CN118299739A - 一种大容量电池用筒体组件及大容量电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大容量电池用筒体组件及大容量电池，克服相关大容量电池支撑稳定性较差以及基于其组装储能设备过程较为复杂的问题。筒体组件，包括筒体主体以及固定机构；固定机构包括两个沿筒体主体长度方向延伸，且分别固定设置在筒体底板外部、电解液共享腔室两侧的支撑块；支撑块内、沿支撑块长度方向开设用于固定绝缘支撑杆的第一孔。本发明筒体底部支撑面在y方向的尺寸较大，使得具有此类筒体组件的大容量电池能够平稳放置；同时，基于此类大容量电池组装成储能设备时，只需要将绝缘支撑杆延伸端与储能箱体的支撑架固定即可，操作简单方便。

Description

一种大容量电池用筒体组件及大容量电池

技术领域

本发明属于电池领域，具体为一种大容量电池用筒体组件及大容量电池。

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和图2所示，该大容量电池包括外壳以及多个单体电池；多个单体电池并联放置在外壳内，外壳由筒体和固定在筒体两端的端板01构成，筒体顶板02上对应各单体电池的极柱开设有通孔03，且通孔03对应的外壳区域与单体电池壳体固定密封。

筒体底板04向远离顶板的方向具有一个凸起部，形成第一通道，作为电解液共享腔室05，电解液共享腔室05和各个单体电池内腔的电解液区连通，通过电解液共享腔室05可使各单体电池处于统一的电解液环境，确保了各单体电池内电解液的均一性，提升了大容量电池的性能和循环寿命。

筒体顶板02还可以向远离底板的方向具有一个凸起部，形成第二通道，作为气体腔室06，气体腔室06覆盖大容量电池中各个单体电池顶部气体口。需要说明的是，此处气体口包括以下两种含义：

1)气体口为直接开设在单体电池上盖板、并贯通单体电池内腔的通孔03；

此时气体腔室06内腔通过该气体口与各个单体电池内腔气体区连通，气体腔室06作为各单体电池的气体共享腔室，基于气体腔室06可以将各个单体电池的气体区连通，达到气体平衡，使得各单体电池气体共享来保障各单体电池的一致性，一定程度上提升了大容量电池的循环寿命；当任一单体电池发生热失控时，该单体电池内腔的烟气进入气体腔室06，通过气体腔室06排出，提高该大容量电池的安全性。

2)气体口为设置在单体电池上盖板的泄爆口或防爆口，该泄爆口或防爆口处设有泄爆膜；

此时气体腔室06作为泄爆通道使用，当任一单体电池气体口处的泄爆膜被内腔烟气冲破时，该单体电池内腔的烟气通过气体腔室06排出，提高该大容量电池的安全性。

但是，在实际使用过程中发现，上述大容量电池单独作为储能设备使用时，底部支撑面(电解液共享腔室05外底面)在y方向(筒体宽度方向)上的尺寸较小，作为支撑面时稳定性较差，且强度也不理想；另外，基于上述大容量电池组装储能设备时，一般利用筒体底部位于电解液共享腔室05两侧的区域作为支撑面，且在支撑面与储能箱体支撑架之间需要增设绝缘垫，或者需要对支撑面做绝缘处理；使得基于此类大容量电池组装储能设备的过程较为复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种大容量电池用筒体组件及大容量电池，克服相关大容量电池支撑稳定性较差以及基于其组装储能设备过程较为复杂的问题。

本发明的技术方案是提供一种大容量电池用筒体组件，其特殊之处在于：包括筒体主体以及固定机构；

筒体主体由筒体顶板、筒体底板及筒体侧板围合而成；

筒体顶板上开设与各个单体电池极柱一一对应的通孔；

筒体底板向远离筒体顶板的方向具有一个凸起部，用以形成电解液共享腔室；

固定机构包括两个沿筒体主体长度方向延伸，且分别固定设置在筒体底板外部、电解液共享腔室两侧的支撑块；支撑块内、沿支撑块长度方向开设用于固定绝缘支撑杆的第一孔。

本发明在筒体底部增设固定机构，增大筒体底部支撑面在y方向(筒体宽度方向)的尺寸，使得具有此类筒体组件的大容量电池能够平稳放置；同时，在固定机构开设用于固定绝缘支撑杆的第一孔，通过将绝缘支撑杆插入第一孔，使绝缘支撑杆与筒体固定，并使得绝缘支撑杆的两端延伸出筒体的端面，将延伸端作为与储能箱体的支撑架固定的支撑部，基于此类大容量电池组装成储能设备时，只需要将延伸端与储能箱体的支撑架固定即可，操作简单方便。

