CN115275457A - 一种电池壳体及大容量电池 - Google Patents

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CN115275457A CN202211041251.5A CN202211041251A CN115275457A CN 115275457 A CN115275457 A CN 115275457A CN 202211041251 A CN202211041251 A CN 202211041251A CN 115275457 A CN115275457 A CN 115275457A
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Abstract

本发明公开了一种电池壳体及大容量电池,所述壳体由筒体、上盖板和下盖板围合形成,所述壳体上还设置有温控组件,所述温控组件分别设置在所述上盖板和下盖板上,并分别穿过所述上盖板和下盖板弯折延伸至所述壳体内。本申请通过在电池壳体的两端设置温控组件,并使温控组件延伸进入电池壳体内,使其对电池内部散发的热量进行处理,解决了大容量电池因体积大,无法均热降温散热的问题,进一步在电池壳体内加入均温部,使电池内部多点温度趋于均匀,避免温控组件集中设置在电池一端,人为造成电池散热不均匀,反而降低电池使用效果,缩短电池寿命的问题。本申请的结构设计合理,能够延长电池寿命,使用效果好。

Description

一种电池壳体及大容量电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域,特别是涉及一种电池壳体及大容量电池。
背景技术
锂离子电池的应用领域十分广泛,可以被应用于储能、动力电池等领域。近年来随着锂离子电池的进一步发展,锂离子电池的安全使用也受到关注。由于锂离子电池的原理和结构特性,大容量电池在充放电过程中会产生较大的热量,而且热量会逐渐增加,若产生的热量无法有效释放,热量将会累积于单体电池中,造成大容量电池温度不均匀,从而降低电池使用寿命,严重时引发大容量电池的安全事故。
目前,主要采用半导体装置、风扇、散热翅片或热管的方式对电池进行散热。其中,热管为热交换效率较高的一种散热装置,其主要与电池的极柱连接,对电池的极柱进行散热。但是,热管与电池极柱接触时是导电体,如何将热管的热量更好的传递至外部,且实现与外部设备的绝缘是比较重要的部分。同样,对于其他的电气设备,例如,变压器、高压真空断路器等电气设备,也需要在散热的同时实现可靠绝缘。
中国专利申请CN112349997A公开了一种热管传热的浸泡式液冷电池模组,主要包括模组底板及设置于模组底板上的外置换热器和液冷电池模组,外置换热器由密封固定于模组底板上的循环液壳体及设置于循环液壳体内的散热翅片构成,液冷电池模组由密封固定于模组底板上的模组外壳、套设安装于模组外壳内的模组内壳、套设安装于模组内壳内的电池及封装于模组外壳上部的模组盖板构成,模组底板内部采用热管结构作为电池和浸泡液体传递热量或冷量至外置换热器的传热通道。
中国专利申请CN1963972A公开了一种高额定电流值的高压真空断路器,其真空灭弧室极柱的结构包括:作为绝缘支柱的陶瓷套管,在陶瓷套管内装有真空灭弧室,真空灭弧室的两端分别有静导电杆和动导电杆,静导电杆周围有上导电环和上法兰,并在陶瓷套管外面设有和上导电环连接的上接线端子;动导电杆周围有下导电环和导电支撑,导电支撑的下方有下法兰,并通过下导电环连接陶瓷套管外面的下接线端子;在上法兰的上方,还有第一散热器,在下法兰周围设有第二散热器,在陶瓷套管与真空灭弧室以及陶瓷套管与导电支撑之间的空隙中有作为散热的绝缘油,静导电杆的轴向开有一个或多个孔,孔内插有热管。该结构不改变真空灭弧室基本结构前提下,可显著提高真空断路器的额定电流。
上述结构中的热管能够将设备中的热量及时传导至外侧,但是,热管均通过绝缘油等实现绝缘和传热,该种方式使得热传导装置的结构较为复杂、成本较高且传热效率较低。
发明内容
为解决上述问题,本发明采用的一种技术方案是,提供一种电池壳体,所述壳体由筒体、上盖板和下盖板围合形成,所述壳体上还设置有温控组件,所述温控组件分别设置在所述上盖板和下盖板上,并分别穿过所述上盖板和下盖板弯折延伸至所述壳体内。
较佳的,所述温控组件包括热管、换热器和液冷管,所述热管从所述上盖板和下盖板上弯折延伸至所述筒体内,将所述筒体内的热量传导至所述换热器上,所述换热器将热量传导至所述液冷管,再由所述液冷管对所述换热器进行降温处理。
