CN206742284U - 电池组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池组，电池组包括至少两个堆叠设置的电池单元，所述电池单元的外壳为金属外壳，相邻电池单元的金属外壳在相对的面上部分连接，并形成间隙空间。相对与现有技术，本实用新型提供的电池组，通过设置间隙空间，可以形成电池单元的安全防护结构，可以有效降低或消除电池单元膨胀带来的危害。

Description

电池组

技术领域

本实用新型属于电池制造的技术领域，具体涉及一种电池组。

背景技术

目前，在燃料电池的结构设计中，双极电池结构是一种常见的设计方式，双极电池可用于提高以重量和体积为基础的电池能量存储容量、减少封装重量和体积、提供稳定的电池性能和低内阻。

双极电池的结构一般包括导电的双极层，即所谓的双极板，它用作在电池中的相邻单电池之间的电互连以及作为各个电池单元之间的间壁。为了成功地利用双极结构，双极板需要充分地导电，以从一个单电池向另一单电池传输电流，并在电池环境中具有良好的化学稳定性。

请参阅图1，图1是现有技术中一种常用的双极电池的结构示意简图(参见专利公开号为CN1555584A的申请文件)，在该双极电池结构中，其双极板2设置在电池外壳1的内部以间隔形成多个电池单元，双极板2的两侧分别为电池的正、负极(图中标号3、5)，电池正、负极之间为绝缘隔板4，电解液填充于各双极板2之间的空隙内。该种双极电池结构存在的问题在于，当某一电池单元发生膨胀或者受到破坏时，由于没有缓冲的结构，其很容易使与其相邻的电池单元受到损坏，譬如由于膨胀而牵连破坏与其相邻的电池单元，甚至可能胀开电池的整体外壳，进而破坏掉整个电池组结构。因此，该种结构的双极电池很可能发生由于单个电池单元发生故障而导致整个电池组被破坏的情况。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种电池组，该电池组结构能够解决现有技术双极电池结构中存在的由于缺少安全防护结构而导致电池组结构不稳定的技术问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种电池组，所述电池组包括至少两个堆叠设置的电池单元，所述电池单元的外壳为金属外壳，相邻电池单元的金属外壳在相对的面上部分连接，并形成间隙空间。

根据本实用新型一优选实施例，所述电池单元整体呈长方体或者圆柱体，第一电池单元的下表面与第二电池单元的上表面部分的连接在一起，且第一电池单元的下表面金属外壳在连接区域呈波纹结构，第二电池单元的上表面的金属外壳在连接区域呈波纹结构，从而在第一电池单元和第二电池单元之间形成空隙；其中第一电池单元与第二电池单元为所述电池组中任意两个相邻的电池单元。

根据本实用新型一优选实施例，所述相邻电池单元的金属外壳之间设有导电块，所述导电块用于将相邻电池单元的金属外壳部分导电的连接在一起，并形成间隙空间。

根据本实用新型一优选实施例，所述相邻电池单元的金属外壳连接处的一侧或者两侧设有凹槽，所述凹槽用以形成间隙空间。

根据本实用新型一优选实施例，所述电池单元的外壳内还设有具有受压收缩特性的弹性缓冲体。

根据本实用新型一优选实施例，所述电池单元的金属外壳均包括连接区域和分离区域，第一电池单元的下表面与第二电池单元的上表面部分的连接在一起，相邻电池单元的分离区域之间形成间隙空间，且分离区域设于金属外壳的一端或者两端。

根据本实用新型一优选实施例，所述分离区域设于金属板的一端时，不同电池单元分离区域的设置朝向不同。

根据本实用新型一优选实施例，相邻电池单元的相邻金属壳在分离区域之间设有弹性支撑体。

根据本实用新型一优选实施例，所述电池组还包括设在相邻电池单元的相邻金属板同一端分离区域之间的电路板。

根据本实用新型一优选实施例，所述分离区域包括一向电池单元内侧弯曲的弧形段，所述弧形段的厚度减薄。

相对与现有技术，本实用新型提供的电池组，通过设置间隙空间，可以形成电池单元的安全防护结构，可以有效降低或消除电池单元膨胀带来的危害。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是现有技术中一种常用的双极电池的结构示意简图；

