CN113644338B - 一种圆柱电池包及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种圆柱电池包及其制造方法,属于动力电池技术领域。一种圆柱电池包包括：模组和模组放入其中的金属壳体，模组包括：圆柱电芯、分别与圆柱电芯的正负极端相接触的汇流片C和汇流片D、与汇流片C相连的绝缘导热片E、与汇流片D相连的绝缘导热片F，圆柱电芯的正极和负极通过汇流片C、汇流片D、绝缘导热片E、绝缘导热片F与金属壳体相接触。44只圆柱电芯的正负极通过正极汇流片、负极汇流片、正极导热绝缘片、负极导热绝缘片与壳体或中间导热板相接触导热，实现了圆柱电池的轴向传热，结构简单，传热效率高、温度均一、提高了电池包的大电流充放电能力及安全性，同时也延长了电池包使用寿命。

Description

一种圆柱电池包及其制造方法
技术领域
本申请涉及一种圆柱电池包及其制造方法,具体地涉及一种高性能电池包及其制造方法，属于动力电池技术领域。
背景技术
相比其他电池，圆柱电池具有设备投资少，生产效率高，综合成本低等特点。其中的全极耳电池，更因功率性能好、内阻小，产热少、循环寿命长，突破容量瓶颈等优点，受到了行业的高度关注，并陆续实现产业化。
目前，在圆柱电池集成为电池模组或电池包时，主要有以下几种方式。CN204614828U提出了一种圆柱形锂电池模组结构，包括：左、右侧盖、护盖以及左、右侧绝缘板，所述的左、右侧盖之间设有若干成组的圆柱形电芯，所述的左、右侧盖设有相应的安装孔，紧固件通过安装孔将左、右侧盖和圆柱形电芯固定在一起，所述的左、右侧绝缘板分别固定在左、右侧盖上，所述的护盖固定于左、右侧盖的顶部的凹槽中。
CN112331985A涉及一种电池模组、电池、用电装置、电池模组的制造方法及系统。电池模组包括外壳、隔离框架以及电池单元。隔离框架设置于外壳内。隔离框架包括第一隔离盖、第二隔离盖以及第一限位件。第一限位件被配置为连接第一隔离盖和第二隔离盖。第一隔离盖和第二隔离盖中的一者与第一限位件一体成型。电池单元设置于第一隔离盖和第二隔离盖之间。第一限位件被配置为在电池单元外侧以限位电池单元。
CN212412129U提出的一种电池模组，包括多个电池固定单元，每一个电池固定单元内固定有至少一个电池，所述电池固定单元为可导热的电池固定单元；相邻两个电池固定单元之间夹持有超导散热板；所述超导散热板与外界的热源和冷源导热连接。
现有采用圆柱电池的电池模组或电池包，采用的多为径向的传热方式，圆周传热系数为1～2W/mk。
发明内容
与现有的圆柱电池的径向传热方式相比，圆柱电池的轴向传热系数高达20～40W/mk，是径向传热速率的10～20倍。本申请基于圆柱电池的轴向传热方式发明了一种高效率传热的电池包。因此，本申请设计了一种圆柱电池包，圆柱电池两端的正极和负极端面通过绝缘导热片与金属壳体相接触，直接实现圆柱电池的轴向导热与散热，降低了传输热阻，大幅度提高电池包的散热效率。该申请做出的电池包可以用于需要大电流充电和放电的场合。针对现有技术的不足，将圆柱电池的正极和负极两端作为电池的散热通道，正极和负极再通过绝缘导热片与铝壳和铝板紧密接触。该电池包结构简单，导热率高，温度均一性好，可提升电池包的大电流充放电性能、散热性能，安全性及延长寿命。
本申请提出一种圆柱电池包，包括：模组和模组放入其中的金属壳体，模组包括：圆柱电芯、分别与圆柱电芯的正负极端相接触的汇流片C和汇流片D、与汇流片C相连的绝缘导热片E、与汇流片D相连的绝缘导热片F，圆柱电芯的正极和负极通过汇流片C、汇流片D、绝缘导热片E、绝缘导热片F与金属壳体相接触。
进一步，上述圆柱电池包，还包括与金属壳体相连的中间导热板，圆柱电芯的正极和负极通过汇流片C、汇流片D、绝缘导热片E、绝缘导热片F与金属壳体和/或中间导热板相接触。
进一步，上述圆柱电池包，模组由2个11P4S模组串联而成。
进一步，上述圆柱电池包，模组由2个11P4S模组串联而成，中间导热板位于2个11P4S模组之间。
进一步，上述圆柱电池包，中间导热板焊接面与金属壳体在焊缝处通过焊接方式连接在一起。
进一步，上述圆柱电池包，金属壳体是铝壳、钢壳或其他金属壳。
进一步，上述圆柱电池包，圆柱电芯是单极耳电芯、多极耳电芯或全极耳电芯。
