CN113363649A - 固态电池簇和电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固态电池簇和电池模组，涉及电池领域，固态电池簇包括固态电芯、包覆结构、极柱；多个固态电芯排列在一起，各固态电芯之间相互绝缘；固态电芯包括正极集电体、固态电解质、负极集电体，固态电解质将正极集电体与负极集电体隔开，正极集电体、负极集电体分别接触固态电解质；包覆结构包围在各固态电芯组成的整体的外部并与各固态电芯绝缘；包覆结构上固定连接有极柱，所述极柱的数量与正极集电体和负极集电体的总数相同，每个极柱分别连接一个正极集电体或一个负极集电体。本发明的优点在于：提高了电芯的使用效率，降低了整个电池系统的重量。

Description

固态电池簇和电池模组
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种固态电池簇和电池模组。
背景技术
传统的电池结构仅有一个正负极端口，当需要将很多的电芯放在一起使用时，就需要通过外部的结构零件来组成一个整体，这样增加了额外的成组成本和降低电芯使用效率。传统的锂电池使用的是液态电解质，限制了将多个电芯内核成组为一个电池簇的设计。专利CN213071205U公开了一种软包锂电池模组，包括外壳、上盖和软包电芯组，软包电芯组由锂电芯叠放排列成组，软包电芯组放置在外壳中，上盖连接在外壳上构成箱体结构；软包锂电池模组还包括PCB保护板，PCB保护板设置在上盖与软包电芯组的顶部之间，软包电芯组上设有电连接件，电连接件为弯曲结构，电连接件的一端与软包电芯组的电芯极耳连接，电连接件的另一端与PCB保护板的镀锡区域焊接；锂电芯间的电芯极耳焊接后形成串联关系。该专利中每个锂电芯仅有一个正负极端口，所以需要通过电连接件和PCB保护板将各锂电芯串联在一起，且传统的锂电芯使用的是液态电解质，无法将多个锂电芯成组为一个具有多个正负极端口的电池簇。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够提高电芯的使用效率和降低电池系统的重量的固态电池簇和电池模组。
本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：固态电池簇，包括固态电芯(1)、包覆结构(2)、极柱(3)；多个固态电芯(1)排列在一起，各固态电芯(1)之间相互绝缘；所述固态电芯(1)包括正极集电体(11)、固态电解质(12)、负极集电体(13)，所述固态电解质(12)将所述正极集电体(11)与所述负极集电体(13)隔开，所述正极集电体(11)、负极集电体(13)分别接触所述固态电解质(12)；所述包覆结构(2)包围在各固态电芯(1)组成的整体的外部并与各固态电芯(1)绝缘；所述包覆结构(2)上固定连接有极柱(3)，所述极柱(3)的数量与所述正极集电体(11)和所述负极集电体(13)的总数相同，每个极柱(3)分别连接一个正极集电体(11)或一个负极集电体(13)。利用固态电解质不流动的特性，将多个固态电芯按照一定的排列方式成组为一个具有多个正负极端口的固态电池簇，提高了电芯的使用效率，将多个固态电池簇成组为电池模组时省掉了电芯与电芯之间的Busbar连接片，降低了整个电池系统的重量，节约了成本。
作为优化的技术方案，各固态电芯(1)排列成一行，每个固态电芯(1)的正极集电体(11)、固态电解质(12)、负极集电体(13)沿各固态电芯(1)的排列方向排列成一行。
作为优化的技术方案，所述正极集电体(11)、固态电解质(12)、负极集电体(13)均为平板状，所述正极集电体(11)、固态电解质(12)、负极集电体(13)的厚度方向均沿各固态电芯(1)的排列方向。
作为优化的技术方案，所述包覆结构(2)包括外壳(21)、盖板(22)；所述外壳(21)围绕在各固态电芯(1)组成的整体的一周，两个盖板(22)分别固定连接在所述外壳(21)两侧相对的开口处，组成一个封闭的整体；每个盖板(22)上分别固定连接有数量与所述固态电芯(1)的数量相同的极柱(3)，每个盖板(22)上的各极柱(3)沿各固态电芯(1)的排列方向间隔排列成一行。方便安装和拆卸。
作为优化的技术方案，该固态电池簇还包括绝缘层(4)，每个固态电芯(1)的正极集电体(11)、固态电解质(12)、负极集电体(13)设在两个绝缘层(4)之间，所述外壳(21)和所述盖板(22)的内壁上分别设有绝缘层(4)。
