CN215266463U - 一种隔热棉装置和电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隔热棉装置和电池模组，该隔热棉装置用于设置于两个电芯的大面之间，该隔热棉装置包括隔热本体，隔热本体的中部位置在任一电芯的大面上的投影面与电芯的大面重合，隔热本体的两端在任一电芯的大面上的投影面小于电芯的大面，且隔热本体的两端分别用于与两个电芯的大面的中间位置贴合，以使隔热本体的两端分别与两个电芯的大面的中间位置贴合时，每个电芯的大面除中间位置外的周向边缘位置均与隔热本体之间存在间隙。该隔热棉装置和电池模组能有效地减缓和改善电芯大面的中部区域和边部区域体积膨胀失配的问题，不仅能提供隔热功能，还能提高电芯的电化学性能和安全性能。

Description

一种隔热棉装置和电池模组

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种隔热棉装置和电池模组。

背景技术

现有技术中，商业化的方型铝壳电池在经历多次充放电循环过程后，电芯壳体的大面中部区域和大面边部区域容易发生体积膨胀失配。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能有效地减缓和改善电芯大面的中部区域和边部区域体积膨胀失配的问题的隔热棉装置和电池模组，其不仅能提供隔热功能，还能提高电芯的电化学性能和安全性能。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供一种隔热棉装置，用于设置于两个电芯的大面之间，隔热棉装置包括：

隔热本体，隔热本体的中部位置在任一电芯的大面上的投影面与电芯的大面重合，隔热本体的两端在任一电芯的大面上的投影面小于电芯的大面，且隔热本体的两端分别用于与两个电芯的大面的中间位置贴合，以使隔热本体的两端分别与两个电芯的大面的中间位置贴合时，每个电芯的大面除中间位置外的周向边缘位置均与隔热本体之间存在间隙。

在可选的实施方式中，隔热本体包括第一侧部和第二侧部，第一侧部的第一端与第二侧部的第一端连接设置，第一侧部的第二端用于与两个电芯中的一个的大面的中间位置贴合，第二侧部的第二端用于与两个电芯中的另一个的大面的中间位置贴合；

且第一侧部的第一端和第二侧部的第一端在任一电芯的大面上的投影面与电芯的大面重合，第一侧部的第二端和第二侧部的第二端在任一电芯的大面上的投影面小于电芯的大面。

在可选的实施方式中，第一侧部和第二侧部均呈弧状结构设置。

在可选的实施方式中，第一侧部和第二侧部均呈块状结构设置，且第一侧部具有用于与电芯贴合的第一端面，第二侧部具有与电芯贴合的第二端面，第一端面和第二端面均为平行于电芯的大面的方形平面。

在可选的实施方式中，第一侧部还包括四个第一连接面，四个第一连接面分别连接设置于第一端面的四条边；第二侧部还包括四个第二连接面，四个第二连接面分别连接设置于第二端面的四条边，且四个第二连接面与四个第一连接面一一对应地连接。

在可选的实施方式中，四个第一连接面均为相对第一端面呈夹角的倾斜平面；四个第二连接面均为相对第二端面呈夹角的倾斜平面。

在可选的实施方式中，四个第一连接面中，每个第一连接面与第一端面的夹角度数均相等；四个第二连接面中，每个第二连接面与第二端面的夹角度数均相等。

在可选的实施方式中，第一端面和第二端面为形状和尺寸均相同的平面，且第一连接面与第一端面的夹角，以及第二连接面与第二端面的夹角度数相等。

在可选的实施方式中，第一端面和第二端面为形状和尺寸均相同的平面，且四个第一连接面均以及四个第二连接面均为弧面。

第二方面，本实用新型提供一种电池模组，包括多个电芯，任意相邻两个电芯的大面之间设置有一个前述实施方式中任一项的隔热棉装置。

本实用新型的实施例至少具备以下优点或有益效果：

本实用新型的实施例提供了一种隔热棉装置，用于设置于两个电芯的大面之间，该隔热棉装置包括隔热本体，隔热本体的中部位置在任一电芯的大面上的投影面与电芯的大面重合，隔热本体的两端在任一电芯的大面上的投影面小于电芯的大面，且隔热本体的两端分别用于与两个电芯的大面的中间位置贴合，以使隔热本体的两端分别与两个电芯的大面的中间位置贴合时，每个电芯的大面除中间位置外的周向边缘位置均与隔热本体之间存在间隙。

