CN212257536U

CN212257536U - 电池模组

Info

Publication number: CN212257536U
Application number: CN202021422841.9U
Authority: CN
Inventors: 白玉龙; 李登科; 宋状; 朱圣法; 何亚飞
Original assignee: Envision Power Technology Jiangsu Co Ltd
Current assignee: Envision Power Technology Jiangsu Co Ltd
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2020-12-29
Anticipated expiration: 2030-07-17

Abstract

本发明公开了一种电池模组，该电池模组包含至少第一组电芯和第二组电芯，第一组电芯和第二组电芯均包含若干个电芯，每个电芯均设有正极极耳和负极极耳，其中，第一组电芯和第二组电芯中一组的正极极耳和另一组的负极极耳分别形成第一极耳组和第二极耳组，第一极耳组和第二极耳组经由连接件电连接；其中，连接件沿长度方向设有相互间隔开的缓冲区和熔断区。本发明通过在电池模组连接回路中串联连接片实现短路时断开电池回路的功能，提升了电池短路熔断效果和熔断可靠性。

Description

电池模组

技术领域

本发明涉及软包电池领域，具体涉及一种电池模组。

背景技术

软包电池模组发生外部短路时往往伴随着剧烈的发热、起火甚至爆炸等安全风险。为了应对电池短路带来的风险，目前通常采用的技术方案是：第一、在极耳上开槽制作过流熔断区，再将极耳与铜巴焊接；第二、电池电芯极耳通过铜巴连通，在铜巴上制作过流熔断区；第三、在电池模组回路中串联熔断器。

发明人发现，上述技术方案在理论上可实现在电池模组发生短路时切断电路起到保护作用，但实际上，也存在着下述风险：

第一、在极耳上开槽，不仅成本较高，而且会削弱极耳的机械强度，容易导致电池模组受到挤压或随车振动时开槽区开裂，从而无法起到短路保护的作用；

第二、当电池模组中存在并联电芯时，需要在一组并联电芯的所有极耳上均加工出熔断区才能起到短路保护作用，也就是说，只有当所有极耳的熔断区起作用时，才能真正起到短路保护作用，由此导致利用极耳熔断区进行短路保护的可靠性降低；同时因所有极耳上均带有熔断区，提高了装配难度，并大大增加了熔断区在工作工况下开裂的可能性；

第三、在铜巴上开槽以设置过流熔断区，因为铜的电阻率较小，导致过流电流产生的温度相对较小，因此熔断区必然十分狭小，如此情况下熔断区同样具有在工作工况下开裂的风险；

第四、前述三种应对电芯或模组的技术方案，均存在虚焊的风险，由于虚焊会引起接触电阻过大，导致过流时温度集中在虚焊处急速升高，而熔断区反而温度升高较慢而不能及时熔断。另外，在电池模组回路中串联熔断器的方案，因熔断器的体积较大，不利用空间的利用，且增加了成本。

实用新型内容

本发明的目的是提供一种电池模组，该电池模组通过在回路中串联连接片实现短路时断开电池回路的功能，提升了电池短路熔断效果和熔断可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了一种电池模组，所述电池模组包含至少第一组电芯和第二组电芯，所述第一组电芯和所述第二组电芯均包含若干个电芯，每个所述电芯均设有正极极耳和负极极耳，其中，所述第一组电芯和所述第二组电芯中一组的正极极耳和另一组的负极极耳分别形成第一极耳组和第二极耳组，其特征在于，所述第一极耳组和所述第二极耳组经由连接件电连接；其中，所述连接件沿长度方向设有相互间隔开的缓冲区和熔断区。

本发明的连接件沿长度方向设置相互间隔开的缓冲区和熔断区，熔断区用于当电池模组回路短路时在电芯内部产生瞬间大电流使熔断区熔断，以此中断电池模组回路，从而避免了电芯起火爆炸，提高了电芯的安全性能。而缓冲区则对由振动、冲击引起的拉扯起到缓冲作用，避免了电池模组连接组件发生开裂而导致无法起到保护作用的问题。

