CN209981395U - 一种匹配vda模组的电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种匹配VDA模组的电池，该电池包括铝塑膜包装体和封装在铝塑膜包装体内的电池层叠体；所述电池层叠体上的电池正极耳和电池负极耳从铝塑膜包装体两端伸出；所述铝塑膜包装体在两端配合所述电池正极耳和所述电池负极耳分布形成对应的第一顶封边和第二顶封边，所述第一顶封边在位于所述电池正极耳两侧的端角处分别设置切角结构；所述第二顶封边在位于所述电池负极耳两侧的端角处分别设置切角结构。本实用新型提供的电池设置方案，通过在顶封边上设置切角结构，使电池尺寸在规定的VDA模组内分布时长度维度实现最优化，从而可提升电池的容量和比能量，提升电动车续航能力。

Description

一种匹配VDA模组的电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种匹配VDA模组的电池。

背景技术

德国汽车工业联合会(VDA)在总结大众、奔驰、宝马等具有国际影响力的知名汽车公司经验的基础上，颁布制定了动力电池的尺寸测试条件和尺寸标准。大众按VDA规定的方形PHEV2电池和软包BEV1电池装配得到了模组，俗称VDA标准模组，具有扁平化、标准化和规模化的优势，并得到行业共识。

基于固定的VDA模组尺寸，围绕能量密度的提升，电池设计充分发挥VDA模组的利用空间，各个电池生产厂家都设计了具有自身特色尺寸的软包装锂离子电池。

现有匹配VDA模组尺寸的锂离子电池，相应的电池无法充分利用VDA模组空间，造成空间浪费。由此可见，如何充分利用VDA模组空间，以提升电池的容量和比能量是本领域亟需解决的问题。

实用新型内容

针对现有匹配VDA模组尺寸锂离子电池所存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种能够充分利用VDA模组空间，以提升电池容量和比能量的电池方案。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种匹配VDA模组的电池，该电池包括铝塑膜包装体和封装在铝塑膜包装体内的电池层叠体；所述电池层叠体上的电池正极耳和电池负极耳从铝塑膜包装体两端伸出；所述铝塑膜包装体在两端配合所述电池正极耳和所述电池负极耳分布形成对应的第一顶封边和第二顶封边，所述第一顶封边在位于所述电池正极耳两侧的端角处分别设置切角结构；所述第二顶封边在位于所述电池负极耳两侧的端角处分别设置切角结构。

进一步的，所述第一顶封边与第二顶封边上位于同侧的切角结构相同。

进一步的，所述铝塑膜包装体上形成有第一侧封边和第二侧封边。

进一步的，所述第一侧封边和第二侧封边可经折边形成第一侧折边和第二侧折边。

进一步的，所述铝塑膜包装体中具有与电池层叠体相配合的安置槽，所述安置槽的长度比电池层叠体的长度大0-4mm；所述安置槽的宽度比电池层叠体的宽度大0-3mm；所述安置槽的深度为电池层叠体厚度的0.38-0.75倍。

进一步的，所述电池层叠体上的电池正极耳和电池负极耳对称分布在电池层叠体两端；所述电池正极耳和电池负极耳为非中心设置分布在电池层叠体的两端。

进一步的，所述电池正极耳或电池负极耳到铝塑膜包装体第一侧折边之间的距离为20-50mm；所述电池正极耳或电池负极耳到铝塑膜包装体第二侧折边之间的距离为10-30mm。

进一步的，所述电池层叠体中的正极片包括正极片本体和正极耳，所述正极耳偏中心成型在正极片本体上。

进一步的，所述电池层叠体中的负极片包括负极片本体和负极耳，所述负极耳偏中心成型在负极片本体上。

进一步的，所述电池的宽度为70-105mm，电池的长度为300-778mm，电池的厚度为6-15mm。

本实用新型提供的电池设置方案，通过在顶封边上设置切角结构，使电池尺寸在规定的VDA模组内分布时长度维度实现最优化，从而可提升电池的容量和比能量，提升电动车续航能力。