该隔热棉装置设置于两个电芯之间，能提供隔热功能；同时，该隔热棉装置通过中部位置在大面上的投影与大面的尺寸适配，而两端与大面贴合的位置在大面上的投影小于大面尺寸的设置，使得整个隔热棉装置呈中间大两边小的结构，以使得电芯在充放电循环过程中使电芯的大面的中间位置先于周向边缘位置受到来自隔热本体施加的且垂直于大面方向的阻力，能够缓解中间位置和周向边缘位置的膨胀力失配。另外，由于电芯大面的周向边缘位置与隔热本体之间还存在间隙，因而还能为电芯的膨胀提供蔓延空间，使电芯的膨胀方向由垂直于大面的中间位置方向两端蔓延，有效地释放了壳体上的不均衡力，从而充分保证电芯的电化学性能和安全性能。

本实用新型的实施例还提供了一种电池模组，其包括多个电芯，任意相邻两个电芯之间设置有上述的隔热棉装置。因此，该电池模组也具有电化学性能和安全性能优异的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为现有技术中电池模组的局部分解结构示意图；

图2为现有技术中电池模组的局部结构示意图；

图3为现有技术中电池模组的电芯充放电循环后的结构示意图；

图4为本实用新型的实施例提供的电池模组的局部分解结构示意图一；

图5为本实用新型的实施例提供的隔热棉装置的结构示意图；

图6为本实用新型的实施例提供的电池模组的局部结构示意图；

图7为本实用新型的实施例提供的电池模组的充放电循环后的结构示意图；

图8为本实用新型的实施例提供的电池模组的充放电循环后的结构示意图二。

图标:10-隔热垫；100-隔热棉装置；101-电芯；103-大面；105-隔热本体；107-第一侧部；109-第二侧部；111-第一端面；113-第二端面；115-第一连接面；117-第二连接面。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为现有技术中电池模组的局部分解结构示意图；图2为现有技术中电池模组的局部结构示意图；图3为现有技术中电池模组的电芯101充放电循环后的结构示意图。请参阅图1与图2，现有技术中，为了保证电池模组工作的安全性，通常需要在电池模组的相邻两个电芯101之间设置隔热垫10，隔热垫10能提供有效地隔热功能，一定程度上阻止电芯101热失控。目前，如图1和图2所示，隔热垫10通常设置为长方体或正方体状结构，隔热垫10的两个侧面分别与两个电芯101贴合。然而，如图3所示，在电芯101进行充放电作业时，电芯101的大面103中部区域对电芯101内部的束缚力相对较小，而大面103的边部区域由于存在拐角处的结构加强力，对电芯101内部的束缚力相对较大，这使得在经历多次充放电循环过程后，电芯101的大面103中部区域和大面103边部区域会发生体积膨胀失配，从而使得电芯101的电化学性能和安全性能得不到保障，进而引发电池发生一些不可逆的破坏。

有鉴于此，图4为本实用新型的实施例提供的电池模组的局部分解结构示意图一；图5为本实用新型的实施例提供的隔热棉装置100的结构示意图；图6为本实施例提供的电池模组的局部结构示意图。请参阅图4至图6，本实施例提供了一种电池模组，其包括多个电芯101，且任意相邻电芯101之间设置有一个图5所示的隔热棉装置100，该隔热棉装置100包括隔热本体105。其中，隔热本体105的中部位置在任一电芯101的大面103上的投影面与电芯101的大面103重合，也即隔热本体105的中部位置的尺寸至少是大于或等于电芯101大面103的尺寸的，这样设置能保证隔热本体105充分发挥其隔热功能，避免电芯101的热失控扩散。同时，隔热本体105的两端在任一电芯101的大面103上的投影面小于电芯101的大面103，也即隔热本体105两端的尺寸是小于电芯101大面103的尺寸的，隔热本体105的两端分别用于与两个电芯101的大面103的中间位置贴合，以使隔热本体105的两端分别与两个电芯101的大面103的中间位置贴合时，每个电芯101的大面103除中间位置外的周向边缘位置均与隔热本体105之间存在间隙。