较佳的,所述温控组件还包括底座、绝缘盖和金属导热板,所述底座分别设置在所述上盖板和下盖板上,所述底座和所述绝缘盖之间依次设置有热管、换热器、金属导热板和液冷管。
较佳的,所述底座上设置有第一凹槽,用于容纳所述热管,所述金属导热板和所述绝缘盖之间设置有第二凹槽,用于容纳所述液冷管。
较佳的,所述底座与所述上盖板一体成型设计;所述底座与所述下盖板一体成型设计。
较佳的,所述换热器为陶瓷换热器,优选为碳化硅陶瓷换热器。
为解决上述问题,本发明采用的一种技术方案是,提供一种一种电池,包括电芯和极柱,还包括权利要求1-8任一所述的电池壳体,所述电芯堆叠设置在所述电池壳体内形成电芯组,所述极柱沿所述电芯堆叠的方向延伸并穿过所述上盖板和下盖板。
较佳的,所述极柱上设置有热管固定槽,所述热管固定在所述热管固定槽上,以吸收和传导所述极柱散发的热量。
较佳的,所述电池还包括汇流件,所述汇流件面向所述电池筒体内壁的面为曲面,所述汇流件面向所述电芯组的面为平面,所述曲面与所述平面之间设置有若干贯通的通道和汇流管,所述汇流管上设置有若干第一通孔,所述电芯的壳体上设置有相应的第二通孔,所述第一通孔与所述第二通孔贯通。
较佳的,所述汇流件在宽度方向的两边设置有固定边,所述固定边之间设置有凹槽,以容纳所述电芯组。
较佳的,所述汇流管一端设置有泄爆组件,另一端设置有封堵件。
较佳的,所述第一通孔和/或所述第二通孔设置有密封部。
较佳的,所述第一通孔设置有密封膜,以密封所述第一通孔。
较佳的,所述密封膜遇电解液溶解或在外力作用下被打开。
较佳的,所述密封膜还设置有不溶于电解液的保护膜,所述保护膜附于所述密封膜面向所述电芯壳体内部的一侧,当所述密封膜溶于电解液,所述保护膜随之脱落。
较佳的,所述极柱设置有基板、散热片和挡板,所述基板设置在所述电芯组的左右两侧,以与所述电芯组电连接,同时夹紧固定所述电芯组;所述散热片沿所述极柱的长度方向平行延伸,所述挡板为曲面,所述挡板与所述散热片固定连接并形成若干散热通道,所述散热通道内设置有均温部。
较佳的,所述电池筒体内还设置有支撑件,用以填充和支撑所述电芯组与所述电池筒体之间的间隙,且所述支撑件设置有贯通的通道,所述通道内设置有均温部。
较佳的,所述均温部包括吸热材料层,当所述壳体内放置电芯组件后,所述吸热材料层填充电芯组件与所述壳体间、所述极柱和所述支撑件内的空隙,以吸收所述壳体内多点散发的热量。
较佳的,所述吸热材料层为相变材料层,优选为石蜡复合材料层。
本发明的有益效果:本申请通过在电池壳体的两端设置温控组件,并使温控组件延伸进入电池壳体内,使其对电池内部散发的热量进行处理,解决了大容量电池因体积大,无法均热降温散热的问题,进一步在电池壳体内加入均温部,使电池内部多点温度趋于均匀,避免温控组件集中设置在电池一端,人为造成电池散热不均匀,反而降低电池使用效果,缩短电池寿命的问题。本申请的结构设计合理,能够延长电池寿命,使用效果好。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对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,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一个实施例中电池壳体的结构示意图;
图2为一个实施例中电池壳体的结构示意图;
图3为一个实施例中温控组件的结构示意图;
图4为一个实施例中电池的结构示意图;
图5为一个实施例中电池的结构示意图。
图6为一个实施例中电池组的结构示意图。
附图标记:
100-壳体
11-筒体
12-上盖板
13-下盖板
131-安装口
121-泄爆口
122-固定缝
132-固定缝
14-支撑件
200-温控组件
211-热管
212-换热器
213-液冷管
214-底座
215-绝缘盖
216-金属导热板
217-螺孔
23-均温部
300-电芯
32-第二通孔
400-极柱
41热管固定槽
42-基板
43-散热片
44-挡板
45-接线孔
500-泄爆系统
51-汇流件
511-固定边
512-汇流管
52-第一通孔
53-泄爆组件
具体实施方式
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
以下,适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的一种电池壳体及大容量电池。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如,有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长,便于本领域技术人员的理解。此外,附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的,并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
