CN117438632A - 安全型锂电池模组的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于小型锂电池模组技术领域，具体涉及一种安全型锂电池模组的生产方法，本发明包括：S1，将若干电芯单体按生产需求排列；S2，将排列后的电芯单体装入固定层的相应孔内；S3，对装有固定层的电芯单体之间设置填充层，以分隔电芯单体；S4，将导流条与电芯单体的电极进行焊接，将扣板装在电芯单体的两端；S5，将两个散热层分别设置在相应的扣板上并使通孔一与正极通孔同心，本安全型锂电池模组的生产方法通过固定层恒温电芯单体间的温度；通过导流条在电芯单体短路时第一保险部熔断；通过扣板对电芯单体电极保护；通过散热层进行散热，减少电芯单体间的温度；通过填充层进行防护，从而达到预防电池模组发生危险，以提高锂电池模组的安全性。

Description

安全型锂电池模组的生产方法

技术领域

本发明属于小型锂电池模组技术领域，具体涉及一种安全型锂电池模组的生产方法。

背景技术

锂电池起火爆炸等安全问题的原因在于电池发生的热失控现象。当电池内部的产热速率高于散热速率的时候会引起电池内部发生连锁反应，导致起火和爆炸，故障继而影响到周边的电池相继发生热失控，最终导致整个储能设备都由于热失控及其扩散而被损毁。

热失控是指锂离子电池进入一种无法控制自热状态的现象。如果锂离子电池达到一定的温度（通常为150摄氏度或更高），则热失控将在短时间内发生，热失控可能导致气体喷射、弹片、颗粒物排放（电池剧烈释放）、极高温度（接近1000摄氏度）、烟雾和火灾。

现有的大型锂电池模组一般应用于电动汽车，但也有少部分的小型锂电池模组应用在小型电动工具上（如电动滑板等）且对锂电池模组重量要求严苛，即使在容量适中的小型锂电池模组中，如果热失控传播（热失控从单个电池向周围电池扩散），也可能导致严重的财产损失、环境危害，甚至造成人体损失。

现有专利CN112909441A公开了一种模组式锂离子电池及生产方法，其文中描述：“将卷芯依次装入支架的第三通孔内；将装载于所述支架上的所述卷芯装入壳体，将上盖盖合于上端口……将密封钉焊接于注液孔”，存在以下问题：

（一）、无法预防锂电池模组发生热失控事件；

（二）、当卷芯发生热失控时无法将损害降至最低；

虽然热失控发生的概率相对较低，但一旦发生电池脱离控制的热失控事件，其造成的后果将极其严重，使其成为广泛采用储能电池的主要障碍。

因此，为了解决上述问题，设计一种安全型锂电池模组的生产方法是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全型锂电池模组的生产方法，以解决现有锂电池模组安全性低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种所述的安全型锂电池模组的生产方法，包括：

S1，将若干电芯单体按生产需求排列；

S2，将排列后的电芯单体装入固定层的相应孔内；其中

所述固定层套设在各电芯单体外侧；以及

所述固定层设置在电芯单体的中部且覆盖电芯单体长度的2/11～7/11；

S3，对装有固定层的电芯单体之间设置填充层，以分隔电芯单体；其中

所述填充层适于包覆电芯单体的外壁面；

S4，将导流条与电芯单体的电极进行焊接，将扣板装在电芯单体的两端；其中

所述导流条与至少两个电芯单体的电极连接；以及

所述导流条包括：第一保险部、连接部和若干正极接触部；其中

所述连接部和若干正极接触部通过若干第一保险部连接；以及

与正极接触部另一端连接的第二保险部和与第二保险部另一端连接的负极接触部；

所述导流条适于串、并联若干电芯单体，以均匀分担各电芯单体的负载

所述扣板包括：用于安装电芯单体的安装位、设置在安装位内的导流条放置部和与安装位接通的通孔部；其中

所述安装位包括：正极安装位和负极安装位；以及

所述正极接触部和负极接触部分别设置在正极安装位和负极安装位内，以适于分别连接两个电芯单体的正、负极；

所述通孔部包括：正极通孔和负极通孔；其中

所述正极通孔的直径大于负极通孔的直径；

S5，将两个散热层分别设置在相应的扣板上并使通孔一与正极通孔同心；其中

所述通孔一的直径大于正极通孔的直径，以在电芯单体爆炸时将正极片从正极通孔和通孔一排出。

本发明的有益效果是：

（一）、本生产方法通过在生产工工艺中设计固定层，使固定层恒温若干电芯单体，以防止电芯单体温度过高，减少电芯单体内的热点，从而达到可预防电芯单体温度过高导致爆炸的效果，其次在电芯单体爆炸时可快速对其降温，减少对其他电芯单体的热传导。

