CN113764809A - 一种复合端板、包含该端板的电池模组及储能设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动力电池技术领域，具体涉及一种复合端板，包括嵌入件及注塑连接于嵌入件嵌入件的端板主体，嵌入件端板主体的侧端部设置有至少一个定位连接部，嵌入件定位连接部设置有至少一个用于限制嵌入件嵌入件移动的限位结构。由于端板主体和嵌入件采用注塑成型连接在一起，使得端板主体和嵌入件不需要额外装配，大大简化了模组结构，降低电池模组生产装配难度，降低电池模组的零部件及加工成本；由于端板主体为非金属材质，避免了现有技术的金属端板直接接触电池，而导致电池模组内电池温差过大，影响电池模组正常工作、循环寿命等，改善了电池模组内电池温度的一致性差的问题。此外，本发明还公开了一种包含上述复合端板的电池模组及储能设备。

Description

一种复合端板、包含该端板的电池模组及储能设备

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，具体涉及一种复合端板、包含该端板的电池模组及储能设备。

背景技术

随着技术的发展，动力电池应用范围越来越广，涉及生产或生活。动力电池也称二次电池，为可再充电电池。动力电池被广泛地使用。低容量的动力电池可用于小型电动车辆，高容量的动力电池可用于大型电动车辆，例如混合动力汽车或电动汽车。动力电池成组使用时，需要使用汇流排将每个动力电池串联或并联。通常汇流排与动力电池的正极和负极焊接连接。每个动力电池包括多个电池模组。每个电池模组包括多个单体电芯以及用于固定多个单体电芯的端板和侧板。端板和侧板围绕所有单体电芯设置。现有技术中，端板为一整体结构。端板与侧板均使用铝材，然而以金属材质制造的端板均存在一定缺陷，如直接与电池接触时，使得靠近端板的电池的热量会快速传递到模组端板上，从而影响模组内多个电池的温度一致性，导致整个模组的使用寿命缩短。

现有电池端板和电池模组的技术方案，是通过将金属平面板材作为电池端板，并将该平面的电池端板紧贴电池，对电池施加较大预紧力，使得电池与电池之间紧密贴合。然而，电池在使用生命周期内会发生鼓胀，导致电池模组尺寸增加，而目前平面的电池端板并不能很好的吸收电池膨胀产生的压力，一旦电池膨胀产生的压力过大，会使得电池端板承受过大的力，引起电池端板的变形及损坏，从而引发用电安全问题。

有鉴于此，业界研发了一种电池端板及电池模组(专利号为201721713936.4)，以解决电池端板并不能很好的吸收电池膨胀产生的压力，一旦电池膨胀产生的压力过大，会使得电池端板承受过大的力，引起电池端板的变形及损坏，从而引发用电安全的问题。虽然上述专利解决了以上弊端，但是随之带来了新的问题：由于电池模组内存在第一端板、第二端板，且第一端板、第二端板之间需要装配连接，这样大大增加了模组装配难度。

另外，在电池模组装配过程或者使用过程中，电池模组会发生振动，输出极底座相对于端板在电池模组的高度方向上易发生位移，如果输出极底座的位移太大，会带动电池输出极发生晃动，造成电池输出极与连接板之间或者连接板与极柱之间的连接断开；且电池输出极还常常通过键合方式与采样铝丝连接，在电池输出极发生晃动时，也极易造成其与采样铝丝断开，从而影响电池模组的可靠性。

有鉴于此，业界研发了一种电池模组(专利号为201820401259.0)，该电池模组在输出极底座和端板上，一者设置有卡槽，另一者设置有弹性部，弹性部与卡槽卡接配合，以通过弹性部与卡槽的挤压配合，增加输出极底座与端板之间的摩擦力，进而限制输出极底座在电池模组的在高度方向上的自由度，这样，在电池模组装配过程中或者使用过程中，即使电池模组发生振动，也能够限制输出极底座与端板之间在高度方向上的相对位移，从而避免由于输出极底座相对于端板的位移太大造成电池输出极晃动严重，提高电池输出极与连接板之间和连接板与极柱之间的连接可靠性，以及电池输出极与采样铝丝的连接可靠性，提高电池模组的可靠性。虽然上述专利解决了以上缺陷，但是也随之带来了新的问题：该电池模组需要额外输出极底座(增加零件)，且还需要与端板存在装配关系，同时也增加了模组装配难度。

