CN111883850B - 一种自堆叠锂离子电池和电池模组 - Google Patents

一种自堆叠锂离子电池和电池模组 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种自堆叠锂离子电池和电池模组，包括方形锂离子电池，方形锂离子电池包括相对的第一侧面和第二侧面，方形锂离子电池顶端靠近第一侧面处设有第三正极柱，方形锂离子电池底端与第三正极柱对应处设有第四正极柱，方形锂离子电池顶端靠近第二侧面处设有第三负极柱，方形锂离子电池底端与第三负极柱对应处设有第四正极柱，第三正极柱为突出型极柱或凹入型极柱，第三负极柱为凹入型极柱或突出型极柱，第四正极柱为与第三正极柱相匹配的凹入型极柱或突出型极柱，第四负极柱为与第三负极柱相匹配的突出型极柱或凹入型极柱。本发明可使同类型电池只需要进行简单的拼接嵌入即可并联，结构简单，拆装方便，极大地减少了电池模组的内阻。

Description

一种自堆叠锂离子电池和电池模组
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种自堆叠锂离子电池和电池模组。
背景技术
锂电池因为其能量密度高、质量轻、环保无污染等，被被广泛使用。在大型的应用领域，如电动汽车中，锂电池则需要组成电池包的形式投入到应用中。
如附图5所示，方形电池的成组方式一般是将单体电池竖直放置固定在塑料件上后，用连接片、导线板等连接件将电池的正负极按照指定方式连接，制得电池模块，再将若干个电池模块通过各种连接件焊接制得电池包。这样制得电池需要很多的通过单体电池——电池模块——电池包的层级，需要很多的连接件完成单体电池和电池模块的焊接，这样会影响电池的成组效率，而且也会增加额外的电阻；同样，电池竖直放置的方式也会使电池包在竖直方向高度较高，在安装到电动汽车中时，也会造成较大的空间占用。
发明内容
为了解决背景技术存在的技术问题，本发明提出的一种自堆叠锂离子电池和电池模组。
本发明提出的一种自堆叠锂离子电池，包括方形锂离子电池，方形锂离子电池包括相对的第一侧面和第二侧面，方形锂离子电池顶端靠近第一侧面处设有第三正极柱，方形锂离子电池底端与第三正极柱对应处设有第四正极柱，方形锂离子电池顶端靠近第二侧面处设有第三负极柱，方形锂离子电池底端与第三负极柱对应处设有第四正极柱；
第三正极柱为突出型极柱或凹入型极柱，第三负极柱为凹入型极柱或突出型极柱，第四正极柱为与第三正极柱相匹配的凹入型极柱或突出型极柱，第四负极柱为与第三负极柱相匹配的突出型极柱或凹入型极柱。
优选地，第一侧面上设有若干正极柱，第二侧面上与正极柱对应处均设有负极柱，正极柱为突出型极柱或凹入型极柱，负极柱为与对应的正极柱相匹配的凹入型极柱或突出型极柱。
优选地，正极柱的数量为两个，分别为第一正极柱和第二正极柱；
负极柱的数量为两个，分别为与第一正极柱对应的第一负极柱和与第二正极柱对应的第二负极柱。
优选地，第一正极柱为突出型极柱或凹入型极柱，第二正极柱为凹入型极柱或突出型极柱，第一负极柱为与第一正极柱相匹配的凹入型极柱或突出型极柱，第二负极柱为与第二正极柱相匹配的突出型极柱或凹入型极柱。
优选地，方形锂离子电池包括方形壳体和安装在方形壳体内的电芯；
方形壳体包括沿第一侧面向第二侧面依次设置的第一半壳体、绝缘连接结构和第二半壳体，第一半壳体和第二半壳体采用金属材料制成，第一半壳体和第二半壳体通过绝缘连接结构连接形成密闭的方形壳体，电芯为叠片式结构或巻绕式结构；
电芯与第三正极柱或/和第四正极柱对应处分别设有一个正极耳，正极耳和对应的第三正极柱或/和第四正极柱通过正极软连接片固定连接，电芯与第三负极柱或/和第四负极柱对应处分别设有一个负极耳，负极耳和对应的第三负极柱或/和第四负极柱通过负极软连接片固定连接。
优选地，绝缘连接结构为与方形壳体相匹配的绝缘固定环，第一半壳体和第二半壳体通过绝缘固定环进行绝缘密封固定。
优选地，第一半壳体和第二半壳体均与绝缘固定环经注塑工艺成一体结构。
优选地，电芯和方形壳体之间设有绝缘止动架。
优选地，第一半壳体和第二半壳体采用铝制成。
本发明还提出了一种电池模组，包括多个如上述所述的任意一种自堆叠锂离子电池。
