CN117878541A - 一种极柱转接件、大容量电池及储能设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池领域，具体为一种极柱转接件、大容量电池及储能设备。克服相关大容量电池制备过程复杂的技术问题。极柱转接件包括极柱转接件主体及固定在极柱转接件主体上、凸出于极柱转接件主体的多个电连接部；极柱转接件主体上开设多个与电连接部一一对应的第一孔，通过每个第一孔将各个电连接部与单体电池极柱连接。本发明利用极柱转接件，可以简化相关大容量电池的制备过程，在相关大容量电池的制备过程中，无需采用支撑筋抬高单体电池使其极柱伸出筒体顶板第二通孔，只需将极柱转接件的电连接部伸入第二通孔与外壳内各个单体电池极柱连接即可。

Description

一种极柱转接件、大容量电池及储能设备

技术领域

本发明涉及电池领域，具体为一种极柱转接件、大容量电池及储能设备。

背景技术

目前市场上多通过并联或串联多个单体电池使其成为大容量电池(也可称之为电池模组或电池组)。

但是现有的大容量电池中各单体电池自身存在差异，因木桶效应的存在，往往会受到性能最差的一块单体电池影响，导致整个大容量电池的容量上限及循环次数极大受限。因此如何提升大容量电池中各单体电池的均一性成为了该领域研究的重点和难点。

为了解决上述问题，相关技术提出了一种大容量电池，如图1所示，该大容量电池包括外壳以及多个单体电池01；外壳由筒体和两块端板07围合而成，多个单体电池01并联放置在筒体内，筒体顶板03上对应各单体电池极柱08开设有供单体电池极柱08伸出外壳的第二通孔04；各个单体电池极柱08伸出第二通孔04且第二通孔04对应的外壳区域与单体电池01壳体固定密封。筒体还可采用图2和图3所示结构。

筒体底板05设置有电解液共享腔室02，电解液共享腔室02和各个单体电池01内腔的电解液区连通，通过电解液共享腔室02可使各单体电池01处于统一的电解液环境，确保了各单体电池01内电解液的均一性，提升了大容量电池的性能和循环寿命。

筒体顶板03还可以设置有气体腔室06，气体腔室06可以和各个单体电池01内腔的气体区连通，实现各单体电池01的气体平衡，进一步提升大容量电池的性能和循环寿命。气体腔室06还可以作为泄爆通道，当任一单体电池01发生热失控，该单体电池01内腔的热失控烟气进入气体腔室06冲破设置在气体腔室06任一端的泄爆机构，排出。

为了确保各个单体电池极柱08能够伸出筒体顶板03的第二通孔04，在安装过程中，将多个单体电池01从筒体任意敞口端，推入筒体内腔后，需要在各个单体电池01底部和筒体底板05之间增设支撑筋；使得此类大容量电池的制备过程较为复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种极柱转接件、大容量电池及储能设备，克服相关大容量电池制备过程复杂的技术问题。

本发明的技术方案是提供一种极柱转接件，其特殊之处在于：包括极柱转接件主体及固定在极柱转接件主体上、凸出于极柱转接件主体的n个电连接部，n≥1；

极柱转接件主体上开设n个与电连接部一一对应的第一孔，通过每个第一孔将各个电连接部与单体电池极柱连接。

本发明利用极柱转接件，可以简化相关大容量电池的制备过程，在相关大容量电池的制备过程中，无需采用支撑筋抬高单体电池使其极柱伸出筒体顶板第二通孔，只需将极柱转接件的电连接部伸入第二通孔与外壳内各个单体电池极柱连接即可。

进一步地，为了提高电连接部的导电性能，该极柱转接件还包括n个导电柱，上述n个导电柱与n个第一孔一一对应固定在上述第一孔内，且导电柱的外壁与第一孔内壁紧密接触。

进一步地，上述第一孔为盲孔，延伸至电连接部。基于盲孔底部与极柱连接，一般可采用螺钉连接或焊接的方式实现。

进一步地，为了提高极柱转接件与极柱的连接强度，盲孔底部通过焊接的方式与单体电池极柱连接；为了消除焊接应力，盲孔底部开设贯通盲孔的第一通孔，上述第一通孔孔径小于盲孔孔径。

