CN209592106U - 具有自保护功能的圆柱型电芯电池模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种具有自保护功能的圆柱型电芯电池模组,包括用于电池模组负极端固定及输出的负极支架(1)、用于电池组串联扩展的中间支架(2),用于电池模组正极端固定及输出的正极支架(3)、以及插接在各支架孔内并通过并联排实现个体间并联连接的单体电芯(4)，本实用新型型通过电池负极支架中的负极弹片、汇流排以及绝缘支架的设计，当所述电池组中间的电芯需要维修拆装时，只需要通过外力克服所述电池负极连接弹片的弹力即可完成拆装为单串的电池组模块，对电池自身并无任何损伤，方便拆卸。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种具有自保护功能的圆柱型电芯电池模组。
背景技术
在目前的新能源产业中，尤其是动力电池领域，锂离子电池以其能量密度高，循环寿命长，充放电无记忆效应等特点获得了极大的优势地位，成为了新能源汽车动力总成的不二方案。而其中圆型电芯和方型电芯一直是两种不同的方向。尤其以特斯拉为代表的乘用车方面更倾向于选用圆柱电芯，前期以标准的18650电芯为主，同时21700电池作为新兴的圆型电池代也在快速发展中，采用21700电芯开发的电池模组和电池包的系统的能量密度在300Wh/kg左右，比原来的18650电芯方案约提高了20％。电池单体电池容量的提升意味着同等能量下所需电芯的数量的减少，如此就可以在很大程度上降低了动力电池系统的管理难度，并可以减少模组和电池包内的金属构件数量，虽然单个电芯的重量和成本提升了，但是同等电量条件下电池系统PACK的重量和成本却得到了降低。
在圆柱型电芯的组装方面，目前国内85％以上的厂家还是通过对电池底部的电阻焊实现，虽然连接可靠，但是在焊接时设备焊头发热量较大，热量极易传导至电芯内部造成损伤，同时在这种结构下，焊接完成后一旦某个电池出现性能不良，无法更换。此外，随着电动汽车行业的蓬勃发展，动力电池的梯次利用问题也将提上日程，电阻焊接方式的电池不具备再次分拆的可能性，梯次利用的问题也就无从谈起。
实用新型内容
本实用新型型专利申请的目的在于克服现有圆柱型电池模组组装技术中的缺陷及装配工艺上的复杂性，同时提高模组的安全性，提供一种新型装配方式的电池组。
本实用新型型为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种具有自保护功能的圆柱型电芯电池模组，包括用于电池模组负极端固定及输出的负极支架(1)、用于电池组串联扩展的中间支架(2),用于电池模组正极端固定及输出的正极支架(3)、以及插接在各支架孔内并通过并联排实现个体间并联连接的单体电芯(4)；
所述负极支架(1)上设置有成矩阵排列的多个通孔，所述通孔内放置可包裹单体电芯(4)的金属弹片(5)，所述金属弹片(5)在底部焊接负极汇流排(6)以实现电池组负极输出；
所述中间支架(2)上设有与负极支架(1)相同的通孔，通孔内插入用于电芯串联连接的金属弹片(5)，所述金属弹片(5)内焊接用于实现单体电芯串并联的并联排(7)；
所述正极支架(3)设有与负极支架(1)相同的通孔，通孔内设有金属丝(8)，所述金属丝(8)与正极汇流排(9)连接，并与电芯正极焊接；通过金属丝(8)与电池正极实现焊接，金属丝(8)自身的弹性适应汽车对连接处的应力要求和拉力测试要求，同时还可以充当保险丝，在短路时自动熔断保障电路安全；
优选地，所述负极支架(1)、中间支架(2)和正极支架(3)内均设有与单体电芯(4)尺寸相匹配的圆形底座(11)，所述负极支架(1)与中间支架(2)内的金属弹片(5)均焊接在相对应的圆形底座(11)内；
优选地，所述中间支架(2)的圆形底座(11)上设有固定肋板(11-1)，在并联排(7)上部、固定肋板及弹片所围成通孔内插入电芯负极端；中间支架(2)内的金属弹片(5)与下一级的单体电芯(4)焊接；
优选地，所述金属弹片(5)包括一金属弹片底座和均匀设置在所述金属弹片底座上的若干金属爪弹片(10)；
优选地，所述金属爪弹片(10)为6-12片；
与现有技术相比，本实用新型型的有益效果是：
本实用新型型通过电池负极支架中的负极弹片、汇流排以及绝缘支架的设计，当所述电池组中间的电芯需要维修拆装时，只需要通过外力克服所述电池负极连接弹片的弹力即可完成拆装为单串的电池组模块，对电池自身并无任何损伤，方便拆卸；
同时正极汇流排与电芯正极由于采用金属丝超声焊接，可实现重复焊接，大大提高了可维修性和回收率，金属丝还可以适应汽车对连接处的应力要求和拉力测试要求，同时可以充当保险丝，在短路时瞬间熔断，保障系统电路安全；
相比于传统的两端电阻焊的方式，本实用新型型申请在结构及组装工艺上在每一个中间模块的负极组合时省去了一次电阻焊接，对于生产厂家而言，在极大程度上降低了产线上的设备和人工成本的投入，降低生产成本；
作为优选，弹片的设计既可实现支架孔内固定电池，同时电池充放电过程中，不仅底部接触电池，侧面的弹片也能起到分流作用，从而减小电芯间的连接内阻，使电池串并联连接件通过电流的能力更高，更利于整体电池组的快速充电和大功率放电；
作为优选，正极汇流排金属丝设计，既保证了电池连接正常放电的需要，同时还可以使用汽车对于连接的应力和拉力要求，由于金属丝线径较小，可以充当保险丝，在短路时瞬间熔断，保障系统电路安全。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型电池与中间支架的装配的结构示意图；
