CN216311938U - 电芯模块及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电芯模块及电池包，本实用新型的电芯模块具有交替设置的三元电芯单元和铁锂电芯单元；其中，三元电芯单元具有一个三元锂离子电芯，铁锂电芯单元包括至少一个磷酸铁锂电芯，且三元电芯单元和与铁锂电芯单元之间通过结构胶相连。本实用新型所述的电芯模块，通过设置交替设置并通过结构胶相连的三元电芯单元和铁锂电芯单元，不仅可提高电芯模块的电池模组的刚度，同时可使本电芯模块具有较多的能量；另外，通过采用磷酸铁锂电芯将三元锂离子电芯隔开，因磷酸铁锂电芯热失控性安全性较高，从而又可使得本电芯模块具有较高的安全性，相较于现有的采用价格高昂的隔热材料隔开三元锂离子电芯的方式，可大大降低电芯模块的制造成本。

Description

电芯模块及电池包

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车技术领域，特别涉及一种电芯模块，同时，本实用新型还涉及一种具有该电芯模块的电池包。

背景技术

随着能源危机的日益严重，传统燃油车正在逐步被新能源汽车代替，其中，纯电动汽车作为新能源汽车的一种重要形式，其应用越来越广泛。且随着电动汽车技术的不断发展和进步，人们对电动汽车的安全性和续航里程有了更高的要求。为获得较长的续航里程，部分车企将电芯模块中的电芯均采用三元锂离子电芯。但是，虽然三元锂离子电芯能量密度较高，但热失控后安全性较差，因此，通常需要采用价格高昂的隔热材料将三元锂离子电芯隔开，如此增加了电芯模块的制造成本。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电芯模块，其不仅可具有较多的能量，同时也可具有较好的安全性，且制造成本较低。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种电芯模块，具有交替设置的三元电芯单元和铁锂电芯单元，所述三元电芯单元具有一个三元锂离子电芯，所述铁锂电芯单元包括至少一个磷酸铁锂电芯，且所述三元电芯单元与所述铁锂电芯单元之间通过结构胶相连。

进一步的，所述铁锂电芯单元包括依次排布的多个所述磷酸铁锂电芯；所述铁锂电芯单元中相邻的所述磷酸铁锂电芯之间通过结构胶相连。

进一步的，各所述三元锂离子电芯之间通过第一汇流条连接；各所述磷酸铁锂电芯之间通过第二汇流条连接；所述电芯模块的第一端设有第一三元输出极和第一铁锂输出极，第二端设有第二三元输出极和第二铁锂输出极；所述第一三元输出极与第一端的所述三元锂离子电芯相连，所述第二三元输出极与第二端的所述三元锂离子电芯相连；所述第一铁锂输出极与第一端的所述磷酸铁锂电芯相连，所述第二铁锂输出极与第二端的所述磷酸铁锂电芯相连。

进一步的，所述铁锂电芯单元包括一个所述磷酸铁锂电芯；所述三元锂离子电芯与所述磷酸铁锂电芯之间一一交替设置。

进一步的，所述第一汇流条呈U形而具有相对布置的两个连接段；两个连接段分别与相邻的两个所述三元锂离子电芯的正极柱和负极柱相连。

进一步的，所述第二汇流条具有用以避让所述第一汇流条的凹槽；所述第二汇流条的两端分别与相邻的两个所述磷酸铁锂电芯的正极柱和负极柱相连。

进一步的，至少部分所述第二汇流条与所述第一汇流条之间具有重叠区域，并于所述重叠区域设有位于所述第二汇流条和所述第一汇流条之间的绝缘层。

进一步的，所述电芯模块还包括基板；所述第一汇流条和所述第二汇流条位于所述基板上；所述基板上设有定位结构，所述定位结构用于对至少部分所述第一汇流条和/或至少部分所述第二汇流条进行定位。