进一步地，为了提高此类大容量电池的安全性能，上述极柱转接件主体为矩形块，极柱转接件主体上设有用于安装传热管的装夹部。

进一步地，上述装夹部为开设于极柱转接件主体上的通槽，上述通槽尺寸与传热管相适配。

进一步地，上述通槽与上述盲孔贯通。

本发明还提供一种大容量电池，其特殊之处在于：包括外壳、排布在外壳内的m个单体电池，以及2m个上述的极柱转接件，其中m＞1，极柱转接件主体上固定有一个电连接部；

其中外壳由筒体和固定在其两端的端板构成；

筒体顶板开设与各个单体电池极柱对应的第二通孔，第二通孔对应的外壳区域与单体电池壳体固定密封；

各个单体电池的正极极柱和负极极柱均对应一个极柱转接件，各个极柱转接件的电连接部伸入第二通孔分别与对应单体电池的极柱连接。

本发明还提供一种大容量电池，其特殊之处在于：包括外壳、排布在外壳内的m个单体电池，以及两个上述的极柱转接件，其中m＞1，极柱转接件主体上固定有m个电连接部；

其中外壳由筒体和固定在其两端的端板构成；

筒体顶板开设与各个单体电池极柱对应的第二通孔，第二通孔对应的外壳区域与单体电池壳体固定密封；

其中一个极柱转接件的m个电连接部分别伸入对应第二通孔与各个单体电池的正极极柱连接，另一个极柱转接件的m个电连接部分别伸入对应第二通孔与各个单体电池的负极极柱连接。

本发明还提供一种储能设备，其特殊之处在于：包括多个上述的大容量电池以及电连接件；

多个大容量电池并排放置；相邻两个大容量电池之间通过电连接件串联；

电连接件的一侧与一个大容量电池各个单体电池正极极柱上的极柱转接件连接，电连接件的另一侧与另一个大容量电池各个单体电池负极极柱上的极柱转接件连接。

本发明的有益效果是：

本发明设计具有电连接部的极柱转接件，在相关大容量电池的制备过程中，无需采用支撑筋抬高单体电池使其极柱伸出筒体顶板第二通孔，只需将极柱转接件的电连接部伸入第二通孔与筒体内各个单体电池极柱连接即可，简化了相关大容量电池的制备工序。

附图说明

图1为背景技术中大容量电池的结构示意图；

图2为背景技术中大容量电池的一种筒体结构示意图；

图3为背景技术中大容量电池的另一种筒体结构示意图；

图4为实施例1极柱转接件的结构示意图；

图5为实施例1极柱转接件的另一视角结构示意图；

图6为实施例1中大容量电池的局部剖视图；

图7为实施例1开设盲孔的极柱转接件的结构示意图；

图8为实施例1开设盲孔的极柱转接件的另一视角结构示意图；

图9为实施例1设有导电柱的极柱转接件的爆炸结构示意图；

图10为实施例1设有导电柱的极柱转接件的剖视图；

图11为实施例2极柱转接件的结构示意图；

图12为实施例3一种极柱转接件的结构示意图；

图13为实施例3一种极柱转接件的另一视角结构示意图；

图14为实施例3另一种极柱转接件的结构示意图；

图15为实施例3第三种极柱转接件的结构示意图；

图16为实施例4一种大容量电池的结构示意图；

图17为实施例4另一种大容量电池的结构示意图；

图18为实施例5一种大容量电池的结构示意图；

图19为实施例5另一种大容量电池的结构示意图。

图中附图标记为：

01、单体电池；02、电解液共享腔室；03、筒体顶板；04、第二通孔；05、筒体底板；06、气体腔室；07、端板；08、单体电池极柱；1、极柱转接件主体；2、导电柱；3、盲孔；4、电连接部；5、通槽。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“顶、底”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“第一或第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