作为优化的技术方案，所述正极集电体(11)、固态电解质(12)、负极集电体(13)均为长方形，各固态电芯(1)组成一个长方体；两个盖板(22)分别对应由各固态电芯(1)组成的长方体上相对的两个侧面。
作为优化的技术方案，所述极柱(3)为条形，所述极柱(3)的长度方向平行于其所对应的正极集电体(11)或负极集电体(13)的侧边的长度方向。
作为优化的技术方案，所述极柱(3)为平板状，所述极柱(3)的宽度方向沿各极柱(3)的排列方向。
作为优化的技术方案，所述极柱(3)为平板状，所述极柱(3)的厚度方向沿各极柱(3)的排列方向。
电池模组，包括上述固态电池簇，多个固态电池簇排列在一起，各固态电池簇的极柱(3)按照串联或并联关系连接在一起；所述电池模组还包括连接片(5)，每个连接片(5)将同一个固态电池簇上的极柱(3)按照串联或并联关系连接在一起。本发明电池模组省掉了电芯与电芯之间的Busbar连接片，降低了整个电池系统的重量，节约了成本，同时方便拆卸。
本发明的优点在于：利用固态电解质不流动的特性，将多个固态电芯按照一定的排列方式成组为一个具有多个正负极端口的固态电池簇，提高了电芯的使用效率，将多个固态电池簇成组为电池模组时省掉了电芯与电芯之间的Busbar连接片，降低了整个电池系统的重量，节约了成本。
附图说明
图1是本发明实施例一固态电池簇的爆炸示意图。
图2是本发明实施例一固态电池簇的局部剖面示意图。
图3是本发明实施例一固态电池簇的轴测示意图。
图4是本发明实施例一固态电池簇的主视示意图。
图5是本发明实施例一盖板和极柱的结构示意图。
图6是本发明实施例一电池模组的结构示意图。
图7是本发明实施例二盖板和极柱的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1至图4所示，固态电池簇，包括固态电芯1、包覆结构2、极柱3、绝缘层4。
15个固态电芯1排列成一行，固态电芯1的数量可以根据不同的需求定制，各固态电芯1之间相互绝缘；固态电芯1包括正极集电体11、固态电解质12、负极集电体13；正极集电体11中含有作为正极材料的铝箔，负极集电体13中含有作为负极材料的铜箔；固态电解质12将正极集电体11与负极集电体13隔开，正极集电体11、负极集电体13分别接触固态电解质12；每个固态电芯1的正极集电体11、固态电解质12、负极集电体13沿各固态电芯1的排列方向排列成一行，各固态电芯1中正极集电体11、固态电解质12、负极集电体13依次排列或反向排列；正极集电体11、固态电解质12、负极集电体13均为长方形平板状，正极集电体11、固态电解质12、负极集电体13的厚度方向均沿各固态电芯1的排列方向，各固态电芯1组成一个长方体。
包覆结构2包围在各固态电芯1组成的整体的外部并与各固态电芯1绝缘；包覆结构2包括外壳21、盖板22；外壳21采用铝合金或塑料材质，具有一定的强度，起保护作用；外壳21围绕在各固态电芯1组成的整体的一周，两个盖板22分别焊接在外壳21两侧相对的开口处，组成一个封闭的整体；两个盖板22分别对应由各固态电芯1组成的长方体上相对的两个侧面。
包覆结构2上固定连接有极柱3，极柱3的数量与正极集电体11和负极集电体13的总数相同，每个极柱3分别连接一个正极集电体11或一个负极集电体13；每个盖板22上分别固定连接有数量与固态电芯1的数量相同的极柱3，极柱3的一端位于盖板22的外侧，另一端位于盖板22的内侧并与正极集电体11或负极集电体13焊接在一起；每个盖板22上的各极柱3沿各固态电芯1的排列方向间隔排列成一行，一行中的正负极可以为“正负正负”、“正正负负”等多种排列方式。
每个固态电芯1的正极集电体11、固态电解质12、负极集电体13设在两个绝缘层4之间，外壳21和盖板22的内壁上分别设有绝缘层4。
如图5所示，极柱3为长方体条形平板状，极柱3的长度方向平行于其所对应的正极集电体11或负极集电体13的侧边的长度方向，极柱3的宽度方向沿各极柱3的排列方向。
如图6所示，电池模组，包括上述固态电池簇，9个固态电池簇排列成一行，各固态电池簇的盖板22相对，相邻的固态电池簇上相对应的极柱3相对的端面通过激光焊接或铆接固定连接在一起，使各固态电池簇的极柱3按照串联关系连接在一起，串联数为135S；高电压平台需要的串联数较多，本实施例电池模组的设计能够实现高电压。
所述电池模组还包括连接片5，位于一行中两端的固态电池簇的外侧的盖板22上设有多个连接片5，每个连接片5将同一个固态电池簇上的极柱3按照串联关系连接在一起。