进一步的，所述电芯模块还包括FPC，所述FPC设于所述基板上。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型所述的电芯模块，通过设置交替布置的三元电芯单元和铁锂电芯单元，由此不仅可利用三元锂离子电芯能量密度较高的特点，而使本电芯模块具有较多的能量，同时，将三元电芯单元与铁锂电芯单元之间通过结构胶相连，可提高电芯模块的刚度；另外，通过采用磷酸铁锂电芯将三元锂离子电芯隔开，因磷酸铁锂电芯热失控性安全性较高，从而又可使得本电芯模块具有较高的安全性，相较于现有的采用价格高昂的隔热材料隔开三元锂离子电芯的方式，可大大降低电芯模块的制造成本。

另外，将铁锂电芯单元中相邻的磷酸铁锂电芯之间通过结构胶相连，可进一步提高电芯模块的整体刚度。通过将相邻两个三元锂离子电芯之间通过第一汇流条依次连接，并使各磷酸铁锂电芯之间通过第二汇流条依次连接，可使电芯模块为电池包提供两套电源，从而可提高电池包的使用效果。

其次，将第一汇流条设成U形，其面积较大，从而可具有较好的散热性能。而在第二汇流条上设置凹槽，可便于第二汇流条与第一汇流条之间的布置。至少部分第二汇流条与第一汇流条之间具有重叠区域，可便于第二汇流条与第一汇流条在电芯模块上的布置，而在重叠区域设有位于两者之间的绝缘层，能够有效防止因第二汇流条与第一汇流条接触而影响信号采集和电性能。

此外，设置基板，并在基板上设置定位结构，可便于第一汇流条和/或第二汇流条的准确定位，从而可利于第一汇流条和/或第二汇流条与极柱之间的焊接。

本实用新型还涉及一种电池包，所述电池包中设有如上所述的电芯模块。

本实用新型所述的电池包，通过设置如上所述的电芯模块，可使本电池包具有较长的续航里程以及较高的安全性，同时，也可降低电池包的制造成本，从而可使本电池包具有较好的使用效果。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例一所述的电芯模块的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一所述的电芯模块的爆炸图；

图3为图1的俯视图；

图4为本实用新型实施例一所述的三元锂离子电芯与磷酸铁锂电芯的一种布置示意图图；图5为本实用新型实施例一所述的三元锂离子电芯与磷酸铁锂电芯的另一种布置图；

图6为本实用新型实施例一所述的基板、第一汇流条、第二汇流条及输出极和FPC的装配图；

图7为图5去掉FPC时的结构示意图；

图8为本实用新型实施例一所述的基板的结构示意图；

图9为本实用新型实施例一所述的第一汇流条的结构示意图；

图10为本实用新型实施例一所述的第二汇流条的结构示意图；

图11为本实用新型实施例一所述各汇流排及输出极之间的布置结构示意图。

附图标记说明：

1、端板；2、侧板；3、基板；301、限位槽；4、第一汇流条；401、避让槽；5、第二汇流条；6、铁锂转接排；7、底座；8、三元转接排；9、三元锂离子电芯；10、磷酸铁锂电芯；11、第二铁锂输出极；12、FPC；13、电插件；14、第二三元输出极；15、第一三元输出极；16、第一铁锂输出极；17、结构胶。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，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。另外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”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，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

本实施例涉及一种电芯模块，其具有交替设置的三元电芯单元和铁锂电芯单元。其中，三元电芯单元具有一个三元锂离子电芯9，铁锂电芯单元包括至少一个磷酸铁锂电芯10，且三元电芯单元和与铁锂电芯单元之间通过结构胶17相连。

本实施例的电芯模块，通过设置交替布置的三元电芯单元和铁锂电芯单元，由此不仅可利用三元锂离子电芯9能量密度较高的特点，而使本电芯模块具有较多的能量；同时，将三元电芯单元与铁锂电芯单元之间通过结构胶17相连，可提高电芯模块的刚度；另外，通过采用磷酸铁锂电芯10将三元锂离子电芯9隔开，因磷酸铁锂电芯10热失控性安全性较高，从而又可使得本电芯模块具有较高的安全性，相较于现有的采用价格高昂的隔热材料隔开三元锂离子电芯9的方式，可大大降低电芯模块的制造成本。

