CN209329111U - 锂离子电池模组及电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新型电池技术领域，提供一种锂离子电池模组及电池系统，其中，锂离子电池模组包括锂离子电池组及用于在锂离子电池组进行充放电时控制锂离子电池组的温度的电池温控组件，其中，电池温控组件用于在锂离子电池模组的温度低于第一预设温度以及在锂离子电池模组的温度从第一预设温度上升至第二预设温度的过程加热锂离子电池模组，电池温控组件还用于在锂离子电池模组的温度高于第一预设温度而下降至第一预设温度时加热锂离子电池模组，第一预设温度低于第二预设温度。本实用新型提供的锂离子电池模组通过电池温控组件使锂离子电池模组在低温条件下也能正常充电与放电，提高锂离子电池模组的使用寿命。

Description

锂离子电池模组及电池系统

技术领域

本实用新型属于新型电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池模组及电池系统。

背景技术

近年来，锂离子电池模组作为现代高性能电池的代表，已被广泛应用于电动汽车等各大领域内作为储能系统和动力系统。然而，锂离子电池模组的特性十分容易受到温度的影响，尤其在低温条件下，锂离子电池模组将无法进行充电，其放电容量也大幅衰减，导致锂离子电池模组的工作性能及其不稳定，甚至严重影响锂离子电池模组的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目在于提供一种锂离子电池模组，旨在解决低温条件下存在充放电困难的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种锂离子电池模组，包括：锂离子电池组，包括至少两个并联或串联的锂离子单体电池；电池温控组件，用于在所述锂离子电池组进行充放电时控制所述锂离子电池组的温度，其中，所述电池温控组件用于在所述锂离子电池模组的温度低于第一预设温度以及在所述锂离子电池模组的温度从所述第一预设温度上升至第二预设温度的过程加热所述锂离子电池模组，所述电池温控组件还用于在所述锂离子电池模组的温度高于所述第一预设温度而下降至第一预设温度时加热所述锂离子电池模组，所述第一预设温度低于所述第二预设温度。

进一步地，所述第一预设温度为0℃。

进一步地，所述第二预设温度为5℃。

进一步地，所述锂离子单体电池一电极位于其上端，而另一电极位于其下端，各所述锂离子单体电池的正极或负极同向设置，且于一水平面阵列布置。

进一步地，所述锂离子电池模组还包括电极连接组件，所述电极连接组件包括与各所述锂离子单体电池上端相接触并均与各所述锂离子单体电池一电极电连接的上电极连接板以及与各所述锂离子单体电池下端相接触并均与各所述锂离子单体电池一电极电连接的下电极连接板。

进一步地，所述锂离子电池模组还包括电池限位组件，所述电池限位组件包括位于所述上电极连接板下侧的上限位板和位于所述下侧电极连接板上侧的下限位板，所述上限位板于其下侧面板面开设有至少两个且分别供一所述锂离子单体电池的上端插入并限制所述锂离子单体电池的上端侧移的上限位孔，所述上限位板于所述上限位孔的孔底开设贯通设置并使所述锂离子单体电池的上端电极能够电连接至所述上电极连接板的上外露孔，所述电池限位组件还包括位于所述下侧电极连接板上侧的下限位板，所述下限位板于其上侧面板面开设有至少两个且分别供一所述锂离子单体电池的下端插入并限制所述锂离子单体电池的下端侧移的下限位孔，所述下限位板于所述下限位孔的孔底开设贯通设置并使所述锂离子单体电池的下端电极能够电连接至所述下侧电极连接板的下外露孔。

进一步地，所述电池温控组件包括设于所述上电极连接板上侧并利用电能产生热能的上发热膜以及设于所述下电极连接板下侧并利用电能产生热能的下发热膜。

进一步地，所述锂离子电池模组还包括设于所述上发热膜上侧并覆盖所述上发热膜的上封装膜以及设于所述下发热膜下侧并覆盖所述下发热膜的下封装膜。

进一步地，所述锂离子电池模组还包括至少一个用于测量所述锂离子电池组的温度并位于所述上发热膜和所述上封装膜之间的上温度传感器和/或至少一个用于测量所述锂离子电池组的温度并位于所述下发热膜和所述下封装膜之间的下温度传感器。