在一个实施例中，所述熔断区还覆盖有保护层。

在一个实施例中，所述连接件与所述第一极耳组之间和/或所述连接件与所述第二极耳组之间涂布有导电胶。

在一个实施例中，所述保护层为绝缘胶，所述绝缘胶覆盖所述熔断区。

在一个实施例中，所述第一极耳组的极耳之间和/或所述第二极耳组的极耳之间涂布有导电胶。

在一个实施例中，所述连接件与所述第一极耳组之间和/或所述连接件与所述第二极耳组之间通过紧固件连接。

在一个实施例中，所述缓冲区为在所述连接件上形成的预折弯部，所述预折弯部沿所述连接件的宽度方向延伸。

在一个实施例中，所述预折弯部的截面为圆弧形、半圆弧形或波浪形。

在一个实施例中，其特征在于，所述熔断区具有开槽或通孔。

在一个实施例中，所述熔断区包括沿所述连接件的宽度方向设置的多个贯穿所述连接件的厚度的通孔。

在一个实施例中，所述连接件包括经由所述熔断区相互连接的第一部分和第二部分，其中第一部分和第二部分均设有横截面为弧形或波浪形的缓冲区。

在一个实施例中，所述熔断区在宽度方向上的两侧均形成有开口槽且在所述熔断区的中部形成有通孔。

在一个实施例中，所述熔断区的横截面积为5～15mm²。

在一个实施例中，所述熔断区的横截面积为10mm²。

在一个实施例中，所述连接件的厚度为0.3mm至0.8mm之间。

在一个实施例中，所述连接件的厚度为0.6mm。

附图说明

图1示出本发明第一实施例的电池模组的立体图；

图2示出本发明第一实施例的电池模组的连接片立体图；

图3示出本发明第一实施例的电池模组的部分截面图；

图4示出本发明第二实施例的电池模组的连接片立体图；

图5示出本发明第三实施例的电池模组的连接片立体图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

电池模组通常包括电芯和包裹电芯的封装件。电芯通常包括电芯本体和电连接于电芯的电芯极耳，本申请中简称为极耳。极耳包括正极极耳和负极极耳，通常电池的正极使用铝材料，负极使用铜材料，或者也有铜镀镍材料，它们都是由胶片和金属带两部分复合而成。本申请的电池模组可用于为新能源汽车等设备供电。

电池模组通常会包含多组电芯，例如两组电芯模组，记为第一组电芯和第二组电芯，其中，第一组电芯包含若干个电芯，第二组电芯包含若干个电芯。任意一组的若干个电芯可形成正极极耳组和负极极耳组，即第一组电芯的正极极耳组和负极极耳组、第二组电芯的正极极耳组和负极极耳组。电芯和电芯极耳可以采用本领域已知或待开发的任何合适的结构和材料，在此不再详述。

下文参照附图描述本发明的实施例。本实施例中，以两组电芯为例，如图1中所示的第一组电芯101和第二组电芯102，第一组电芯101包含3个电芯，三个电芯的正极极耳形成第一极耳组103；第二组电芯102也包含三个电芯，三个电芯的负极极耳形成第二极耳组104。其中，第一极耳组103、第二极耳组104经由连接件10电连接，其中，连接件10沿长度方向设有相互间隔开的熔断区11和缓冲区12。可以理解的是，第一极耳组103中的极耳可均为正极极耳或均为负极极耳，第二极耳组104中的极耳也可均为正极极耳或均为负极极耳，但通过连接件10电连接的第一极耳组103和第二极耳组104中，第一极耳组103中极耳的正负极与第二极耳组104中极耳的正负极不相同，且第一极耳组103中极耳来自的电芯与第二极耳组104中极耳来自的电芯不在同一组。

如图2所示，连接件10包括第一部分14、第二部分15以及连接第一部分和第二部分的熔断区11，缓冲区12设有两个，一个在第一部分，另一个在第二部分，且缓冲区12在连接件10上沿其宽度方向的横截面为弧形或波浪形，当然也可为其他形状。具体的说，缓冲区12通过在连接件10上对其折弯形成预折弯部，例如通过一次冲压而成。可以理解的，在第一部分和第二部分上都可以设有多个缓冲区12。通常在连接件的两侧都会受到两侧电芯组的拉扯，因此在第一部分、第二部分各设置一个或多个缓冲区，能起到更好的缓冲效果，避免了电池模组连接组件发生开裂而导致无法起到保护作用的问题。

另外的，也可以是缓冲区只设有一个，只在第一部分或第二部分上。

如图2所示，熔断区11通过在连接件10上开槽形成。具体的说，通过在连接件10上沿其宽度方向开槽形成两个凹槽110和凹槽111，凹槽110和凹槽111分别从连接件10的左右两端向中部延伸，并在中部形成连接部，左右两端的凹槽长度可以相同，也可以不同，例如可以是连接件10的宽度的四分之一或三分之一等。凹槽的形状也可以是圆形、矩形、菱形等。加工工艺上，凹槽可通过冲裁制成，或利用线切割、激光切割在片材上加工形成。通过在连接件上形成凹槽，可以起到减小连接件局部过流面积，增加局部电阻，形成熔断区域，当电芯发生短路时，电流急剧增大，熔断区区域温度迅速升高并熔断，以保护电芯不发生进一步损坏，避免发生起火、爆炸等危险。凹槽的数量可以为1个、3个等，在此不做具体限定。

