CN111048734B - 电池模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池模组，其包括：多个串联的单体电池，单体电池具有电极组件、正极端子和负极端子，正极端子与电极组件的正极片电连接，负极端子与电极组件的负极片电连接，至少一个单体电池具有被构造为响应单体电池的内部压力增大而发生翻转的翻转片；导流件，包括正极导流条以及负极导流条，正极导流条与一个单体电池的正极端子连接，负极导流条与另一个单体电池的负极端子连接；导电体，设置于翻转片与导流件之间，并且当翻转片发生翻转时，导电体能够发生移动以使正极导流条和负极导流条电连接。本发明实施例的电池模组能够阻止或降低电池模组进一步异常过度充电，保证使用过程安全性。

Description

电池模组

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池模组。

背景技术

可充电电池包括镍金属氢化物电池或锂离子电池等。可充电电池作为储能部件，能够多次重复地充电和放电。可充电电池能够被用于车辆、电子设备或电气设备等，以提供电力。可充电电池被过度充电时，自身内部发生化学反应而产生气体。当气体积聚过多并超过设计压力时，可充电电池的外壳可能发生膨胀变形或爆炸，影响电池模组的正常运行和使用过程的安全性。

发明内容

本发明实施例提供一种电池模组，能够阻止或降低电池模组进一步异常过度充电，保证使用过程安全性。

一方面，本发明实施例提出了一种电池模组，包括：

多个串联的单体电池，单体电池具有电极组件、正极端子和负极端子，正极端子与电极组件的正极片电连接，负极端子与电极组件的负极片电连接，至少一个单体电池具有被构造为响应单体电池的内部压力增大而发生翻转的翻转片；导流件，包括正极导流条以及负极导流条，正极导流条与一个单体电池的正极端子连接，负极导流条与另一个单体电池的负极端子连接；导电体，设置于翻转片与导流件之间，并且当翻转片发生翻转时，导电体能够发生移动以使正极导流条和负极导流条电连接。

根据本发明实施例的一个方面，电池模组还包括可压缩变形的绝缘弹性件，导电体通过绝缘弹性件与导流件连接。

根据本发明实施例的一个方面，导电体朝向导流件的表面具有交替设置的凹部和凸部，凸部连接于凹部且朝靠近导流件的方向凸出，凹部与翻转片相对应设置，绝缘弹性件设置于凹部和导流件之间，凸部与导流件之间具有缓冲间隙。

根据本发明实施例的一个方面，多个单体电池均具有翻转片，凹部和凸部的数量均为多个且相互交替设置。

根据本发明实施例的一个方面，单体电池包括壳体和顶盖片，电极组件容纳于壳体内，顶盖片连接于壳体，翻转片连接于顶盖片。

根据本发明实施例的一个方面，顶盖片的材质为绝缘材料，顶盖片设有导流孔，单体电池包括防爆膜，防爆膜密封导流孔，翻转片设置于防爆膜和导电体之间，防爆膜被构造为响应单体电池的内部压力增大而变形，以使翻转片发生翻转。

根据本发明实施例的一个方面，翻转片与防爆膜之间具有间隙。

根据本发明实施例的一个方面，翻转片具有让位孔，让位孔与防爆膜对应设置。

根据本发明实施例的一个方面，正极导流条和负极导流条位于单体电池高度方向的同一侧，且均与翻转片对应设置。

根据本发明实施例的一个方面，电池模组包括熔断构件，熔断构件串联于多个单体电池中的任意两个单体电池之间。

根据本发明实施例的电池模组，在具有翻转片的单体电池处于过度充电状态使得单体电池内部压力超过预定压力时，翻转片能够被触发以执行翻转动作。翻转片翻转后会推动导电体发生移动，以使正极导流条和负极导流条电连接，即电池模组发生外短路。在电池模组发生短路时，能够产生瞬时大电流以对外放电从而降低电池模组进一步过度充电。