本发明中第三正极柱和第四正极柱对应匹配，第三负极柱和第四负极柱对应匹配，同类型方形锂离子电池只需要进行简单的拼接嵌入即可使多个方形离子电池进行并联，结构简单，拆装方便，便于维修和替换，而且方形离子电池之间不需要连接件焊接连接，极大地减少了除方形离子电池自身内阻外的连接件的接触等的内阻。
附图说明
图1为本发明提出的一种自堆叠锂离子电池的结构示意图。
图2为本发明中的电芯和第三正极柱的连接示意图。
图3为本发明提供的自堆叠锂离子电池串联方式的示意图。
图4为本发明提供的自堆叠锂离子电池并联方式的示意图。
图5为现有技术中的锂离子电池的并联方式的示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种自堆叠锂离子电池，包括方形锂离子电池，方形锂离子电池包括相对的第一侧面和第二侧面，方形锂离子电池顶端靠近第一侧面处设有第三正极柱2，方形锂离子电池底端与第三正极柱2对应处设有第四正极柱，方形锂离子电池顶端靠近第二侧面处设有第三负极柱3，方形锂离子电池底端与第三负极柱3对应处设有第四正极柱；
第三正极柱2为突出型极柱或凹入型极柱，第三负极柱3为凹入型极柱或突出型极柱，第四正极柱为与第三正极柱2相匹配的凹入型极柱或突出型极柱，第四负极柱为与第三负极柱3相匹配的突出型极柱或凹入型极柱。
本发明中第三正极柱2和第四正极柱对应匹配，第三负极柱3和第四负极柱对应匹配，同类型方形锂离子电池只需要进行简单的拼接嵌入即可使多个方形离子电池进行并联，结构简单，拆装方便，而且方形离子电池之间不需要连接件焊接连接，极大地减少了除方形离子电池自身内阻外的连接件的接触等的内阻。
当然，在具体实施方式中，第三正极柱2和第三负极柱3的极柱类型情况包括四种:
第一种情况：第三正极柱2为突出型极柱，第三负极柱3为突出型极柱；
第一种情况：第三正极柱2为凹入型极柱，第三负极柱3为凹入型极柱；
第三种情况：第三正极柱2为突出型极柱，第三负极柱3为凹入型极柱；
第三种情况：第三正极柱2为凹入型极柱，第三负极柱3为突出型极柱。
为了方便使方形锂离子电池串联使用，在本实施方式中，第一侧面上设有若干正极柱，第二侧面上与正极柱对应处均设有负极柱，正极柱为突出型极柱或凹入型极柱，负极柱为与对应的正极柱相匹配的凹入型极柱或突出型极柱。
本发明中通过在第一侧面设置的正极柱以及设置在第二侧面的负极柱，可使多个方形锂离子电池在宽度方向进行堆叠，具有扁平化的特点，可以减少电池包在大型产品中所占用的空间，从结构的角度提高了电池包的能量密度，而且同类型方形锂离子电池只需要进行简单的拼接嵌入即可使多个方形离子电池进行串联或并联，结构简单，拆装方便，方形离子电池之间不需要连接件焊接连接，极大地减少了除方形离子电池自身内阻外的连接件的接触等的内阻。
参照图1和图2，为了保证方形离子电池在宽度方向上的拼接嵌合效果，在本实施方式中，正极柱的数量为两个，分别为第一正极柱5和第二正极柱4；
负极柱的数量为两个，分别为与第一正极柱5对应的第一负极柱和与第二正极柱4对应的第二负极柱。
具体的，第一正极柱5为突出型极柱或凹入型极柱，第二正极柱4为凹入型极柱或突出型极柱，第一负极柱为与第一正极柱5相匹配的凹入型极柱或突出型极柱，第二负极柱为与第二正极柱4相匹配的突出型极柱或凹入型极柱。
应当指出的是，第一正极柱5和第二正极柱4的极柱类型情况包括四种:
第一种情况：第一正极柱5为突出型极柱，第二正极柱4为突出型极柱；
第一种情况：第一正极柱5为凹入型极柱，第二正极柱4为凹入型极柱；
第三种情况：第一正极柱5为突出型极柱，第二正极柱4为凹入型极柱；
第三种情况：第一正极柱5为凹入型极柱，第二正极柱4为突出型极柱。
参照图2，为了使方形锂离子电池的各个极柱带电，从而方便该方形锂离子电池的串联或者并联使用，在本实施方式中，方形锂离子电池包括方形壳体1和安装在方形壳体1内的电芯6；
方形壳体1包括沿第一侧面到第二侧面的方向依次设置的第一半壳体11、绝缘连接结构和第二半壳体13，第一半壳体11和第二半壳体13采用金属材料制成，第一半壳体11和第二半壳体13通过绝缘连接结构连接形成密闭的方形壳体1，电芯6为叠片式结构或巻绕式结构；