如果没有特别的说明,本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。如果没有特别的说明,本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明,本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式,也可以是封闭式。例如,“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分,也可以仅包括或包含列出的组分。
应理解,术语“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或顺序。
实施例1
如图1-图5所示,为一种电池壳体的结构示意图,壳体100由筒体11、上盖板12和下盖板13围合形成,壳体100上还包括温控组件200,温控组件200用于将电池内散发的热量与外置热处理装置进行热交换,温控组件200分别设置在上盖板12和下盖板13上,并穿过上盖板12和下盖板13弯折延伸至壳体100内。温控组件200包括热管211、换热器212和液冷管213,热管211从上盖板12和下盖板13上弯折延伸至筒体11内,将筒体11内的热量传导至换热器212上,再由液冷管213对换热器212进行降温处理。
在一些实施方式中,电池壳体100内还设置有均温部23,均温部23包括吸热材料层,当壳体100内放置电芯组件后,吸热材料层填充电芯组件与壳体100内的间隙,以吸收并均衡壳体内多点散发的热量。优选的,吸热材料层为相变材料层,相变材料在环境温度上升的过程中,逐步的吸收环境内的热量,并逐渐由固态转变为液态,以此消耗热量,当环境温度恢复到常温后,相变材料再逐渐由液态转变为固体,如此往复。
在一些实施方式中,相变材料层选择石蜡复合材料。
本实施例中的电芯组件特指电池壳体内放置的若干电芯、泄爆系统、正极柱和负极柱等。
实施例2
如图1-图5所示,为一种电池的结构示意图,本实施例中的电池为大容量电池,其电池容量至少在800Ah以上。电池包括电池壳体100、温控组件200、若干电芯300组成的电芯组和极柱400,电芯300堆叠设置在电池壳体100内,极柱400沿电芯300堆叠的方向延伸并穿过上盖板12和下盖板13。电芯300的壳体上设置有与正极柱和负极柱连接的连接件,正极柱和负极柱从电芯300的两侧将电芯夹紧固定。
电池还包括泄爆系统500,泄爆系统包括汇流件51、第一通孔52和泄爆组件53,汇流件51的管体上设置有若干第一通孔52,汇流件51一端设置有泄爆组件53,电芯壳体的下盖板31上设置有第二通孔32,汇流件51与电芯组固定安装后,第一通孔52与第二通孔32贯通。当任意一个电芯300发生热失控时,其产生的热失控烟气通过第二通孔32和第一通孔52后进入汇流件51,再通过汇流件51一端的泄爆组件53排出到电池壳体100外。
本实施例中,汇流件51的造型为如图4所示的横截面积为半圆形的拱桥状结构,其一面为曲面,贴合电池壳体100的内壁,另一面为平面,贴合方形的电芯壳体的下盖板31,汇流件51宽度方向的两端还设置了翻起的固定边511,使两边的固定边511之间形成了电芯组的容纳固定槽,曲面与平面之间形成了类似拱桥的桥洞结构,这些桥洞结构形成了若干通道,正中间的通道是汇流件51的汇流管512,汇流管512的一端封闭,另一端设置开口531用于固定安装泄爆组件53,泄爆组件53是可拆卸的设置的,当需要时可通过拆卸泄爆组件53向汇流管512内注入电解液,汇流管512上设置与电芯300数量一致的第一通孔52,第一通孔与电芯下盖板上的第二通孔是贯通的,电解液可以依次通过第一通孔52和第二通孔32后进入汇流管512内,汇流管512也作为电芯组的泄爆通道使用,当电芯组内任一电芯300发生热失控,则热失控烟气从第二通孔32和第一通孔52排放到汇流管512内,并由汇流管512上设置的泄爆组件53定向排放。第一通孔52和第二通孔32之间设置有密封部,具体为第一通孔52或第二通孔32设置有密封圈,以使第一通孔52和第二通孔32对接时能够达到气密性的要求。汇流管512未设置泄爆组件53的一端设置有封堵件,以封堵该汇流管512的管路。汇流管512两旁的通道为中空贯通设置,目的是为了省料及减轻汇流件512的整体重量。汇流件51还用于将若干电芯300固定在汇流件51上形成电芯组,无需其他连接件即可将若干电芯300统一固定连接,再由电芯300两边的极柱400将电芯组左右夹紧,支撑件14从电芯壳体的上盖板处压实,完成电芯组的四面固定后置于电池筒体11内。支撑件14的外观结构与极柱400较为接近,一面为曲面,贴合电池筒体11的内壁,另一面为平面,贴合电芯组的上盖板,平面和曲面之间设置有若干通道作为省料孔,支撑件14在宽度方向上的两端设置有翻起的固定边,两个固定边之间设置有凹陷的容纳槽以容纳电芯组的上盖板一端,支撑件14是非导电结构,其省料孔内填充均温部23。
