CN117335051B - 一种电池模组及电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池模组及电池包，涉及电池技术领域。该电池模组包括框体、多个裸电芯、密封组件和冷却组件。框体内设有容纳空间。多个裸电芯排列设于容纳空间中。密封组件连接于框体且封闭容纳空间。冷却组件包括进液管、进液接头和出液接头；进液接头和出液接头均设于框体外侧，且位于框体的同一侧；进液管设于容纳空间内部，且进液管的一端连接于进液接头，另一端延伸至容纳空间远离进液接头的一侧；进液管远离进液接头的一端开口。本发明提供的电池包采用了上述的电池模组。本发明提供的电池模组及电池包括可以改善现有技术中电池所需的热管理需求难以满足的技术问题。

Description

一种电池模组及电池包
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池模组及电池包。
背景技术
随着科技的发展，新能源的概念使用范围越来越广，新能源电池的应用也是越来越普遍。在现有技术中，锂电池在使用过程中，由于其需要输出电能的过程中会产生大量的热量，从而使得锂电池的温度上升。然而，锂电池的温度过高容易导致锂电池故障，基于此，需要对锂电池进行温度的管理。
然而，当前锂电池产品均有快充需求，快充倍率达到4C以上时电池本体及导体发热严重，风冷及间接式液冷已经无法满足热管理需求。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种电池模组，其能够改善现有技术中电池所需的热管理需求难以满足的技术问题。
本发明的目的还包括，提供了一种电池包，其能够改善现有技术中电池所需的热管理需求难以满足的技术问题。
本发明的实施例可以这样实现：
本发明的实施例提供了一种电池模组，包括：
框体，内设有容纳空间；
多个裸电芯，排列设于所述容纳空间中；
密封组件，连接于所述框体且封闭所述容纳空间；以及，
冷却组件，包括进液管、进液接头和出液接头；所述进液接头和所述出液接头均设于所述框体外侧，且位于所述框体的同一侧；所述进液管设于所述容纳空间内部，且所述进液管的一端连接于所述进液接头，另一端延伸至所述容纳空间远离所述进液接头的一侧；所述进液管远离所述进液接头的一端开口。
可选地，所述出液接头设于所述框体外侧壁的顶部。
可选地，所述冷却组件还包括膨胀壶，所述膨胀壶设置于所述出液接头的出口端，且用于供换热介质导出。
可选地，所述裸电芯为圆柱形电芯，所述进液管为波纹形以避让所述裸电芯。
可选地，所述框体底部开设有多个定位槽，每个所述定位槽内设有第一密封垫，多个所述裸电芯分别设于多个所述定位槽中，且所述裸电芯压持所述第一密封垫。
可选地，所述定位槽的底壁上还开设有容纳槽，所述第一密封垫设于所述容纳槽内部，且部分所述第一密封垫露出所述容纳槽。
可选地，所述定位槽的底壁上开设有避让孔，所述第一密封垫呈环形，且使所述避让孔对应于所述第一密封垫中部；所述裸电芯底部设有防爆阀，所述防爆阀自所述避让孔露出。
可选地，所述密封组件包括线束板、导电排和输出极；所述导电排集成于所述线束板内部；所述导电排具有与所述裸电芯电连接的电连接部，所述线束板上设有避让槽以使所述电连接部自所述避让槽露出，所述电连接部与所述裸电芯的极柱焊接连接；所述导电排与所述输出极电连接，且所述输出极设于所述线束板的其中一侧以用于输出电能。
可选地，所述线束板靠近所述裸电芯的一侧设置有多个定位结构，所述定位结构围成限位槽，所述裸电芯的顶部装入所述限位槽。
可选地，所述电池模组还包括第二密封垫，所述第二密封垫被压持于所述密封组件和所述框体之间。
一种电池包，包括上述的电池模组。
本发明提供的电池模组及电池包相对于现有技术的有益效果包括：
在电池运行过程中，由进液接头导入换热介质，换热介质便能自进液管导入至容纳空间内部，使得多个裸电芯浸没在换热介质中，以直接对裸电芯进行热管理，能提升对于裸电芯的热管理效率，从而满足高发热电池模组的热管理需求。其中，由于进液管自进液接头的一侧延伸至容纳空间中远离进液接头的一侧，而出液接头与进液接头设于框体外侧的同一侧，便使得换热介质经过进液管导入之后，需要自容纳空间中远离出液接头的一侧导出，能避免换热介质刚进入容纳空间便自出液接头导出，同时还能使得换热介质充分地与裸电芯进行热交换，提升换热效率，进而提升热管理能力，便能进一步改善现有技术中电池所需的热管理需求难以满足的技术问题。
进一步地，在出液接头上设置膨胀壶，能在换热介质的压力增加过多的情况下，通过膨胀壶的膨胀以对换热介质提供缓冲，防止换热介质压力过大导致框体受压增加而损坏的情况，也能降低密封失效的风险。