发明内容

本发明的目的之一在于：为解决现有技术的问题，而提供一种复合端板，改善了电池模组内电池温度的一致性差的问题，大大简化了电池模组结构，降低电池模组生产装配难度，降低电池模组的零部件及加工成本。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种复合端板，包括嵌入件及注塑连接于所述嵌入件的端板主体，所述端板主体的侧端部设置有至少一个定位连接部，所述定位连接部设置有至少一个用于限制所述嵌入件移动的限位结构。由于端板主体和嵌入件采用注塑成型连接在一起，使得端板主体和嵌入件不需要额外装配，大大简化了模组结构，降低电池模组生产装配难度，降低电池模组的零部件及加工成本；由于端板主体为非金属材质，避免了现有技术的金属端板直接接触电池，而导致电池模组内电池温差过大，影响电池模组正常工作、循环寿命等，改善了电池模组内电池温度的一致性差的问题，提高了电池模组的安全性；由于定位连接部和限位结构的设置，使得嵌入件和端板主体连接强度更好，在电池模组工作时，增强了工作的稳定性，延长了使用寿命。

作为本发明所述的复合端板的一种改进，所述限位结构包括设置在所述端板主体高度方向上的第一接合部及设置在所述端板主体长度方向上的锁紧凹槽；所述嵌入件设置有与所述第一接合部匹配的第二接合部以及与所述锁紧凹槽配合的锁紧凸块。

作为本发明所述的复合端板的一种改进，所述限位结构具有至少一个沿所述端板主体厚度方向设置的第一止档结构，所述嵌入件具有与所述第一止档结构配合的第二止档结构。

作为本发明所述的复合端板的一种改进，所述第一接合部和所述第二接合部设置为相互匹配的齿状结构或块状结构，所述第一止档结构和所述第二止档结构设置为相互匹配的弧形结构。

作为本发明所述的复合端板的一种改进，所述端板主体还设置有输出极容纳部、至少一个锁紧结构和多个矩阵分布的减重槽，所述锁紧结构与所述输出极容纳部为注塑一体结构，且所述锁紧结构位于所述输出极容纳部的内部中央。

作为本发明所述的复合端板的一种改进，所述锁紧结构为螺母或螺孔，所述螺母包括螺母本体、设置于所述螺母本体外部的滚齿、间隔设置于所述螺母本体外圈的多个环状槽及设置于所述螺母本体底部的防溢胶环。

作为本发明所述的复合端板的一种改进，所述嵌入件的数量为至少两个，每个所述嵌入件均包括嵌件本体、贯穿于所述嵌件本体的贯穿孔及设置于所述嵌件本体侧部且与外部结构件焊接的焊接部。

作为本发明所述的复合端板的一种改进，所述贯穿孔位于所述嵌件本体的中央，所述贯穿孔的截面形状为规则形状或不规则形状，所述规则形状为圆形、椭圆形或方形。

本发明的第二个目的在于提供一种包含上述复合端板的电池模组，该模组还包括侧板、多个电池、汇流排和输出极汇流排，所述复合端板至少为两个，多个所述电池放置于所述复合端板及所述侧板首尾相连形成的围框内，多个所述电池通过汇流排串并联然后通过所述输出极汇流排输出电流。

所述复合端板宽度w＝k2*W，W是模组宽度，0.9≤K2≤1；所述复合端板厚度t＝k3*L，L是模组的长度，0.07≤K3≤0.1。

所述复合端板的焊接部通过激光焊接、搅拌摩擦焊接、冷金属过渡焊接、电阻焊、氩弧焊或气保焊与所述侧板焊接，且焊接宽度要求2～10mm。

本发明的第三个目的在于提供一种储能设备，包括上述的电池模组。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明中具体实施方式1的结构示意图。

