CN114335837A - 电池包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池包，该包括壳体、至少一个铁锂电池模组和至少一个三元电池模组。铁锂电池模组和三元电池模组安装于壳体内，任意两个三元电池模组之间设置有铁锂电池模组。本发明根据三元电池模组和铁锂电池模组的特点，将三元电池模组和铁锂电池模组综合使用，两个三元电池模组中间设置铁锂电池模组，当其中任意一个三元电池模组热失控后，由于铁锂电池模组具有较好的稳定性，能够阻挡该三元电池模组的热量传输至另一个三元电池模组，防止整个电池包热失控。而且由于三元电池模组具有较高的能量密度，铁锂电池模组和三元电池模组综合后，整体的电池包的能量密度也随着提高。

Description

电池包

技术领域

本发明涉及锂电池制造领域，具体涉及一种电池包。

背景技术

目前市场上占份额比较大的是磷酸铁锂和三元锂电池，两者均属于二次电池，都可以反复进行充放电使用，但是由于正极材料的不同，两者的实际应用有很大的区别。

磷酸铁锂电池简称铁锂电池，铁锂电池是用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。铁锂电池的正极材料分解温度在700℃-800℃，使用安全性较好，但是铁锂电池的重量能量密度只有150Wh/Kg左右，限制了铁锂电池的使用。

三元锂电池简称三元电池，三元电池的正极材料使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂的三元正极材料，三元正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料，里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整。三元电池的价格较磷酸铁低，另外三元电池是环保型的电池，可以多次的循环使用。三元锂的重量能量密度可以达到300Wh/Kg，远远比铁锂电池高。但是三元电池的缺点也比较明显，三元电池的正极材料由于使用镍盐和钴盐，镍盐和钴盐在200℃就会发生化学反应从而产生大量的氧气或者氧化物，即三元材料的脱氧温度在200℃左右，放热能量超过800J/g，在内部短路、电池外壳损坏的情况下，很容易引发燃烧、爆炸等安全事故。

铁锂电池和三元电池各有优点和缺点，三元电池能量密度较高，但是容易失控，铁锂电池安全性较好，但是能量密度低。三元电池和铁锂电池的缺点限制三元电池和铁锂电池的使用。而随着科技的发展和人们对新能源发展的需求，亟需突破三元电池和铁锂电池的限制，将铁锂电池和三元电池适用于更广泛的领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池包，以解决上述现有技术中存在的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种电池包，该包括壳体、至少一个铁锂电池模组和至少一个三元电池模组。铁锂电池模组和三元电池模组安装于壳体内，任意两个三元电池模组之间设置有铁锂电池模组。本发明根据三元电池模组和铁锂电池模组的特点，将三元电池模组和铁锂电池模组综合使用，考虑到三元电池模组容易热失控，而铁锂电池模组的热稳定性较好，所以在两个三元电池模组中间设置铁锂电池模组，当其中任意一个三元电池模组热失控后，由于铁锂电池模组具有较好的稳定性，能够阻挡该三元电池模组的热量传输至另一个三元电池模组，防止整个电池包热失控。而且由于三元电池模组具有较高的能量密度，铁锂电池模组和三元电池模组综合后，整体的电池包的能量密度也随着提高。本发明综合利用三元电池模组和铁锂电池模组的优点，通过三元电池模组和铁锂电池模组的排列方式可有效防止电池包的热失控，还能维持整个电池包的能量需求。

在一个实施例中，所述铁锂电池模组和所述三元电池模组相间设置。

在一个实施例中，多个所述铁锂电池模组和多个所述三元电池模组沿第一方向排列，且沿第一方向排列的相邻两个所述三元电池模组之间设置有至少一个所述铁锂电池模组。

在一个实施例中，多个所述铁锂电池模组和多个所述三元电池模组沿第二方向排列，所述第二方向垂直于第一方向，且沿第二方向排列的相邻两个所述三元电池模组之间设置有至少一个所述铁锂电池模组。

在一个实施例中，多个所述铁锂电池模组和多个所述三元电池模组沿第三方向排列，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向，且沿第三方向排列的相邻两个所述三元电池模组之间设置有至少一个所述铁锂电池模组。