本实用新型提供的电池设置方案中，其上的电池正极耳和电池负极耳对称分布在电池两端，但是电池正极耳和电池负极耳相对于电池本体采用偏中心线设置，使得整个电池在中心线方向为非对称结构，如此结构的电池与VDA模组配合时，在电池充放电过程中缩短了电池的传热路径，提升了电池的传热能力，实现了电池的大电流放电能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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中热封后的电池的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中折边后的电池的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中电池内部的层叠体的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中铝塑膜包装体的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中正极片的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中负极片的结构示意图；

图7为本实用新型实施例中电池与常规电池在模组内的分布对比示意图。

附图标记：

100-本实施例中电池；200-VDA模组；300-常规软包装电池；

110-铝塑膜包装体；120-电池层叠体；130-铜排；

111-上侧封边；112-下侧封边；111a-上侧折边；112a-下侧折边；

113-右顶封边；114-左顶封边；115-第一切角；116-第二切角；

117-第三切角；118-第四切角；119-铝塑膜本体；119a-安置槽；

119b-气袋区域；

121-电池正极耳；122-电池负极耳；123-正极片；123a-正极片极耳；

123b-正极片本体中心轴线；124-负极片；124a-负极片极耳；

124b-负极片本体中心轴线；125-隔膜。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

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。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。

针对VDA电池模组尺寸的要求，本实施例摒弃常规动力电池的设计方案，在两端的顶封处采用切边的多边结构，由此在最大化匹配VDA模组空间的同时，对电池的尺寸实现优化，从而提升电池的容量和比能量，提升电动车续航能力。

在此基础上，本实施例进一步的将正负极耳设置在电池两端，且两者之间采用非中心对称(即不沿整个电池轴向中心线)分布，由此可使得在电池充放电过程中缩短电池的传热路径，提升了电池的传热能力，由此来提高电池的大电流放电能力。

参见图1-图3，所示为本实施例给出的一种匹配VDA电池模组的电池的组成结构示意图。

由图可知，本电池100主要由铝塑膜包装体110和封装在铝塑膜包装体内的电池层叠体120配合构成。

电池层叠体120整体被封装在铝塑膜包装体110中，其上的电池正极耳121和电池负极耳122从铝塑膜包装体110两端伸出。电池正极耳121和电池负极耳122对称分布在电池100的两端，并且电池正极耳121和电池负极耳122并不沿电池100的中心轴线分布，即电池正极耳121和电池负极耳122的中心轴线与电池100的中心轴线不共线，使得电池正极耳121和电池负极耳122距电池100两侧的距离不同。

进一步的，本电池100中的铝塑膜包装体110在上、下两侧分别形成上侧封边111和下侧封边112，在两端配合电池正极耳121和电池负极耳122分布形成右顶封边113和左顶封边114。

在此基础上，针对非沿电池中心轴线分布的电池正极耳121和电池负极耳122，本实施例中的右顶封边113在电池正极耳121与上侧封边111之间区域设置第一切角115，右顶封边113在电池正极耳121与下侧封边112之间区域设置第二切角116；由此使得右顶封边113整体截面呈非对称的三边形结构。

本实施例中的左顶封边114在电池负极耳122与上侧封边111之间区域设置第三切角117，左顶封边114在电池负极耳122与下侧封边112之间区域设置第四切角118；由此使得左顶封边114整体截面呈非对称的三边形结构。

需要指出的，这里的第三切角117的结构与第一切角115的结构可以相同，或者不同，根据实际需求而定；第四切角118的结构与第二切角116的结构可以相同，或者不同。

在此封装结构的基础上，本实施例将上侧封边111和下侧封边112分别经过折边工艺形成上侧折边111a和下侧折边112a。这样在电芯宽度一定时，通过折边工艺对上侧封边和下侧封边形成折边，以进一步减少上下侧封边占用的宽度尺寸，将更多的有效宽度留给极片，从而提高电芯的容量。

