CN212848687U - 一种电池模组及电动汽车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电池模组及电动汽车。该电池模组包括芯体模块、容装芯体模块且一端开口的壳体以及封装壳体开口的盖板：芯体模块包括多个串联的芯体总成，每个芯体总成包括多个并联的芯体，芯体为叠芯或卷芯。本实用新型的电池模组具有广泛适应性和通用性，该电池模组的生产效率高，制备成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电池模组，尤其涉及一种由卷芯或叠芯直接组装为模组的电池模组，属于锂离子电池技术领域。
背景技术
随着新能源电动汽车补贴的退坡，动力电池技术先进性和成本的节约性愈发显得重要。后补贴时代动力电池企业如何在大浪淘沙的浪潮中生存下来拼的是技术、成本和质量。
为了节约电池系统和电池模组的BOM成本和生产制造成本，需要对传统的电池模组和电池系统的制造方法进行变革。
传统的电池系统制造方法是先制造出电芯，再由电芯制造组装成电池模组，最后将电池模组安装在电池箱体内。电池系统的BOM成本包含电芯成本、模组成本和系统PACK物料成本，制造成本也包含电芯制造成本、模组制造成本和系统制造成本。
为了达到电池系统的降本增效，提出了CTP模式，即由电芯直接到PACK的方式，即所有单体电芯全部在电池箱体内组装固定形成整体PACK电池包。其优点是提升电池箱体积利用率，减少电池包零部件数量，提升生产效率，降低成本等。但CTP 模式对电池的一致性要求非常高，不利于售后维修，但凡一只电池出现故障整个电池包都需要更换，也不利于电池的梯次利用，广泛适应性较差。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种具有广泛适应性和通用性的电池模组，该电池模组的生产效率高，制备成本低。
为了实现上述技术目的，本实用新型提供了一种电池模组，该电池模组该电池模组包括芯体模块、容装芯体模块且一端开口的壳体以及封装壳体开口的盖板：
芯体模块包括多个串联的芯体总成，每个芯体总成包括多个并联的芯体，芯体为叠芯或卷芯。
本实用新型的电池模组(JTM)由卷芯或叠芯(jelly roll)直接做成标准尺寸的电池模组(module)，叠芯或卷芯是由正极、负极、电解液和隔膜通过叠芯工艺或卷芯工艺制备得到的，省去了由卷芯或叠芯组装制造的材料成本和制造成本，同时便于梯次利用和售后维修，电池模组是维修的最小单元，售后维修时直接更换模组即可。
在本实用新型的一具体实施方式中，单个芯体总成中的多个芯体之间为M型折叠并联，单个芯体模块中的多个芯体总成之间为M型折叠串联。
在本实用新型的一具体实施方式中，芯体包括正极、负极、电解液和隔膜。芯体由正极、负极和隔膜通过叠芯工艺或卷芯工艺制备得到，每个芯体内部封装有电解液。其中，可以在芯体的外部包裹密封膜，将电解液注入到密封膜中，使每个芯体均含有电解液。
在本实用新型的一具体实施方式中，相邻芯体的正极极耳与正极极耳连接、负极极耳与负极极耳连接。实现芯体之间的并联。
在本实用新型的一具体实施方式中，相邻芯体总成的正极极耳与负极极耳连接。实现芯体总成的串联。
在本实用新型的一具体实施方式中，芯体总成的正极极耳与相邻芯体总成的负极极耳通过连接部件连接；连接部件设置在极耳的上表面或下表面，相邻的连接部件分别设置在极耳不同的表面。
在本实用新型的一具体实施方式中，多个芯体和多个芯体总成均通过M型折叠方式进行折叠。可以节省空间，提高成组效率。
在本实用新型的一具体实施方式中，芯体模块的一端设置正极引出端、负极引出端件和N-1个连接部件，芯体模块的另一端设置N个连接部件，N为大于等于1的整数。
在本实用新型的一具体实施方式中，芯体模块的两侧分别设置锂条。
在本实用新型的一具体实施方式中，串联和并联可以通过蝴蝶焊工艺实现。
在本实用新型的一具体实施方式中，电池模组的尺寸为标准390模组尺寸；其长度为390mm，宽度为152mm，高度为108mm，公差范围是正负1mm。
在本实用新型的一具体实施方式中，芯体模块与壳体之间设置有导热缓冲部件。