电芯6与第三正极柱2或/和第四正极柱对应处分别设有一个正极耳，正极耳和对应的第三正极柱2或/和第四正极柱通过正极软连接片固定连接，电芯6与第三负极柱3或/和第四负极柱对应处分别设有一个负极耳，负极耳和对应的第三负极柱3或/和第四负极柱通过负极软连接片固定连接。
具体的，正极软连接片和负极软连接片的长度根据实际情况进行选择。
为了使第一半壳体11和第二半壳体13绝缘固定，在本实施方式中，绝缘连接结构12为与方形壳体1相匹配的绝缘固定环，第一半壳体11和第二半壳体13通过绝缘固定环进行绝缘密封固定。
为了使方形壳体1连接更加稳定，在本实施方式中，第一半壳体11和第二半壳体13均与绝缘固定环经过经注塑工艺成一体结构。
应当指出的是，第一半壳体11和第二半壳体13还可以通过其他结构进行绝缘固定，如绝缘固定环两端均开设有卡接槽，绝缘固定环与第一半壳体11和第二半壳体13卡接固定，在此不限制绝缘连接结构12的具体结构。
为了提高电芯6以及方形锂离子电池的稳定性，在本实施方式中，电芯6和方形壳体1之间设有绝缘止动架。
在本实施方式中，第一半壳体11和第二半壳体13采用铝制成。
参照图3和图4，为了提高电池模组的能量密度，本发明还提出了一种电池模组，包括多个如上述所述的任意一种自堆叠锂离子电池。
本发明可根据使用需求在高度和/或宽度方向堆叠该自堆叠锂离子电池，使多个自堆叠锂离子电池串并联以形成电池模组，有效降低了电池模组的整体内阻，提高能量密度，简化结构，插装方便。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自堆叠锂离子电池，其特征在于，包括方形锂离子电池，方形锂离子电池包括相对的第一侧面和第二侧面，
第一侧面上设有两个正极柱，分别为第一正极柱（5）、第二正极柱（4）；第二侧面上与正极柱对应处均设有负极柱，负极柱的数量为两个，分别为与第一正极柱（5）对应的第一负极柱和与第二正极柱（4）对应的第二负极柱，正极柱为突出型极柱或凹入型极柱，负极柱为与对应的正极柱相匹配的凹入型极柱或突出型极柱；
方形锂离子电池顶端靠近第一侧面处设有第三正极柱（2），方形锂离子电池底端与第三正极柱（2）对应处设有第四正极柱，方形锂离子电池顶端靠近第二侧面处设有第三负极柱（3），方形锂离子电池底端与第三负极柱（3）对应处设有第四正极柱；
第三正极柱（2）为突出型极柱或凹入型极柱，第三负极柱（3）为凹入型极柱或突出型极柱，第四正极柱为与第三正极柱（2）相匹配的凹入型极柱或突出型极柱，第四负极柱为与第三负极柱（3）相匹配的突出型极柱或凹入型极柱；
方形锂离子电池包括方形壳体（1）和安装在方形壳体（1）内的电芯（6）；
电芯（6）与第三正极柱（2）或/和第四正极柱对应处分别设有一个正极耳，正极耳和对应的第三正极柱（2）或/和第四正极柱通过正极软连接片固定连接，电芯（6）与第三负极柱（3）或/和第四负极柱对应处分别设有一个负极耳，负极耳和对应的第三负极柱（3）或/和第四负极柱通过负极软连接片固定连接；
方形壳体（1）包括沿第一侧面到第二侧面的方向依次设置的第一半壳体（11）、绝缘连接结构（12）和第二半壳体（13），第一半壳体（11）和第二半壳体（13）采用金属材料制成，第一半壳体（11）和第二半壳体（13）通过绝缘连接结构（12）连接形成密闭的方形壳体（1），电芯（6）为叠片式结构或巻绕式结构；
绝缘连接结构（12）为与方形壳体（1）相匹配的绝缘固定环，第一半壳体（11）和第二半壳体（13）通过绝缘固定环进行绝缘密封固定。
2.根据权利要求1所述的自堆叠锂离子电池，其特征在于，第一半壳体（11）和第二半壳体（13）均与绝缘固定环经注塑工艺成一体结构。
3.根据权利要求1所述的自堆叠锂离子电池，其特征在于，电芯（6）和方形壳体（1）之间设有绝缘止动架。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的自堆叠锂离子电池，其特征在于，第一半壳体（11）和第二半壳体（13）采用铝制成。
5.一种电池模组，其特征在于，包括多个如上述权利要求1-4任意一项所述的自堆叠锂离子电池。
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