CN118040148A - 储能电池单体、储能电池包、储能电池簇及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及储能电池技术领域,尤其涉及一种储能电池单体、储能电池包、储能电池簇及其制造方法。一种储能电池单体,包括:绝缘框,一侧壁设有第一插缝和第二插缝;散热板,设于绝缘框内,散热板的侧边伸出于绝缘框的外侧壁,侧边折弯有贴于绝缘框的外侧壁的散热鳍边;电芯,置于绝缘框内,包括第一电芯和第二电芯;第一汇流排,一端折弯有第一折弯部,另一端插入第一插缝,并与第一电芯连接;以及第二汇流排,一端折弯有第二折弯部,另一端插入第二插缝,并与第二电芯连接。本方案,通过散热鳍边带走整个散热板及电芯的热量,有效提高散热效果;设置绝缘框有效提高绝缘效果。
Description
技术领域
本发明涉及储能电池技术领域,尤其涉及一种储能电池单体、储能电池包、储能电池簇及其制造方法。
背景技术
目前储能模组或单体主要以两片电芯共用一个中框结构堆叠,电芯安装在中框的两侧,电芯极耳焊接在第一汇流排上,再用第二汇流排连接实现串并连。如公开号为CN109904378A的中国发明申请(下称文献一)公开了一种锂电池储能模块及锂电池储能模组,其说明书记载了“上保护盖板40和下保护盖板50上还开设有若干用于散热的散热孔43,以更好的保证电芯10产生的热量能够及时散出”以及“第一汇流板31和第二汇流板32的横截面积均大于对应电芯10的极耳11的横截面积,相当于增大了电接触位置的散热面积”。
然而,文献一的方案还存在以下不足:散热和绝缘效果不佳,难以满足安规要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种储能电池单体、储能电池包、储能电池簇及其制造方法,旨在提高散热和绝缘效果。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的:一种储能电池单体,包括:绝缘框,一侧壁设有第一插缝和第二插缝;散热板,设于绝缘框内并且位于第一插缝和第二插缝之间,散热板的侧边伸出于绝缘框的外侧壁,并且所述侧边折弯有贴于绝缘框的外侧壁的散热鳍边;电芯,置于绝缘框内,包括分别抵放于散热板的两面、并且相互串接的第一电芯和第二电芯;第一汇流排,一端折弯有第一折弯部,另一端从绝缘框的外侧插入第一插缝,并与第一电芯未连接于第二电芯的一端连接;以及第二汇流排,一端折弯有第二折弯部,另一端从绝缘框的外侧插入第二插缝,并与第二电芯未连接于第一电芯的一端连接。
作为本发明进一步的方案:绝缘框远离第一插缝和第二插缝的侧壁设有第三插口,绝缘框内靠近第一插缝和第二插缝的一侧设有位于第一插缝和第二插缝之间的第一隔离部,另一侧设有邻近于第三插口的第二隔离部;第一隔离部和/或第二隔离部设有插槽,散热板的一端插入插槽;第一汇流排远离第一折弯部的一端贴于第一隔离部的一面,第一折弯部抵靠于绝缘框靠近第一插缝的外壁上;第二汇流排远离第二折弯部的一端贴于第一隔离部背离第一汇流排的一面,第二折弯部抵靠于绝缘框靠近第二插缝的外壁上。
作为本发明进一步的方案:该储能电池单体还包括呈槽钢形结构的第三汇流排,第三汇流排的槽口朝向第二隔离部并从第三插口处插入直至套紧于第二隔离部上;第一电芯具有第一正极耳和第一负极耳,第一正极耳连接于第一汇流排远离第一折弯部的一端,第一负极耳接于第三汇流排的外壁,并沿第三汇流排的外轮廓的第一个拐角折弯;第二电芯具有第二正极耳和第二负极耳,第二负极耳连接于第二汇流排远离第二折弯部的一端,第二正极耳接于第三汇流排的外壁,并沿第三汇流排的外轮廓的第二个拐角折弯,直至第二正极耳与第一负极耳叠合抵接。
作为本发明进一步的方案:第一汇流排和第二汇流排分别设置有预压线,第一折弯部由第一汇流排沿第一汇流排的预压线折弯得到,第二折弯部由第二汇流排沿第二汇流排的预压线折弯得到;第一汇流排和/或第二汇流排满足公式一,其中:公式一:公式一中,b1表示第一折弯部的高度,b2表示第一插缝到绝缘框顶部边线的距离,d1表示第二折弯部的高度,d2表示第二插缝到绝缘框底部边线的距离。
作为本发明进一步的方案:第一电芯设有第一铝塑膜和包裹于第一铝塑膜的第一绝缘膜,第二电芯具有第二铝塑膜和包裹于第二铝塑膜的第二绝缘膜;绝缘框的相对的两个侧壁上设有由散热板插入的翘边插缝;绝缘框还设有第一定位通孔、定位盲孔和定位销,定位盲孔和定位销正对设置并分别位于绝缘框的顶部和底部;绝缘框为塑料绝缘框;散热板上设置有正对于第一定位通孔的避位缺口。
一种储能电池包,包括至少2个相互叠加的储能电池单体,叠加后的任意2个所述储能电池单体的散热板上的散热鳍边均分布于同一侧;叠加后的任意相邻的2个所述储能电池单体相互串接;其中,所述储能电池单体为前述中任意一项所述的储能电池单体。
作为本发明进一步的方案:至少2个相互叠加的所述储能电池单体包括位于一外侧的第一电池单体和位于另一外侧的第二电池单体,该储能电池包还包括:串接连接片,用于任一相邻的2个所述储能电池单体之间的串接;防护夹板,一面半镂空设置有第一加强筋结构,防护夹板沿长度方向的一端设置有灭弧结构,灭弧结构包括灭弧罩和分别设置于灭弧罩底部两侧的灭弧挡片,灭弧罩沿防护夹板的长度方向的一侧设置有贯穿连通的插接口,灭弧罩与插接口相邻的一侧设置有与插接口连通的锁紧口;防护夹板包括第一防护夹板和第二防护夹板,第一防护夹板远离其第一加强筋结构的一面抵压于第一电池单体的顶面,第二防护夹板远离其第一加强筋结构的一面抵压于第二电池单体的底面;总正连接片,包括总正折弯部以及与总正折弯部一体成型并插入第一防护夹板的插接口的正连接耳,正连接耳上设有正锁接口,总正折弯部的折弯角度与第一折弯部相配,总正折弯部与第一电池单体上的第一折弯部相抵接;总负连接片,包括总负折弯部以及与总负折弯部一体成型并插入第二防护夹板的插接口的负连接耳,负连接耳上设有负锁接口,总负折弯部的折弯角度与第二折弯部相配,总负折弯部与第二电池单体上的第二折弯部相抵接;头罩,设于储能电池单体靠近第一汇流排的一端并罩住该储能电池包内的所有储能电池单体,头罩正面的一端设置有正极插口,另一端设置有负极插口;电池包正极端,一端设有插入第一防护夹板的插接口的正快拔接插部,正快拔接插部设有内螺纹口;电池包负极端,一端设有插入第二防护夹板的插接口的负快拔接插部,负快拔接插部设有内螺纹口;以及膨胀防护板,一面设置有交叉分布的第二加强筋结构;膨胀防护板包括第一膨胀防护板和第二膨胀防护板,第一膨胀防护板远离第二加强筋结构的一面抵于第一防护夹板设有第一加强筋结构的一面,第二膨胀防护板远离第二加强筋结构的一面抵于第二防护夹板设有第一加强筋结构的一面。
一种储能电池簇,包括:电池架;水冷板,设有不少于2个,任意相邻的2个水冷板呈预定间隔上下层分布,分别为可拆卸于电池架上的第一水冷板和第二水冷板;以及储能电池包,设置有不少于3个,至少具有3个储能电池包分别为第一储能电池包、第二储能电池包和第三储能电池包,第二储能电池包与第一储能电池包相邻并位于第一储能电池包的侧面,第二储能电池包与第一储能电池包对应的电池包正极端和/或电池包负极端的布置方向相同,且第二储能电池包与第一储能电池包并排放置于第一水冷板上,第二储能电池包和第一储能电池包对应的散热鳍边的布置方向相同并且该对应的散热鳍边分别抵于第一水冷板;第三储能电池包与第一储能电池包相邻并位于第一储能电池包的顶面,第三储能电池包与第一储能电池包对应的电池包正极端和/或电池包负极端的布置方向相反,第三储能电池包和第一储能电池包对应的散热鳍边的布置方向相反,第三储能电池包的散热鳍边抵于第二水冷板;第二储能电池包与第一储能电池包串联且串联的线体为第一线体,第三储能电池包与第一储能电池包串联且串联的线体为第二线体,第一线体和第二线体的长度、材质和线径均相同;其中,该储能电池包为前述中任意一项所述的储能电池包,储能电池包的截面呈矩形结构,该矩形结构的两条中心线分别为相互垂直的m线和n线,垂直于储能电池包的截面并且过m线的平面记为M面,垂直于储能电池包的截面并且过n线的平面记为N面;头罩开设有分别用于穿接电池包正极端和电池包负极端的正极插口和负极插口,正极插口和负极插口均过M面,并以N面作为对称面互为对称设置;该储能电池簇满足以下公式二:公式二:公式二中,e表示第一线体和/或第二线体的长度,p表示第一储能电池包的电池包负极端到第二储能电池包的电池包正极端之间的距离,q表示第一储能电池包的电池包正极端到第三储能电池包的电池包负极端之间的距离。