基于如上设计思想，本实施例的电芯模块的一种示例性结构如图1至图3中所示，一般地，电芯模块还具有位于自身两端的两个端板1，以及位于其两侧的两个侧板2。而且，侧板2的两端分别与两个端板1采用焊接或其他方式相连，并于端板1上形成有用于固定端板1的固定孔。其中，端板1和侧板2具体制造时，参见现有技术即可。

另外，为使本电芯模块具有较多的能量，本实施例的三元电芯单元与铁锂电芯单元的厚度比在1-15之间。而且，作为一种可行的实施方式，由图4中所示，本实施例的铁锂电芯单元包括依次排布的三个磷酸铁锂电芯10，且铁锂电芯单元中相邻的磷酸铁锂电芯10之间通过结构胶17相连，如此可提高本电芯模块的整体刚度。

此时，各三元锂离子电芯9的厚度与相邻两个三元锂离子电芯9之间的三个磷酸铁锂电芯10的厚度之和的比例在1-15之间。而需要说明的是，铁锂电芯单元中除了包括三个磷酸铁锂电芯10，亦可包括两个或四个、五个等其他数量的磷酸铁锂电芯10。另外，本电芯模块中不同的铁锂电芯单元含有的磷酸铁锂电芯10的数量既可以相同，也可以不同。

此外，作为一种优选的实施方式，如图5中所示，本实施例的铁锂电芯单元包括一个磷酸铁锂电芯10，也即三元锂离子电芯9与磷酸铁锂电芯10之间一一交替设置，且三元锂离子电芯9与磷酸铁锂电芯10的厚度比在1-15之间。例如，可将两者的厚度比设为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或者设为其他数值。通过将三元锂离子电芯9的厚度大于磷酸铁锂电芯10设置，可使本电芯模块具有较多的能量。

本实施例中，为进一步提高电芯模块的能量，三元锂离子电芯9的数量不小于磷酸铁锂电芯10的数量。本实施例中，为提高本电芯模块的使用效果，各三元锂离子电芯9之间通过第一汇流条4依次连接，相邻两个磷酸铁锂电芯10之间通过第二汇流条5依次连接。而且，具体地，相邻两个三元锂离子电芯9之间依次串联设置，相邻两个磷酸铁锂电芯10之间也依次串联设置。

此时，为便于相邻两个电芯之间的连接，作为一种具体的实施方式，任意相邻的两个三元锂离子电芯9中的极性相同的极柱分置于电芯模块的两侧，同时，任意相邻的两个磷酸锂离子电芯中的极性相同的极柱分置于电芯模块的两侧。而且，至少部分第二汇流条5与第一汇流条4之间具有重叠区域，并于重叠区域设有位于第二汇流条5和第一汇流条4之间的绝缘层。

其中，作为一种具体的实施方式，如图6和图7中所示，第一汇流条4具体叠置于第二汇流条5的上方。另外，在电芯模块的第一端(也即图6状态下所示的右端)设有第一三元输出极15和第一铁锂输出极16，而在第二端(也即图6状态下所示的左端)设有第二三元输出极14和第二铁锂输出极11。其中，第一三元输出极15与最右端的三元锂离子电芯9相连，第二三元输出极14与最左端的三元锂离子电芯9相连。而且，作为一种具体的实施方式，本实施例的第一三元输出极15为负极，而第二三元输出极14为正极。当然，当三元锂离子电芯9的布置改变时，第一三元输出极15可为正极，相应地，第二三元输出极14为负极。

仍由图6和图7中所示，第一铁锂输出极16与最右端的磷酸铁锂电芯10相连，第二铁锂输出极11与最左端的磷酸铁锂电芯10相连。而且，作为一种具体的实施方式，本实施例的第一铁锂输出极16为负极，而第二铁锂输出极11为正极。当然，当磷酸铁锂电芯10的布置改变时，第一铁锂输出极16可为正极，相应地，第二铁锂输出极11为负极。

