CN115149187A - 一种电池模组及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池模组及电子装置。所述电池模组包括框架、电芯、限位件和缓冲件，多个电芯平行堆叠于框架内；限位件设置于框架内，从而将框架分隔为多个空间供电芯均匀排布；多个缓冲件分别设于相邻的电芯之间和/或电芯与框架之间。该电池模组通过限位件将框架内分隔为多个独立的空间，同一空间内，电芯的膨胀力可由限位件分担承受，电芯的膨胀量可由缓冲件吸收，使得两个独立空间内的电芯相互之间没有影响，以减小最外侧的电芯的膨胀位移，避免最外侧电芯的极耳焊接部因过大的膨胀位移而断裂失效，同时降低框架在电芯膨胀方向的侧壁所受的膨胀力，提高电池模组的安全性。

Description

一种电池模组及电子装置

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池模组及电子装置。

背景技术

作为新能源汽车三大关键技术的核心，动力电池得到了越来越多的关注。模组电芯的膨胀就是其中亟待解决的问题之一。电芯膨胀不仅会在电池热失控时或者老化时产生，即使是正常充放电过程中电芯也会发生膨胀，而电芯的膨胀将造成动力电池内部的其他结构发生形变。

作为解决安全性问题的方案之一，全固态电池的提出大大降低了含有液体的电芯的热失控等的风险。但全固态电池模组的电芯在电化学反应过程中仍然会产生膨胀，且由于电芯膨胀产生的体积增加、以及膨胀电芯对周围造成的挤压力均无法被忽视，而内部所有电芯膨胀产生的形变位移和推力都将传递并累积至最外侧的电芯处，最终会从该最外侧的电芯对模组侧板施加非常大的推力。传统的侧板为被刚性固定的单板，在受到这样的推力时无法保证能完全抵抗或吸收，从而发生形变、开裂、模组壳体上的导热胶、结构胶、极耳焊接等处形变失效，甚至造成侧板的连接断裂，模组破损等。

因此，需要一种电池模组以解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种电池模组，能够有效吸收电芯的膨胀位移、特别是最外侧电芯的膨胀位移，降低侧板所受的电芯膨胀力，提高电池模组的安全性。

本发明的另一个目的在于提供一种电子装置，通过应用上述电池模组，电池模组的热膨胀量小，电池模组性能稳定，提高电子装置的安全性。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

第一方面，提供了一种电池模组，包括：

框架；

电芯，多个所述电芯平行堆叠于所述框架内；

限位件，设置于所述框架内，从而将所述框架分隔为多个空间供所述电芯均匀排布；

缓冲件，多个所述缓冲件分别设于相邻的所述电芯之间和/或所述电芯与所述框架之间。

作为所述电池模组的可选方案，还包括吸能件，所述吸能件设置于与所述限位件相邻的位置。

作为所述电池模组的可选方案，所述吸能件具备吸能部，多个所述吸能部以相同形状在所述吸能件上间隔排列。

作为所述电池模组的可选方案，所述吸能部形成为凸起状，相邻设置的所述吸能部的凸起方向相反。

作为所述电池模组的可选方案，在所述限位件的两侧均设有所述吸能件，且设于一个所述限位件两侧的两个所述吸能件相对于该限位件对称。

作为所述电池模组的可选方案，还包括定位件，所述定位件将所述吸能件与所述限位件以活动的方式相连，使得所述吸能件能够沿所述电芯排列的方向在一定距离范围内靠近或远离所述限位件。

作为所述电池模组的可选方案，所述缓冲件包括外框部和缓冲部，所述外框部比所述缓冲部的硬度大。

作为所述电池模组的可选方案，所述框架包括底板和上盖，所述底板和所述上盖中的至少一个设有定位槽，供所述限位件的至少一部分嵌入定位。

作为所述电池模组的可选方案，被所述限位件分隔出的各空间中分别具有3-9个电芯。

第二方面，提供了一种电子装置，包括如上所述的电池模组。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的电池模组，包括框架、电芯、限位件和缓冲件，利用缓冲件的弹性形变吸收电芯的膨胀量，能够降低电芯膨胀产生的向外的位移量；同时由于限位件将框架内分隔为多个独立的空间，从而使模组所有电芯的膨胀产生的总位移分散在各空间中，并且膨胀位移所带来的膨胀力也由各限位件分担承受。减小了累积在最外侧电芯的膨胀位移，降低了侧壁所受到的因膨胀位移产生的推力，有效避免最外侧电芯的极耳焊接部因过大的膨胀位移而断裂失效，显著提高了电池模组的安全性。