一种储能电池单体的制造方法,包括如下步骤:
预置步骤:制作绝缘框和散热板,将散热板从绝缘框的翘边插缝插入绝缘框内,并插设于第二隔离部的插槽,将散热板和绝缘框进行热熔固定;在2个电芯的铝塑膜上分别包裹绝缘膜;
前置步骤:制作第三汇流排;在用于制作第一汇流排和/或第二汇流排的直板料材上设置预压线,沿预压线对该直板料材进行折弯并得到第一汇流排和/或第二汇流排,使第一汇流排和/或第二汇流排满足公式一,其中:
公式一:公式一中,b1表示第一折弯部的高度,b2表示第一插缝到绝缘框顶部边线的距离,d1表示第二折弯部的高度,d2表示第二插缝到绝缘框底部边线的距离;
汇流排安装步骤:将第一汇流排插入绝缘框的第一插缝,直至第一折弯部抵于绝缘框靠近第一插缝的外壁上;将第二汇流排插入绝缘框的第二插缝,直至第二折弯部抵于绝缘框靠近第二插缝的外壁上;将第三汇流排从第三插口处插入直至套紧于第二隔离部上;
装芯步骤:将2个电芯中的第一电芯和第二电芯分别装入绝缘框内;将第一电芯的第一正极耳连接于第一汇流排,第一电芯的第一负极耳与第三汇流排的外壁贴合并折弯;将第二电芯的第二负极耳连接于第二汇流排,第二电芯的第二正极耳与第三汇流排的外壁接触并折弯;将第二正极耳与第一负极耳叠合抵接,并从绝缘框的第三插口对第二正极耳与第一负极耳进行激光焊接固定,得到储能电池单体。
一种储能电池包的制造方法,包括如下步骤:
预置待料步骤:提前利用前述中所述的储能电池单体的制造方法制作储能电池单体并仓储;
预前置步骤:根据预定的储能电池包的数量,制作匹配数量的串接连接片、总正连接片、总负连接片、电池包正极端、电池包负极端、头罩、防护夹板及膨胀防护板;在防护夹板上设置灭弧罩和灭弧挡片;将头罩正面的一端开设用于穿接电池包正极端的正极插口,另一端开设用于穿接电池包负极端的负极插口,其中,储能电池包的截面呈矩形结构,该矩形结构的两条中心线分别为相互垂直的m线和n线,M面表示垂直于储能电池包的截面并且过m线的平面,N面表示垂直于储能电池包的截面并且过n线的平面;正极插口和负极插口以N面作为对称面互为对称设置,并分别过M面;
单体串接步骤:将至少2个从装芯步骤中得到的储能电池单体,按照散热板上的散热鳍边同侧分布的方式进行叠加,利用串接连接片将任意相邻的2个储能电池单体串接;将总正连接片的总正折弯部连接于第一电池单体上的第一折弯部,将总负连接片的总负折弯部连接于第二电池单体上的第二折弯部;
挡板安装步骤:将第一防护夹板安装于第一电池单体背离第二电池单体的一面,第一防护夹板的灭弧罩套进总正连接片的正连接耳,第一防护夹板的灭弧挡片盖住总正连接片的总正折弯部;将电池包正极端的正快拔接插部插入第一防护夹板的灭弧罩的插接口,将螺丝从第一防护夹板的锁紧口插入并分别锁止于正连接耳和正快拔接插部;将第二防护夹板安装于第二电池单体背离第一电池单体的一面,第二防护夹板的灭弧罩套入总负连接片的负连接耳,第二防护夹板的灭弧挡片盖住总负连接片的总负折弯部;将电池包负极端的负快拔接插部插入第二防护夹板的插接口,将螺丝从第二防护夹板的锁紧口插入并分别锁止于负连接耳和负快拔接插部;
防护板安装步骤:将第一膨胀防护板安装于第一防护夹板上,第二膨胀防护板安装于第二防护夹板上;
装罩步骤:将头罩分别罩住第一防护夹板和第二防护夹板设置有灭弧结构的一端,电池包正极端和电池包负极端分别对应穿过头罩的正极插口和负极插口;
上紧步骤:利用承重螺栓将头罩、第一膨胀防护板、第一防护夹板、叠加后的储能电池单体、第二防护夹板以及第二膨胀防护板上紧;将捆扎带捆绕于第一膨胀防护板和第二膨胀防护板并上紧。
本发明还提供了另一技术方案:一种储能电池簇的制造方法,包括利用前述中所述的储能电池包的制造方法制作的储能电池包,该储能电池簇的制造方法包括如下步骤:
初始步骤:制作电池架和不少于2个水冷板,任意相邻的2个水冷板为第一水冷板和第二水冷板,将第一水冷板和第二水冷板按预定间隔进行上下层分布,并分别可拆卸连接于电池架上;制作不少于3个储能电池包,包括第一储能电池包、第二储能电池包和第三储能电池包,第二储能电池包和第一储能电池包对应的散热鳍边的布置方向相同,第三储能电池包和第一储能电池包对应的散热鳍边的布置方向相反;
装料步骤:将第一储能电池包和第二储能电池包并排放置于第一水冷板上,第一储能电池包的散热鳍边和第二储能电池包的散热鳍边分别抵贴于第一水冷板;将第三储能电池包放置于第二水冷板上,第三储能电池包的散热鳍边抵贴于第二水冷板;
串接步骤:制作长度、材质和线径均相同的第一线体和第二线体,满足以下公式二:
公式二:
公式二中,e表示第一线体和/或第二线体的长度,p表示第一储能电池包的电池包负极端到第二储能电池包的电池包正极端之间的距离,q表示第一储能电池包的电池包正极端到第三储能电池包的电池包负极端之间的距离;
利用第一线体将第一储能电池包和第二储能电池包串接,利用第二线体将第一储能电池包和第三储能电池包串接。
本发明的有益效果:本方案,一方面,通过设置与电芯接触的散热板,并且在散热板上设置伸出于绝缘框的散热鳍边,使外部的散热件如水冷板等能够通过与散热鳍边的接触或者通过对散热鳍边进行散热,从而带走整个散热板及电芯的热量,有效提高散热效果;
另一方面,通过设置绝缘框以容置电芯,有效提高整个储能电池单体的绝缘效果,并且第一汇流排和第二汇流排仅有第一折弯部和第二折弯部露出于绝缘框,而且第一折弯部和第二折弯部是折弯结构,不会过于伸出绝缘框外,因此外露部件少,保证电器绝缘效果,不易误触,减少电弧和电器漏电,且使本案的储能电池单体结构紧凑、占用空间少,能量密度高。
附图说明
图1为本发明一种储能电池单体的剖面及局部放大结构示意图。
图2为图1的结构分解示意图。
图3为图1中的结构在平面视角下的示意图。
图4为本发明一种储能电池单体的结构分解示意图。
图5为本发明一种储能电池包的两种实施例的结构示意图。
图6为本发明一种储能电池包的剖面结构及局部放大示意图。
图7为本发明一种储能电池包的局部剖面、局部放大及分解示意图。
图8为本发明一种储能电池包隐藏头罩,以及隐藏第一电池单体至第二电池单体之间的其他储能电池单体后的结构示意图。
图9为图8的结构分解示意图。
图10为本发明的防护夹板、总正连接片及电池包正极端之间的结构连接及结构分解示意图。
图11为图10中的结构与本发明一种储能电池单体(具体为第一电池单体或第二电池单体)之间的连接结构及结构分解示意图。
图12为本发明一种储能电池簇的结构示意图。
图13为图12中的结构分解示意图。
图14为本发明一种储能电池簇在平面视角下的结构示意图。
图15为本发明一种储能电池单体上的局部剖面结构示意图。
具体实施方式
如图1~图14所示,在本发明实施例中提供了一种储能电池单体,包括绝缘框1,散热板2、至少2个电芯3,以及3个汇流排。其中:
绝缘框1,参见图1~图4,一端的侧壁开设有第一插缝11和第二插缝12,另一端的侧壁开设有第三插口13,绝缘框1内的一侧设有位于第一插缝11和第二插缝12之间的第一隔离部14,另一侧设有邻近于第三插口13的第二隔离部15,第一隔离部14和/或第二隔离部15设有插槽142;绝缘框1与靠近第一隔离部14和/或第二隔离部15的一侧相邻的一侧壁上设有翘边插缝16;绝缘框1设有第一定位通孔17、定位盲孔18和定位销19,定位盲孔18和定位销19正对设置并分别位于绝缘框1的顶部和底部;绝缘框1为塑料绝缘框1,以满足安规需求。
