CN215184212U

CN215184212U - 一种电池组

Info

Publication number: CN215184212U
Application number: CN202121636217.3U
Authority: CN
Inventors: 牛力; 李新建; 张轩; 孙国华; 郭其鑫; 魏江鹏
Original assignee: CALB Technology Co Ltd
Current assignee: China Lithium Battery Technology Co Ltd
Priority date: 2021-07-16
Filing date: 2021-07-16
Publication date: 2021-12-14
Anticipated expiration: 2031-07-16

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，公开了一种电池组，用以解决现有技术中存在的回型硅胶框复合隔热垫在使用过程中，热量仍容易在相邻的电池之间传导的问题。该电池组，包括沿第一方向堆叠设置且相邻的两个单体电池，两个单体电池之间设置有隔热垫，隔热垫处于压缩状态，且隔热垫延伸至单体电池的边缘；隔热垫包括多个子部分，针对隔热垫上的任意一个子部分，在弹性形变范围内，子部分受压后的最小厚度不大于两个单体电池充电膨胀后在与子部分对应的位置的距离。

Description

一种电池组

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池组。

背景技术

电池模组通常包括由多个电池堆叠形成的电池组以及设置在电池组两端的端板，在电池模组的组装过程中，两个端板会向内施加一定的预紧力以夹紧电池组。

为了缓解电池的膨胀力对电池模组的影响，通常在相邻的两个电池之间设置隔热垫，隔热垫的外周设置有回型硅胶框，也就是说，隔热垫嵌于回型硅胶框的中空区域，其厚度一般小于或等于回型硅胶框厚度，在这种设计下，热量仍容易在相邻的电池之间传导，使热失控的风险增加。

实用新型内容

本实用新型提供一种电池组，用以解决现有技术中存在的回型硅胶框复合隔热垫在使用过程中，热量仍容易在相邻的电池之间传导的问题。

本实用新型提供了一种电池组，该电池组包括沿第一方向堆叠设置且相邻的两个单体电池，两个所述单体电池之间设置有隔热垫，所述隔热垫处于压缩状态，且所述隔热垫的边缘延伸至所述单体电池的边缘；

所述隔热垫包括多个子部分，针对所述隔热垫的任意一个子部分，在弹性形变范围内，所述子部分受压后的最小厚度不大于两个所述单体电池充电膨胀后在与所述子部分对应的位置的最短距离。

上述技术方案的优点或有益效果如下：

该电池组中，隔热垫的外周取消了回型硅胶框的设计，并使隔热垫的边缘延伸至单体电池的边缘，由于隔热垫的导热系数较回型硅胶框低，且隔热垫受压后，相比自由态的隔热垫，其在单位体积内容纳的阻热物质更多，隔热效果更好，因此，该隔热垫可以减少热量在两个相邻的单体电池之间的传递，在部分单体电池已经发生热失控时，可以降低热扩散的风险；另外，在弹性形变范围内，隔热垫在任意一个子部分受压后的最小厚度不大于两侧的单体电池充电膨胀后在对应位置的最短距离，也就是说，在这两个单体电池发生充电膨胀后，隔热垫的每一个子部分受挤压后均能够进一步发生压缩变形，且未超出各自的最大变形量，如此，在这两个单体电池放电的过程中，隔热垫的每一个子部分均可以随着单体电池体积的缩小而发生回弹。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电池组的结构示意图；

图2为图1中示出的隔热垫与单体电池的组合示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种隔热垫与单体电池的组合示意图；

图4为本实用新型实施例提供的又一种隔热垫与单体电池的组合示意图；

图5为图4中的隔热垫与充电膨胀后的单体电池的效果图。

附图标记：

10-单体电池；11-第一单体电池；12-第二单体电池；

20-隔热垫；21-子部分；211-第一子部分；212-第二子部分；

201-第一凹槽；202-第二凹槽。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1～图4所示，该电池组包括沿第一方向(箭头所指的方向)堆叠设置且相邻的两个单体电池10，这两个单体电池10之间设置有隔热垫20，隔热垫20处于压缩状态，且隔热垫20延伸至单体电池10的边缘；

隔热垫20包括多个子部分21，针对隔热垫20的任意一个子部分21，在弹性形变范围内，该子部分21受压后的最小厚度不大于两个单体电池10充电膨胀后在与该子部分21对应的位置的最短距离。