本实施例中，为提高各汇流排与对应的电芯之间的连接效果，如图1至图3中所示，在电芯模块的顶部还设有基板3。结合图6和图7中所示，上述各第一汇流条4和各第二汇流条5位于基板3上，同时，上述的各输出极也具体设于该基板3上。另外，如图5中所示，在基板3上还设有位于其中部的FPC(Flexible Printed Circuit board，柔性电路板)12，并于该FPC12上设有电插件13。

具体来讲，基板3的结构如图8中所示，其整体为与电芯模块随形设置的矩形，其中部形成有对应于各电芯的防爆阀设置的多个过孔，并于基板3的两侧分别形成有与各电芯上的极柱对应设置的多个通孔。上述各输出极结构相同，并具有搭置于基板3上的搭接端，以及外伸于基板3一侧的外伸端，该外伸端用于和底座7相连。一般地，底座7设于端板1上，其具体结构参见现有技术即可。

此外，为便于各输出极11与三元锂离子电芯9和磷酸铁锂电芯10相连，在基板3的两端还分别设有三元转接排8和铁锂转接排6。上述第一三元输出极15和第二三元输出极14分别通过三元转接排8与三元锂离子电芯9相连，而第一铁锂输出极16和第二铁锂输出极11分别通过铁锂转接排6与磷酸铁锂电芯10相连。其中，如图3中所示，各端的三元转接排8和铁锂转接排6的结构可不同，其视具体情况设置即可。

作为一种具体的实施方式，如图9中所示，第一汇流条4呈U形而具有相对布置的两个连接段，此两个连接段分别与相邻的两个三元锂离子电芯9的正极柱和负极柱相连。通过将第一汇流条4设成U形，其面积较大，从而可具有较好的散热性能。另外，第一汇流条4的中部还向其一侧凹陷而形成有避让槽401，如此可如图11中所示，在第一汇流条4与铁锂转接排6重叠时，形成对铁锂转接排6的避让。

此外，为提高第一汇流条4与三元锂离子电芯9的极柱之间的连接准确性，在两个连接段上分别形成有对正孔，此两个对正孔分别与相邻的两个三元锂离子电芯9的正极柱和负极柱对应设置。

如图10中所示，基于上述各电芯的布置方式，作为一种示例性结构，本实施例的第二汇流条5的中部外凸而形成有以避让第一汇流条4的凹槽，该第二汇流条5的两端分别与相邻的两个磷酸铁锂电芯10的正极柱和负极柱相连。通过在第二汇流条5上设置凹槽，由此，如图11中所示，当第二汇流条5和第一汇流条4具有重叠区域时，可防止两者之间接触而影响信号采集。

此外，为提高第二汇流条5与磷酸铁锂电芯10的极柱之间的连接准确性，在第二汇流条5的两端分别形成有对正孔，此两个对正孔分别与相邻的两个磷酸铁锂电芯10的正极柱和负极柱对应设置。

在此，需要说明的是，第一汇流条4除了设成U形，亦可设为M形、E形等其他形状。另外，第二汇流条5除了设为图10中所示的形状，亦可将第二汇流条5设为U形、E形等其他形状。

除此之外，为便于组装，于基板3上还设有定位结构，该定位结构用于对至少部分第一汇流条4和/或至少部分第二汇流条5进行定位。如此设置，可便于第一汇流条4和/或第二汇流条5的准确定位，从而可利于第一汇流条4和/或第二汇流条5与极柱之间的焊接。

其中，基于上述各第一汇流条4及第二汇流条5的具体形状和布置，作为一种具体的实施方式，本实施例的定位结构仅用于对第一汇流条4进行定位。该定位结构包括形成于基板3上的限位槽301。而且，本实施例的限位槽301的侧壁可与第一汇流条4抵接而限制第一汇流条4的位移。

