CN111211253A - 一种电池模组 - Google Patents

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毛永志
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Abstract

本发明提供一种电池模组，主要包括上盖、裸电芯和下壳体，其中，下壳体一端开口且具有多个中空腔体，裸电芯放置在所述腔体内，上盖与下壳体密封连接，使下壳体的各腔体分别成为独立的密封腔体；裸电芯的极耳从上盖穿出，并在上盖的上方进行连接。本发明的电池模组针对上盖的安全性、工艺简化性进行改进，同时增加产品缺陷检测和维护/修护功能，以期提供一种安全性高、制造方法简便易行、结构更为紧凑、使用寿命更长的电池模组结构。

Description

一种电池模组
技术领域
本发明涉及汽车动力电池技术领域，具体涉及一种电池模组。
背景技术
电动汽车是新能源汽车领域的重要发展方向，为了保证足够的续航里程，电动汽车需要安装大量的电池模组，而电池模组是由若干个单体电芯组成的，这种多个电芯组成模组的成组方式存在诸多缺点，如结构件多、结构复杂、成组率低、能量密度低、可维护性差等等。
在中国专利申请号为201610164344.5的发明名称为“一种电池模组”的文献中，公开了一种电池模组，包括下壳体、上盖和多个裸电芯，下壳体一端开口且内部设有多个互不相通的栅格，栅格内放置裸电芯，上盖内设导电连接体并与裸电芯电连接，通过上盖密封下壳体。该方案虽然可提高电池模组能量密度，但依然存在不足和隐患：
1、导电连接体设置于上盖的内部，在模组组装时，上盖与下壳体连接密封，电芯与导电连接体通常需要焊接(接触连接)，在焊接过程中会产生大量的热，容易对密封部位产生破坏，无法保证下壳体的各个格栅相互间的密封性，非常容易造成相邻格栅间电解液互相流动，严重影响电池的使用性能，甚至造成安全隐患；
2、由于导电连接体设置于上盖的内部，模组安装完成后，导电连接体、负极总输出极、正极总输出极均无任何安全防护，模组在运输、安装过程中，存在触电风险；
3、由于导电连接体设置于上盖的内部，需要首先将导电连接体与上盖进行集成。而，包括了导电连接体和相应接触极耳的开孔的上盖的制备必将增大上盖的难度、对工艺的精准度要求也更为严格，例如，开孔尺寸的准确控制，导电连接体嵌入的深度的统一；同时这一工艺也必将需要增加上盖的应有厚度以达到防击穿、漏电等对于密封上盖的基本要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种电池模组，特别是应用于锂离子电池的电池模组，针对上盖的安全性、工艺简化性进行改进，同时增加产品缺陷检测和维护/修护功能，以期提供一种安全性高、制造方法简便易行、结构更为紧凑、使用寿命更长的电池模组结构。
本发明的电池模组采取的技术方案如下：
一种电池模组，其主要包括上盖、裸电芯和下壳体，其中，所述下壳体一端开口且具有多个中空腔体，所述裸电芯放置在所述腔体内(所述裸电芯数量与所述腔体数量相同)，所述上盖与所述下壳体密封连接，使所述下壳体的各腔体分别成为独立的密封腔体，所述裸电芯的极耳从所述上盖穿出，并在上盖上方进行连接；该模组还可包括保护盖，保护盖可拆卸地覆于上盖之上。
其中，所述极耳在上盖上进行连接是指所述极耳(按照串并联的连接方案)与所述上盖上安装的总负出极、汇流排和总正出极连接(电连接)。在上盖与下壳体连接完成后，在上盖上安装总负出极、汇流排和总正出极，总负出极、汇流排和总正出极均为导电性良好的金属件，与上盖连接固定，固定连接的方式可以是螺栓连接、铆接、压接、胶接、超声焊接等任何形式，连接完成后，裸电芯的极耳分别与它们进行连接，连接的方式可以是焊接(例如，激光焊接)、铆接、螺栓连接等方式。
进一步地，上盖设置有供电芯极耳穿出的孔，数量是裸电芯数量的2倍，极耳与上盖连接处密封。优选地，上盖为具有弹性变形的材料以实现密封，或者也可利用填充密封胶来密封。
进一步地，上盖还设置有注液孔(数量等于裸电芯数量，位置与各裸电芯的位置对应)，注液完成后，此注液孔用于安装安全阀，安全阀的数量也与下壳体的腔体数量/裸电芯数量相同。
