CN120320014A - 电池装置及电池包 - Google Patents

电池装置及电池包

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CN120320014A CN202510618904.9A CN202510618904A CN120320014A CN 120320014 A CN120320014 A CN 120320014A CN 202510618904 A CN202510618904 A CN 202510618904A CN 120320014 A CN120320014 A CN 120320014A
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Abstract

本发明涉及新能源电池技术领域，公开了一种电池装置及电池包，该电池装置在满足电池续航要求的情况下，保证汇流排具有足够的过流能力，当电池在进行大倍率快充时，汇流排产生的热量较小，汇流排之间不易发生拉弧短路现象，大大降低了热失控风险，提高了电池的安全性能，同时还能确保电池整体的充放电速率。本发明的电池装置包括：相邻设置的第一电池组和第二电池组，第一电池组和第二电池组均包括至少两个单体电池，在同一电池组中至少两个单体电池的电流输出端通过汇流排电连接；单个单体电池的容量为A，第一电池组中汇流排边缘与第二电池组中汇流排边缘之间距离为B，容量A与距离B的比值满足3.3Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。

Description

电池装置及电池包
技术领域
本发明涉及新能源电池技术领域，具体涉及一种电池装置及电池包。
背景技术
随着新能源技术的不断发展，新能源电池作为一种环保的能量存储和释放装置，已广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等众多技术领域。
现有技术中，电池包内相邻电池之间通过汇流排电连接，汇流排在电池进行大倍率充电过程中，会产生较大的电流和电压，使得相邻汇流排存在拉弧短路问题，导致电池组整体的绝缘安全性较差，电池组存在热失控等短路安全风险。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电池装置及电池包，以解决现有大容量电池中相邻电池组之间汇流排容易拉弧短路、影响电池安全性的问题。
第一方面，本发明提供了一种电池装置，包括：相邻设置的第一电池组和第二电池组，所述第一电池组和所述第二电池组均包括至少两个单体电池，在同一电池组中至少两个所述单体电池的电流输出端通过汇流排电连接；所述第一电池组中所述单体电池的排列方向平行于所述第二电池组中所述单体电池的排列方向，单个所述单体电池的容量为A，所述第一电池组中所述汇流排边缘与所述第二电池组中所述汇流排边缘之间距离为B，容量A与距离B的比值满足3.3Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。
有益效果：本发明的电池装置中，单体电池的容量为A，第一电池组中汇流排边缘与第二电池组中汇流排边缘之间距离为B，并且容量A与距离B的比值满足3.3Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。上述关系下，在满足电池续航要求的情况下，保证汇流排具有足够的过流能力，当电池在进行大倍率快充时，汇流排产生的热量较小，汇流排之间不易发生拉弧短路现象，大大降低了热失控风险，提高了电池的安全性能，同时还能确保电池整体的充放电速率。
第二方面，本发明还包括一种电池包，包括箱体以及上述的电池装置，所述电池装置设置于所述箱体内。
因为本发明的电池包包括本发明的电池装置，具有与该电池装置相同的有益效果，在此不再赘述。
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为本发明电池包的整体示意图；
图2为本发明电池包的侧视图；
图3为本发明电池包的俯视图；
图4a为图3中C部分的放大示意图；
图4b为图3中C’部分的放大示意图；
图5为图4a中D部分的放大示意图。
附图标记说明：
1、第一电池组；2、第二电池组；3、汇流排；4、绝缘件；5、壳体；6、缺角结构；7、箱体。
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。基于本发明中的实施例，本领域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。
下面结合图1至图5，描述本发明电池装置及电池包的实施例。