图2是本实用新型电池组第一实施例的结构示意图；

图3是图2实施例中电池组结构的一种变形实施例；

图4是图2实施例中电池组结构的另一种变形实施例；

图5是本实用新型电池组第二实施例的结构示意图；

图6是本实用新型电池组第三实施例的结构示意图；

图7是本实用新型电池组第四实施例的结构示意图；

图8是本实用新型电池组第五实施例的结构示意图；

图9是本实用新型电池组第六实施例的结构示意图；

图10是本实用新型电池组第七实施例的结构示意图；

图11是本实用新型电池组第八实施例的结构示意图；以及

图12是本实用新型电池组第九实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本实用新型，但不对本实用新型的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本实用新型的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

请参阅图2，图2是本实用新型电池组第一实施例的结构示意图，该实施例中的电池组包括至少两个堆叠设置的电池单元，图中只表示出了两个电池单元的情况，该结构可以表示为任意两个相邻的电池单元。电池单元的外部为密封金属板110，密封金属板110内部设置有阳极板131、阴极板132以及设于阴极板132和阳极板131之间的绝缘隔板133。相邻电池单元之间的阴阳极板交替排列。电池单元内部的腔体134用于容置电解质。

阳极板131和阴极板132的材料则可以是任何合适的电池材料。例如，阳极板131材料可以是锡、锂、钙等的合金或者氧化物，还可以为硅、石墨等其它能够作为电池阳极的材料。而阴极板132的材料可以是锂的氧化物以及钴酸锂、碳酸锂等等，在本领域技术人员的理解范围内，此处不再一一列举。

相邻电池单元密封金属板的连接区域111呈波纹结构，且波纹结构之间形成多个空隙101，当电池单元发生膨胀或者受到挤压时，空隙101因受压而收缩变小，进而抵消或缓解电池单元密封金属壳的形变。图中虚线圆弧表示为波纹结构发生形变后的位置情况。

请一并参阅图3，图3是图2实施例中电池组结构的一种变形实施例，比较图2和图3可知，图3中的电池单元为还包括分离区域112。分离区域112之间形成间隙505，该种结构在电池单元发生膨胀或者受到挤压时，分离区域112处形成的间隙505受压收缩，可以抵消或缓解电池单元金属板的形变。分离区域112处间隙505相当于缓冲室式的安全防护结构，可以有效防止电池单元受到破坏。保证电池组结构的稳定性。

请继续参阅图4，图4是图2实施例中电池组结构的另一种变形实施例，该实施例与上一实施例不同的是，相邻电池单元连接区域111只有一侧设置成波纹结构，而另一侧连接区域111为平面结构，该种结构是在充分考虑到电池单元堆叠稳定性后做出的改进，因为如果两侧连接区域111都是波纹结构的话，电池单元堆叠容易发生移位，而采用一侧连接区域111为平面，另一侧连接区域111为波纹结构，可以兼顾电池单元堆叠稳定性以及防止电池膨胀安全性。

实施例2

请参阅图5，图5是本实用新型电池组第二实施例的结构示意图，从该实施例的图中可以看到，相较于实施例1的结构来说，在相邻电池单元之间通过导电块88进行连接，而不再设置波纹结构。具体为在相邻电池单元的相邻金属壳连接区域之间设有间隙801并通过导电块88连接在一起。

其中，该导电块88的材料优选为软质材料制成，譬如铝、钛合金等等。优选软质材料的好处是，在电池单元发生膨胀或者受到挤压时，导电块88一方面起到导电连接相邻金属板的作用，另一方面还可以发生一定的形变，使电池单元可以在连接区域111位置设置的导电块88位置处发生形变。

实施例3

请参阅图6，图6是本实用新型电池组第三实施例的结构示意图；该实施例中的电池组包括5个电池单元(A、B、C、D、E)，当然，在其他实施例中，电池单元的数量并不限于5个，可以为2个、3个、4个、6个……或多个。具体数量取决于电池的的输出电压要求。多个电池单元串联可以组成一个具有指定的输出电压的电池组。

