CN113067067B - 单体电池和具有其的电池模组、动力电池包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单体电池和具有其的电池模组、动力电池包，所述单体电池包括：极芯；壳体，所述壳体内设有至少一个隔板，至少一个所述隔板将所述壳体内部分隔成电池腔和至少一个冷却腔，所述极芯设在所述电池腔内，至少一个所述隔板上设有至少一个防爆装置，所述防爆装置构造成当所述电池腔内的压力大于预定压力时所述防爆装置被冲破。根据本发明的单体电池，使冷却液能够通过隔板与电池腔直接接触，提升了导热效率。而且，当单体电池发生热失控时，隔板上的防爆装置可以被冲破，从而使冷却液可以直接通过防爆装置进入电池腔内为单体电池降温，避免进一步热失控的发生，提高了单体电池的安全性。

Description

单体电池和具有其的电池模组、动力电池包

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种单体电池和具有其的电池模组、动力电池包。

背景技术

电池模组的工作电流大，产热量大，同时由于电池模组处于一个相对封闭的环境，就会导致单体电池的温度上升，因此，通常采用液冷管对电池模组的单体电池进行散热。

相关技术中，液冷管需要与单体电池接触来实现单体电池的散热。为保证液冷管与单体电池充分接触，需要在电池模组与液冷管之间增加导热垫或者导热胶。然而，导热垫或导热胶的导热系数比较低，从而导致单体电池的冷却效率较低。而且，导热垫或导热胶存在老化失效的风险，影响导热的一致性，从而造成电池模组的寿命加速衰减。

另外，当由于机械滥用、电滥用或单体电池内部短路等导致电池模组发生热失控时，通常是对单体电池外部进行冷却、隔离或灭火。然而，由于热失控已经发生，这种控制方式的效果较差，不能很好地为单体电池降温。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种单体电池，所述单体电池的冷却效率较高，可以避免进一步热失控的发生。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述单体电池的电池模组。

本发明的再一个目的在于提出一种具有上述电池模组的动力电池包。

根据本发明第一方面实施例的单体电池，包括：极芯；壳体，所述壳体内设有至少一个隔板，至少一个所述隔板将所述壳体内部分隔成电池腔和至少一个冷却腔，所述极芯设在所述电池腔内，至少一个所述隔板上设有至少一个防爆装置，所述防爆装置构造成当所述电池腔内的压力大于预定压力时所述防爆装置被冲破。

根据本发明实施例的单体电池，通过使至少一个隔板将壳体内部分隔成电池腔和冷却腔，并使至少一个隔板上设有至少一个防爆装置且防爆装置构造成当所述电池腔内的压力大于预定压力时所述防爆装置被冲破，使冷却液能够通过隔板与电池腔直接接触，提升了导热效率，从而可以提升单体电池的性能，延长单体电池的使用寿命。而且，如此设置的单体电池可以无需导热垫或导热胶等中间导热材料，从而可以降低整个单体电池的成本。另外，当单体电池发生热失控时，隔板上的防爆装置可以被冲破，从而使冷却液可以直接通过防爆装置进入电池腔内为单体电池降温，避免进一步热失控的发生，提高了单体电池的安全性。

根据本发明的一些实施例，所述隔板上设有两个所述防爆装置，两个所述防爆装置分别位于所述隔板的长度方向的两端。

根据本发明的一些实施例，所述壳体包括：电池壳体，所述电池壳体内限定出所述电池腔；至少一个冷却壳体，所述冷却壳体连接在所述电池壳体的外表面上，且所述冷却壳体与所述电池壳体之间限定出所述冷却腔，所述隔板为所述电池壳体和所述冷却壳体共用的部分，所述电池壳体和所述冷却壳体一体成型。

