CN113241494A - 电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池组件，电池组件包含至少两个电池单元，每个电池单元包含至少两个单体电池；其中，相邻两个电池单元之间设置有隔热垫，属于同一电池单元的至少一对相邻的两个单体电池以各自大面相接触。通过上述设计，在具有相同电池模组空间条件下，本发明提出的电池组件能够使得隔热垫具有足够的安装空间，即隔热垫的厚度较大，避免相邻两个电池单元内的电池热失控，引发电池安全风险，同时避免因电池单元内所有电池之间均直接接触设置而导致产生较大的膨胀力引发电池的安全风险的问题。

Description

电池组件
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池组件。
背景技术
现有电池组件结构中的长度方向上的空间有限，与之匹配的电池尺寸也已经标准化，长度空间除电池厚度以外，剩余的空间有限，加之还需要考虑电池呼吸效应需要的膨胀空间，可用于隔热垫设计空间非常有限。然而，当电池组件内某单体电池发生热失控时，其产生的热量又需要足够厚度的隔热垫才能产生热抑制效果。因此，现有电池组件由于采用隔热空间进行单串间隔热设计，电池组件内热抑制效果不好，导致热扩散风险升高。
发明内容
本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种隔热垫有足够的安装空间且隔热效果较佳的电池组件。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供一种电池组件，其特征在于，所述电池组件包含至少两个电池单元，每个所述电池单元包含至少两个单体电池；其中，相邻两个所述电池单元之间设置有隔热垫，属于同一所述电池单元的至少一对相邻的两个所述单体电池以各自大面相接触。
由上述技术方案可知，本发明提出的电池组件的优点和积极效果在于：
本发明提出的电池组件，相邻两个电池单元之间设置有隔热垫，属于同一电池单元的至少一对相邻的两个单体电池以各自大面相接触。通过上述设计，在具有相同电池模组空间条件下，本发明提出的电池组件能够使得隔热垫具有足够的安装空间，即隔热垫的厚度较大，避免相邻两个电池单元内的电池热失控，引发电池安全风险，同时避免因电池单元内所有电池之间均直接接触设置而导致产生较大的膨胀力引发电池的安全风险的问题。
附图说明
通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种电池组件的部分结构示意图；
图2是图1示出的电池组件的隔热垫的结构示意图；
图3是根据另一示例性实施例示出的一种电池组件的部分结构示意图；
图4是根据另一示例性实施例示出的一种电池组件的部分结构示意图；
图5是根据另一示例性实施例示出的一种电池组件的部分结构示意图；
图6是根据另一示例性实施例示出的一种电池组件的部分结构示意图；
图7是根据另一示例性实施例示出的一种电池组件的部分结构示意图。
附图标记说明如下：
110.电池单元；
111.单体电池；
200.隔热垫；
201.第一隔热垫；
202.第二隔热垫；
210.缓冲框；
220.隔热层；
300.端板；
400.缓冲垫；
d1.厚度；
d2.厚度；
X.第一方向。
具体实施例
体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。
在对本发明的不同示例性实施例的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本发明的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”、“之间”、“之内”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。
实施例一
参阅图1，其代表性地示出了本发明提出的电池组件的部分结构示意图，具体示出了电池组件的电池单元110和隔热垫200。在该示例性实施例中，本发明提出的电池组件是以应用于车载电池包为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本发明的相关设计应用于其他类型的电池包或者其他应用场合中，而对下述的具体实施例做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的电池组件的原理的范围内。
如图1所示，在本实施例中，本发明提出的电池组件包含电池单元110以及隔热垫200。配合参阅图2，图2中代表性地示出了能够体现本发明原理的隔热垫200的结构示意图。以下将结合上述附图，对本发明提出的电池组件的各主要组成部分的结构、连接方式和功能关系进行详细说明。
