板之间有一层弹性板，通过调整垫板的变形量可以实现蓄电池单体与底板的紧装配连接。

18650锂离子蓄电池组结构包括锂离子蓄电池单体、底板、侧板、压板、盖板、电连接器固定板、弹性板、电连接器、导流条、接地装置。所有锂离子蓄电池单体正极朝向一致，利于模块化扩展；锂离子蓄电池单体直接胶粘于在袖套式底板中，可以实现热量的快速传递；锂离子蓄电池单体之间彼此留有足够的空隙，可以释放蓄电池单体循环过程中产生的应力；蓄电池单体与压板之间有一层弹性板，通过调整弹性板的变形量可以实现蓄电池单体与底板的紧装配连接；高阻接地装置可释放蓄电池组结构件中积累的电荷。

进一步的，在上述18650锂离子蓄电池组结构，所述的锂离子蓄电池单体为18650锂离子蓄电池单体。

进一步的，在上述18650锂离子蓄电池组结构，所述的底板材料为铝合金，底板上带有袖套，且底板与袖套为一体成型的设计，锂离子蓄电池单体直立嵌入袖套中。

进一步的，在上述18650锂离子蓄电池组结构，所述的侧板材料为铝合金或碳纤维材料。

进一步的，在上述18650锂离子蓄电池组结构，所述的压板材料为铝合金或碳纤维材料。

进一步的，在上述18650锂离子蓄电池组结构，所述的盖板材料为铝合金或碳纤维材料。

进一步的，在上述18650锂离子蓄电池组结构，所述的电连接器固定板材料为铝合金或碳纤维材料。

进一步的，在上述18650锂离子蓄电池组结构，所述的弹性板材料为硅橡胶或航空橡胶板。

进一步的，在上述18650锂离子蓄电池组结构，所述的导流条为镍、银镀金及铜镀镍材料的一种。

进一步的，在上述18650锂离子蓄电池组结构，所述的接地装置为黄铜螺栓，表面镀金处理。

进一步的，在上述18650锂离子蓄电池组结构，所述的高阻为68KΩ。

进一步的，在上述18650锂离子蓄电池组结构，所述的蓄电池组电压为30V。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)比能量高

相对于传统的锂离子蓄电池组结构，精简了重量较大的结构件，如底板、盖板等，最大程度的满足了轻量化的要求，从而达到了比能量高的目的。

2)导热性好

该18650锂离子蓄电池组结构采用底板与袖套一体化成型的设计，蓄电池单体直接通过GD414固定在袖套中，蓄电池组充放电过程中产生的热量可通过金属底板传导，导热性能良好。而传统的框架式结构蓄电池单体不直接接触底板，导热性能较差。

3)结构强度高

该18650锂离子蓄电池组结构由锂离子蓄电池单体、底板、侧板、压板、盖板、电连接器固定板、弹性板、电连接器、导流条和接地装置等构成，可以实现结构件整体之间的紧装配，锂离子蓄电池单体之间彼此留有足够的空隙，可以释放蓄电池单体循环过程中产生的应力。蓄电池单体与底板之间通过袖套内的空隙部分进行涂覆GD414来增进强度连接。锂离子蓄电池单体与压板之间有一层弹性板，通过调整弹性板的变形量可以实现压板与底板的紧装配连接，结构强度更高。传统的锂离子蓄电池组结构无弹性板实现紧装配。

附图说明

图1是本发明一实施例的18650锂离子蓄电池组的立体图；

图2是本发明一实施例的18650锂离子蓄电池组分解示意图；

图3是本发明一实施例的袖套式底板的示意图；

图4是本发明一实施例的18650锂离子蓄电池单体串并联的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例中以包含140个锂离子蓄电池单体，组成20并7串结构为例，对本发明实施例提供的18650锂离子蓄电池组结构进行阐述，在本发明的其他实施例中，可对锂离子蓄电池单体的数量和排列形式作适应性调整。

如图1～图4所示，本发明提供一种18650锂离子蓄电池组结构，包括：锂离子蓄电池单体1、底板2、侧板3、压板4、盖板5、电连接器固定板6、弹性板7、电连接器8、导流条9、接地装置10。

其装配步骤为：

1.将底板2的电池安装槽底面粘贴绝缘膜材料。

2.将侧板3、压板4、盖板5、电连接器固定板6、导流条9表面粘贴绝缘膜材料。

3.将锂离子蓄电池单体1上半部分包覆热缩管材料。

4.将导流条的负极焊端定位在锂离子蓄电池单体1负极中央，并进行热缩固定。

5.将热缩好的锂离子蓄电池单体1逐一进行负极点焊。

6.在底板2的电池安装槽内加入GD414胶，将点焊好的锂离子蓄电池单体1装入电池安装槽内。

7.将锂离子蓄电池单体1的正极和导流条9进行点焊。

8.将弹性板7放置在锂离子蓄电池单体1之间正极的对应位置，并进行粘贴固定。

9.将接地装置10固定于电连接器固定板6上，将定值电阻一端接电连接器固定板6，另一端连接接地装置10，接地装置10搭接航天器对地装置。

10.将侧板3通过紧固件安装于底板2上，将侧板3和压板4通过紧固件紧固，将侧板3与压板4上电连接器固定板6通过紧固件紧固。

11.将电连接器8安装于电连接器固定板6上。

12.将盖板5安装于电连接器固定板6上。

13.通过以上步骤1～步骤12，将140个锂离子蓄电池单体组合成20并7串的锂离子蓄电池组。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)比能量高