根据本发明的实施例，一方面，提供了一种电池装置，包括：相邻设置的第一电池组1和第二电池组2，第一电池组1和第二电池组2均包括至少两个单体电池，在同一电池组中至少两个池单体的电流输出端通过汇流排3电连接；第一电池组1中单体电池的排列方向平行于第二电池组2中单体电池的排列方向，单个单体电池的容量为A，第一电池组1中汇流排3边缘与第二电池组2中汇流排3边缘之间距离为B，容量A与距离B的比值满足3.3Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。
这种电池装置，单体电池的容量A、以及第一电池组1中汇流排3边缘与第二电池组2中汇流排3边缘之间距离B，在满足电池续航要求的情况下，保证汇流排3具有足够的过流能力，当电池在进行大倍率快充时，汇流排3产生的热量较小，汇流排3之间不易发生拉弧短路现象，大大降低了热失控风险，提高了电池的安全性能，同时还能确保电池整体的充放电速率。而且，还可以根据电池单体的容量A确定相邻电池组的汇流排之间的距离B，以达到最优的电池模组空间利用率。
如图1-图2所示，电池装置是电池包的关键组件之一，用于提供更高的电压和容量，以满足特定应用的电能需求。电池装置包括至少两组电池组，电池组的设置数量根据电池的电能需求进行选择。例如，电池装置中可以包括两组、三组、四组、五组电池组等。在本实施例中，电池装置包括第一电池组1和第二电池组2。
第一电池组1和第二电池组2均包括至少两个单体电池，单体电池的设置数量根据电池的电能需求进行选择。例如，每组电池组可以包括两个、三个、四个、五个单体电池等，各个单体电池通过串联或并联结构组成电池组。
并且，第一电池组1中单体电池的排列方向平行于第二电池组2中单体电池的排列方向，即第一电池组1中单体电池的电池大面延伸方向与第二电池组2中单体电池的电池大面延伸方向平行，如图4a和图4b所示，单体电池的电池大面延伸方向如图4a和图4b中箭头y所示，将单体电池的电池大面延伸方向命名为第二方向。单体电池大面是指单体电池侧面面积最大的一个面。
单体电池包括电芯和壳体5，壳体5包括壳本体和盖板，壳本体和盖板焊接形成有容纳空间，电芯位于该容纳空间内。电芯是可以独立充放电的最小单元，电芯包括电芯本体以及从电芯本体端部延伸而出的极耳，极耳与电流输出端电连接，电流输出端设置于壳体上。
单体电池壳体5的壳本体用于封装电芯及电解质等部件。壳本体可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。壳本体的形状可以根据电芯的具体形状和尺寸大小来确定。壳本体的材质可以是多种，包括但不限于铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等。
单体电池壳体5的盖板是指盖合于壳本体的开口处、以将容纳空间隔绝于外部环境的部件。盖板的形状可以与壳本体的形状相适应以形成壳体。盖板可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成。
电芯包括电芯本体，电芯本体包括隔膜和极性相反的两种极片，即正极片和负极片，电芯本体通过金属离子在正极片和负极片之间移动进行工作。电芯的循环过程就是金属离子从正极片向负极片移动，再从负极片向正极片移动的过程。电芯还包括极耳，极耳与极片电连接，其中，正极耳与正极片电连接，负极耳与负极片电连接，电芯通过正极耳和负极耳实现充放电。极片包括集流体和活性物质层，活性物质层涂覆于集流体的表面。若是极片为正极片，集流体材质可以为铝，活性物质层的材质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。若是极片为负极片，集流体材质可以为铜，活性物质层的材质可以为碳或硅等。隔膜作为绝缘层，用于阻止正极片和负极片相接触而导致的电池内部的短路，并且隔膜作为半透层，用于阻止体积较大的分子通过，允许小体积的带电离子通过。
单体电池的电流输出端可以为单体电池的壳体5、也可以是极柱。极柱的材质可以为铜、铝、铁、不锈钢、铝合金、镍等。在本实施例中，极柱是单体电池的电流输出端。
在同一电池组中，例如在第一电池组1中，至少两个单体电池的电流输出端通过汇流排3电连接，即至少两个单体电池的极柱通过汇流排3电连接；同样地，在第二电池组2中，至少两个单体电池的电流输出端通过汇流排3电连接，即至少两个单体电池的极柱通过汇流排3电连接。汇流排3用于电连接至少两个单体电池的极柱，汇流排3的材质可以为铜、铝、铁、不锈钢、铝合金、镍等。
汇流排3能够汇集各单体电池的电流，形成统一的电流输出，以提高电池系统效率，并且可以优化电池内部的空间布局。具体地，每个单体电池都具有极柱，汇流排3电连接至少两个相邻单体电池的极柱，实现至少两个单体电池通过汇流排3进行电连接，例如：汇流排3电连接两个、三个、四个、五个等数量的相邻单体电池。