另外，通过将导电排集成于线束板的内部，使得导电排和线束板形成一个整体，更方便于密封容纳空间，并且，能方便实现热点分离，在热失控的情况下，裸电芯中从防爆阀中喷出的物质与裸电芯的极柱相互隔离，能提升电池模组及电池包的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例中提供的电池模组的结构示意图；
图2为本申请实施例中提供的电池模组的爆炸结构示意图；
图3为图2中A处的放大结构示意图；
图4为图2中B处的放大结构示意图；
图5为本申请实施例中提供的密封组件的结构示意图；
图6为图5中C处的放大结构示意图。
图标：10-电池模组；100-框体；101-容纳空间；110-定位槽；111-第一密封垫；112-避让孔；200-裸电芯；210-极柱；300-密封组件；310-线束板；311-避让槽；320-导电排；321-电连接部；3211-通孔；322-负极连接部；330-输出极；340-定位结构；341-限位槽；400-冷却组件；410-进液接头；411-进液管；420-出液接头；421-膨胀壶；500-第二密封垫。
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，若出现术语“上”、“下”、“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，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参阅图1，本申请实施例中提供了一种电池模组10，该电池模组10用于存储电能，且在接入用电设备的情况下能向用电设备输送电能。其中，本实施例中提供的电池模组10可以改善现有技术中电池所需的热管理需求难以满足的技术问题。
在本实施例中，请参阅图2，电池模组10包括框体100、多个裸电芯200、密封组件300和冷却组件400。框体100内设有容纳空间101。多个裸电芯200排列设于容纳空间101中。密封组件300连接于框体100且封闭容纳空间101。冷却组件400包括进液管411、进液接头410和出液接头420；进液接头410和出液接头420均设于框体100外侧，且位于框体100的同一侧；进液管411设于容纳空间101内部，且进液管411的一端连接于进液接头410，另一端延伸至容纳空间101远离进液接头410的一侧；进液管411远离进液接头410的一端开口。
以上所述，在电池运行过程中，由进液接头410导入换热介质，换热介质便能自进液管411导入至容纳空间101内部，使得多个裸电芯200浸没在换热介质中，以直接对裸电芯200进行热管理，能提升对于裸电芯200的热管理效率，从而满足高发热电池模组10的热管理需求。其中，由于进液管411自进液接头410的一侧延伸至容纳空间101中远离进液接头410的一侧，且在进液管411远离进液接头410的一端开口，而出液接头420与进液接头410设于框体100外侧的同一侧，便使得换热介质经过进液管411导入之后，需要自容纳空间101中远离出液接头420的一侧导出，能避免换热介质刚进入容纳空间101便自出液接头420导出，同时还能使得换热介质充分地与裸电芯200进行热交换，提升换热效率，进而提升热管理能力，便能进一步改善现有技术中电池所需的热管理需求难以满足的技术问题。
值得注意的是，在换热介质为液体的情况下，换热介质自进液管411导入容纳空间101之后，在容纳空间101中汇集，直至容纳空间101中的换热介质的液面达到出液接头420位于框体100上的开口处，然后自出液接头420导出。由于进液管411延伸至容纳空间101中远离出液接头420的一侧，便使得换热介质需要自远离出液接头420的一侧穿过容纳空间101流动至出液接头420处再导出，能使得换热介质充分地与裸电芯200接触，进而达到提升换热效率的目的。另外，在本实施例中，进液管411和进液接头410相互连通形成穿过框体100周壁的通道结构，而该通道结构与框体100的周壁之间设置有密封结构，以实现通道结构和框体100周壁之间的密封。其中，该密封结构可以是设于通道结构和框体100周壁之间的密封胶圈或密封涂料等。
可选地，出液接头420设于框体100外侧壁的顶部。其中，在电池模组10正常装配放置的情况下，密封组件300设于电池模组10的顶部，而出液接头420设于框体100外侧壁的顶部则表现为出液接头420设置在框体100外侧壁上靠近密封组件300的一侧，基于此，便能使得容纳空间101中的换热介质的液面较高，从而使得容纳空间101中的换热介质能浸没多个裸电芯200，从而向多个裸电芯200提供高效的换热作用。
应当理解，在本申请的其他实施例中，也可以根据实际情况调整出液接头420的设置位置，从而调整容纳空间101中换热介质的液面高度。