附图说明

下面将通过参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本发明一实施例的电池模组的局部结构示意图；

图2是图1中A处局部放大图；

图3是本发明一实施例的电池模组的局部分解结构示意图；

图4是图3中B处局部放大图；

图5是本发明一实施例的电池模组的局部剖视结构示意图；

图6是本发明一实施例的电池模组的电路示意图；

图7是本发明另一实施例的电池模组的电路示意图。

在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。

标记说明：

10a、正极端子；10b、负极端子；101、单体电池；102、汇流排；102a、过流熔断部；103、翻转片；103a、让位孔；103b、连接端部；103c、中间过渡部；104、顶盖片；104a、导流孔；104b、凹陷部；104c、导向柱；105、防爆膜；106、壳体；107、电极组件；107a、极耳；

20、导流件；201、正极导流条；202、负极导流条；

30、导电体；301、凹部；302、凸部；

40、绝缘弹性件；

50、缓冲间隙；

60、充电器；

X、高度方向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更好地理解本发明，下面结合图1至图7根据本发明实施例的电池模组进行详细描述。

参见图1、图2所示，本发明实施例的电池模组包括多个串联的单体电池101、导流件20和导电体30。单体电池101具有电极组件107(参见图5)、正极端子10a和负极端子10b。电极组件107包括正极片、负极片以及设置于正极片和负极片之间的隔膜。正极端子10a与正极片电连接，负极端子10b与电极组件107的负极片电连接。本实施例的单体电池101还包括壳体106、以及与壳体106相连接并密封壳体106的顶盖组件。电极组件容纳于壳体106内。壳体106的材料可以是铝、不锈钢或塑料等。图1中所示的壳体106呈筒状结构，其具有两个相对设置的开口。顶盖组件的数量也为两个，其中，两个顶盖组件分别设置于两个开口处并与壳体106密封连接。每个顶盖组件包括顶盖片104和一个设置于顶盖片104上的正极端子10a或负极端子10b。顶盖组件通过顶盖片104与壳体106密封连接。但在其它实施例中，壳体106也可以是具有一个开口的筒状结构体。一个顶盖组件设置于开口处并与壳体106密封连接。顶盖组件包括顶盖片104和设置于顶盖片104上的正极端子10a以及负极端子10b。

本实施例的多个单体电池101依次通过汇流排102串联连接，其中，至少一个单体电池101具有被构造为响应单体电池101内部压力增大而能够发生翻转的翻转片103。本实施例的翻转片103设置于顶盖片104。在单体电池101内部压力升高至预定设计压力时，翻转片103受到推力作用而被触发，并朝单体电池101外侧发生翻转。

本实施例的导流件20包括与正极端子10a相连接的正极导流条201以及与负极端子10b相连接的负极导流条202。正极导流条201和负极导流条202相互间隔设置，避免两者直接电连接。正极导流条201和负极导流条202位于翻转片103的翻转路径上，从而在翻转片103受力触发时，翻转片103能够朝向正极导流条201和负极导流条202发生翻转。本实施例的正极导流条201可以与多个单体电池101中的任意一个电连接，而负极导流条202可以与其余的单体电池101中的任意一个电连接。在一个实施例中，正极导流条201与处于最外侧的一个单体电池101的正极端子10a电连接。负极导流条202与最外侧的另一个单体电池101的负极端子10b电连接。本实施例的正极导流条201和负极导流条202均为金属导电材料。正极导流条201与一个单体电池101的正极端子10a焊接连接。负极导流条202与另一个单体电池101的负极端子10b焊接连接。

参见图3、图4所示，本实施例的导电体30可移动地设置于翻转片103与导流件20之间。导电体30能够被执行翻转动作的翻转片103推动，以朝正极导流条201和负极导流条202移动。最终，导电体30与正极导流条201和负极导流条202直接接触，从而正极导流条201通过导电体30与负极导流条202电连接，也即正极端子10a与负极端子10b直接连通，进而实现电池模组短路。电池模组发生短路时，会使整个回路产生瞬间大电流以对外放电，从而降低电池模组进一步异常过度充电，保证了电池模组使用过程安全性。

