CN209880743U - 一种电芯、动力电池包及车辆 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种电芯、动力电池包及车辆。动力电池包，包括电池包箱体和设置在电池包箱体内的多个电芯，相邻两个电芯上相接触两个侧面中至少一个为设有隔热涂层的隔热面；电芯的至少一个面为用于换热的换热面。相邻的两个电芯中相接触两个侧面中的至少一个是设置有隔热涂层的隔热面，当动力电池包中的其中一个电芯发生热失控后，由于隔热面上设置有隔热涂层，避免了热量传递到正常的电芯上，延缓热量的传递速度，电芯上用来换热的换热面，使电芯在充放电过程中产生的热量能够顺利的排出，电芯具有良好的性能，由于隔热涂层是直接设置在电芯的侧面上，使相同大小的电池包箱体内能够容纳更对的电芯，提高了动力电池包的能量密度。

Description

一种电芯、动力电池包及车辆
技术领域
本实用新型涉及与电池在结构上相结合的温度控制装置，尤其涉及一种电芯、动力电池包及车辆。
背景技术
锂离子电池作为新能源车辆的动力来源，需要具有一定的安全性能和容量，锂离子电池模组通常是由多个电池单体通过串联或并联的方式紧密相连的，在使用不当或受到外物碰撞时，锂离子电池内部的单体电芯会在短时间内释放大量的热量，如果这些热量无法及时通过正常的热管理路径进行释放，当电芯达到临界温度后会引发电芯的热失控，甚至会将热量传递到相邻的电芯，引发连锁反应，导致整个电池模组热失控，引起锂离子电池使用寿命的衰减，更有可能发生起火或爆炸，危及到整车安全。因此需要对锂离子电池的电芯之间设置保护措施来防止锂离子电池的热失控。
在授权公告号为CN206849989U的实用新型专利中公开了一种电池间隔热防护组件、动力电池组和电动汽车，在动力电池组的相邻两个电池之间设置防护板组件，防护板组件包括云母板和涂敷在云母板两侧的隔热涂层，通过这种结构能够有效的阻挡电池间的热扩散，防止整个动力电池组热失控。
随着对车辆续航要求的越来越高，对锂离子电池的能量密度的要求也越来越高，上述隔热防护组件中的隔热涂层是涂覆在云母板上的，云母板夹在相邻两个电芯之间阻挡两个电芯之间热量传递，云母板会占用大量的空间，整个电池组的体积变大，降低了整个电池组的能量密度，也降低了车辆的续航能力。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有隔热功能的电芯，同时本实用新型还提供一种动力电池包，用于解决现有技术中隔热防护组件占用空间大导致的电池组能量密度低的问题；此外本实用新型还提供一种续航能力强的车辆。
为实现上述目的，本实用新型的电芯的技术方案是：电芯的至少一个用于与其他电芯接触的侧面为设有隔热涂层的隔热面，且至少一个面为用于与其他电芯隔离以与外部换热的换热面。
本实用新型的电芯的有益效果是：电芯使用时，相邻的两个电芯的具有相互接触的两个侧面，这两个侧面中的至少一个是设置有隔热涂层的隔热面，当动力电池包中的其中一个电芯发生热失控后，由于隔热面上设置有隔热涂层，延缓热量的传递速度，避免了热量传递到与其相邻的正常电芯上，电芯还具有用于换热的换热面，使电芯在充放电过程中产生的热量能够顺利的排出，保证电芯具有良好的性能，避免了单个电芯热失控造成其他电芯热失控的情况发生。
进一步的，所述电芯为方形电芯，方形电芯的宽度方向布置的两个面中一个为所述隔热面；方形电芯排布紧密，能量密度高，方形电芯宽度方向上的一个面上设置隔热涂层形成隔热面，使电芯在宽度方向上排布时相邻的两个电芯能够通过隔热涂层隔热。
进一步的，方形电芯的长度方向布置的两个面中一个为所述隔热面；方形电芯长度方向上的一个面上设置隔热涂层形成隔热面，可以布置多列电芯，使电芯在长度方向上排布时相邻的两个电芯能够通过隔热涂层隔热。
