CN113851776A - 一种电池模组、电池包及用电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及锂离子电池技术领域，特别公开了一种电池模组、电池包及用电设备，包括模组壳体和电芯组件，电芯组件收容于模组壳体内，电芯组件包括多个沿第一方向依次堆叠设置的电芯，多个电芯电连接，多个电芯包括若干第一电芯和至少一个第二电芯，第二电芯为可加热电芯，可加热电芯包括电极组件、电芯壳体、第一极耳、第二极耳、加热片和开关模块，电极组件收容于电芯壳体内，第一极耳的一端和第二极耳的一端分别与电极组件电连接，加热片设于电芯壳体内，加热片的一端与电芯的第一极耳连接，开关模块的一端与加热片的另一端连接，开关模块的另一端与第二极耳连接。通过上述方式，本发明实施例能够使得处于温度较冷区域的电池模组正常放电。

Description

一种电池模组、电池包及用电设备
技术领域
本发明实施例涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种电池模组、电池包及用电设备。
背景技术
目前市场上，常用的锂离子电池模组含有单个锂离子电芯，单个锂离子电芯的电量较少，为了增加电量，通常将多个锂离子电芯包裹形成一个新的锂离子电池模组，新的锂离子电池模组可解决电量较少的问题。其中，单个锂离子电芯通常由正极、负极、隔膜和电解液等组成。单个锂离子电芯工作时，内部的锂离子以电解液为载体，在正负极之间移动，以实现电芯的充放电。当温度很低时，锂离子的迁移速率会变慢，导致充电时大量析锂或者放电时容量损失很大。为了保证电池的使用寿命，一般都会对电池的使用温度加以限制。目前，锂离子电池的充电温度限制在0℃～60℃，放电温度限制在-20℃～60℃。
本发明的发明人在实现本发明的过程中，发现：在一些寒冷的区域或冬季较冷的时间段，由于外部环境温度较低，锂离子电池模组工作环境温度较低，此时锂离子电池模组的充放电容量衰减很大，一个充满电的锂离子电池模组只能放出不到50％的电量，严重影响锂离子电池模组的正常使用。
发明内容
鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种电池模组及用电设备，克服了上述在外部环境温度较低，锂离子电池模组工作环境温度较低，一个充满电的锂离子电池模组只能放出不到50％的电量，严重影响锂离子电池模组的正常使用等问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电池模组，包括：模组壳体和电芯组件，所述模组壳体设置有电池腔，所述电芯组件收容于所述电池腔，所述电芯组件包括多个沿第一方向依次堆叠设置的电芯，多个所述电芯电连接，多个所述电芯包括若干第一电芯和至少一个第二电芯，所述第二电芯为可加热电芯，所述可加热电芯包括电极组件、电芯壳体、第一极耳、第二极耳、加热片和开关模块，所述电极组件收容于所述电芯壳体内，所述第一极耳的一端和第二极耳的一端分别与所述电极组件电连接，所述第一极耳的另一端和第二极耳的另一端均沿第二方向从所述电芯壳体伸出，所述加热片设置于所述电芯壳体内，所述加热片的一端与所述电芯的第一极耳连接，所述开关模块设置于所述电芯壳体，所述开关模块的一端与所述加热片的另一端连接，所述开关模块的另一端与所述第二极耳连接，所述第二方向与所述第一方向垂直。
在一种可选的方式中，所述电池模块包括温度检测装置和控制器，所述温度检测装置设置于所述电芯组件，所述温度检测装置用于检测所述电芯组件的温度，所述控制器电分别与所述开关模块和温度检测装置连接，所述控制器用于在温度检测装置检测到所述电芯组件的温度低于第一预设温度时，所述控制器控制所述开关模块闭合，所述加热片加热，以及，在所述温度检测装置检测到所述电芯组件的温度高于第二预设温度时，所述控制器控制所述开关模块断开，所述加热片停止加热。
在一种可选的方式中，所述电池模组包括导热组件，所述导热组件设置于所述电池腔内，且所述导热组件与多个所述电芯接触。
在一种可选的方式中，所述导热组件包括导热底板和若干导热立板，所述若干导热立板固定于所述导热底板，并且所述若干导热立板沿所述第一方向间隔设置，一所述电芯设置于相邻两个所述导热立板之间，并且所述电芯分别与导热立板和导热底板接触。
在一种可选的方式中，所述导热组件的制作材料为硅胶、硅脂、铜片或者铝片。
在一种可选的方式中，所述第二电芯的数量为至少两个，至少两个所述第二电芯沿所述第一方向间隔设置，并且相邻两个所述第二电芯之间具有至少一个第一电芯。
在一种可选的方式中，所述第二电芯的数量为多个，任意相邻两个所述第一电芯之间具有一个所述第二电芯。
在一种可选的方式中，所述加热片是由镍箔制成的。