本实用新型还提供了一种电池系统，所述电池系统包括上述的锂离子电池模组。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的锂离子电池模组通过电池温控组件在锂离子电池模组的温度低于第一预设温度时、在锂离子电池模组的温度从第一预设温度上升至第二预设温度的过程中以及在锂离子电池模组的温度高于第一预设温度而下降至第一预设温度时加热锂离子电池模组，从而使锂离子电池模组在低温条件下也能正常充电与放电，提高锂离子电池模组的使用寿命。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的锂离子电池模组的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的锂离子电池模组的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的电池温控组件中的发热膜的剖面结构示意图；

其中，图中各附图标记：

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了说明本实用新型所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请参阅图1至图2，本实用新型实施例提供一种锂离子电池模组，其在低温条件下也可正常充电和放电。该锂离子电池模组包括锂离子电池组11和用于在锂离子电池组11进行充放电时控制锂离子电池组11的温度的电池温控组件12。具体地，锂离子电池组11包括至少两个并联或串联的锂离子单体电池；电池温控组件12用于在锂离子电池模组的温度低于第一预设温度以及在锂离子电池模组的温度从第一预设温度上升至第二预设温度的过程加热锂离子电池模组，电池温控组件12还用于在锂离子电池模组的温度高于第一预设温度而下降至第一预设温度时加热锂离子电池模组，第一预设温度低于第二预设温度。在此需要说明的是，锂离子电池是一种充电电池，其主要依靠锂离子在正极和负极之间的移动来实现充放电，具体地，充电时，锂离子从正极脱离，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；反之，放电时锂离子则从负极脱离，经过电解质嵌入正极，正极处于富锂状态。在此还需要说明的是，所预设的第一预设温度和第二预设温度应满足如下条件：当锂离子电池模组温度低于第一预设温度时，锂离子电池模组无法通过外部电源对锂离子电池组11进行充电且锂离子电池组 11的放电容量也将大幅衰减，而当锂离子电池模组温度高于第二预设温度时，锂离子电池模组可进行正常的充电和放电。

本实用新型实施例提供的锂离子电池模组通过电池温控组件12在锂离子电池模组的温度低于第一预设温度时、在锂离子电池模组的温度从第一预设温度上升至第二预设温度的过程中以及在锂离子电池模组的温度从高于第一预设温度而下降至第一预设温度时加热锂离子电池模组至第二预设温度，从而使锂离子电池模组在低温条件下也能正常充电与放电，从而提高锂离子电池模组的使用寿命。

本实施例中，第一预设温度为0℃。在此需要说明的是，锂离子电池模组常用的电解质溶液多为溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂等有机电解质溶液，该不同温度下，有机电解质溶液对锂离子电池模组内部的锂离子的电化学反应活性有较大的影响。当第一预设温度为0℃时，即当锂离子电池模组的温度低于0℃时、在锂离子电池模组的温度从0℃上升至第二预设温度的过程中以及在锂离子电池模组的温度从高于0℃而下降至0℃时，锂离子电池模组内部的充电和放电的电化学反应活性较差，导致锂离子电池模组的寿命和容量都受到较大的影响。

本实施例中，第二预设温度为5℃。当锂离子电池模组温度高于第二预设温度时，锂离子电池模组应可进行正常的充电和放电，当锂离子电池模组在0～40℃之间，其充电和放电功能将受温度影响不大，优选地，本实施例中，第二预设温度为5℃，即当锂离子电池模组温度达到5℃时，电池温控组件12可停止对锂离子电池模组进行加热。

具体地，当锂离子电池模组的温度低于0℃、或锂离子电池模组的温度从0℃上升至5℃的过程中、或锂离子电池模组的温度从高于0℃而下降至0℃时，电池温控组件12开启加热功能对锂离子电池模组进行加热，直至锂离子电池模组温度达到5℃时，停止对锂离子电池模组进行加热，从而使锂离子电池模组充放电时的工作温度可达到5℃，从而满足锂离子电池模组正常充放电的条件需求。

优选地，本实施例中，锂离子单体电池一电极位于其上端，而另一电极位于其下端，各锂离子单体电池的正极或负极同向设置，且于一水平面阵列布置。锂离子单体电池可采用串联或并联的方式组成锂离子电池组11，优选地，本实施例中，锂离子单体电池优选采用并联的方式组成锂离子电池组11，具体地，各个锂离子单体电池的正极或负极同向设置，以便于实现锂离子单体电池的并联。