参见图4,翘边插缝16分别设置于绝缘框1相对的两个侧壁上,该两个侧壁的任意一个与靠近第一隔离部14和/或第二隔离部15的一侧相邻。具体地,参见图12~图14,由于储能电池簇中,水冷板59的相邻的上下两层所放置的储能电池包的方向相反(即正负极方向相反),因此为保证相邻上下两层的储能电池包所对应的散热鳍边21均能够朝下分布并分别与对应层的水冷板59接触,则需要将散热鳍边21可实现可换向安装。对此,通过如图4在绝缘框1的两个相对的侧壁上均设置翘边插缝16,使得散热鳍边21在绝缘框1的两个相对的侧壁上可实现换向安装,从而得到散热鳍边21的布置方向相反的第一储能电池包201和第三储能电池包203。详细地,由于出于成本节约考量,散热板2只有一边设置有散热鳍边21,又由于相邻的上下两层的水冷板59所对应放置的储能电池包的正负极方向是互为相反的,这样会导致同一款储能电池包在进行相邻的上下层布置于水冷板59上时,一层的散热鳍边21朝下,另一层的散热鳍边21会朝上而无法与对应层的水冷板59接触。为此,为保证相邻的上下两层的储能电池包所对应的散热鳍边21都能够朝下,并分别与该层对应的水冷板59相接触,则需要将散热板2的散热鳍边21进行换向组装,以得到两种散热鳍边21的布置方向相反的储能电池包。而为了易于换向,本案在绝缘框1相对的两侧都设置翘边插缝16,提高散热鳍边21的换向效率,也无需另外设计两种配件,减少库存积压风险。
散热板2,参见图1~图4,散热板2的侧边折弯引出有散热鳍边21,散热板2远离散热鳍边21的一端从绝缘框1的翘边插缝16插入绝缘框1内,过程中,参见图2和图3,散热板2与散热鳍边21相邻或垂直的一端也同时插进第一隔离部14的插槽142或插设于第二隔离部15的插槽142,进而有效提高散热板2的牢固耐压强度和安装便利性;散热板2的散热鳍边21抵于绝缘框1设有翘边插缝16的外侧壁上,以用于与水冷板59接触从而利于导热散热,散热板2上设置有用于给承重螺栓586避位的避位缺口22,避位缺口22正对于第一定位通孔17。
3个汇流排,参见图1~图4,分别为第一汇流排41、第二汇流排42和第三汇流排43,第一汇流排41和第二汇流排42均由直板结构经折弯预定角度后得到,该折弯预定角度优选90度,且折弯处会预留一定的倒角,折弯后的第一汇流排41形成有第一折弯部411,折弯后的第一汇流排41远离第一折弯部411的一端从绝缘框1的外侧插入第一插缝11并贴于第一隔离部14的顶面,第一折弯部411抵于绝缘框1靠近第一插缝11的外壁上;折弯后的第二汇流排42形成有第二折弯部421,折弯后的第二汇流排42远离第二折弯部421的一端从绝缘框1的外侧插入第二插缝12并贴于第一隔离部14的底面,第二折弯部421抵于绝缘框1靠近第二插缝12的外壁上;第三汇流排43呈槽钢形结构,其槽口朝向第二隔离部15并从第三插口13处插入直至套紧于第二隔离部15上;参见图3,第一汇流排41和/或第二汇流排42满足公式一,其中:
公式一:
公式一中,b1表示第一折弯部411的高度,b2表示第一插缝11到绝缘框1顶部边线的距离,d1表示第二折弯部421的高度,d2表示第二插缝12到绝缘框1底部边线的距离。
需要强调的是,在第一汇流排41和第二汇流排42加工中尤其是折弯时,由于受限于目前现有制造工艺的上限,第一汇流排41和第二汇流排42需要伸出约4倍的料厚才能够成功进行折弯,实际生产中很难满足公式一的要求,导致折弯后的第一汇流排41的第一折弯部411过高而致使第一折弯部411伸出于绝缘框1,同理第二汇流排42的第二折弯部421也会过高而致使其伸出于绝缘框1,具体导致两种情形,要不就是第一汇流排41和第二汇流排42分别高出于绝缘框1,要不就是需要绝缘框1加厚以适配第一汇流排41和第二汇流排42的高度,而无论哪种情形,都会加大该储能电池单体的体积,既提高了制造成本而却又无法容置更多的电芯3,所以导致过分的占用空间,而无法做到储能电池单体的结构紧凑,大大降低了该储能电池单体的容量密度,从而降低了pack后的储能电池包的整体容量密度。
为了解决这个问题,经发明人反复研究发现,在加工第一汇流排41和第二汇流排42时,在来料的直板材中通过钣金工艺预先设置一道预压线,然后再沿该预压线折弯预定角度,参见图2,即可解决需要伸出约4倍的料厚才能折弯出第一汇流排41和第二汇流排42的问题,大大缩短了第一汇流排41和第二汇流排42折弯后的伸出高度,使得绝缘框1能够做到仅适配于2个电芯3的厚度或与绝缘框1的边线齐平即可,而第一汇流排41和第二汇流排42又不会伸出或者高于绝缘框1,进而,节省材料的同时,又使储能电池单体能够做到结构更紧凑,有效提高储能电池单体的容量密度,减小储能电池单体的占用空间,从而在单位体积的电池包内能够容置更多的储能电池单体,显著提高储能电池包的容量密度或储能密度。
2个电芯3,任一电芯3上设有一极耳301、绝缘膜33、铝塑膜34。如图15,铝塑膜34,包裹于电芯3的外壁,铝塑膜34的第一端与电芯3的一极耳301相接;绝缘膜33,包裹于铝塑膜34,绝缘膜33的第一端与电芯3的一极耳301相接;其中,满足公式三:公式三中,g表示铝塑膜34的第一端的边线与电芯的一极耳301的边线之间的距离,f表示绝缘膜33的第一端的边线与电芯3的一极耳301的边线之间的距离。可选的,公式三为或/>需要指出的是,经本案的发明人反复研究发现,本案的储能电池单体会产生爬电击穿和高压引弧现象,主因是由于电芯3的一极耳301和铝塑膜34之间的接合处以及该结合处的过渡5mm区域会产生爬电现象。本案,通过设置绝缘膜33以包裹于铝塑膜34,绝缘膜33还与电芯3的一极耳301相接,并且满足于公式三的条件,进而,使绝缘膜33即能够包裹铝塑膜34,避免铝塑膜34与其他导体产生边电或爬电现象,又能够恰好包裹于电芯3的一极耳301和铝塑膜34之间的结合处,以及包裹于与该结合处过渡的一定区域,最终减小高压引弧和爬电现象,降低安全隐患;另外,在本案的储能电池单体中,参见图1~图4,由于散热板2通常为散热铝板,而散热板2又与2个电芯3分别接触,因此绝缘膜33的设置,还能够有效隔离电芯3的铝塑膜34和散热板2之间的直接发生接触,有效避免电芯3的铝塑膜34和散热板2之间产生漏电现象,进一步提高了整体的绝缘效果。
参见图1~图4,分别为第一电芯31和第二电芯32,第一电芯31和第二电芯32分别被容置于绝缘框1内,并通过散热板2隔离,具体为第一电芯31抵放于散热板2的顶面,第二电芯32抵放于散热板2的底面;第一电芯31上设有第一正极耳311、第一负极耳312、第一铝塑膜和包裹于第一铝塑膜的第一绝缘膜313,第二电芯32设有第二正极耳321、第二负极耳322、第二铝塑膜和包裹于第二铝塑膜的第二绝缘膜323,第一绝缘膜313和/或第二绝缘膜323采用pc绝缘膜或pc绝缘片,起到绝缘的同时还能够具备阻燃效果,另外,在储能电池单体中,由于散热板2通常为散热铝板,而散热板2又与2个电芯3分别接触,因此绝缘膜1的设置,还能够有效隔离电芯3的铝塑膜34和散热板2之间直接发生接触,有效避免电芯3的铝塑膜34和散热板2之间产生边电漏电现象,进一步提高了整体的绝缘效果;第一正极耳311连接于第一汇流排41远离第一折弯部411的一端,第一负极耳312接于第三汇流排43并沿第三汇流排43的外轮廓的第一个拐角折弯,且与第三汇流排43的外壁贴合;第二负极耳322连接于第二汇流排42远离第二折弯部421的一端,第二正极耳321与第三汇流排43的外壁接触,并沿第三汇流排43的外轮廓的第二个拐角折弯,第二正极耳321还与第一负极耳312叠合抵接并激光焊接固定。进而,仅将第一汇流排41的第一折弯部411和第二汇流排42的第二折弯部421外翻并紧贴于绝缘框1的外侧壁,占用空间小,且汇流排插入绝缘框1内而外露部分少,进一步减小高压引弧和爬电现象,降低安全隐患。
需要强调的是,常规的电池包设置中,通常将第一电芯31的负极耳和第二电芯32的正极耳分别激光焊接到汇流排两端,即第一电芯31的负极耳和第二电芯32的正极耳之间通过汇流排实现电连接。而经发明人研究发现,在本案的储能电池单体中,由于设置有绝缘框1,若汇流排采用前述常规的布置,则一方面,第一负极耳312和第二正极耳321在激光焊接固定于第三汇流排43时,会导致第三汇流排43高温过热,而造成绝缘框1的绝缘性能丧失和绝缘框1的外框受热变形,另一方面,这种布置使第一电芯31的电流由第一负极耳312经过第三汇流排43流向第二电芯32的第二正极耳321,即第三汇流排43充当了导体,会导致第三汇流排43由于有电流会使内阻产生热量,造成高温过热,进一步促使第三汇流排43产生高温而更显著地影响到绝缘框1的绝缘性能和形变。