图3为本实用新型中间支架局部细节结构示意图；
图4为本实用新型模组组装成品外形示意图；
图5为本实用新型正极支架局部细节结构示意图。
图中：负极支架1、中间支架2、正极支架3、单体电芯4、金属弹片5、负极汇流排6、并联排7、金属丝8、正极汇流排9、金属爪弹片10、圆形底座11、固定肋板11-1。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明；
图1示出一种新型圆柱型电芯电池模组的组成结构，包括由多个圆柱电芯组成的电池组、设置在所述的电池组一端的电池负极支架1组合、设置有多个通孔的中间支架2组合、设置在所述的电池组另一端的电池正极支架3组合；
组装时，所述的负极支架1分别单独组装，在通孔内插入金属弹片5，总负极汇流排6通过激光焊方式与所述电池负极支架1中的弹片透过所述负极支架的圆形通孔焊接在一起；
所述的中间支架2组合分别单独组装，在通孔内插入金属弹片5，然后在金属弹片上铺上并联排7，采用激光焊将金属弹片5底面和并联排7采用激光焊的方式焊接，然后在中间支架的另一面插入电芯(正极朝上)，焊接电芯正极与金属弹片5；在并联片上部和中间支架的固定肋板11-1及金属弹片5所围成通孔内插入电芯负极端，就实现了电芯之间的串并联。
总正极汇流排9通过超声焊接方式，利用金属丝8，穿过正极支架3与所述电池的正极焊接在一起。所述金属丝8超声焊接的应用既保证了电池连接正常放电的需要，同时还可以使用汽车对于连接的应力和拉力要求，由于金属丝线径较小，可以充当保险丝，在短路时瞬间熔断，保障系统电路安全；
此种装配方式的优点是当所述电池组总正和总负之间的电池需要维修拆装时，只需要通过外力克服所述电池中间支架中的连接弹片的弹力即可完成拆装，对电池自身并无任何损伤，方便拆卸。同时节省中间电芯组合时负极的焊接工序，减少设备投入，有利于产品的成品降低。
所述金属弹片5包括一金属弹片底座和均匀设置在所述金属弹片底座上的若干金属爪弹片10；所述金属爪弹片10为6-12片。弹片的设计既可固定电池，同时电池充放电过程中，不仅底部接触电池，侧面的弹片也能起到降低电芯间连接内阻和分流的作用，从而使电池间在充放电时发热量减少，同时本身通过电流的能力更高，更利于整体电池组的快速充电和大功率放电。
本发明型所述的通孔(图3)设置有与所述的弹片对应的固定肋板11-1。固定肋板的设计通过尺寸计算，可以保证所述的电池负极连接弹片与电池的连接紧密。同时所述固定肋板的高度保证电池固定的稳定性，增强电池组的抗震动能力。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种具有自保护功能的圆柱型电芯电池模组，包括用于电池模组负极端固定及输出的负极支架(1)、用于电池组串联扩展的中间支架(2),用于电池模组正极端固定及输出的正极支架(3)、以及插接在各支架孔内并通过并联排实现个体间并联连接的单体电芯(4)；
所述负极支架(1)上设置有成矩阵排列的多个通孔，所述通孔内放置可包裹单体电芯(4)的金属弹片(5)，所述金属弹片(5)在底部焊接负极汇流排(6)以实现电池组负极输出；
所述中间支架(2)上设有与负极支架(1)相同的通孔，通孔内插入用于电芯串联连接的金属弹片(5)，所述金属弹片(5)内焊接用于实现单体电芯串并联的并联排(7)；
其特征在于，所述正极支架(3)设有与负极支架(1)相同的通孔，通孔内设有金属丝(8)，所述金属丝(8)与正极汇流排(9)连接，并与电芯正极焊接。
2.根据权利要求1所述的具有自保护功能的圆柱型电芯电池模组，其特征在于，所述负极支架(1)、中间支架(2)和正极支架(3)内均设有与单体电芯(4)尺寸相匹配的圆形底座(11)，所述负极支架(1)与中间支架(2)内的金属弹片(5)均焊接在相对应的圆形底座(11)内。
3.根据权利要求1所述的具有自保护功能的圆柱型电芯电池模组，其特征在于，所述中间支架(2)的圆形底座(11)上设有固定肋板(11-1)，在并联排(7)上部、固定肋板(11-1)及金属弹片(5)所围成通孔内插入电芯负极端；中间支架(2)内的金属弹片(5)与下一级的单体电芯(4)焊接。
4.根据权利要求1所述的具有自保护功能的圆柱型电芯电池模组，其特征在于，所述金属弹片(5)包括一金属弹片底座和均匀设置在所述金属弹片底座上的若干金属爪弹片(10)。
5.根据权利要求4所述的具有自保护功能的圆柱型电芯电池模组，其特征在于，所述金属爪弹片(10)为6-12片。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111293267A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-16 | 先进储能材料国家工程研究中心有限责任公司 | 带熔断保护功能的电池模组 |
| CN113258186A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-13 | 中为联合创新(平潭)工程研究有限公司 | 一种双极免焊电芯的电源系统 |
| CN115084771A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-09-20 | 厦门理工学院 | 一种高性能电池箱防护结构、汽车 |
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