如图1所示，在本实施例中，本发明提出的电池组件包含两个电池单元110，每个电池单元110包含两个单体电池111。在此基础上，隔热垫200设置在相邻两个电池单元110之间。属于同一个电池单元110的相邻两个单体电池111以各自大面相接触。通过上述设计，在具有相同电池模组空间条件下，本发明提出的电池单元件能够使得隔热垫具有足够的安装空间，即隔热垫的厚度较大，避免相邻两个电池单元内的电池热失控，引发电池安全风险，同时避免因电池单元内所有电池之间均直接接触设置而导致产生较大的膨胀力引发电池的安全风险的问题。
应当理解的是，在其他实施例中，本发明提出的电池组件亦可包含三个或者三个以上的电池单元110，每个电池单元110亦可包含三个或者三个以上的单体电池111。换言之，在符合本发明的设计构思的各种可能的实施例中，电池组件包含至少两个电池单元110，每个电池单元110包含至少两个单体电池111。在此基础上，相邻两个电池单元110之间设置有隔热垫200，属于同一电池单元110的至少一对相邻的两个单体电池111以各自大面相接触。
需说明的是，当电池单元110包含三个及三个以上单体电池111时，电池单元110内的所有相邻的单体电池111均以各自大面相接触。在其他实施方式中，当电池单元110包含三个及三个以上单体电池111时，至少其中两个相邻的单体电池111以各自的大面相接触。
可选地，如图2所示，在本实施例中，隔热垫200可以包含缓冲框210以及隔热层220。具体而言，该缓冲框210包含缓冲材料，且缓冲框210呈框型结构，例如但不限于矩形框型结构。隔热层220设置在缓冲框210中。通过上述设计，隔热垫200能够实现缓冲功能与隔热功能的平衡。
进一步地，基于隔热垫200包含缓冲框210以及隔热垫220的设计，在本实施例中，缓冲框210包含的缓冲材料可以具体包含硅胶。据此，硅胶具有可塑性，在受到挤压力时可以产生形变，当挤压力撤去后则恢复形变，对于电池组件中的单体电池111在充放电过程中产生的膨胀和恢复形变，具有良好的缓冲效果。
进一步地，基于隔热垫200包含缓冲框210以及隔热垫220的设计，在本实施例中，隔热层220的材质可以包含气凝胶。据此，气凝胶可以有效阻隔电池单元110之间热量的传递，热抑制效果好，减小了电池热扩散的风险，提高了电池组件的安全性。
可选地，如图3所示，在本实施方式中，属于同一个电池单元110中的至少两个单体电池111可以为并联电池，且该并联电池内的所有单体电池111可以以各自大面相接触。据此，由于并联的电池单元110通过导电排连接，导电排会快速传导热量，能够有效减少通过导电排进行热量传导的风险，避免热扩散，进一步提高电池组件的安全性。
可选地，在符合本发明提出的电池组件的设计构思的各种可能的示例性实施例中，电池组件可以包含电池模组和电池包。
需说明的是，相比于现有电池组件在各对相邻的两个电池单元之间均设置隔热垫的方案，本发明只在相邻的两个电池单元110之间设置隔热垫200，且将属于同一电池单元110的相邻两个单体电池111以各自的大面相接触。其中，隔热垫200的厚度可以大于或者等于一基准厚度，该基准厚度需满足“相邻电池单元110相对的任一表面由隔热垫200隔热后的温度，小于相邻电池单元110相对的任一表面受热产生热失控的临界温度”的条件。并且，当隔热垫200的厚度等于基准厚度时，隔热垫200的厚度相当于放置电池组件中的电池热失控所需要的隔热垫的最小厚度，在避免电池热扩散的风险，提高电池组件的安全性的同时，能够进一步节约生产成本。
举例而言，以电池组件采用2P8S的电池成组方式为例，本发明通过采用每相邻两个电池单元之间放置一个隔热垫的设计，能够将电池组件内的16个单体电池大致分割为4个隔热区间。采用上述设计，隔热垫的数量由现有方案所需采用的7个变为3个，且根据上述条件，单个隔热垫的厚度也由现有方案所需的1.58mm变为3.69mm。经试验论证，上述电池组件在产生电池热失控后的大面温度约为650℃～750℃，电池大面受热热失控临界温度T约为250℃，经隔热垫隔热后的温度需小于250℃，根据不同厚度的隔热垫大面650℃～750℃受热测试结果，隔热垫选择3mm的厚度即可实现隔热垫隔热后温度小于250℃。
对于隔热垫厚度的具体选择，由于电池大面受热热失控温度与电池的尺寸、体系、极耳引出方式及电芯的排布方式等均有关，因此电池热失控后大面温度并不是定值，隔热垫厚度的选择与电池热失控后大面温度成正比，隔热垫厚度至少大于使得热失控相邻区间的电池大面温度小于热失控临界温度的隔热垫厚度。为提升模组的空间利用率，降低热失控电池的数量，在不改变电池组件长度的条件下，分区间进行隔热，减少隔热垫的数量进而提高隔热垫的厚度，隔热区间内不进行隔热和缓冲设置，采用区间隔热的方式，对于每个隔热区间内的电池，可以实现电池间的紧密排布，区间内电池接触设置，进而提高隔热垫的厚度，提升隔热垫的隔热能力，为避免隔热区间内的电池数量过多，根据模组内有限空间，使得在满足隔热垫隔热能力的条件下，区间电池数量最少。