为此,本案将第一电芯31的第一负极耳312和第二电芯32的第二正极耳321直接叠合并焊接固定,并且还分别保持与第三汇流排43接触贴合,参见图1和图3,由于第一负极耳312和第二正极耳321是直接连接,因此电流不会直接流经第三汇流排43,有效避免了第三汇流排43由于电流使内阻产生热量而成为热源的情形,另一方面,使第一负极耳312、第二正极耳321及第三汇流排43的叠加而增加了整体的厚度,变相提高了第三汇流排43的吸热能力,从而解决了绝缘框1因第三汇流排43的高温过热而产生形变或影响绝缘性能的问题;而第三汇流排43是采用槽钢形结构的纯铜/紫铜汇流排,即使与第一负极耳312和第二正极耳321接触贴合也不会形成回路,还能够支撑起第一负极耳312和第二正极耳321,也保证了第一负极耳312和第二正极耳321的贴合度能够更牢靠紧密地折弯贴合,又避免第一负极耳312和第二正极耳321因受外力施加而产生的折弯形变或脱落;纯铜的材质使第三汇流排43能够提高吸热能力,使得第三汇流排43在吸入相同单位的热量时,所提升的温度会更低,进而进一步降低第三汇流排43高温过热带来的影响;第三汇流排43的厚度为1T~2T料厚,优选1.5T或2T,增加第三汇流排43的厚度能够进一步提高其吸热能力,当热源的热量一定时,第三汇流排43的吸热能力越高,传导到绝缘框1的热量就越小。
一种储能电池包,参见图5~图9,由储能电池单体pack而成,包括至少2个相互叠加的储能电池单体,叠加后的至少2个所述储能电池单体的散热板2上的散热鳍边21均分布于同一侧,至少2个所述储能电池单体中任意相邻的2个相互串接;其中,所述储能电池单体为前述中任意一项所述的储能电池单体。参见图5、图8和图9,至少2个相互叠加的所述储能电池单体包括位于一外侧的第一电池单体101和位于另一外侧的第二电池单体102。优选地,采用8个储能电池单体叠加串联成储能电池包,8个储能电池单体的散热板2上的散热鳍边21均分布于同一侧,进而,利用一个冷水板即可实现对储能电池包内的储能电池单元进行散热处理。
装配时,通过一个储能电池单体的绝缘框1上的定位销19对准插入另一个储能电池单体的绝缘框1上的定位盲孔18,从而实现相互堆叠,再通过承重螺栓586穿接于2个储能电池单体的绝缘框1上的第一定位通孔17并通过螺母实现锁紧;
参见图7,该储能电池包还包括:串接连接片51,总正连接片53,总负连接片54,分别设置于头罩55外壁两侧的电池包正极端56和电池包负极端57,头罩55,防护夹板52,膨胀防护板58,捆扎带585,以及设置于头罩55内的BMS(电池管理系统554)。其中:
串接连接片51,参见图5~图7,可采用串接汇流排或铜片,用于至少2个所述储能电池单体中任一相邻的2个所述储能电池单体的串接,具体为一个储能电池单体的第二汇流排42与该储能电池单体相邻的另一储能电池单体的第一汇流排41之间通过串接连接片51焊接固定。详细地,串接连接片51的一端与该储能电池单体的第二汇流排42的第二折弯部421相贴,另一端与该另一储能电池单体的第一汇流排41的第一折弯部411相贴。
总正连接片53,参见图7以及图9~图11,包括总正折弯部531和与总正折弯部531一体成型的正连接耳532,正连接耳532上设有正锁接口5321,总正折弯部531的折弯角度与第一汇流排41的第一折弯部411相配,并且总正折弯部531与第一电池单体101上的第一汇流排41的第一折弯部411相抵接,正连接耳532从第一防护夹板524的灭弧罩522的一端插入插接口5221。
总负连接片54,参见图7和图9,包括总负折弯部541和与总负折弯部541一体成型的负连接耳542,负连接耳542上设有负锁接口5421,总负折弯部541的折弯角度与第二汇流排42的第二折弯部421相配,并且总负折弯部541与第二电池单体102上的第二汇流排42的第二折弯部421相抵接,负连接耳542从第二防护夹板525的灭弧罩522的一端插入插接口5221。
头罩55,参见图5~图7,两侧分别设有与绝缘框1上的第一定位通孔17相配的第四定位通孔553,第四定位通孔553与第一定位通孔17对位,并由承重螺栓586穿过后实现锁紧固定;该储能电池包内的所有储能电池单体远离第三汇流排43的一端均由头罩55罩住;头罩55正面的一端设置有正极插口551,另一端设置有负极插口552;
电池包正极端56,插设于正极插口551,一端设有正快拔接插部561,正快拔接插部561设有内螺纹口562;
电池包负极端57,插设于负极插口552,一端设有负快拔接插部571,负快拔接插部571设有内螺纹口562。
防护夹板52,参见图7~图11,一面半镂空设置有第一加强筋结构521,进而使防护夹板52既能够减重的同时还能够加强支撑力或承重力;防护夹板52的侧边还邻设有与储能电池单体的绝缘框1上的第一定位通孔17相配的第二定位通孔526,第二定位通孔526与第一定位通孔17相对位并通过承重螺栓586穿接并锁紧,易于定位的同时还能够分担承重力,避免至少2个储能电池单体之间的正负极耳因承受过大的承重力而发生脱落的情形;防护夹板52沿长度方向的一端设置有灭弧结构,灭弧结构包括灭弧罩522和分别设置于灭弧罩522底部两侧的灭弧挡片523,灭弧罩522沿防护夹板52的长度方向的一侧设置有贯穿连通的插接口5221,灭弧罩522与插接口5221相邻的一侧设置有与插接口5221连通的锁紧口5222;
防护夹板52设置有2个,分别为第一防护夹板524和第二防护夹板525,第一防护夹板524远离其第一加强筋结构521的一面抵压于第一电池单体101的顶面,第二防护夹板525远离其第一加强筋结构521的一面抵压于第二电池单体102的底面;参见图10和图11,总正连接片53的总正折弯部531与第一电池单体101上的第一汇流排41的第一折弯部411连接,总正连接片53的正连接耳532从第一防护夹板524的灭弧罩522的一端插入插接口5221,此时第一防护夹板524的灭弧挡片523刚好将总正折弯部531盖住,电池包正极端56的正快拔接插部561从灭弧罩522的另一端插入插接口5221,直至正快拔接插部561上的内螺纹口562与正连接耳532上的正锁接口5321对位,再将正快拔接插部561上的内螺纹口562、正连接耳532上的正锁接口5321与灭弧罩522的锁紧口5222进行对位,然后将螺丝从灭弧罩522的锁紧口5222穿插于正连接耳532上的正锁接口5321和正快拔接插部561上的内螺纹口562并锁紧。同理,图10和图11中可以将防护夹板52换向安装,以实现对第一电池单体101和第二电池单体102之间的适应性转换安装。具体地,将总负连接片54的负连接耳542和电池包负极端57的负快拔插接部分别插入第二防护夹板525的灭弧罩522的插接口5221,并通过螺丝插入对应的锁紧口5222以锁止总负连接片54和电池包负极端57,第二防护夹板525的灭弧挡片523刚好将总负折弯部541盖住。
需要强调的是,第一防护夹板524的灭弧罩522的插接口5221用于插入电池包正极端56的正快拔接插部561和总正连接片53的正连接耳532,其锁紧口5222用于插入锁紧螺丝,正快拔接插部561的一端成型有内螺纹口562,螺丝可直接对位并插入正快拔接插部561的内螺纹口562即可锁紧,无需另外的螺母即可固定电池包正极端56,使电池包正极端56在装配时不易因对位螺母和螺丝而掉落,减少了因电池包正极端56或电池包负极端57掉落造成的失火和短路的问题,从而减少安全隐患。同理第二防护夹板525的灭弧罩522也是起到相同的技术效果。另外,灭弧罩522为ABS塑料罩,绝缘性能好。其中,随着储能电池单元的叠加串接,电压也会变大,而总正连接片53、总负连接片54、电池包正极端56和电池包负极端57均会随电压的变大而易产生高压引弧或爬电现象。为此,通过防护夹板52的一端设置的灭弧结构(即灭弧挡片523和灭弧罩522),使灭弧罩522能够罩住总正连接片53的正连接耳532,灭弧挡片523能够盖住总正连接片53的第一折弯部411,有效降低这些地方出现高压引弧或爬电所带来的安全隐患,并且结构紧凑且装配便利,不会过多的占用空间及影响装配效率。
