CN113363673A - 电池模组及应用其的电子装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种电池模组，包括电池组件，电池组件包括电池和中轴面。多个电池沿电池的厚度方向堆叠设置，电池设置有极耳，一个电池的一个极耳与相邻的另一个电池的一个极耳连接形成一个连接单元。沿电池的厚度方向，距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的表面积大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的表面积；和/或距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的热导率大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的热导率。使电池模组中位于不同位置的电池的温度保持在大致相同的水平，降低电池模组中的多个电池之间的温差，改善电池模组的循环性能。本申请实施例还提供一种应用所述电池模组的电子装置。

Description

电池模组及应用其的电子装置
技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池模组及应用其的电子装置。
背景技术
锂离子电池作为重要的动力单元已得到广泛应用，但由于电池技术的限制，单个电池的电压、容量等参数已不能满足消费者日益增加的对大容量大功率的追求。为了得到更大的容量和更高的功率输出，往往需要将电池进行串并联组成电池组。然而，电池组组装时由于堆叠位置的差异，中心电池散热比其他位置电池慢，进而造成中心电池极化增加，极化增加会加剧电池在充放电过程的过充和过放，进而影响电池组的性能和应用，甚至可能导致电池组的损坏。
发明内容
为了解决现有技术中存在的至少一个问题，本申请实施例提供了一种散热性能较均衡的电池模组。
本申请实施例提供了一种电池模组，包括电池组件，电池组件包括电池和中轴面。多个电池沿电池的厚度方向堆叠设置，电池设置有极耳。一个电池的极耳与相邻的另一个电池的极耳连接形成一个连接单元。所述中轴面为与所述电池的厚度方向所在的直线垂直并平分所述电池模组在所述电池的厚度方向上的平面；沿电池的厚度方向，距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的表面积大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的表面积；和/或距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的热导率大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的热导率。
在堆叠设置的电池模组结构中，连接单元通常为电池模组中散热效率较高的部分。通过使距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的表面积大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的表面积；和/或距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的热导率大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的热导率，有利于电池模组中更靠内的电池通过连接单元散发的热量大于电池模组中更靠外的电池通过连接单元散发的热量。有利于电池模组中位于不同位置的电池的温度保持在大致相同的水平，降低电池模组中的多个电池之间的温差，改善电池模组的循环性能。
在一种可能的实施方式中，极耳包括第一极耳及第二极耳，第一极耳与第二极耳位于电池的同一侧。
电池模组中的电池可以为正负极耳位于同侧的结构，亦可以为正负极耳位于不同侧的结构，电池模组适配多种电芯结构。
在一种可能的实施方式中，一个连接单元中的两个极耳至少部分重叠并接触以实现电连接。
在一种可能的实施方式中，两个极耳通过焊接连接并形成焊印，在平行于中轴面的方向上，焊印的投影的面积与连接单元的投影的面积的比值大于或等于0.8。
在一种可能的实施方式中，距离中轴面的距离更小的连接单元的焊印的面积大于距离中轴面的距离更大的连接单元的焊印的面积。
在一种可能的实施方式中，所述焊印包括多个焊点，距离中轴面的距离更小的连接单元的焊点的数量大于距离中轴面的距离更大的连接单元的焊点的数量。
在一种可能的实施方式中，连接单元还包括转接件，连接单元中的两个极耳通过转接件连接。
在一种可能的实施方式中，极耳与转接件通过焊接连接并形成焊印，在平行于中轴面的方向上，焊印的投影的面积与连接单元的投影的面积的比值大于或等于0.8。
