CN209447890U - 一种电池模块及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池模块，包括电池单体排列结构、上盖、下盖以及防火构件，所述电池单体排列结构包括多个电池单体以及电连接所述多个电池单体的多个汇流排；所述电池单体排列结构设置在所述上盖与所述下盖之间；所述防火构件竖直设置；其中，所述电池单体排列结构的每个所述电池单体均设置有防爆阀，所述电池单体排列结构的所述防爆阀均面向所述防火构件。区别于现有技术，本实用新型当电池单体发生热失控时，电池单体的防爆阀喷出的火焰与高温颗粒被防火构件挡下，防止喷出的火焰与高温颗粒烧毁相邻电池单体，避免已发生热失控的电池单体引发其他电池单体也发生热失控。

Description

一种电池模块及电池包

技术领域

本实用新型涉及储能元器件技术领域，特别涉及一种电池模块及电池包。

背景技术

近年，随着电池单体能量密度的不断提高，提高其安全性对电动汽车的发展日益迫切，而热失控是电池单体安全研究中的一个关键问题。电池包作为电动汽车的动力来源，一般被设置于电动汽车的底盘。电池包包括多个电池模块，电池模块包括多个排列设置的多个电池单体以及电连接至多个电池单体的多个汇流排。

现有技术中，电池包的电池模块没有设置防火构件，当电池单体发生热失控时，电池单体的防爆阀喷出火焰与高温颗粒，火焰与高温颗粒容易烧毁相邻电池单体，发生连锁反应，使整个电池包发生更大的安全事故。

实用新型内容

为此，需要提供一种电池模块及电池包，用于解决现有技术的技术问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种电池模块，包括：

电池单体排列结构，所述电池单体排列结构包括多个电池单体以及电连接所述多个电池单体的多个汇流排；

上盖；

下盖，所述电池单体排列结构设置在所述上盖与所述下盖之间；以及

防火构件，所述防火构件竖直设置；

其中，所述电池单体排列结构的每个所述电池单体均设置有防爆阀，所述电池单体排列结构的所述防爆阀均面向所述防火构件。

作为本实用新型的一种优选结构，所述电池模块包括两个以上的所述电池单体排列结构，其中一个所述电池单体排列结构为第一电池单体排列结构，另一个与所述第一电池单体排列结构邻近的所述电池单体排列结构为第二电池单体排列结构；

所述第一电池单体排列结构的所述防爆阀和所述第二电池单体排列结构的所述防爆阀均面向所述防火构件，所述防火构件位于所述第一电池单体排列结构的所述防爆阀和所述第二电池单体排列结构的所述防爆阀之间。

作为本实用新型的一种优选结构，所述防火构件包括防火构件主体以及连接于所述防火构件主体上端的第一延伸部，所述第一延伸部朝靠近所述第一电池单体排列结构的方向延伸。

作为本实用新型的一种优选结构，所述防火构件还包括第二延伸部，所述第二延伸部连接于所述防火构件主体上端，所述第二延伸部朝靠近所述第二电池单体排列结构的方向延伸。

作为本实用新型的一种优选结构，所述电池模块还包括灭火构件，所述灭火构件设置在所述电池单体排列结构的下方，所述灭火构件设有可存储灭火液的流体通道。

作为本实用新型的一种优选结构，所述防火构件主体、所述第一延伸部以及所述第二延伸部为一体式结构。

作为本实用新型的一种优选结构，所述防火构件包括防火构件主体以及连接于所述防火构件主体上端的第三延伸部，所述第三延伸部朝靠近所述电池单体的方向延伸；和/或，

所述防火构件包括防火构件主体以及连接于所述防火构件主体下端的第四延伸部，所述第四延伸部朝靠近所述电池单体的方向延伸。

作为本实用新型的一种优选结构，所述电池单体排列结构还包括采集板，所述采集板位于所述电池单体排列结构的一侧，所述采集板与所述电池单体排列结构中的所述电池单体相连接。

作为本实用新型的一种优选结构，所述防火构件的熔点大于或等于500℃。

区别于现有技术，上述技术方案通过防火构件，所述电池单体排列结构的多个电池单体的所述防爆阀均面向所述防火构件。当电池单体发生热失控时，电池单体的防爆阀喷出的火焰与高温颗粒被防火构件挡下，防止喷出的火焰与高温颗粒烧毁相邻电池单体，避免已发生热失控的电池单体引发其他电池单体也发生热失控。