膨胀防护板58,参见图7~图11,侧边邻设有与防护夹板52的第二定位通孔526和/或与绝缘框1上的第一定位通孔17相配的第三定位通孔584,第三定位通孔584与第一定位通孔17和第二定位通孔526对位,再通过承重螺栓586穿接并锁紧,易于定位的同时还能够分担承重力,避免仅通过多个储能电池单体之间的正负极耳的连接,而导致正负极耳因承受过大的承重力易发生脱落的情形;
膨胀防护板58的一面设置有交叉分布的第二加强筋结构583,膨胀防护板58设置有2个,分别为第一膨胀防护板581和第二膨胀防护板582,第一膨胀防护板581远离第二加强筋结构583的一面抵于第一防护夹板524设有第一加强筋结构521的一面,第二膨胀防护板582远离第二加强筋结构583的一面抵于第二防护夹板525设有第一加强筋结构521的一面。第二加强筋结构583的设置,一方面,使膨胀防护板58能够提高承重力,再结合承重螺栓586分别与防护夹板52和储能电池单体连接,有效防止储能电池包内的储能电池单体由于自身重力而向下落,造成的正负极耳的极片脱落的情形;另一方面,减轻或避免储能电池单体的正负极耳因直接受力而出现的接触不良,还能够使储能电池包内的储能电池单元受力均匀,防止储能电池单元内的电芯3因局部承受应力而出现的形变或者电芯3的过度膨胀。膨胀防护板58上还设置有EV棉,即有阻燃效果,又能够使储能电池单元内的电芯3容许一定的膨胀预留空间,即由EV棉的量所决定的预定范围内,电芯3的膨胀可接受;而膨胀防护板58用于防止电芯3的膨胀超过预定范围,避免出现过量和无规律的膨胀,还能够有效避免电芯3局部鼓包膨胀。
一种储能电池簇,参见图12~图13,包括至少2个并排且布置方向相同的储能电池包,至少2个所述储能电池包中的任一相邻的2个相互串接,该储能电池包为前述中任意一项所述的储能电池包;该储能电池簇还包括电池架和设置于电池架上的水冷板59,至少2个所述储能电池包并排放置于所述水冷板59上,并且至少2个所述储能电池包中所分别对应的散热板2上的散热鳍边21均朝向所述水冷板59的方向并与所述水冷板59贴合。需要强调的是,由于散热板2上的散热鳍边21的设置,使储能电池包放置在水冷板59时,能够利用自身的重力对散热板2上的散热鳍边21进行挤压,以提高散热鳍边21与水冷板59之间的贴合紧密度,能够显著提高散热效果的同时,还省去了用于水冷板59和储能电池包之间形成挤压力的其他辅助挤压结构,并且水冷板59还能够起到承重功能,进一步使储能电池簇的整体结构更简便、占用空间更小且制造成本更低,实用性更高。
储能电池包的截面呈矩形结构,该矩形结构的两条中心线分别为相互垂直的m线和n线,垂直于储能电池包的截面并且过m线的平面记为M面,垂直于储能电池包的截面并且过n线的平面记为N面;头罩55开设有分别用于穿接电池包正极端56和电池包负极端57的正极插口551和负极插口552,正极插口551和负极插口552均过M面,并以N面作为对称面互为对称设置,储能电池包的电池包正极端56和电池包负极端57均设置于头罩55上。储能电池包设置有不少于3个,水冷板59设置有不少于2个,任意相邻的2个水冷板59呈预定间隔的上下层分布、且分别可拆卸设置于电池架上,至少具有3个储能电池包分别为第一储能电池包201、第二储能电池包202和第三储能电池包203,第二储能电池包202与第一储能电池包201相邻并位于第一储能电池包201的侧面,第二储能电池包202与第一储能电池包201对应的电池包正极端56和/或电池包负极端57的布置方向相同,且第二储能电池包202与第一储能电池包201并排放置于第一水冷板591上,第二储能电池包202和第一储能电池包201对应的散热鳍边21的布置方向相同并且该对应的散热鳍边21分别抵于第一水冷板591;第三储能电池包203与第一储能电池包201相邻并位于第一储能电池包201的顶面,第三储能电池包203与第一储能电池包201对应的电池包正极端56和/或电池包负极端57的布置方向相反,第三储能电池包203和第一储能电池包201对应的散热鳍边21的布置方向相反,第三储能电池包203的散热鳍边21抵于第二水冷板592;第二储能电池包202与第一储能电池包201串联且串联的线体为第一线体401,第三储能电池包203与第一储能电池包201串联且串联的线体为第二线体402,第一线体401和第二线体402的长度、材质和线径均相同。进而,保证每两个电池包之间串联起来的内阻保持一致。
另外,第二储能电池包202和第一储能电池包201对应的散热鳍边21的布置方向相同,第三储能电池包203和第一储能电池包201对应的散热鳍边21的布置方向相反。进而,使相邻的上下两层冷水板上的储能电池包即使电池包正极端56和电池包负极端57的布置方向相反,依然能够保证相邻的上下层的储能电池包的散热鳍边21均能够朝下并与对应的水冷板59接触。而且,参见图15,满足公式四:s≥t;公式四中,s表示电池包正极端56和电池包负极端57之间的距离,t表示该矩形结构沿m线方向的长度的一半。进而,保证了侧向相邻的两个储能电池包需要串接的正负极耳之间的距离一致性,以及进一步易于布线和提高布线美观度。
需要强调的是,储能电池包串接后会出现高温过流甚至起火现象。而经发明人反复研究发现,是由于串接时,左右相邻的2个储能电池包相互串接的正负极耳之间的物理空间距离,短于上下相邻的2个储能电池包相互串接时的正负极耳之间的物理空间距离,因此左右相邻的2个储能电池包之间用于串接的第一线体401就会更短,导致第一线体401和第二线体402由于内阻不一致,而使第一线体401产生线体烫化,绝缘层会被破坏及短路等,具体是电流会经过内阻小的线体而出现局部高温。对此,本案通过将第一线体401和第二线体402的长度、材质和线径均设置一致,从而避免由于内阻不一致产生的线体烫化,绝缘层会被破坏,短路等。
而且,当储能电池簇中的储能电池包足够多,即使第一线体401和第二线体402的长度相同,也很难保证第一线体401和/或第二线体402都能够有足够的长度串联每一组相邻的两个储能电池包,即可能会出现第一线体401和/或第二线体402长度过短而无法串接的情形。为此,本案通过将电池包正极端56和电池包负极端57均设置于头罩55的中线并且以头罩55的另一中线为对称线互为对称设置,既保证了侧向相邻的两个储能电池包需要串接的正负极耳之间的距离一致性,又保证了上下层相邻的两个储能电池包需要串接的正负极耳之间的距离一致性,然后再满足以下公式二,进而,使第一线体401/或第二线体402可按预定标准长度量产和生产前置,也能够保证第一线体401和/或第二线体402都能够有足够的长度串接任意相邻的一组储能电池包;其中:
公式二:
公式二中,e表示第一线体401和/或第二线体402的长度,p表示第一储能电池包201的电池包负极端57到第二储能电池包202的电池包正极端56之间的距离,q表示第一储能电池包201的电池包正极端56到第三储能电池包203的电池包负极端57之间的距离。进而,使第一线体401和/或第二线体402可按预定标准长度量产和生产前置,任意一根符合长度的第一线体401和/或第二线体402都能够适用于该储能电池簇中任意的第一储能电池包201和第三储能电池包203之间的串接,以及第一储能电池包201和第二储能电池包202之间的串接,即适用于任意相邻的上下层和左右层之间的储能电池包的串接,而且还易于布线,整齐度高,也提高了储能电池簇的整体美感度。
另外,我们的电芯3为了控制热源,进一步降低储能的热功率,选用正负极耳不再同一侧的软包电芯3,而这种电芯3的正负极耳就有不对称的缺陷,导致我们储能电池包的电池包正极端56和电池包负极端57不对称;因此我们通过第一汇流排41、第二汇流排42、总正连接片52和总负连接片53的设置,以引出对称正负极耳作为电池包的总正总负,得到对称设计的极耳触点,降低热功率,也易于形成储能电池簇的布线。
一种储能电池单体的制造方法,参见图1~图4,包括如下步骤:
初始化步骤:预前置步骤:
预置步骤:制作绝缘框1和散热板2,散热板2远离散热鳍边21的一端从绝缘框1的翘边插缝16插入绝缘框1内,散热板2与散热鳍边21相邻的一端插设于第二隔离部15的插槽142,将散热板2和绝缘框1进行热熔固定;在2个电芯3的铝塑膜上分别包裹绝缘膜;
前置步骤:参见图1~图4,制作第三汇流排43;在用于制作第一汇流排41和/或第二汇流排42的直板料材上设置预压线,沿预压线对该直板料材进行折弯并得到第一汇流排41和/或第二汇流排42,使第一汇流排41和/或第二汇流排42满足公式一,参见图4,其中:
公式一:公式一中,b1表示第一折弯部411的高度,b2表示第一插缝11到绝缘框1顶部边线的距离,d1表示第二折弯部421的高度,d2表示第二插缝12到绝缘框1底部边线的距离;
汇流排安装步骤:将第一汇流排41远离第一折弯部411的一端从绝缘框1的外侧插入绝缘框1的第一插缝11并贴于第一隔离部14的顶面,第一折弯部411抵于绝缘框1靠近第一插缝11的外壁上;将第二汇流排42远离第二折弯部421的一端从绝缘框1的外侧插入绝缘框1的第二插缝12并贴于第一隔离部14的底面,第二折弯部421抵于绝缘框1靠近第二插缝12的外壁上;将第三汇流排43的槽口朝向绝缘框1的第三插口13并从第三插口13处插入直至套紧于第二隔离部15上;
装芯步骤:将第一电芯31和第二电芯32分别装入绝缘框1内;将第一电芯31的第一正极耳311连接于第一汇流排41远离第一折弯部411的一端,第一电芯31的第一负极耳312沿第三汇流排43的外轮廓的第一个拐角折弯,并与第三汇流排43的外壁贴合;将第二电芯32的第二负极耳322连接于第二汇流排42远离第二折弯部421的一端,第二电芯32的第二正极耳321与第三汇流排43的外壁接触,并沿第三汇流排43的外轮廓的第二个拐角折弯;将第二正极耳321与第一负极耳312叠合抵接,并通过绝缘框1的第三插口13对第二正极耳321与第一负极耳312进行激光焊接固定,得到储能电池单体。
一种储能电池包的制造方法,参见图5~图11,包括如下步骤:
Pack步骤:将至少2个储能电池单体进行pack,该储能电池单体是利用前述中任意一项所述储能电池单体的制造方法制作而成。
一种储能电池包的制造方法,参见图5~图11,包括利用前述中任意一项所述的储能电池单体的制造方法制作的储能电池单体(参见图1~图4),该储能电池包的制造方法包括如下步骤:
预置待料步骤:提前批量制造储能电池单体并置放于仓库;其中所述储能电池单体利用前述中所述的储能电池单体的制造方法制作;进而,可以随时待料,将储能电池单体制提前制作成标准模块,即储能电池单体已经制作好电气绝缘或耐压绝缘,实现生产前置进而随时进行待料组装,既能提高生产效率,又有效减少库存积压;
预前置步骤:根据预定的储能电池包的数量,制作匹配数量的串接连接片51、总正连接片53、总负连接片54、电池包正极端56、电池包负极端57、头罩55、防护夹板52、膨胀防护板58及捆扎带585;在防护夹板52上设置灭弧罩522和灭弧挡片523;将头罩55正面的一端开设用于穿接电池包正极端56的正极插口551,头罩55正面的另一端开设用于穿接电池包负极端57的负极插口552,其中,储能电池包的截面呈矩形结构,该矩形结构的两条中心线分别为相互垂直的m线和n线,M面表示垂直于储能电池包的截面并且过m线的平面,N面表示垂直于储能电池包的截面并且过n线的平面;正极插口551和负极插口552以N面作为对称面互为对称设置,并分别过M面;
单体串接步骤:将至少2个从装芯步骤中得到的储能电池单体,按照散热板2上的散热鳍边21同侧分布的方式进行相互叠加,利用串接连接片51将任意相邻的2个储能电池单体相互串接;将总正连接片53的总正折弯部531连接于第一电池单体101上的第一折弯部411,将总负连接片54的总负折弯部541连接于第二电池单体102上的第二折弯部421;储能电池单体叠加时,绝缘框1上的定位销19对准插入另一相邻的绝缘框1上的定位盲孔18;
挡板安装步骤:参见图10和图11,将第一防护夹板524安装于第一电池单体101的顶面,第一防护夹板524的灭弧罩522套入总正连接片53的正连接耳532,第一防护夹板524的灭弧挡片523盖住总正连接片53的总正折弯部531;将电池包正极端56的正快拔接插部561插入第一防护夹板524的灭弧罩522的插接口5221,将螺丝从第一防护夹板524的灭弧罩522的锁紧口5222插入并分别锁止于正连接耳532上的正锁接口5321和正快拔接插部561上的内螺纹;同理,图10和图11中可以将防护夹板52换向安装,以实现对第一电池单体101和第二电池单体102之间的适应性转换安装,具体地,将第二防护夹板525安装于第二电池单体102的底面,第二防护夹板525的灭弧罩522套入总负连接片54的负连接耳542,第二防护夹板525的灭弧挡片523盖住总负连接片54的总负折弯部541;将电池包负极端57的负快拔接插部571插入第二防护夹板525的灭弧罩522的插接口5221,将螺丝从第二防护夹板525的灭弧罩522的锁紧口5222插入并分别锁止于负连接耳542上的负锁接口5421和负快拔接插部571上的内螺纹;
防护板安装步骤:将第一膨胀防护板581安装于第一防护夹板524上,第二膨胀防护板582安装于第二防护夹板525上;
装罩步骤:将头罩55分别罩住第一防护夹板524和第二防护夹板525设置有灭弧结构的一端,电池包正极端56和电池包负极端57分别对应穿过头罩55的正极插口551和负极插口552;
上紧步骤:将承重螺栓586分别穿过头罩55、第一膨胀防护板581、第一防护夹板524、叠加后的储能电池单体、第二防护夹板525以及第二膨胀防护板582,并上紧承重螺栓586;将捆扎带585捆绕于第一膨胀防护板581和第二膨胀防护板582并上紧。
一种储能电池簇的制造方法,包括利用前述中任意一项所述的储能电池包的制造方法制作的储能电池包,该储能电池簇的制造方法包括如下步骤:
初始步骤:制作电池架和不少于2个水冷板59,任意相邻的2个水冷板59为第一水冷板591和第二水冷板592,将第一水冷板591和第二水冷板592按预定间隔进行上下层分布,并分别可拆卸连接于电池架上;制作不少于3个储能电池包,包括第一储能电池包201、第二储能电池包202和第三储能电池包203,第二储能电池包202和第一储能电池包201对应的散热鳍边21的布置方向相同,第三储能电池包203和第一储能电池包201对应的散热鳍边21的布置方向相反;
装料步骤:将第一储能电池包201和第二储能电池包202并排放置于第一水冷板591上,第一储能电池包201的散热鳍边21和第二储能电池包202的散热鳍边21分别抵贴于第一水冷板591;将第三储能电池包203放置于第二水冷板592上,第三储能电池包203的散热鳍边21抵贴于第二水冷板592;
串接步骤:参见图14,制作长度、材质和线径均相同的第一线体401和第二线体402,满足以下公式二:
公式二:
公式二中,e表示第一线体401和/或第二线体402的长度,p表示第一储能电池包201的电池包负极端57到第二储能电池包202的电池包正极端56之间的距离,q表示第一储能电池包201的电池包正极端56到第三储能电池包203的电池包负极端57之间的距离;利用第一线体401将第一储能电池包201和第二储能电池包202串接,利用第二线体402将第一储能电池包201和第三储能电池包203串接。
优选地,储能电池簇中,储能电池包的数量优选18个,分别为6排3列,对应的冷水板也为6个,6个水冷板59呈6层分布并且分别可拆卸连接于电池架上。储能电池簇由储能电池包串接后形成电池簇总正端301和电池簇总负端302。
Claims (11)
1.一种储能电池单体,其特征在于,包括:
绝缘框(1),一侧壁设有第一插缝(11)和第二插缝(12);
散热板(2),设于绝缘框(1)内并且位于第一插缝(11)和第二插缝(12)之间,散热板(2)的侧边伸出于绝缘框(1)的外侧壁,并且所述侧边折弯有贴于绝缘框(1)的外侧壁的散热鳍边(21);
电芯(3),置于绝缘框(1)内,包括分别抵放于散热板(2)的两面、并且相互串接的第一电芯(31)和第二电芯(32);
