CN203521509U - 大容量锂离子电池包 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了大容量锂离子电池包，包括壳体、盖体、电芯、电性连接片组件和极柱；壳体内设置有多个电芯收容槽；盖体组合于所述壳体之上；每个电芯包括正极片及负极片；所述电性连接片组件包括上接触片及下接触片，上接触片与所述盖体一体成形并部分裸露于所述盖体，下接触片与所述壳体一体成型并部分裸露于所述壳体，所述上接触片及下接触片分别设置于所述电芯的两端，所述上接触片及所述下接触片的裸露部分与所述电芯的正和/或负极片电性接触使所述多个电芯形成串并联电芯。本实用新型具有以下优势：1）提高了生产效率；2）保障了电池包的安全；3）降低了物料成本；4）防止电池因热量剧增而带来的安全风险；5）方便售后服务。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种大容量锂离子电池包。
【背景技术】
与传统的锌锰干电池相比，锂离子电池作为一种新型储能电源，具有能量高、工作电压高、工作温度范围宽、体积小、贮存寿命长等优点，已成为新一代绿色环保电池，迅速成为电源市场的新宠，特别是磷酸铁锂电池，其已经成为电动汽车的首选动力电源。
然而，由于单体磷酸铁锂电池工作电压低和容量小的特点，因此，其很少被单独使用。现有电动汽车上使用的动力电源都是由若干单体磷酸铁锂电池进行串并联后形成的电池组。其具体做法是：先制好若干单体磷酸铁锂电池，再根据电动车的动力需要，计算出需要多少个单体磷酸铁锂电池进行串并联组合，再采用锁螺丝或者点焊的方式并凭借金属连接板将多个单体磷酸铁锂电池串联和并联起来，形成一个符合规定的电池组。该种电池组的最大不足之处在于：组装工序繁琐，在组装过程中会耗费大量的人力，另外，组装后的电池组体积较大，不便于充分利用电动车内的有限空间。
鉴于以上弊端，实有必要提供一种大容量锂离子电池包以克服上述缺陷。
【实用新型内容】
本实用新型的目的是提供一种结构简单，制造工艺简化、安全性能高、维修快捷，并适用大批量生产的大容量锂离子电池包。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种大容量锂离子电池包，包括一个壳体、一个盖体、多个电芯、一个电性连接片组件和两个极柱；所述壳体内设置有多个电芯收容槽；所述盖体组合于所述壳体之上；每个电芯包括一正极片及一负极片且每个电芯收容于对应一个电芯收容槽内；所述电性连接片组件包括多个上接触片及多个下接触片，所述多个上接触片与所述盖体一体成形并部分裸露于所述盖体，所述多个下接触片与所述壳体一体成型并部分裸露于所述壳体，所述多个上接触片及所述多个下接触片分别设置于所述多个电芯的两端，所述多个上接触片及所述多个下接触片的裸露部分与所述多个电芯的正和/或负极片电性接触使所述多个电芯形成串并联电芯；所述两个极柱分别设置于串并联电芯的总正极及总负极处。
作为本实用新型大容量锂离子电池包的一种改进，所述电芯收容槽为多个独立的且上端开口的圆筒，收容槽的侧壁之间或收容槽的侧壁与壳体内侧壁之间形成多个第一收容空间。
作为本实用新型大容量锂离子电池包的一种改进，所述多个上接触片及所述多个下接触片结构相同，每个上接触片包括一矩形片状的上基体及至少一个自所述上基体的上表面凸出的上电性接触部，每个下接触片包括一矩形片状的下基体及至少一个自所述下基体的上表面凸出的下电性接触部。
作为本实用新型大容量锂离子电池包的一种改进，其中一部分的上接触片中的相邻两个上接触片之间还连接有一个上电性连接臂；其中一部分的下接触片中的相邻两个下接触片之间还连接有下一个下电性连接臂。