进一步，上述圆柱电池包，还包括安装于11P4S模组前端的前端盖、安装于11P4S模组后端的后端盖、固定11P4S模组的打包带，11P4S模组位于前端盖、后端盖和金属壳体围成的空间中，前端盖上设有总正输出口、总负输出口、消防进水口、采集线口，采集线为模组内部的单体电压采集线和温度采集线；11P4S模组包括夹具A、汇流片C、绝缘导热片E、夹具B、汇流片D、绝缘导热片F、拉杆、44只圆柱电芯；汇流片C包括汇流面及电流的总正/总负输出；汇流片C与汇流片D分置于电池组两端，依次对电池进行并联和串联，并在一端分置两侧的2个汇流片C分别引出总正和总负输出；44只圆柱电芯摆放在夹具A和夹具B间，并安装有拉杆；2个汇流片C、1个汇流片D放在夹具A上，且分别与44只圆柱电芯的正负极端相接触；用激光焊将2个汇流片C、1个汇流片D与44只圆柱电芯的正负极焊接在一起；将2个汇流片D放在夹具B上，且与44只圆柱电芯的正负极端相接触；用激光焊焊接2个汇流片D与44只圆柱电芯的正负极；引出电压采集线和温度采集线；在汇流片C表面贴有绝缘导热片E；在汇流片D表面贴有绝缘导热片F；用打包带固定11P4S模组；将两个11P4S模组放入金属壳体内；在两个11P4S模组间插入有中间导热板；串联两个11P4S模组形成11P8S模组，其上设有在一端分置两侧的汇流片C分别引出的总正/负输出；将中间导热板焊接面与金属外壳在焊缝处焊接在一起；安装后端盖；安装前端盖，连接总正/总负输出，分别在总正输出口及总负输出口引出；连接电压采集线和温度采集线，在采集线口输出；总正输出口、总负输出口、消防进水口、采集线口，均做防水保护。
本申请还提供一种圆柱电池包的制造方法，包括如下步骤：将模组放入金属壳体中，模组包括：圆柱电芯、分别与圆柱电芯的正负极端相接触的汇流片C和汇流片D、与汇流片C相连的绝缘导热片E、与汇流片D相连的绝缘导热片F，圆柱电芯的正极和负极通过汇流片C、汇流片D、绝缘导热片E、绝缘导热片F与金属壳体相接触导热。
进一步，上述一种圆柱电池包的制造方法，具体包括如下步骤：
(1)将44只圆柱电芯摆放在夹具A和夹具B间，并安装拉杆；
(2)将2个汇流片C、1个汇流片D放在夹具A上，且分别与44只圆柱电芯的正负极端相接触；
(3)用激光焊将2个汇流片C、1个汇流片D与44只圆柱电芯的正负极焊接在一起；
(4)将2个汇流片D放在夹具B上，且与44只圆柱电芯的正负极端相接触；
(5)用激光焊焊接2个汇流片D与44只圆柱电芯的正负极；
(6)引出电压采集线和温度采集线；
(7)在汇流片C表面贴绝缘导热片E；
(8)在汇流片D表面贴绝缘导热片F；
(9)用打包带固定11P4S模组；
(10)将两个11P4S模组放入金属壳体内；
(11)在两个11P4S模组间插入中间导热板；
(12)串联两个11P4S模组形成11P8S模组；其上设有在一端分置两侧的汇流片C分别引出的总正/负输出；
(13)将中间导热板焊接面与金属外壳在焊缝处焊接在一起；
(14)安装后端盖；
(15)安装前端盖，连接总正/总负输出，分别在总正输出口及总负输出口引出；连接电压采集线和温度采集线，在采集线口输出；
(16)总正输出口、总负输出口、消防进水口、采集线口，均做防水保护。
本申请具有如下的技术效果和优点：
44只圆柱电芯的正负极通过正极汇流片、负极汇流片、正极导热绝缘片、负极导热绝缘片与壳体或中间导热板相接触导热，实现了圆柱电池的轴向传热，结构简单，传热效率高、温度均一、提高了电池包的大电流充放电能力及安全性，同时也延长了电池包使用寿命。
附图说明
图1为本发明的电池包的总爆炸图。
图2为本发明的电池包轴侧示意图。
图3为本发明的电池包的11P8S模组组装轴侧示意图。
图4为本发明的电池包的11P4S模组爆炸图。
图5为本发明的电池包的汇流片C示意图。
图6为本发明的电池包的汇流片D示意图。
图7为本发明的电池包的中间导热板轴侧图。
图8(1)和8(2)为本发明的电池包的壳体与中间导热板焊接示意图，其中图8(2)为图8(1)中II处的A-A截面放大图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