在一个实施例中，参见图5所示，电极组件107包括极耳107a。极耳107a与顶盖组件所包括的极柱电连接。在电池模组发生短路时，回路中产生的大电流能够使得极耳107a发生熔断，从而与极柱断开连接，进而切断各个单体电池101与外部充电电路的连接。在另一个实施例中，电池模组包括串联于各个单体电池101的连接电路上的熔断构件。熔断构件串联于多个单体电池101中的任意两个单体电池101之间。在电池模组发生短路时，回路中产生的大电流能够使得熔断构件发生熔断，从而切断各个单体电池101与外部充电电路的连接，从而阻止电池模组进一步充电。熔断构件可以是保险丝，也可以是汇流排102上设置的过流熔断部102a。

本发明实施例的电池模组，在自身处于过度充电状态，具有翻转片103的单体电池101内部压力超过预定压力时，翻转片103能够被触发以执行翻转动作。翻转片103翻转后会推动导电体30移动并靠近正极导流条201和负极导流条202。在导电体30同时与正极导流条201和负极导流条202接触后，正极导流条201和负极导流条202相互连通，也即电池模组的正极端子10a和负极端子10b相互连通，从而使得电池模组处于短路状态。在电池模组发生短路时，能够产生瞬时大电流以对外放电，降低电池模组进一步异常过度充电，降低单体电池101的壳体106发生膨胀变形或爆炸的可能性，保证电池模组的正常运行和使用过程的安全性。本实施例的正极导流条201、负极导流条202和导电体30均位于单体电池101的外部，不会占用单体电池101内部空间且不影响单体电池101的密封性。

以下通过具体实施例来对电池模组进行进一步描述，但以下实施例并不限定本发明权利要求的保护范围。

第一实施例：

参见图3、图4所示，本实施例的顶盖组件还包括设置于顶盖片104上的防爆膜105。顶盖片104上设置有导流孔104a，而防爆膜105与顶盖片104密封连接以封闭导流孔104a。在电池模组出现过度充电情况时，随着单体电池101内部压力增大，防爆膜105会朝向外部隆起。在单体电池101内部压力增大至防爆膜105的设计压力时，防爆膜105会发生爆破，以快速释放单体电池101内部的压力，降低单体电池101发生爆炸或壳体106膨胀变形可能性。

本实施例的翻转片103与防爆膜105位置相对应。本实施例的导电体30与翻转片103位置相对应，且翻转片103位于防爆膜105和导电体30之间。本实施例的正极导流条201和负极导流条202均位于单体电池101高度方向X的同一侧，并与翻转片103对应设置，使得导电体30位于翻转片103和导流件20之间。本实施例的正极导流条201和负极导流条202均覆盖所有单体电池101。本实施例的正极导流条201和负极导流条202均位于导电体30的上方，且正极导流条201和负极导流条202彼此间隔设置。本实施例的防爆膜105发生隆起时，能够对翻转片103施加推力，从而能够使翻转片103执行翻转动作。在翻转片103翻转后，翻转片103推动导电体30朝靠近正极导流条201和负极导流条202的方向移动，并最终与正极导流条201和负极导流条202接触电连接，从而实现电池模组的正极端子10a和负极端子10b相互电连接，使得电池模组发生短路。

在一个实施例中，参见图5所示，防爆膜105与翻转片103直接接触。在防爆膜105发生隆起时，防爆膜105就会对翻转片103施加推力，使得翻转片103及时响应执行翻转动作。在另一个实施例中，防爆膜105与翻转片103之间具有间隙。在防爆膜105发生隆起且隆起的高度超过间隙的尺寸时，防爆膜105才会对翻转片103施加推力，使得翻转片103响应执行翻转动作。这样，通过调整防爆膜105与翻转片103之间有无间隙或间隙的大小，能够设定防爆膜105隆起触发翻转片103翻转时单体电池101的内部压力所需要达到的压力值大小。