进一步地，上盖的表面设置有保护层用于防止发生化学或物理反应。
优选地，上盖上还可集成有用于检测电压、温度的结构。
进一步地，下壳体的腔体数量大于一个，可以是单行排布，也可以是多行排布的中空互相独立的腔体，腔体的截面形状可以是矩形、菱形、三角形、圆形、正多边形、不等长多边形等任何形式。下壳体可以是一体成型件，也可以是多个件组成的拼接件，可以是金属件，也可以是非金属件，下壳体的内外表面设置有保护层，防止表面发生化学或物理反应。
保护盖为具有绝缘、阻燃、耐老化功能的材料，为一体成型件，优选地，形状与上盖相同(面积相等或略大于上盖)，与上盖可拆卸地连接，以覆盖并保护上盖上的各部件(极耳、总负出极、汇流排等)。
本发明还提供上述电池模组的制备方法，该方法主要包括如下步骤：
(1)制备包括多个腔体的下壳体；
(2)制备具有供裸电芯的极耳穿出的孔的上盖，安装总负出极、汇流排和总正出极；
(3)将裸电芯放置于下壳体的腔体内；
(4)将上盖与下壳体连接，极耳从上盖的孔中穿出，并将上盖与下壳体密封连接、密封极耳与上盖的连接处；
(5)在上盖上将极耳分别与总负出极、汇流排和总正出极进行连接(电连接)；
(6)通过注液孔注入电解液，注液完成后，在注液孔装入安全阀。
本发明提供的电池模组的优势在于：
1、本发明的电池模组安装时，先进行下壳体与上盖的连接密封(优选为，热熔连接、胶接或超声焊接件)，再进行极耳与穿出孔的密封(弹性材料或胶封)，然后再在上盖的上方进行极耳与汇流排、总正出极、总负出极的连接(焊接、铆接或螺栓连接)，这样的设置使得焊接位置(上盖上方)远离不可见的密封腔体部分，减少焊接产热带来的泄漏风险，保证产品质量；相对于现有技术中焊接在上盖内实施的设置，不仅降低了焊接难度，还避免了产热对密封腔室带来的影响，以大大降低了由于泄露而产生的“出厂缺陷”；
2、模组安装完成后，由于本发明具有保护盖的设置，使得电连接防护可靠，在运输、安装过程中无触电风险。
3、上盖可以做得更薄，使上盖与电芯距离更近，进一步节约空间、节省成本、提供空间效率。同时，除了薄，上盖的制造精准度和难度要求也相应下降，无需精准内嵌导电连接体、预设极耳连接的开孔等繁琐工艺，仅需竖直设置用于穿过极耳的通孔即可。同时，总正出极、汇流排和总负出极设置于上盖表面，安装方便，易于监控、检测和更换。
4、本发明的“上盖上方连接”的设置，还使得焊接故障能够直接通过肉眼检测，除了出厂检测方便、以降低不合格率外，在模组实际使用过程中的故障检测、部件更换也更为容易实施，有利于后期维护和维修。
5、不同于现有技术，由于本发明的模组的独特上盖的设计，本发明的模组在组装过程中是后注液的。在完成整体组装后进行注液可以使得注液的质量更高，工艺操作更容易实现。并且，这一顺序的改变也避免了如下的问题：如果注液后再连接上盖与下壳体，若采用焊接方式，由于焊接产热，高温会使电解液成分发生变化，且电解液属于有毒、有气味、高温易分解的液体，工艺工程中热量的产生加剧了对人体的害处，工艺过程难以保证对电解液完全无影响，将最终影响电池性能。
附图说明
图1：背景技术中的电池模组爆炸图；
图2：本发明实施例的电池模组爆炸图；
图3：本发明实施例的电池模组结构俯视图；
图4：本发明实施例的电池模组俯视图的A-A剖视图；
图5：本发明实施例的电池模组A-A剖视图局部C的放大图；
图6：本发明实施例的电池模组上盖及安全阀结构示意图，其中电芯串并联形式为：4P3S。
图7：本发明实施例的电池模组上盖及安全阀结构示意图，其中电芯串并联形式为：3P4S。
图8：本发明实施例的电池模组上盖及安全阀结构示意图，其中电芯串并联形式为：2P6S。
图9：本发明实施例的电池模组上盖及安全阀结构示意图，其中电芯串并联形式为：1P12S。
图中：1保护盖；2上盖；2-1总负出极；2-2汇流排；2-3总正出极；3安全阀；4裸电芯；4-1极耳；5下壳体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清晰明白，以下结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