本发明提供的电子装置，通过应用上述电池模组，能够使电池模组的热膨胀量减小，使电池模组性更加稳定，电子装置的安全性得到提高。

附图说明

图1为本发明实施例的电池模组结构的示意图；

图2为本发明实施例的电池模组内部电芯堆叠结构的示意图；

图3为本发明实施例的缓冲件结构的示意图；

图4为本发明实施例提供的限位件和吸能件的一例安装示意图；

图5为本发明实施例的限位件与吸能件装配状态下的结构示意图；

图6为本发明实施例的吸能件的设置位置及具体结构的示意图；

图7为本发明实施例提供的限位件和吸能件的另一例安装示意图；

图8为图7中A处的放大图。

附图标记：

1、框架；11、底板；111、定位槽；12、上盖；13、左侧板；14、右侧板；15、前端板；16、后端板；

2、电芯；

3、限位件；

4、缓冲件；41、外框部；42、缓冲部；

5、吸能件；51、吸能部；

6、定位件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1示出了本发明实施例的电池模组的基本结构。图2示出了该电池模组内部的结构。如图1和图2所示，本发明实施例的电池模组具备框架1，该框架1包括底板11、上盖12、左侧板13、右侧板14、前端板15和后端板16，上述部件构成为矩形的盒体形状。在框架1的内部设有多个电芯2，电芯2为大致呈矩形的封装体，以其平行于长度方向和厚度方向的长窄形侧面接触底板11且长度方向与左侧板13和右侧板14的延伸方向相同的方式堆叠排列于框架1内。在左侧板13和右侧板14的外侧面还设有向外侧突出的吊装筋，用于吊装整个电池模组。在前端板15和后端板16内侧设有栅格结构的汇流排部件，用于固定对应的输出级。

为了便于说明，下文中“侧板”指“左侧板13”和“右侧板14”，“端板”指“前端板15”和“后端板16”。

本发明的电池模组的框架1内部还设有限位件3，如图1所示，限位件3为长条板状，以平行于左侧板13和右侧板14的方式固设于电池模组内部。通过设置这样的限位件3，从而将框架1内分隔为多个空间，使得原本依次排列形成一个堆叠体的多个电芯2被分隔成了多个电芯组，各电芯组之间被固定设置的限位件3分隔开。当有电芯2发生膨胀时，其产生的膨胀力及膨胀位移将被限位件3隔绝在该电芯组所在的独立空间内，固定设置的限位件3承受其所分隔的空间中的电芯组所产生的膨胀力，阻止该膨胀力及膨胀位移传递给其它电芯组。即使发生膨胀的电芯2就位于侧板和限位件3所分隔的空间中，由于一个分隔空间中的电芯2的数量得到了限制，其所产生的膨胀力和膨胀位置也不会累积至侧板强度难以承受的大小，从而能够避免最外侧的电芯2的极耳焊接部因过大的膨胀位移而断裂失效，同时有效降低了侧板在电芯2膨胀方向上所受的膨胀力，显著提高了电池模组的安全性。

考虑到侧板以及限位件3的受力强度极限，限位件3可以为2-5个，被限位件3分隔出的各空间中具有的电芯2的数量为3-9，优选地可以为4-8。这样的配置方式能够在保证左侧板13和右侧板14实际受到的最大膨胀力不超过其强度极限，同时减少限位件3的数量以尽可能确保电池模组内部空间的利用率及轻量化。