为实现上述目的，发明人还提供了一种电池包，包括：

容纳箱，以及

设置在所述容纳箱内的多个如上述发明人提供的任意一项所述的电池模块。

区别于现有技术，上述技术方案通过防火构件，所述电池单体排列结构的多个电池单体的所述防爆阀均面向所述防火构件。当电池单体发生热失控时，电池单体的防爆阀喷出的火焰与高温颗粒被防火构件挡下，防止喷出的火焰与高温颗粒烧毁相邻电池单体，避免已发生热失控的电池单体引发其他电池单体也发生热失控。

附图说明

图1为具体实施方式所述电池包的爆炸图；

图2为具体实施方式所述电池模块的爆炸图；

图3为具体实施方式所述电池模块的剖视图；

图4为具体实施方式所述电池单体排列结构的爆炸图；

图5为具体实施方式所述电池单体排列结构的结构示意图；

图6为具体实施方式所述防火构件的结构示意图；

图7为其他实施方式所述防火构件的结构示意图；

图8为具体实施方式电池单体的爆炸图；

图9为具体实施方式电极组件为卷绕式结构的截面图；

图10为具体实施方式电极组件为叠片式结构的截面图。

附图标记说明：

1、电池模块，

10、电池单体排列结构，

101、第一电池单体排列结构，

102、第二电池单体排列结构，

11、电池单体，

111、电极组件，

1111、第一极片，

1112、第二极片，

1113、隔膜，

1114、扁平面，

112、电池壳体，

1121、第一表面，

1122、第二表面，

113、电极端子连接件，

114、盖板，

115、电极端子，

116、防爆阀，

12、汇流排，

13、上盖，

14、下盖，

15、采集板，

16、端板，

17、防火构件，

171、防火构件主体，

172、第一延伸部，

173、第二延伸部，

174、第三延伸部，

175、第四延伸部，

18、灭火构件，

2、箱盖，

3、箱体，

31、固定梁，

4、压条,

5、高温颗粒。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个以上包括两个；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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发明中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

请参阅图1，本实施例涉及一种电池包，该电池包包括容纳箱以及设置在容纳箱内的多个电池模块1，多个电池模块1可以沿水平方向(箭头x所指的长度方向或者箭头y所指的宽度方向)排列，也可以沿竖直方向(箭头z所指方向)排列。

可选的，容纳箱包括箱盖2以及箱体3，箱体3上设置有多个固定梁31。另外，在其他实施例中，固定梁31可以设置在箱盖2上。本实施例中，固定梁31可以为箱体3的底部向上凸起的凸起梁或者单独作为零部件焊接在箱体3的底部。

电池包还包括压条4，压条4将电池模块1的两端压紧在固定梁31上，以将电池模块1固定在箱体3上。此时，通过压条4对电池模块1进行固定。

如图2所示，本实施例中，电池模块1包括上盖13、下盖14、防火构件17、灭火构件18以及两个电池单体排列结构10(也可以是大于两个的电池单体排列结构10)，其中一个电池单体排列结构10为第一电池单体排列结构101，另一个与第一电池单体排列结构101邻近的电池单体排列结构10为第二电池单体排列结构102。第一电池单体排列结构101与第二电池单体排列结构102均设置在上盖13与下盖14之间。

本实施例中，第一电池单体排列结构101与第二电池单体排列结构102均包括沿长度方向(箭头x所指的长度方向)排列的十四个电池单体11。当然，可根据需要调整电池单体11的数量、长度、高度、体积等。

在其他实施例中，电池模块1还可以只设置一个电池单体排列结构10，在电池单体排列结构10中，每个电池单体11均设置有防爆阀116，并且电池单体排列结构10的防爆阀116均面向防火构件17。

防火构件17竖直设置，第一电池单体排列结构101的防爆阀116和第二电池单体排列结构102的防爆阀116均面向防火构件17，防火构件17位于第一电池单体排列结构101的防爆阀116和第二电池单体排列结构102的防爆阀116之间。

此时，防火构件17设置在第一电池单体排列结构101的防爆阀116与第二电池单体排列结构102的防爆阀116之间，防火构件17将第一电池单体排列结构101的电池单体11与第二电池单体排列结构102的电池单体11隔开，避免已发生热失控的电池单体11引发与其邻近的电池单体11也发生热失控。

