CN215933743U - 动力电池包及其电芯和电芯模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电芯，包括：彼此相反的底部和顶部；和被设置在所述底部和所述顶部之间的多个侧部；其中，所述多个侧部中相反的两个侧部上分别设有第一电芯端子柱和第二电芯端子柱，且所述底部设有排气阀，所述排气阀被配置成将所述电芯内部的气体向下排出。另外，本实用新型还提供了包括上述电芯的电芯模块以及包括上述电芯模块的动力电池包。本实用新型的动力电池包及其电芯和电芯模块可以提高安全性和热管理效率，且易于制造和组装，可以实现量产。

Description

动力电池包及其电芯和电芯模块

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种动力电池包及其电芯和电芯模块。

背景技术

动力电池包通常由一个或多个电芯模块(例如，电芯模组或电芯堆) 和壳体组成，且作为新能源汽车的能量储存装置，对整车的动力性、续驶里程、安全性、可靠性和使用寿命等起到决定性作用。为了满足整车的用电需求，动力电池包通常具有高电压和高容量的特点。然而，如果动力电池包发生热传播事件，例如，热失控，则电芯模块可能会引起火灾，进而威胁驾乘人员的生命安全。

针对当前的动力电池包设计在热传播事件中存在的安全风险，整个行业对此进行了很多研究，但目前还没有合适的量产解决方案可以从根本上解决动力电池包的安全问题，同时仍保持有效的热管理效率。例如，目前常用的解决方案是使用防火材料或使用排气通道。然而，采用防火材料并不是一个完美的解决方案，因为电池在一定时间(几分钟)后最终仍会着火。另外，采用排气通道难以量产，且面临诸多挑战，例如，冷却板改造和密封，并且热管理效率将大大降低，例如约为30％。

因此，需要一种改进的动力电池包及其电芯和电芯模块，以克服现有技术中的至少一种缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种动力电池包及其电芯和电芯模块，其在动力电池包发生热传播事件时可以快速排出电芯内部产生的热气体，并避免排出的可燃气体与高压连接接触，以提高安全性和热管理效率，且易于制造和组装。

为此，根据实用新型的一个方面，提供了一种电芯，包括：彼此相反的底部和顶部；和被设置在所述底部和所述顶部之间的多个侧部；其中，所述多个侧部中相反的两个侧部上分别设有第一电芯端子柱和第二电芯端子柱，且所述底部设有排气阀，所述排气阀被配置成将所述电芯内部的气体向下排出。

根据本实用新型的一实施例，所述顶部为高导热材料。

根据本实用新型的一实施例，所述侧部为用于阻止所述电芯内部的热量向外传播的热阻材料。

根据本实用新型的一实施例，所述热阻材料为气凝胶。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电芯模块，其中，所述电芯模块包括：多个如上所述的电芯；和多个母线接片；其中，所述电芯按照交替的取向被层叠在一起，且所述多个母线接片中的每一个与相邻的所述电芯的第一电芯端子柱和第二电芯端子柱连接。

根据本实用新型的一实施例，所述电芯模块为电芯模组且包括端板和侧板，所述电芯被固定在所述端板和所述侧板限定的空间内；或所述电芯模块为电芯堆，所述电芯被粘合剂连接在一起。

根据本实用新型的又一方面，提供了一种动力电池包，其中，所述动力电池包包括：至少一个如上所述的电芯模块；顶盖，其被设置在所述电芯模块的顶部，且与所述电芯的顶部接触；壳体，所述壳体包括壳体底部、端部和侧部，且所述壳体的壳体底部设置有排气通道，所述排气通道与外界空气连通；其中，所述电芯模块被固定在所述壳体内，且所述电芯的排气阀与所述排气通道连通。