本发明固态电池簇和电池模组的原理为：利用固态电解质12不流动的特性，将多个固态电芯1按照一定的排列方式成组为一个具有多个正负极端口的固态电池簇，提高了电芯使用效率；将多个固态电池簇成组为电池模组时，仅需在两端的固态电池簇上用连接片5连接极柱3，省掉了电芯与电芯之间的Busbar连接片，降低了整个电池系统的重量，节约了成本，同时方便拆卸；当固态电池簇中的某个固态电芯1出现失效的情况时，可以通过增加外部接线来使该固态电芯1断路的方式来修复固态电池簇。
实施例二
如图7所示，本实施例与实施例一的区别在于：固态电池簇中极柱3的厚度方向沿各极柱3的排列方向；电池模组中相邻的固态电池簇上相对应的极柱3穿插排列在对方所在行的相邻的极柱3的间隙中，相对应的2个极柱3的侧面通过激光焊接或铆接固定连接在一起。
实施例三
本实施例与实施例一的区别在于：电池模组中的固态电池簇的数量以及每个固态电池簇中的固态电芯1的数量根据需求选取其他数量，各固态电池簇的极柱3按照并联关系连接在一起，每个连接片5将同一个固态电池簇上的极柱3按照并联关系连接在一起。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种固态电池簇，其特征在于：包括固态电芯(1)、包覆结构(2)、极柱(3)；多个固态电芯(1)排列在一起，各固态电芯(1)之间相互绝缘；所述固态电芯(1)包括正极集电体(11)、固态电解质(12)、负极集电体(13)，所述固态电解质(12)将所述正极集电体(11)与所述负极集电体(13)隔开，所述正极集电体(11)、负极集电体(13)分别接触所述固态电解质(12)；所述包覆结构(2)包围在各固态电芯(1)组成的整体的外部并与各固态电芯(1)绝缘；所述包覆结构(2)上固定连接有极柱(3)，所述极柱(3)的数量与所述正极集电体(11)和所述负极集电体(13)的总数相同，每个极柱(3)分别连接一个正极集电体(11)或一个负极集电体(13)。
2.如权利要求1所述的固态电池簇，其特征在于：各固态电芯(1)排列成一行，每个固态电芯(1)的正极集电体(11)、固态电解质(12)、负极集电体(13)沿各固态电芯(1)的排列方向排列成一行。
3.如权利要求2所述的固态电池簇，其特征在于：所述正极集电体(11)、固态电解质(12)、负极集电体(13)均为平板状，所述正极集电体(11)、固态电解质(12)、负极集电体(13)的厚度方向均沿各固态电芯(1)的排列方向。
4.如权利要求2所述的固态电池簇，其特征在于：所述包覆结构(2)包括外壳(21)、盖板(22)；所述外壳(21)围绕在各固态电芯(1)组成的整体的一周，两个盖板(22)分别固定连接在所述外壳(21)两侧相对的开口处，组成一个封闭的整体；每个盖板(22)上分别固定连接有数量与所述固态电芯(1)的数量相同的极柱(3)，每个盖板(22)上的各极柱(3)沿各固态电芯(1)的排列方向间隔排列成一行。
5.如权利要求4所述的固态电池簇，其特征在于：该固态电池簇还包括绝缘层(4)，每个固态电芯(1)的正极集电体(11)、固态电解质(12)、负极集电体(13)设在两个绝缘层(4)之间，所述外壳(21)和所述盖板(22)的内壁上分别设有绝缘层(4)。
6.如权利要求4所述的固态电池簇，其特征在于：所述正极集电体(11)、固态电解质(12)、负极集电体(13)均为长方形，各固态电芯(1)组成一个长方体；两个盖板(22)分别对应由各固态电芯(1)组成的长方体上相对的两个侧面。
7.如权利要求6所述的固态电池簇，其特征在于：所述极柱(3)为条形，所述极柱(3)的长度方向平行于其所对应的正极集电体(11)或负极集电体(13)的侧边的长度方向。
8.如权利要求4所述的固态电池簇，其特征在于：所述极柱(3)为平板状，所述极柱(3)的宽度方向沿各极柱(3)的排列方向。
9.如权利要求4所述的固态电池簇，其特征在于：所述极柱(3)为平板状，所述极柱(3)的厚度方向沿各极柱(3)的排列方向。
10.一种电池模组，其特征在于：包括如权利要求1-9任一项所述的固态电池簇，多个固态电池簇排列在一起，各固态电池簇的极柱(3)按照串联或并联关系连接在一起；所述电池模组还包括连接片(5)，每个连接片(5)将同一个固态电池簇上的极柱(3)按照串联或并联关系连接在一起。
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