在一个实施例中，所述铁锂电池模组和所述三元电池模组尺寸相同，多个所述铁锂电池模组和多个所述三元电池模组沿所述第一方向排列成排，多排所述铁锂电池模组和所述三元电池模组沿所述第二方向排列。

在一个实施例中，沿所述第二方向排列的多排所述铁锂电池模组和所述三元电池模组形成一层，所述一层，所述铁锂电池模组和所述三元电池模组沿第三方向堆叠，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。

在一个实施例中，所述三元电池模组的体积大于所述铁锂电池模组的体积。

在一个实施例中，所述三元电池模组和所述铁锂电池模组的电压差小于10v。

在一个实施例中，所述电池包还包括隔热片，所述隔热片位于相邻的所述三元电池模组和所述铁锂电池模组之间。

在一个实施例中，位于所述三元电池模组和所述铁锂电池模组的相邻的侧面之间的所述隔热片的厚度范围2mm至10mm；

位于所述三元电池模组和所述铁锂电池模组的相邻的端部之间的所述隔热片的厚度范围1mm至8mm。

在一个实施例中，所述三元电池模组上设有防爆阀，所述防爆阀位于所述三元电池模组的侧部或端部。

本发明的电池包内包括多个铁锂电池模组和三元电磁模组，综合利用铁锂电池模组和三元电池模组的优点，通过对多个铁锂电池模组和三元电池模组的排列方式，使整个电池包具有较高的能量密度，而且具有较好的稳定性。

附图说明

图1至图3是本发明的一个实施例的电池包示意图。

附图标记：100、电池包；1、铁锂电池模组；2、三元电池模组；

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

本发明涉及一种电池包100，该包括壳体、至少一个铁锂电池模组1和至少一个三元电池模组2。铁锂电池模组1和三元电池模组2安装于壳体内，任意两个三元电池模组2之间设置有铁锂电池模组1。本发明根据三元电池模组2和铁锂电池模组1的特点，将三元电池模组2和铁锂电池模组1综合使用，考虑到三元电池模组2容易热失控，而铁锂电池模组1的热稳定性较好，所以在两个三元电池模组2中间设置铁锂电池模组1，当其中任意一个三元电池模组2热失控后，由于铁锂电池模组1具有较好的稳定性，能够阻挡三元电池模组2的热量传输至另一个三元电池模组2，防止整个电池包100热失控。而且由于三元电池模组2具有较高的能量密度，铁锂电池模组1和三元电池模组2综合使用后，整体的电池包100的能量密度也随着提高。本发明综合利用三元电池模组2和铁锂电池模组1的优点，通过三元电池模组和铁锂电池模组1的排列方式可有效防止电池包100的热失控，还能维持整个电池包100的能量需求。

三元电池模组2由于具有较高的能量密度，所以整个电池包100应优选考虑三元电池模组2，但是考虑到三元电池模组2容易热失控，为了防止整个电池包100热失控，需要将两个三元电池模组2之间间隔至少一个铁锂电池模组1，即两个三元电池模组2之间可沿间隔多个铁锂电池模组1。根据电池包100能量密度的需求，比如可在两个三元电池模组2之间间隔两个或三个铁锂电池模组。优选地，铁锂电池模组1和三元电池模组2相间设置，即两个三元电池模组2之间间隔一个铁锂电池模组1，整体使用较少的铁锂电池模组1，可使得电池包100的能量密度较大，而且其中的铁锂电池模组1还能防止任意一个三元电池模组2热失控后的热量传输至另一个或多个三元电池模组2。应理解，铁锂电池模组1和三元电池模组2相间设置的方式也有多种，比如三元电池模组2和铁锂电池模组1的侧部相邻设置，也可端部相邻设置，不限制三元电池模组2和铁锂电池模组1的排列方式。

可选地，多个铁锂电池模组1和多个三元电池模组2沿第一方向排列，且沿第一方向排列的相邻两个三元电池模组2之间设置有至少一个铁锂电池模组1。在该情况下，各电池模组呈线性排列。如图1所示，多个三元电池模组2和多个铁锂电池模组1排列成一排或一列的方式，任意两个三元电池模组2之间设有一个铁锂电池模组1。