为了降低相邻电池组之间发生短路的风险，相邻电池组的汇流排3之间间隔设置，相邻电池组的汇流排3之间具有间隙。在本实施例中，各个单体电池的容量均相同，单体电池的容量为A，第一电池组1中汇流排3边缘与第二电池组2中汇流排3边缘之间距离为B，容量A与距离B的比值满足3.3Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。
研究发现，为了满足高压快充技术的要求，提高电池装置的充电速率，汇流排3为了保证整体过流，汇流排3的尺寸较大，导致相邻电池之间绝缘安全较差，尤其当单体电池的容量越来越大，在高压快充过程中，大容量电池会产生大电流和高电压，导致相邻电池组的汇流排之间容易发生拉弧短路现象，甚至会引发热失控，严重影响了电池的安全性能。
因此，通过控制容量A与距离B的比值范围，在满足电池续航要求的情况下，保证汇流排3具有足够的过流能力，当电池在进行大倍率快充时，汇流排3产生的热量较小，汇流排3之间不易发生拉弧短路现象，大大降低了热失控风险，提高了电池的安全性能，同时还能确保电池整体的充放电速率。
如果A/B的值过大，相邻电池组的汇流排之间拉弧短路的风险较大，电池组之间容易发生外部短路，影响电池的使用安全；如果A/B的值过小，电池在高压大倍率充电下，充电速率较慢，影响电池装置的使用性能。
而在本实施例中，容量A与距离B的比值满足3.3Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。在满足电池续航要求的情况下，保证汇流排3具有足够的过流能力，当电池在进行大倍率快充时，汇流排产生的热量较小，汇流排3之间不易发生拉弧短路现象，大大降低了热失控风险，提高了电池的安全性能，同时还能确保电池整体的充放电速率。
在本实施例中，A/B的值可为3.3Ah/mm、3.5Ah/mm、5Ah/mm、20Ah/mm、65Ah/mm、93Ah/mm、110Ah/mm、150Ah/mm等。
进一步地，单体电池的容量A的取值范围是70Ah～720Ah。
根据应用领域电能需求的不同选择单体电池的容量A，在本实施例中，单体电池的容量A的取值范围是70Ah～720Ah，这种单体电池的容量不会过大或过小，既满足电池续航要求，也不容易发生热失控问题。
例如：单体电池的容量A可为70Ah、90Ah、120Ah、250Ah、300Ah、688Ah、720Ah等。
单体电池的容量A不宜过大或过小，如果单体电池的容量A过大，则在高压快充过程中，大容量电池会产生大电流和高电压，容易发生拉弧短路问题；如果单体电池的容量A过小，则电池续航能力不足，不能满足高压快充技术发展的要求。
在本实施例中，单体电池的容量A的取值范围是70Ah～720Ah，单体电池的容量A的取值在上述范围内，使得单体电池的容量A不会过大、也不会过小，在高压快充过程中，产生的电流和电压不会过大，不容易发生拉弧短路和热失控，而且电池具有充足的续航能力，满足高压快充技术的要求。
进一步地，第一电池组1中汇流排3边缘与第二电池组2中汇流排3边缘之间距离B的取值范围是4mm～22mm。
根据应用领域电能需求以及电池包内部空间，选择第一电池组1中汇流排3边缘与第二电池组2中汇流排3边缘之间距离B，在本实施例中，第一电池组1中汇流排3边缘与第二电池组2中汇流排3边缘之间距离B的取值范围是4mm～22mm，此时相邻电池组汇流排3之间的距离不会过大或过小，既保证汇流排3的过流能力，也不容易发生拉弧短路。
例如：第一电池组1中汇流排3边缘与第二电池组2中汇流排3边缘之间距离B可为4mm、9mm、12mm、16mm、20mm、22mm等。
第一电池组1中汇流排3边缘与第二电池组2中汇流排3边缘之间距离B不宜过大或过小，如果距离B过大，则会导致汇流排3的过流能力不足，对于电池在大倍率快充时，汇流排3产热较大，电池存在热失控等安全风险，同时会影响电池整体充放电速率，还会降低电池包内电池装置的空间利用率；如果距离B过小，则相邻电池组之间容易发生拉弧短路，引发热失控问题。
在本实施例中，第一电池组1中汇流排3边缘与第二电池组2中汇流排3边缘之间距离B的取值范围是4mm～22mm，距离B的取值在上述范围内，使得汇流排3的过流能力较好，汇流排3产热较小，电池热控等安全风险小，保证电池整体充放电速率，而且能提升电池包内电池装置的空间利用率，不易发生拉弧短路问题，提高电池安全性能。
进一步地，第一电池组1中各单体电池沿第一方向排列设置，容量A与距离B的比值满足3.3Ah/mm≤A/B≤145Ah/mm。
电池装置包括第一电池组1和第二电池组2，如图3-图4b所示，第一电池组1是电池装置中的其中一组电池组，第二电池组2也是电池装置中的其中一组电池组。
如图4a和图4b所示，在第一电池组1中，各单体电池的电池大面延伸方向为箭头y所示方向，即第二方向。而第一方向如图4a和图4b中箭头x所示方向，第一方向垂直于第二方向。
在本实施例中，第一电池组1中包括两个单体电池，并且两个单体电池沿第一方向排列设置。此时，两个单体电池的排列方向垂直于第二方向，即垂直于单体电池的电池大面延伸方向。