电池组的外侧为上、下端板(11、22)，上、下端板(11、22)可以是金属集电板，其作用是起到导电和外部支撑的作用，因此需要具备导电作用且具有一定的机械强度。另外，上、下端板(11、22)还可以是支撑板，用于形成电池组的外壳。上、下端板(11、22)可以在电池组壳内部提供金属支撑。上、下端板(11、22)还可以作为电池组的外部正极和负极。

在该实施例中，每一金属壳110均包括连接区域111和分离区域112，连接区域111用于相邻电池单元之间的导电连接。在该实施例中，分离区域112设于金属壳110的一端，另一端是连接区域111直接连接在一起，当然，在其他实施例中，分离区域112还可以设在金属壳110的两端。优选地，连接区域111和分离区域112为一体结构，可以采用同一金属片材冲压制成。

优选地，相邻电池单元的相邻金属壳之间采用固定连接的方式。在该实施例中，相邻电池单元的相邻金属板连接区域111之间为直接的紧靠连接，当然，在其他实施例中，相邻电池单元的相邻金属板连接区域111之间也可以是通过导电物质进行间接连接的。相邻电池单元的相邻金属板连接区域111可以是被压制在一起的，或者焊接在一起，或者使用导电粘合剂粘合在一起等。

相较于图3实施例不同的是，该实施例中电池单元的腔体134内部还设有弹性缓冲体140，当电池单元发生膨胀或者受到挤压时，弹性缓冲体140因受压而收缩，以抵消或缓解电池单元密封金属板的形变。其中，弹性缓冲体140为软质材料制成，譬如橡胶等，为了进一步增加其形变量，优选地，该缓冲体为空心结构，譬如可以为空心立方体、空心球体、空心柱状体、空心环状体等等。很显然，该种结构使电池单元可以承受更大的电池单元膨胀或者受压形变。

实施例4

请参阅图7，图7是本实用新型电池组第四实施例的结构示意图，该实施例中的电池单元的金属外壳均包括连接区域111和分离区域112，第一电池单元的下表面与第二电池单元的上表面部分的连接在一起，相邻电池单元的分离区域之间形成间隙空间，分离区域设于金属外壳的一端，不同电池单元分离区域的设置朝向不同。即有些朝左设置，有些朝右设置，电池单元分离区域的朝向不相同。从该实施例中可以看出，电池单元分离区域112并不限于图6实施例中朝一侧设置。当然，电池单元其他部分的结构特征与前述实施例中的相同，此处亦不再详述。

实施例5

请参阅图8，图8是本实用新型电池组第五实施例的结构示意图，该实施例中电池组结构相较于图6实施例有两处改进。其一为也采用了分离区域的朝向不同的设置形式，图中A、B、C、D四个电池单元分离区域的朝向交错排列；其二是，每一电池单元的的分离区域112只设置在一侧，而另一侧直接与相邻电池单元的连接区域111密封连接，空隙505也呈间隔的形式设置。该种结构由于其分离区域112只设置了一侧，因此在加工方面来讲要比图6实施例中的结构更简单。

实施例6

请参阅图9，图9是本实用新型电池组第六实施例的结构示意图，该实施例中的电池组相邻电池单元之间设有凹槽909，其中，凹槽909的截面形状可以为矩形、弧形等，此处不做限定，凹槽909可以设在金属外壳连接处的一侧或者两侧，在图示中为凹槽909设于金属外壳连接处的一侧的情况，凹槽909用以形成间隙空间，当电池单元发生膨胀或者受到挤压时，该凹槽909可以发生向电池单元外突出或者向内凹陷，以抵消或缓解电池单元金属外壳的形变。