（二）、本生产方法通过在生产工工艺中设计导流条，并使导流条串、并联若干电芯单体，有效地均匀分担电芯单体的负载，从而达到避免电芯单体发生短路，造成电芯单体过热甚至是发生爆炸。

（三）、本生产方法通过在导流条上设置第一保险部和第二保险部，在单一电芯单体短路时，第一保险部和/或第二保险部快速熔断，从而达到保护其他电芯单体的效果，减少发生意外的风险。

（四）、本生产方法通过在生产工工艺中设计扣板和散热层，并通过扣板和散热层对导流条和电芯单体进行保护，减少电芯单体和导流条的裸露面积，再通过散热层对若干电芯单体进行散热，减少整个锂电池模组的整体温度和避免外部因素发生短路，以对锂电池模组的安全性起到预防作用。

（五）、本生产方法通过在生产工工艺中设计填充层，并通过填充层避免极热的电芯单体影响相邻电芯单体，通过填充层对各电芯单体进行隔绝，减少损坏的电芯单体对正常的电芯单体的热传递，其次在爆炸时对电芯单体的爆炸路径起到导向作用，由于电芯单体的生产工艺是灌装，电芯单体内的颗粒物会将正极片弹起，并从正极通孔和通孔一排出，再通过散热层、扣板和填充层对其他正常的电芯单体进行保护，以将损害降到最低。

（六）、本生产方法通过在生产工工艺中设计填充层和固定层，并通过填充层和固定层对若干电芯单体进行固定，从而达到减少锂电池模组的整体重量，使其更符合在小型电动工具上使用。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明的优选实施例的流程图；

图2是本发明的固定层和电芯单体连接的优选实施例的立体图；

图3是本发明的扣板和电芯单体连接的优选实施例的立体图；

图4是本发明的整体的优选实施例的立体图；

图5是本发明的整体的优选实施例的侧视图；

图6是本发明的扣板的优选实施例的立体图；

图7是本发明的导流条的优选实施例的俯视图；

图8是本发明的扣板和导流条的优选实施例的立体图；

图9是本发明的排板的优选实施例的立体图；

图10是本发明的卡板的优选实施例的立体图；

图11是本发明的填充盒的优选实施例的立体图。

图中：

电芯单体1、固定层2；

导流条3、第一保险部31、连接部32、正极接触部33、第二保险部34、负极接触部35；

扣板4、安装位41、导流条放置部42、通孔部43、正极通孔431、负极通孔432；

散热层5、通孔一51；

填充层6、排板7、圆弧部71、卡板8、卡合位81、填充盒9、盒顶91、盒底92、凹部93、注射孔94。

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，下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例

如图1至图11所示，本实施例提供了一种安全型锂电池模组的生产方法，包括：

S1，将若干电芯单体1按生产需求排列；

S2，将排列后的电芯单体1装入固定层2的相应孔内；其中所述固定层2套设在各电芯单体1外侧；以及所述固定层2设置在电芯单体1的中部且覆盖电芯单体1长度的2/11～7/11；

S3，对装有固定层2的电芯单体1之间设置填充层6，以分隔电芯单体1；其中所述填充层6适于包覆电芯单体1的外壁面；

S4，将导流条3与电芯单体1的电极进行焊接，将扣板4装在电芯单体1的两端；其中所述导流条3与至少两个电芯单体1的电极连接；以及所述导流条3包括：第一保险部31、连接部32和若干正极接触部33；其中所述连接部32和若干正极接触部33通过若干第一保险部31连接；以及与正极接触部33另一端连接的第二保险部34和与第二保险部34另一端连接的负极接触部35；所述导流条3适于串、并联若干电芯单体1，以均匀分担各电芯单体1的负载所述扣板4包括：用于安装电芯单体1的安装位41、设置在安装位41内的导流条放置部42和与安装位41接通的通孔部43；其中所述安装位41包括：正极安装位和负极安装位；以及所述正极接触部33和负极接触部35分别设置在正极安装位和负极安装位内，以适于分别连接两个电芯单体1的正、负极；所述通孔部43包括：正极通孔431和负极通孔432；其中所述正极通孔431的直径大于负极通孔432的直径；