图2为本发明中具体实施方式1的端板主体的结构示意图。

图3为图2中A处的放大图。

图4为本发明中具体实施方式1的嵌入件的结构示意图。

图5为为图4中B处的放大图。

图6为本发明中具体实施方式1的螺母的结构示意图。

图7为图6中螺母的剖视图。

图8为本发明中具体实施方式2的结构示意图。

图9为图8中C处的放大图。

其中：1-嵌入件，2-端板主体，10-复合端板，20-定位连接部

11-嵌件本体，12-贯穿孔，13-第二接合部，14-锁紧凸块，15-第二止档结构，16-焊接部，

21-输出极容纳部，22-锁紧结构，22'-螺母，23-限位结构，24-减重槽，

221-螺母本体，222-滚齿，223-环状槽，224-防溢胶环，

231-第一接合部，232-第一止档结构，233-锁紧凹槽，

100-电池模组，101-侧板，102-电池，103-汇流排，104-输出极汇流排。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

具体实施方式1

如图1-7所示，一种复合端板，包括嵌入件1及注塑连接于嵌入件1的端板主体2，端板主体2采用高分子塑料，且高分子塑料的导热系数低，避免了现有技术中金属端板直接与电池接触(金属端板与电池直接接触会使得靠近端板的电池相较于模组中部的电池散热更快)，而导致电池模组内电池温差过大，影响电池模组正常工作、循环寿命等，进而改善了电池模组内电池温度的一致性差的问题。具体地，端板主体2为聚酰胺塑料、聚碳酸酯塑料、聚乙烯、聚甲醛塑料、聚对苯二甲酸丁二醇酯塑料、聚苯醚塑料、玻璃纤维和ABS塑料中至少两种复合材质，优选为聚碳酸酯塑料+ABS塑料或聚酰胺塑料+玻璃纤维的复合材质，采用如上组合方式，降低了注塑成型难度和成本，提高了结构强度；其中，ABS塑料为丙烯腈A、丁二烯B和苯乙烯S三种单体的三元共聚物。

本实施方式的嵌入件1和端板主体2为一体成型结构，无需要额外装配嵌入件1和端板主体2，省略了装配工艺，简化了电池模组结构，降低电池模组生产装配难度，降低电池模组的零部件及加工成本，便于实现批量生产。

本实施方式的端板主体2的侧端部设置有至少一个定位连接部20，定位连接部20的数量为两个，两个定位连接部20分别设置于端板主体2的两侧端部，定位连接部20注塑成型过程中与嵌入件1紧密地固定在一起，最终形成一个整体结构，该整体结构的结构强度比现有的装配结构的强度更优，有利于提高电池模组使用的稳定性，延长使用寿命。另外，本实施方式的定位连接部20设置有至少一个用于限制嵌入件1移动的限位结构23，限位结构23数量可根据需要设定，由于限位结构23的设置，进一步加强本发明的结构强度，可以限制嵌入件1在XYZ方向上的移动，使得嵌入件1和端板主体2连接更牢固，提高了电池模组在不同工作环境中稳定性。

进一步地，限位结构23包括设置在端板主体2高度方向上的第一接合部231及设置在端板主体2长度方向上的锁紧凹槽233；嵌入件1设置有与第一接合部231匹配的第二接合13部以及与锁紧凹槽233配合的锁紧凸块14。限位结构23具有至少一个沿端板主体2厚度方向设置的第一止档结构232，嵌入件1具有与第一止档结构232配合的第二止档结构15。第一接合部231和第二接合部13、锁紧凹槽233和锁紧凸块14、以及第一止档结构232和第二止档结构15为一一对应关系，在注塑过程中，嵌入件1的第二接合部13、锁紧凸块14和第二止档结构1515分别与端板主体2的第一接合部231、锁紧凹槽233和第一止档结构232实现固定配合连接，减少了装配工艺，大大提高了连接强度。