在图中，1为金属壳体、2为11P4S模组、3为中间导热板、4为前端盖、5为后端盖、6为打包带；11为金属壳体焊缝、21为夹具A、24夹具B、221为汇流片C、222为汇流片D、231为绝缘导热片E、232为绝缘导热片F、27为拉杆、28为电芯、2211为汇流片C的汇流面、2212为汇流片C的总正/负输出；31为中间导热板焊接面，41为总正输出口、42为总负输出口、43为消防进水口、44为采集线口。
如图所示，本发明设计的圆柱电池包，包括金属壳体1、11P4S模组2、中间导热板3、前端盖4、后端盖5、打包带6。
在圆柱电池包的前端盖4上设有总正输出口41、总负输出口42、消防进水口43、采集线口44，采集线为模组内部的单体电压采集线和温度采集线(未图示)。
11P8S电池包由2个11P4S模组2串联而成，两个模组间通过中间导热板3隔开。
中间导热板焊接面31与金属外壳1在焊缝11处焊接在一起。
11P4S模组包括夹具A21、汇流片C221、绝缘导热片E231、夹具B24、汇流片D222、绝缘导热片F232、拉杆27、44只圆柱电芯28。
汇流片C221包括汇流面2211及电流的总正/总负输出2212。
汇流片C221与汇流片D222分置于电池组两端，依次对电池进行并联和串联，并在一端分置两侧的汇流片C221分别引出总正和总负输出2212。
金属壳体可以是铝壳、钢壳或其他金属壳。
圆柱电芯可以是单极耳电芯、多极耳电芯或全极耳电芯。
本申请的一种圆柱电池包的制造过程包括：
(1)将44只圆柱电芯28摆放在夹具A21和夹具B24间，并安装拉杆27；
(2)将2个汇流片C221、1个汇流片D222放在夹具A21上，且分别与44只圆柱电芯28的正负极端相接触；
(3)用激光焊将2个汇流片C221、1个汇流片D222与44只圆柱电芯28的正负极焊接在一起；
(4)将2个汇流片D222放在夹具B24上，且与44只圆柱电芯28的正负极端相接触；
(5)用激光焊焊接2个汇流片D222与44只圆柱电芯28的正负极；
(6)引出电压采集线和温度采集线；
(8)在汇流片C221表面贴绝缘导热片E231；
(8)在汇流片D222表面贴绝缘导热片F232；
(9)用打包带6固定11P4S模组2；
(10)将两个11P4S模组2放入金属壳体1内；
(11)在两个11P4S模组间插入中间导热板3；
(12)串联两个11P4S模组2形成11P8S模组；2212为总正/总负输出；
(13)将中间导热板焊接面31与金属外壳1在焊缝11处焊接在一起；
(14)安装后端盖5；
(15)安装前端盖4，连接总正/总负输出2212，分别在总正输出口41及总负输出口42引出；连接电压采集线和温度采集线，在采集线口44输出。
(16)总正输出口41、总负输出口42、消防进水口43、采集线口44，均做防水保护。
实施例1(图4)
(1)将44只50Ah的圆柱电芯28摆放在夹具A21和夹具B24间，并安装拉杆27；
(2)将2个汇流片C221、1个汇流片D222放在夹具A21上，且分别与44只圆柱电芯28的正负极端相接触；
(3)用激光焊将2个汇流片C221、1个汇流片D222与44只圆柱电芯28的正负极焊接在一起；
(4)将2个汇流片D222放在夹具B24上，且与44只圆柱电芯28的正负极端相接触；
(5)用激光焊焊接2个汇流片D222与44只圆柱电芯28的正负极；
(6)引出电压采集线和温度采集线；
(7)在汇流片C221表面贴绝缘导热片E231；
(8)在汇流片D222表面贴绝缘导热片F232；
(9)用打包带6固定11P4S模组2；
(10)将两个11P4S模组2放入金属壳体1内；
(11)在两个11P4S模组间插入中间导热板3；
(12)串联两个11P4S模组2形成11P8S模组；2212为总正/总负输出；
(13)将中间导热板焊接面31与金属外壳1在焊缝11处焊接在一起；
(14)安装后端盖5；
(15)安装前端盖4，连接总正/总负输出2212，分别在总正输出口41及总负输出口42引出；连接电压采集线和温度采集线，在采集线口44输出。
(16)总正输出口41、总负输出口42、消防进水口43、采集线口44，均做防水保护。
(17)由此，完成11P8S(25.6V550Ah)电池包的制造。
在使用过程中，如监控到电池包内的电芯有温度、电压异常，存在燃烧甚至爆炸时，可迅速接通消防进水口43，向电池包内注水降温灭火。
实施例2