具体的，该电池组包括多个单体电池10，多个单体电池10沿第一方向堆叠，电池组的两端设置有端板，在电池组装过程中，两个端板会向内施加一定的预紧力以夹紧电池组。

该电池组中，每隔一个单体电池10设置有一个隔热垫20，或者，每隔多个单体电池10设置有一个隔热垫20，图1中，以每隔一个单体电池10设置一个隔热垫20进行示例性说明。针对每个隔热垫20而言，隔热垫20位于相邻的两个单体电池10之间，隔热垫20的外周取消了回型硅胶框的设计，且隔热垫20延伸至单体电池10的边缘，隔热垫20大体上能够覆盖单体电池10的大面，由于隔热垫20的导热系数较回型硅胶框低，隔热垫20可以减少热量在相邻的两个单体电池10之间的传递；在电池模组成组后，受单体电池10的挤压，隔热垫20处于压缩状态，相比于自由态的隔热垫20，压缩态的隔热垫20在单位体积内容纳的阻热物质更多，产生的隔热效果也更好，因此，在部分单体电池10已经发生热失控时，隔热垫20可以降低热扩散的风险。

单体电池10充电后体积会发生膨胀，并进一步挤压隔热垫20，由于单体电池10不同位置发生充电膨胀的程度不同，因此，可以将隔热垫20划分为多个子部分21，在单体电池10发生充电膨胀的过程中，每一个子部分21可以与位于隔热垫20两侧的单体电池10接触，并在两侧同时受到单体电池10的挤压，且不同子部分21受挤压的程度也可能不一致。

各个子部分21在自由状态下的厚度可以相同或不同，例如，如图2所示，位于隔热垫20中间的子部分21厚度较薄，位于隔热垫20边缘的子部分21厚度较厚。又例如，如图3所示，该隔热垫20的厚度由边缘位置向中间位置逐渐减小，靠近边缘位置的子部分21的厚度较大，靠近中间位置的子部分21的厚度较小。再例如，如图4所示，各个子部分21在自由状态下的厚度相同，整个隔热垫20为厚度均匀的板状结构。

针对任意一个子部分21而言，该子部分21在弹性形变范围内，受压后的最小厚度不大于两侧的单体电池10充电膨胀后在与该子部分21对应的位置的最短距离，电池模组在成组后，受单体电池10充电膨胀的影响，隔热垫20的各个子部分21可以进一步被压缩，且隔热垫20各个子部分21的压缩量均未超出其最大压缩量，隔热垫20各个子部分21的形变均处于弹性形变范围内，如此，在单体电池10放电过程中，随着单体电池10体积的缩小，隔热垫20可以发生回弹，保证单体电池10之间不会出现间隙，使得电池模组具有一定的结构强度。

其中，“弹性形变”指当外力撤销后能够恢复自由状态的形变；针对每一个子部分21，“最小厚度”指该子部分21受压后能回复自由状态的最小厚度，也即在弹性形变范围内，当该子部分21的压缩程度达到最大时，该子部分21具有的厚度，而一旦该子部分21受单体电池10的膨胀挤压发生变形后的厚度小于该“最小厚度”，则该子部分21将发生塑性变形，此时，在单体电池10放电过程中，该子部分21将无法复原。

在材质相同的情况下，自由状态下的厚度不同的子部分21，在弹性形变范围内，这些子部分21受压后的最小厚度也不同，且单体电池10充电膨胀后，位于不同位置的子部分21受到挤压的程度也不同，则具体可以根据单体电池10的大小、不同位置处的膨胀程度等因素选择各个子部分21的厚度，使得该隔热垫20的各个子部分21能够在单体电池10充放电过程中，始终处于弹性形变范围内，其中，各个子部分21的厚度可以相同，也可以不同。

可见，电池模组在成组后，压缩态的隔热垫20仍保留进一步压缩的空间，且在单体电池10发生充电膨胀时，隔热垫20各个子部分21的形变均处于弹性形变范围内，这样，既能满足模组的结构强度，又不至于使隔热垫20发生塑性变形而失效。