根据本发明的一些实施例，所述电池壳体为矩形壳体，所述冷却壳体连接在所述电池壳体的四个侧壁中的至少一个上。

根据本发明的一些实施例，所述冷却壳体为两个，两个所述冷却壳体分别位于所述电池壳体的彼此相对的两个侧壁上。

根据本发明的一些实施例，所述电池壳体、所述冷却壳体和所述隔板挤压成型、拉深成型或铸造成型。

根据本发明的一些实施例，所述电池壳体内设有间隔设置的两个隔板，两个所述隔板与所述电池壳体的侧壁的一部分共同围成所述冷却壳体。

根据本发明的一些实施例，所述冷却壳体的宽度小于等于所述电池壳体的宽度。

根据本发明第二方面实施例的电池模组，包括：多个单体电池，多个所述单体电池并排设置，多个所述单体电池的多个所述冷却壳体连通以限定出冷却通道，每个所述单体电池为根据本发明上述第一方面实施例的单体电池。

根据本发明的一些实施例，所述多个所述冷却壳体相互平行且均位于所述多个所述电池壳体的同一侧，每个所述冷却壳体的两端均敞开，相邻两个所述冷却壳体之间通过冷却接头连通，多个所述冷却壳体通过所述冷却接头限定出S形的所述冷却通道。

根据本发明的一些实施例，每个所述冷却壳体的长度与对应的所述电池壳体的长度相等，所述冷却接头凸出于所述电池壳体的端面。

根据本发明第三方面实施例的动力电池包，包括：外壳；电池模组，所述电池模组设在所述外壳内，所述电池模组为根据本发明上述第二方面实施例的电池模组。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的电池模组的立体图；

图2是根据本发明第一个实施例的壳体的立体图；

图3是图2中所示的壳体的剖面图；

图4是根据本发明第二个实施例的壳体的剖面图；

图5是根据本发明第三个实施例的壳体的剖面图；

图6是根据本发明第四个实施例的壳体的剖面图；

图7是根据本发明第五个实施例的壳体的剖面图；

图8是根据本发明第六个实施例的壳体的剖面图；

图9是根据本发明实施例的动力电池包的立体图。

附图标记：

100：单体电池；

1：极芯；2：壳体；21：隔板；

211：防爆装置；22：电池壳体；221：电池腔；

23：冷却壳体；231：冷却腔；

200：电池模组；201：冷却接头；

300：动力电池包；

301：外壳；3011：托盘；3012：密封盖。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图9描述根据本发明第一方面实施例的单体电池100。

如图1和图9所示，根据本发明第一方面实施例的单体电池100，包括极芯1和壳体2。

具体而言，结合图2-图8，壳体2内设有至少一个隔板21，至少一个隔板21将壳体2内部分隔成电池腔221和至少一个冷却腔231，极芯1设在电池腔221内，至少一个隔板21上设有至少一个防爆装置211，防爆装置211构造成当电池腔221内的压力大于预定压力时防爆装置211被冲破。例如，在图2的示例中，壳体2内设有一个隔板21，壳体2内部被隔板21分隔成电池腔221和一个冷却腔231，隔板21上设有防爆装置211。当单体电池100工作时，电池腔221内的极芯1会将热量传导至隔板21，由于隔板21设在电池腔221和冷却腔231之间，冷却腔231内的冷却液在流动过程中可以将热量排出，实现单体电池100的散热。而且，当单体电池100发生热失控时，电池腔221内的压力会升高，当电池腔221内的压力大于预定压力时，隔板21上的防爆装置211被冲破，冷却腔231和电池腔221导通，此时冷却腔231内的冷却液会通过隔板21上的被冲破区域进入电池腔221内，为单体电池100进行降温。由此，通过上述设置，冷却液可以在冷却腔231内流动实现单体电池100的散热，与传统的单体电池的散热方式相比，冷却液能够通过隔板21与电池腔221直接接触，提升了导热效率，从而可以提升单体电池100的性能，延长单体电池100的使用寿命。而且，如此设置的单体电池100可以无需导热垫或导热胶等中间导热材料，从而可以降低整个单体电池100的成本。另外，当单体电池100发生热失控时，隔板21上的防爆装置211可以被冲破，从而使冷却液可以直接通过防爆装置211进入电池腔221内为单体电池100降温，避免进一步热失控的发生，提高了单体电池100的安全性。