实施例7

请参阅图10，图10是本实用新型电池组第七实施例的结构示意图，相较于图6实施例而言，该实施例中相邻电池单元的相邻金属板分离区域之间设有弹性支撑体506，即相当于将弹性支撑体填充到了原来间隙505的位置，弹性支撑体506的弹性可以增强电池组堆叠方向的延伸性。弹性支撑体506可以使用任何合适的材料。例如硅橡胶、三元乙丙橡胶、聚乙烯以及聚氯乙烯等具有如下特性的材料：绝缘性好，能够与电解质共存可以在电压10伏以下以及200摄氏温度以下稳定等。优选地，弹性支撑体在电池单元的堆叠方向上至少可以弹性形变增加20％或者更大。

实施例8

请参阅图11，图11是本实用新型电池组第八实施例的结构示意图，该实施例中，电池组还包括设在相邻电池单元的相邻金属板分离区域之间的电路板150。电路板150用于电池组平衡、热管理或者其他可能的功能等。将电路板150设在电池组内部的好处是可以充分利用电池组内部空间，减少导线的数量和长度，不必将电极的导线延伸到电池组壳体(图中未示)的外部，从而增强电池组整体的密封性。为了进一步利用电池组内部空间，优选地将电路板150设置在分离区域的同一侧或者是电池组的同一侧。

实施例9

请一并参阅图12，图12是本实用新型电池组第九实施例的结构示意图，该实施例与上一实施例电池单元结构的区别在于，分离区域112包括一向电池单元内侧弯曲的弧形段1102，当电池单元发生膨胀或者受到挤压时，该弧形段1102向外突出，以抵消或缓解电池单元金属板的形变。

优选地，该连接区域111和分离区域112为一体结构，其中，弧形段1102的材料厚度小于分离区域112其他部分材料以及连接区域111材料的厚度，或者弧形段1102的厚度小于连接区域111和分离区域112其他部分中的一者，之所以设计弧形段1102的材料厚度更小一些，主要是考虑在电池单元发生膨胀或者受到挤压时，弧形段1102由于材料厚度小于与其相邻的连接区域111和分离区域112，可以更容易的发生形变，而使连接区域111、分离区域112以及电池单元其他部分结构保持结构稳定，避免电池单元发生损坏。图12中虚线表示弧形段1102发生形变的情况。

以上实施例是对电池单元以及电池组整体结构的描述，上述各实施例中的技术特征在经过不同的组合后，当然还可以延伸出更多的实施例，在本领域技术人员没有经过创造性劳动，而只是以本实用新型中技术特征的简单组合也应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池组，其特征在于，所述电池组包括至少两个堆叠设置的电池单元，所述电池单元的外壳为金属外壳，相邻电池单元的金属外壳在相对的面上部分连接，并形成间隙空间。

2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述电池单元整体呈长方体或者圆柱体，第一电池单元的下表面与第二电池单元的上表面部分的连接在一起，且第一电池单元的下表面金属外壳在连接区域呈波纹结构，第二电池单元的上表面的金属外壳在连接区域呈波纹结构，从而在第一电池单元和第二电池单元之间形成空隙；其中第一电池单元与第二电池单元为所述电池组中任意两个相邻的电池单元。

3.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述相邻电池单元的金属外壳之间设有导电块，所述导电块用于将相邻电池单元的金属外壳部分导电的连接在一起，并形成间隙空间。

4.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述相邻电池单元的金属外壳连接处的一侧或者两侧设有凹槽，所述凹槽用以形成间隙空间。

5.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述电池单元的外壳内还设有具有受压收缩特性的弹性缓冲体。

6.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述电池单元的金属外壳均包括连接区域和分离区域，第一电池单元的下表面与第二电池单元的上表面部分的连接在一起，相邻电池单元的分离区域之间形成间隙空间，且分离区域设于金属外壳的一端或者两端。

7.根据权利要求6所述的电池组，其特征在于，所述分离区域设于金属外壳的一端时，不同电池单元分离区域的设置朝向不同。

8.根据权利要求6所述的电池组，其特征在于，相邻电池单元的相邻金属壳在分离区域之间设有弹性支撑体。

9.根据权利要求6所述的电池组，其特征在于，所述电池组还包括设在电池单元金属壳分离区域之间的电路板。

10.根据权利要求6所述的电池组，其特征在于，所述分离区域包括一向电池单元内侧弯曲的弧形段，所述弧形段的厚度减薄。