当电芯应用于新能源动力汽车时，电芯会随车辆的行驶而振动，这时缓冲区可以提供缓冲，避免连接件受到拉扯而断裂，同时还可以对熔断区进行保护。

本发明实施例的连接件沿长度方向设置相互间隔开的缓冲区和熔断区，熔断区用于当电池模组回路短路时在电芯内部产生瞬间大电流使熔断区熔断，以此中断电池模组回路，从而避免了电芯起火爆炸，提高了电芯的安全性能。而缓冲区则对由振动、冲击引起的拉扯起到缓冲作用，避免了电池模组连接组件发生开裂而导致无法起到保护作用的问题。

进一步地，如图2所示，在熔断区11的表面还可以覆盖有保护层13，保护层13可以仅仅覆盖连接件10的熔断区11，也可以覆盖连接件10的熔断区11以及熔断区11以外的部分区域。保护层可以是极耳胶，通过极耳胶对熔断区进行紧密包裹，既可以对连接件熔断区进行补强，避免熔断区在正常工作时因为振动、冲击等发生断裂，同时还可保证熔断区熔断后的绝缘，极耳胶例如可以是不同的耐高温密封材料，例如氟橡胶、硅橡胶、聚丙烯橡胶等。

进一步地，如图3所示，连接件10与第一极耳组103之间涂布有导电胶。采用导电胶可以使第一极耳组103与连接件之间贴合更近，可以减少可能存在的间隙，使第一极耳组103和连接件10之间实现更好的电连接性能。导电胶为一种既能有效地胶接各种材料，尤其是金属材料，又具有导电性能的胶粘剂。目前业内广泛使用的均为填充型导电胶，在填充型导电胶中添加的导电性填料，通常均为金属粉末，普遍使用的是银粉填充型导电胶，也使用铜粉或其他填充型导电胶，当然，也可使用其他电阻率低、粘接强度高的粘接剂，具体可根据实际需要进行选择。

另外，第二极耳组104与连接件10之间涂布有导电胶(图3中未示出)。采用导电胶可以使第二极耳组104与连接件10之间贴合更近，可以减少可能存在的间隙，使第二极耳组104与连接件10之间实现更好的电连接性能。

可以理解的是，可以只有第一极耳组103与连接件10之间涂布有导电胶，或只有第二极耳组104与连接件10之间涂布有导电胶。

进一步的，部分实施例中，第一极耳组103的各个极耳之间涂布有导电胶。如图3所示，第一极耳组103包括第一极耳1031、第二极耳1032和第三极耳1033。第一极耳1031与第二极耳1032之间涂布有导电胶，第二极耳1032和第三极耳1033之间也涂布有导电胶，让第一极耳1031、第二极耳1032和第三极耳1033的顶部电连接在一起，从而通过导电胶来弥补极耳之间的间隙，保证良好的电连接性能。可以理解的是，导电胶也可以包覆住第一极耳1031、第二极耳1032和第三极耳1033顶部的外周。

另外，第二极耳组104中的各极耳之间也涂布有导电胶。具体结构与第一极耳组103相同，在此不再详述。

部分实施例中，第一极耳组的极耳数量可为1个、2个、4个或更多个，第二极耳组的极耳数量也可为1个、2个、4个或更多个。

进一步的，部分实施例中，连接件10与第一极耳组103还通过紧固件固定。部分实施例中，连接件10与第一极耳组103仅通过紧固件固定。紧固件施加一定的扭矩于连接件10与第一极耳组103之间，从而通过机械结构连接，而非通过焊接的方式，可以更好地避免焊接虚焊和爆孔的问题，增强电连接性能，在满足导电性能的同时，通过紧固件固定也能更好地保证连接的可靠性。进而让电池模组的导电性能更为稳定，且降低了工艺成本。

可以理解的是，紧固件可以是一个，也可以是多个。如一个长螺栓贯穿第一极耳组103和连接件10，再通过螺母锁紧。另外，紧固件也可为卡扣或其他机械组件，在此不拘泥于具体结构。紧固件以同样的结构锁紧第连接件10和第二极耳组104，在此不再详述。

可选的，熔断区的横截面积为5～15mm²，优选地，熔断区的横截面积为10mm²。这个横截面积的连接件既可以保证电池模组随车振动或受到冲击时时连接件不发生开裂，又能实现电池模组短路时回路的及时熔断。

可选的，连接件10的材料优选为铜，但并不局限于铜，也可以是其他例如铝等导电材料，并且可以是铜、铝或其他导电材料的任意组合。

可选的，连接件10的厚度为0.3mm-0.8mm，优选地，连接件10的厚度为0.6mm。这个厚度的连接件既可以保证电池模组随车振动或受到冲击时时连接件不发生开裂，又能实现电池模组短路时回路的及时熔断。

可以理解的是，本申请中的电芯组数并不局限于两组，也可以其他任意数量。一实施例中，以三组电芯为例，配合实现三组电芯的串联，可以通过相应数量的连接件形成新的连接结构，例如三组电芯需要五个连接件来形成电芯串联结构，具体可根据实际的连接需要选择。