根据本实用新型的一实施例，所述顶盖为水冷板或气冷板。

根据本实用新型的一实施例，所述动力电池包包括多个电芯模块，相邻的所述电芯模块被彼此间隔开。

根据本实用新型的一实施例，所述动力电池包包括一个电芯模块，所述壳体的尺寸与所述电芯模块的电芯的尺寸相适应。

本实用新型的动力电池包及其电芯和电芯模块可以提高安全性和热管理效率，且易于制造和组装，可以实现量产。

附图说明

下面将参考附图对本实用新型的示例性实施例进行详细说明，应当理解，下面描述的实施例仅用于解释本实用新型，而不是对本实用新型的范围的限制，在附图中：

图1是根据本实用新型的实施例的电芯的一个示例的示意性透视图；

图2是根据本实用新型的实施例的电芯模块的一个示例的示意性透视图，其包括图1所示的电芯；

图3是根据本实用新型的实施例的动力电池包的一个示例的示意性分解透视图，其包括图1和图2所示的电芯和电芯模块；

图4是根据本实用新型的实施例的电芯的另一示例的示意性透视图；

图5是根据本实用新型的实施例的动力电池包的另一示例的组装示意性透视图，其包括图4所示的电芯；

图6是图5所示的壳体的示意性透视图。

具体实施方式

下面结合示例详细描述本实用新型的优选实施例。但是，本领域技术人员应当理解，这些示例性实施例并不意味着对本实用新型形成任何限制。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互组合。在附图中，为简要起见，省略了其它的部件，但这并不表明本实用新型的动力电池包及其电芯和电芯模块不可包括其它的部件。

参考图1，图1示出了根据本实用新型的实施例的电芯的一个示例的示意性透视图。如图1所示，本实用新型的电芯10包括彼此相反的底部14 和顶部15；和被设置在底部14和顶部15之间的多个侧部，其中，在该多个侧部中相反的两个侧部(例如，图1所示的左侧部和右侧部)上分别设有第一电芯端子柱11和第二电芯端子柱12，且底部14设有排气阀13，排气阀13被配置成将电芯10内部的气体向下排出。应指出的是，在图1中第一电芯端子柱11和排气阀13被遮挡，以虚线示出。由于本实用新型的电芯10的电芯端子柱和排气阀朝向不同的方向设置，所以可以有利于避免从电芯10内部排出的可燃气体影响电芯10的高压连接。

为便于导出电芯10内部的热量，顶部15可为高导热材料，以便与下文将描述的顶盖40(图5中示出)一起快速导热。为避免相邻电芯10之间的互相影响，并避免电芯10内部的热量传导到周边部件，电芯10的侧部为用于阻止电芯10内部的热量向外传播的热阻材料16，例如，呈垫的形式。优选地，热阻材料16可以是气凝胶。

下面参考图2，图2示出了根据本实用新型的实施例的电芯模块的一个示例。如图2所示，电芯模块20包括多个电芯10和多个母线接片23，其中，电芯10按照交替的取向被层叠在一起，即，相邻的两个电芯10中一个电芯的第一电芯端子柱11与另一个电芯的第二电芯端子柱12相邻。这样，多个母线接片23中的每一个与相邻的电芯10的第一电芯端子柱11和第二电芯端子柱12连接。本实用新型的电芯模块20将多个电芯10组装成单独的模块，便于排布和安装。应指出的是，图2示出的电芯模块20仅包括5个电芯10，然而本实用新型不限于此。

另外，应指出的是，图2所示的电芯模块20呈电芯模组的形式，电芯模组通常包括用来固定电芯的侧板和端板，因此，如图2所示，电芯模块 20还包括端板21和侧板22，电芯10被固定在端板21和侧板22限定的空间内。优选地，侧板22的高度低于电芯10的电芯端子柱所在的位置，以利于母线接片23的连接和维护。然而，根据本实用新型的另一实施例，电芯模块20也可以呈电芯堆(未示出)的形式，电芯堆通常采用粘合剂将电芯连接在一起，不包括端板和侧板。

参考图3，图3示出了根据本实用新型的实施例的动力电池包的一个示例，其包括图1和图2所示的电芯和电芯模块。如图3所示，本实用新型的动力电池包100包括：至少一个电芯模块20；顶盖40，其被设置在电芯模块20的顶部，且与电芯10的顶部15接触；和壳体30，壳体30包括壳体底部32、端部33和侧部34，且壳体30的壳体底部32设置有排气通道 35，排气通道35与外界空气连通，其中，电芯模块20被固定在第二壳体 32内，且电芯10的排气阀13与所述排气通道35连通。这样，在发生热失控事件时，电芯10内部的热气体可以经由排气阀13从壳体30的排气通道 35快速地排出，且排出的气体与电芯10的高压连接被隔离开，避免引发火灾。

为进一步提高电芯10内部的热量管理效率，顶盖40可以是水冷板或气冷板。因为电芯10的顶部15可为高导热材料或顶部15被形成为冷却板，所以顶盖40可以将电芯10内部的热量导出。

