CN114284646A - 一种电芯排布及串联结构 - Google Patents

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王文宝
洪诗阅
洪礼辉
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Xiamen Bolion Tech Co ltd
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Abstract

本发明涉及一种电芯排布及串联结构，其可包括多个电芯和多个汇流排，多个所述电芯横向放置成两排，并且相邻所述电芯之间的电极通过相应所述汇流排连接，以将多个所述电芯串联形成电池模组，所述电芯的电极排列方向与所述电池模组的长度方向一致，并且所述电芯的膨胀方向与所述电池模组的宽度方向一致。电芯膨胀导致的电池模组形变较小，电池模组形变可控，大大提高了电池模组的安全系数。

Description

一种电芯排布及串联结构
技术领域
本发明属于动力电池领域，具体地涉及一种电芯排布及串联结构。
背景技术
图1示出了现有动力电池模组的电芯排布结构，电芯1的膨胀方向与模组的长度方向(箭头A-A所示方向)一致。由于锂离子电池在充放电过程中，电池的内部存在一定的压力(0.3～0.6MPa)，该压力会使电芯宽度方向产生膨胀，进而影响电池模组变形。排列的电芯越多，叠加的膨胀使电池模组形变尺寸越大，导致安全性降低。
发明内容
本发明旨在提供一种电芯排布及串联结构，以解决上述问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：
一种电芯排布及串联结构，其可包括多个电芯和多个汇流排，多个所述电芯横向放置成两排，并且相邻所述电芯之间的电极通过相应所述汇流排连接，以将多个所述电芯串联形成电池模组，所述电芯的电极排列方向与所述电池模组的长度方向一致，并且所述电芯的膨胀方向与所述电池模组的宽度方向一致。
进一步地，每排所述电芯的数量为至少3个。
进一步地，多个所述电芯采用Z字型串联。
进一步地，所述汇流排包括斜向汇流排和水平汇流排，其中，上下所述电芯之间采用所述斜向汇流排串联，并且左右所述电芯之间采用所述水平汇流排串联。
进一步地，所述水平汇流排和所述斜向汇流排均包括两个电极焊接区和位于两个所述电极焊接区之间的两个凸起，所述凸起随所述电芯的膨胀应力拉伸。
进一步地，在所述水平汇流排中，两个所述凸起呈八字型布置。
进一步地，在所述斜向汇流排中，所述凸起靠近所述电极焊接区并且两个所述凸起之间设有多个槽孔，使所述斜向汇流排跟随所述电芯膨胀产生形变。
进一步地，中间所述槽孔的两端为半圆形，而两边所述槽孔的两端向外延伸形成圆角方形。
进一步地，所述斜向汇流排上设有电芯防爆阀避让位，以利于异常时电芯防爆阀快速排气，并避免排气对汇流排产生冲击。
进一步地，所述汇流排由铝制成。
本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：电芯膨胀导致的电池模组形变较小，电池模组形变可控，大大提高了电池模组的安全系数。
附图说明
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
图1是现有电池模组的电芯排布结构的示意图；
图2是本发明的电池模组的电芯排布及串联结构的示意图；
图3a和3b分别是图2所示的电芯排布及串联结构的水平汇流排的俯视图和剖视图；
图4a和4b是图2所示的电芯排布及串联结构的斜向汇流排的俯视图和剖视图；