上盖板还还设置有突出于上盖板的泄爆口121,泄爆组件53置于泄爆口121的通道内,下盖板13上还设置有封堵件的安装口131。
在一些实施方式中,第一通孔52上设置有密封膜。该密封膜用于在电池化成分容前保护电极组件与空气保持隔绝,或者充当泄爆膜使用。在组成大容量电池时,密封膜被打开,使电芯壳体形成开口,使电解液可以进入到电芯壳体内,达到多个电芯的电解液互通的效果。用于打开密封膜的外力可以为专用工装,注液时,通过专用工装将各个电芯的密封膜打开,电解液统一进入到电芯组内所有的电芯内,该操作应在真空环境下完成,避免电芯组件暴露到空气中。
在一些实施方式中,密封膜还附有一层保护膜,且该密封膜遇电解液时可溶解,为避免电芯内的电解液提前溶解密封膜,应在密封膜上附一层保护膜,当需要注入电解液时,电解液进入电解液共享通道内,密封膜遇电解液溶解后,附于其上的保护膜也随之脱落,使得电解液能够进入到电芯壳体内。该方式避免使用其他工具,且对操作环境的要求不高,只要在电解液注入后及时密封电解液共享通道即可保证电芯组件不暴露于空气中。
在一些实施方式中,温控组件21包括四根热管211、两件换热器212,两件换热器212分别固定设置在上盖板12和下盖板13上,热管211一端与换热器212连接,另一端弯折后延伸至壳体100内。温控组件21还包括液冷管213,液冷管213与换热器212固定连接,以进行热交换。具体的,温控组件21设置有底座214、绝缘盖215和金属导热板216,底座214分别设置在上盖板12和下盖板13上,底座214和绝缘盖215之间依次放置热管211、金属导热板216、换热器212和液冷管213,底座214上设置有容纳热管211的第一凹槽,换热器212两边为平面,或者面对底座214的一面设置有容纳热管211的凹槽,该凹槽与第一凹槽互相匹配;金属导热板216和绝缘盖215之间设置有容纳液冷管213的第二凹槽。本实施例中,底座214与电池的两个盖板一体成型设计,底座214和绝缘盖215周向设置有螺孔217,底座214和绝缘盖215盖合后,将热管211、换热器212、金属导热板216和液冷管213夹紧固定后,由螺栓穿过螺孔217后分别固定在电池两个盖板上。换热器212优选为陶瓷换热器。热管211从电池盖板上弯折进入电池壳体100内部后,与极柱400充分接触,即四根热管211分别有两根热管211从正极柱的两端贴紧正极柱,再由另两根热管211从负极柱的两端贴紧负极柱,第一凹槽内设计了两根热管211的隔离处,两根热管211在第一凹槽内不接触,两根热管211在正极柱或负极柱上也不接触,避免热管之间电连接发生短路。在多个大容量电池连接时,液冷管213同时连接多个大容量电池,并将每一个大容量电池内热管散发的热量传导至液冷管后,在连接外部热处理装置的帮助下对电池的热量进行处理。为了使热管211与正极柱和负极柱的连接更加紧密和稳定,在极柱上分别设置了热管固定槽41,热管固定槽41为半圆管形,热管211嵌入热管固定槽41,可增加两者的接触面积,提高散热效率。极柱400包括正极柱和负极柱,分别包括基板42、散热片43和挡板44,挡板44为曲面,挡板44固定在散热片43上,形成若干通道,该通道内放置电池的均温部23,均温部由吸热材料组成,具体的,吸热材料为相变材料,本实施例中的相变材料为石蜡复合材料。相变材料在环境温度上升的过程中,逐步的吸收环境内的热量,并逐渐由固态转变为液态,以此消耗热量,当环境温度恢复到常温后,相变材料再逐渐由液态转变为固体,如此往复。上盖板12和下盖板13上分别设置有一对极柱固定缝122和一对极柱固定缝132,使极柱400两端均穿过电池的上盖板12上的极柱固定缝122和下盖板13的极柱固定缝132,极柱400穿出盖板的部分宽度小于极柱400置于电池壳体100内的部分的宽度,以使极柱400能够更加稳定的插接并卡紧在上盖板12和下盖板13上,不至于上下松动。极柱400两端设置有接线孔45,更便于接线端子与接线孔45连接,以进一步将多个大容量电池进行串联或并联。