具体地，第一接合部231和第二接合部13设置为相互匹配的齿状结构或块状结构，齿状结构或块状结构的设置更容易使其接合的更紧密，因为第一接合部231和所述第二接合部13需要紧密连接，它们之间需要一定的连接强度，在日后的使用过程中，不能因其使用而松动。第一止档结构232和第二止档结构15设置为相互匹配的弧形结构，第一止档结构232和第二止档结构15用于限制嵌入件1与端板主体2在宽度方向上相对位置的移动，加强了连接强度。

本实施方式的端板主体2还设置有输出极容纳部21、至少一个锁紧结构22和多个矩阵分布的减重槽24，锁紧结构22与输出极容纳部21为注塑一体结构，且锁紧结构22位于输出极容纳部21的内部中央。输出极容纳部21与端板主体2通过注塑为集成为一体，避免了现有技术中输出极底座零部件的设置，减少了相应制造成本；输出极容纳部21的设置用于安装固定输出极汇流排，使得整个电池模组能够实现快速装配，提高整体的装配效率。锁紧结构22和端板主体2为一体注塑成型结构，减少了装配成本，提高了与电池模组的装配效率。多个减重槽24的设置，减少了端板主体2的重量，提高了电池模组的能量密度。

本实施方式的锁紧结构22为螺母22'或螺孔(图未示)，螺母22'包括螺母本体221、设置于螺母本体221外部的滚齿222、间隔设置于螺母本体221外圈的多个环状槽223及设置于螺母本体221底部的防溢胶环224，滚齿222的设置可限制螺母22'在端板主体2中进行旋转运动，加强了锁紧结构22和端板主体2的连接强度，多个环状槽223的设置可限制螺母22'在端板主体2宽度方向的移动，同样也加强了锁紧结构22和端板主体2的连接强度，滚齿222和多个环状槽223的设置使得整个电池模组装配更加稳定，延长了使用寿命；防溢胶环224的设置可限制注塑加工时塑料溢到螺纹内部，影响螺母22'的功能。当锁紧结构22为螺孔时，可采用直接注塑成型的方式，这样不需要增加其他工艺和成本。

本实施方式的螺母22'外径d＝k1*T，1.1≤k≤3,T为端板主体2总厚度；螺母22'高度为6-20mm，螺母22'的上表面超出于输出极容纳部21底面0.1-2mm。

本实施方式的嵌入件1为金属材料，嵌入件1的数量为至少两个，每个嵌入件1均为条状结构，条状结构更易与塑料一起注塑成型，每个嵌入件1均包括嵌件本体11、贯穿于嵌件本体11的贯穿孔12及设置于嵌件本体11侧部且与外部结构件焊接的焊接部。贯穿孔12位于嵌件本体11的中央，贯穿孔12的截面形状为规则形状或不规则形状，本实施方式将贯穿孔设置为圆形、椭圆形或方形，这样方便于加工和装配，不规则形状也同样是可以设置的，但是不规则形状可能会增加加工难度，可根据实际需求而定。焊接部16用于电池模组的侧板进行焊接，因此它裸露于端板主体2的外部，并没有和端板主体2形成连接。

本实施方式的复合端板加工工艺为：

A、将嵌入件1挤型材(或铸造)成型；

B、成型后，将嵌入件1通过计算机数字化控制精密机械加工(CNC加工)，加工形成第二接合部13、锁紧凸块14和第二止档结构15等结构；

C、对嵌入件1进行表面处理，表面处理方式可以为：磁力研磨、喷砂、蚀刻等，目的为了增加表面粗糙度，提高与端板主体2接合强度；

D、将嵌入件1、螺母22'清洗干净，去除表面杂质；

E、清洗完成之后，将嵌入件1、螺母22'与端板主体2一体注塑成型；

F、检测(嵌入件1、螺母22'接合强度检测)。

具体实施方式2

如图8-9所示，一种包含具体实施方式1的复合端板10的电池模组100，它还包括侧板101、多个电池102、汇流排103和输出极汇流排104，复合端板至少为两个，多个电池102放置于复合端板及侧板101首尾相连形成的围框内，多个电池102通过汇流排103串并联然后通过输出极汇流排104输出电流。

