CN110690402A - 一种等效均温电池模组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种等效均温电池模组,该电池模组包括:单体电芯,多块单体电芯叠层设置;隔热层,贴附于单体电芯的侧面,且每一块单体电芯的两侧均贴合有一块隔热层;导热绝缘垫,贴附于单体电芯的极耳上;散热板,压紧贴合在导热绝缘垫的上表面。该电池模组改善了传统电池模组结构中单体电芯之间互有传热,导致模组充放电时内、外侧电芯温度不均衡、各单体电芯之间温度一致性差、模组内部热积累的情况,使电池模组中的单体电芯的使用环境温度保持相对一致,从而延缓了电池模组的放电容量衰减速率,延长了电池模组的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及新能源电池技术领域,具体而言,涉及一种等效均温电池模组。
背景技术
在新能源电池的应用中,电芯的一致性控制是电芯成组的关键技术。电芯的容量、内阻、电压、自放电等可以通过电芯的配组来进行控制,但电池使用环境尤其是温度的一致性也是影响电池成组性能的关键指标。
在现有的技术中,电池组的结构设计方案由于内、外电芯散热条件不一致导致电池组内部热积累,内测电芯温度明显高于外侧电芯温度,从而导致原本配组参数接近一致的电芯表现出有差异的容量、内阻特性。若电池组在温度不一致的情况下长期循环,会导致电池组放电容量衰减快、使用寿命短。
此外,现有技术中的电池模组的散热结构,通常是在单体电芯的侧面设置导热片来进行散热,由于单体电芯采用铝塑膜进行包装,其侧面的传热效果较差,使得这种从单体电芯侧面散热的方式散热效果不理想。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种等效均温电池模组,以至少解决现有技术中的电池模组由于内、外电芯温度不一致,导致电池模组放电容量衰减快、使用寿命短的问题。
为了实现上述目的,本发明提供了一种等效均温电池模组,该电池模组包括:单体电芯,多块单体电芯叠层设置;隔热层,贴附于单体电芯的侧面,且每一块单体电芯的两侧均贴合有一块隔热层;导热绝缘垫,贴附于单体电芯的极耳上;散热板,压紧贴合在导热绝缘垫的上表面。
进一步地,多块单体电芯的正、负极极耳交错设置,且相邻的两块单体电芯的正、负极极耳弯折连接将多块单体电芯串联,导热绝缘垫贴附于极耳的弯折连接处。
进一步地,弯折连接的两块极耳之间设有一第一汇流排,两块极耳均折向第一汇流排并与第一汇流排焊接。
进一步地,多块单体电芯的正、负极极耳分别成排正对设置,且多块单体电芯的正极极耳通过一第二汇流排互相连接,多块单体电芯的负极极耳通过一第三汇流排互相连接,将多块单体电芯并联,第二汇流排和第三汇流排上均贴附有导热绝缘垫。
进一步地,导热绝缘垫为导热硅胶垫。
进一步地,散热板为导热铝板。
进一步地,隔热层为隔热棉。
进一步地,电池模组还包括一模组支架,单体电芯安装在模组支架上,散热板通过固定螺丝安装在模组支架上,并将散热板与导热绝缘垫之间以及导热绝缘垫与极耳之间压紧贴合。
应用本发明的技术方案,通过隔热层阻隔单体电芯之间的热传导,通过极耳、导热绝缘垫和散热板进行热传导和散热;该电池模组中的所有单体电芯拥有相同等效的散热物理场,使得各单体电芯之间温度一致性更好;并且,通过插入单体电芯内部的金属材质的极耳进行传热,相比于现有的在电芯两侧透过铝塑膜包装进行传热的方式,传热更加直接、快速。该电池模组改善了传统电池模组结构中单体电芯之间互有传热,导致模组充放电时内、外侧电芯温度不均衡、各单体电芯之间温度一致性差、模组内部热积累的情况,使模组单体电芯的使用环境温度保持相对一致,从而延缓了电池模组的放电容量衰减速率,延长了电池模组的使用寿命。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例的等效均温电池模组的拆解图。
图2为本发明实施例的等效均温电池模组的结构示意图。
图3为本发明实施例的等效均温电池模组拆掉散热板后的结构示意图。
图4为本发明实施例的等效均温电池模组拆掉散热板后另一视角的结构示意图。
图5为图4中A处的局部放大图。
图6为本发明实施例的等效均温电池模组拆掉散热板和导热绝缘垫后的结构示意图。
图7为本发明实施例的等效均温电池模组拆掉散热板、导热绝缘垫和第一汇流排后的结构示意图。
图8为本发明实施例的等效均温电池模组中单体电芯两侧贴合隔热层的结构示意图。