可选的，灭火构件18设置在电池单体排列结构10的下方，灭火构件18设有可存储灭火液的流体通道。灭火构件18沿电池单体11的排列方向延伸，并且在长度方向上(箭头x所指的长度方向)与电池单体排列结构10的长度大致相同，当然也可以不相同。

本实施例中，灭火构件18设置在下盖14的下方，灭火构件18内可以设置有灭火液，一方面，在电池模块1正常工作时，灭火液可以作为冷却液，用于对电池单体排列结构10的电池单体11进行冷却；另一方面，在电池单体11发生热失控起火时，灭火构件18熔化并释放出灭火液以扑灭火焰，从而减小电池单体11热失控的危害。

如图3所示，在电池单体11(可以是第一电池单体排列结构101的电池单体11或第二电池单体排列结构102的电池单体11)发生热失控时，防爆阀116破裂并且喷出火焰与高温颗粒5。此时，电池单体11沿水平方向(箭头x所指的长度方向或者箭头y所指的宽度方向)喷出火焰与高温颗粒5，火焰与高温颗粒5被防火构件17挡下，高温颗粒5向下，烧穿下盖14以及灭火构件18，引发灭火构件18内的灭火液对高温颗粒5进行降温，从而减小电池单体11热失控的危害。

如图4以及图5所示，本实施例中，电池单体排列结构10包括多个电池单体11以及电连接多个电池单体11的多个汇流排12，多个电池单体11沿水平方向(箭头x所指的长度方向或者箭头y所指的宽度方向)排列。采集板15位于电池单体排列结构10的一侧且竖直设置，采集板15与电池单体排列结构10中的电池单体11相连接。

本实施例中，电池单体排列结构10还包括两个端板16，两个端板16分别位于多个电池单体11沿水平方向(箭头x所指的长度方向或者箭头y所指的宽度方向)排列的两端。

在具体实施例中，电池单体11的侧面涂胶与相邻的电池单体11粘接，多个电池单体11的两端设置端板16，形成电池单体排列结构10。电池单体11与电池单体11之间通过汇流排12实现电连接，在电池单体排列结构10的汇流排12位置设置采集板15。将电池单体排列结构10平躺在下盖14上，电池单体排列结构10的下表面通过结构胶与下盖14相固定，电池单体排列结构10的上表面通过结构胶与上盖13相固定。

如图6所示，本实施例中，防火构件17包括防火构件主体171以及连接于防火构件主体171上端的第一延伸部172，第一延伸部172朝靠近第一电池单体排列结构101的方向延伸。

防火构件17还包括第二延伸部173，第二延伸部173连接于防火构件主体171上端，第二延伸部173朝靠近第二电池单体排列结构102的方向延伸。本实施例中，第一延伸部172朝靠近第一电池单体排列结构101的方向延伸以及第二延伸部173朝靠近第二电池单体排列结构102的方向延伸，并不局限于图6中，第一延伸部172与第二延伸部173沿水平方向(箭头x所指的长度方向或者箭头y所指的宽度方向)的实施方式，第一延伸部172与第二延伸部173也可以向上向下倾斜延伸，或者弧形延伸等。

优选的，本实施例中，防火构件17的形状为T形，通过T形的防火构件17与灭火构件18的配合，既可以防止火焰与高温颗粒5沿竖直方向(箭头z所指方向)向上喷出而危急乘客舱，又可以让火焰与高温颗粒5向下喷出而熔化灭火构件18进一步减小电池单体11热失控的危害。

可选的，防火构件主体171、第一延伸部172以及第二延伸部173为一体式结构。如此，便于防火构件17的加工。

如图7所示，在其他实施例中，防火构件17包括防火构件主体171以及连接于防火构件主体171上端的第三延伸部174，第三延伸部174朝靠近电池单体11的方向延伸；和/或，防火构件17包括防火构件主体171以及连接于防火构件主体171下端的第四延伸部175，第四延伸部175朝靠近电池单体11的方向延伸。

在其他实施例中，防火构件17包括防火构件主体171、第三延伸部174以及第四延伸部175，并不限制第三延伸部174以及第四延伸部175的位置以及形状，第三延伸部174用于防止火焰与高温颗粒5沿竖直方向(箭头z所指方向)向上喷出，第四延伸部17用于防止火焰与高温颗粒5沿竖直方向(箭头z所指方向)向下喷出，同样其到保护作用。只要可以将火焰与高温颗粒5挡下，防止火焰与高温颗粒5烧毁相邻电池单体，均在本实施例的保护范围内。