根据本发明实施例的单体电池100，通过使至少一个隔板21将壳体2内部分隔成电池腔221和冷却腔231，并使至少一个隔板21上设有至少一个防爆装置211且防爆装置211构造成当电池腔221内的压力大于预定压力时防爆装置211被冲破，使冷却液能够通过隔板21与电池腔221直接接触，提升了导热效率，从而可以提升单体电池100的性能，延长单体电池100的使用寿命。而且，如此设置的单体电池100可以无需导热垫或导热胶等中间导热材料，从而可以降低整个单体电池100的成本。另外，当单体电池100发生热失控时，隔板21上的防爆装置211可以被冲破，从而使冷却液可以直接通过防爆装置211进入电池腔221内为单体电池100降温，避免进一步热失控的发生，提高了单体电池100的安全性。

在本发明的一些实施例中，结合图2，隔板21上设有两个防爆装置211，两个防爆装置211分别位于隔板21的长度方向的两端。由此，通过在隔板21上设置两个防爆装置211，增加了防爆装置211的可靠性，可以避免由于单个防爆装置211失效而使单体电池100产生进一步热失控，进一步提高了单体电池100的安全性。而且，当电池腔221内的压力大于预定压力时，冷却液可以通过两个防爆装置211进入第一腔体内，实现单体电池100的快速降温。

在本发明的一些具体实施例中，参照图1、图2并结合图3-图8，壳体2包括电池壳体22和至少一个冷却壳体23。具体地，电池壳体22内限定出电池腔221。冷却壳体23连接在电池壳体22的外表面上，且冷却壳体23与电池壳体22之间限定出冷却腔231，隔板21为电池壳体22和冷却壳体23共用的部分，电池壳体22和冷却壳体23一体成型。例如，在图1和图2的示例中，壳体2包括电池壳体22和一个冷却壳体23，电池腔221由电池壳体22限定出，电池壳体22与冷却壳体23的共用部分为上述隔板21，冷却腔231由冷却壳体23限定出。由此，通过上述设置，使冷却液能够通过隔板21与电池壳体22直接接触，提升了导热效率。而且，当电池腔221内的压力大于预定压力时，冷却液能够通过隔板21上的防爆装置211直接进入电池腔221内，避免进一步热失控的出现。另外，壳体2的结构简单，加工方便，有利于降低整个单体电池100的成本。

进一步地，结合图2-图7，电池壳体22为矩形壳体，冷却壳体23连接在电池壳体22的四个侧壁中的至少一个上。由此，壳体2的结构简单，简化了成型工艺，便于加工。

更进一步地，如图4所示，冷却壳体23为两个，两个冷却壳体23分别位于电池壳体22的彼此相对的两个侧壁上。如此设置，电池壳体22的两个侧壁均可以与冷却壳体23内的冷却液直接接触，进一步提升了单体电池100的散热效果。

可选地，电池壳体22、冷却壳体23和隔板21可以挤压成型、拉深成型或铸造成型。如此，壳体2的成型工艺简单，方便加工。

在本发明的一些实施例中，如图8所示，电池壳体22内设有间隔设置的两个隔板21，两个隔板21与电池壳体22的侧壁的一部分共同围成冷却壳体23。例如，在图8的示例中，两个隔板21间隔设置在电池壳体22内，电池壳体22的上侧壁的一部分、下侧壁的一部分与两个隔板21共同围成冷却壳体23。由此，通过设置上述的两个隔板21，冷却壳体23内的冷却液可以通过两个隔板21与电池壳体22内的极芯1充分接触，增大了接触面积，进一步提升了单体电池100的散热效果。