连接单元可由相邻的两个极耳焊接形成，连接单元亦可由转接件连接两个极耳并焊接形成。
在一种可能的实施方式中，沿电池的厚度方向，距离中轴面的距离更小的连接单元的转接件的表面积大于距离中轴面的距离更大的连接单元的转接件的表面积。
在一种可能的实施方式中，沿电池的厚度方向，距离中轴面的距离更小的连接单元的转接件的热导率大于距离中轴面的距离更大的连接单元的转接件的热导率。
在一种可能的实施方式中，沿电池的厚度方向，距离中轴面的距离更小的连接单元的极耳的宽度大于距离中轴面的距离更大的连接单元的极耳的宽度。
在一种可能的实施方式中，沿电池的厚度方向，距离中轴面的距离更小的连接单元的极耳的长度大于距离中轴面的距离更大的连接单元的极耳的长度。
本申请实施例还提供了一种电子装置，包括前述的任一种电池模组。
相较于现有技术，本申请的电池模组，在堆叠设置的电池模组结构中，连接单元通常为电池模组中散热效率较高的部分。通过使距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的表面积大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的表面积；和/或距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的热导率大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的热导率，有利于电池模组中更靠中间位置的电池通过连接单元散发的热量大于电池模组中更靠外的电池通过连接单元散发的热量。有利于电池模组中位于不同位置的电池的温度保持在大致相同的水平，降低电池模组中的多个电池之间的温差，改善电池模组的循环性能。
附图说明
图1为本申请一实施例的电池模组的立体示意图。
图2为本申请一实施例的电池模组的俯视示意图。
图3为本申请一实施例的电池模组的侧视示意图。
图4为本申请另一实施例的电池模组的一种情况的俯视示意图。
图5为本申请另一实施例的电池模组的另一种情况的俯视示意图。
图6为本申请另一实施例的电池模组的侧视示意图。
图7为本申请又一实施例的电池模组的俯视示意图。
图8为本申请再一实施例的电池模组的俯视示意图。
图9为本申请再一实施例的电池模组的侧视示意图。
图10为本申请一实施例的电子装置的示意图。
主要元件符号说明
电池模组 10
电池 11
极耳 12
第一极耳 121
第二极耳 122
连接单元 13
转接件 14
焊印 15
焊点 150
厚度方向 X
平行于中轴面的方向 Y
中轴面 A
极耳的长度 L
极耳的宽度 D
电子装置 100
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
以下描述将参考附图以更全面地描述本申请内容。附图中所示为本申请的示例性实施例。然而，本申请可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。提供这些示例性实施例是为了使本申请透彻和完整，并且将本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。
本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制本申请。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。此外，当在本文中使用时，“包括”和/或“包含”和/或“具有”，整数，步骤，操作，组件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，区域，整数，步骤，操作，组件，组件和/或其群组。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，除非文中明确定义，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本申请内容中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的含义。
以下内容将结合附图对示例性实施例进行描述。须注意的是，参考附图中所描绘的组件不一定按比例显示；而相同或类似的组件将被赋予相同或相似的附图标记表示或类似的技术用语。
下面参照附图，对本申请的具体实施方式作进一步的详细描述。
如图1所示，本申请实施例提供了一种电池模组10，包括电池组件。电池组件包括多个电池11，多个电池11沿电池11的厚度方向X堆叠设置。电池11包括极耳12。一个电池11的一个极耳12与相邻的另一个电池11的一个极耳12连接形成一个连接单元13。沿电池11的厚度方向X，距离中轴面A的距离更小的连接单元13的表面积大于距离中轴面A的距离更大的连接单元13的表面积；和/或距离中轴面A的距离更小的连接单元13的热导率大于距离中轴面A的距离更大的连接单元13的热导率。