作为本实用新型大容量锂离子电池包的一种改进，每个上接触片在靠近所述上电性接触部处还设有上防爆膜；每个下接触片在靠近所述下电性接触部处还设有下防爆膜。
作为本实用新型大容量锂离子电池包的一种改进，所述多个上接触片与所述盖体一体成型后的裸露部为所述上接触片的所述上电性接触部以及所述上防爆膜；所述多个下接触片与壳体一体成型后的裸露部分为所述下接触片的下电性接触部以及下防爆膜；每个电芯的两端分别焊接有与正极片及负极片电连接的正集流片及负集流片，每个上电性接触部及每个下电性接触部与每个电芯的正集流片或负集流片电性接触。
作为本实用新型大容量锂离子电池包的一种改进，所述盖体与所述壳体相背的表面上开设有上导流槽，所述上导流槽内开设有多个上焊接孔、多个上安全阀开启孔和多个上回流孔；每个上焊接孔的位置对应于一个上电性接触部，每个上安全阀开启孔的位置对应于一个上防爆膜，每个回流孔的位置对应于一个第一收容空间；所述壳体的底壁与所述盖体相背的表面开设有下导流槽，所述下导流槽内开设有多个下焊接孔、多个下安全阀开启孔和多个下回流孔，每个下焊接孔的位置对应于一个下电性接触部，每个下安全阀开启孔的位置对应于一个下防爆膜，每个下回流孔的位置对应于一个第一收容空间。
作为本实用新型大容量锂离子电池包的一种改进，所述盖体还包括一个朝向所述壳体的下表面，所述下表面延伸出多个相互连接在一起的盖合部，所述多个上接触片设置于所述多个盖合部内，每个盖合部为圆柱状且扣合于对应一个电芯收容槽上且每个盖合部内收容一个电连接至对应一个电芯的导电柱。
作为本实用新型大容量锂离子电池包的一种改进，所述导电柱焊接于所述上电性接触部上，所述导电柱包括基部和自基部向外延伸的插接柱；所述收容于电芯收容槽内电芯朝向盖体的一端安装有绝缘的电芯顶盖，所述电芯顶盖的中央位置处设有弹性夹持片，所述弹性夹持片呈未封闭圆台状，其设有供插接柱插入的收容区域。
作为本实用新型大容量锂离子电池包的一种改进，所述收容并联电芯的收容槽的底部通过一散热管联通在一起。
与现有技术相比，本实用新型大容量锂离子电池包具有以下优势：
1）由于电性连接片组件与盖体、壳体一体成型，属于一种预埋设的工艺，其相对于传统的采用锁螺丝或者点焊的方式将多个单体磷酸铁锂电池串联和并联起来的工艺，节省了很多工序，提高了生产效率；
2）所述上接触片或下接触片之间还连接有上电性连接臂或下电性连接臂，该上、下电性连接臂在大电流通过时便会熔断，保障了电池包的安全使用；
3）省去了传统圆柱电池的钢壳和盖帽，降低了物料成本；
4）并联电芯所在收容槽的底部之间相互是联通的，便于提高单体电池的容量，同时，当某个单体电池因故障发热，其热量可以由众多个电芯分担，防止电池因热量剧增而带来的安全方面的风险；
5）方便售后的维修。
【附图说明】
图1为本实用新型第一实施方式提供的大容量锂离子电池包立体图；
图2为图1所示的大容量锂离子电池包去掉盖体塑料部分的立体图；
图3为图1所示的大容量锂离子电池包的电芯与电性连接片连接的立体图；
图4为图3所示立体图的另一视角的立体图；
图5为图3所示的其中一个电芯的剖视示意图；
图6为图1所示大容量锂离子电池包的电性连接片组件的立体图；
图7为本实用新型大容量锂离子电池包俯视图及仰视图；
图8为图7所述大容量锂离子电池包沿A—A方向的剖视图；
图9为图7所述大容量锂离子电池包沿B—B方向的剖视图；
图10为图8中圆形C及圆形D的局部放大图；
图11为本实用新型第二实施方式的大容量锂离子电池包的剖视示意图；
图12图11中圆形E的局部放大图；
图13为图11所示的大容量锂离子电池包的盖体的盖合部的立体图；
图14为图11所示的大容量锂离子电池包的盖体的导电柱的立体图；
图15为图11所示的大容量锂离子电池包的盖体的夹持片的立体图；
【具体实施方式】