为了可以长期且有效的对大容量电池进行支撑，第一孔为贯穿支撑块的通孔。

进一步地，筒体主体与支撑块为一体件，可以采用铝挤压工艺一体成型。

相对于直接在筒体上固定绝缘支撑杆的方案，本发明通过一体成型具有第一孔的支撑块，在第一孔内固定绝缘支撑杆，支撑结构强度较好，使用寿命长，尤其针对第一孔为通孔的结构，支撑杆与筒体的接触面积最大，支撑强度最好。且一体件相对于分体件的结构稳定性也较高，加工也较为方便。

如果筒体主体与支撑块为分体件，那么相对于本发明，首先，支撑块与筒体主体的连接强度较弱，在使用较长时间后，支撑块容易与筒体主体分离；其次，如果采用常规的焊接或者螺钉连接的方式将支撑块与筒体主体连接，连接部位的密封性无法保证，当此类筒体应用于大容量电池时，会导致筒体内部电解液泄露，或外界空气进入筒体内部，使得大容量电池失效。

进一步地，为了确保各个单体电池在筒体内的稳定性，上述大容量电池用筒体组件还包括设置在筒体主体内的限位板；限位板位于筒体顶板通孔周边区域，且沿筒体长度方向延伸；用于限制各个单体电池在筒体高度方向的位移。筒体主体与限位板也可以为一体件。

为了进一步地优化筒体结构，在筒体顶板长边沿处设有沿筒体长度方向延伸、宽度方向凸出的凸起，扩大筒体顶板通孔周边区域面积，使得通孔周边区域与单体电池壳体易于密封。筒体主体与凸起也可以为一体件。

进一步地，筒体顶板向远离筒体底板的方向具有一个凸起部，形成第二通道，作为气体腔室。

进一步地，上述大容量电池用筒体，还包括套设在第一孔内的绝缘套筒以及套设在绝缘套筒内的支撑杆。

进一步地，为了便于安装筒体主体两端的端板，在筒体主体敞口端端面设有台阶结构。

本发明还提供一种大容量电池，其特殊之处在于：包括外壳以及排布在外壳内的多个并联的单体电池，外壳包括筒体和分别密封固定在筒体相对两个敞口端的第一端板和第二端板，筒体为上述大容量电池用筒体组件。

本发明的有益效果是：

1、本发明在筒体底部增设固定机构，增大筒体底部支撑面在y方向(筒体宽度方向)的尺寸，使得具有此类筒体组件的大容量电池能够平稳放置；同时，在固定机构开设用于固定绝缘支撑杆的第一孔，通过将绝缘支撑杆插入第一孔，使绝缘支撑杆与筒体固定，并使得绝缘支撑杆的两端延伸出筒体的端面，将延伸端作为与储能箱体的支撑架固定的支撑部，基于此类大容量电池组装成储能设备时，只需要将延伸端与储能箱体的支撑架固定即可，操作简单方便。

2、本发明将第一孔设置为通孔，可以大大提高支撑杆与筒体的接触面积，进而提高支撑杆对具有此类筒体的大容量电池的支撑强度、支撑稳定性及支撑的持久能力。

3、本发明采用铝挤压工艺一体成型筒体，相对于分体结构，加工过程简单，且支撑块与筒体底板的连接可靠性高，结构密封性以及稳定性较好。

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筒体的结构示意图；

图3为实施例1中筒体结构示意图；

图4为实施例2中筒体端面结构示意图；

图5为实施例3中筒体结构示意图；

图6为实施例3中筒体端面结构示意图；

图7为实施例4中筒体结构示意图；

图8为实施例5中筒体结构示意图；

图9为实施例5中筒体的另一种结构示意图；

图中附图标记为：

01、端板；02、筒体顶板；03、通孔；04、筒体底板；05、电解液共享腔室；06、气体腔室；1、支撑块；2、第一孔；3、限位板；4、凸起；5、支撑杆；6、绝缘套筒；7、台阶结构；8、绝缘垫圈；9、传热连接件；10、筒体主体内底面。

