CN205882031U - 一种热均衡锂离子电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热均衡锂离子电池包，该电池包包括电池包箱体和安装在电池包箱体内的电池模组，所述电池模组由并列排布的多个电池模块构成，所述电池模块由多个方形单体电芯沿厚度方向叠置构成，电池模块之间用绝缘板分隔开，绝缘板与构成电池模块的单体电芯的外壳紧密贴合，在绝缘板上开有导热孔，在导热孔内充填有膏状绝缘导热材料，所述电池模组为长方体电池模组，在电池模组外表面设有与电池模组表面紧密贴合的导热层，在导热层的外侧铺设有绝缘板，在绝缘板上开有多个导热孔，在导热孔内充填有膏状绝缘导热材料，该热均衡锂离子电池包内部热量可以快速达到均衡，电池模块内各单体电芯的工作电压均衡，电池包的散热、防震效果好。

Description

一种热均衡锂离子电池包

技术领域

本实用新型涉及电池成组技术领域，尤其涉及一种内部热量快速均衡的锂离子电池包。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度、高输出电压、高输出功率、快速充放电以及绿色低公害等优点。随着绿色能源的普及，锂离子电池的应用范围越来越广泛。为了满足大容量与高电压的要求，需要将数个单体电芯先进行并联，组成大容量锂离子电池模块，然后将数个大容量锂离子电池模块串联成高电压大容量锂离子电池模组，高电压大容量锂离子电池模组与电子部件、保护装置、其他外部系统的接口（如高压、辅助低压、通讯等）及外壳组成锂离子电池包。

锂离子电池包通常由数百只单体电芯组成，各单体电芯在电池包内的位置不同，散热效果不一致。由于电池模块内各单体电芯之间存在空隙，空气的热阻较大。电池模块之间进行串联时，模块之间需要绝缘材料隔开防止短路，绝缘材料的热阻同样较大。空气与绝缘材料阻止了电池包内热量快速均衡，造成电池模组内部温差大，影响整个电池包的一致性和可靠性。

由于动力锂离子电池的内阻为毫欧级别，导电连接片的阻值差异将影响电池模块内各单体电芯的电流分布，导致同一个电池模块内单体电芯的工作电压出现差异，这种差异也会放大单体电芯之间的温度差异，进而影响整个电池包的一致性和可靠性。

实用新型内容

实用新型要解决的技术问题是：为了克服上述现有技术中存在的不足，提供一种热均衡锂离子电池包，该热均衡锂离子电池包内部热量可以快速达到均衡，电池模块内各单体电芯的工作电压均衡，电池包的散热、防震效果好。

解决技术问题所采取的技术方案：一种热均衡锂离子电池包，包括电池包箱体和安装在电池包箱体内的电池模组，所述电池模组由并列排布的多个电池模块构成，所述电池模块由多个方形单体电芯沿厚度方向叠置构成，电池模块之间用绝缘板分隔开，绝缘板与构成电池模块的单体电芯的外壳紧密贴合，在绝缘板上开有导热孔，在导热孔内充填有膏状绝缘导热材料。

作为本实用新型的改进：所述电池模组为长方体电池模组，在电池模组外表面设有与电池模组表面紧密贴合的导热层，在导热层的外侧铺设有绝缘板，在绝缘板上开有多个导热孔，在导热孔内充填有膏状绝缘导热材料，电池箱体除上盖板外的其余5面内侧均与电池模组对应面上的绝缘板紧密贴合。

进一步地，绝缘板上导热孔的总面积不小于绝缘板面积的50%。

进一步地，绝缘板上导热孔为圆形孔，导热孔的直径为5—20mm。

作为本实用新型的另一种改进：同一电池模块内的所有单体电芯并联连接，构成电池模组的所有电池模块串联连接，在相邻的电池模块之间设有连接导电排，连接导电排一侧与一个电池模块的所有单体电芯的正极连接，连接导电排的另一侧与另一个电池模块的所有单体电芯的负极连接，在位于电池模组首尾两端的电池模块上还设有总正端导电排和总负端导电排，总正端导电排和总负端导电排分别通过电缆连接电池模组总正端和电池模组总负端。

进一步地，所述单体电芯通过焊接在极柱上的镍片与连接导电排、总正端导电排或总负端导电排连接。

进一步地，所述电缆为由多根相同规格的绝缘导线构成的线束，绝缘导线的数目与构成电池模块的单体电芯的数目相等，多根绝缘导线的一端沿单体电芯叠置方向等距焊接在总正端导电排或总负端导电排上，多根绝缘导线的另一端汇聚焊接于电池模组的总正端或总负端。