本实施例的防爆膜105与顶盖片104密封连接，而顶盖片104与壳体106密封连接。本实施例的翻转片103依赖于防爆膜105的膨胀隆起作为翻转动力。本实施例的翻转片103设置于防爆膜105的外侧，不需要与顶盖片104密封连接。同时，本实施例的翻转片103用于为导电体30提供推力，自身不需要是导体。因此，本实施例的翻转片103的形状设计更加灵活多样，只要能够实现在防爆膜105膨胀隆起时能够执行翻转动作以推动导电体30移动的功能即可。同时，本实施例的翻转片103的材料可以是铝、钢或塑料等。

参见图4、图5所示所示，本实施例的翻转片103具有让位孔103a。让位孔103a与防爆膜105相对应设置。翻转片103不会对防爆膜105形成干涉，从而保证防爆膜105能够正常爆破，并且在防爆膜105发生爆破时，从单体电池101内部喷出的物质能够通过让位孔103a及时且迅速地扩散。

本实施例的顶盖片104的外表面设置有凹陷部104b，而导流孔104a与凹陷部104b相连通。凹陷部104b与极柱相互间隔设置。在一个实施例中，顶盖片104呈长条状结构。在顶盖片104的长度方向上，凹陷部104b与极柱相互间隔设置。防爆膜105设置于凹陷部104b的底部并封闭导流孔104a。翻转片103上与防爆膜105相对应的部分位于凹陷部104b内。导电体30的一部分位于凹陷部104b内。这样，可以提高电池模组的结构紧凑性，有利于提高电池能量密度。

本实施例的翻转片103具有相对设置的两个连接端部103b以及位于两个连接端部103b之间的中间过渡部103c。连接端部103b设置有导向孔。中间过渡部103c包括两个弧形段以及设置于两个弧形段之间的平直段。中间过渡部103c通过弧形段与连接端部103b相连接。中间过渡部103c的平直段与防爆膜105相对应设置。当防爆膜105隆起时，防爆膜105能够对平直段施加推力。让位孔103a设置于平直段。由于中间过渡部103c具有两个弧形段，因此在平直段受到防爆膜105的推力时，平直段受到弧形段的阻力较小，易于发生翻转，降低翻转片103翻转失败的可能性。本实施例的顶盖片104上设置有导向柱104c。翻转片103通过连接端部103b上设置的导向孔套接于导向柱104c上，以使翻转片103与顶盖片104同时实现定位和连接。在顶盖片104上设置有凹陷部104b的实施例中，翻转片103的中间过渡部103c位于凹陷部104b内，其连接端部103b位于凹陷部104b外。

本实施例的翻转片103与顶盖片104绝缘连接。在一个示例中，顶盖片104整体为绝缘材料时，翻转片103可以是钢、铝或塑料材料。顶盖片104整体为绝缘材料时，能够有效减小电池模组的重量，提高电池模组的能量密度。在另一个示例中，顶盖片104整体为导电材料时，翻转片103可以是塑料。在又一个示例中，顶盖片104整体为导电材料时，翻转片103可以是铝或钢，但翻转片103需要通过绝缘结构件与顶盖片104连接固定。

参见图2、图3所示，本实施例的电池模组还包括可压缩变形的绝缘弹性件40。导电体30通过绝缘弹性件40与正极导流条201和/或负极导流条202连接固定。导电体30被翻转片103推动时能够压缩绝缘弹性件40，并最终与正极导流条201和负极导流条202接触。在一个实施例中，绝缘弹性件40可以是塑料制成的螺旋弹簧或弹片，也可以是绝缘材料制成的可压缩变形的块结构。绝缘弹性件40与导电体30之间以及绝缘弹性件40与导流件20之间可以通过粘接的方式连接固定。