并联两个11P4S模组形成22P4S(12.8V1100Ah)电池包，其余同实施例1。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种圆柱电池包，其特征在于，包括：模组和模组放入其中的金属壳体，模组包括：圆柱电芯、分别与圆柱电芯的正负极端相接触的汇流片C和汇流片D、与汇流片C相连的绝缘导热片E、与汇流片D相连的绝缘导热片F，圆柱电芯的正极和负极通过汇流片C、汇流片D、绝缘导热片E、绝缘导热片F与金属壳体相接触，还包括与金属壳体相连的中间导热板，圆柱电芯的正极和负极通过汇流片C、汇流片D、绝缘导热片E、绝缘导热片F与金属壳体和/或中间导热板相接触，模组由2个11P4S模组串联而成，中间导热板位于2个11P4S模组之间，中间导热板焊接面与金属壳体在焊缝处通过焊接方式连接在一起，金属壳体是铝壳、钢壳或其他金属壳，圆柱电芯是单极耳电芯、多极耳电芯或全极耳电芯，还包括安装于11P4S模组前端的前端盖、安装于11P4S模组后端的后端盖、固定11P4S模组的打包带，11P4S模组位于前端盖、后端盖和金属壳体围成的空间中，前端盖上设有总正输出口、总负输出口、消防进水口、采集线口，采集线为模组内部的单体电压采集线和温度采集线；11P4S模组包括夹具A、汇流片C、绝缘导热片E、夹具B、汇流片D、绝缘导热片F、拉杆、44只圆柱电芯；汇流片C包括汇流面及电流的总正/总负输出；汇流片C与汇流片D分置于电池组两端，依次对电池进行并联和串联，并在一端分置两侧的2个汇流片C分别引出总正和总负输出；44只圆柱电芯摆放在夹具A和夹具B间，并安装有拉杆；2个汇流片C、1个汇流片D放在夹具A上，且分别与44只圆柱电芯的正负极端相接触；用激光焊将2个汇流片C、1个汇流片D与44只圆柱电芯的正负极焊接在一起；将2个汇流片D放在夹具B上，且与44只圆柱电芯的正负极端相接触；用激光焊焊接2个汇流片D与44只圆柱电芯的正负极；引出电压采集线和温度采集线；在汇流片C表面贴有绝缘导热片E；在汇流片D表面贴有绝缘导热片F；用打包带固定11P4S模组；将两个11P4S模组放入金属壳体内；在两个11P4S模组间插入有中间导热板；串联两个11P4S模组形成11P8S模组，其上设有在一端分置两侧的汇流片C分别引出的总正/负输出；将中间导热板焊接面与金属外壳在焊缝处焊接在一起；安装后端盖；安装前端盖，连接总正/总负输出，分别在总正输出口及总负输出口引出；连接电压采集线和温度采集线，在采集线口输出；总正输出口、总负输出口、消防进水口、采集线口，均做防水保护。
2.一种圆柱电池包的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：将模组放入金属壳体中，模组包括：圆柱电芯、分别与圆柱电芯的正负极端相接触的汇流片C和汇流片D、与汇流片C相连的绝缘导热片E、与汇流片D相连的绝缘导热片F，圆柱电芯的正极和负极通过汇流片C、汇流片D、绝缘导热片E、绝缘导热片F与金属壳体相接触导热，具体包括如下步骤：
(1)将44只圆柱电芯摆放在夹具A和夹具B间，并安装拉杆；
(2)将2个汇流片C、1个汇流片D放在夹具A上，且分别与44只圆柱电芯的正负极端相接触；
(3)用激光焊将2个汇流片C、1个汇流片D与44只圆柱电芯的正负极焊接在一起；
(4)将2个汇流片D放在夹具B上，且与44只圆柱电芯的正负极端相接触；
(5)用激光焊焊接2个汇流片D与44只圆柱电芯的正负极；
(6)引出电压采集线和温度采集线；
(7)在汇流片C表面贴绝缘导热片E；
(8)在汇流片D表面贴绝缘导热片F；
(9)用打包带固定11P4S模组；
(10)将两个11P4S模组放入金属壳体内；
(11)在两个11P4S模组间插入中间导热板；
(12)串联两个11P4S模组形成11P8S模组；其上设有在一端分置两侧的汇流片C分别引出的总正/负输出；
(13)将中间导热板焊接面与金属外壳在焊缝处焊接在一起；
(14)安装后端盖；
(15)安装前端盖，连接总正/总负输出，分别在总正输出口及总负输出口引出；连接电压采集线和温度采集线，在采集线口输出；
(16)总正输出口、总负输出口、消防进水口、采集线口，均做防水保护。
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