在本发明的一些可选实施例中，如图1-图7所示，冷却壳体23的宽度可以小于电池壳体22的宽度。由此，冷却壳体23的占用空间较小，方便布置。

当然，本发明不限于此，在本发明的另一些可选实施例中，参照图8，冷却壳体23的宽度可以等于电池壳体22的宽度。如此设置，使冷却壳体23内的冷却液可以与电池壳体22充分接触，从而实现较好的散热效果。

如图1所示，根据本发明第二方面实施例的电池模组200，包括多个单体电池100。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

具体而言，多个单体电池100并排设置，多个单体电池100的多个冷却壳体23连通以限定出冷却通道，每个单体电池100为根据本发明上述第一方面实施例的单体电池100。例如，在图1的示例中示出了五个并排设置的单体电池100，每个电池壳体22上连接有一个冷却壳体23，五个冷却壳体23连通并共同限定出冷却通道。当电池模组200工作时，每个单体电池100的极芯1会将热量传导至对应的电池壳体22，由于电池壳体22上连接有冷却壳体23，冷却液在冷却通道内流动的过程中可以将热量排出，实现电池模组200的散热。由此，冷却液可以直接通过多个冷却壳体23限定出的冷却通道实现多个单体电池100的散热，提升了导热效率，保证了电池模组200导热的一致性，从而可以提升电池模组200的性能，延长整个电池模组200的使用寿命。而且，如此设置的电池模组200可以无需导热垫或导热胶等中间导热材料，从而可以降低整个电池模组200的成本。

图1中显示了五个单体电池100用于示例说明的目的，但是普通技术人员在阅读了本申请的技术方案之后、显然可以理解将该方案应用到其它数量的单体电池100的技术方案中，这也落入本发明的保护范围之内。

根据本发明实施例的电池模组200，通过采用上述的单体电池100，并使多个单体电池100并排设置且多个冷却壳体23连通以限定出冷却通道，冷却液可以直接通过多个冷却壳体23限定出的冷却通道实现多个单体电池100的散热，提升了导热效率，保证了电池模组200导热的一致性，防止电池模组200产生局部高温，从而可以提升电池模组200的性能，延长整个电池模组200的使用寿命。而且，如此设置的电池模组200可以无需导热垫或导热胶等中间导热材料，从而可以降低整个电池模组200的成本。

在本发明的一些实施例中，参照图1，多个冷却壳体23相互平行且均位于多个电池壳体22的同一侧，每个冷却壳体23的两端均敞开，相邻两个冷却壳体23之间通过冷却接头201连通，多个冷却壳体23通过冷却接头201限定出S形的冷却通道。例如，在图1的示例中示出了五个相互平行的冷却壳体23，冷却接头201连接在相邻两个冷却壳体23的敞开的端部，五个冷却壳体23和冷却接头201共同限定出冷却通道，冷却通道呈S形，冷却液通过在S形的冷却通道内流动实现电池模组200的散热。由此，通过设置冷却接头201，冷却接头201可以连通多个冷却壳体23，从而限定出S形的冷却通道，实现较好的散热效果。而且，如此设置的冷却壳体23和冷却接头201的占用空间较小，使电池模组200的结构更加紧凑。

进一步地，结合图1，每个冷却壳体23的长度与对应的电池壳体22的长度相等，冷却接头201凸出于电池壳体22的端面。如此设置，可以增加冷却通道的长度，使冷却液与电池壳体22的接触面积更大，从而可以提升散热效率，实现电池模组200的充分散热。

可选地，冷却接头201为绝缘件。由此，通过使冷却接头201为绝缘件，可以防止冷却接头201与多个单体电池100电连接，保证电池模组200的正常工作，且可以延长电池模组200的使用寿命。

根据本发明第三方面实施例的动力电池包300，如图9所示，包括外壳301和电池模组200。电池模组200设在外壳301内，电池模组200为根据本发明上述第二方面实施例的电池模组200。

根据本发明实施例的动力电池包300，通过采用上述电池模组200，冷却液能够与电池壳体22直接接触，提升了导热效率，电池模组200的导热一致性较高，从而可以提高动力电池包300的工作效率，延长动力电池包300的使用寿命。