S5，将两个散热层5分别设置在相应的扣板4上并使通孔一51与正极通孔431同心；其中所述通孔一51的直径大于正极通孔431的直径，以在电芯单体1爆炸时将正极片从正极通孔431和通孔一51排出。

在本实施例中，固定层2采用但不限于相变材料；其中相变材料采用但不限于石墨和石墨烯混合物，以在电芯单体1装入固定层2后对电芯单体1进行固定；其中固定层2上设有若干孔，该孔呈蜂窝设置为最优选，以使在有限的空间内开设较多的孔并安装较多电芯单体1；其中固定层2适于对电芯单体1的中部分隔；填充层6适于对电芯单体1的两端分隔；其中导流条3用于连接两个电芯单体1为最优选；其中第一保险部31设置两条为最优选，以防止误折断一个第一保险部31后导流条3失效的效果；其次两个第一保险部31不会影响熔断速度；其中填充层6设置在两扣板4之间且不覆盖固定层2；其中散热层5采用但不限于铝板；其中铝板表面做绝缘处理，以防止导电损坏电芯单体1；其中铝板表面还覆盖薄膜为最优选；其中薄膜覆盖通孔一51，以防止外界灰尘、颗粒等与电芯单体1电极接触且不影响电芯单体1电极弹出；其中填充层6采用但不限于填充泡沫，通过采用填充泡沫，从而达到在填充电芯单体1时填充泡沫可流动，以使填充更均匀的效果；其中填充泡沫采用但不限于聚氨酯泡沫组合物；其中扣板4上设有放置连接部32的连接部放置部；其中第二保险部34也设有两个，其作用参照第一保险部31的相关描述；其中固定层2的长度采用电芯单体1长度的4/11为最优选，其起到了既保证固定电芯单体1的稳定性，又保证了固定层2的恒温效率且重量占比小不影响锂电池模组的整体重量。

在本实施例中，本生产方法通过设置正极通孔431和负极通孔432是为了方便导流条3的焊接，同时方便散热层5对电芯单体1散热以及负极通孔432的直径影响对电芯单体1的负极保护；其中设置正极通孔431的直径大于负极通孔432的直径，为了保证不影响电芯单体1在爆炸时正极弹出；其中通过将通孔一51与正极通孔431同心设置且通孔一51的直径大于正极通孔431的直径，从而达到为了保证不影响电芯单体1在爆炸时正极弹出以及保护电芯单体1的负极。

所述S2还包括：

S21，将电芯单体1同极朝向排列在排板7上；其中

所述排板7上设有若干用于放置电芯单体1的圆弧部71；

S22,通过卡板8将排列好的电芯单体1装入固定层2的相应孔内；其中

所述卡板8上设有若干用于卡合电芯单体1的卡合位81。

在本实施方式中，圆弧部71的数量和卡合位81的数量相对应，先将电芯单体1排列在圆弧部71内，再将卡板8的卡合位81扣压电芯单体1，以使电芯单体1的端部与卡合位81相抵，再将卡板8竖着放置，以使电芯单体1装入固定层2内，通过卡合位81的的限定高度，从而达到限定电芯单体1的安装位置。