进一步地，多个铁锂电池模组1和多个三元电池模组2还沿第二方向排列，第二方向垂直于第一方向，且沿第二方向排列的相邻两个三元电池模组2之间设置有至少一个铁锂电池模组1。在该情况下，各电池模组呈平面排列。即多个三元电池模组2和多个铁锂电池模组1设置成多排多列的方式，这种方式在实践中使用比较多。多个三元电池模组2和多个铁锂电池模组1不仅在第一方向上间隔排列，还在第二方向间隔排列，每个三元电池模组2的侧部和端部都邻靠铁锂电池的侧部和端部，防止三元电池模组2的热量传输至第一方向和第二方向上的另一个三元电池模组2。

进一步地，多个铁锂电池模组1和多个三元电池模组2还沿第三方向排列，第三方向垂直于第一方向和第二方向，且沿第三方向排列的相邻两个三元电池模组2之间设置有至少一个铁锂电池模组1。在该情况下，各电池模组呈立体空间排列。如图2所示，多个铁锂电池模组1和多个三元电池模组2形成多排多列多层的情形，每个三元电池模组2的每个侧部和两个端部均邻靠铁锂电池模组1。在三维空间内，每个三元电池模组2和相邻的三元电池模组2之间都间隔一个铁锂电池模组1，三元电池模组2在第一方向、第二方向和第三方向都相邻一个铁锂电池模组1，防止三元电池模组2的热量传输至三个维度内的任意一个维度内其他的三元电池模组2，避免引起整个电池包100的失控。

铁锂电池模组1和三元电池模组2的尺寸可以相同，也可以不同。当铁锂电池模组1和三元电池模组2的侧部相邻排列时，铁锂电池模组1和三元电池模组2的宽度可以不一致，根据需要设置，比如需要电池包100具有较高的能量密度时，可以将三元电池模组2的宽度加大，整个电池包100内的三元电池模组2的体积就变大，电池包100的能量密度就提高，但是需要注意的是，铁锂电池模组1和三元电池模组2的侧部长度需保持一致，以避免长短不一致的铁锂电池模组1和三元电池模组2浪费空间，降低电池包100的能量密度。当铁锂电池模组1和三元电池模组2的端部相抵靠排列时，铁锂电池模组1和三元电池模组2的端部尺寸应保持一致，同样也是为了最大化电池包100的能量密度。

可选地，铁锂电池模组1和三元电池模组2尺寸相同，多个铁锂电池模组1和多个三元电池模组2沿第一方向排列成排，多排铁锂电池模组1和三元电池模组2沿第二方向排列。铁锂电池模组1和三元电池模组2的尺寸优选相同，方便排列，操作简单。

进一步地，沿第二方向排列的多排铁锂电池模组1和三元电池模组2形成一层，一层铁锂电池模组1和三元电池模组2沿第三方向堆叠，第三方向垂直于第一方向和第二方向。

三元电池模组2的体积大于铁锂电池模组1的体积。三元电池模组2的尺寸设置成较大的尺寸，通过排列将两个三元电池模组2隔离。在一个实施例中，两个三元电池模组2具有较大的侧部，两个三元电池模组2之间隔离一个或多个铁锂电池模组1，该铁锂电池模组1的长度和高度三元电池模组2一致，但是宽度明显小于三元电池模组2的宽度，整体上三元电池模组2占整个电池包100的体积较大，使得整个电池包100的能量密度提高，还能够防止电池包100热失控。在另一个实施例中，如图3所示，多个三元电池模组2和多个铁锂电池模组1形成两列，两列中间设置一个铁锂电池模组1，两列中两个三元电池模组2之间设置一个铁锂电池模组1，三元电池模组2的侧部和铁锂电池模组1的侧部的高度尺寸一致，但是三元电池模组2的宽度较大，三元电磁模组的体积较大，同样体积的电池包100，该电池包100的能量密度比相同尺寸的三元电池模组2和铁锂电池模组1间隔排列要大。