图9为本发明实施例的等效均温电池模组中散热板的结构示意图。
图10为本发明实施例的等效均温电池模组中隔热层的结构示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
10、单体电芯;11、极耳;20、隔热层;30、导热绝缘垫;40、散热板;50、第一汇流排;60、模组支架;70、固定螺丝。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样,“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也相应地改变。
实施例1
参见图1至图10,一种本发明实施例的等效均温电池模组,该电池模组主要包括单体电芯10、隔热层20、导热绝缘垫30和散热板40。其中,单体电芯10的数量为多块,多块单体电芯10叠层设置,每一块单体电芯10上均设置有两个极耳11,其中一个为正极耳,另一个为负极耳;隔热层20也为多块,且在每一块单体电芯10的两个侧面上均贴合有一块隔热层20;单体电芯10的极耳11上贴附有一块导热绝缘垫30;散热板40压紧贴合在导热绝缘垫30的上表面,该散热板40与外部散热装置连接。
上述的电池模组,在每一块单体电芯10的两个侧面上均贴合一块隔热层20,在单体电芯10的极耳11上贴附导热绝缘垫30,并在导热绝缘垫30的上表面压紧贴合散热板40;通过隔热层20阻隔单体电芯10之间的热传导,通过极耳11、导热绝缘垫30和散热板40进行热传导和散热;该电池模组中的所有单体电芯10拥有相同等效的散热物理场,使得各单体电芯10之间温度一致性更好;并且,通过插入单体电芯10内部的金属材质的极耳11进行传热,相比于现有的在电芯两侧透过铝塑膜包装进行传热的方式,传热更加直接、快速。该电池模组改善了传统电池模组结构中单体电芯10之间互有传热,导致模组充放电时内、外侧电芯温度不均衡、各单体电芯10之间温度一致性差、模组内部热积累的情况,使模组单体电芯10的使用环境温度保持相对一致,从而延缓了电池模组的放电容量衰减速率,延长了电池模组的使用寿命。
具体来说,参见图3至图7,在本实施例中,多块单体电芯10的正、负极极耳11交错设置,即一块单体电芯10的正极耳与相邻的另一块单体电芯10的负极耳正对设置,负极耳则与相邻的另一块单体电芯10的正极耳正对设置。相邻的两块单体电芯10的正、负极极耳11弯折后通过激光焊焊接(图中未示出极耳11弯折),如此,将多块单体电芯10之间进行串联连接组成电池模组。导热绝缘垫30贴附在相连接的极耳11的弯折连接处。如此设置,通过将相邻的正、负极极耳11弯折焊接,将导热绝缘垫30贴附在相连接的极耳11的弯折连接处,可以增大导热绝缘垫30与极耳11的接触面积,提高散热效果。
为了提高互相连接的两块极耳11之间的连接稳定性,参见图3至图6,在本实施例中,在弯折连接的两块极耳11之间还设置有一块第一汇流排50,两块极耳11均折向该第一汇流排50并分别与第一汇流排50焊接。最后剩下的一块正极耳和一块负极耳上分别设置一块第一汇流排50,并引出作为整个电池模组的正负极(参见图5)。如此设置,通过第一汇流排50将两块极耳11进行连接,可以提高两块极耳11之间焊接的可靠性,提高其连接的稳定性。该第一汇流排50为铝板或铜板。
需要说明的是,除了将两块极耳11弯折焊接的方式之外,也可以不将极耳11进行弯折,而将极耳11直接焊接在第一汇流排50的两侧。
在本实施例中,导热绝缘垫30可采用现有的导热性好且不导电的材料,优选采用导热硅胶垫。采用导热硅胶垫作为导热绝缘垫30,不仅可以很好地将电芯极耳11的热量传导至散热板40,而且可以在极耳11和散热板40之间起到绝缘作用,避免发生短路。此外,导热硅胶垫为软质材料,可与极耳11很好地贴合。散热板40优选采用导热铝板,散热性能良好。隔热层20优选采用隔热棉,隔热棉通过背胶粘附在单体电芯10的两侧。为了进一步提高电池模组的散热效果,可以将单体电芯10的极耳11进行加宽处理,以进一步提高极耳11的传热效果。
参见图1和图2,在本实施例中,电池模组还包括一个模组支架60,单体电芯10安装在该模组支架60上,散热板40通过固定螺丝70安装在模组支架60上,并将散热板40与导热绝缘垫30之间以及导热绝缘垫30与极耳11之间压紧贴合。通过固定螺丝70将散热板40压紧固定的模组支架60上,使散热板40与导热绝缘垫30之间、导热绝缘垫30与极耳11之间紧密接触,提高散热效果。