本实用新型的动力电池包的技术方案是：动力电池包，包括电池包箱体和设置在电池包箱体内的多个电芯，相邻两个电芯上相接触两个侧面中至少一个为设有隔热涂层的隔热面；电芯的至少一个面为与其他电芯隔离用于与电芯外部换热的换热面。
本实用新型的动力电池包的有益效果是：动力电池包由多个电芯串并联形成，相邻的两个电芯的具有相互接触的两个侧面，这两个侧面中的至少一个是设置有隔热涂层的隔热面，当动力电池包中的其中一个电芯发生热失控后，由于隔热面上设置有隔热涂层，延缓热量的传递速度，避免了热量传递到与其相邻的正常电芯上，电芯还具有用于换热的换热面，使电芯在充放电过程中产生的热量能够顺利的排出，保证电芯具有良好的性能；由于隔热涂层是直接设置在电芯的侧面上，不需要设置云母板，使相同大小的电池包箱体内能够容纳更对的电芯，提高了动力电池包的能量密度。
进一步的，相邻两个电芯上相接触的两个侧面中一个为所述隔热面；只在相接触两个侧面中的一个侧面上设置隔热涂层形成隔热面，能减少隔热材料的使用量，节省成本，同时也进一步的降低了动力电池包的厚度。
进一步的，所述电芯为方形电芯，方形电芯的宽度方向布置的两个面中一个为所述隔热面；方形电芯排布紧密，能量密度高，方形电芯宽度方向上的一个面上设置隔热涂层形成隔热面，使电芯在宽度方向上排布时相邻的两个电芯能够通过隔热涂层隔热。
进一步的，方形电芯的长度方向布置的两个面中一个为所述隔热面；方形电芯长度方向上的一个面上设置隔热涂层形成隔热面，可以布置多列电芯，使电芯在长度方向上排布时相邻的两个电芯能够通过隔热涂层隔热。
进一步的，电芯的底面为换热面，动力电池包还包括与换热面接触换热的换热板；电芯的侧面都可能与其他电芯相连，将电芯的底面设置为换热面，并通过换热板来增强换热面的换热效果，保证电芯具有良好的性能。
本实用新型的车辆的技术方案是：车辆，包括车架和安装在车架上的动力电池包，动力电池包包括电池包箱体和设置在电池包箱体内的多个电芯，相邻两个电芯上相接触两个侧面中至少一个为设有隔热涂层的隔热面；电芯的至少一个面为与其他电芯隔离用于与电芯外部换热的换热面。
本实用新型的车辆的有益效果是：动力电池包由多个电芯串并联形成，相邻的两个电芯的具有相互接触的两个侧面，这两个侧面中的至少一个是设置有隔热涂层的隔热面，当动力电池包中的其中一个电芯发生热失控后，由于隔热面上设置有隔热涂层，延缓热量的传递速度，避免了热量传递到与其相邻的正常电芯上，电芯还具有用于换热的换热面，使电芯在充放电过程中产生的热量能够顺利的排出，保证电芯具有良好的性能；由于隔热涂层是直接设置在电芯的侧面上，不需要设置云母板，使相同大小的电池包箱体内能够容纳更对的电芯，提高了动力电池包的能量密度，也提高了车辆的续航能力。
进一步的，相邻两个电芯上相接触的两个侧面中一个为所述隔热面；只在相接触两个侧面中的一个侧面上设置隔热涂层形成隔热面，能减少隔热材料的使用量，节省成本，同时也进一步的降低了动力电池包的厚度。
进一步的，所述电芯为方形电芯，方形电芯的宽度方向布置的两个面中一个为所述隔热面；方形电芯排布紧密，能量密度高，方形电芯宽度方向上的一个面上设置隔热涂层形成隔热面，使电芯在宽度方向上排布时相邻的两个电芯能够通过隔热涂层隔热。
进一步的，方形电芯的长度方向布置的两个面中一个为所述隔热面；方形电芯长度方向上的一个面上设置隔热涂层形成隔热面，可以布置多列电芯，使电芯在长度方向上排布时相邻的两个电芯能够通过隔热涂层隔热。
进一步的，电芯的底面为换热面，动力电池包还包括与换热面接触换热的换热板；电芯的侧面都可能与其他电芯相连，将电芯的底面设置为换热面，并通过换热板来增强换热面的换热效果，保证电芯具有良好的性能。
附图说明
图1为本实用新型动力电池包实施例中双排方形电芯模组的示意图；
图2为图1中前排方形电芯模组的示意图；
图3为图2中一种方形电芯的示意图；
图4为图2中另一种方形电芯的示意图；
图5为图1中处于后排方形电芯模组的示意图；
图6为图5中一种方形电芯的示意图；