可选地，三元电池模组2和铁锂电池模组1的电压差小于10v，铁锂电池模组1和三元电池模组2通过串联安装于同一个壳体内，为了保证三元电池模组2和铁锂电池模组1之间电流输出，需要使得三元电池模组2和铁锂电池模组1之间的电压差小于10v。

可选地，为了进一步提高电池包100的热稳定性，还可以在三元电池模组2和铁锂电池模组1之间设置隔热片，隔热片可以进一步防止三元电池模组2的热量传输至相邻的电池模组，当其中任意一个三元电池模组2热失控后，隔热片和周围的铁锂电池模组1能够有效阻碍失控的三元电池模组2的热量传输至另一个三元电池模组2。

进一步地，位于三元电池模组2和铁锂电池模组1的相邻的侧部之间的隔热片的厚度范围2mm至10mm，而位于三元电池模组2和铁锂电池模组1的相邻的端部之间的隔热片的厚度范围1mm至8mm。三元电池模组2和铁锂电池模组1的侧部面积比较大，三元电池模组2通过其侧部传输热量至另一个三元电池模组2，可以加厚将位于侧部的隔热片的厚度，提高隔热效果。

可选地，三元电池模组2上设有防爆阀，防爆阀位于三元电池模组2的侧部或端部。现有技术中，三元电池模组2的防爆阀只能设置于其顶部，当三元电池模组2内部聚集大量的热气时，防爆阀只能朝向顶部爆发，热量冲向电池包100的顶部，防止热量冲向周围的三元电池模组2，引起电池包100的失控。本发明的三元电池模组2周围邻靠铁锂电池模组1，铁锂电池模组1的热稳定性较好，可以将三元电池模组2的防爆阀设置于三元电池模组2的任意位置，比如端部或者侧部。

本发明的电池包100内包括多个铁锂电池模组1和三元电池模组2，综合利用铁锂电池模组1和三元电池模组2的优点，通过对多个铁锂电池模组1和三元电池模组2的间隔排列，使整个电池包100具有较高的能量密度，而且具有较好的稳定性。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种电池包，其特征在于，包括：

壳体；

至少一个铁锂电池模组，至少一个所述铁锂电池模组安装于所述壳体内；

至少一个三元电池模组，至少一个所述三元电池模组安装于所述壳体内；

任意两个所述三元电池模组之间设置有所述铁锂电池模组。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述铁锂电池模组和所述三元电池模组相间设置。

3.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，多个所述铁锂电池模组和多个所述三元电池模组沿第一方向排列，且沿第一方向排列的相邻两个所述三元电池模组之间设置有至少一个所述铁锂电池模组。

4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，

多个所述铁锂电池模组和多个所述三元电池模组沿第二方向排列，所述第二方向垂直于第一方向，且沿第二方向排列的相邻两个所述三元电池模组之间设置有至少一个所述铁锂电池模组；且多个所述铁锂电池模组和多个所述三元电池模组的排列方式包括(a)或(b)中的一种；

(a)多个所述铁锂电池模组和多个所述三元电池模组沿第三方向排列，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向，且沿第三方向排列的相邻两个所述三元电池模组之间设置有至少一个所述铁锂电池模组；

(b)所述铁锂电池模组和所述三元电池模组尺寸相同，多个所述铁锂电池模组和多个所述三元电池模组沿所述第一方向排列成排，多排所述铁锂电池模组和所述三元电池模组沿所述第二方向排列。

5.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，沿所述第二方向排列的多排所述铁锂电池模组和所述三元电池模组形成一层，所述一层，所述铁锂电池模组和所述三元电池模组沿第三方向堆叠，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。

6.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述三元电池模组的体积大于所述铁锂电池模组的体积。

7.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述三元电池模组和所述铁锂电池模组的电压差小于10v。

8.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括隔热片，所述隔热片位于相邻的所述三元电池模组和所述铁锂电池模组之间。

9.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于，位于所述三元电池模组和所述铁锂电池模组的相邻的侧面之间的所述隔热片的厚度范围2mm至10mm；

位于所述三元电池模组和所述铁锂电池模组的相邻的端部之间的所述隔热片的厚度范围1mm至8mm。

10.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述三元电池模组上设有防爆阀，所述防爆阀位于所述三元电池模组的侧部或端部。

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