所述S3还包括：

S31，将装有固定层2的电芯单体1放入填充盒9内；

S32，将填充盒9的盒顶91和盒底92上的凹部93分别套在电芯单体1的两侧；

S33，通过注射孔94向盒内输入填充层6。

所述S4还包括：

S41，将导流条3放置在导流条放置部42内；

S42，将装有导流条3的扣板4扣压在电芯单体1的两端；

S43，焊枪穿过通孔部43后将导流条3与电芯单体1的电极进行焊接。

在本实施方式中，本生产方法通过固定层2恒温若干电芯单体1，以防止电芯单体1温度过高，减少电芯单体1内的热点；再通过导流条3串、并联若干电芯单体1，有效地均匀分担电芯单体1的负载，且在单一电芯单体1短路时，第一保险部31和/或第二保险部34快速熔断，避免影响其他电芯单体；为了避免极热的电芯单体1影响相邻电芯单体1，通过填充层6对各电芯单体1进行隔绝，减少损坏的电芯单体1对正常的电芯单体1的热传递，再通过扣板4对导流条3和电芯单体1进行保护，减少电芯单体1和导流条3裸露面积，再通过散热层5对若干电芯单体1进行散热，减少整个锂电池模组的整体温度，以对锂电池模组的安全性起到预防作用；其次，当单一电芯单体1发生爆炸时，由于填充层6的包覆和电芯单体1的生产工艺，电芯单体1内的颗粒物会将正极片弹起，并从正极通孔431和通孔一51排出，再通过散热层5、扣板4和填充层6对其他正常的电芯单体1进行保护，以将损害降到最低；同时设计填充层6和固定层2，并通过填充层6和固定层2对若干电芯单体1进行固定，从而达到减少锂电池模组的整体重量，使其更符合在小型电动工具上使用。

本申请中选用的各个器件（未说明具体结构的部件）均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种安全型锂电池模组的生产方法，其特征在于，包括：

S1，将若干电芯单体（1）按生产需求排列；

S2，将排列后的电芯单体（1）装入固定层（2）的相应孔内；其中

所述固定层（2）套设在各电芯单体（1）外侧；以及

所述固定层（2）设置在电芯单体（1）的中部且覆盖电芯单体（1）长度的2/11～7/11；

S3，对装有固定层（2）的电芯单体（1）之间设置填充层（6），以分隔电芯单体（1）；其中

所述填充层（6）适于包覆电芯单体（1）的外壁面；

S4，将导流条（3）与电芯单体（1）的电极进行焊接，将扣板（4）装在电芯单体（1）的两端；其中

所述导流条（3）与至少两个电芯单体（1）的电极连接；以及

所述导流条（3）包括：第一保险部（31）、连接部（32）和若干正极接触部（33）；其中

所述连接部（32）和若干正极接触部（33）通过若干第一保险部（31）连接；以及

与正极接触部（33）另一端连接的第二保险部（34）和与第二保险部（34）另一端连接的负极接触部（35）；

所述导流条（3）适于串、并联若干电芯单体（1），以均匀分担各电芯单体（1）的负载

所述扣板（4）包括：用于安装电芯单体（1）的安装位（41）、设置在安装位（41）内的导流条放置部（42）和与安装位（41）接通的通孔部（43）；其中

所述安装位（41）包括：正极安装位和负极安装位；以及

所述正极接触部（33）和负极接触部（35）分别设置在正极安装位和负极安装位内，以适于分别连接两个电芯单体（1）的正、负极；

所述通孔部（43）包括：正极通孔（431）和负极通孔（432）；其中

所述正极通孔（431）的直径大于负极通孔（432）的直径；

S5，将两个散热层（5）分别设置在相应的扣板（4）上并使通孔一（51）与正极通孔（431）同心；其中

所述通孔一（51）的直径大于正极通孔（431）的直径，以在电芯单体（1）爆炸时将正极片从正极通孔（431）和通孔一（51）排出。

2.如权利要求1所述的安全型锂电池模组的生产方法，其特征在于，

所述S2还包括：

S21，将电芯单体（1）同极朝向排列在排板（7）上；其中

所述排板（7）上设有若干用于放置电芯单体（1）的圆弧部（71）；

S22,通过卡板（8）将排列好的电芯单体（1）装入固定层（2）的相应孔内；其中

所述卡板（8）上设有若干用于卡合电芯单体（1）的卡合位（81）。

3.如权利要求1所述的安全型锂电池模组的生产方法，其特征在于，

所述S3还包括：

S31，将装有固定层（2）的电芯单体（1）放入填充盒（9）内；

S32，将填充盒（9）的盒顶（91）和盒底（92）上的凹部（93）分别套在电芯单体（1）的两侧；

S33，通过注射孔（94）向盒内输入填充层（6）。

4.如权利要求1所述的安全型锂电池模组的生产方法，其特征在于，

所述S4还包括：

S41，将导流条（3）放置在导流条放置部（42）内；

S42，将装有导流条（3）的扣板（4）扣压在电芯单体（1）的两端；

S43，焊枪穿过通孔部（43）后将导流条（3）与电芯单体（1）的电极进行焊接。