图7为本实施例提供的电池模组的充放电循环后的结构示意图。请对比参阅图3和图7，现有技术采用的隔热垫10，电芯101在充放电过程中产生的膨胀主要集中在中部，在上下边缘处由于存在结构力，壳体的膨胀程度相对较小。这种膨胀失配会导致壳体内部的极片受力不均，尤其是边缘处的极片由于受到较强的束缚力而恶化动力学性能，导致阳极片过早出现析锂现象。同样在中部与边缘的交界处存在更大的应力应变导致薄集流体的极片发生断裂。而本实施例提供的隔热棉装置100，通过对隔热本体105的各个位置的尺寸的限制，使得隔热本体105设置于两个电芯101的大面103之间时，电芯101的大面103的中间位置适中与隔热本体105接触并贴合，而电芯101的大面103的边缘位置则与隔热本体105间隔设置，可以使电芯101壳体中部区域先于边缘收到垂直于壳体的挤压力，且装置与电芯101大面103间的接触空隙也有利于压力释放，使得在相同的充放电循环测试条件下壳体发生形变较小，一定程度上提高了电芯101的电化学性能和安全性能，且缓解了中间位置和周向边缘位置的膨胀力失配。

另外，由于电芯101大面103的周向边缘位置与隔热本体105之间还存在间隙，因而还能为电芯101的膨胀提供蔓延空间，使电芯101的膨胀方向由垂直于大面103的中间位置方向两端蔓延，有效地释放了壳体上的不均衡力，从而充分保证电芯101的电化学性能和安全性能。并且，通过这样设置，还有助于平衡电芯101的卷芯各处的应力，能够在一定程度上改善极片的动力学性能，消除电芯101的卷芯拐角处的应力应变，降低极片发生析锂和裂纹的风险。

也即，通过上述设置，能有效地减缓和改善电芯101大面103的中部区域和边部区域体积膨胀失配的问题，不仅能提供隔热功能，还能提高电芯101的电化学性能和安全性能。

请再次参阅图4至图6，在本实施例中，隔热本体105包括第一侧部107和第二侧部109。其中，第一侧部107的第一端与第二侧部109的第一端连接设置，第一侧部107的第二端用于与两个电芯101中的一个的大面103的中间位置贴合，第二侧部109的第二端用于与两个电芯101中的另一个的大面103的中间位置贴合。也即，第一侧部107的第一端和第二侧部109的第一端为两者相互配合的一端。且第一侧部107和第一端和第二侧部109的第一端在任一电芯101的大面103上的投影面与电芯101的大面103重合，第一侧部107的第二端和第二侧部109的第二端在任一电芯101的大面103上的投影面小于电芯101的大面103。通过这样设置，使得第一侧部107的第一端和第二侧部109的第一端连接后能形成与电芯101的大面103尺寸适配的结构，其可以与大面103尺寸相等，也可以稍大于大面103尺寸，而第一侧部107的第二端和第二侧部109的第二端用于与电芯101大面103的中部位置贴合，以使得电芯101在充放电循环过程中使电芯101的大面103的中间位置先于周向边缘位置受到来自隔热本体105施加的且垂直于大面103方向的阻力，从而能缓解膨胀力失配的问题。

详细地，在本实施例中，第一侧部107和第二侧部109一体成型，且第一侧部107和第二侧部109均大致呈块状结构设置。并且，第一侧部107具有用于与电芯101贴合的第一端面111，第二侧部109具有与电芯101贴合的第二端面113，第一端面111和第二端面113均为平行于电芯101的大面103的方形平面。通过将第一端面111和第二端面113设置为平面结构，使得第一侧部107的第二端和第二侧部109的第二端能有效地与对应位置的电芯101的大面103贴合，保证隔热效果，同时进一步地缓解膨胀力失配的问题，保证电池模组的电化学性能和安全性能。

