CN203553223U - 大容量锂离子电池包的安全结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大容量锂离子电池包的安全结构，其包括壳体、盖体、电芯、电解液、电性连接片和极柱，所述壳体内设有若干电芯收容槽，盖体盖合于壳体之上，所述电性连接片包括上、下接触片，其分别与盖体、壳体一体成型，上、下接触片结构一致，其包括一矩形片状的基体，基体上表面向上凸出至少一个电性接触部，在靠近电性接触部处还设有防爆膜。与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：当电池因内在或外在原因导致其内部电解液冲破防暴膜后，其内部的电解液便会从安全阀开启孔中进入导流槽，并经过流孔进入壳体的第一收容空间，由于第一收容空间上盖设有盖体，因此，可将流出的电解液与空气隔离，从而保障了电池包的安全使用。

Description

大容量锂离子电池包的安全结构

【技术领域】

本实用新型涉及新能源技术领域，尤其涉及一种大容量锂离子电池包的安全结构。 

【背景技术】

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庞，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片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。 

在现有的锂离子电池组中，如果电池因过充、过放或短路引起电池安全装置开启后，电解液就会泄漏出来并直接暴露在空气中。众所周知，锂离子电解液中的溶剂都是易燃物，电解液中的六氟磷酸锂会吸收空气中的水份，而变成氟化氢，氟化氢有强腐蚀性，会对空气及人员产生很大的危害，并且泄漏出来 的电解液在高温的情况下会有起火的危险。 

鉴于以上弊端，实有必要提供一种大容量锂离子电池包的安全结构以克服上述缺陷。 

【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，并适用大批量生产的大容量锂离子电池包的安全结构。 

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的安全结构，其包括壳体、盖体、电芯、电解液、电性连接片和极柱，所述壳体内设有若干电芯收容槽，盖体盖合于壳体之上，所述电性连接片包括上、下接触片，其分别与盖体、壳体一体成型，上、下接触片结构一致，其包括一矩形片状的基体，基体上表面向上凸出至少一个电性接触部，在靠近电性接触部处还设有防爆膜。 

作为本实用新型大容量锂离子电池包的安全结构的一种改进，所述电芯收容槽为若干独立的上端开口的圆筒，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第一收容空间。 

作为本实用新型大容量锂离子电池包的安全结构的一种改进，所述盖体的顶部和壳体的底部还开设有导流槽，所述导流槽内开设有焊接孔、安全阀开启孔和回流孔，所述焊接孔的位置对应于上、下接触片的电性连接部，安全阀开启孔的位置对应于上、下接触片上的防爆膜，回流孔的位置对应于第一收容空间。 

作为本实用新型大容量锂离子电池包的安全结构的一种改进，所述上、下接触片部分裸露并与电芯的正、负极片电性接触形成串并联电芯，所述极柱设 置于串并联电芯的总正或总负极处。 

作为本实用新型大容量锂离子电池包的安全结构的一种改进，所述上、下接触片与盖体、壳体一体成型后的裸露部分分别为上、下接触片的电性接触部，电芯的正、负极片上还焊接有集流片，前述的电性接触部与集流片电性接触。 

作为本实用新型大容量锂离子电池包的安全结构的一种改进，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。 

作为本实用新型大容量锂离子电池包的安全结构的一种改进，所述的上接触片或下接触片之间还连接有电性连接臂。 

作为本实用新型大容量锂离子电池包的安全结构的一种改进，所述电芯收容槽的直径与所收容的电芯的直径一致。 

与现有技术相比，本实用新型大容量锂离子电池包的安全结构具有以下优势：当电池因内在或外在原因导致其内部电解液冲破防暴膜后，其内部的电解液便会从安全阀开启孔中进入导流槽，并经过流孔进入壳体的第一收容空间，由于第一收容空间上盖设有盖体，因此，可将流出的电解液与空气隔离，从而保障了电池包的安全使用。 

【附图说明】

图1为本实用新型大容量锂离子电池包立体图； 

图2为本实用新型大容量锂离子电池包去掉盖体塑料部分的立体图； 

图3为本实用新型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为本实用新型大容量锂离子电池包所涉及的两接触片通过电性臂连接的立体图； 