在本实施例中，如图4a所示，第一电池组1和第二电池组2沿第一方向排列，容量A与距离B的比值满足3.3Ah/mm≤A/B≤140Ah/mm。以图4a视角为例，此时第二电池组2位于第一电池组1的右侧。在电池充放电过程中，单体电池的壳体5会鼓胀，特别是单体电池的电池大面鼓胀较大，即单体电池的电池大面会在第一方向上向外鼓胀，导致相邻电池组之间距离较近，即导致第一电池组1与第二电池组2之间距离较近，进而导致相邻电池组的汇流排距离过近，存在搭接短路的安全风险。
此时，控制容量A与距离B的比值满足3.3Ah/mm≤A/B≤140Ah/mm，即增大第一电池组1中汇流排3边缘与第二电池组2中汇流排3边缘之间的距离B，使A/B的比值范围限缩，确保当单体电池的电池大面鼓胀较大时，第一电池组1中汇流排3边缘与第二电池组2中汇流排3边缘之间仍具有足够的安全距离，使汇流排之间不易发生拉弧短路现象，降低热失控风险，提高电池的安全性能。
在其他实施例，第一电池组1和第二电池组2沿第二方向排列，容量A与距离B的比值满足3.5Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。
如前所述，第一电池组1是电池装置中的其中一组电池组，第二电池组2也是电池装置中的其中一组电池组。第一电池组1与第二电池组2的排列方式可以为其他方式，只要第一电池组1与第二电池组2相邻设置即可。如图4b所示，第一电池组1和第二电池组2沿第二方向排列，以图4b视角为例，此时第二电池组2位于第一电池组1的下方。这时，第一电池组1和第二电池组2的距离相对较远，第一电池组1中汇流排3与第二电池组2中汇流排3之间发生搭接的风险相对较小，此时容量A与距离B的比值同样满足3.5Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。
当然，由于电池装置中有多组电池组，与第一电池组1相邻的第二电池组2不只一组，具体需要根据第一电池组1所处的位置而定。如图3、图4a和图4b所示，在本实施例中，第一电池组1与右侧的第二电池组2相邻，第一电池组1也与下方的第二电池组2相邻。
进一步地，电池装置还包括绝缘件4，绝缘件4设置在第一电池组1的汇流排3与第二电池组2的汇流排3之间。
第一电池组1的汇流排3与第二电池组2的汇流排3之间间隔设置，即相邻电池组的汇流排3之间具有间隙，绝缘件4设置在第一电池组1汇流排3与第二电池组2汇流排3之间的间隙空间内。通过设置绝缘件4，能够增大相邻电池组的汇流排3之间的电阻，提高相邻电池组的汇流排3之间的绝缘性，进一步降低拉弧短路风险。
绝缘件4采用绝缘材料制成，例如，绝缘件4采用发泡硅胶、橡胶等材质，这种绝缘件4的使用成本降低，有利于控制电池整体的制造成本，而且泡棉的质量较轻，不会过多增加电池包整体的重量。
进一步地，绝缘件4的电阻率范围是1×1014Ω·cm～1×1015Ω·cm。
绝缘件4的电阻率决定了其对电流的阻碍程度和绝缘性能，绝缘件4的电阻率越大其绝缘性能越好。在本实施例中，绝缘件4的电阻率范围是1×1014Ω·cm～1×1015Ω·cm，在上述范围下，绝缘件4的绝缘性能可以满足使用要求，同时不会过多增加产品成本。
例如，绝缘件4的电阻率范围可为1×1014Ω·cm、4×1014Ω·cm、6×1014Ω·cm、1×1015Ω·cm等。
进一步地，容量A与距离B的比值满足3.5Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。
在本实施例中，由于在第一电池组1的汇流排3与第二电池组2的汇流排3之间设置有绝缘件4，提升了相邻电池组的汇流排3之间的绝缘效果，降低了拉弧短路风险。此时，容量A与距离B的比值满足3.5Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm，A/B的取值范围限缩，仍能避免相邻电池组的汇流排3拉弧短路问题的发生，避免热失控，保证电池的安全性能。
上述情况下，A/B的比值可为3.5Ah/mm、25Ah/mm、42Ah/mm、50Ah/mm、76Ah/mm、88Ah/mm、100Ah/mm、126Ah/mm、150Ah/mm等。
进一步地，绝缘件4的顶部高于汇流排3的顶部，或者绝缘件4的顶部与汇流排3的顶部齐平。
在电池包的厚度方向上(如图2中上下方向，即z方向)，为了增强相邻电池组的汇流排3之间的绝缘性，绝缘件4的顶部不低于汇流排3的顶部，即绝缘件4的顶部高于汇流排3的顶部，或者绝缘件4的顶部与汇流排3的顶部齐平，可根据不同产品需求进行选择，提高产品设计的灵活性。
进一步地，绝缘件4的顶部高于汇流排3的顶部，绝缘件4顶部高出汇流排3顶部的高度为h，0.05mm≤h≤2mm。
在本实施例中，在电池包的厚度方向上，绝缘件4的顶部高于汇流排3的顶部，能更可靠地增强相邻电池组的汇流排3之间的绝缘性。具体地，绝缘件4顶部高出汇流排3顶部的高度为h，0.05mm≤h≤2mm，例如，高度h可为0.05mm、0.07mm、0.1mm、0.12mm、0.15mm、0.18mm、2mm等。