实施例3
如图5所示,为多个大容量电池连接后的结构示意图,其中液冷管213为多个大容量电池共用。
本申请的上述发明内容并不意欲描述本申请中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处,通过一系列实施例提供了指导,这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中,列举仅作为代表性组,不应解释为穷举。

Claims (19)

1.一种电池壳体,其特征在于,所述壳体由筒体、上盖板和下盖板围合形成,所述壳体上还设置有温控组件,所述温控组件分别设置在所述上盖板和下盖板上,并分别穿过所述上盖板和下盖板弯折延伸至所述壳体内。
2.如权利要求1所述的电池壳体,其特征在于,所述温控组件包括热管、换热器和液冷管,所述热管从所述上盖板和下盖板上弯折延伸至所述筒体内,将所述筒体内的热量传导至所述换热器上,所述换热器将热量传导至所述液冷管,再由所述液冷管对所述换热器进行降温处理。
3.如权利要求2所述的电池壳体,其特征在于,所述温控组件还包括底座、绝缘盖和金属导热板,所述底座分别设置在所述上盖板和下盖板上,所述底座和所述绝缘盖之间依次设置有热管、换热器、金属导热板和液冷管。
4.如权利要求3所述的电池壳体,其特征在于,所述底座上设置有第一凹槽,用于容纳所述热管,所述金属导热板和所述绝缘盖之间设置有第二凹槽,用于容纳所述液冷管。
5.如权利要求3所述的电池壳体,其特征在于,所述底座与所述上盖板一体成型设计;所述底座与所述下盖板一体成型设计。
6.如权利要求2所述的电池壳体,其特征在于,所述换热器为陶瓷换热器,优选为碳化硅陶瓷换热器。
7.一种电池,其特征在于,包括电芯和极柱,还包括权利要求1-6任一所述的电池壳体,所述电芯堆叠设置在所述电池壳体内形成电芯组,所述极柱沿所述电芯堆叠的方向延伸并穿过所述上盖板和下盖板。
8.如权利要求7所述的电池,其特征在于,所述极柱上设置有热管固定槽,所述热管固定在所述热管固定槽上,以吸收和传导所述极柱散发的热量。
9.如权利要求7所述的电池,其特征在于,所述电池还包括汇流件,所述汇流件面向所述电池筒体内壁的面为曲面,所述汇流件面向所述电芯组的面为平面,所述曲面与所述平面之间设置有若干贯通的通道和汇流管,所述汇流管上设置有若干第一通孔,所述电芯的壳体上设置有相应的第二通孔,所述第一通孔与所述第二通孔贯通。
10.如权利要求9所述的电池,其特征在于,所述汇流件在宽度方向的两边设置有固定边,所述固定边之间设置有凹槽,以容纳所述电芯组。
11.如权利要求9所述的电池,其特征在于,所述汇流管一端设置有泄爆组件,另一端设置有封堵件。
12.如权利要求9所述的电池,其特征在于,所述第一通孔和/或所述第二通孔设置有密封部。
13.如权利要求9所述的电池,其特征在于,所述第一通孔设置有密封膜,以密封所述第一通孔。
14.如权利要求13所述的电池,其特征在于,所述密封膜遇电解液溶解或在外力作用下被打开。
15.如权利要求14所述的电池,其特征在于,所述密封膜溶于电解液时,还设置有不溶于电解液的保护膜,所述保护膜附于所述密封膜面向所述电芯壳体内部的一侧,当所述密封膜溶于电解液,所述保护膜随之脱落。
16.如权利要求7所述的电池,其特征在于,所述极柱设置有基板、散热片和挡板,所述基板设置在所述电芯组的左右两侧,以与所述电芯组电连接,同时夹紧固定所述电芯组;所述散热片沿所述极柱的长度方向平行延伸,所述挡板为曲面,所述挡板与所述散热片固定连接并形成若干散热通道,所述散热通道内设置有均温部。
17.如权利要求7所述的电池,其特征在于,所述电池筒体内还设置有支撑件,用以填充和支撑所述电芯组与所述电池筒体之间的间隙,且所述支撑件设置有贯通的通道,所述通道内设置有均温部。
18.如权利要求16或17所述的电池,其特征在于,所述均温部包括吸热材料层,当所述壳体内放置电芯组件后,所述吸热材料层填充电芯组件与所述壳体间、所述极柱和所述支撑件内的空隙,以吸收所述壳体内多点散发的热量。
19.如权利要求18所述的电池壳体,其特征在于,所述吸热材料层为相变材料层,优选为石蜡复合材料层。
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WO2024208131A1 (zh) * 2023-04-07 2024-10-10 双澳储能科技(西安)有限公司 一种大容量电池、单体电池及大容量电池的制备工艺

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