本实用新型还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括上述电池模组。比如，可以采用本实用新型的上述电池模组作为动力电池。这里的电动汽车可包括但不限于各种纯电动乘用车、商用车、物流车等。
本实用新型的电池模组的芯体总成直接由叠芯或卷芯通过蝴蝶焊方式先并后串的方式形成，内部无需类似软包电芯的铝塑膜；采用M型折叠不占用空间，且M型折叠后方便整体预锂。
相同磷酸铁锂材料体系和相同模组尺寸下，以390软包模组为例，本实用新型的JTM模组叠芯长度可达370mm，而采用软包电芯组装方式的内部叠芯长度仅为 314mm，JTM模组的体积能量密度超出传统软包模组18％，即JTM模组能量比常规铁锂390软包模组高出18％，比肩甚至超过同尺寸三元电池模组，于此同时，由于减少中间的材料和制造成本等，JTM模组的成本可大大降低，成本可比肩铅酸电池，安全性也有保障。
附图说明
图1是本实用新型的一个实施例中JTM电池模组结构示意图。
图2是本实用新型的一个实施例中JTM电池模组的单个芯体总成的结构示意图。
图3是本实用新型的一个实施例中JTM电池模组的多个芯体总成串联的示意图。
图4a是本实用新型的一个实施例中JTM电池模组的多个芯体总成的结构示意图。
图4b是本实用新型的一个实施例中JTM电池模组的多个芯体总成的另一结构示意图。
图5是本实用新型的一个实施例的JTM电池模组的芯体模块预锂化的结构示意图。
图6是本实用新型的一个实施例的JTM电池模组的另一结构示意图。
主要附图符号说明：
10、壳体；20、锂条；30、芯体模块；40、盖板；31、芯体总成；32、连接片； 31-1、绝缘胶带；31-2、芯体总成的正极极耳；31-3、芯体总成的负极极耳；31-4、包膜；31-5、芯体的正极极耳；31-6、芯体的负极极耳；33、正极或负极引出连接片。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本实用新型的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本实用新型的可实施范围的限定。
在本实用新型的一个实施例中提供了一种JTM电池模组。
如图1所示，该JTM电池模组的尺寸为标准390模组尺寸(长度为390mm，宽度为152mm，高度为108mm)。该JTM电池模组包括芯体模块30、容装芯体模块且一端开口的壳体10以及封装壳体开口的盖板40：芯体模块包括多个串联的芯体总成 31，每个芯体总成31包括多个并联的芯体，芯体为叠芯或卷芯；芯体模块30两侧设置锂条20。其中，盖板40设置有防爆阀，以提高电池模组的安全性。
在其中一个实施例中，JTM电池模组为3并4串模组，通过现有工艺将3个叠芯并联形成芯体总成31，再通过连接片32将4个芯体总成31通过蝴蝶焊方式制备形成芯体模块30。整体约束固定后通过施加两侧边的锂条20进行整体预锂，最后将预锂后的芯体模块30装入壳体10中，焊接盖板40与模组壳体10，实现密封。
整个JTM电池模组的设计思路类似于大电芯的概念，所不同的是大电芯内部叠芯或卷芯全是并联，而JTM模组先将芯体并联得到芯体总成31，再通过连接片蝴蝶焊串联芯体总成31得到芯体模块30，省去了芯体总成外部的壳体和组装成模组的材料和制造成本。
本实用新型的JTM电池模组的芯体总成31是由叠芯或卷芯并联得到的。如图2 所示，芯体总成31包括并联的叠芯或卷芯，固定叠芯或卷芯的侧边绝缘胶带31-1、芯体的正极极耳31-5、芯体的负极极耳31-6和外部起绝缘密封作用的包膜31-4。其中，包膜31-4可以为PET包膜。
在其中一个实施例中，芯体总成31为3倍厚度的叠芯叠成一整体的3并结构。其中，芯体的正极极耳31-5和芯体的负极极耳31-6可焊接成类似软包电池极耳的整体结构(多个叠芯并联，制备输出是正极或负极极耳的总成)，方便与连接片32焊接。比如，通过相邻芯体的正极极耳与正极极耳连接、负极极耳与负极极耳连接，实现芯体的并联。
本实用新型的JTM电池模组的芯体模块是由芯体总成串联形成的。通过芯体总成的正极极耳与相邻芯体总成的负极极耳的连接，实现芯体总成的串联。芯体总成的正极极耳与相邻芯体总成的负极极耳通过连接部件连接，相邻的连接部件分别位于极耳的两个表面。多个芯体总成可以通过M型折叠方式形成电池的芯体模块。