图5是图2所示的电芯排布及串联结构的等效电路图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图2所示，一种电芯排布及串联结构可包括多个电芯1和多个汇流排2和2’。本实施例中，以6个电芯1串联为例进行说明。电芯1的数量根据电池模组所需容量大小进行设置。6个电芯1横向放置成两排，并且相邻所述电芯之间的电极通过相应所述汇流排连接，以将6个电芯串联形成电池模组。具体地，汇流排包括斜向汇流排2和水平汇流排2’，其中，上下(即，两排)电芯1之间采用斜向汇流排2串联，并且左右(即，同一排)电芯1之间采用水平汇流排2’串联。6个电芯1采用Z字型串联，其等效电路如图5所示。采用“Z”字型串联，使相邻电芯1的压差较小，降低异常情况下导致的大电流及热失控风险。当然，在每排电芯1的数量较少(例如2个)的情况下，多个电芯1也可以采用U字型串联方式。电芯1的电极排列方向与电池模组的长度方向一致，如图图2的箭头X所示。并且电芯1的膨胀方向与电池模组的宽度方向一致，如图2的箭头Y-Y所示。由于电芯膨胀方向上只有两个电芯1，因此，电芯膨胀导致的电池模组形变较小，电池模组形变可控，大大提高了电池模组的安全系数。
图3a和图3b示出了水平汇流排2’的正视图和剖视图。水平汇流排2’可包括两个电极焊接区21’和位于两个电极焊接区21’之间的两个凸起22’，其中，电极焊接区21’呈圆形，用于与电芯1的电极焊接。两个凸起22’呈八字型布置，可以随电芯1的膨胀应力拉伸，从而避免电极焊接区产生应力集中导致脱焊。凸起22’为圆弧形。
图4a和图4b示出了斜向汇流排2的正视图和剖视图。斜向汇流排2可包括两个电极焊接区21、位于两个电极焊接区21之间的两个凸起22以及位于两个凸起22之间多个槽孔23。电极焊接区21呈圆形，用于与电芯1的电极焊接。两个凸起22靠近电极焊接区21并且平行布置，可以随电芯1的膨胀应力拉伸，从而避免电极焊接区产生应力集中导致脱焊。凸起22为圆弧形。多个槽孔23一方面可以斜向汇流排2跟随电芯膨胀1产生形变，从而避免电极焊接区产生应力集中导致脱焊，另一方面在确保强度的情况下节省材料成本。在本实施例中，斜向汇流排2具有四个槽孔23，其中，中间槽孔23的两端为半圆形，而两边槽孔23的两端向外延伸形成圆角方形。应该理解，槽孔23也可以省略。
优选地，斜向汇流排2上设有电芯防爆阀避让位24，以利于异常时电芯防爆阀11快速排气，并避免排气对汇流排产生冲击，参见图2。
水平汇流排2’和斜向汇流排2通常可以由铝制成，优选地由1060-O态铝制成。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电芯排布及串联结构，其特征在于，包括多个电芯和多个汇流排，多个所述电芯横向放置成两排，并且相邻所述电芯之间的电极通过相应所述汇流排连接，以将多个所述电芯串联形成电池模组，所述电芯的电极排列方向与所述电池模组的长度方向一致，并且所述电芯的膨胀方向与所述电池模组的宽度方向一致。
2.如权利要求1所述的电芯排布及串联结构，其特征在于，每排所述电芯的数量为至少3个。
3.如权利要求1或2所述的电芯排布及串联结构，其特征在于，多个所述电芯采用Z字型串联。
4.如权利要求3所述的电芯排布及串联结构，其特征在于，所述汇流排包括斜向汇流排和水平汇流排，其中，上下所述电芯之间采用所述斜向汇流排串联，并且左右所述电芯之间采用所述水平汇流排串联。
5.如权利要求4所述的电芯排布及串联结构，其特征在于，所述水平汇流排和所述斜向汇流排均包括两个电极焊接区和位于两个所述电极焊接区之间的两个凸起，所述凸起随所述电芯的膨胀应力拉伸。
6.如权利要求5所述的电芯排布及串联结构，其特征在于，在所述水平汇流排中，两个所述凸起呈八字型布置。
7.如权利要求5所述的电芯排布及串联结构，其特征在于，在所述斜向汇流排中，所述凸起靠近所述电极焊接区并且两个所述凸起之间设有多个槽孔，使所述斜向汇流排跟随所述电芯膨胀产生形变。
8.如权利要求7所述的电芯排布及串联结构，其特征在于，中间所述槽孔的两端为半圆形，而两边所述槽孔的两端向外延伸形成圆角方形。
9.如权利要求7所述的电芯排布及串联结构，其特征在于，所述斜向汇流排上设有电芯防爆阀避让位。
10.如权利要求1所述的电芯排布及串联结构，其特征在于，所述汇流排由铝制成。
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