另外，在本实施例中，冷却组件400还包括膨胀壶421，膨胀壶421设置于出液接头420的出口端，且用于供换热介质导出。其中，一般情况下，膨胀壶421处于压缩状态，此时膨胀壶421的内部空间较小。在容纳空间101中的换热介质压力升高之后，由于压力的提升，可以通过膨胀壶421的体积增大来吸收由于换热介质压力增加形成的冲击力，起到缓冲的作用，有利于降低容纳空间101各个密封处受到的冲击力，防止换热介质压力过大导致框体100受压增加而损坏的情况，也能降低密封失效的风险。
可选地，裸电芯200为圆柱形电芯，进液管411为波纹形以避让裸电芯200。其中，在本实施例中，多个裸电芯200排列形成多行，且相邻的两行裸电芯200之间交错设置，便能提升容纳空间101中设置的裸电芯200的数量。基于此，将进液管411设置为波纹形，有利于进液管411穿过相邻两行裸电芯200之间的间隙，方便进液管411的布置。
在本实施例中，请结合参阅图2和图3，为了方便裸电芯200在容纳空间101中安装，框体100底部开设有多个定位槽110，每个定位槽110内设有第一密封垫111，多个裸电芯200分别设于多个定位槽110中，且裸电芯200压持第一密封垫111。通过在框体100底部设置多个定位槽110，能向多个裸电芯200提供安装定位作用，进而提升多个裸电芯200的装配效率以及装配精度。而在定位槽110中设置第一密封垫111，能提升裸电芯200底部和定位槽110底壁之间的密封性能。
另外，为了方便第一密封垫111的设置，定位槽110的底壁上还开设有容纳槽（图未示），第一密封垫111设于容纳槽内部，且部分第一密封垫111露出容纳槽。其中，容纳槽为开设在定位槽110底壁上呈环形的槽体，在第一密封垫111设于容纳槽内部的情况下，可以通过容纳槽向第一密封垫111提供限位作用和定位作用，确保第一密封垫111的稳定。将部分第一密封垫111露出容纳槽，可以在裸电芯200装入定位槽110时，方便裸电芯200压缩第一密封垫111，确保第一密封垫111与裸电芯200稳定的接触，提升密封效果。值得注意的是，可以通过调整容纳槽的深度来调整设于定位槽110内部的第一密封垫111的厚度，进而可以方便通过调整第一密封垫111的厚度来实现密封效果的调整。
进一步地，定位槽110的底壁上开设有避让孔112，第一密封垫111呈环形，且使避让孔112对应于第一密封垫111中部；裸电芯200底部设有防爆阀，防爆阀自避让孔112露出。通过避让孔112的开设，能方便裸电芯200热失控时将高温物质喷出框体100，防止在框体100内形成热失控导致热扩散的问题。而第一密封垫111的设置，正好可以密封裸电芯200底部和避让孔112四周的区域，防止容纳空间101中的换热介质自避让孔112中漏出。
在本实施例中，请结合参阅图2和图4，密封组件300包括线束板310、导电排320和输出极330；导电排320集成于线束板310内部；导电排320具有与裸电芯200电连接的电连接部321，线束板310上设有避让槽311以使电连接部321自避让槽311露出，电连接部321与裸电芯200的极柱210焊接连接；导电排320与输出极330电连接，且输出极330设于线束板310的其中一侧以用于输出电能。
其中，导电排320和线束板310的设置方式可以为，通过镶嵌注塑的方式将导电排320嵌入线束板310的内部；换言之，将导电排320放入模具中，向模具中注入注塑材料，使得线束板310包裹导电排320成型，进而使得导电排320嵌入线束板310内部。然后再将输出极330设置在线束板310长度方向的两端即可。
通过将导电排320集成于线束板310的内部，使得导电排320和线束板310形成一个整体，更方便于密封容纳空间101，并且，能方便实现热点分离，在热失控的情况下，裸电芯200中从防爆阀中喷出的物质与裸电芯200的极柱210相互隔离，能提升电池模组10及电池包的安全性。
值得注意的是，在密封组件300装配在框体100上的情况下，导电排320上的电连接部321对应于裸电芯200的极柱210，且电连接部321上开设有供裸电芯200的极柱210露出的通孔3211。在密封组件300安装到框体100上之后，通过激光焊接的方式使得极柱210与电连接部321焊接，与此同时，焊接完成之后便能通过极柱210和电连接部321的焊接来密封通孔3211，实现裸电芯200极柱210处的密封，可以省去另外设置密封结构的工艺，进而达到降低装配成本的目的。另外，在导电排320上靠近电连接部321的位置还向下凸设有另一个负极连接部322，在装配完成之后，负极连接部322与裸电芯200的负极接触以实现电连接。
可选地，在本实施例中，线束板310靠近裸电芯200的一侧设置有多个定位结构340，定位结构340围成限位槽341，裸电芯200的顶部装入限位槽341。值得注意的是，定位结构340采用绝缘结构设置，不仅可以向对应裸电芯200提供定位作用，同时还能实现相邻裸电芯200之间的绝缘隔离。