更详细地，在本实施例中，第一侧部107还包括四个第一连接面115，四个第一连接面115分别连接设置于第一端面111的四条边。第二侧部109还包括四个第二连接面117，四个第二连接面117分别连接设置于第二端面113的四条边，且四个第二连接面117与四个第一连接面115一一对应地连接。通过这样设置，使得第一侧部107和第二侧部109均大致呈大致的梯形体状结构，从而保证隔热本体105的两端分别与两个电芯101的大面103的中间位置贴合时，每个电芯101的大面103除中间位置外的周向边缘位置均与隔热本体105之间存在间隙，进而为电芯101预留膨胀的空间，使电芯101的膨胀方向由垂直于大面103中部方向两端蔓延，有效地释放了电芯101上的不均衡力，从而保证电池模组的电化学性能和安全性。

更具体地，四个第一连接面115均为相对第一端面111呈夹角的倾斜平面；四个第二连接面117均为相对第二端面113呈夹角的倾斜平面。并且，四个第一连接面115中，每个第一连接面115与第一端面111的夹角度数均相等；四个第二连接面117中，每个第二连接面117与第二端面113的夹角度数均相等。通过这样设置，使得整个隔热本体105呈倒置的十面体结构，能充分保证其端面能与电芯101的大面103的中部位置接触，而电芯101的大面103的边缘位置又与隔热本体105间隔设置，以进一步地保证电池模组的电化学性能和安全性。

需要说明的是，图8为本实施例提供的电池模组的充放电循环后的结构示意图二。请参阅图8，在本实施例中，当第一端面111和第二端面113为形状和尺寸均相同的平面时，还可以将四个第一连接面115均以及四个第二连接面117均为弧面。通过这样设置，不仅能保证隔热本体105的端面能与电芯101的大面103的中部位置接触，且电芯101的大面103的边缘位置又与隔热本体105间隔设置，还能使得电芯101的膨胀过程中隔热本体105能缓慢地向电芯101的壳体施加作用力，以让电芯101在充放电循环过程中使大面103的中部先于边缘部分受到来自缓冲装置施加的且垂直于大面103方向的阻力，能够充分缓解中部和边缘区域的膨胀力失配。

还需要说明的是，在其他实施例中，第一侧部107和第二侧部109也可以均设置为呈弧状结构。当第一侧部107和第二侧部109设置为弧状结构设置时，可利用弧面与电芯101的大面103接触以实现对电芯101大面103中间位置的施力，本实施例不再赘述。

另外，还需要指出的是，在本实施例中，隔热本体105的第一端面111和第二端面113的尺寸可以大致设置为端面尺寸的1/4～2/3之间的任意值，例如可以设置为是大面103尺寸的一半等，以在保证隔热效果的同时，充分的缓解膨胀力失配的问题，进而进一步地保证电池模组的电化学性能和安全性能。当然，在其他实施例中，隔热本体105的第一端面111和第二端面113的尺寸还可以根据需求进行调整，能保证电池模组的电化学性能和安全性能即可，本实施例不做限定。

下面对本实用新型的实施例提供的隔热棉装置100的工作原理和有益效果进行详细地介绍：

在电池模组的安装过程中，可先在任意相邻两个电芯101的大面103之间设置一个隔热棉装置100，使得隔热本体105的第一端面111与两个电芯101中的一个的大面103的中间位置贴合，使得隔热本体105的第二端面113与两个电芯101中的另一个的大面103的中间位置贴合，并使得电芯101的大面103的周向边缘与隔热本体105间隔一定间隙。在电池模组的工作过程中，电芯101的大面103的中间位置先于边缘受到隔热本体105垂直于壳体的挤压力，且电芯101的压力能通过隔热本体105与电芯101的大面103间的间隙进行释放。