上述电池模组100整体装配较简单，特别是复合端板10的装配几乎全部省掉了，简化电池模组结构，降低了电池模组生产装配难度，降低了电池模组的零部件及加工成本。

优选地，复合端板宽度w＝k2*W，W是模组宽度，0.9≤K2≤1；复合端板厚度t＝k3*L，L是模组的长度，0.07≤K3≤0.1。复合端板10的焊接部16通过激光焊接、搅拌摩擦焊接、冷金属过渡焊接、电阻焊、氩弧焊或气保焊与侧板101焊接，且焊接宽度要求2～10mm。

具体实施方式3

一种储能设备，包括具体实施方式2的电池模组，由于采用了具体实施方式2的电池模组来制造上述储能设备，使得该储能设备的制造成本更低，且安全性更好。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种复合端板，其特征在于：包括嵌入件及注塑连接于所述嵌入件的端板主体，所述端板主体的侧端部设置有至少一个定位连接部，所述定位连接部设置有至少一个用于限制所述嵌入件移动的限位结构。

2.根据权利要求1所述的复合端板，其特征在于：所述限位结构包括设置在所述端板主体高度方向上的第一接合部及设置在所述端板主体长度方向上的锁紧凹槽；所述嵌入件设置有与所述第一接合部匹配的第二接合部以及与所述锁紧凹槽配合的锁紧凸块。

3.根据权利要求2所述的复合端板，其特征在于：所述限位结构具有至少一个沿所述端板主体厚度方向设置的第一止档结构，所述嵌入件具有与所述第一止档结构配合的第二止档结构。

4.根据权利要求3所述的复合端板，其特征在于：所述第一接合部和所述第二接合部设置为相互匹配的齿状结构或块状结构，所述第一止档结构和所述第二止档结构设置为相互匹配的弧形结构。

5.根据权利要求1所述的复合端板，其特征在于：所述端板主体还设置有输出极容纳部、至少一个锁紧结构和多个矩阵分布的减重槽，所述锁紧结构与所述输出极容纳部为注塑一体结构，且所述锁紧结构位于所述输出极容纳部的内部中央。

6.根据权利要求5所述的复合端板，其特征在于：所述锁紧结构为螺母或螺孔，所述螺母包括螺母本体、设置于所述螺母本体外部的滚齿、间隔设置于所述螺母本体外圈的多个环状槽及设置于所述螺母本体底部的防溢胶环。

7.根据权利要求2所述的复合端板，其特征在于：所述嵌入件的数量为至少两个，每个所述嵌入件均包括嵌件本体、贯穿于所述嵌件本体的贯穿孔及设置于所述嵌件本体侧部且与外部结构件焊接的焊接部。

8.根据权利要求7所述的复合端板，其特征在于：所述贯穿孔位于所述嵌件本体的中央，所述贯穿孔的截面形状为规则形状或不规则形状，所述规则形状为圆形、椭圆形或方形。

9.一种包含权利要求1-8任一项所述复合端板的电池模组，其特征在于：还包括侧板、多个电池、汇流排和输出极汇流排，所述复合端板至少为两个，多个所述电池放置于所述复合端板及所述侧板首尾相连形成的围框内，多个所述电池通过汇流排串并联然后通过所述输出极汇流排输出电流。

10.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于：所述复合端板宽度w＝K2*W，W是模组宽度，0.9≤K2≤1；所述复合端板厚度t＝k3*L，L是模组的长度，0.07≤K3≤0.1。

11.一种储能设备，其特征在于：包括权利要求9-10任一项所述电池模组。

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