图6为本实用新型大容量锂离子电池包俯视图； 

图7为图6所述大容量锂离子电池包沿A—A方向的剖视图； 

图8为图6所述大容量锂离子电池包沿B—B方向的剖视图； 

图9为图6所述大容量锂离子电池包沿C—C方向的剖视图； 

图10为本实用新型大容量锂离子电池包俯视图所涉及的散热管的立体图。 

【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10所示，本实用新型一种大容量锂离子电池包100，其包括壳体10、盖体20、电芯30、电解液、电性连接片40和极柱50，所述壳体10内设有若干电芯收容槽13，盖体20盖合于壳体10之上，所述电性连接片40与盖体20和/或壳体10一体成型，所述电性连接片40至少有部分从盖体20和/或壳体10中裸露出来并与电芯的正和/或负极片电性接触形成串并联电芯，所述极柱50设置于串并联电芯的总正或总负极处。 

下面以电性连接片40与盖体20和壳体10一体成型为例进行详细说明如下： 

壳体10呈矩形框体结构，其包括底面11以及自底面四周向上延伸形成的侧壁12。壳体10内设有若干电芯收容槽13，电芯收容槽13为上端开口的圆筒，收容槽13的侧壁之间或收容槽的侧壁与壳体内侧壁之间形成第一收容空间14，各电芯收容槽13之间还加设有加强筋15，电芯收容槽13的直径与其所收容的电芯直径基本一致。前述收容槽13里放置的电芯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收容槽的底部还设有散热管60，这些散热管60可将这些收容有并联电芯的收容槽联通形成一个整体，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。 

盖体20呈矩形块状结构，用于盖合在壳体10上，其包括上端面21以及盖合于壳体的下端面。盖体20的顶部和壳体的底部还开设有导流槽70，所述导流槽70内开设有焊接孔71、安全阀开启孔72和回流孔73。所述焊接孔71的位置对应于上、下接触片的电性连接部，安全阀开启孔72的位置对应于上、下接触片上的防爆膜，回流孔的位置对应于第一收容空间。 

电性连接片40包括上、下接触片（41、42），所述的上、下接触片（41、42）结构一致，其均包括一矩形片状的基体411，基体411上表面向上凸出至少一个电性接触部412，所述的电性接触部412其实质是基体的表面向上突起形成的带有圆顶的小突起。上接触片41或下接触片42之间还连接有电性连接臂413，所述的电性接触臂413在通过较大电流时便会熔断。前述部分电性接触部412旁边还设有防薄膜414，该防爆膜414是由上、下接触片（41、42）的基体上厚度较薄的部分形成的。 

在加工制造装配的过程中，首先加工的是五金件，其包括电性连接片40，正负极柱（51、52）和集流片等，再将部分五金件按图纸要求放入注塑用的模具中，接着注塑成型内设有五金件的塑料壳体10和盖体20。在成型的过程中，盖体20的顶部和壳体的底部成型出导流槽70，所述导流槽内开设有焊接孔71、安全阀开启孔72和回流孔73。所述焊接孔71的位置对应于上、下接触片（41、42）的电性接触部412，所述安全阀开启孔72的位置对应于上、下接触片上的防爆膜414，所述回流孔73的位置对应于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的第一收容空间14。 

电性连接片40包括上、下接触片（41、42），所述上接触片41在盖体20中的具体设置的位置是这样的：矩形片状的基体411埋设于盖体的塑料材料之中，基体411上表面向上凸出的电性接触部412从盖体中裸露出来并处于盖体20的下端面，其与电芯30的正或负极片相互对应。所述的下接触片42在壳体10中的具体结构是这样的：矩形片状的基体411埋设于壳体10的塑料材料之中，基体上表面向上凸出的电性接触部412从壳体中裸露出来并处于收容槽13的底部，其与电芯的正或负极片相互对应；为了便于组装成串并联的电芯，通常将部分两个相邻的上、下接触片之间先互相电性接触后再成型在一起。 