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型。
请参考图1至图4所示，本实用新型第一实施方式提供的大容量锂离子电池包100，包括一个壳体10、一个盖体20、多个电芯30、一个电性连接片组件40和两个极柱50。
请同时参阅图5至图9，所述壳体10呈矩形框体结构且由塑料成型制成，其包括一底壁11以及自底壁四周向上延伸形成的侧壁12。所述壳体10内于所述底壁11上设置有多个电芯收容槽13，每个电芯收容槽13为一个上端开口的圆筒。所述收容槽13的侧壁之间或所述收容槽13的侧壁与所述壳体10的内侧壁之间形成多个第一收容空间14。本实施方式中，所述多个电芯收容槽13之间间隔设置，两个电芯收容槽13之间还设置有一个加强筋15。所述电芯收容槽13材质为PP或PE，能耐锂离子电解液的腐蚀。所述壳体10的底壁11与所述侧壁12相背的表面上均开设有下导流槽111，所述下导流槽111内开设有多个下焊接孔112、多个下安全阀开启孔113和多个回流孔114。
所述盖体20呈矩形块状结构且由塑料成型制成，所述盖体20用于组合在所述壳体10与所述底壁11相背的一侧。所述盖体20包括一个上表面21以及一个用于组合至所述壳体10的与所述上表面21相背的下表面22。所述盖体20的上表面21开设有上导流槽211，所述上导流槽211内开设有贯穿至所述下表面22的多个上焊接孔212、多个上安全阀开启孔213和多个上回流孔214。
每个电芯30为圆柱状且内部收容有电解液，每个电芯30的直径对应于每个电芯收容槽13的直径。在其他实施方式中，每个电芯30也可是长方体状或其他形状，相对应的，每个电芯收容槽13的形状也为长方体状或其他形状。所述电芯收容槽13里收容的所述电芯30主要有两种连接方式，其一为串联，其二为并联，对于收容并联电芯的电芯收容槽13的底部和/或顶部还设有散热管60，这些散热管60将这些收容有并联电芯的电芯收容槽13联通形成一个整体，散热管60可采用多种结构，在本实用新型中，其选用弯折的铜管制作而成。
每个电芯30通过一正极片31及一负极片32相互缠绕形成，在每个电芯30的一端焊接上（用超声波、电阻焊或者激光焊的方式）一个与所述正极片31电连接的正极集流片71(如图10所示)，在另一端焊接上（用超声波、电阻焊或者激光焊的方式）一个与所述负极片32电连接的负极集流片72(如图10所示)。
所述电性连接片组件40包括多个上接触片41及多个下接触片42，每个上接触片41及每个下接触片42结构相同且均由金属制成。每个上接触片41包括一个矩形片状的上基体411，每个上基体411的上表面凸出至少一个上电性接触部412，所述的上电性接触部412其实质是基体411的表面向上突起形成的带有圆顶的小突起。其中一部分的上接触片41的相邻两个上接触片41之间还连接有一个上电性连接臂413，所述的上电性接触臂413的面积远小于所述上基体411的面积，如此在通过该上电连性连接臂413的电流超过一预定值便会熔断。每个上基体411于上电性接触部413的旁边还设有一个上防爆膜414，该上防爆膜414与所述上基体411为一体成型且该上防爆膜414的厚度小于所述上基体411的厚度。同样的，每个下接触片42也包括一个矩形片状的下基体421，每个下基体421上表面凸出至少一个下电性接触部412，其中一部分的上接触片41的相邻两个下接触片42之间还连接有一个下电性连接臂423。
所述两个极柱50由金属制成且包括一个圆柱形的正极柱51及一个圆柱形的负极柱52。