总体而言,在传统的电池模组散热方案设计中,电池模组内外侧散热条件不一致性,单体电芯10之间相互传热并在电池模组内部形成热积累,导致电池模组内侧与外侧单体电芯10的温度差可达到5℃以上,而同一只单体电芯10在5℃的温度差下,其表现出的性能差异非常大,在长期的充放电循环下,这种温差将极大地影响电池模组的使用寿命。本发明的电池模组,通过单体电芯10的极耳11来导热散热,让内、外侧单体电芯10拥有相同等效的散热物理场,在单体电芯10本身配组性能接近、发热量一致的情况下,能保证电池模组内、外侧单体电芯10在充放电的情况下温差小于2℃,极大地减小了温度差异性对电池模组循环性能的影响,从而提升了电池模组的使用寿命,并且传热方式更加直接、传热效果更好。
实施例2
本发明一未图示实施例中,提供了另一种等效均温电池模组,该等效均温电池模组的结构与实施例1的电池模组结构大致相同。主要区别在于,实施例1的电池模组为多块单体电芯10之间串联的电池模组,而本实施例的电池模组为多块单体电芯10之间并联的电池模组。
具体来说,在本实施例中,多块单体电芯10的正、负极极耳11分别成排正对设置,即一块单体电芯10的正极耳与相邻的另一块单体电芯10的正极耳正对设置,负极耳则与相邻的另一块单体电芯10的负极耳正对设置。多块单体电芯10的正极极耳11通过一块第二汇流排互相连接,多块单体电芯10的负极极耳11通过一块第三汇流排互相连接,如此,将多块单体电芯10并联组成电池模组。并且,在第二汇流排和第三汇流排上均贴附有导热绝缘垫30,在导热绝缘垫30的上表面贴附散热板40,散热板40连接外部散热装置。本实施例的等效均温电池模组适用于各单体电芯10之间需要并联设置的场合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种等效均温电池模组,其特征在于,所述电池模组包括:
单体电芯(10),多块所述单体电芯(10)叠层设置;
隔热层(20),贴附于所述单体电芯(10)的侧面,且每一块所述单体电芯(10)的两侧均贴合有一块所述隔热层(20);
导热绝缘垫(30),贴附于所述单体电芯(10)的极耳(11)上;
散热板(40),压紧贴合在所述导热绝缘垫(30)的上表面。
2.根据权利要求1所述的等效均温电池模组,其特征在于,多块所述单体电芯(10)的正、负极极耳(11)交错设置,且相邻的两块所述单体电芯(10)的正、负极极耳(11)弯折连接将多块所述单体电芯(10)串联,所述导热绝缘垫(30)贴附于所述极耳(11)的弯折连接处。
3.根据权利要求2所述的等效均温电池模组,其特征在于,弯折连接的两块所述极耳(11)之间设有一第一汇流排(50),两块所述极耳(11)均折向所述第一汇流排(50)并与所述第一汇流排(50)焊接。
4.根据权利要求1所述的等效均温电池模组,其特征在于,多块所述单体电芯(10)的正、负极极耳(11)分别成排正对设置,且多块所述单体电芯(10)的正极极耳(11)通过一第二汇流排互相连接,多块所述单体电芯(10)的负极极耳(11)通过一第三汇流排互相连接,将多块所述单体电芯(10)并联,所述第二汇流排和所述第三汇流排上均贴附有所述导热绝缘垫(30)。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的等效均温电池模组,其特征在于,所述导热绝缘垫(30)为导热硅胶垫。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的等效均温电池模组,其特征在于,所述散热板(40)为导热铝板。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的等效均温电池模组,其特征在于,所述隔热层(20)为隔热棉。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的等效均温电池模组,其特征在于,所述电池模组还包括一模组支架(60),所述单体电芯(10)安装在所述模组支架(60)上,所述散热板(40)通过固定螺丝(70)安装在所述模组支架(60)上,并将所述散热板(40)与所述导热绝缘垫(30)之间以及所述导热绝缘垫(30)与所述极耳(11)之间压紧贴合。
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