然而，需要说明的是，并不排除上述防火构件17出现各种第一延伸部172、第二延伸部173、第三延伸部174、第四延伸部175任意组合的可能性，实际应用中，可以根据实际的情况，调整防火构件17的形状样式，以取得最佳效果，防火构件17并不局限于本实施例中的形状样式。

优选的，防火构件17的熔点大于或等于500℃，使得火焰不会熔化防火构件17，以起到防火的作用。具体的，本实施例中防火构件17采用云母板的材质，由于云母板的熔点很高(大约1723℃)，因此可以达到防火构件17的耐火需求，并且云母板具有优良的加工性能。但是，并不局限于云母板的实施方式。

如图8所示，电池单体11包括电极组件111、电池壳体112、电极端子连接件113、盖板114以及电极端子115。电池壳体112可具有六面体形状或其他形状。电池壳体112具有容纳电极组件111和电解液的内部空间，并且电池壳体112具有开口。电极组件111容纳在电池壳体112内，盖板114覆盖开口，并用于将电极组件111封闭在电池壳体112内，电极组件111与电极端子115之间通过电极端子连接件113电连接。本实施例中，电极端子连接件113有两个，即分别为正极端子连接件113和负极端子连接件113。电池壳体112可以由例如铝、铝合金或塑料等材料制造。

电极组件111容纳于电池壳体112内，电极组件111包括第一极片1111、第二极片1112以及设置于第一极片1111和第二极片1112之间的隔膜1113。第一极片1111可以是正极片或负极片，第二极片1112与第一极片1111的极性相反，相应地，第二极片1112为负极片或正极片。其中，隔膜1113是介于第一极片1111和第二极片1112之间的绝缘体。电极组件111可以是卷绕式结构(如图9)，也可以是叠片式结构(如图10)。

示例性地以第一极片1111为正极片，第二极片1112为负极片进行说明。同样地，在其他的实施例中，第一极片1111还可以为负极片，而第二极片1112为正极片。另外，正极活性物质被涂覆在正极片的涂覆区上，而负极活性物质被涂覆到负极片的涂覆区上。从涂覆区延伸出的未涂覆区则作为极耳，电极组件111包括两个极耳，即正极耳和负极耳，正极耳从正极片的涂覆区延伸出；负极耳从负极片的涂覆区延伸出。正极耳与正电极端子115之间通过正极端子连接件113电连接，负极耳与负电极端子115之间通过负极端子连接件113电连接。

电池壳体112大致为六面体结构，电池壳体112包括两个第一表面1121和两个第二表面1122，第一表面1121的面积大于第二表面1122的面积。在电池模块1中，每个电池单体11的两个第二表面1122沿水平方向(例如箭头x所指方向的长度方向)相互面对，每个电池单体11的两个第一表面1121沿竖直方向(箭头z所指方向)相互面对。

如图9以及图10所示，当电极组件111为卷绕式结构时，电极组件111为扁平状，并且电极组件111的外表面包括两个扁平面1114，两个扁平面1114均沿竖直方向(箭头z所指方向)相互面对，即扁平面1114与第一表面1121相互面对。电极组件111大致为六面体结构，扁平面1114大致平行于卷绕轴线且为面积最大的外表面。扁平面1114可以是相对平整的表面，并不要求是纯平面。

如图10所示，当电极组件111为叠片式结构时，第一极片1111、隔膜1113和第二极片1112沿竖直方向(箭头z所指方向)层叠，即第一极片1111的表面与第一表面1121相互面对。

电极组件111在充放电过程中不可避免的会沿第一极片1111的厚度方向发生膨胀(在卷绕式结构的电极组件111中，沿垂直于扁平面1114的方向膨胀力最大；在叠片式结构的电极组件111中，沿第一极片1111和第二极片1112的堆叠方向膨胀力最大)。

本实施例中，电极组件111可以选用卷绕式结构或者叠片式结构。当电极组件111为卷绕式结构时，扁平面1114朝向竖直方向(箭头z所指方向)。当电极组件111为叠片式结构时，第一极片1111和第二极片1112沿竖直方向(箭头z所指方向)层叠。可见，电极组件111无论是采用卷绕式结构还是采用叠片式结构，电极组件111对电池壳体112施加最大膨胀力的方向都朝向竖直方向。