实施例二
基于上述对本发明提出的电池组件的第一实施例的详细说明，以下结合图3，将对本发明提出的第二实施例进行说明。其中，电池组件在第二实施例中采用了与上述第一实施例大致相同的设计，以下将具体对电池组件在第二实施例中区别于第一实施例的部分内容进行说明。
如图3所示，在本实施例中，本发明提出的电池组件包含两个电池单元110，每个电池单元110包含四个单体电池111。在此基础上，隔热垫200设置在相邻两个电池单元110之间。属于同一个电池单元110的相邻两个单体电池111以各自大面相接触。
应当理解的是，在其他实施例中，本发明提出的电池组件亦可包含三个或者三个以上的电池单元110，每个电池单元110亦可包含两个、三个、五个或者五个以上的单体电池111。换言之，在符合本发明的设计构思的各种可能的实施例中，电池组件包含至少两个电池单元110，每个电池单元110包含至少两个单体电池111。
实施例三
基于上述对本发明提出的电池组件的第一实施例的详细说明，以下结合图4，将对本发明提出的第三实施例进行说明。其中，电池组件在第三实施例中采用了与上述第一实施例大致相同的设计，以下将具体对电池组件在第三实施例中区别于第一实施例的部分内容进行说明。
如图4所示，在本实施例中，本发明提出的电池组件包含四个电池单元110，每个电池单元110包含四个单体电池111。其中，各相邻两个电池单元110之间分别设置有隔热垫，即共有三个隔热垫。这三个隔热垫中，定义位于第一方向X(即电池单元110的排列方向)上两端的两个隔热垫分别为第一隔热垫201，并定义其余的隔热垫为第二隔热垫202。在此基础上，第一隔热垫201的厚度d1可以大于第二隔热垫202的厚度d2。据此，由于第一隔热垫201需要承受相邻两个电池单元110的电池的热量，相比于中间的第二隔热垫202需要承受的热量更大，因此通过加厚第二隔热垫210，能够进一步提高电池组件的安全性。
承上所述，第一隔热垫201和第二隔热垫202的区分需隔热垫的数量为三个或者三个以上，因此，本实施例亦可理解为，当电池组件包含至少四个电池单元110时，在电池单元110的排列方向上，位于两端的隔热垫的厚度大于其他隔热垫的厚度。
实施例四
基于上述对本发明提出的电池组件的第一实施例的详细说明，以下结合图5，将对本发明提出的第四实施例进行说明。其中，电池组件在第四实施例中采用了与上述第一实施例大致相同的设计，以下将具体对电池组件在第四实施例中区别于第一实施例的部分内容进行说明。
如图5所示，在本实施例中，本发明提出的电池组件包含两个电池单元110，每个电池单元110包含四个单体电池111。相邻两个电池单元110之间设置有隔热垫200。其中，本发明提出的电池组件还包含端板300，端板300设置在电池单元110的两端处。在此基础上，端板300与相邻的电池单元110的大面之间可以设置有隔热垫200。据此，由于端板300的材质通常包含金属，具有较好的导热性，在端板300和相邻的电池单元110的大面之间设置隔热垫200，能够有效避免电池组件内热扩散，提高与端板300接触的其他部件的安全性。
实施例五
基于上述对本发明提出的电池组件的第一实施例的详细说明，以下结合图6，将对本发明提出的第五实施例进行说明。其中，电池组件在第五实施例中采用了与上述第一实施例大致相同的设计，以下将具体对电池组件在第五实施例中区别于第一实施例的部分内容进行说明。
如图6所示，在本实施例中，本发明提出的电池组件包含两个电池单元110，每个电池单元110包含四个单体电池111。相邻两个电池单元110之间设置有隔热垫200。在此基础上，属于同一电池单元110的相邻两个单体电池111之间设置有缓冲垫400。即，在电池单元110内，除了直接接触的单体电池111以外，其他单体电池111之间可以设置缓冲垫400，据此能够有效地减缓单体电池111之间的膨胀所带来的影响，进一步达到隔热与缓冲的平衡，进一步提高电池组件的安全性能。
在其他实施例中，当一个电池单元110包含两个、三个、五个或者五个以上单体电池111时，对于属于同一个电池单元110的这些单体电池111而言，可以在至少其中一对相邻的两个单体电池111之间设置缓冲垫400，亦可在每一对相邻的两个单体电池111之间设置缓冲垫400。
实施例六
基于上述对本发明提出的电池组件的第一至第五实施例的详细说明，以下结合图7，将对本发明提出的第六实施例进行说明。其中，电池组件在第六实施例中采用了与上述第一至第五实施例大致相同的设计，以下将具体对电池组件在第六实施例中区别于第一至第五实施例的部分内容进行说明。