相对于传统的框架式结构，精简了重量较大的结构件，如底板和底座简化为底板，盖板和底板简化为盖板，最大程度的满足了轻量化的要求，从而达到了比能量高的目的。

2)导热性好

该18650锂离子蓄电池组结构采用底板与袖套一体化成型的设计，蓄电池单体直接通过GD414固定在袖套中，蓄电池组充放电过程中产生的热量可通过金属底板传导，导热性能良好。而传统的框架式结构蓄电池单体不直接接触底板，导热性能较差。

3)结构强度高

该18650锂离子蓄电池组结构由锂离子蓄电池单体、底板、侧板、压板、盖板、电连接器固定板、弹性板、电连接器、导流条和接地装置等构成，可以实现结构件整体之间的紧装配，锂离子蓄电池单体之间彼此留有足够的空隙，可以释放蓄电池单体循环过程中产生的应力。蓄电池单体与底板之间通过袖套内的空隙部分进行涂覆GD414来增进强度连接。锂离子蓄电池单体与压板之间有一层弹性板，通过调整弹性板的压缩量可以实现顶盖侧板与底板的紧装配连接，结构强度更高。而传统的锂离子蓄电池组结构无弹性板实现紧装配。

本发明的18650锂离子蓄电池组结构一实例中，所述的锂离子蓄电池单体为18650锂离子蓄电池单体。

本发明的18650锂离子蓄电池组结构一实例中，所述的底板材料为铝合金，底板上带有袖套，且底板与袖套为一体成型的设计，锂离子蓄电池单体直立嵌入袖套中。

本发明的18650锂离子蓄电池组结构一实例中，所述的侧板材料为铝合金或碳纤维材料。

本发明的18650锂离子蓄电池组结构一实例中，所述的压板材料为铝合金或碳纤维材料。

本发明的18650锂离子蓄电池组结构一实例中，所述的盖板材料为铝合金或碳纤维材料。

本发明的18650锂离子蓄电池组结构一实例中，所述的电连接器固定板材料为铝合金或碳纤维材料。

本发明的18650锂离子蓄电池组结构一实例中，所述的弹性板材料为硅橡胶板或航空橡胶板。

本发明的18650锂离子蓄电池组结构一实例中，所述的导流条为镍、银镀金及铜镀镍材料的一种。

本发明的18650锂离子蓄电池组结构一实例中，所述的接地装置为黄铜螺栓，表面镀金处理。

本发明的18650锂离子蓄电池组结构一实例中，所述的高阻为68KΩ。

本发明的18650锂离子蓄电池组结构一实例中，所述的绝缘膜可以是聚酰亚胺或聚四氟乙烯材料。

本发明的18650锂离子蓄电池组结构一实例中，所述的蓄电池组电压为30V。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种18650锂离子蓄电池组结构，其特征在于：包括锂离子蓄电池单体、底板、侧板、压板、盖板、电连接器固定板、弹性板、电连接器、导流条、接地装置；

所有锂离子蓄电池单体正极朝向一致，利于模块化扩展；所述锂离子蓄电池单体直接胶粘于在袖套式底板中，实现热量的快速传递；锂离子蓄电池单体之间彼此留有足够的空隙，释放蓄电池单体循环过程中产生的应力；侧板通过紧固件安装于底板上，侧板和压板通过紧固件紧固，侧板与压板上电连接器固定板通过紧固件紧固；蓄电池单体与压板之间有一层弹性板，通过调整弹性板的变形量实现蓄电池单体与底板的紧装配连接；高阻接地装置可释放蓄电池组结构件中积累的电荷；电连接器安装于电连接器固定板上；接地装置固定于电连接器固定板上，定值电阻一端接电连接器固定板，另一端连接接地装置，接地装置搭接航天器对地装置。

2.如权利要求1所述的一种18650锂离子蓄电池组结构，其特征在于：所述的底板材料为铝合金，底板上带有袖套，且底板与袖套为一体成型的设计，锂离子蓄电池单体直立嵌入袖套中。

3.如权利要求1所述的一种18650锂离子蓄电池组结构，其特征在于：所述的高阻为68KΩ，所述的蓄电池组电压为30V。

4.如权利要求1所述的一种18650锂离子蓄电池组结构，其特征在于：所述的侧板材料为铝合金或碳纤维材料。

5.如权利要求1所述的一种18650锂离子蓄电池组结构，其特征在于：所述的压板材料为铝合金或碳纤维材料。

6.如权利要求1所述的一种18650锂离子蓄电池组结构，其特征在于：所述的盖板材料为铝合金或碳纤维材料。

7.如权利要求1所述的一种18650锂离子蓄电池组结构，其特征在于：所述的电连接器固定板材料为铝合金或碳纤维材料。

8.如权利要求1所述的一种18650锂离子蓄电池组结构，其特征在于：所述的弹性板材料为硅橡胶或航空橡胶板。

9.如权利要求1所述的一种18650锂离子蓄电池组结构，其特征在于：所述的导流条为镍、银镀金及铜镀镍材料的一种。

10.如权利要求1所述的一种18650锂离子蓄电池组结构，其特征在于：所述的接地装置为黄铜螺栓，表面镀金处理。