绝缘件4顶部高出汇流排3顶部的高度h不宜过大或过小，如果绝缘件4顶部高出汇流排3顶部的高度h过大，即绝缘件4顶部显著高于汇流排3顶部，会导致绝缘件4在电池包厚度方向上占用较大空间，影响电池装置的空间利用率；如果绝缘件4顶部高出汇流排3顶部的高度h过小，即绝缘件4顶部稍高于汇流排3顶部，绝缘件4对于相邻电池组的汇流排3之间绝缘性的提升效果有限，防止拉弧短路的效果一般。
在本实施例中，绝缘件4顶部高出汇流排3顶部的高度h满足0.05mm≤h≤2mm，使得缘件2顶部高出汇流排3顶部的高度h不会过大、也不会过小，绝缘件4不会在电池包厚度方向上占用较大空间，不影响电池装置的空间利用率，而且绝缘件4对于相邻电池组的汇流排3之间绝缘性的提升效果好，确保相邻电池组的汇流排3之间不会发生拉弧短路。
进一步地，绝缘件4同时设置于第一电池组1和第二电池组2的部分上表面。
如图4a和图4b所示，在第一电池组1中，各单体电池包括壳体5，沿电池包厚度方向，壳体5的顶部即为单体电池壳体5的上表面，也是第一电池组1的上表面。同样地，在第二电池组2中，各单体电池包括壳体5，沿电池包厚度方向，壳体5的顶部即为单体电池壳体5的上表面，也是第二电池组2的上表面。此时，绝缘件4在提高相邻电池组之间绝缘性能的同时，还能提高相邻电池组整体间的结构强度，提高电池装置的安全性和可靠性。
绝缘件4同时设置于第一电池组1和第二电池组2的部分上表面，可选地，绝缘件4可以通过粘接、铆接等设置于第一电池组1和第二电池组2的上表面，例如，绝缘件4可以粘接到单体电池壳体5上、也可以粘接到电池装置的绝缘顶板上。
进一步地，单体电池包括壳体5，壳体5的上表面具有露出区，绝缘件4设置于露出区。
壳体5为金属材料制成，如图4a和图4b所示，单体电池壳体5的上表面部分被汇流排3覆盖，而未被汇流排3覆盖的区域为壳体5上表面的露出区，绝缘件4设置于该露出区，并且绝缘件4可以覆盖部分露出区，或者绝缘件4也可以覆盖全部露出区。
在同一电池组中，汇流排3用于电连接至少两个单体电池的电流输出端，在本实施例中，该电流输出端为极柱，因此汇流排3与单体电池壳体5不能搭接，否则会发生短路风险，通过将绝缘件4设置在壳体5上表面的露出区，能提高壳体5的绝缘性能，进而避免汇流排3与壳体5之间的搭接风险，提高电池装置的安全性。
进一步地，容量A与距离B的比值满足3.7Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。
本实施例中，绝缘件4设置在壳体5上表面的露出区，此时A/B的比值范围限缩，即容量A与距离B的比值满足3.7Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm，仍能避免相邻电池组的汇流排3拉弧短路问题的发生，避免热失控，保证电池的安全性能。
例如，A/B的比值可为3.7Ah/mm、15Ah/mm、28Ah/mm、41Ah/mm、62Ah/mm、78Ah/mm、85Ah/mm、90Ah/mm、125Ah/mm、140Ah/mm、150Ah/mm。
其中，绝缘件4具有较好的耐高温特性，一旦相邻电池组的汇流排3之间拉弧产生热量，绝缘件4也不会受热融化，绝缘件4能够在高温环境下保持稳定状态、可靠性好，从而增强相邻电池组的汇流排3之间的绝缘性。
进一步地，绝缘件4覆盖汇流排3的部分上表面，绝缘件4与汇流排3的重叠面积为S，200mm2≤S≤2600mm2。
在本实施例中，绝缘件4不仅设置于单体电池壳体5的上表面，而且会覆盖部分汇流排3的上表面，以防止汇流排3与电池包顶盖接触短路，提高电池包的安全性和可靠性。而且，绝缘件4还能进一步增强相邻电池组之间汇流排3的绝缘性能，减少相邻电池组之间汇流排3的拉弧短路现象。
从电池装置的俯视角度来看(图3视角)，绝缘件4与汇流排3具有重叠部分，该重叠部分的面积即为绝缘件4覆盖汇流排3上表面的面积。具体地，绝缘件4与汇流排3的重叠面积为S，200mm2≤S≤2600mm2，例如，绝缘件4与汇流排3的重叠面积S可为200mm2、420mm2、650mm2、980mm2、1100mm2、1550mm2、1730mm2、1940mm2、2200mm2、2430mm2、2600mm2。
进一步地，容量A与距离B的比值满足4Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。
在本实施例中，绝缘件4覆盖汇流排3的部分上表面，并且重叠面积S满足200mm2≤S≤2600mm2，提升了相邻电池组的汇流排3之间的绝缘效果，降低了拉弧短路风险。此时，单体电池的容量A与相邻电池组的汇流排3之间距离B的比值满足4Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm，A/B取值范围进一步限缩，仍能避免相邻电池组的汇流排3拉弧短路问题的发生，避免热失控，提高电池的安全性能。