如图7所示，在本实施例中，本发明提出的电池组件包含四个电池单元110，每个电池单元110包含四个单体电池111。相邻两个电池单元110之间设置有隔热垫。电池组件还包含端板300，端板300设置在电池单元110的两端处。端板300与相邻的电池单元110的大面之间也设置有隔热垫。即，电池组件共计五个隔热垫。在此基础上，定义位于第一方向X上两端的两个隔热垫分别为第一隔热垫201，即设置在电池单元110大面与端板300之间的隔热垫为第一隔热垫201，并定义其余的隔热垫为第二隔热垫202，第一隔热垫201的厚度d1大于第二隔热垫202的厚度d2。另外，属于同一电池单元110的相邻两个单体电池111之间设置有缓冲垫400。
在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的电池组件仅仅是能够采用本发明原理的许多种电池组件中的几个示例。应当清楚地理解，本发明的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的电池组件的任何细节或任何部件。
例如，各附图中示出的单体电池111、隔热垫200、端板300和缓冲垫400均仅为示例性地，旨在示出各结构的排列方式，图中显示的各结构的厚度关系均不具有限定含义。
综上所述，本发明提出的电池组件，相邻两个电池单元之间设置有隔热垫，属于同一电池单元的至少一对相邻的两个单体电池以各自大面相接触。通过上述设计，在具有相同电池模组空间条件下，本发明提出的电池组件能够使得隔热垫具有足够的安装空间，即隔热垫的厚度较大，避免相邻两个电池单元110内的电池热失控，引发电池安全风险，同时避免因电池单元内所有电池之间均直接接触设置而导致产生较大的膨胀力引发电池的安全风险的问题。
以上详细地描述和/或图示了本发明提出的电池组件的示例性实施例。但本发明的实施例不限于这里所描述的特定实施例，相反，每个实施例的组成部分和/或步骤可与这里所描述的其它组成部分和/或步骤独立和分开使用。一个实施例的每个组成部分和/或每个步骤也可与其它实施例的其它组成部分和/或步骤结合使用。在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时，用语“一个”、“一”和“上述”等用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。此外，权利要求书及说明书中的术语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。
虽然已根据不同的特定实施例对本发明提出的电池组件进行了描述，但本领域技术人员将会认识到可在权利要求的精神和范围内对本发明的实施进行改动。

Claims (10)

1.一种电池组件，其特征在于，所述电池组件包含至少两个电池单元，每个所述电池单元包含至少两个单体电池；其中，相邻两个所述电池单元之间设置有隔热垫，属于同一所述电池单元的至少一对相邻的两个所述单体电池以各自大面相接触。
2.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，所述电池单元内的所有相邻的所述单体电池以各自大面相接触。
3.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，属于同一个所述电池单元中至少两个所述单体电池为并联电池，且所述并联电池内的所有所述单体电池以各自大面相接触。
4.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，所述隔热垫的厚度大于一基准厚度，所述基准厚度满足“相邻所述电池单元相对的任一表面由所述隔热垫隔热后的温度，小于相邻所述电池单元相对的任一表面受热产生热失控的临界温度”的条件。
5.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，所述隔热垫的厚度等于一基准厚度，所述基准厚度满足“相邻所述电池单元相对的任一表面由所述隔热垫隔热后的温度，小于相邻所述电池单元相对的任一表面受热产生热失控的临界温度”的条件。
6.根据权利要求1～5任一所述的电池组件，其特征在于，所述隔热垫包含：
缓冲框，包含缓冲材料并呈框型结构；
隔热层，设置于所述缓冲框中。
7.根据权利要求1～5任一项所述的电池组件，其特征在于，所述电池组件包含至少四个所述电池单元，所述电池单元沿第一方向排列；其中，在所述第一方向上，位于两端的所述隔热垫的厚度大于其他所述隔热垫的厚度。
8.根据权利要求1～5任一项所述的电池组件，其特征在于，所述电池组件还包含端板，所述端板与相邻的所述电池单元相对的表面之间设置有所述隔热垫。
9.根据权利要求1～5任一项所述的电池组件，其特征在于，所述电池单元至少包含三个所述单体电池，属于同一所述电池单元的至少一对相邻两个所述单体电池之间设置有缓冲垫。
10.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，所述电池组件包含电池模组和电池包。
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