而现有技术中，电池模块1的电池单体11中，电极组件111对电池壳体112施加最大膨胀力的方向都是朝向水平方向，由于电池模块1沿水平方向的尺寸相比于竖直方向的尺寸大的多(例如，受到车辆的底盘高度尺寸限制，需要有更多的电池单体11沿水平方向堆叠，膨胀力累积大)，因此，现有电池模块1在水平方向上受到的膨胀力非常大，因此需要在电池模块1的水平方向两侧设置非常厚的端板以抵抗膨胀力，而端板加厚会降低电池模块1的能量密度。而本实施例中，电极组件111对电池壳体112施加最大膨胀力的方向是朝向竖直方向，而竖直方向上堆叠的电池单体11个数较少，因此相比于现有技术，可以大大减少电池模块1的最大膨胀力。

另外，由于电池单体11在充放电过程中还会在电池壳体112内部产生气体，产生的气体会对电池壳体112施加作用力，从而加剧电池壳体112向外膨胀。由于本申请的第一表面1121的面积大于第二表面1122的面积，并且电池单体11中的两个第一表面1121沿竖直方向相互面对，因此产生的气体对电池壳体112施加的最大作用力方向也是朝向竖直方向。相比于现有技术，进一步减少了电池模块1的最大膨胀力。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池模块，其特征在于，包括：

电池单体排列结构(10)，所述电池单体排列结构(10)包括多个电池单体(11)以及电连接所述多个电池单体(11)的多个汇流排(12)；

上盖(13)；

下盖(14)，所述电池单体排列结构(10)设置在所述上盖(13)与所述下盖(14)之间；以及

防火构件(17)，所述防火构件(17)竖直设置；

其中，所述电池单体排列结构(10)的每个所述电池单体(11)均设置有防爆阀(116)，所述电池单体排列结构(10)的所述防爆阀(116)均面向所述防火构件(17)。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：所述电池模块(1)包括两个以上的所述电池单体排列结构(10)，其中一个所述电池单体排列结构(10)为第一电池单体排列结构(101)，另一个与所述第一电池单体排列结构(101)邻近的所述电池单体排列结构(10)为第二电池单体排列结构(102)；

所述第一电池单体排列结构(101)的所述防爆阀(116)和所述第二电池单体排列结构(102)的所述防爆阀(116)均面向所述防火构件(17)，所述防火构件(17)位于所述第一电池单体排列结构(101)的所述防爆阀(116)和所述第二电池单体排列结构(102)的所述防爆阀(116)之间。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于：所述防火构件(17)包括防火构件主体(171)以及连接于所述防火构件主体(171)上端的第一延伸部(172)，所述第一延伸部(172)朝靠近所述第一电池单体排列结构(101)的方向延伸。

4.根据权利要求3所述的电池模块，其特征在于：所述防火构件(17)还包括第二延伸部(173)，所述第二延伸部(173)连接于所述防火构件主体(171)上端，所述第二延伸部(173)朝靠近所述第二电池单体排列结构(102)的方向延伸。

5.根据权利要求3或4所述的电池模块，其特征在于：所述电池模块(1)还包括灭火构件(18)，所述灭火构件(18)设置在所述电池单体排列结构(10)的下方，所述灭火构件(18)设有可存储灭火液的流体通道。

6.根据权利要求4所述的电池模块，其特征在于：所述防火构件主体(171)、所述第一延伸部(172)以及所述第二延伸部(173)为一体式结构。

7.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：所述防火构件(17)包括防火构件主体(171)以及连接于所述防火构件主体(171)上端的第三延伸部(174)，所述第三延伸部(174)朝靠近所述电池单体(11)的方向延伸；和/或，

所述防火构件(17)包括防火构件主体(171)以及连接于所述防火构件主体(171)下端的第四延伸部(175)，所述第四延伸部(175)朝靠近所述电池单体(11)的方向延伸。

8.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：所述电池单体排列结构(10)还包括采集板(15)，所述采集板(15)位于所述电池单体排列结构(10)的一侧，所述采集板(15)与所述电池单体排列结构(10)中的所述电池单体(11)相连接。

9.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：所述防火构件(17)的熔点大于或等于500℃。

10.一种电池包，其特征在于，包括：

容纳箱，以及

设置在所述容纳箱内的多个如权利要求1-9任意一项所述的电池模块(1)。