上述情况下，A/B的比值可为4Ah/mm、10Ah/mm、22Ah/mm、49Ah/mm、60Ah/mm、85Ah/mm、110Ah/mm、125Ah/mm、143Ah/mm、150Ah/mm。
进一步地，绝缘件4抵接于第一电池组1的汇流排3与第二电池组2的汇流排3之间。
第一电池组1的汇流排3与第二电池组2的汇流排3之间具有间隔间隙，绝缘件4设置于该间隙内，并且绝缘件4的两侧分别与相邻汇流排3相抵接，使得绝缘件4覆盖了第一电池组1汇流排3与第二电池组2汇流排3之间的间隙，此时绝缘件4不仅能够增强相邻汇流排3之间的绝缘性，而且还能对位于绝缘件4两侧的汇流排3以及电池组起到限位作用，防止汇流排3及电池组发生移位，从而提高了电池内部结构的可靠性。
在本实施例中，绝缘件4的至少一侧与汇流排3粘接，例如绝缘件4的一侧与相邻汇流排的其中之一粘接，或者绝缘件4的两侧与相邻汇流排均粘接，以使绝缘件4的位置稳定，确保相邻汇流排3之间的绝缘性。
进一步地，单体电池的容量A的范围为250Ah～400Ah，则容量A与距离B的比值满足11.5Ah/mm≤A/B≤64Ah/mm。
在本实施例中，单体电池的容量A比较大，以满足更高的电池性能需求。具体地，单体电池的容量A范围为250Ah～400Ah，例如单体电池的容量A为范围为250Ah、300Ah、350Ah、380Ah、400Ah。因此，需要进一步限缩A/B的范围，此时容量A与距离B的比值满足11.5Ah/mm≤A/B≤64Ah/mm，以确保相邻汇流排3之间不会发生拉弧短路问题，避免热失控，提高电池的安全性能。此时，距离B的范围是6mm～22mm，例如距离B可为6mm、12mm、16mm、22mm等。
在上述情况下，A/B的值可为11.5Ah/mm、20Ah/mm、35Ah/mm、47Ah/mm、58Ah/mm、64Ah/mm。
进一步地，汇流排3设置有加强结构。
为了提高汇流排3的结构强度，在不过多占用电池内部空间的情况下，汇流排3上设置有加强结构，进而提高电池装置整体的结构强度，提高电池装置的使用寿命。
具体地，加强结构包括至少一条加强筋，加强筋沿电池组的层叠方向设置。
在汇流排3上设置有至少一条加强筋，加强筋的数量可根据汇流排3的尺寸以及结构强度需求设置，例如：在汇流排3上设置一条、两条、三条等数量的加强筋。
并且，在本实施例中，加强筋沿电池组的层叠方向设置，能提高汇流排3的强度，进而提高电池装置整体的强度，避免电池膨胀导致相邻电池汇流排3距离过近的问题。
进一步地，汇流排3至少一侧的边角处设置有缺角结构6。
如图4a-图5所示，在汇流排3至少一侧的边角处设置有缺角结构6，可以汇流排3的一侧边角处设置缺角结构6，也可以汇流排3的两侧边角处设置缺角结构6。具体地，在相邻汇流排3的相对侧的至少一个边角处设置缺角结构6，使得相邻汇流排3在边角处的距离增大，进一步防止相邻汇流排3之间发生拉弧短路。相邻汇流排3相对侧的边角处所设置的缺角结构可以相同，也可以不同。
在本实施例中，如图5所示，两个相邻汇流排3的相对侧边角处成型有缺角结构6，并且相邻汇流排3相对侧的边角处所设置的缺角结构不同，使结构设置的灵活性增加，并且在保证汇流排过流能力的情况下，通过缺角结构的设置拉远了相邻汇流排3在边角处的距离，保证相邻汇流排3不会发生短路拉弧。
进一步地，缺角结构6为直角倒角，缺角结构6的直角边长度a的范围是3mm～18mm。
在本实施例中，缺角结构6可为直角倒角，这种缺角结构比较容易加工成型，有利于简化制造工艺，而且能使相邻汇流排的距离更远，避免短路拉弧的效果更好。如图5所示，右侧汇流排3的边角处设置有直角倒角，缺角结构6的直角边长度是指汇流排3设置于单体电池壳体5的上表面后，汇流排3与壳体5上表面露出区共同形成的直角三角形的任一直角边的边长尺寸。
根据汇流排3的尺寸和电池性能需求的不同，缺角结构6的直角边长度a可为3mm～18mm。例如，缺角结构6的直角边长度a可为3mm、6mm、10mm、12mm、15mm、18mm。
如果缺角结构6的直角边长度a过大，则汇流排3切削掉边角比较多，会影响汇流排3的过流能力；而如果缺角结构6的直角边长度a过小，则对相邻汇流排距离的拉远作用不大，进一步避免短路拉弧的效果较差。而本实施例中，缺角结构6的直角边长度a的范围是3mm～18mm，该范围内缺角结构6既能保证汇流排的过流能力，又能进一步提升避免短路拉弧的效果。
进一步地，缺角结构6为倒圆角，倒圆角的半径r的范围是1mm～8mm。
在本实施例中，缺角结构6也可为倒圆角，这种缺角结构切削的汇流排边角比较少，更有利于确保汇流排的过流能力。如图5所示，左侧汇流排3的边角处设置有倒圆角，根据汇流排3的尺寸和电池性能需求的不同，倒圆角的半径r可为1mm～8mm，例如倒圆角的半径r可为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm。