本实施例为一种极柱转接件，用于与单体电池极柱08(包括正极极柱和负极极柱)连接，与正极极柱或负极连接的极柱转接件结构相同，本实施例以与正极极柱连接的极柱转接件为例，其结构如图4和图5所示。

从图中可以看出，本实施例极柱转接件包括极柱转接件主体1和电连接部4。电连接部4为凸出于极柱转接件主体1凸出部。

本实施例提出上述极柱转接件，主要为了克服背景技术中相关大容量电池制备过程复杂的技术问题：

相关大容量电池通常采用过程进行制备：

步骤一、加工筒体和两端的端板07。

步骤二、分容分选，筛选满足要求的多个单体电池01；在单体电池01壳体底部开设第三通孔后利用密封组件密封(当筒体顶板03设有气体腔室06，且气体腔室06作为气体共享腔室时，还需要在单体电池01壳体顶部开设第四通孔后利用密封组件密封)；将多个具有密封组件的单体电池01排布在步骤一的筒体内；使得具有密封组件的第三通孔与电解液共享腔室02对应(当筒体顶板03设有气体腔室06，且气体腔室06作为气体共享腔室时，还需使得具有密封组件的第四通孔与气体共享腔室对应；当筒体顶板03设有气体腔室06，且气体腔室06作为泄爆通道时，还需使得各个单体电池01顶部泄爆部与泄爆通道对应，确保泄爆部被内腔烟气冲破后，泄爆部与泄爆通道贯通)，确保利用外力或者电解液自身打开密封组件后，第三通孔与电解液共享腔室02贯通(第四通孔与气体共享腔室贯通)；密封组件可以采用中国专利CN218525645U、CN218525614U公开的密封组件。各个单体电池极柱08伸出筒体顶板03上对应的第二通孔04；为了确保各个单体电池极柱08能够伸出筒体顶部的第二通孔04，在安装过程中，需要在各个单体电池01底部和筒体底板05之间增设支撑筋；

安装时，可通过以下方式将多个具有密封组件的单体电池01排布在筒体内：

1)、选用长条状等高支撑筋；

将多个单体电池01固定为一个整体，从筒体任意敞口端，推入筒体内腔；此时，各个单体电池01的底部与筒体底板05接触，各个单体电池极柱08与相应第二通孔04对应，但没有伸出第二通孔04；之后利用托举工装从底部支撑多个单体电池01，使各个单体电池01的底部脱离筒体底板05，各个单体电池极柱08伸出相应第二通孔04；之后，沿x方向，插入长条状等高支撑筋，取出托举工装即可。

需要说明的是，在z方向上，长条状等高支撑筋的尺寸需满足：保证在各个单体电池01底部与筒体底板05之间增设支撑筋后，各个单体电池极柱08伸出对应第二通孔04。

2)、选用多个与单体电池01一一对应的垫块构成支撑筋；

将多个单体电池01依次从筒体任意敞口端，推入筒体内腔，将每个单体电池01推入到位后，需要在其底部与筒体底板05之间插入各个垫块，确保该单体电池极柱08完全伸出对应第二通孔04，大多数情况下，此方式下各单体电池01对应的垫块在z方向的尺寸不同。

步骤三、将端板07焊接在筒体两个相对的敞口端，并焊接第二通孔04与单体电池01壳体极柱周边部位，实现密封。

步骤四、利用外力或者电解液自身打开密封组件，电解液共享腔室02内腔和各个单体电池01内腔的电解液区贯通(当筒体顶板03设有气体腔室06，且气体腔室06作为气体共享腔室时，气体共享腔室内腔和各个单体电池01内腔的气体区贯通)。