请参阅图1-2，本实施例中，锂离子电池模组还包括电极连接组件13，电极连接组件13包括与各锂离子单体电池上端相接触并均与各锂离子单体电池一电极电连接的上电极连接板131以及与各锂离子单体电池下端相接触并均与各锂离子单体电池一电极电连接的下电极连接板132。在此需要说明的是，电极连接组件13用于与锂离子单体电池的正极或负极实现连接，电极连接组件13采用导电材料制成，如铜片等，以实现电流导通。在此还需要说明的是，上电极连接板131和/或下电极连接板132上分别设有与锂离子单体电池数值相对应的弹性导片，该弹性导片抵接锂离子单体电池的正极或负极，以形成紧密接触；上电极连接板131和/下电极连接板132侧边设有一突出锂离子电池组11边沿的连接部，该连接部可用于与外部电源或外部设备实现连接，从而锂离子电池组11 与外部电源或外部设备实现电流导通。

请参阅图1-2，本实施例中，锂离子电池模组还包括电池限位组件14，电池限位组件14包括位于上电极连接板131下侧的上限位板141和位于下侧电极连接板上侧的下限位板142，上限位板141于其下侧面板面开设有至少两个且分别供一锂离子单体电池的上端插入并限制锂离子单体电池的上端侧移的上限位孔，上限位板141于上限位孔的孔底开设贯通设置并使锂离子单体电池的上端电极能够电连接至上电极连接板131的上外露孔，电池限位组件14还包括位于下侧电极连接板上侧的下限位板142，下限位板142于其上侧面板面开设有至少两个且分别供一锂离子单体电池的下端插入并限制锂离子单体电池的下端侧移的下限位孔，下限位板142于下限位孔的孔底开设贯通设置并使锂离子单体电池的下端电极能够电连接至下侧电极连接板的下外露孔。在此需要说明的是，电池限位组件14用于对锂离子电池单体进行限位从而形成排列整齐统一的锂离子电池组11，电池限位组件14包括上限位板141和下限位板142，上限位板141 和下限位板142分别对锂离子单体电池的正极和负极进行限位，具体通过上限位板141和下限位板142上的上限位孔和下限位孔实现限位，上限位板141和下限位板142上还设有上外露孔和下外露孔，电极连接组件13通过上外露孔和下外露孔与锂离子单体电池的正极和负极实现紧密抵接。

请参阅图2-3，本实施例中，电池温控组件12包括设于上电极连接板131 上侧并利用电能产生热能的上发热膜121以及设于下电极连接板132下侧并利用电能产生热能的下发热膜122。在此需要说明的是，电池温控组件12包括上发热膜121和下发热膜122，该上发热膜121和下发热膜122分别贴设于电极连接组件13背离锂离子电池组11的另一侧面，通过上发热膜121和下发热膜122 分别对锂离子电池组11的正极和负极进行加热，是实现受热均匀，保证锂离子单体电池之间的温度一致性。在此还需要说明的是，本实施例所提供的发热膜的结构具体为：发热膜的中间层为主要发热功能层，即发热体1311，发热体1311 相对的两侧面为可起电气绝缘作用及温度平衡作用的环氧板1312，环氧板1312 背离发热体1311的另一侧面为用于实现发热膜与其他部件的连接作用的双面胶 1313，发热膜通过合压技术使发热体1311、环氧板1312、双面胶1313紧固牢靠，且长期使用也不会开裂。

请参阅图1-2，本实施例中，锂离子电池模组还包括设于上发热膜121上侧并覆盖上发热膜121的上封装膜15以及设于下发热膜122下侧并覆盖下发热膜 122的下封装膜16。在此需要说明的是，上封装膜15和下封装膜16用于在锂离子电池模组整体外部形成一保护膜层，上封装膜15和下封装膜16分别贴附于上发热膜121和下发热膜122背离锂离子电池组11的另一侧面，优选地，本实施例中，上封装膜15和下封装膜16由乙烯-醋酸乙烯共聚物制成，本实施例提供的上封装膜15和下封装膜16具有耐水、耐腐蚀、防震动的效果。

请参阅图1-2，本实施例中，锂离子电池模组还包括至少一个用于测量锂离子电池组11的温度并位于上发热膜121和上封装膜15之间的上温度传感器17 和/或至少一个用于测量锂离子电池组11的温度并位于下发热膜122和下封装膜 16之间的下温度传感器18。在此需要说明的是，锂离子电池模组中应包括至少一个用于测量锂离子电池模组的温度的温度传感器，当温度传感器测量到锂离子电池模组的温度低于第一预设温度、或锂离子电池模组的温度从第一预设温度上升至第二预设温度的过程中或锂离子电池模组的温度从高于第一预设温度而下降至第一预设温度时，开启电池温控组件12的加热功能对锂离子电池模组进行加热。优选地，本实施例中，温度传感器优选负温度系数热敏电阻，该温度传感器具有可靠性强、使用寿命长的特点。