在一种可选的方式中，所述电池模组满足如下关系：当n为偶数时，x＝1(n<5),x＝n/5(n>5)；当所述n为奇数时，x＝1(1≤n≤5)，x＝n/5(n≥5)；其中，所述x为第二电芯的数量(x取整数)，所述n为电芯组件所包含的电芯的总数。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种电池包，包括：至少两个如上所述的电池模组，至少两个所述电池模组相互并联/串联连接。
根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种用电设备，包括如上所述的电池包。
本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例通过设置有模组壳体和电芯组件，所述模组壳体设置有电池腔，所述电芯组件收容于所述电池腔，所述电芯组件包括多个依次堆叠设置的电芯，多个所述电芯电连接，其中，多个所述电芯包括若干第一电芯和至少一个第二电芯，所述第二电芯为可加热电芯，所述可加热电芯包括电极组件、电芯壳体、第一极耳、第二极耳、加热片和开关模块，所述电极组件收容于所述电芯壳体内，所述第一极耳的一端和第二极耳的一端分别与所述电极组件电连接，所述第一极耳的另一端和第二极耳的另一端均从所述电芯壳体伸出，所述加热片设置于所述电芯壳体内，所述加热片的一端与所述电芯的第一极耳连接，所述开关模块设置于所述电芯壳体，所述开关模块的一端与所述加热片的另一端连接，所述开关模块的另一端与所述第二极耳连接，这样设置，在一些寒冷的区域或冬季较冷的时间段，通过开关模块连接加热片、第一极耳和第二极耳之间的电路，所述加热片产生热量，从而可使得第一电芯及第二电芯处于正常充放电温度中，电池模组的工作环境温度正常，电池模组可正常充满电，充满电的电池模组可正常放电，便于用户正常使用电池模组。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是本发明实施例电池模组的整体结构爆炸示意图；
图2是本发明实施例电池模组的部分结构爆炸示意图；
图3是本发明实施例电池模组的第二电芯的内部电路示意图；
图4是本发明实施例电池模组的俯视图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
为了更好的对电池模组01的结构进行说明，将结合X、Y、Z坐标轴对电池模组01的结构进行叙述，其中，X、Y、Z坐标轴两两垂直，所述第一方向为沿X轴正方向，所述第二方向为沿Y轴正方向，所述第三方向为沿Z轴正方向。
请参阅图1和图2，电池模组01包括模组壳体10、电芯组件20、导热组件30、温度检测装置(图未示)和控制器(图未示)。所述电芯组件20设置于所述模组壳体10内，所述温度检测装置设置于所述电芯组件20，所述温度检测装置用于检测所述电芯组件20的温度，所述控制器与所述电芯组件20、温度检测装置连接。
对于上述模组壳体10，如图1和图2所示，所述模组壳体10包括壳本体101和盖板102，所述壳本体101设置有电池腔10a以及连通所述电池腔10a的开口10b，所述盖板102盖设于所述开口10b处，所述开口10b便于将电芯组件20安装于所述电池腔10a内，所述电芯组件20收容于所述电池腔10a，所述电池腔10a用于收容电芯组件20以及电池模组01的其他内部部件，所述模组壳体10可减少外界灰尘进入电池模组01内部，同时，减少电池模组01内部部件与外界部件直接接触从而造成损坏。
对于上述电芯组件20，如图1和图2所示，所述电芯组件20包括多个依次堆叠设置的电芯21，多个所述电芯21之间电连接，多个所述电芯21包括若干第一电芯210和至少一个第二电芯220，所述第二电芯220为可加热电芯，在电池模组01工作环境温度较低且影响电芯放电时，利用可加热电芯产生热量从而提高电池模组01内部电芯的工作环境温度，使得电池模组01正常充放电。
具体的，如图3和图4所示，所述可加热电芯包括电极组件221、电芯壳体(图未示)、第一极耳223、第二极耳224、加热片225和开关模块226，所述电极组件221收容于所述电芯壳体内，所述第一极耳223的一端和第二极耳224的一端分别与所述电极组件221电连接，所述第一极耳223的另一端和第二极耳224的另一端均从所述电芯壳体伸出，所述加热片225设置于电芯壳体内，所述加热片225的一端与所述电芯的第一极耳223连接，所述开关模块226设置于所述电芯壳体，所述开关模块226的一端与所述加热片225的另一端连接，所述开关模块226的另一端与所述第二极耳224连接。其中，在所述开关模块226处于连通状态时，所述加热片225、第一极耳223和第二极耳224三者之间电导通，所述加热片225处于加热状态；在所述开关模块226处于断开状态时，所述加热片225、第一极耳223和第二极耳224三者之间的电连接处于断开状态，所述加热片225处于停止加热状态。可选的，所述加热片225的阻值0Ω<Rn<20Ω。