在本发明的一些实施例中，参照图9，外壳301包括托盘3011和密封盖3012。具体地，托盘3011的顶部敞开，密封盖3012扣合在托盘3011的顶部，密封盖3012和托盘3011共同限定出用于容纳电池模组200的容纳空间。例如，在图9的示例中，外壳301包括顶部敞开的托盘3011，密封盖3012与托盘3011相扣合限定出容纳空间，电池模组200容纳在容纳空间内。由此，通过上述设置，使电池模组200可以容纳在外壳301内，且外壳301的结构简单，成型难度较低。

根据本发明第四方面实施例的电动汽车(图未示出)，包括根据本发明上述第三方面实施例的动力电池包300。

根据本发明实施例的电动汽车，通过采用上述动力电池包300，动力电池包300的散热效率较高，从而可以为电动汽车提供充足的动力，提升电动汽车的整体性能。

根据本发明实施例的电动汽车的其他构成例如车身等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种单体电池，其特征在于，包括：

极芯；

壳体，所述壳体内设有至少一个隔板，至少一个所述隔板将所述壳体内部分隔成电池腔和至少一个冷却腔，所述极芯设在所述电池腔内，至少一个所述隔板上设有至少一个防爆装置，所述防爆装置构造成当所述电池腔内的压力大于预定压力时所述防爆装置被冲破；

所述隔板设在所述电池腔和所述冷却腔之间，所述冷却腔内的冷却液在流动过程中可以将热量排出；

所述壳体包括电池壳体和至少一个冷却壳体，且每个所述冷却壳体的两端均敞开。

2.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述隔板上设有两个所述防爆装置，两个所述防爆装置分别位于所述隔板的长度方向的两端。

3.根据权利要求1或2所述的单体电池，其特征在于，

所述电池壳体内限定出所述电池腔；

所述冷却壳体连接在所述电池壳体的外表面上，且所述冷却壳体与所述电池壳体之间限定出所述冷却腔，所述隔板为所述电池壳体和所述冷却壳体共用的部分，所述电池壳体和所述冷却壳体一体成型。

4.根据权利要求3所述的单体电池，其特征在于，所述电池壳体为矩形壳体，所述冷却壳体连接在所述电池壳体的四个侧壁中的至少一个上。

5.根据权利要求4所述的单体电池，其特征在于，所述冷却壳体为两个，两个所述冷却壳体分别位于所述电池壳体的彼此相对的两个侧壁上。

6.根据权利要求3所述的单体电池，其特征在于，所述电池壳体、所述冷却壳体和所述隔板挤压成型、拉深成型或铸造成型。

7.根据权利要求1或2所述的单体电池，其特征在于，所述电池壳体内设有间隔设置的两个隔板，两个所述隔板与所述电池壳体的侧壁的一部分共同围成所述冷却壳体。

8.根据权利要求1或2所述的单体电池，其特征在于，所述冷却壳体的宽度小于等于所述电池壳体的宽度。

9.一种电池模组，其特征在于，包括：

多个单体电池，多个所述单体电池并排设置，多个所述单体电池的多个所述冷却壳体连通以限定出冷却通道，每个所述单体电池为根据权利要求1-8中任一项所述的单体电池。

10.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于，所述多个所述冷却壳体相互平行且均位于所述多个所述电池壳体的同一侧，每个所述冷却壳体的两端均敞开，相邻两个所述冷却壳体之间通过冷却接头连通，多个所述冷却壳体通过所述冷却接头限定出S形的所述冷却通道。

11.根据权利要求10所述的电池模组，其特征在于，每个所述冷却壳体的长度与对应的所述电池壳体的长度相等，所述冷却接头凸出于所述电池壳体的端面。

12.一种动力电池包，包括：

外壳；

电池模组，所述电池模组设在所述外壳内，所述电池模组为根据权利要求9-11中任一项所述的电池模组。