如果倒圆角的半径r过大，则汇流排3切削掉边角比较多，会影响汇流排3的过流能力；而如果倒圆角的半径r过小，进一步避免短路拉弧的效果较差。而本实施例中，倒圆角的半径r的范围是1mm～8mm，该范围内倒圆角既能保证汇流排的过流能力，又能进一步提升避免短路拉弧的效果。
本实施例还提供一种电池包，包括箱体7以及上述实施例的电池装置，电池装置设置于箱体7内。
如图1-3所示，电池包的箱体7为类长方体形结构，箱体7顶部与顶盖配合，箱体7包括底板和边框，边框围设于底板的边缘处并形成容纳空间，本实施例的电池装置设置于该容纳空间内。当然，本实施例的电池包还具有现有电池包都具有的电气元件和结构(如电池管理系统等)，此不赘述。
这种电池包中，单个单体电池的容量为A，第一电池组1中汇流排3边缘与第二电池组2中汇流排3边缘之间距离为B，容量A与距离B的比值满足3.3Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm，使得电池包能在满足电池续航要求的情况下，保证电池组中汇流排3具有足够的过流能力，当电池在进行大倍率快充时，汇流排3产生的热量较小，相邻电池组的汇流排3之间不易发生拉弧短路现象，大大降低了热失控风险，提高了电池的安全性能，同时还能确保电池整体的充放电速率。
本实施例的电池包可用于乘用汽车、商用汽车等。
下面对本实施例电池包中相邻电池组的汇流排3之间是否发生短路的测试方法进行叙述：
对于各实施例和对比例，按照表1中的容量A，在进行测试时，取100个相同规格的单体电池，分成两个电池组，每个电池组包括50个单体电池，测量每个电池的输出电压，然后计算100个电池的输出电压之和为U1。对于每个电池组，将汇流排焊接至单体电池的电流输出端，按照表1中的距离B，以将50个单体电池串联，然后将两个电池组串联形成电池装置。其中，各实施例和对比例的电池装置除了容量A和距离B之外的其它规格参数均相同。将锂电池充放电柜的充放电线束分别电连接电池装置的正极输出端和负极输出端，测量电池装置的输出电压U2。计算U2/U1，若U2/U1≥0.9，则判定汇流排之间没有短路，合格；若U2/U1＜0.9，则判定汇流排之间短路，不合格。其中，单体电池的容量A、相邻汇流排之间的间隔距离B，如表1所示。
接下来，对充电时长的测试方法进行叙述：
对于各实施例和对比例，按照表1中的容量A，在进行测试时，取100个相同规格的单体电池，分成两个电池组，每个电池组包括50个单体电池，对于每个电池组，将汇流排焊接至单体电池的电流输出端，按照表1中的距离B，以将50个单体电池串联，然后将两个电池组串联形成电池装置。其中，各实施例和对比例的电池装置除了容量A和距离B之外的其它规格参数均相同。以1C的倍率将电池装置放电至0％，然后在2.2C的充电倍率下，测量电池装置从10％SOC(State of Charge，电池的电荷状态)充电至80％SOC的充电时长，若充电时长大于20分钟，则判定充电时长测试不合格；若充电时长小于或等于20分钟，则充电时长测试合格。
接下来，对单体电池容量A的测试方法进行叙述：
在25℃下，以0.33C的倍率，将单体电池充电至100％SOC的状态，然后静置1小时。将锂电池充放电柜的充放电线束分别电连接单体电池的正极柱和负极柱，按照0.33C的倍率将单体电池的SOC从100％放电至0％，采集单体电池的容量A。
表1
通过以上表格的测试数据可知：
针对实施例1～实施例10，容量A与距离B的比值在3.3Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm范围内，汇流排之间没有出现短路，并且充电时长测试合格，能在满足电池续航要求的情况下，保证汇流排具有足够的过流能力，当电池在进行大倍率快充时，汇流排产生的热量较小，汇流排之间不易发生拉弧短路现象，大大降低了热失控风险，提高了电池的安全性能，同时还能确保电池整体的充放电速率。
针对对比例1和对比例3，容量A与距离B的比值过小，充电时长测试不合格，电池在高压大倍率充电下，充电速率较慢，影响电池装置的使用性能。
针对对比例2和对比例4，容量A与距离B的比值过大，汇流排之间出现短路，影响电池的使用安全。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (24)

1.一种电池装置，其特征在于，包括：相邻设置的第一电池组(1)和第二电池组(2)，所述第一电池组(1)和所述第二电池组(2)均包括至少两个单体电池，在同一电池组中至少两个所述单体电池的电流输出端通过汇流排(3)电连接；所述第一电池组(1)中所述单体电池的排列方向平行于所述第二电池组(2)中所述单体电池的排列方向，单个所述单体电池的容量为A，所述第一电池组(1)中所述汇流排(3)边缘与所述第二电池组(2)中所述汇流排(3)边缘之间距离为B，容量A与距离B的比值满足3.3Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。