在一些实施例中，所述第二电芯220的数量为至少两个，至少两个所述第二电芯220沿所述第一方向间隔设置，并且相邻两个所述第二电芯220之间具有至少一个第一电芯210，这样设置，至少两个第二电芯220能产生较多的热量，缩短第二电芯220达到正常工作温度的时间。可选的，相邻两个所述第二电芯220之间的第一电芯210数量可与所述第二电芯220的数量相同，例如：所述第二电芯220的数量为两个，则相邻两个所述第二电芯220之间的第一电芯210的数量也为两个。
在一些实施例中，所述第二电芯220的数量为多个，任意相邻两个所述第一电芯210之间具有一所述第二电芯220，这样设置，保证第一电芯210均能处于正常工作温度，且均能正常充放电，从而保证整个电池模组01的充放电量。
在一些实施例中，所述电池模组中的第二电芯220满足如下关系：当n为偶数时，x＝1(n<5),x＝n/5(n>5)；当所述n为奇数时，x＝1(1≤n≤5)，x＝n/5(n≥5)；其中，所述x为第二电芯220的数量(x取整数)，所述n为电芯组件20所包含的电芯的总数。例如：当电芯组件20所包含的电芯的总数n为10(偶数)时，将n＝10带入偶数公式中，则第二电芯220的数量x＝2；当电芯组件20所包含的电芯的总数n为5(奇数)时，将n＝5带入奇数公式中，则第二电芯220的数量x＝1。其中，“x取整数”为利用“向下取整”的方法进行取整，即舍去小数点后面的数。例如：当计算出的x＝1.9时,则x取1，当计算出的x＝2.2时，则x取2。
对于上述导热组件30，如图1所示，所述导热组件30设置于所述电池腔10a内，且所述导热组件30分别与多个所述电芯接触，所述导热组件30用于将所述第二电芯220产生的热量在电池腔10a内传递，并将所述第二电芯220产生的热量快速传递给所述第一电芯210，从而使得第一电芯210快速处于正常充放电温度中。
在一些实施例中，如图2所示，所述导热组件30包括导热底板301和若干导热立板302，所述若干导热立板302固定于所述导热底板301，并且所述若干导热立板302沿所述第一方向间隔设置，一所述电芯设置于相邻两个所述导热立板302之间，并且所述电芯分别与导热立板302和导热底板301接触。所述导热底板301实现将热量传递至电芯的底部，所述若干导热立板302实现将热量传递至电芯的侧边，从而使得电芯上各处均匀受热。可选的，所述导热组件30为硅胶，所述导热组件由液体硅胶固化形成。可以理解的是，所述导热组件30的制作材料不限于硅胶，也可以为其他材料，例如：硅脂、铜片或者铝片。
对于上述温度检测装置和控制器，所述温度检测装置设置于所述电芯组件20，所述温度检测装置用于检测所述电芯组件20的温度，所述控制器分别与所述开关模块226和温度检测装置连接，所述控制器用于在温度检测装置检测到所述电芯组件20的温度低于第一预设温度时，所述控制器控制所述开关模块226闭合，所述加热片225加热，以及，在所述温度检测装置检测到所述电芯组件20的温度高于第二预设温度时，所述控制器控制所述开关模块226断开，所述加热片225停止加热。可以理解的是，所述第一预设温度和第二预设温度的数值可根据实际情况进行设定，例如：所述第一预设温度可设置为0℃，在所述温度检测装置检测到电芯组件20的温度低于0℃时，所述控制器控制所述开关模块226闭合，从而所述加热片225进行加热，并通过所述导热组件30将所述加热片225产生的热量传递给其他电芯，所述第二预设温度可设置于40℃，在所述温度检测装置检测到所述电芯组件20的温度高于40℃时，所述控制器控制所述开关模块226断开，所述加热片225停止加热。
在本发明实施例中，通过设置有模组壳体10和电芯组件20，所述模组壳体10设置有电池腔10a，所述电芯组件20收容于所述电池腔10a，所述电芯组件20包括多个沿第一方向依次堆叠设置的电芯，多个所述电芯电连接，其中，多个所述电芯包括若干第一电芯210和至少一个第二电芯220，所述第二电芯220为可加热电芯，所述可加热电芯包括电极组件221、电芯壳体、第一极耳223、第二极耳224、加热片225和开关模块226，所述电极组件221收容于所述电芯壳体内，所述第一极耳223的一端和第二极耳224的一端分别与所述电极组件221电连接，所述第一极耳223的另一端和第二极耳224的另一端均沿第二方向从所述电芯壳体伸出，所述加热片225设置于所述电芯壳体内，所述加热片225的一端与所述电芯的第一极耳223连接，所述开关模块226设置于所述电芯壳体，所述开关模块226的一端与所述加热片225的另一端连接，所述开关模块226的另一端与所述第二极耳224连接，这样设置，在一些寒冷的区域或冬季较冷的时间段，通过开关模块226连接加热片225、第一极耳223和第二极耳224之间的电路，所述加热片225产生热量，从而可使得第一电芯210和第二电芯220处于正常放电温度中，电池模组01的工作环境温度正常，电池模组01可正常充满电，充满电的电池模组01可正常放电，便于用户正常使用电池模组01。