进一步地，各绝缘导线在总正端导电排或总负端导电排上焊接的位置与连接单体电芯极柱的镍片在总正端导电排或总负端导电排上的位置一一对应，同一线束内的多根绝缘导线的长度相等。

作为本实用新型的优选方案：所述绝缘导线为硅胶线，所述连接导电排、总正端导电排和总负端导电排为铜导电排。

作为本实用新型的最佳方案：绝缘板为环氧树脂板，所述膏状绝缘导热材料为导热硅脂，所述导热层为导热硅胶片。

有益效果：本实用新型的热均衡锂离子电池包，由于采用了电池模块之间绝缘板与构成电池模块的单体电芯的外壳紧密贴合，并在绝缘板上开有导热孔，在导热孔内充填有膏状绝缘导热材料，将开有导热孔的绝缘板作为绝缘骨架，导热孔在绝缘板上形成多个导热通道，在保证绝缘板必要的机械强度和电池模块之间绝缘效果的同时，极大地改善了绝缘板的导热效果，使电池模块间的热量能够快速传导，电池包内部的热量快速达到均衡，减小电池模块之间的温度差，从而使电池模块内各单体电芯的工作电压更加均衡，同时电池包的散热、防震效果更好。由于采用了在电池模组外表面设有与电池模组表面紧密贴合的导热层，在导热层的外侧铺设有开有导热孔的绝缘板，在导热孔内充填有膏状绝缘导热材料，并使电池箱体除上盖板外的其余5面内侧均与电池模组对应面上的绝缘板紧密贴合，膏状绝缘导热材料充填于电池模块之间、电池模组与电池包箱体之间绝缘板上的孔隙，膏状绝缘导热材料与单体电芯外壳组成导热网络，电池模组产生的热量通过导热层和膏状绝缘导热材料快速传递至电池包外壳，由电池包外壳散发至周围环境中，使电池包内各单体电芯之间快速达到热均衡，而且，电池模组与电池箱之间的导热层和绝缘板进一步提高了电池包的抗冲击和抗振能力。由于合理地限定了绝缘板上导热孔的总面积，在改善绝缘板导热效果的同时，兼顾了绝缘板的机械强度，保证了绝缘效果。由于合理地限定了绝缘板上导热孔的形状和导热孔大小，使绝缘板更易于生产加工，导热孔内充填的膏状绝缘导热材料更均匀。由于采用了同一电池模块内的所有单体电芯并联连接，构成电池模组的所有电池模块串联连接，在相邻的电池模块之间设有连接导电排，连接导电排一侧与一个电池模块的所有单体电芯的正极连接，连接导电排的另一侧与另一个电池模块的所有单体电芯的负极连接，在位于电池模组首尾两端的电池模块上还设有总正端导电排和总负端导电排，总正端导电排和总负端导电排分别通过电缆连接电池模组总正端和电池模组总负端的技术特征，使电池模组的结构更紧凑，电池模块间的距离更小，单体电芯的电压也更均衡。由于采用了所述单体电芯通过焊接在极柱上的镍片与连接导电排、总正端导电排或总负端导电排连接的技术特征，不但使极柱与导电排间的导电效果更好，而且也可以通过镍片传导极柱的热量，从单体电芯的外壳和内部极片同时均衡热量，使热量均衡的速度更快，各单体电芯间的温差更小。由于采用了所述电缆为由多根相同规格的绝缘导线构成的线束，绝缘导线的数目与构成电池模块的单体电芯的数目相等，多根绝缘导线的一端沿单体电芯叠置方向等距焊接在总正端导电排或总负端导电排上，多根绝缘导线的另一端汇聚焊接于电池模组的总正端或总负端的技术特征，使电池模块内各单体电芯的导电路径一致，从而使同一电池模块内各单体电芯的电流均衡，工作电压一致。由于采用了各绝缘导线在总正端导电排或总负端导电排上焊接的位置与连接单体电芯极柱的镍片在总正端导电排或总负端导电排上的位置一一对应，同一线束内的多根绝缘导线的长度相等的技术特征，使导电路径的长度更精确，进一步减小了各导电路径之间的长度差，使各单体电芯的工作参数更趋一致，电池包的容量更稳定，使用寿命更长。由于采用了绝缘板为环氧树脂板，所述膏状绝缘导热材料为导热硅脂，所述导热层为导热硅胶片的技术特征，使导热孔充填绝缘导热材料后的绝缘板绝缘性能不受影响，而导热性能更好。由于采用了所述连接导电排、总正端导电排和总负端导电排为铜导电排的技术特征，在保证导电效果的同时，导热更好，电池模组的输出电压和电流更稳定。