上述方法中，为了使得各个单体电池极柱08伸出对应第二通孔04，在安装过程中必须增设支撑筋，使得制备过程较为复杂。

本实施例，在极柱转接件主体1增设电连接部4后，无需单体电池极柱08伸出对应第二通孔04，而是将极柱转接件的电连接部4伸入第二通孔04与位于筒体内腔的单体电池极柱08连接，因此，在组装过程中无需在单体电池01底部与筒体底板05之间增设支撑筋，简化此类大容量电池的制备过程。

如图6所示，本实施例，在上述步骤二中，将各个单体电池01推入筒体内，将极柱转接件的电连接部4伸入第二通孔04与极柱连接即可。

从图4至图6中可以看出，本实施例极柱转接件主体1为一个矩形块，在其他一些实施例中，极柱转接件主体1也可以为圆柱体。可采用导电性和导热性都比较好的金属材料制作，例如：银、铜、铝等材料，但是从成本以及导电、导热效果综合考虑，一般会选择铝作为极柱转接件的材料。

本实施例中电连接部4为固定在极柱转接件主体1底部的圆柱体，该圆柱体的截面与单体电池极柱08截面适配；通过电连接部4与单体电池极柱08连接。在其他实施例中电连接部4还可以选用截面面积小于单体电池极柱08截面面积的柱体，但是相对于本实施例，其与单体电池极柱08的连接可靠度较差。

为了便于电连接部4与单体电池极柱08的连接，如图6和图7所示，本实施例在极柱转接件主体1上开设第一孔，第一孔可以为通孔，也可以为盲孔；当为通孔时，可以为螺纹通孔，采用螺钉连接的方式将其连接在单体电池极柱08上；当为盲孔时，可以将盲孔3底部与单体电池极柱08熔焊实现二者连接。也可以采用螺钉连接的方式连接，相对于螺钉连接方式，焊接连接的可靠性较高，因此本实施例第一孔优选为盲孔，选用焊接连接。为了消除焊接应力，可以在盲孔3底部开设贯通盲孔3的第一通孔。也可以理解为第一孔的结构为台阶孔，台阶孔的大孔靠近极柱转接件主体1的上端面，小孔靠近极柱转接件主体1的下端面，如图8所示。

需要说明的是，极柱转接件主体1的体积不宜过大，避免成组后，相邻单体电池01之间的距离增大，而使得整个大容量电池的体积增大，进而使得以此类大容量电池构建的储能设备能力密度较低。

考虑到，导流截面的不同，空心导体的导电能力弱于实心导体的导电能力，将极柱转接件主体1与极柱连接后，本实施例在第一孔内固定导电柱2，以提高极柱转接件的导电能力，如图9和图10所示。

第一孔可以为圆孔、方孔或其他异性孔；为了与极柱形状相适配，本实施例优选圆孔。导电柱2的形状与第一孔适配，为圆柱体，其外径可以略大于第一孔的孔径，与第一孔以过盈配合的方式连接，为了便于将其固定在第一孔内，可以在导电柱2的端面设置倒角。导电柱2的高度可以与第一孔孔深相同，也可以略小于第一孔孔深，本实施例对导电柱2的高度不做限定。导电柱2的材料与极柱转接件主体1的材料相同。

实施例2

如图11所示，与实施例1不同的是，本实施例在实施例1的极柱转接件主体1上设有用于安装传热管的装夹部。利用具有此类极柱转接件的单体电池01构建大容量电池后，在极柱转接件的装夹部安装传热管，极柱上集中的热量可从极柱转接件传递至传热管后将热量带出。同理，待环境温度过低，单体电池01可能无法正常启动时，外部温控装置还可通过传热管对各单体电池01进行升温。