在自然状态下，绝缘弹性件40将导电体30与导流件20绝缘隔离开，使得导电体30和导流件20之间保持预定距离。当电池模组出现过度充电情况时，防爆膜105发生隆起并推动翻转片103发生翻转。翻转片103翻转后推动导电体30朝靠近导流件20的方向移动。导电体30对绝缘弹性件40施加压应力以压缩绝缘弹性件40，最终导电体30与导流件20接触，使得正极导流条201和负极导流条202相互连通。

在一个实施例中，参见图3所示，导电体30朝向导流件20的表面具有交替设置的凹部301和凸部302。凸部302连接于凹部301且朝靠近导流件20的方向凸出。凹部301与翻转片103相对应设置。绝缘弹性件40设置于凹部301和导流件20之间。凹部301通过绝缘弹性件40与正极导流条201和/或负极导流条202连接。凸部302与正极导流条201和负极导流条202之间具有缓冲间隙50。当电池模组出现过度充电情况时，防爆膜105发生隆起并推动翻转片103发生翻转。翻转片103推动导电体30朝靠近导流件20的方向移动。导电体30的凹部301对绝缘弹性件40施加压应力以压缩绝缘弹性件40。导电体30发生移动时，导电体30的凸部302与正极导流条201和负极导流条202之间的缓冲间隙50缩小，最终凸部302与导流件20接触，使得正极导流条201和负极导流条202相互连通。在一个实施例中，导电体30为凹凸弯折的金属板，以在朝向导流件20的表面形成交替设置的凹部301和凸部302。导电体30的材料可以是铝、铜或钢等。

在一个实施例中，每个单体电池101均设置有翻转片103，从而任一个单体电池101的内部压力超过预定压力时，都能够通过自身防爆膜105推动与之对应设置的翻转片103翻转，并使得导电体30在翻转片103的推动下与正极导流条201和负极导流条202相接触，进一步提高电池模组的安全性。

本实施例的相邻两个单体电池101通过汇流排102串联连接。电池模组包括串联于各个单体电池101的连接电路上的熔断构件。在正极导流条201和负极导流条202被导电体30接通后，电池模组发生短路，同时产生瞬时大电流以对外放电，从而将熔断构件熔断，以彻底切断电流，有效地阻止各个单体电池101继续充电。在一个实施例中，参见图4所示，至少一个汇流排102上具有过流熔断部102a。该过流熔断部102a为熔断构件。

参见图6所示，本实施例的电池模组包括多个单体电池101串联连接。电池模组电连接至充电器60，然后被充电。各个单体电池101具有翻转片103。正极导流条201和负极导流条202分别电连接至位于最外侧的两个单体电池101。正极导流条201电连接至一个单体电池101的正极端子电连接，而负极导流条202电连接至另一个单体电池101的负极端子电连接。

在单体电池101被过度充电时，自身内部压力增大，从而能够触动自身所具有的翻转片103翻转。翻转片103翻转时，翻转片103推动导电体30移动，最终导电体30将正极导流条201和负极导流条202接通，以使电池模组发生短路，从而降低电池模组进一步充电。

参见图7所示，本实施例的电池模组除了包括多个串联的单体电池101之外，还包括多个并联的单体电池101。在多个串联的单体电池101中的任意一个具有翻转片103的单体电池101被过度充电时，其内部压力增大，从而能够促动其所具有的翻转片103翻转。翻转片103翻转时，翻转片103推动导电体30移动，最终导电体30将正极导流条201和负极导流条202接通，以使整个电池模组发生短路，从而降低整个电池模组充电。

第二实施例：

在第一实施例中，对电池模组的结构进行了说明。在本实施例中，主要说明与第一实施例的不同之处，相同的结构在本实施例中不再重复说明。

本实施例的顶盖片104具有导流孔104a。翻转片103与顶盖片104之间密封连接并封闭导流孔104a。在单体电池101内部压力增大至预定压力时，翻转片103朝向导流孔104a的表面直接受力而发生翻转。翻转片103翻转后推动导电体30朝导流件20移动，并最终与正极导流条201和负极导流条202电连接。