现有模组的螺栓结构件和铜排结构件，在组装模组时需要占用电芯长度方向的部分空间，对此，本实施例给出的电池100结构，通过对两顶封边的边角进行切角设计，使得切去的空间与模组内的相应的结构件(如螺栓结构件或铜排结构件)相配合，只通过切角形成的空间来让位于模组内相应的结构件，避免对整个电池的长度造成影响，使得电池在实现VDA模组内分布时长度维度实现最优化，从而提升电池的容量和比能量，提升电动车续航能力。

下面以软包装锂离子电池为例来说明一下上述方案的具体实现过程。

参见图4，本实施例中铝塑膜包装体110主要由相应的铝塑膜本体119构成。

这里的铝塑膜本体119在中部区域形成有电池层叠体安置槽119a，该安置槽119a可由相应的模具冲压形成，或其它可行的方案来形成，此处不加以限定。

对于该安置槽119a的具体结构形式，可根据实际需求而定，只要能够与相应的电池层叠体120相配合即可。

作为举例，这里的安置槽119a优选为方形槽结构，同时该安置槽119a的长度D比相应的电池层叠体120的长度I(如图3所示)大0-4mm，优选为比电池层叠体120的长度I大3.5mm。

该安置槽119a的宽度C比相应的电池层叠体120的宽度J(如图3所示)大0-3mm，优选为比电池层叠体120的宽度J大2mm。

该安置槽119a的深度与相应的电池层叠体120厚度之间成线性比例关系，本实施例中安置槽119a的深度为相应电池层叠体120厚度的0.38-0.75倍，优选为电池层叠体120厚度的0.51倍。

如此结构的安置槽119a可很好的匹配容纳相应的电池层叠体120，以避免安置槽119a尺寸过大，造成层叠体120放入后易出现晃动，使得正极片123和负极片124错位，电池充放电过程中发生短路的风险；也避免安置槽119a尺寸过小，使得层叠体120放置不方便，或不能放入安置槽119a中。

在此基础上，本实施例进一步的，在铝塑膜本体119上对应于安置槽119a形成有相应的气袋区域119b，对于该气袋区域119b的具体结构形式，可根据实际需求而定，此处不加以赘述。

本实施例中的电池层叠体120整体安置在铝塑膜包装体110上的安置槽119a内，实际操作过程中，该安置槽119a的深度可以根据电池层叠体120的厚度进行调整，同时该安置槽119a的宽度可以根据电池层叠体120的宽度进行调整。

该电池层叠体120在组成结构上主要由若干带有正极耳123a的正极片123，若干带有负极耳124a的负极片124以及隔膜125之间层叠组成(如图3所示)。

参见图5，其所示为本实施例中正极片123的结构示意图。该正极片123的一端设有相应的正极耳123a，该正极耳123a可一体成型在正极片123上。

本正极片123上的正极耳123a在正极片123的宽度方向采用非中心设置，即正极耳123a的中心轴线与正极片123的中心轴线123b不共线，正极耳123a采用偏中心的结构分布在正极片123的端部，使得正极片123整体呈非对称结构设计。

作为举例，图5所示实施例中正极片123上的正极耳123a在正极片123的宽度方向上，相对于正极片123的中心轴线123b向下偏置。

参见图6，其所示为本实施例中负极片124的结构示意图。该负极片124的一端设有相应的负极耳124a，该负极耳124a可一体成型在负极片124上。

本负极片124上的负极耳124a在负极片124的宽度方向采用非中心设置，即负极耳124a的中心轴线与负极片124的中心轴线124b不共线，负极耳124a采用偏中心的结构分布在负极片124的端部，使得负极片124整体呈非对称结构设计。