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、第二、第三、第四等”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

本实施例为一种筒体组件，可作为背景技术中所述大容量电池的筒体，其结构如图3所示，为了便于描述，可以将筒体组件长度方向定义为x方向，筒体组件宽度方向定义为y方向，筒体组件高度方向定义为z方向。

与图1和图2中所述筒体不同的是，本实施例在电解液共享腔室05两侧的筒体底板04外部区域分别设有支撑块1，该支撑块1沿x方向延伸。从图中可以看出，在支撑块1上、沿x方向开设第一孔2。相对于图1和图2，本实施例筒体底部在y方向的尺寸较大，因此，放置时，具有较好的稳定性。

本实施例中，第一孔2为通孔，在x方向上，贯穿支撑块1；可以将长度大于筒体、截面与第一孔2截面相适配的绝缘支撑杆插入支撑块1的通孔，并确保绝缘支撑杆的两端延伸出筒体的端面。基于具有此类筒体组件的大容量电池组装成储能设备时，绝缘支撑杆的两端可以作为支撑部，与储能箱体的支撑架固定，操作简单方便，同时可以提高此类大容量电池在储能箱体内的稳定性。

本实施例，可采用铝挤压工艺一体成型上述筒体组件，采用铝挤压工艺成型的筒体，在x方向上，支撑块1的尺寸与筒体尺寸相等，且支撑块1的端面与筒体端面位于同一平面。为了使得上述筒体具有较为规整的结构，在y方向上，支撑块1的尺寸与电解液共享腔室05两侧的筒体底板04区域尺寸相等，支撑块1的外底面与电解液共享腔室05的外底面位于同一平面，在z方向上，支撑块1的尺寸与电解液共享腔室05外侧壁尺寸相等，支撑块1的外侧壁与筒体外侧壁位于同一平面。需要说明的是，上述电解液共享腔室05两侧的筒体底板04区域即为图3中的a区域。

也可以理解为，本实施例采用铝挤压工艺一体成型如下结构的筒体：

筒体两端为敞口端；内底面具有与筒体长度相同的沿x方向延伸、y方向排布的两块凸台，凸台的顶面为各个单体电池的支撑面，在y方向上，两块凸台之间形成第一通道，作为电解液共享腔室05；在凸台内、沿x方向开设上述第一孔2。

在其他一些实施例中，第一孔2可以为盲孔，优选在支撑块1的两端分别开设沿x方向延伸的盲孔；可以将长度小于筒体、且截面与第一孔2截面相适配的多根绝缘支撑杆分别插入盲孔，且使得每根绝缘支撑杆的两端延伸出筒体的端面；同上，绝缘支撑杆的两端可以作为支撑部，与储能箱体的支撑架固定。但是，相对于通孔03结构，绝缘支撑杆与大容量电池的接触面积较小，进而使得支撑强度较弱。此类筒体组件，可以结合铝挤压工艺和钻孔工艺成型，如可以采用铝挤压工艺成型支撑块1上不开设盲孔的半成品筒体，之后采用钻孔工艺在支撑块1上开设盲孔。但是相对本实施例的工序较为复杂。

在其他一些实施例中，支撑块1与筒体也可以为分体件，通过焊接或螺钉连接的方式将支撑块1固定在筒体底板04外表面、电解液共享腔室05的两侧，但是相对于本实施例，加工过程较为复杂，另外，连接部位的密封性无法保证，当此类筒体应用于大容量电池时，会导致筒体内部电解液泄露，或外界空气进入筒体内部，使得大容量电池失效。

实施例2

与实施例1不同的是，本实施例在实施例1的基础上，增设限位板3；

如图4所示，本实施例在实施例1筒体顶板02的内表面设有沿x方向延伸的两块限位板3，在z方向上，该限位板3的尺寸应该满足：限位板3的底面与筒体主体内底面10之间的距离应该略大于各个单体电池下盖板与上盖板之间的距离。