附图说明

图1为本实用新型的热均衡锂离子电池包外观结构示意图；

图2为本实用新型的热均衡锂离子电池包中电池模组外表面的绝缘导热结构图；

图3为本实用新型的热均衡锂离子电池包中电池模组的装配示意图；

图4为本实用新型的热均衡锂离子电池包中电池模组的电池模块之间绝缘导热结构。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型所采取的技术方案，以下结合本实用新型的优选实施例及其附图进行详细描述。

如图1所示，本实用新型的热均衡锂离子电池包包括电池包箱体5。在电池包箱体的盖板4上设有电子部件2、保护装置、其他外部系统的接口（如高压、辅助低压、通讯等），电池包箱体内安装有电池模组，电池模组的总正端、总负端分别与电池包外壳的总正端1、总负端3连接。

如图2所示，所述电池模组为长方体电池模组6，在电池模组外表面设有与电池模组表面紧密贴合的导热层7，在导热层的外侧铺设有绝缘板8，在绝缘板上开有多个导热孔9，在导热孔内充填有膏状绝缘导热材料，电池箱体除上盖板外的其余5面内侧均与电池模组对应面上的绝缘板紧密贴合，所述导热层为导热硅胶片，导热硅胶片起到导热与防震的作用，所述绝缘板为环氧树脂板，所述膏状绝缘导热材料为导热硅脂。

如图3所示，所述电池模组6由并列排布的多个电池模块61构成，所述电池模块由多个方形单体电芯611沿厚度方向叠置构成，电池模块之间用绝缘板8分隔开，绝缘板与构成电池模块的单体电芯的外壳紧密贴合，在绝缘板上开有导热孔9，在导热孔内充填有膏状绝缘导热材料，所述绝缘板为环氧树脂板，所述膏状绝缘导热材料为导热硅脂。

作为本实用新型的改进，绝缘板上导热孔的总面积不小于绝缘板面积的50%，绝缘板上导热孔优选为圆形孔，导热孔的直径为5—20mm，导热孔的直径优选为10mm。

如图4所示，同一电池模块内的21只单体电芯并联连接，构成电池模组的7个电池模块串联连接，单体电芯按图4所示方式排列固定，在固定后的单体电芯之间充填导热硅脂。在相邻的电池模块之间设有连接导电排14，7个电池模块通过6个连接导电排串联，连接导电排一侧与一个电池模块的21只单体电芯的正极连接，连接导电排的另一侧与另一个电池模块的21只单体电芯的负极连接，在位于电池模组首尾两端的电池模块上还设有总正端导电排17和总负端导电排11，总正端导电排与所在电池模块的所有单体电芯的正极连接，总负端导电排与所在电池模块的所有单体电芯的负极连接，总正端导电排和总负端导电排分别通过电缆连接电池模组总正端和电池模组总负端，所述单体电芯通过焊接在极柱16上的镍片15与连接导电排、总正端导电排或总负端导电排连接，所述电缆为由多根相同规格的绝缘导线12构成的线束，绝缘导线的数目与构成电池模块的单体电芯的数目相等，多根绝缘导线的一端沿单体电芯叠置方向等距焊接在总正端导电排或总负端导电排上，多根绝缘导线的另一端汇聚焊接于电池模组的总正端或总负端，各绝缘导线在总正端导电排或总负端导电排上焊接的位置与连接单体电芯极柱的镍片在总正端导电排或总负端导电排上的位置一一对应，绝缘导线在导电排上焊接的间距与单体电芯相同电极在导电排上的间距相等，同一线束内的多根绝缘导线的长度相等。所述绝缘导线为优选为硅胶线，所述连接导电排、总正端导电排和总负端导电排优选为铜导电排。

特别地，若单体电芯外壳之间接触紧密，则不需充填导热硅脂。

在本实施例中，单体电芯为1865130A方形铝壳电芯，每21只单体电芯并联成一个电池模块，7个电池模块串联成一个电池模组。本实施例中，膏状导热材料为一种绝缘导热硅脂，型号为卡奇达K-8510。电池模块间的绝缘板为0.5mm厚环氧树脂板，尺寸可根据设计要求裁剪。镍片为T26*W8*H0.2mm镍带。连接导电排为铜导电排，厚度为0.5mm，尺寸可根据设计要求裁剪。绝缘导线为硅胶线，型号为16AWG。导热层为导热硅胶片，厚度为2mm，尺寸可根据设计要求裁剪。电池模组与电池包箱体之间的绝缘板为环氧树脂板，厚度为1mm，尺寸可根据设计要求裁剪。电池包外壳的材料为铝，厚度为1.2mm。