本发明的电池模组的框架1内部还设有缓冲件4，分别插设于相邻的电芯2之间以及最外侧的电芯2与其相邻的侧板之间。插设于电芯2之间的缓冲件4也可以仅插设在互相串联的两个电芯2之间，互相并联的电芯2之间则通过双面胶或者喷胶粘贴。当然，在其他实施例中，还可以仅在相邻的电芯2之间设置缓冲件4，利用缓冲件4吸收电芯2的膨胀量。

示例性地，可以在每相邻的两个电芯2之间均设置一个或多个缓冲件4，缓冲件4的设置位置及数量可根据实际需要进行设计，只要保证有电芯2膨胀时，该膨胀量能够尽可能地被缓冲件4吸收而减少向其他电芯2传递的位移量即可，在此不再一一举例说明。

图3示出了缓冲件4的结构，如图3所示，本发明提出了一种新型缓冲件4，包括外框部41和缓冲部42，外框部41比缓冲部42的硬度大。优选地，外框部41由具有一定硬度的金属材料构成，缓冲部42由柔软的聚酯类弹性材料构成。由于电芯2在发生膨胀时，其中心位置的膨胀量明显大于四周的膨胀量，通过设置这样四周具有一定刚性而中心部分缓冲性能较高的缓冲件4，能够在利用缓冲部42充分吸收电芯2中心区域的膨胀力的同时，外框部41仍然保持缓冲件4原本的形态，使其几乎不发生形变或位移，从而有效降低了膨胀电芯2的位移传递，提高了整个电池模组的稳定性和可靠性。

图4示出了限位件3与底板11及上盖12的装配关系。如图4所示，底板11和上盖12相对设置，底板11和上盖12两者中的至少一个上设有定位槽111，限位件3与定位槽111嵌入定位，以便于限位件3的定位装配。在图4中，限位件3与底板11和上盖12通过螺栓固定连接，当然在其他实施例中，限位件3还可以与底板11和上盖12通过焊接或铆接固定连接。图4中示出的实施例中框架1内设有两个平行设置的限位件3以及对应设置在底板11上的两条定位槽111，通过在该定位槽111上固定限位件3，框架1被分隔为3个独立空间。不言自明地，这里的限位件3和定位槽111的数量仅为一例。如前文所述，本领域技术人员能够根据使用的电池模组中设置的电芯2的数量合理选择定位槽111及限位件3的数量。

优选地，限位件3可选用强度高质量轻的材料制成，在足够承受数个电芯2构成的电芯组膨胀力的前提下实现整个电池模组的轻量化。

本发明的电池模组的框架1内部还设有吸能件5，如图4、图6所示，吸能件5主体为长条状，其长度与限位件3的长度大致相同。该吸能件5被设于与限位件3相邻的位置，可以位于限位件3的任意一侧或者两侧相邻的位置，用于吸收电芯2的膨胀力。图4-图5示出了在限位件3的左右两侧均设有吸能件5的排布方式。如图4-图5所示，被设于限位件3相邻两侧的吸能件5的一面与电芯2的一面相接，另一面则与电芯2相接。设置吸能件5的目的与缓冲件4同样地，是为了进一步吸收电芯2膨胀所产生的位移，因此吸能件5也能够采用与缓冲件4同样的结构和材质。但在本发明附图所示出的实施例中给出了另一方案。具体而言，吸能件5整体由具有一定刚性的材料构成，并且在其表面形成有多个凸起状的吸能部51。图4中示出的吸能件5的吸能部51为凸起的矩形，并且多个矩形凸起的吸能部51沿着吸能件5的长度方向间隔排列。吸能部51的形状没有特别限定，优选为形状相同(这里指大小形状相同、可完全重合)的规则形状等间隔排列。由于具备这样的结构，当相邻的电芯2发生膨胀向其产生挤压位移时，从吸能件5表面凸起的吸能部51将先受到这一位移产生的推力作用，发生局部变形甚至局部凹陷，使凸起结构原本的厚度被一定程度压扁，由此吸收了一部分膨胀产生的推力，从而能够降低、甚至消除该膨胀力造成的影响。同时由于吸能件5主体为刚性材质，吸能部51的局部受力形变难以对主体的设置形态产生影响，一定程度上对限位件3起到了补强作用，使整个电池模组内部的稳定性得到进一步提高。