装夹部可以为开设在极柱转接件主体1上的通孔或通槽5，通孔或通槽5均沿x方向延伸，穿透极柱转接件主体1的两端；通孔或通槽5的尺寸需要确保传热管紧密的夹持在其中，以确保安装稳定性的同时还需保证传热管和极柱转接件之间的传热效果。相比通孔来说，若成组的单体电池01数量较多，传热管更加容易固定在通槽5内，并且当传热管为铜管或热管等金属材料制作时，通槽5相比通孔来说，要确保传热管与通槽5槽壁接触紧密这一状态更加容易(即可通过外部工装从通槽5开口处挤压，使铜管或热管产生变形)；通槽5的截面可以设计为U字形或者C字形。

当通槽5与第一孔贯通后，第一孔内的导电柱2还具有提高导热效果的作用，使得极柱和传热管可以更好的实现热交换。

实施例3

与上述实施例不同的是，本实施例极柱转接件为一根细长的矩形块，在该细长的矩形块上设有多个电连接部4；每个电连接部4用于与大容量电池中的所有单体电池01的正极极柱或负极极柱连接。还可以在细长的矩形块上开设与电连接部4一一对应且延伸至电连接部4的盲孔3。在每个盲孔3内均设有一个导电柱2，且导电柱2的外壁与盲孔3内壁紧密接触。

如图12、图13和图14所示，为本实施例两种极柱转接件的结构示意图，可以理解为，该细长的极柱转接件由实施例1中的多个极柱转接件沿同一方向排布且依次连接为一体件。

如图15所示，为本实施例极柱转接件的另一种结构示意图；可以理解为，该细长的极柱转接件由实施例2中的多个极柱转接件沿同一方向排布且依次连接为一体件。

各个单体电池01成组后，在大容量电池上通过该极柱转接件不仅可以与电连接件连接，还可以实现各单体电池01的电连接，而且图15中的极柱转接件上设置了传热管装夹部，成组后，在传热管装夹部安装传热管，极柱上集中的热量可从极柱转接件传递至传热管后将热量带出至外部温控装置进行处理。同理，待环境温度过低，单体电池01可能无法正常启动时，外部温控装置还可通过传热管、极柱转接件对各单体电池01进行升温。另外，该极柱转接件为一根细长构件，细长构件将各单体电池极柱08连接后，各单体电池极柱08进行升温或降温时温度分布的更加均匀，控温效果更佳。

实施例4

本实施例为一种大容量电池，包括外壳、排布在外壳内的10个单体电池01，以及20个实施例1或实施例2中的极柱转接件；如图16和图17所示；在其他一些实施例中，单体电池01的数量可根据需求进行调整，相对应极柱转接件的数量也需要对应调整；每个单体电池01的正极极柱和负极极柱均需连接1个极柱转接件。

其中外壳由筒体和固定在其两端的端板07构成；

筒体顶板03开设与各个单体电池极柱08对应的第二通孔04，第二通孔04对应的外壳区域与单体电池01壳体固定密封。

各个单体电池极柱08位于筒体内，极柱转接件上的各个电连接部4伸入第二通孔04与对应的单体电池极柱08连接。

实施例5

本实施例为一种大容量电池，包括外壳、排布在外壳内的10个单体电池01，以及2个实施例3中的极柱转接件；如图18和19所示；在其他一些实施例中，单体电池01的数量可根据需求进行调整。

其中外壳由筒体和固定在其两端的端板07构成；

筒体顶板03开设与各个单体电池极柱08对应的第二通孔04，第二通孔04对应的外壳区域与单体电池01壳体固定密封；

其中一个极柱转接件与所有单体电池01的正极极柱连接，另一个极柱转接件与所有单体电池01的负极极柱连接。在图19所示大容量电池的通槽5内安装传热管，极柱上集中的热量可从极柱转接件传递至传热管后将热量带出至外部温控装置进行处理。同理，待环境温度过低，单体电池01可能无法正常启动时，外部温控装置还可通过传热管、极柱转接件对各单体电池01进行升温。另外，该极柱转接件为一根细长构件，细长构件将各单体电池极柱08连接后，各单体电池极柱08进行升温或降温时温度分布的更加均匀，控温效果更佳。