图7为图5中另一种方形电芯的示意图；
其中：1-双排方形电芯模组，11-前排模组，12-后排模组，2-方形电芯，21-隔热涂层，22-极柱，23-方形电芯A，24-方形电芯B，25-方形电芯C，26-方形电芯D，3-结构胶层，4-绑带，5-换热板。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型动力电池包的实施例作进一步说明。
本实用新型的动力电池包的实施例，如图1所示，包括电池包箱体，电池包箱体内设置有双排方形电芯模组1，电池包箱体为现有技术中电池包中使用的电池包箱体，在此不再对其具体结构展开说明。
双排方形电芯模组1包括多个电芯，具体的电芯为方形电芯2，方形电芯2排布紧密，有助于提高动力电池包的能量密度高。方形电芯2的顶部设置有极柱22，定义方形电芯2的长度方向为前后方向，方形电芯2的宽度方向为左右方向。双排方形电芯模组1包括处于前侧的前排模组11和处于后侧的后排模组12。
如图2所示，前排模组11包括多个方形电芯2，方形电芯2沿左右方向依次排布。前排模组11中包括方形电芯A23和方形电芯B24，方形电芯A23的结构如图3所示，方形电芯A23的右侧面设置有隔热涂层21，形成了用来隔热的隔热面。
方形电芯B24的结构如图4所示，方形电芯B24的所有侧面均没有设置隔热涂层。
将多个方形电芯A23由左向右依次排布，相连两个方形电芯A23之间，处于左侧的方形电芯A23上的隔热涂层21减缓了两个方形电芯之间的热量传递；处于最右侧的方形电芯A23的右侧与一个方形电芯B24接触，通过最右侧的方形电芯A23上的隔热涂层减缓了方形电芯A23和方形电芯B24的热量传递。
前排模组11中，相邻两个方形电芯2的两个相邻侧面中，处于左侧的是设置有隔热涂层的隔热面，另外一个没有涂覆隔热涂层，一方面减少了隔热材料的使用量，另一方面尽可能的减小了隔热涂层的占用空间，在隔热的同时使动力电池包具有较高的能量密度。
如图5所示，后排模组12也包括多个方形电芯2，方形电芯2沿左右方向依次排布。后排模组11中包括方形电芯C25和方形电芯D26，方形电芯C25的结构如图6所示，方形电芯C25的右侧面和前侧面均设置有隔热涂层21，形成了方形电芯C25用来隔热的隔热面。
方形电芯D26的结构如图7所示，方形电芯D26的前侧面设置有隔热涂层21，形成了方形电芯D26用来隔热的隔热面。
在后排模组12中，多个方形电芯C25的排布方式与前排模组11中方形电芯A23的排布方式相同，方形电芯D26处于最右侧的方形电芯C25的右侧，在此不再详细说明。
后排模组12的前侧具有方形电芯C25和方形电芯D26的隔热面形成的后排模组隔热面，在将前排模组11与后排模组12进行组装时，后排模组12的后排模组隔热面能够阻挡两个模组之间的热量传递。
本实用新型中的隔热涂层21可以是陶瓷隔热防火涂料、气凝胶隔热防火涂料中的一种或多种，以气凝胶隔热防火涂料为优选；施涂方式可以是喷涂、辊涂、刷涂等，优选涂覆效率更高、外观效果更好的喷涂。涂层厚度优选200～500μm，以本实施例中的双排方形电芯模组1为例，隔热涂层21在左右方向上累计占用空间2～5mm，占用空间小。
在隔热面上喷涂隔热涂层前，需要对隔热面进行脱脂、除尘、表面改性的前置处理，之后再进行喷涂，这样能够与保证隔热涂层良好的粘附在隔热面上，为了防止损坏隔热涂层，喷涂处理可以放在电芯制作的最后一道工序完成。
方形电芯2中没有设置隔热涂层21的面为用于换热的换热面，方形电芯2在充放电的过程中产生的热量能够由换热面排出。
为了进一步的提高方形电芯2的换热效果，双排方形电芯模组1的底部设置与方形电芯2底面进行接触换热的换热板5，使方形电芯始终在合适的工作温度下工作，保证方形电芯2的性能。