本实用新型实施例还提供了一种电池系统，电池系统包括上述的锂离子电池模组。

本实用新型实施例提供的电池系统通过电池系统内部的脉冲编码调制实时监控温度传感器所测量的锂离子电池模组的温度，并通过微控制单元对当前锂离子电池模组的温度状态进行判断，当锂离子电池模组的温度低于第一预设温度、或锂离子电池模组的温度从第一预设温度上升至第二预设温度的过程中或锂离子电池模组的温度从高于第一预设温度而下降至第一预设温度时，开启电池温控组件12的加热功能对锂离子电池模组进行加热；当锂离子电池模组的温度高于第二预设温度时，关闭电池温控组件12的加热功能，停止对锂离子电池模组进行加热，从而使锂离子电池模组在低温条件下也能正常充电与放电，提高锂离子电池模组的使用寿命。在此还需要说明的是，本实用新型实施例提供的电池系统中包括一用于作为锂离子电池模组的发热膜的能源的外部电源，该外部电源独立于锂离子电池模组的充电电源，从而不损耗锂离子电池组11本身的能量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池模组，其特征在于，包括：

锂离子电池组，包括至少两个并联或串联的锂离子单体电池；

电池温控组件，用于在所述锂离子电池组进行充放电时控制所述锂离子电池组的温度，其中，所述电池温控组件用于在所述锂离子电池模组的温度低于第一预设温度以及在所述锂离子电池模组的温度从所述第一预设温度上升至第二预设温度的过程加热所述锂离子电池模组，所述电池温控组件还用于在所述锂离子电池模组的温度高于所述第一预设温度而下降至第一预设温度时加热所述锂离子电池模组，所述第一预设温度低于所述第二预设温度。

2.如权利要求1所述的锂离子电池模组，其特征在于，所述第一预设温度为0℃。

3.如权利要求1所述的锂离子电池模组，其特征在于，所述第二预设温度为5℃。

4.如权利要求1所述的锂离子电池模组，其特征在于，所述锂离子单体电池一电极位于其上端，而另一电极位于其下端，各所述锂离子单体电池的正极或负极同向设置，且于一水平面阵列布置。

5.如权利要求4所述的锂离子电池模组，其特征在于，所述锂离子电池模组还包括电极连接组件，所述电极连接组件包括与各所述锂离子单体电池上端相接触并均与各所述锂离子单体电池一电极电连接的上电极连接板以及与各所述锂离子单体电池下端相接触并均与各所述锂离子单体电池一电极电连接的下电极连接板。

6.如权利要求5所述的锂离子电池模组，其特征在于，所述锂离子电池模组还包括电池限位组件，所述电池限位组件包括位于所述上电极连接板下侧的上限位板和位于所述下侧电极连接板上侧的下限位板，所述上限位板于其下侧面板面开设有至少两个且分别供一所述锂离子单体电池的上端插入并限制所述锂离子单体电池的上端侧移的上限位孔，所述上限位板于所述上限位孔的孔底开设贯通设置并使所述锂离子单体电池的上端电极能够电连接至所述上电极连接板的上外露孔，所述电池限位组件还包括位于所述下侧电极连接板上侧的下限位板，所述下限位板于其上侧面板面开设有至少两个且分别供一所述锂离子单体电池的下端插入并限制所述锂离子单体电池的下端侧移的下限位孔，所述下限位板于所述下限位孔的孔底开设贯通设置并使所述锂离子单体电池的下端电极能够电连接至所述下侧电极连接板的下外露孔。

7.如权利要求5所述的锂离子电池模组，其特征在于，所述电池温控组件包括设于所述上电极连接板上侧并利用电能产生热能的上发热膜以及设于所述下电极连接板下侧并利用电能产生热能的下发热膜。

8.如权利要求7所述的锂离子电池模组，其特征在于，所述锂离子电池模组还包括设于所述上发热膜上侧并覆盖所述上发热膜的上封装膜以及设于所述下发热膜下侧并覆盖所述下发热膜的下封装膜。

9.如权利要求8所述的锂离子电池模组，其特征在于，所述锂离子电池模组还包括至少一个用于测量所述锂离子电池组的温度并位于所述上发热膜和所述上封装膜之间的上温度传感器和/或至少一个用于测量所述锂离子电池组的温度并位于所述下发热膜和所述下封装膜之间的下温度传感器。

10.一种电池系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的锂离子电池模组。