实施例6

本实施例提供了一种储能设备，包括2个实施例4或实施例5所述的大容量电池以及电连接件；实际应用中大容量电池的数量以及电连接件的数量可根据需求进行选择。

2个大容量电池并排放置；相邻两个大容量电池之间通过电连接件串联；电连接件的一侧与一个大容量电池中与正极极柱连接的极柱转接件连接，该电连接件的另一侧与另一个大容量电池中与负极极柱连接的极柱转接件连接。可以在极柱转接件主体1上开设螺纹孔，便于其与电连接件连接。

Claims (10)

1.一种极柱转接件，其特征在于：包括极柱转接件主体(1)及固定在极柱转接件主体(1)上、凸出于极柱转接件主体(1)的n个电连接部(4)，n≥1；

极柱转接件主体(1)上开设n个与电连接部(4)一一对应的第一孔，通过每个第一孔将各个电连接部(4)与单体电池极柱(08)连接。

2.根据权利要求1所述的极柱转接件，其特征在于：还包括n个导电柱(2)；

n个导电柱(2)与n个第一孔一一对应固定在所述第一孔内，且导电柱(2)的外壁与第一孔内壁紧密接触。

3.根据权利要求2所述的极柱转接件，其特征在于：所述第一孔为盲孔，所述盲孔延伸至电连接部(4)。

4.根据权利要求3所述的极柱转接件，其特征在于：盲孔(3)底部通过焊接的方式与单体电池极柱(08)连接；盲孔(3)底部开设贯通盲孔(3)的第一通孔，所述第一通孔孔径小于盲孔(3)孔径。

5.根据权利要求2至4任一项所述的极柱转接件，其特征在于：所述极柱转接件主体(1)为矩形块，极柱转接件主体(1)上设有用于安装传热管的装夹部。

6.根据权利要求5所述的极柱转接件，其特征在于：所述装夹部为开设于极柱转接件主体(1)上的通槽(5)，所述通槽(5)尺寸与传热管相适配。

7.根据权利要求6所述的极柱转接件，其特征在于：所述通槽(5)与所述盲孔(3)贯通。

8.一种大容量电池，其特征在于：包括外壳、排布在外壳内的m个单体电池(01)，以及2m个权利要求1-7任一项所述的极柱转接件，其中m＞1，极柱转接件主体(1)上固定有一个电连接部(4)；

其中外壳由筒体和固定在其两端的端板(07)构成；

筒体顶板(03)开设与各个单体电池极柱(08)对应的第二通孔(04)，第二通孔(04)对应的外壳区域与单体电池(01)壳体固定密封；

各个单体电池(01)的正极极柱和负极极柱均对应一个极柱转接件，各个极柱转接件的电连接部(4)伸入第二通孔(04)分别与对应单体电池(01)的极柱连接。

9.一种大容量电池，其特征在于：包括外壳、排布在外壳内的m个单体电池(01)，以及两个权利要求1-7任一项所述的极柱转接件，其中m＞1，极柱转接件主体(1)上固定有m个电连接部(4)；

其中外壳由筒体和固定在其两端的端板(07)构成；

筒体顶板(03)开设与各个单体电池极柱(08)对应的第二通孔(04)，第二通孔(04)对应的外壳区域与单体电池(01)壳体固定密封；

其中一个极柱转接件的m个电连接部(4)分别伸入对应第二通孔(04)与各个单体电池(01)的正极极柱连接，另一个极柱转接件的m个电连接部(4)分别伸入对应第二通孔(04)与各个单体电池(01)的负极极柱连接。

10.一种储能设备，其特征在于：包括多个权利要求8或9所述的大容量电池以及电连接件；

多个大容量电池并排放置；相邻两个大容量电池之间通过电连接件串联；

电连接件的一侧与一个大容量电池各个单体电池(01)正极极柱上的极柱转接件连接，电连接件的另一侧与另一个大容量电池各个单体电池(01)负极极柱上的极柱转接件连接。