作为举例，图6所示实施例中负极片124上的负极耳124a在负极片124的宽度方向上，相对于负极片124的中心轴线124b向下偏置。

再者，本电池层叠体120中的隔膜125的构成方案可根据实际需求而定，此处不加以限定。

如此结构的负极片124，隔膜125以及正极片123之间依次反复层叠组成电池层叠体120；同时在电池层叠体120的两端分别形成相应的电池正极耳121和电池负极耳122，且该电池正极耳121和电池负极耳122在电池层叠体120的宽度方向上为非中心设置。

基于上述的负极片124和正极片123的设置特点，该电池正极耳121和电池负极耳122相对于电池层叠体120的中心轴线向下偏置。

如此形成的电池层叠体120在其长度方向上，呈非中心对称结构，两端电池极耳相对于中心轴线偏置。该电池层叠体120整体设置在铝塑膜包装体110上的安置槽中，并由电池层叠体120进行封装，且使得电池正极耳121和电池负极耳122从铝塑膜包装体110的两端伸出。

据此，铝塑膜包装体110进行封装时，铝塑膜包装体110的上、下两侧分别形成上侧封边111和下侧封边112，同时在铝塑膜包装体110的两端分别形成右顶封边113和左顶封边114。

为了配合铝塑膜包装体110的封装，以提高封装密封的效果。本实施例中电池层叠体120上的电池正极耳121和电池负极耳122上具有极耳胶块，电池正极耳121的极耳胶块与铝塑膜包装体110的右端部通过热封熔合连接形成右顶封边113。作为举例，这里的正极极耳胶块由PP材料组成，构成铝塑膜包装体110的铝塑膜本体119的内侧也具有相应的PP材料层。由此在封装时，上下两层的铝塑膜本体119上与电池正极耳121相对的部位，其上的PP层和正极极耳胶块的PP层相对，而上下两层铝塑膜本体119上其余部位的PP层则直接相对；这样在热量的作用下，PP层熔化，施加一定的压力使两层熔化的PP混熔，经过一定时间的相互融合后，冷却，使得铝塑膜本体119和正极耳121之间，及上下两层铝塑膜本体119之间，通过热熔的PP黏结在一起，达到封装和到密封效果。

与之对应的，电池负极耳122的极耳胶块与铝塑膜包装体110左端部通过热封熔合连接形成左顶封边114。其具体的实现过程与上述铝塑膜包装体110与电池正极耳121之间封装及密封的过程相同，此处不加以赘述。

在此封装密封方案的基础上，本实施例进一步在右顶封边113的两个端角处设置第一切角115和第二切角116，其中第一切角115位于电池正极耳121与上侧封边111之间，且该第一切角115的剪切宽度K为6-10mm，具体为8.5mm；剪切长度L为20-50mm，具体为38mm；第二切角116位于电池正极耳121与下侧封边112之间，且该第二切角116的剪切宽度为6-10mm，具体为8.5mm；剪切长度为10-30mm，具体为18mm。

本实施例还在在左顶封边114的两个端角处设置第三切角117和第四切角118，其中第三切角117位于电池负极耳122与上侧封边111之间，且该第三切角117的剪切宽度K为6-10mm，具体为8.5mm；剪切长度L为20-50mm，具体为38mm；第四切角118位于电池负极耳122与下侧封边112之间，且该第四切角118的剪切宽度为6-10mm，具体为8.5mm；剪切长度为10-30mm，具体为18mm。

通过在两顶封边的端角处设置上述的切角，将切角形成的空间让位于模组结构件，即在与模组组装时，用于模组结构件占用，使得电池在实现VDA模组内分布时长度维度实现了最优化，由此可提升电池的容量和比能量，提升电动车续航能力。

针对上述封装后的电池结构，本实施例进一步将上侧封边111和下侧封边112分别经过折边工艺形成对应的上侧折边111a和下侧折边112a。这样能够在电芯宽度一定时，减少上下侧封边占用的宽度尺寸，将更多的有效宽度留给极片，从而提高电芯的容量。