其中，中轴面A为，与表示电池11的厚度方向X所在的直线垂直，并平分电池模组10在电池11的厚度方向X上的长的平面。进一步的，在堆叠设置的电池模组10的结构中，连接单元13通常为电池模组10中散热效率较高的部分。通过使距离中轴面A的距离更小的连接单元13的表面积大于距离中轴面A的距离更大的连接单元13的表面积；和/或距离中轴面A的距离更小的连接单元13的热导率大于距离中轴面A的距离更大的连接单元13的热导率，有利于电池模组10中更靠内的电池11通过连接单元13散发的热量大于电池模组10中更靠外的电池11通过连接单元13散发的热量。有利于电池模组10中位于不同位置的电池11的温度保持在大致相同的水平，降低电池模组10中的多个电池11之间的温差，改善电池模组10的循环性能。
热导率反映物质的热传导能力，其定义为单位温度梯度(在1m长度内温度降低1K)在单位时间内经单位导热面所传递的热量。
进一步的，电池模组10中的多个电池11连接形成多个连接单元13，该多个连接单元13在单位时间内的温度变化值可依据其距离中轴面A的距离呈梯度变化。
在本实施例中，电池模组10中堆叠设置的多个电池11可以为具备相同参数标准的电池，极耳12可以沿垂直于电池11的厚度方向X的方向朝电池11外侧延伸。
电池模组10可包括至少3组串联的电池11，和/或，电池模组10可包括至少1组并联的电池11。
可以理解的，若两个连接单元13均不与中轴面A相交，则以连接单元13至中轴面A的距离的最小值作为比较值进行比较；若两个连接单元13中一个与中轴面A相交另一个不与中轴面A相交，则以连接单元13至中轴面A的距离的最小值作为比较值进行比较；若两个连接单元13中均与中轴面A相交，则以连接单元13至中轴面A的距离的最大值作为比较值进行比较。
如图1所示，于一实施例中，极耳12包括第一极耳121及第二极耳122，第一极耳121与第二极耳122位于电池11的同一侧。
在本实施例中，一个电池11的第一极耳121可与相邻的另一电池11的第二极耳122电连接。在其他实施例中，一个电池11的第一极耳121可与相邻的另一电池11的第二极耳122电连接。
于一实施例中，一个连接单元13中的两个极耳12的至少部分重叠并接触以实现电连接。即，连接单元13由两个极耳12直接连接形成，连接过程中，两个极耳12的至少部分重叠并电连接以形成连接单元13。
于一实施例中，连接单元13还包括转接件14，一个连接单元13中的两个极耳12通过转接件14连接以形成连接单元13。即，两个极耳12不直接连接，而是借由转接件14转接以实现电连接，一个连接单元13中的每个极耳12均与转接件14接触并电连接。
在其他可能的实施例中，转接件14亦可为连接单元13与外部电路电连接的桥接部分，或，转接件14可在两个极耳12连接后覆盖于两个极耳12的连接区域。
于一实施例中，两个极耳12通过焊接连接并形成焊印，或极耳12与转接件14通过焊接连接并形成焊印，在平行于中轴面A的方向上，焊印15的投影的面积与连接单元13的投影的面积的比值大于或等于0.8。
于一实施例中，极耳12与转接件14通过焊接连接并形成焊印，在平行于中轴面A的方向上，焊印15的投影的面积与连接单元13的投影的面积的比值大于或等于0.8。
进一步的，连接单元13可由相邻的两个极耳焊接形成，连接单元13亦可由一个转接件14连接两个极耳12并焊接形成。
其中，所述焊接方式可以为激光焊接或超声波焊接。
连接单元13在单位时间内的温度变化值与连接单元13在单位时间内的散热量呈正相关，进一步的，连接单元13在单位时间内的散热量与连接单元13的热导率及散热面积呈正相关，通过调节连接单元13的热导率或散热面积中的至少一个，进而调节连接单元13在单位时间内的温度变化值。
如图2及图3所示，可通过调节连接单元13的热导率调节连接单元13在单位时间内的温度变化值。
进一步的，连接单元13的热导率与连接单元13在单位时间内的散热量(即，单位时间内的温度变化值)呈正相关，使距离中轴面A的距离更小的连接单元13(更靠近电池模组10内侧的连接单元13)的热导率大于距离中轴面A的距离更大的连接单元13(更靠近电池模组10外侧的连接单元13)的热导率，可使得电池模组10中更靠内的电池11在单位时间内通过连接单元13散发的热量大于电池模组10中更靠外的电池11在单位时间内通过连接单元13散发的热量，进而，降低电池模组10中的多个电池11之间的温差，改善电池模组10的循环性能。
在本实施例中，对连接单元13的热导率的调节可以为通过对转接件14的热导率进行调节实现，即，在位于不同位置的电池11的连接单元13中设置具有不同热导率的转接件14，即可实现对转接件14的热导率的调节。
如图4至图5所示，沿电池11的厚度方向X，距离中轴面A的距离更小的连接单元13的表面积大于距离中轴面A的距离更大的连接单元13的表面积。