当将各个单体电池装入筒体主体内时，各个单体电池的上盖板与限位板3底面轻微接触，也可具有较小的间隙，确保各个单体电池在筒体主体内不会沿z方向出现较为严重的位移；若在z方向上，限位板3的底面与筒体主体内底面10之间的距离小于各个单体电池下盖板与上盖板之间的距离。那么将会导致各个单体电池无法装入筒体，如果在z方向上，限位板3的底面与筒体主体内底面10之间的距离远大于各个单体电池下盖板与上盖板之间的距离。也就无法起到z方向的限位作用。考虑到，各个单体电池的加工误差，可能会导致各个单体电池下盖板与上盖板之间的距离不完全一致，为了保证所有成组的单体电池均能够顺利装入上述筒体组件，上述限位板3底面与筒体主体内底面10之间的距离应略大于下盖板与上盖板的最大距离；当然，在筛选各个单体电池时，也会尽量避免下盖板与上盖板之间距离偏差较大的单体电池成组。

需要说明的是，该限位板3不能遮挡筒体顶板02上的通孔03。

该限位板3也可以在挤压筒体的过程中与筒体一体挤压成型，加工过程简单方便。

在其他一些实施例中，可以在实施例1筒体顶板02的内表面设有沿x方向延伸的一块上述结构的限位板3，但是相对于本实施例，对各个单体电池在z方向的限位不均衡。

实施例3

与实施例1和实施例2不同的是，本实施例在实施例1或实施例2的基础上增设凸起4。

如图5和图6所示，本实施例在筒体顶板02长边沿处设有沿x方向延伸、y方向凸出的凸起4。该凸起4与筒体侧壁平滑过渡连接。

相比于上述实施例，在y方向上，本实施例筒体顶板02的尺寸较大。

一方面，可以增大筒体顶板02位于通孔03两侧的区域，在该区域可以通过增设与各个单体电池极柱连接的传热连接件(可参见图1)或极柱转接件来调节整个大容量电池的温度。该区域越大，对应可以设置尺寸较大的传热连接件或极柱转接件，较大尺寸的传热连接件或极柱转接件具有较大的换热面积，进而可以获得较好的换热效果。

需要说明的是，上述传热连接件9，可以采用图1所示结构，为一根细长构件，该细长构件用于和各个单体电池的正极或负极连接；且，细长构件上沿着轴向方向设置有用于安装传热管的装夹部。通过传热连接件将多个单体电池的正极或负极连接起来，并且在传热连接件上装夹传热管，可以对每个单体电池上极柱局部温度的控制，大大降低极柱温度过高而导致热失控现象的发生。极柱转接件可以为中国专利CN116130892A公开的电性汇流件。

另一方面，通孔03两侧的区域较大时，便于通孔03周边的筒体区域与单体电池壳体固定密封。如可以在通孔03和极柱之间增设密封连接件，该密封连接件包括中空构件；该中空构件的底部用于和单体电池的第一区域密封连接，中空构件的顶部与筒体顶板02的第二区域密封连接；第一区域为位于所述任一单体电池的上盖板中任一极柱周边的区域；第二区域为位于筒体上任一一个通孔03对应的筒体顶板02外表面周边区域。其中，极柱周边的区域即为极柱上绝缘密封垫周边的区域。该绝缘密封垫为单体电池上用于使极柱和上盖板之间绝缘的零件。

当通孔03两侧的区域较大时，便于中空构件的顶部与筒体顶板02的第二区域密封连接。

该凸起4也可以在挤压筒体的过程中与筒体一体挤压成型，加工过程简单方便。

实施例4

与上述实施例不同的是，本实施例在上述任一实施例的基础上，在筒体顶板02上还设有气体腔室06。

从图7中可以看出，本实施例筒体顶板02向远离筒体底板04的方向凸出，形成第二通道，作为气体腔室06。该气体腔室06也可以在挤压筒体的过程中与筒体一体挤压成型，加工过程简单方便。

实施例5

与上述实施例不同的是，本实施例在上述任一实施例的基础上，在第一孔2内插入绝缘支撑杆。

本实施例以第一孔2为通孔为例进行说明，从图8可以看出，绝缘支撑杆的两端伸出第一孔2，为了便于将其与储能箱体的支撑架固定，可以在绝缘支撑杆的伸出部位开设螺纹孔。

从图中可以看出，本实施例第一孔2的截面为矩形，便于加工的同时与截面为矩形的绝缘支撑杆配合稳定性较好；在其他一些实施例中也可以将四根长度较短的绝缘支撑杆分别插入支撑块1两个通孔靠近通孔端部的位置，但是相对于本实施例，绝缘支撑杆与大容量电池的接触面积较小，进而使得支撑强度较弱。