随后，开始制作电芯30，所述电芯30在制造过程中，一般采用纵向留白的涂布方式，卷绕时使留白部分错开，这样正极的一端，铝泊露出隔膜，负极的一端，铜泊露出隔膜；再将外露部分压紧拍平，又在电芯的正极用超声波（或者激光焊的方式）焊接上正极集流片，负极用电阻焊的方式（或者激光焊的方式）焊接上负极集流片，焊完后装入壳体的电芯收容槽中，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，所有电芯30全部装入电芯收容槽13后，再压紧，这样，电芯一端的正极集流片或负极集流片便会抵接至下接触片的电性接触部412上。 

再将整个壳体10（包含内装的电芯）翻过来，使壳体10底部朝上，用激光点焊的方式通过底部导流槽70上设置的焊接孔71将正或负极集流片和预埋在壳体10内的下接触片42的电性接触部412焊接在一起，再用密封条对导流槽70进行密封，又将整个壳体10（包含内装的电芯）正放，在壳体10上盖上盖体20，并用相同的方式，将正负极集流片与预埋在盖体里面的上接触片的电性 接触部焊接在一起。 

最后，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，至此一个完整的电池包组装完成。 

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）内含有五金件的电池包的壳体和盖体采用一次性注塑成型的技术，节省工艺，提高了生产的效率，同时也增强了电性接触的稳定性；2）所有并联电芯均可共用电解液，提高了单体电池的一致性；3）由于五金件均为预 埋在壳体或盖体中，因此，整个电池包结构紧凑，同等容量下，其体积较小。4）当某个单体电芯容量较低时，在放电一段时间后，此电芯的电压会比正常电芯要低一点，此时和这个电芯并联的其它电芯就会对这个电池充电，在这种时候上、下接触片之间的连接臂就会起到均衡电芯的容量的作用，在这种时候上、下接触片之间的连接臂之间的电流是比较低的。当某个单体电芯发生故障时，其他与之并联的电芯便会通过上、下接触片之间的连接臂对故障电池进行充电，当充电电流过大时，前述的连接臂便会熔断，从而将故障电池与电池包的其他电芯隔离开来，从而保证了电池包的安全。5）当电芯发生故障时，电池包内部会产生大量的热量，在热量的积累过程中，电解液也会产生大量的气体，从而冲破电性连接片上的防爆膜，并从安全阀开启孔中流入盖体或壳体的导流槽中，并最终部分会从导流槽中的回流孔流进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的第一收容空间。 

本实用新型一种大容量锂离子电池包的安全结构，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 (8)

1.一种大容量锂离子电池包的安全结构，其包括壳体、盖体、电芯、电解液、电性连接片和极柱，所述壳体内设有若干电芯收容槽，盖体盖合于壳体之上，其特征在于：所述电性连接片包括上、下接触片，其分别与盖体、壳体一体成型，上、下接触片结构一致，其包括一矩形片状的基体，基体上表面向上凸出至少一个电性接触部，在靠近电性接触部处还设有防爆膜。

2.根据权利要求1所述的大容量锂离子电池包的安全结构，其特征在于：所述电芯收容槽为若干独立的上端开口的圆筒，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的安全结构，其特征在于：所述盖体的顶部和壳体的底部还开设有导流槽，所述导流槽内开设有焊接孔、安全阀开启孔和回流孔，所述焊接孔的位置对应于上、下接触片的电性连接部，安全阀开启孔的位置对应于上、下接触片上的防爆膜，回流孔的位置对应于第一收容空间。

4.根据权利要求1所述的大容量锂离子电池包的安全结构，其特征在于：所述上、下接触片部分裸露并与电芯的正、负极片电性接触形成串并联电芯，所述极柱设置于串并联电芯的总正或总负极处。

5.根据权利要求1所述的大容量锂离子电池包的安全结构，其特征在于：所述上、下接触片与盖体、壳体一体成型后的裸露部分分别为上、下接触片的电性接触部，电芯的正、负极片上还焊接有集流片，前述的电性接触部与集流片电性接触。

6.根据权利要求4所述的大容量锂离子电池包的安全结构，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。

7.根据权利要求1所述的大容量锂离子电池包的安全结构，其特征在于：所述的上接触片或下接触片之间还连接有电性连接臂。

8.根据权利要求1-7所述的任一大容量锂离子电池包的安全结构，其特征在于：所述电芯收容槽的直径与所收容的电芯的直径一致。

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