其中，连接单元13的表面积可以为连接单元13裸露部分的外表面的总面积，连接单元13裸露部分的外表面可以划分为若干个规则图形和/或不规则图形，对于规则图形，可通过该规则图形对应的数学模型公式计算器面积，对于不规则图形，可通过测绘工具对其表面积进行测绘，或将其进一步划分，划分为若干个更小的规则图形后进行计算。例如，在本实施例中，连接单元13包括多个矩形，可对该多个矩形的面积进行分别计算后取和获得外表面积。
如图4所示，于一实施例中，沿电池11的厚度方向X，距离中轴面A的距离更小的连接单元13的极耳12的宽度D大于距离中轴面A的距离更大的连接单元13的极耳12的宽度D。即，通过调节连接单元13中的极耳12的尺寸以调节连接单元13的总表面积(散热面积)，进而调节连接单元13在单位时间内的温度变化值。
如图5所示，于一实施例中，沿电池11的厚度方向X，距离中轴面A的距离更小的连接单元13的极耳12的长度L大于距离中轴面A的距离更大的连接单元13的极耳12的长度L。即，通过调节连接单元13中的极耳12的尺寸以调节连接单元13的总表面积(散热面积)，进而调节连接单元13在单位时间内的温度变化值。
进一步的，通过调节连接单元13中的极耳12的表面积大小，可以调节连接单元13的表面积的大小；连接单元13的表面积的大小与连接单元13在单位时间内的散热量(即，单位时间内的温度变化值)呈正相关，使距离中轴面A的距离更小的连接单元13的极耳12的宽度或长度分别大于距离中轴面A的距离更大的连接单元13的极耳12的宽度或长度，可使得电池模组10中更靠内的电池11在单位时间内通过连接单元13散发的热量大于电池模组10中更靠外的电池11在单位时间内通过连接单元13散发的热量，进而，降低电池模组10中的多个电池11之间的温差，改善电池模组10的循环性能。
对应的，如图4至图6所示的实施例中，连接单元13的还包括转接件14，可例如改变连接单元13的表面积的方式改变转接件14的表面积以改变连接单元13在单位时间内的温度变化值。于一实施例中，沿电池11的厚度方向X，距离中轴面A的距离更小的连接单元13的转接件14的表面积大于距离中轴面A的距离更大的连接单元13的转接件14的表面积(散热面积)，进而调节连接单元13在单位时间内的温度变化值。于一实施例中，极耳12与转接件14可通过焊接连接并形成焊印15，在平行于中轴面A的方向上，焊印15的投影的面积与连接单元13的投影的面积的比值大于或等于0.8。
本申请中，平行于中轴面A的方向是指图7中的Y方向，其与电池11的厚度方向X垂直，与焊印150所在平面垂直。
进一步的，通过调节连接单元13中的转接件14的表面积大小，可以调节连接单元13的表面积的大小；连接单元13的表面积的大小与连接单元13在单位时间内的散热量(即，单位时间内的温度变化值)呈正相关，使距离中轴面A的距离更小的连接单元13的转接件14的表面积大于距离中轴面A的距离更大的连接单元13的转接件14的表面积，可使得电池模组10中更靠内的电池11在单位时间内通过连接单元13散发的热量大于电池模组10中更靠外的电池11在单位时间内通过连接单元13散发的热量，进而，降低电池模组10中的多个电池11之间的温差，改善电池模组10的循环性能。
如图7所示，于一实施例中，可通过调节焊印15，例如焊印15包含的焊点150的面积、数量等参数，实现对连接单元13的热导率的调节。
于一实施例中，使距离中轴面A的距离更小的连接单元13的焊印15的面积大于距离中轴面A的距离更大的焊印15的面积，进而调节连接单元13在单位时间内的温度变化值，使距离中轴面A的距离更小的连接单元13的散热效率大于距离中轴面A的距离更大的焊印15的散热效率。进一步的，焊印15包括多个焊点150，距离中轴面A的距离更小的连接单元13的焊点150的数量大于距离中轴面A的距离更大的焊点150的数量，或，距离中轴面A的距离更小的连接单元13的焊点150的平均面积大于距离中轴面A的距离更大的焊点150的平均面积。可使得电池模组10中更靠内的电池11在单位时间内通过连接单元13散发的热量大于电池模组10中更靠外的电池11在单位时间内通过连接单元13散发的热量，进而，降低电池模组10中的多个电池11之间的温差，改善电池模组10的循环性能。
如图8及图9所示，电池11可以为极耳12由相背两侧延伸的结构。本实施例与图2至图7所示的实施例的区别仅在与极耳12设置的位置不同，位于电池11同一侧的连接单元13之间的排布满足如图2至7所示的实施例的排布规则。
于一实施例中，极耳12包括第一极耳121及第二极耳122，沿垂直于电池11的厚度方向X的平面，第一极耳121与第二极耳122位于电池11的不同侧。
进一步的，电池模组10中的电池11可以为正负极耳位于同侧的结构，亦可以为正负极耳12位于不同侧的结构，电池模组10适配多种电芯结构。
如图10所示，本申请实施例还提供了一种电子装置100，包括前述实施例的电池模组10。本申请的电子装置100没有特别限定，其可以是用于现有技术中已知的任何电子装置。