由于电池层叠体120两端的电池正极耳121和电池负极耳122相对于电池层叠体120长度方向上的中心轴线偏置，使得封装后的电池，其两端伸出的电池正极耳121和电池负极耳122到上侧折边111a的距离与电池正极耳121和电池负极耳122到下侧折边112a的距离不等(如图2所示)。

作为优选，本电池中铝塑膜包装体上侧折边111a到电池正极耳121和电池负极耳122之间的距离M为20-50mm，优选为40mm；而下侧折边112a到电池正极耳121和电池负极耳122之间的距离N为10-30mm，优选为19.5mm。

在充分发挥电池长度和宽度的基础上，为了满足VDA模组对电池的尺寸要求，本实施例形成的软包装锂离子电池的宽度O为70-105mm，优选为103mm；其长度P为300-778mm，优选为321mm或354mm；其厚度为6-15mm，优选为11.6mm。电芯在此尺寸下，电芯宽度方向可以最大限度的匹配模组的高度，电芯长度方向上可以最大限度的匹配模组的长度，电芯厚度方向上，电芯堆叠后可以最大限度的匹配模组的宽度。

另外，本实施例给出的软包装锂离子电池，相对于常规软包装锂离子电池的中心线对称结构(沿长度方向)，其两端的正负电池极耳在电池的宽度方向上偏中心线设置，使得整个电池呈非中心线对称结构。这样结构的电池在模组内排布时竖直放置，其下侧折边朝下与导电胶直接接触，由于电池采用非中心线对称结构，两端电池极耳相对于电池长度方向的中心线，面向下侧折边偏置，从而缩短相应极耳与导电胶距离。在充放电过程中，极耳处温升最高，而传热路径的缩短，可提升散热速度，提高电池的大电流放电能力。

参加图7，本实施例给出的软包装锂离子电池100在与VDA模组200配合时，通过相应的铜排130安置在VDA模组200内时，能够充分利用VDA模组200内空间，通过切角和极耳偏置设计，使电池长度维度达到最大优化。

相对于常规软包装电池300通过相应的铜排130安置在VDA模组200内的方案，本软包装锂离子电池100的长度B比常规软包装电池300的长度A长5-18mm，本方案为13mm。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种匹配VDA模组的电池，所述电池包括铝塑膜包装体和封装在铝塑膜包装体内的电池层叠体；其特征在于，所述电池层叠体上的电池正极耳和电池负极耳从铝塑膜包装体两端伸出；所述铝塑膜包装体在两端配合所述电池正极耳和所述电池负极耳分布形成对应的第一顶封边和第二顶封边，所述第一顶封边在位于所述电池正极耳两侧的端角处分别设置切角结构；所述第二顶封边在位于所述电池负极耳两侧的端角处分别设置切角结构。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一顶封边与第二顶封边上位于同侧的切角结构相同。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述铝塑膜包装体上形成有第一侧封边和第二侧封边。

4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述第一侧封边和第二侧封边可经折边形成第一侧折边和第二侧折边。

5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述铝塑膜包装体中具有与电池层叠体相配合的安置槽，所述安置槽的长度比电池层叠体的长度大0-4mm；所述安置槽的宽度比电池层叠体的宽度大0-3mm；所述安置槽的深度为电池层叠体厚度的0.38-0.75倍。

6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池层叠体上的电池正极耳和电池负极耳对称分布在电池层叠体两端；所述电池正极耳和电池负极耳为非中心设置分布在电池层叠体的两端。

7.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述电池正极耳或电池负极耳到铝塑膜包装体第一侧折边之间的距离为20-50mm；所述电池正极耳或电池负极耳到铝塑膜包装体第二侧折边之间的距离为10-30mm。

8.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述电池层叠体中的正极片包括正极片本体和正极耳，所述正极耳偏中心成型在正极片本体上。

9.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述电池层叠体中的负极片包括负极片本体和负极耳，所述负极耳偏中心成型在负极片本体上。

10.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池的宽度为70-105mm，电池的长度为300-778mm，电池的厚度为6-15mm。

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