图6进一步示出了吸能件5的具体结构以及吸能件5与限位件3的配合方式。如图6所示，吸能件5上设有的多个吸能部51以相同形状在吸能件5上间隔排列，可使所有的吸能部51与电芯2接触的表面平齐，保证吸能部51与电芯2均匀地接触。虽然图中示出的吸能部51形成为凸起的矩形装，但本领域技术人员可以根据需要设置成任意形状。在本发明的实施例中，相邻设置的吸能部51的凸起方向相反，也就是说，凸起朝向为交替设置。该设计使得吸能件5在两侧朝向上均凸设有吸能部51，能够保证该部件的受力均匀以及结构稳定，提高吸能件5的吸能效果。并且，在图5和图6示出的吸能件5与限位件3的设置关系为，设置在同一限位件3左右两侧的两个吸能件5相对于该限位件3轴对称。更具体而言，限位件3左右两侧的两个吸能件5被设置为，这两个吸能件5的吸能部51的凸起朝向相对于该限位件3形成轴对称。这样的对称结构也进一步提高了受力均匀性和结构稳定性。

示例性地，吸能件5可以是一体成型的金属板，吸能部51通过冲切方式形成于金属板上。在其他实施例中，吸能件5还可以是具有一定塑性的橡胶板，吸能部51可通过注塑方式成型，吸能部51通过弹性变形吸收电芯2的膨胀力。

图4中的吸能件5与限位件3仅为相邻放置，两者之间并无连接结构。而图7-图8示出了吸能件5和限位件3通过连接件连接的装配方式。如图7-图8所示，该电池模组还包括定位件6，多个定位件6沿限位件3的长度方向排列设置，将吸能件5固定装配至限位件3上。示例性地，可通过两排定位件6将吸能件5装配至限位件3上，两排定位件6沿限位件3的宽度方向并列设置，保证吸能件5能够装配稳定，避免吸能件5被挤压时在框架1内移动错位，影响吸能效果。具体实施例如图8所示，将定位件6设为螺栓，利用该定位件6将吸能件5钉设于限位件3上。相对于不设置连接件的上述技术方案，能够消除吸能件5相对于限位件3的横向位移，进一步提高模组结构的可靠性及稳定性。

本实施例还提供了一种电子装置(图中未示出)，包括上述电池模组。该电子装置通过应用上述电池模组，电池模组的热膨胀量小，电池模组性能稳定，提高电子装置的安全性。

可选地，该电子装置可以是电动汽车。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电池模组，其特征在于，包括：

框架；

电芯，多个所述电芯平行堆叠于所述框架内；

限位件，设置于所述框架内，从而将所述框架分隔为多个空间供所述电芯均匀排布；

缓冲件，多个所述缓冲件分别设于相邻的所述电芯之间和/或所述电芯与所述框架之间。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，还包括吸能件，所述吸能件设置于与所述限位件相邻的位置。

3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述吸能件具备吸能部，多个所述吸能部以相同形状在所述吸能件上间隔排列。

4.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述吸能部形成为凸起状，相邻设置的所述吸能部的凸起方向相反。

5.根据权利要求2-4任一项所述的电池模组，其特征在于，在所述限位件的两侧均设有所述吸能件，且设于一个所述限位件两侧的两个所述吸能件相对于该限位件对称。

6.根据权利要求2-4任一项所述的电池模组，其特征在于，还包括定位件，所述定位件将所述吸能件固定在所述限位件上。

7.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述缓冲件包括外框部和缓冲部，所述外框部比所述缓冲部的硬度大。

8.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述框架包括底板和上盖，所述底板和所述上盖中的至少一个设有定位槽，供所述限位件的至少一部分嵌入定位。

9.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，被所述限位件分隔出的各空间中分别具有3-9个所述电芯。

10.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电池模组。

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