在加工制造及装配所述大容量锂离子电池包100的过程中，首先加工金属件，金属件包括电性连接片组件40，正、负极柱51、52、散热管70，再将部分的金属件放入分别用于形成所述壳体10及所述盖体20的注塑用的模具中，其中，所述上接触片41、所述正、负极柱51、52放入用于形成所述盖体20的模具中，所述下接触片42及所述散热管60放入于形成所述壳体10模具中。在其他实施方式中，所述散热管60也可以放入于形成盖体20的模具中或者放入于形成壳体10及所述盖体20的模具中。然后注塑成型内部埋设有金属件的塑料壳体10和盖体20。
在成型的过程中，壳体10的底壁11与所述侧壁12相背的表面(在壳体10与盖体20组合后即底壁11与所述盖体20相背的表面)成型出下导流槽111。所述下导流槽111内开设有多个下焊接孔112、多个下安全阀开启孔113和多个下回流孔114。盖体20的上表面21(在壳体10与盖体20组合后即盖体20与所述壳体10相背的表面)成型出上导流槽211。所述上导流槽211内开设有多个上焊接孔212、多个上安全阀开启孔213和多个上回流孔214。
所述上接触片41在盖体20中的具体设置的位置是这样的：矩形片状的上基体411埋设于盖体的塑料材料之中，上基体411上表面凸出的电性接触部412及上防爆膜414从盖体20中裸露出来并处于盖体20的下表面22，其与电芯30的正极片31或负极片32相互对应。所述的下接触片42在壳体10中的具体结构是这样的：矩形片状的下基体421埋设于壳体10的塑料材料之中，下基体421上表面凸出的下电性接触部4222从壳体中裸露出来并处于对应一个电芯收容槽13的底部，其与对应一个电芯30的正极片31或负极片32相互对应。为了便于组装成串并联的电芯，通常将一部分两个相邻的上接触片41之间通过一个上电性连接臂413先互相电性接触后再成型在一起，将一部分两个相邻的下接触片42之间通过一个下电性连接臂423先互相电性接触后再成型在一起。
然后，将所有电芯30全部装入所有的电芯收容槽13内，再压紧，每个电芯30一端的正集流片71或负极集流片72便会抵接至对应一个下接触片42的一个下电性接触部412上。每个下焊接孔112的位置对应于下接触片41的一个下电性接触部422，每个下安全阀开启孔113的位置对应于下接触片42上的一个下防爆膜424，每个下回流孔114的位置对应于电芯收容槽13的侧壁之间或电芯收容槽的侧壁与壳体11的内侧壁之间形成的一个第一收容空间14。用激光点焊的方式通过下导流槽111上设置的下焊接孔112将每个电芯30的正或负极集流片71、72和预埋在壳体10内的下接触片42的下电性接触部422焊接在一起。
然后将所述盖体20组合至所述壳体10上，其中所述下表面22朝向所述壳体10，每个电芯30的一端朝向所述盖体20。每个上焊接孔212的位置对应于上接触片41的一个上电性接触部412，每个上安全阀开启孔213的位置对应于上接触片41上的一个上防爆膜414，每个上回流孔73的位置对应于电芯收容槽13的侧壁之间或电芯收容槽的侧壁与壳体11的内侧壁之间形成的一个第一收容空间14。用激光点焊的方式通过上导流槽211上设置的上焊接孔212将每个电芯30的正或负极集流片71、72和预埋在盖体20内的上接触片41的上电性接触部412焊接在一起。
最后，再用密封条对上导流槽111及下导流槽211进行密封，将盖体和壳体用超声焊的方式焊在一起，再从盖体上开设的注液孔对装有电芯的各个电芯收容槽进行注液，再用密封条对盖体上表面的导流槽进行密封，装上保护板，如此一个完整的所述大容量锂郭电池包100的组装。所述多个上接触片41及所述多个下接触片41的裸露部分与所述多个电芯的正和/或负极片31、32(本实施方式，电芯的正和/或负极片31、32还通过正负集流片与上接触片41、下接触片电性接触)电性接触使所述多个电芯30形成串并联电芯；所述两个极柱50分别设置于串并联电芯的总正极及总负极处。所述两个极柱再通过电路连接至负载。