芯体模块的一端具有正极引出端、负极引出端件和N-1个连接部件，芯体模块的另一端具有N个连接部件，N为大于等于1的整数。
如图3所示，为JTM电池模组的芯体总成之间的串联结构。将4个芯体总成31 依次沿长度方向布置，第一串芯体总成的负极极耳31-3与第二串芯体总成的正极极耳31-2相对布置，第二串芯体总成的负极极耳31-3与第三串芯体总成的正极极耳 31-2相对布置，以此类推。采用蝴蝶焊焊接方式将相对布置的芯体总成的正极极耳和负极极耳焊接到连接片32上。
在其中一个实施例中，4串芯体总成中间的3个连接片分别在正、负极极耳的上方或下方，相邻的连接片方位不同，保证焊接好的4串芯体总成可通过M型折叠方式形成芯体模块。如图4a和图4b所示，芯体模块30通过3个连接片32和2个正极或负极引出连接片33构成4串结构。其中一端部包含两侧的2个正极或负极引出连接片33和中间的1个连接片32，另一端包含两个连接片32。
如图1所示的电池模组具有类似于标准390软包3P4S电池模组的串并联方式。所不同的是，本实用新型的芯体模块直接由芯体通过蝴蝶焊方式先并后串形成，内部无需类似软包电芯的铝塑膜，且芯体和芯体总成可以采用M型折叠，不占用空间，且方便整体预锂。相同磷酸铁锂材料体系和相同模组尺寸下，以390软包模组为例， JTM模组叠芯长度可达370mm，而采用软包电芯组装方式的电芯内部叠芯长度仅为 314mm，JTM模组的体积能量密度超出传统软包模组18％，即JTM模组能量比常规铁锂390软包模组高出18％，比肩甚至超过同尺寸三元电池模组，于此同时，由于减少中间的材料和制造成本等，JTM模组的成本可大大降低，成本可比肩铅酸电池，安全性也有保障。
如图5所示，在其中一个实施例中，芯体模块30呈M型折叠好后可在两个侧边分别设置一片锂条20，通过电化学预锂的方式将锂条20中的锂离子预先嵌入到模组内部，以提升首效和模组容量。
如图6所示，预锂完成后的芯体模块30整体入壳到壳体10中，盖上盖板40封装。为抵消模组使用过程中芯体的膨胀和更好的对芯体进行热管理，在模组叠芯与壳体之间可以设置具有导热和缓冲作用的硅胶垫，保证模组叠芯的固定约束和散热导热。
Claims (10)
1.一种电池模组，其特征在于，该电池模组包括芯体模块、容装芯体模块且一端开口的壳体以及封装壳体开口的盖板：
芯体模块包括多个串联的芯体总成，每个芯体总成包括多个并联的芯体，芯体为叠芯或卷芯。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，相邻芯体的正极极耳与正极极耳连接、负极极耳与负极极耳连接。
3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，相邻芯体总成的正极极耳与负极极耳连接。
4.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，芯体总成的正极极耳与相邻芯体总成的负极极耳通过连接部件连接。
5.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于，连接部件设置在极耳的上表面或下表面，相邻的连接部件分别设置在极耳不同的表面。
6.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，该芯体模块的一端设置正极引出端、负极引出端件和N-1个连接部件，芯体模块的另一端设置N个连接部件，N为大于等于1的整数。
7.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，芯体模块的两侧分别设置锂条。
8.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，芯体模块与壳体之间设置有导热缓冲部件。
9.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，电池模组的尺寸为标准390模组尺寸，长度为390mm，宽度为152mm，高度为108mm，公差范围是正负1mm。
10.一种电动汽车，其特征在于，该电动汽车包括权利要求1-9任一项所述的电池模组。
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