在上述过程中，该隔热棉装置100设置于两个电芯101之间，能提供隔热功能；同时，该隔热棉装置100通过中部位置在大面103上的投影与大面103的尺寸适配，而两端与大面103贴合的位置在大面103上的投影小于大面103尺寸的设置，使得整个隔热棉装置100呈中间大两边小的结构，以使得电芯101在充放电循环过程中使电芯101的大面103的中间位置先于周向边缘位置受到来自隔热本体105施加的且垂直于大面103方向的阻力，能够缓解中间位置和周向边缘位置的膨胀力失配。另外，由于电芯101大面103的周向边缘位置与隔热本体105之间还存在间隙，因而还能为电芯101的膨胀提供蔓延空间，使电芯101的膨胀方向由垂直于大面103的中间位置方向两端蔓延，有效地释放了壳体上的不均衡力，从而充分保证电芯101的电化学性能和安全性能。

综上所述，本实用新型的实施例提供了一种能有效地减缓和改善电芯101大面103的中部区域和边部区域体积膨胀失配的问题的隔热棉装置100和电池模组，其不仅能提供隔热功能，还能提高电芯101的电化学性能和安全性能。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隔热棉装置，用于设置于两个电芯的大面之间，其特征在于，所述隔热棉装置包括：

隔热本体，所述隔热本体的中部位置在任一所述电芯的大面上的投影面与所述电芯的大面重合，所述隔热本体的两端在任一所述电芯的大面上的投影面小于所述电芯的大面，且所述隔热本体的两端分别用于与两个所述电芯的大面的中间位置贴合，以使所述隔热本体的两端分别与两个所述电芯的大面的中间位置贴合时，每个所述电芯的大面除中间位置外的周向边缘位置均与所述隔热本体之间存在间隙。

2.根据权利要求1所述的隔热棉装置，其特征在于：

所述隔热本体包括第一侧部和第二侧部，所述第一侧部的第一端与所述第二侧部的第一端连接设置，所述第一侧部的第二端用于与两个所述电芯中的一个的大面的中间位置贴合，所述第二侧部的第二端用于与两个所述电芯中的另一个的大面的中间位置贴合；

且所述第一侧部的第一端和所述第二侧部的第一端在任一所述电芯的大面上的投影面与所述电芯的大面重合，所述第一侧部的第二端和所述第二侧部的第二端在任一所述电芯的大面上的投影面小于所述电芯的大面。

3.根据权利要求2所述的隔热棉装置，其特征在于：

所述第一侧部和所述第二侧部均呈弧状结构设置。

4.根据权利要求2所述的隔热棉装置，其特征在于：

所述第一侧部和所述第二侧部均呈块状结构设置，且所述第一侧部具有用于与所述电芯贴合的第一端面，所述第二侧部具有与所述电芯贴合的第二端面，所述第一端面和所述第二端面均为平行于所述电芯的大面的方形平面。

5.根据权利要求4所述的隔热棉装置，其特征在于：

所述第一侧部还包括四个第一连接面，四个所述第一连接面分别连接设置于所述第一端面的四条边；所述第二侧部还包括四个第二连接面，四个所述第二连接面分别连接设置于所述第二端面的四条边，且四个所述第二连接面与四个所述第一连接面一一对应地连接。

6.根据权利要求5所述的隔热棉装置，其特征在于：

四个所述第一连接面均为相对所述第一端面呈夹角的倾斜平面；四个所述第二连接面均为相对所述第二端面呈夹角的倾斜平面。

7.根据权利要求6所述的隔热棉装置，其特征在于：

四个所述第一连接面中，每个所述第一连接面与所述第一端面的夹角度数均相等；四个所述第二连接面中，每个所述第二连接面与所述第二端面的夹角度数均相等。

8.根据权利要求7所述的隔热棉装置，其特征在于：

所述第一端面和所述第二端面为形状和尺寸均相同的平面，且所述第一连接面与所述第一端面的夹角，以及所述第二连接面与所述第二端面的夹角度数相等。

9.根据权利要求5所述的隔热棉装置，其特征在于：

所述第一端面和所述第二端面为形状和尺寸均相同的平面，且四个所述第一连接面以及四个所述第二连接面均为弧面。

10.一种电池模组，其特征在于，包括多个电芯，任意相邻两个电芯的大面之间设置有一个权利要求1至9中任一项所述的隔热棉装置。

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