本实施例提供一种电池模组，如图2所示，由保护盖1、上盖2、安全阀3、裸电芯4和下壳体5组成，裸电芯4数量为12个，安全3阀数量为12个。
具体地，本实例中，下壳体5采用非金属材质注塑成型，内部具有12个开口向上的中空腔体，腔体的截面形状为矩形，裸电芯4与中空腔体的形状一致，裸电芯4放置于腔体内，通过上盖2固定密封，固定密封方式可以是热熔连接、胶接、超声焊接件等，本实施例固定方式为与下壳体接触处热熔变形密封。
上盖2为注塑一体成型件，上盖2设置有24个用于穿出裸电芯4的极耳4-1的孔，总负出极2-1、汇流排2-2和总正出极2-3与上盖2固定连接为一体，本实施例采用螺钉连接的固定方式；随后进行上盖2与下壳体5的密封连接，再密封裸电芯4的极耳4-1与穿出孔的间隙，密封方式为填充密封胶；也可在密封后再于上盖上安装总负出极2-1、汇流排2-2和总正出极2-3，但由于此时固定连接可能影响之前的密封效果，所以优选先将三种部件与上盖集成为一体。根据电性能需要，通过串并联的方式(例如，图6中所示的4并3串/4P3S)把极耳4-1折弯后与总负出极2-1、汇流排2-2、总正出极2-3连接为一体，本实施例采用的连接方式为激光焊接，由于极耳4-1很薄仅为0.3mm，且焊接散热面大，激光焊的热影响区小，综上因素，焊接变形非常小，不会对密封处产生任何影响，如图4、图5所示。
随后，通过上盖2在对应于各腔体的位置设置12个注液孔分别向腔体内注液，注液完成后，该注液孔又作为安装安全阀3的安装孔，可以做到一孔多用。上盖2还可以集成有用于电压、温度采集的结构，如图6所示。
此外，针对不同的电池串并联方案，上盖上的总负出极2-1、汇流排2-2、总正出极2-3的排布方式自然也就不同。例如，同样针对上述12个电芯的模组，图7示出了3并4串的部件排布方式，图8示出了2并6串的部件排布方式，图9示出了1并12串的部件排布方式。上述三种部件在上盖上的排布方式取决于裸电芯的腔体排布方式、串并联方案等因素，可根据具体情况进行调整。
保护盖1为注塑一体成型件，安装在上盖2上，用于保护总正出极2-1、总负出极2-3及汇流排2-2，保护盖1上标识有总负出极2-1、总正出极2-3符号，如图3所示。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电池模组，主要包括上盖、裸电芯和下壳体，其中，所述下壳体一端开口且具有多个中空腔体，所述裸电芯放置在所述腔体内，所述上盖与所述下壳体密封连接，使所述下壳体的各腔体分别成为独立的密封腔体；其特征在于，所述裸电芯的极耳从所述上盖穿出，并在所述上盖的上方进行连接。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述上盖上设置有总负出极、汇流排和总正出极。
3.根据权利要求1或2所述的电池模组，其特征在于，所述极耳在所述上盖的上方进行连接是指所述极耳分别与安装在所述上盖上的总负出极、汇流排和总正出极进行电连接。
4.根据权利要求1-3任一所述的电池模组，其特征在于，所述上盖设置有供所述极耳穿出的孔，所述极耳与所述上盖的连接处密封。
5.根据权利要求1-4任一所述的电池模组，其特征在于，所述上盖还包括注液孔，所述注液孔在注液完成后用于安装安全阀。
6.根据权利要求1-5任一所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括保护盖，所述保护盖可拆卸地覆于所述上盖之上。
7.一种根据权利要求1-6任一所述的电池模组的制备方法，该方法主要包括如下步骤：
(1)制备包括多个腔体的下壳体；
(2)制备具有供裸电芯的极耳穿出的孔的上盖，安装总负出极、汇流排和总正出极；
(3)将所述裸电芯放置于所述下壳体的所述腔体内；
(4)将所述上盖与所述下壳体连接，所述极耳从所述上盖的孔中穿出，并将所述上盖与所述下壳体密封连接、密封所述极耳与所述上盖的连接处；
(5)在所述上盖上将所述极耳分别与所述总负出极、所述汇流排和所述总正出极进行电连接；
(6)通过注液孔注入电解液，注液完成后，在所述注液孔安装安全阀。
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