本实施例绝缘支撑杆包括金属材质的支撑杆5以及套设在支撑杆5外部的绝缘套筒6，支撑杆5的材质可以为铁或不锈钢等材料；绝缘套筒6的材质可以为PP或PE等；绝缘套筒6可将支撑杆5与筒体隔离，实现二者之间的绝缘，本实施例具有较好绝缘性能的同时支撑强度较高，且成本较低。为了进一步确保支撑杆5与筒体之间的绝缘，如图9所示，在支撑杆5伸入第一孔2的部位上还可以套设绝缘垫圈8，该绝缘垫圈8与第一孔2的端面压紧配合，可采用粘接的方式实现。

装配时，先将绝缘套筒6插装至第一孔2内部，再将支撑杆5插入绝缘套筒6内。

在其他一些实施例中，绝缘支撑杆可以是材质为硬质绝缘材料的支撑杆5，如可以为云母材料及一些高分子材料，相对于本实施例其成本较高。也可以选用金属材质的支撑杆5，但是需要在支撑杆5表面涂敷绝缘膜，相对于本实施例其工艺较为复杂，成本较高，且膜层均一性较差时，其绝缘性能不可靠。

实施例6

与上述实施例不同的是，本实施例在上述任一实施例的基础上，在筒体主体的敞口端端面设置台阶结构7。可参见图8，该台阶结构7的两个台阶面可作为与筒体两端端板01的配合面。

实施例7

本实施例为一种大容量电池，包括外壳以及排布在外壳内的多个并联的单体电池，该外壳包括筒体和分别密封固定在筒体相对两个敞口端的第一端板和第二端板，该筒体即为上述实施例中的任一筒体组件。

Claims (10)

1.一种大容量电池用筒体组件，其特征在于：包括筒体主体以及固定机构；

筒体主体由筒体顶板(02)、筒体底板(04)及筒体侧板围合而成；

筒体顶板(02)上开设与各个单体电池极柱一一对应的通孔(03)；

筒体底板(04)向远离筒体顶板(02)的方向具有一个凸起部，用以形成电解液共享腔室(05)；

固定机构包括两个沿筒体主体长度方向延伸，且分别固定设置在筒体底板(04)外部、电解液共享腔室(05)两侧的支撑块；支撑块(1)内、沿支撑块(1)长度方向开设用于固定绝缘支撑杆的第一孔(2)。

2.根据权利要求1所述的大容量电池用筒体组件，其特征在于：第一孔(2)为贯穿支撑块(1)的通孔(03)。

3.根据权利要求2所述的大容量电池用筒体组件，其特征在于：筒体主体与支撑块(1)为一体件。

4.根据权利要求1所述的大容量电池用筒体组件，其特征在于：筒体主体还包括限位板(3)；限位板(3)位于筒体主体内部、筒体顶板(02)通孔(03)周边区域，且沿筒体主体长度方向延伸，用于限制各个单体电池在筒体主体高度方向的位移。

5.根据权利要求4所述的大容量电池用筒体组件，其特征在于：筒体主体与限位板(3)为一体件。

6.根据权利要求1所述的大容量电池用筒体组件，其特征在于：在筒体顶板(02)长边沿处设有沿筒体主体长度方向延伸、宽度方向凸出的凸起(4)，筒体主体与凸起(4)为一体件。

7.根据权利要求1至6任一项所述的大容量电池用筒体组件，其特征在于：筒体顶板(02)向远离筒体底板(04)的方向具有一个凸起部，形成第二通道，作为气体腔室(06)。

8.根据权利要求7所述的大容量电池用筒体组件，其特征在于：还包括套设在第一孔(2)内的绝缘套筒(6)以及套设在绝缘套筒(6)内的支撑杆(5)。

9.根据权利要求8所述的大容量电池用筒体组件，其特征在于：筒体主体的敞口端端面设有台阶结构(7)。

10.一种大容量电池，其特征在于：包括外壳以及排布在外壳内的多个并联的单体电池，外壳包括筒体和分别密封固定在筒体相对两个敞口端的第一端板和第二端板，筒体为权利要求1-9任一项所述大容量电池用筒体组件。