在一个实施例中，顶盖片104整体为绝缘材料时，翻转片103可以是钢、铝或塑料材料。顶盖片104整体为绝缘材料时，能够有效减小电池模组的重量，提高电池模组的能量密度。在另一个实施例中，顶盖片104整体为导电材料时，翻转片103可以是塑料。在又一个实施例中，顶盖片104整体为导电材料时，翻转片103可以是铝或钢，但翻转片103需要通过绝缘结构件与顶盖片104连接固定。

根据本发明实施例的电池模组，在电池模组出现过度充电情况时，能够通过翻转片103、导电体30、正极导流条201和负极导流条202将一个单体电池101的正极端子10a和另一个单体电池101负极端子10b直接连通，即电池模组发生外短路。在电池模组发生短路时，能够产生瞬时大电流以对外放电从而降低电池模组进一步异常过度充电，进而降低单体电池101的壳体106发生膨胀变形或爆炸的可能性，保证电池模组的正常运行和使用过程的安全性。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种电池模组，包括：

多个串联的单体电池(101)，所述单体电池(101)具有电极组件(107)、正极端子(10a)和负极端子(10b)，所述正极端子(10a)与所述电极组件(107)的正极片电连接，所述负极端子(10b)与所述电极组件(107)的负极片电连接，至少一个所述单体电池(101)具有被构造为响应所述单体电池(101)的内部压力增大而发生翻转的翻转片(103)；

导流件(20)，包括正极导流条(201)以及负极导流条(202)，所述正极导流条(201)与一个所述单体电池(101)的所述正极端子(10a)连接，所述负极导流条(202)与另一个所述单体电池(101)的所述负极端子(10b)连接；

导电体(30)，具有凹部(301)和凸部(302)，所述凸部(302)连接于所述凹部(301)且朝靠近所述导流件(20)的方向凸出，所述凹部(301)与所述翻转片(103)相对应设置，所述导电体(30)设置于所述翻转片(103)与所述导流件(20)之间，并且当所述翻转片(103)发生翻转时，所述导电体(30)能够发生移动以使所述正极导流条(201)和所述负极导流条(202)电连接

可压缩变形的绝缘弹性件(40)，设置于所述凹部(301)与所述导流件(20)之间，所述凸部(302)与所述导流件(20)之间具有缓冲间隙(50)，所述导电体(30)通过所述绝缘弹性件(40)与所述导流件(20)连接。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，多个所述单体电池(101)均具有所述翻转片(103)，所述凹部(301)和所述凸部(302)的数量均为多个且相互交替设置。

3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述单体电池(101)包括壳体(106)和顶盖片(104)，所述电极组件(107)容纳于所述壳体(106)内，所述顶盖片(104)连接于所述壳体(106)，所述翻转片(103)连接于所述顶盖片(104)。

4.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述顶盖片(104)的材质为绝缘材料，所述顶盖片(104)设有导流孔(104a)，所述单体电池(101)还包括防爆膜(105)，所述防爆膜(105)密封所述导流孔(104a)，所述翻转片(103)设置于所述防爆膜(105)和所述导电体(30)之间，所述防爆膜(105)被构造为响应所述单体电池(101)的内部压力增大而变形，以使所述翻转片(103)发生翻转。

5.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于，所述翻转片(103)与所述防爆膜(105)之间具有间隙。

6.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于，所述翻转片(103)具有让位孔(103a)，所述让位孔(103a)与所述防爆膜(105)对应设置。

7.根据权利要求1至6任一项所述的电池模组，其特征在于，所述正极导流条(201)和所述负极导流条(202)位于所述单体电池(101)高度方向的同一侧，且均与所述翻转片(103)对应设置。

8.根据权利要求1至3任一项所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组包括熔断构件，所述熔断构件串联于多个所述单体电池(101)中的任意两个所述单体电池(101)之间。

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