具体设置时，如图4所示，隔热垫20可以为厚度均匀的板状结构，该隔热垫20在电池模组成组后，在预紧力的作用下，隔热垫20处于压缩状态，且隔热垫20分别与单体电池10的大面接触，此时，隔热垫20各个子部分21的变形比较均匀；当单体电池10发生充电膨胀后，隔热垫20的任意一个子部分21在弹性形变范围内，受压后的最小厚度不大于两个单体电池10充电膨胀后在与该子部分21对应的位置的最短距离，也就是说，隔热垫20各个子部分21的形变均处于弹性形变范围内，尤其是受挤压最严重的子部分21的形变应处于弹性形变的范围内。

隔热垫20还可以设计成其他形状，如图2、图3所示，该隔热垫20包括两个子部分21，分别为第一子部分211以及围绕在第一子部分211周侧的框型的第二子部分212，且在自由状态下，第二子部分212的厚度大于第一子部分211的厚度；第一子部分211的第一表面与第二子部分212形成第一凹槽201，第一子部分211的第二表面与第二子部分212形成第二凹槽202，且第一表面与第二表面相对设置。

如此，隔热垫20的中间部分的厚度较薄，边缘部分的厚度较厚，且第一凹槽201朝向位于隔热垫20两侧的单体电池10中的一者，第二凹槽202朝向位于隔热垫20两侧的单体电池10中的另一者，由于单体电池10大面的中间部分较周边部分膨胀的程度较大，则通过凹槽的设计可以为单体电池10大面的中间部分提供更多的膨胀空间。

进一步的，由于位于边缘的第二子部分212的厚度较厚，位于中间位置的第一子部分211的厚度较薄，该隔热垫20在电池模组成组后，在预紧力的作用下，第二子部分212与单体电池10接触，并处于压缩状态，使得整个电池模组具有一定的结构强度，第一子部分211与两侧的单体电池10的大面之间具有一些间隙，从而为单体电池10大面的中间部分提供更多的膨胀空间，当单体电池10发生充电膨胀后，单体电池10会进一步挤压第二子部分212，同时，单体电池10也会朝向第一子部分211膨胀，在与第一子部分211接触后，压缩该部分。

无论位于隔热垫20的边缘位置还是中间位置，隔热垫20的任意一个子部分21在弹性形变范围内，受压后的最小厚度不大于两个单体电池10充电膨胀后在对应位置的最短距离，也就是说，隔热垫20各个子部分21的形变均处于弹性形变范围内。

如图2所示，第一凹槽201、第二凹槽202可以为矩形凹槽，隔热垫20的剖视图呈工字型。也就是说，第一子部分211与第二子部分212的厚度均匀，且第一子部分211的厚度小于第二子部分212的厚度，如此，在隔热垫20的两侧形成了矩形凹槽。

或者，如图3所示，第一凹槽201与第二凹槽202也可以为弧形凹槽，隔热垫20的剖视图中，隔热垫20的边缘部分较厚，沿靠近隔热垫20的中心的方向，隔热垫20的厚度逐渐减小。也就是说，第一子部分211与第二子部分212的厚度具有渐变的趋势，从远离隔热垫20的中心向靠近隔热垫20的中心的方向，第一子部211分和第二子部分212的厚度逐渐变小，如此，在隔热垫20的两侧形成的弧形凹槽。

隔热垫除了采用上述实施例中的结构外，还可以采用其它的结构，例如，隔热垫包括第一子部分，第一子部分相对的两个侧边分别设置有第二子部分，且第二子部分的厚度大于第一子部分的厚度，该隔热垫与上述实施例中的隔热垫均包括两种厚度不同的子部分，与上述实施例中的隔热垫不同的是，该隔热垫中的第二子部分未形成围绕第一子部分的框型结构，而是设置在第一子部分相对的两个侧边位置。

在一些实施例中，两个单体电池10充电膨胀后在与该子部分21对应的位置的最短距离为：两个单体电池10之间的预留距离减去每个单体电池10在与该子部分21对应的位置向子部分21一侧发生膨出的最远距离的差值。

也就是说，两个单体电池10充电膨胀后在与子部分21对应的位置的最短距离L₁＝L₀-ΔL₁-ΔL₂，其中，L₀为两个单体电池10之间的预留距离，也即，电池模组成组后，且充电之前两个单体电池10之间的距离；ΔL₁、ΔL₂分别为每个单体电池10在与该子部分21对应的位置朝向该子部分21膨出的最远距离。