为了提高双排方形电芯模组1的整体结构的稳定性，在相邻两个电芯进行连接时通过结构胶层3进行粘接固定，在粘接完成后通过绑带4对整个双排方形电芯模组1进行捆绑，便于将双排方形电芯模组1放入电池包箱体内。绑带4可以是钢绑带、塑料绑带中的一种。
在本实施例中，双排方形电芯模组1的任意两个相邻方形电芯2上相接触两个侧面中的一个为设有隔热涂层21的隔热面，有效的阻隔了相邻两个方形电芯2之间的热量传递，减缓了热失控的发生速度，方形电芯2还具有用于换热的换热面，使电芯在充放电过程中产生的热量能够顺利的排出；由于隔热涂层21是直接设置在方形电芯2的侧面上，不需要设置云母板，使相同大小的电池包箱体内能够容纳更多的方形电芯2，提高了动力电池包的能量密度。
在上述实施例中，设置四种不同的方形电芯主要是为了能够尽可能的减少隔热涂层21的占用空间，节省隔热材料的使用量，使相邻两个方形电池芯上只有一个方形电芯具有隔热面；在其他实施例中也可以在所有方形电芯的前侧面上和右侧面上设置隔热涂层，这样只需要加工一种方形电芯即可，能够减少方形电芯的加工类型，有助于提高生产效率。
在其他实施例中也可以在两个相邻的方形电芯上相接触的两个侧面上都设置隔热涂层，这样能够起到更好的隔热效果。
在其他实施例中电芯也可以是其他类型的电芯，如软包电芯，但无论何种类型的电芯均需要保证有一个用于换热的换热面。
在其他实施例中也可以不设置换热板，仅依靠方形电芯与电池包箱体的接触进行换热。
在其他实施例中，如只有一排的方形电芯的动力电池包，根据方形电芯的排布方式，只需要在方形电芯的左右方向上的侧面或前后方向上的侧面设置隔热涂侧即可。
在其他实施例中，前排模组中设置有隔热涂层的隔热面也可以是方形电芯的左侧面，此时需要将没有设置隔热涂层的方形电芯放置在前排模组的最左侧。
在其他实施例中，动力电池包也可以是三排、四排、甚至更多排的电芯模组，各排电芯模组可以是沿前后方向排列，也可以是在上下方向排列，或者既在前后方向上排列又在上下方向上排列，但需要注意的是，在上下方向上排列时，需要在上下两排电芯模组之间设置换热板保证各排电芯模组的正常换热。
本实用新型的车辆的实施例中，车辆包括车架和设置在车架上的动力电池包，所述动力电池包与上述实施例中的动力电池包的结构相同，在此不再赘述。
本实用新型的电芯的实施例中，电芯的结构与上述实施例中任意一个设置有隔热涂层的电芯结构相同，不再赘述。

Claims (9)

1.电芯，其特征在于：电芯的至少一个用于与其他电芯接触的侧面为设有隔热涂层的隔热面，且至少一个面为用于与其他电芯隔离以与外部换热的换热面。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于：所述电芯为方形电芯，方形电芯的宽度方向布置的两个面中一个为所述隔热面。
3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于：方形电芯的长度方向布置的两个面中一个为所述隔热面。
4.一种动力电池包，包括电池包箱体和设置在电池包箱体内的多个电芯，其特征在于：相邻两个电芯上相接触两个侧面中至少一个为设有隔热涂层的隔热面；电芯的至少一个面为与其他电芯隔离用于与电芯外部换热的换热面。
5.根据权利要求4所述的动力电池包，其特征在于：相邻两个电芯上相接触的两个侧面中一个为所述隔热面。
6.根据权利要求5所述的动力电池包，其特征在于：所述电芯为方形电芯，方形电芯的宽度方向布置的两个面中一个为所述隔热面。
7.根据权利要求6所述的动力电池包，其特征在于：方形电芯的长度方向布置的两个面中一个为隔热面。
8.根据权利要求4-7中任意一项所述的动力电池包，其特征在于：电芯的底面为换热面，动力电池包还包括与换热面接触换热的换热板。
9.车辆，包括车架和安装在车架上的动力电池包，其特征在于：所述动力电池包为权利要求4-8中任意一项所述的动力电池包。
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