本发明还提供了一种电池包的实施例，所述电池包包括至少两个如上所述的电池模组01，至少两个所述电池模组01在第三方向上相互并联/串联连接，所述电池模组01的功能和结构可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。
本发明还提供了一种用电设备的实施例，所述用电设备包括如上所述的电池包，所述电池包的功能和结构可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池模组，包括模组壳体和电芯组件，所述模组壳体设置有电池腔，所述电芯组件收容于所述电池腔，所述电芯组件包括多个沿第一方向依次堆叠设置的电芯，多个所述电芯电连接，其特征在于，
多个所述电芯包括若干第一电芯和至少一个第二电芯，所述第二电芯为可加热电芯，所述可加热电芯包括电极组件、电芯壳体、第一极耳、第二极耳、加热片和开关模块，所述电极组件收容于所述电芯壳体内，所述第一极耳的一端和第二极耳的一端分别与所述电极组件电连接，所述第一极耳的另一端和第二极耳的另一端均沿第二方向从所述电芯壳体伸出，所述加热片设置于电芯壳体内，所述加热片的一端与所述电芯的第一极耳连接，所述开关模块设置于所述电芯壳体，所述开关模块的一端与所述加热片的另一端连接，所述开关模块的另一端与所述第二极耳连接，所述第二方向与所述第一方向垂直。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，
所述电池模块包括温度检测装置和控制器，所述温度检测装置设置于所述电芯组件，所述温度检测装置用于检测所述电芯组件的温度，所述控制器分别与所述开关模块和温度检测装置连接，所述控制器用于在温度检测装置检测到所述电芯组件的温度低于第一预设温度时，所述控制器控制所述开关模块闭合，所述加热片加热，以及，在所述温度检测装置检测到所述电芯组件的温度高于第二预设温度时，所述控制器控制所述开关模块断开，所述加热片停止加热。
3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，
所述电池模组包括导热组件，所述导热组件设置于所述电池腔内，且所述导热组件与多个所述电芯接触。
4.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，
所述导热组件包括导热底板和若干导热立板，所述若干导热立板固定于所述导热底板，并且所述若干导热立板沿所述第一方向间隔设置，一所述电芯设置于相邻两个所述导热立板之间，并且所述电芯分别与所述导热立板和导热底板接触。
5.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，
所述导热组件的制作材料为硅胶、硅脂、铜片或者铝片。
6.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，
所述第二电芯的数量为至少两个，至少两个所述第二电芯沿所述第一方向间隔设置，并且相邻两个所述第二电芯之间具有至少一个第一电芯。
7.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于
所述第二电芯的数量为多个，任意相邻两个所述第一电芯之间具有一个所述第二电芯。
8.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，
所述电池模组满足如下关系：
当n为偶数时，x＝1(n<5),x＝n/5(n>5)；
当所述n为奇数时，x＝1(1≤n≤5)，x＝n/5(n≥5)；
其中，所述x为所述第二电芯的数量(x取整数)，所述n为所述电芯组件所包含的电芯的总数。
9.一种电池包，其特征在于，包括至少两个如权利要求1-8任一项所述的电池模组，至少两个所述电池模组在第三方向上相互并联/串联连接，所述第三方向与所述第一方向和第二方向垂直。
10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求9任一项所述的电池包。
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