另外，在本实施例中，请结合参阅图2和图3，电池模组10还包括第二密封垫500，第二密封垫500被压持于密封组件300和框体100之间。通过第二密封垫500的设置，可以提升密封组件300和框体100之间的密封性能，防止换热介质漏出。
基于上述提供的电池模组10，本实施例中还提供了一种电池包（图未示），该电池包采用了上述的电池模组10。基于此，本实施例中提供的电池也可以改善现有技术中电池所需的热管理需求难以满足的技术问题。
值得注意的是，在该电池包中，可以设置多个电池模组10，任意相邻两个电池模组10之间可以通过输出极330与巴片进行电连接，以是多个电池模组10能统一地进行电能管理。
综上所述，在电池运行过程中，由进液接头410导入换热介质，换热介质便能自进液管411导入至容纳空间101内部，使得多个裸电芯200浸没在换热介质中，以直接对裸电芯200进行热管理，能提升对于裸电芯200的热管理效率，从而满足高发热电池模组10的热管理需求。其中，由于进液管411自进液接头410的一侧延伸至容纳空间101中远离进液接头410的一侧，而出液接头420与进液接头410设于框体100外侧的同一侧，便使得换热介质经过进液管411导入之后，需要自容纳空间101中远离出液接头420的一侧导出，能避免换热介质刚进入容纳空间101便自出液接头420导出，同时还能使得换热介质充分地与裸电芯200进行热交换，提升换热效率，进而提升热管理能力，便能进一步改善现有技术中电池所需的热管理需求难以满足的技术问题。进一步地，在出液接头420上设置膨胀壶421，能在换热介质的压力增加过多的情况下，通过膨胀壶421的膨胀以对换热介质提供缓冲，防止换热介质压力过大导致框体100受压增加而损坏的情况，也能降低密封失效的风险。另外，通过将导电排320集成于线束板310的内部，使得导电排320和线束板310形成一个整体，更方便于密封容纳空间101，并且，能方便实现热点分离，在热失控的情况下，裸电芯200中从防爆阀中喷出的物质与裸电芯200的极柱210相互隔离，能提升电池模组10及电池包的安全性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种电池模组，其特征在于，包括：
框体，内设有容纳空间；
多个裸电芯，排列设于所述容纳空间中；
密封组件，连接于所述框体且封闭所述容纳空间；以及，
冷却组件，包括进液管、进液接头和出液接头；所述进液接头和所述出液接头均设于所述框体外侧，且位于所述框体的同一侧；所述进液管设于所述容纳空间内部，且所述进液管的一端连接于所述进液接头，另一端延伸至所述容纳空间远离所述进液接头的一侧；所述进液管远离所述进液接头的一端开口；
所述框体底部开设有多个定位槽，每个所述定位槽内设有第一密封垫，多个所述裸电芯分别设于多个所述定位槽中，且所述裸电芯压持所述第一密封垫；所述定位槽的底壁上开设有避让孔，所述第一密封垫呈环形，且使所述避让孔对应于所述第一密封垫中部；所述裸电芯底部设有防爆阀，所述防爆阀自所述避让孔露出；
所述密封组件包括线束板、导电排和输出极；所述导电排集成于所述线束板内部；所述导电排具有与所述裸电芯电连接的电连接部，所述线束板上设有避让槽以使所述电连接部自所述避让槽露出，所述电连接部与所述裸电芯的极柱焊接连接；所述导电排与所述输出极电连接，且所述输出极设于所述线束板的其中一侧以用于输出电能。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述出液接头设于所述框体外侧壁的顶部。
3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述冷却组件还包括膨胀壶，所述膨胀壶设置于所述出液接头的出口端，且用于供换热介质导出。
4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述定位槽的底壁上还开设有容纳槽，所述第一密封垫设于所述容纳槽内部，且部分所述第一密封垫露出所述容纳槽。
5.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述线束板靠近所述裸电芯的一侧设置有多个定位结构，所述定位结构围成限位槽，所述裸电芯的顶部装入所述限位槽。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括第二密封垫，所述第二密封垫被压持于所述密封组件和所述框体之间。
7.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求1-6中任意一项所述的电池模组。
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