本发明的第二实施例涉及一种电池模组。第二实施例与第一实施例大致相同，主要区别之处在于：在第一实施例中，熔断区11通过在连接件10上沿其宽度方向开槽形成。而在本发明第二实施例中，如图4所示，熔断区21为开设在连接件20上的多个通孔，各通孔201沿连接件20的宽度方向上排列分布。通孔201的形状可以是椭圆形、圆形、矩形、菱形等。通孔的数量可以是任意数目，例如五个、十个等，这取决于连接件的宽度。

加工工艺上，通孔可通过冲裁制成，或利用线切割、激光切割在片材上加工形成。通过在连接件上形成通孔，加工工艺更简单，又可以起到减小连接件局部过流面积，增加局部电阻，形成熔断区域，当电芯发生短路时，电流急剧增大，熔断区区域温度迅速升高并熔断，以保护电芯不发生进一步损坏，避免发生起火、爆炸等危险。

由于第一实施方式与本实施方式相互对应，因此本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在第一实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明的第三实施方式涉及一种电池模组。第三实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，熔断区11通过在连接件10上沿其宽度方向开槽形成。而在本发明的第三实施方式中，如图5所示，熔断区31在宽度方向上的两侧均形成有开口槽且在熔断区31的中部形成有通孔，熔断区31包含开口槽310和开口槽311，开口槽310和开口槽311通过在连接件30上沿其宽度方向开槽形成。开口槽310和开口槽311分别从连接件30的左右两端向中部延伸，并在中部形成连接部301，左右两端的开口槽长度可以相同，也可以不同，例如可以是连接件30的宽度的四分之一或三分之一等。连接部301的中部形成有通孔302，通孔302也可以为圆形、矩形、椭圆形、菱形等，连接部301的中间还包含圆形部，当然也可以是其他形状，例如矩形、椭圆形、菱形等。

加工工艺上，开口槽可通过冲裁制成，或利用线切割、激光切割在片材上加工形成。通过在连接件上形成开口槽并且在熔断区31的中部形成有通孔的形式，可以起到更好地减小连接件局部过流面积，增加局部电阻，可以更及时地形成熔断区域，当电芯发生短路时，电流急剧增大，熔断区区域温度迅速升高并熔断，以保护电芯不发生进一步损坏，避免发生起火、爆炸等危险。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

Claims

1.一种电池模组，所述电池模组包含至少第一组电芯和第二组电芯，所述第一组电芯和所述第二组电芯均包含若干个电芯，每个所述电芯均设有正极极耳和负极极耳，其中，所述第一组电芯和所述第二组电芯中一组的正极极耳和另一组的负极极耳分别形成第一极耳组和第二极耳组，其特征在于，所述第一极耳组和所述第二极耳组经由连接件电连接；其中，所述连接件沿长度方向设有相互间隔开的缓冲区和熔断区。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述熔断区还覆盖有保护层。

3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述连接件与所述第一极耳组之间和/或所述连接件与所述第二极耳组之间涂布有导电胶。

4.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述保护层为绝缘胶，所述绝缘胶覆盖所述熔断区。

5.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述第一极耳组的极耳之间和/或所述第二极耳组的极耳之间涂布有导电胶。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电池模组，其特征在于，所述连接件与所述第一极耳组之间和/或所述连接件与所述第二极耳组之间通过紧固件连接。

7.根据权利要求1-5任一项所述的电池模组，其特征在于，所述缓冲区为在所述连接件上形成的预折弯部，所述预折弯部沿所述连接件的宽度方向延伸。

8.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述预折弯部的截面为圆弧形、半圆弧形或波浪形。

9.根据权利要求1-5任一项中所述的电池模组，其特征在于，所述熔断区具有开槽或通孔。

10.根据权利要求1-5任一项所述的电池模组，其特征在于，所述熔断区包括沿所述连接件的宽度方向设置的多个贯穿所述连接件的厚度的通孔。

11.根据权利要求1-5任一项所述的电池模组，其特征在于，所述连接件包括经由所述熔断区相互连接的第一部分和第二部分，其中第一部分和第二部分均设有横截面为弧形或波浪形的缓冲区。

12.根据权利要求11所述的电池模组，其特征在于，所述熔断区在宽度方向上的两侧均形成有开口槽且在所述熔断区的中部形成有通孔。

13.根据权利要求11所述的电池模组，其特征在于，所述熔断区的横截面积为5～15mm²。

14.根据权利要求11所述的电池模组，其特征在于，所述熔断区的横截面积为10mm²。

15.根据权利要求1-5任一项所述的电池模组，其特征在于，所述连接件的厚度为0.3mm至0.8mm之间。

16.根据权利要求1-5任一项所述的电池模组，其特征在于，所述连接件的厚度为0.6mm。