第一汇流排(41),一端折弯有第一折弯部(411),另一端从绝缘框(1)的外侧插入第一插缝(11),并与第一电芯(31)未连接于第二电芯(32)的一端连接;以及
第二汇流排(42),一端折弯有第二折弯部(421),另一端从绝缘框(1)的外侧插入第二插缝(12),并与第二电芯(32)未连接于第一电芯(31)的一端连接。
2.根据权利要求1所述的储能电池单体,其特征在于,绝缘框(1)远离第一插缝(11)和第二插缝(12)的侧壁设有第三插口(13),绝缘框(1)内靠近第一插缝(11)和第二插缝(12)的一侧设有位于第一插缝(11)和第二插缝(12)之间的第一隔离部(14),另一侧设有邻近于第三插口(13)的第二隔离部(15);
第一隔离部(14)和/或第二隔离部(15)设有插槽(142),散热板(2)的一端插入插槽(142);
第一汇流排(41)远离第一折弯部(411)的一端贴于第一隔离部(14)的一面,第一折弯部(411)抵靠于绝缘框(1)靠近第一插缝(11)的外壁上;
第二汇流排(42)远离第二折弯部(421)的一端贴于第一隔离部(14)背离第一汇流排(41)的一面,第二折弯部(421)抵靠于绝缘框(1)靠近第二插缝(12)的外壁上。
3.根据权利要求2所述的储能电池单体,其特征在于,该储能电池单体还包括呈槽钢形结构的第三汇流排(43),第三汇流排(43)的槽口朝向第二隔离部(15)并从第三插口(13)处插入直至套紧于第二隔离部(15)上;
第一电芯(31)具有第一正极耳(311)和第一负极耳(312),第一正极耳(311)连接于第一汇流排(41)远离第一折弯部(411)的一端,第一负极耳(312)接于第三汇流排(43)的外壁,并沿第三汇流排(43)的外轮廓的第一个拐角折弯;
第二电芯(32)具有第二正极耳(321)和第二负极耳(322),第二负极耳(322)连接于第二汇流排(42)远离第二折弯部(421)的一端,第二正极耳(321)接于第三汇流排(43)的外壁,并沿第三汇流排(43)的外轮廓的第二个拐角折弯,直至第二正极耳(321)与第一负极耳(312)叠合抵接。
4.根据权利要求1所述的储能电池单体,其特征在于,第一汇流排(41)和第二汇流排(42)分别设置有预压线,第一折弯部(411)由第一汇流排(41)沿第一汇流排的预压线(412)折弯得到,第二折弯部(421)由第二汇流排(42)沿第二汇流排的预压线(422)折弯得到;
第一汇流排(41)和/或第二汇流排(42)满足公式一,其中:
公式一:
公式一中,b1表示第一折弯部(411)的高度,b2表示第一插缝(11)到绝缘框(1)顶部边线的距离,d1表示第二折弯部(421)的高度,d2表示第二插缝(12)到绝缘框(1)底部边线的距离。
5.根据权利要求1所述的储能电池单体,其特征在于,第一电芯(31)设有第一铝塑膜和包裹于第一铝塑膜的第一绝缘膜(313),第二电芯(32)具有第二铝塑膜和包裹于第二铝塑膜的第二绝缘膜(323);
绝缘框(1)的相对的两个侧壁上设有由散热板(2)插入的翘边插缝(16);绝缘框(1)还设有第一定位通孔(17)、定位盲孔(18)和定位销(19),定位盲孔(18)和定位销(19)正对设置并分别位于绝缘框(1)的顶部和底部;绝缘框(1)为塑料绝缘框(1);
散热板(2)上设置有正对于第一定位通孔(17)的避位缺口(22)。
6.一种储能电池包,其特征在于,包括至少2个相互叠加的储能电池单体,叠加后的任意2个所述储能电池单体的散热板(2)上的散热鳍边(21)均分布于同一侧;叠加后的任意相邻的2个所述储能电池单体相互串接;
其中,所述储能电池单体为权利要求1~5中任意一项所述的储能电池单体。
7.根据权利要求6所述的储能电池包,其特征在于,至少2个相互叠加的所述储能电池单体包括位于一外侧的第一电池单体(101)和位于另一外侧的第二电池单体(102),该储能电池包还包括:
串接连接片(51),用于任一相邻的2个所述储能电池单体之间的串接;
防护夹板(52),一面半镂空设置有第一加强筋结构(521),防护夹板(52)沿长度方向的一端设置有灭弧结构,灭弧结构包括灭弧罩(522)和分别设置于灭弧罩(522)底部两侧的灭弧挡片(523),灭弧罩(522)沿防护夹板(52)的长度方向的一侧设置有贯穿连通的插接口(5221),灭弧罩(522)与插接口(5221)相邻的一侧设置有与插接口(5221)连通的锁紧口(5222);防护夹板(52)包括第一防护夹板(524)和第二防护夹板(525),第一防护夹板(524)远离其第一加强筋结构(521)的一面抵压于第一电池单体(101)的顶面,第二防护夹板(525)远离其第一加强筋结构(521)的一面抵压于第二电池单体(102)的底面;
总正连接片(53),包括总正折弯部(531)以及与总正折弯部(531)一体成型并插入第一防护夹板(524)的插接口(5221)的正连接耳(532),正连接耳(532)上设有正锁接口(5321),总正折弯部(531)的折弯角度与第一折弯部(411)相配,总正折弯部(531)与第一电池单体(101)上的第一折弯部(411)相抵接;
总负连接片(54),包括总负折弯部(541)以及与总负折弯部(541)一体成型并插入第二防护夹板(525)的插接口(5221)的负连接耳(542),负连接耳(542)上设有负锁接口(5421),总负折弯部(541)的折弯角度与第二折弯部(421)相配,总负折弯部(541)与第二电池单体(102)上的第二折弯部(421)相抵接;
头罩(55),设于储能电池单体靠近第一汇流排(41)的一端并罩住该储能电池包内的所有储能电池单体,头罩(55)正面的一端设置有正极插口(551),另一端设置有负极插口(552);
电池包正极端(56),一端设有插入第一防护夹板(524)的插接口(5221)的正快拔接插部(561),正快拔接插部(561)设有内螺纹口(562);
电池包负极端(57),一端设有插入第二防护夹板(525)的插接口(5221)的负快拔接插部(571),负快拔接插部(571)设有内螺纹口(562);以及
膨胀防护板(58),一面设置有交叉分布的第二加强筋结构(583);膨胀防护板(58)包括第一膨胀防护板(581)和第二膨胀防护板(582),第一膨胀防护板(581)远离第二加强筋结构(583)的一面抵于第一防护夹板(524)设有第一加强筋结构(521)的一面,第二膨胀防护板(582)远离第二加强筋结构(583)的一面抵于第二防护夹板(525)设有第一加强筋结构(521)的一面。
8.一种储能电池簇,其特征在于,包括:
电池架;
水冷板(59),设有不少于2个,任意相邻的2个水冷板(59)呈预定间隔上下层分布,分别为可拆卸于电池架上的第一水冷板(591)和第二水冷板(592);以及
储能电池包,设置有不少于3个,至少具有3个储能电池包分别为第一储能电池包(201)、第二储能电池包(202)和第三储能电池包(203),第二储能电池包(202)与第一储能电池包(201)相邻并位于第一储能电池包(201)的侧面,第二储能电池包(202)与第一储能电池包(201)对应的电池包正极端(56)和/或电池包负极端(57)的布置方向相同,且第二储能电池包(202)与第一储能电池包(201)并排放置于第一水冷板(591)上,第二储能电池包(202)和第一储能电池包(201)对应的散热鳍边(21)的布置方向相同并且该对应的散热鳍边(21)分别抵于第一水冷板(591);第三储能电池包(203)与第一储能电池包(201)相邻并位于第一储能电池包(201)的顶面,第三储能电池包(203)与第一储能电池包(201)对应的电池包正极端(56)和/或电池包负极端(57)的布置方向相反,第三储能电池包(203)和第一储能电池包(201)对应的散热鳍边(21)的布置方向相反,第三储能电池包(203)的散热鳍边(21)抵于第二水冷板(592);第二储能电池包(202)与第一储能电池包(201)串联且串联的线体为第一线体(401),第三储能电池包(203)与第一储能电池包(201)串联且串联的线体为第二线体(402),第一线体(401)和第二线体(402)的长度、材质和线径均相同;