应指出的是，在图3所示的动力电池包100内包括6个电芯模块20，相邻的电芯模块20彼此间隔开。然而，本实用新型不限于此，动力电池包100可包括更多或更少的电芯模块，例如，一个电芯模块。在仅包括一个电芯模块的情况下，可以认为电芯被直接形成动力电池包。下面参照图4和图5来描述根据本实用新型的电芯和动力电池包的另一示例。

参考图4，图4所示的电芯与图1所示的电芯仅在尺寸比例上有区别，即，图4所示的电芯更加细长，大致呈刀片状，因此也可称为刀片电芯。参考图5，动力电池包100仅包括一个电芯模块20，壳体30的尺寸与电芯 10的尺寸相适应。这样，对于图4所示的刀片电芯来说，可以不必形成多个电芯模块，而是直接装配在壳体内形成一个电芯模块，也就是直接形成动力电池包，从而可以在同样的空间内装入更多电芯，大幅提高体积利用率。相应地，如图6所示，壳体30的壳体底部32可以仅设置1个排气通道35。然而，应指出的是，壳体30的壳体底部32设置的排气通道35是与电芯10的排气阀13相对应的，当在壳体30内设置更多排电芯10或每个电芯10设有多个排气阀13时，可以设置更多个排气通道35。

本实用新型的动力电池包及其电芯和电芯模块，可以在发生热失控事件时快速排出电芯内部产生的热气体，并避免排出的可燃气体与高压连接接触，因此提高了安全性和热管理效率。另外，本实用新型的电芯、电芯模块和动力电池包易于制造和组装，从而可以实现量产。

以上结合具体实施例对本发明进行了详细描述。显然，以上描述以及在附图中示出的实施例均应被理解为是示例性的，而不构成对本发明的限制。对于本领域技术人员而言，可以在不脱离本发明的精神的情况下对其进行各种变型或修改，这些变型或修改均不脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种电芯(10)，包括：

彼此相反的底部(14)和顶部(15)；和

被设置在所述底部(14)和所述顶部(15)之间的多个侧部；

其特征在于，所述多个侧部中相反的两个侧部上分别设有第一电芯端子柱(11)和第二电芯端子柱(12)，且所述底部(14)设有排气阀(13)，所述排气阀(13)被配置成将所述电芯(10)内部的气体向下排出。

2.根据权利要求1所述的电芯(10)，其特征在于，所述顶部(15)为高导热材料。

3.根据权利要求1或2所述的电芯(10)，其特征在于，所述侧部为用于阻止所述电芯(10)内部的热量向外传播的热阻材料(16)。

4.根据权利要求3所述的电芯(10)，其特征在于，所述热阻材料(16)为气凝胶。

5.一种电芯模块(20)，其特征在于，所述电芯模块(20)包括：

多个根据权利要求1至4中的任一项所述的电芯(10)；和

多个母线接片(23)；

其中，所述电芯(10)按照交替的取向被层叠在一起，且所述多个母线接片(23)中的每一个与相邻的所述电芯(10)的第一电芯端子柱(11)和第二电芯端子柱(12)连接。

6.根据权利要求5所述的电芯模块(20)，其特征在于，所述电芯模块(20)为电芯模组且包括端板(21)和侧板(22)，所述电芯(10)被固定在所述端板(21)和所述侧板(22)限定的空间内；或

所述电芯模块(20)为电芯堆，所述电芯被粘合剂连接在一起。

7.一种动力电池包(100)，其特征在于，所述动力电池包(100)包括：

至少一个根据权利要求5所述的电芯模块(20)；

顶盖(40)，其被设置在所述电芯模块(20)的顶部，且与所述电芯(10)的顶部(15)接触；

壳体(30)，所述壳体(30)包括壳体底部(32)、端部(33)和侧部(34)，且所述壳体(30)的壳体底部(32)设置有排气通道(35)，所述排气通道(35)与外界空气连通；

其中，所述电芯模块(20)被固定在所述壳体(30)内，且所述电芯(10)的排气阀(13)与所述排气通道(35)连通。

8.根据权利要求7所述的动力电池包(100)，其特征在于，所述顶盖(40)为水冷板或气冷板。

9.根据权利要求7所述的动力电池包(100)，其特征在于，所述动力电池包(100)包括多个电芯模块(20)，相邻的所述电芯模块(20)被彼此间隔开。

10.根据权利要求7所述的动力电池包(100)，其特征在于，所述动力电池包(100)包括一个电芯模块(20)，所述壳体(30)的尺寸与所述电芯模块(20)的电芯(10)的尺寸相适应。

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