具体设置时，位于隔热垫20两侧的两个单体电池10分别为第一单体电池10、第二单体电池10，则：

ΔL₁＝(D₁₁-D₁₀)/2

ΔL₂＝(D₂₁-D₂₀)/2

L₁＝L₀-(D₁₁-D₁₀)/2-(D₂₁-D₂₀)/2

其中：D₁₀为第一单体电池11充电前的厚度；

D₁₁为第一单体电池11充电膨胀后与该子部分21对应的位置的最大厚度；

D₂₀为第二单体电池12充电前的厚度；

D₂₁为第二单体电池12充电膨胀后与该子部分21对应的位置的最大厚度。

具体的，“最大厚度”指单体电池10充电膨胀后，与该子部分21相接触的部分的最大厚度。如图5所示，针对第一子部分211，上述公式中涉及的各个参数如图中标注所示。

进一步的，针对隔热垫20上的任意一个子部分21，在弹性形变范围内，该子部分21的最大压缩量为X₀，则：

X₀≥1-L₁/D₃₀

其中：L₁为两侧的单体电池10充电膨胀后在与该子部分21对应的位置的最短距离；

D₃₀为该子部分21的初始厚度。

也就是说，针对隔热垫20的任意一个子部分21，该子部分21在单体电池10发生充电膨胀后的实际压缩量小于等于其最大压缩量。

在一些实施例中，隔热垫20的边缘与单体电池10的边缘大体平齐。

受工艺的影响，隔热垫20的边缘无法做到与单体电池10的边缘之间的绝对平齐，隔热垫20的边缘与单体电池10的边缘能够实现大体平齐，从而保证隔热垫20基本覆盖单体电池10的大面的表面，从而起到良好的隔热效果。

在一些实施例中，隔热垫20为一体结构，通过采用相同的材料一体加工成型可以降低加工难度，并使隔热垫20各个子部分的导热系数一致，隔热垫20具体为由气凝胶、复合纤维材料制作而成的片体结构。

通过以上描述可以看出，本实用新型实施例中，隔热垫的外周取消了回型硅胶框的设计，使隔热垫的边缘延伸至单体电池的边缘，利用隔热垫的低导热性提高了隔热效果，并且，隔热垫的每一个子部分受挤压后均能够进一步发生压缩变形，且未超出各自的最大变形量，如此，在这两个单体电池放电的过程中，隔热垫的每一个子部分均可以随着单体电池体积的缩小而发生回弹。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种电池组，其特征在于，包括沿第一方向堆叠设置且相邻的两个单体电池，两个所述单体电池之间设置有隔热垫，所述隔热垫处于压缩状态，且所述隔热垫延伸至所述单体电池的边缘；

2.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，两个所述单体电池充电膨胀后在与所述子部分对应的位置的最短距离为：两个所述单体电池之间的预留距离减去充电膨胀后每个所述单体电池在与所述子部分对应的位置朝向所述子部分膨出的最远距离的差值。

3.如权利要求1或2所述的电池组，其特征在于，在弹性形变范围内，所述子部分的最大压缩量为X₀，则：

X₀≥1-L₁/D₃₀

其中：L₁为两个所述单体电池充电膨胀后在与所述子部分对应的位置的最短距离；

D₃₀为所述子部分的初始厚度。

4.如权利要求1或2所述的电池组，其特征在于，所述多个子部分的厚度相同或不同。

5.如权利要求4所述的电池组，其特征在于，所述隔热垫包括第一子部分以及围设在所述第一子部分周侧的第二子部分，且所述第二子部分的厚度大于所述第一子部分的厚度；

所述第一子部分的第一表面与所述第二子部分形成第一凹槽，所述第一子部分的第二表面与所述第二子部分形成第二凹槽，且所述第一表面与所述第二表面相对设置。

6.如权利要求5所述的电池组，其特征在于，所述第一凹槽与所述第二凹槽为矩形凹槽。

7.如权利要求5所述的电池组，其特征在于，所述第一凹槽与所述第二凹槽为弧形凹槽。

8.如权利要求1或2所述的电池组，其特征在于，所述隔热垫的边缘与所述单体电池的边缘大体平齐。

9.如权利要求1或2所述的电池组，其特征在于，每隔一个或多个单体电池设置有一个所述隔热垫。

10.如权利要求1或2所述的电池组，其特征在于，所述隔热垫为一体结构，所述隔热垫为气凝胶、复合纤维材料制作而成的片体结构。