其中,该储能电池包为权利要求6-7中任意一项所述的储能电池包,储能电池包的截面呈矩形结构,该矩形结构的两条中心线分别为相互垂直的m线和n线,垂直于储能电池包的截面并且过m线的平面记为M面,垂直于储能电池包的截面并且过n线的平面记为N面;头罩(55)开设有分别用于穿接电池包正极端(56)和电池包负极端(57)的正极插口(551)和负极插口(552),正极插口(551)和负极插口(552)均过M面,并以N面作为对称面互为对称设置;该储能电池簇满足以下公式二:
公式二:
公式二中,e表示第一线体(401)和/或第二线体(402)的长度,p表示第一储能电池包(201)的电池包负极端(57)到第二储能电池包(202)的电池包正极端(56)之间的距离,q表示第一储能电池包(201)的电池包正极端(56)到第三储能电池包(203)的电池包负极端(57)之间的距离。
9.一种储能电池单体的制造方法,其特征在于,包括如下步骤:
预置步骤:制作绝缘框(1)和散热板(2),将散热板(2)从绝缘框(1)的翘边插缝(16)插入绝缘框(1)内,并插设于第二隔离部(15)的插槽(142),将散热板(2)和绝缘框(1)进行热熔固定;在2个电芯(3)的铝塑膜上分别包裹绝缘膜;
前置步骤:制作第三汇流排(43);在用于制作第一汇流排(41)和/或第二汇流排(42)的直板料材上设置预压线,沿预压线对该直板料材进行折弯并得到第一汇流排(41)和/或第二汇流排(42),使第一汇流排(41)和/或第二汇流排(42)满足公式一,其中:
公式一:
公式一中,b1表示第一折弯部(411)的高度,b2表示第一插缝(11)到绝缘框(1)顶部边线的距离,d1表示第二折弯部(421)的高度,d2表示第二插缝(12)到绝缘框(1)底部边线的距离;
汇流排安装步骤:将第一汇流排(41)插入绝缘框(1)的第一插缝(11),直至第一折弯部(411)抵于绝缘框(1)靠近第一插缝(11)的外壁上;将第二汇流排(42)插入绝缘框(1)的第二插缝(12),直至第二折弯部(421)抵于绝缘框(1)靠近第二插缝(12)的外壁上;将第三汇流排(43)从第三插口(13)处插入直至套紧于第二隔离部(15)上;
装芯步骤:将2个电芯(3)中的第一电芯(31)和第二电芯(32)分别装入绝缘框(1)内;将第一电芯(31)的第一正极耳(311)连接于第一汇流排(41),第一电芯(31)的第一负极耳(312)与第三汇流排(43)的外壁贴合并折弯;将第二电芯(32)的第二负极耳(322)连接于第二汇流排(42),第二电芯(32)的第二正极耳(321)与第三汇流排(43)的外壁接触并折弯;将第二正极耳(321)与第一负极耳(312)叠合抵接,并从绝缘框(1)的第三插口(13)对第二正极耳(321)与第一负极耳(312)进行激光焊接固定,得到储能电池单体。
10.一种储能电池包的制造方法,其特征在于,包括如下步骤:
预置待料步骤:提前利用权利要求9所述的储能电池单体的制造方法制作储能电池单体并仓储;
预前置步骤:根据预定的储能电池包的数量,制作匹配数量的串接连接片(51)、总正连接片(53)、总负连接片(54)、电池包正极端(56)、电池包负极端(57)、头罩(55)、防护夹板(52)及膨胀防护板(58);在防护夹板(52)上设置灭弧罩(522)和灭弧挡片(523);将头罩(55)正面的一端开设用于穿接电池包正极端(56)的正极插口(551),另一端开设用于穿接电池包负极端(57)的负极插口(552),其中,储能电池包的截面呈矩形结构,该矩形结构的两条中心线分别为相互垂直的m线和n线,M面表示垂直于储能电池包的截面并且过m线的平面,N面表示垂直于储能电池包的截面并且过n线的平面;正极插口(551)和负极插口(552)以N面作为对称面互为对称设置,并分别过M面;
单体串接步骤:将至少2个从装芯步骤中得到的储能电池单体,按照散热板(2)上的散热鳍边(21)同侧分布的方式进行叠加,利用串接连接片(51)将任意相邻的2个储能电池单体串接;将总正连接片(53)的总正折弯部(531)连接于第一电池单体(101)上的第一折弯部(411),将总负连接片(54)的总负折弯部(541)连接于第二电池单体(102)上的第二折弯部(421);
挡板安装步骤:将第一防护夹板(524)安装于第一电池单体(101)背离第二电池单体(102)的一面,第一防护夹板(524)的灭弧罩(522)套进总正连接片(53)的正连接耳(532),第一防护夹板(524)的灭弧挡片(523)盖住总正连接片(53)的总正折弯部(531);将电池包正极端(56)的正快拔接插部(561)插入第一防护夹板(524)的灭弧罩(522)的插接口(5221),将螺丝从第一防护夹板(524)的锁紧口(5222)插入并分别锁止于正连接耳(532)和正快拔接插部(561);将第二防护夹板(525)安装于第二电池单体(102)背离第一电池单体(101)的一面,第二防护夹板(525)的灭弧罩(522)套入总负连接片(54)的负连接耳(542),第二防护夹板(525)的灭弧挡片(523)盖住总负连接片(54)的总负折弯部(541);将电池包负极端(57)的负快拔接插部(571)插入第二防护夹板(525)的插接口(5221),将螺丝从第二防护夹板(525)的锁紧口(5222)插入并分别锁止于负连接耳(542)和负快拔接插部(571);
防护板安装步骤:将第一膨胀防护板(581)安装于第一防护夹板(524)上,第二膨胀防护板(582)安装于第二防护夹板(525)上;
装罩步骤:将头罩(55)分别罩住第一防护夹板(524)和第二防护夹板(525)设置有灭弧结构的一端,电池包正极端(56)和电池包负极端(57)分别对应穿过头罩(55)的正极插口(551)和负极插口(552);
上紧步骤:利用承重螺栓(586)将头罩(55)、第一膨胀防护板(581)、第一防护夹板(524)、叠加后的储能电池单体、第二防护夹板(525)以及第二膨胀防护板(582)上紧;将捆扎带(585)捆绕于第一膨胀防护板(581)和第二膨胀防护板(582)并上紧。
11.一种储能电池簇的制造方法,包括利用权利要求10所述的储能电池包的制造方法制作的储能电池包,该储能电池簇的制造方法包括如下步骤:
初始步骤:制作电池架和不少于2个水冷板(59),任意相邻的2个水冷板(59)为第一水冷板(591)和第二水冷板(592),将第一水冷板(591)和第二水冷板(592)按预定间隔进行上下层分布,并分别可拆卸连接于电池架上;制作不少于3个储能电池包,包括第一储能电池包(201)、第二储能电池包(202)和第三储能电池包(203),第二储能电池包(202)和第一储能电池包(201)对应的散热鳍边(21)的布置方向相同,第三储能电池包(203)和第一储能电池包(201)对应的散热鳍边(21)的布置方向相反;
装料步骤:将第一储能电池包(201)和第二储能电池包(202)并排放置于第一水冷板(591)上,第一储能电池包(201)的散热鳍边(21)和第二储能电池包(202)的散热鳍边(21)分别抵贴于第一水冷板(591);将第三储能电池包(203)放置于第二水冷板(592)上,第三储能电池包(203)的散热鳍边(21)抵贴于第二水冷板(592);
串接步骤:制作长度、材质和线径均相同的第一线体(401)和第二线体(402),满足以下公式二:
公式二:
公式二中,e表示第一线体(401)和/或第二线体(402)的长度,p表示第一储能电池包(201)的电池包负极端(57)到第二储能电池包(202)的电池包正极端(56)之间的距离,q表示第一储能电池包(201)的电池包正极端(56)到第三储能电池包(203)的电池包负极端(57)之间的距离;
利用第一线体(401)将第一储能电池包(201)和第二储能电池包(202)串接,利用第二线体(402)将第一储能电池包(201)和第三储能电池包(203)串接。
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