本实用新型中涉及到的导热相关材料的导热系数如下：

名称	材质	型号	导热系数W/m·k
				电芯电芯1外壳	铝	3003	237
膏状绝缘导热材料2	导热硅脂	卡奇达K-8510	1.8
				绝缘材料4	环氧树脂板	0.5mm	0.12
导热层9	导热硅胶片	2.0mm	1.5
				绝缘材料10	环氧树脂板	1mm	0.12
电池包外壳11	铝	5052	138
				空气（常温常压）			0.026

本实用新型中，组成电池模组的每个电池模块的单体电芯排列方式一致；同一个电池模块内各单体电芯相同电极上引出的镍片规格尺寸一致；电池模块内各单体电芯相同电极上引出的连接片与导电排的连接方式一致；电池模组总正端、总负端到电池包总正端、总负端引出多条连接线，且电池模组总正端各单体电芯到电池包总正端的各连接线规格尺寸一致，电池模组总负端各单体电芯到电池包总负端的各连接线规格尺寸一致。

本实用新型中的绝缘板也可以采用满足要求的其它材质的绝缘板，如： PC板；导热层也可以采用其它具柔性导热片，如：聚碳酸酯系非溴素阻燃绝缘膜；所述膏状绝缘导热材料也可以采用其它具有良好导热及绝缘性能的膏状材料，如： 有机硅灌封胶；导电排也可以选用其它符合导电、焊接、防氧化要求金属导电排，如：铝排。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种热均衡锂离子电池包，包括电池包箱体和安装在电池包箱体内的电池模组，所述电池模组由并列排布的多个电池模块构成，所述电池模块由多个方形单体电芯沿厚度方向叠置构成，其特征是：电池模块之间用绝缘板分隔开，绝缘板与构成电池模块的单体电芯的外壳紧密贴合，在绝缘板上开有导热孔，在导热孔内充填有膏状绝缘导热材料。

2.根据权利要求1所述的热均衡锂离子电池包，其特征是：所述电池模组为长方体电池模组，在电池模组外表面设有与电池模组表面紧密贴合的导热层，在导热层的外侧铺设有绝缘板，在绝缘板上开有多个导热孔，在导热孔内充填有膏状绝缘导热材料，电池箱体除上盖板外的其余5面内侧均与电池模组对应面上的绝缘板紧密贴合。

3.根据权利要求2所述的热均衡锂离子电池包，其特征是：绝缘板上导热孔的总面积不小于绝缘板面积的50%。

4.根据权利要求3所述的热均衡锂离子电池包，其特征是：绝缘板上导热孔为圆形孔，导热孔的直径为5—20mm。

5.根据权利要求1至4任一项所述的热均衡锂离子电池包，其特征是：同一电池模块内的所有单体电芯并联连接，构成电池模组的所有电池模块串联连接，在相邻的电池模块之间设有连接导电排，连接导电排一侧与一个电池模块的所有单体电芯的正极连接，连接导电排的另一侧与另一个电池模块的所有单体电芯的负极连接，在位于电池模组首尾两端的电池模块上还设有总正端导电排和总负端导电排，总正端导电排和总负端导电排分别通过电缆连接电池模组总正端和电池模组总负端。

6.根据权利要求5所述的热均衡锂离子电池包，其特征是：所述单体电芯通过焊接在极柱上的镍片与连接导电排、总正端导电排或总负端导电排连接。

7.根据权利要求6所述的热均衡锂离子电池包，其特征是：所述电缆为由多根相同规格的绝缘导线构成的线束，绝缘导线的数目与构成电池模块的单体电芯的数目相等，多根绝缘导线的一端沿单体电芯叠置方向等距焊接在总正端导电排或总负端导电排上，多根绝缘导线的另一端汇聚焊接于电池模组的总正端或总负端。

8.根据权利要求7所述的热均衡锂离子电池包，其特征是：各绝缘导线在总正端导电排或总负端导电排上焊接的位置与连接单体电芯极柱的镍片在总正端导电排或总负端导电排上的位置一一对应，同一线束内的多根绝缘导线的长度相等。

9.根据权利要求8所述的热均衡锂离子电池包，其特征是：所述绝缘导线为硅胶线，所述连接导电排、总正端导电排和总负端导电排为铜导电排。

10.根据权利要求5所述的热均衡锂离子电池包，其特征是：绝缘板为环氧树脂板，所述膏状绝缘导热材料为导热硅脂，所述导热层为导热硅胶片。