请参考图11-15所示，本实用新型还提供了第二实施方式提供一种大容量锂离子电池包300，其与第一种大容量锂离子电池包100在结构上的不同之处在于：盖体90内的上接触片41并非像第一种大容量锂离子电池包那样直接焊接在电芯的朝向盖体90的一端上，而是电芯30朝向盖体的一端电极以插拨的方式与电性连接片进行电性连接。
具体来说：第二实施方式的大容量锂离子电池包300的盖体90包括一个朝向所述壳体10的下表面91，所述下表面91延伸出多个相互连接在一起的盖合部92，每个盖合部92为圆筒状且对应收容一个金属制成的导电柱93，每个盖合部92为圆柱状且对应扣合于对应一个电芯收容槽上。所述导电柱93包括一圆形的基部931和自基部931向外延伸的圆柱形的插接柱932。所述基部931套于所述盖合部92内并于对应一个上电性接触部412电性接触。
收容于电芯收容槽内的电芯30的朝向所述盖体的一端安装有绝缘的电芯顶盖33，所述电芯顶盖33的中央位置处设有夹持片34，所述夹持片34呈未封闭圆台状，该圆台的上下段的直径均大于中段的直径，其设有供导电柱34插入的收容区域341，所夹持片34还与电芯30朝向所述盖体90的一端上的正集流片71或负极流片72电性焊接在一起。如此，盖体90组合于所述壳体10时，每个上接触片41的上电性接触部412通过对应一个导电柱93插入对应一个夹持片34内电连接至对应一个电芯30的正集流片71或负集流片72。所述盖合部92上对应各电芯还开设有注液孔，可通过这些注液孔进行电池的注液。
以本实用新型的大容量电池包内的串并联电芯的连接方式以图3所示为例具体说明如下：
该串并联电芯包含8个单体电池，其编号分别记为I-VIII。先用两个各具有一个电性接触部的第一上接触片分别连接在编号为I、III两个单体电池的正极并引出总正极柱，前述的两个第一上接触片之间还设有连接臂，随后将编号为I、III的两个单体电池的负极分别与编号为II、IV的两个单体电池的正极通过两个第一下接触片电性连接，该两个第一下接触片均包括两个电性接触部且两个第一下接触片之间连接有连接臂，又将编号为II、IV的两个单体电池的负极分别与编号为V、VII的两个单体电池的正极通过两个第二上接触片电性连接，该两个第二上接触片均包括两个电性接触部且两个第二上接触片之间连接有连接臂，然后，将编号为V、VII的两个单体电池的负极分别通过两个第二下接触片电性连接于编号为VI、VIII的两个单体电池的正极，该两个第二下接触片均包括两个电性接触部且两个第二下接触片之间连接有连接臂，最终从编号为VI、VIII的两个单体电池的负极处引出总负极柱。
本实用新型一种大容量锂离子电池包相对于传统电池组具有明显的优势，其主要表现在：1）由于电性连接片组件与盖体、壳体一体成型，属于一种预埋设的工艺，其相对于传统的采用锁螺丝或者点焊的方式将多个单体磷酸铁锂电池串联和并联起来的工艺，节省了很多工序，提高了生产效率；2）所述上接触片或下接触片之间还连接有上电性连接臂或下电性连接臂，该上、下电性连接臂在大电流通过时便会熔断，保障了电池包的安全使用；3）省去了传统圆柱电池的钢壳和盖帽，降低了物料成本；4）并联电芯所在收容槽的底部之间相互是联通的，便于提高单体电池的容量，同时，当某个单体电池因故障发热，其热量可以由众多个电芯分担，防止电池因热量剧增而带来的安全方面的风险；5）方便售后的维修，具体说，当电池包出现故障时，可以打开第二盖体，并将盖帽拔下，这样安设在盖帽上的导电柱便会与电芯顶盖上的设有的夹持片分离，即将电芯断路。此后，更换损坏的电芯即可。
本实用新型一种大容量锂离子电池包，并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。