2.根据权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述第一电池组(1)中各所述单体电池沿第一方向排列设置，容量A与距离B的比值满足3.3Ah/mm≤A/B≤145Ah/mm。
3.根据权利要求2所述的电池装置，其特征在于，所述第一电池组(1)和所述第二电池组(2)沿所述第一方向排列，容量A与距离B的比值满足3.3Ah/mm≤A/B≤140Ah/mm。
4.根据权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述第一电池组(1)和所述第二电池组(2)沿第二方向排列，容量A与距离B的比值满足3.5Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。
5.根据权利要求1所述的电池装置，其特征在于，还包括绝缘件(4)，所述绝缘件(4)设置在所述第一电池组(1)的所述汇流排(3)与所述第二电池组(2)的所述汇流排(3)之间。
6.根据权利要求5所述的电池装置，其特征在于，所述绝缘件(4)的电阻率范围是1×1014Ω·cm～1×1015Ω·cm。
7.根据权利要求5所述的电池装置，其特征在于，容量A与距离B的比值满足3.5Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。
8.根据权利要求5所述的电池装置，其特征在于，所述绝缘件(4)的顶部高于所述汇流排(3)的顶部，或者所述绝缘件(4)的顶部与所述汇流排(3)的顶部齐平。
9.根据权利要求8所述的电池装置，其特征在于，所述绝缘件(4)的顶部高于所述汇流排(3)的顶部，所述绝缘件(4)顶部高出所述汇流排(3)顶部的高度为h，0.05mm≤h≤2mm。
10.根据权利要求5所述的电池装置，其特征在于，所述绝缘件(4)同时设置于所述第一电池组(1)和所述第二电池组(2)的部分上表面。
11.根据权利要求10所述的电池装置，其特征在于，所述单体电池包括壳体(5)，所述壳体(5)的上表面具有露出区，所述绝缘件(4)设置于所述露出区。
12.根据权利要求11所述的电池装置，其特征在于，容量A与距离B的比值满足3.7Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。
13.根据权利要求5所述的电池装置，其特征在于，所述绝缘件(4)覆盖所述汇流排(3)的部分上表面，所述绝缘件(4)与所述汇流排(3)的重叠面积为S，200mm2≤S≤2600mm2。
14.根据权利要求13所述的电池装置，其特征在于，容量A与距离B的比值满足4Ah/mm≤A/B≤150Ah/mm。
15.根据权利要求5所述的电池装置，其特征在于，所述绝缘件(4)抵接于所述第一电池组(1)的所述汇流排(3)与所述第二电池组(2)的所述汇流排(3)之间。
16.根据权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述单体电池的容量A的范围为250Ah～400Ah，则容量A与距离B的比值满足11.5Ah/mm≤A/B≤64Ah/mm。
17.根据权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述汇流排(3)设置有加强结构。
18.根据权利要求17所述的电池装置，其特征在于，所述加强结构包括至少一条加强筋，所述加强筋沿所述电池组的层叠方向设置。
19.根据权利要求1-18任一项所述的电池装置，其特征在于，所述汇流排(3)至少一侧的边角处设置有缺角结构(6)。
20.根据权利要求19所述的电池装置，其特征在于，所述缺角结构(6)为直角倒角，所述缺角结构(6)的直角边长度a的范围是3mm～18mm。
21.根据权利要求19所述的电池装置，其特征在于，所述缺角结构(6)为倒圆角，所述倒圆角的半径r的范围是1mm～8mm。
22.根据权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述单体电池的容量A的取值范围是70Ah～720Ah。
23.根据权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述第一电池组(1)中所述汇流排(3)边缘与所述第二电池组(2)中所述汇流排(3)边缘之间距离B的取值范围是4mm～22mm。
24.一种电池包，其特征在于，包括箱体(7)以及权利要求1-23任一项所述的电池装置，所述电池装置设置于所述箱体(7)内。
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