在一些实施例中，电子装置100可以包括，但不限于，笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式通信设备、便携式复印机、便携式打印机、备用电源、电机、汽车、摩托车、电动自行车、照明器具、玩具、电动工具、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
上文中，参照附图描述了本申请的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本申请的范围的情况下，还可以对本申请的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本申请所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种电池模组，包括电池组件，其特征在于，所述电池组件包括：
电池，多个所述电池沿所述电池的厚度方向堆叠设置，所述电池设置有极耳；
一个所述电池的所述极耳与相邻的另一个所述电池的所述极耳连接形成一个连接单元；以及
中轴面，所述中轴面为与所述电池的厚度方向所在的直线垂直并平分所述电池模组在所述电池的厚度方向上的平面；沿所述电池的厚度方向，距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的表面积大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的表面积；和/或距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的热导率大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的热导率。
2.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述极耳包括第一极耳及第二极耳，所述第一极耳与所述第二极耳位于所述电池的同一侧。
3.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述连接单元中的两个所述极耳至少部分重叠并接触以实现电连接。
4.如权利要求3所述的电池模组，其特征在于，两个所述极耳通过焊接连接并形成焊印，在平行于所述中轴面的方向上，所述焊印的投影的面积与所述连接单元的投影的面积的比值大于或等于0.8。
5.如权利要求4所述的电池模组，其特征在于，距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的所述焊印的面积大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的所述焊印的面积。
6.如权利要求5所述的电池模组，其特征在于，所述焊印包括多个焊点，距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的所述焊点的数量大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的所述焊点的数量。
7.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述连接单元还包括转接件，两个所述极耳通过所述转接件连接。
8.如权利要求7所述的电池模组，其特征在于，沿所述电池的厚度方向，距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的所述转接件的表面积大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的所述转接件的表面积；和/或
沿所述电池的厚度方向，距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的热导率大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的热导率。
9.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，沿所述电池的厚度方向，距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的所述极耳的宽度大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的所述极耳的宽度；和/或
沿所述电池的厚度方向，距离所述中轴面的距离更小的所述连接单元的所述极耳的长度大于距离所述中轴面的距离更大的所述连接单元的所述极耳的长度。
10.一种电子装置，包括权利要求1至9任意一项所述的电池模组。
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