Claims (10)
1.一种大容量锂离子电池包，包括一个壳体、一个盖体、多个电芯、一个电性连接片组件和两个极柱；其特征在于：所述壳体内设置有多个电芯收容槽；所述盖体组合于所述壳体之上；每个电芯包括一正极片及一负极片且每个电芯收容于对应一个电芯收容槽内；所述电性连接片组件包括多个上接触片及多个下接触片，所述多个上接触片与所述盖体一体成形并部分裸露于所述盖体，所述多个下接触片与所述壳体一体成型并部分裸露于所述壳体，所述多个上接触片及所述多个下接触片分别设置于所述多个电芯的两端，所述多个上接触片及所述多个下接触片的裸露部分与所述多个电芯的正和/或负极片电性接触使所述多个电芯形成串并联电芯；所述两个极柱分别设置于串并联电芯的总正极及总负极处。
2.根据权利要求1所述的大容量锂离子电池包，其特征在于：所述电芯收容槽为多个独立的且上端开口的圆筒，收容槽的侧壁之间或收容槽的侧壁与壳体内侧壁之间形成多个第一收容空间。
3.根据权利要求2所述的大容量锂离子电池包，其特征在于：所述多个上接触片及所述多个下接触片结构相同，每个上接触片包括一矩形片状的上基体及至少一个自所述上基体的上表面凸出的上电性接触部，每个下接触片包括一矩形片状的下基体及至少一个自所述下基体的上表面凸出的下电性接触部。
4.根据权利要求3所述的大容量锂离子电池包，其特征在于：其中部分的上接触片中的相邻两个上接触片之间还连接有一个上电性连接臂；其中部分的下接触片中的相邻两个下接触片之间还连接有下一个下电性连接臂。
5.根据权利要求3所述的大容量锂离子电池包，其特征在于：每个上接触片在靠近所述上电性接触部处还设有上防爆膜；每个下接触片在靠近所述下电性接触部处还设有下防爆膜。
6.根据权利要求5所述的大容量锂离子电池包，其特征在于：所述多个上接触片与所述盖体一体成型后的裸露部为所述上接触片的所述上电性接触部以及所述上防爆膜；所述多个下接触片与壳体一体成型后的裸露部分为所述下接触片的下电性接触部以及下防爆膜；每个电芯的两端分别焊接有与正极片及负极片电连接的正集流片及负集流片，每个上电性接触部及每个下电性接触部与每个电芯的正集流片或负集流片电性接触。
7.根据权利要求6所述的大容量锂离子电池包，其特征在于：所述盖体与所述壳体相背的表面上开设有上导流槽，所述上导流槽内开设有多个上焊接孔、多个上安全阀开启孔和多个上回流孔；每个上焊接孔的位置对应于一个上电性接触部，每个上安全阀开启孔的位置对应于一个上防爆膜，每个回流孔的位置对应于一个第一收容空间；所述壳体的底壁与所述盖体相背的表面开设有下导流槽，所述下导流槽内开设有多个下焊接孔、多个下安全阀开启孔和多个下回流孔，每个下焊接孔的位置对应于一个下电性接触部，每个下安全阀开启孔的位置对应于一个下防爆膜，每个下回流孔的位置对应于一个第一收容空间。
8.根据权利要求1所述的大容量锂离子电池包，其特征在于：所述盖体还包括一个朝向所述壳体的下表面，所述下表面延伸出多个相互连接在一起的盖合部，所述多个上接触片设置于所述多个盖合部内，每个盖合部为圆柱状且扣合于对应一个电芯收容槽上且每个盖合部内收容一个电连接至对应一个电芯的导电柱。
9.根据权利要求8所述的大容量锂离子电池包，其特征在于：所述导电柱焊接于所述上电性接触部上，所述导电柱包括基部和自基部向外延伸的插接柱；所述收容于电芯收容槽内电芯朝向盖体的一端安装有绝缘的电芯顶盖，所述电芯顶盖的中央位置处设有弹性夹持片，所述弹性夹持片呈未封闭圆台状，其设有供插接柱插入的收容区域。
10.根据权利要求1-9所述的任一大容量锂离子电池包，其特征在于：所述收容并联电芯的收容槽的底部通过一散热管联通在一起。
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