如此设置，可在基板3放置于电芯模块顶部，并将第一汇流条4放于限位槽301内时，可使得第一汇流条4上的两个对正孔分别与相邻的两个三元锂离子电芯9的正极柱和负极柱对正，从而可利于第一汇流条4与极柱准确相连。另外，基于基板3为板状结构，为便于设置限位槽301，在基板3的上表面设有凸筋，该凸筋与基板3的上表面围构形成限位槽301。

在此，需要说明的是，当第二汇流条5叠置于第一汇流条4的上方时，上述定位结构可仅用于对第二汇流条5进行定位。此时，该定位结构为与第二汇流条5适配设置的矩形槽或U形槽即可。当然，还可视具体情况而将定位结构设为可同时对第一汇流条4和第二汇流条5进行定位。

本实施例的电芯模块，通过采用上述结构，不仅可具有较大的能量，同时也可具有较高的安全性，而且相较于现有的采用隔热材料隔开三元锂离子电芯9的电芯模块，其成本较低。

实施例二

本实施例涉及一种电池包，该电池包中设有实施例一所述的电芯模块。

本实施例所述的电池包，通过设置实施例一所述的电芯模块，可使本电池包具有较长的续航里程以及较高的安全性，同时，也可降低电池包的制造成本，从而可使本电池包具有较好的使用效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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)

1.一种电芯模块，其特征在于：具有交替设置的三元电芯单元和铁锂电芯单元，所述三元电芯单元具有一个三元锂离子电芯(9)，所述铁锂电芯单元包括至少一个磷酸铁锂电芯(10)，且所述三元电芯单元与所述铁锂电芯单元之间通过结构胶(17)相连。

2.根据权利要求1所述的电芯模块，其特征在于：

所述铁锂电芯单元包括依次排布的多个所述磷酸铁锂电芯(10)；

所述铁锂电芯单元中相邻的所述磷酸铁锂电芯(10)之间通过结构胶(17)相连。

3.根据权利要求1所述的电芯模块，其特征在于：

相邻两个所述三元锂离子电芯(9)之间通过第一汇流条(4)连接；

相邻两个所述磷酸铁锂电芯(10)之间通过第二汇流条(5)连接；

所述电芯模块的第一端设有第一三元输出极(15)和第一铁锂输出极(16)，第二端设有第二三元输出极(14)和第二铁锂输出极(11)；

所述第一三元输出极(15)与第一端的所述三元锂离子电芯(9)相连，所述第二三元输出极(14)与第二端的所述三元锂离子电芯(9)相连；

所述第一铁锂输出极(16)与第一端的所述磷酸铁锂电芯(10)相连，所述第二铁锂输出极(11)与第二端的所述磷酸铁锂电芯(10)相连。

4.根据权利要求1所述的电芯模块，其特征在于：

所述铁锂电芯单元包括一个所述磷酸铁锂电芯(10)；

所述三元锂离子电芯(9)与所述磷酸铁锂电芯(10)之间一一交替设置。

5.根据权利要求3所述的电芯模块，其特征在于：

所述第一汇流条(4)呈U形而具有相对布置的两个连接段；

两个连接段分别与相邻的两个所述三元锂离子电芯(9)的正极柱和负极柱相连。

6.根据权利要求3所述的电芯模块，其特征在于：

所述第二汇流条(5)具有用以避让所述第一汇流条(4)的凹槽；

所述第二汇流条(5)的两端分别与相邻的两个所述磷酸铁锂电芯(10)的正极柱和负极柱相连。

7.根据权利要求3所述的电芯模块，其特征在于：

至少部分所述第二汇流条(5)与所述第一汇流条(4)之间具有重叠区域，并于所述重叠区域设有位于所述第二汇流条(5)和所述第一汇流条(4)之间的绝缘层。

8.根据权利要求3、5、6及7中任一项所述的电芯模块，其特征在于：

所述电芯模块还包括基板(3)；

所述第一汇流条(4)和所述第二汇流条(5)位于所述基板(3)上；

所述基板(3)上设有定位结构，所述定位结构用于对至少部分所述第一汇流条(4)和/或至少部分所述第二汇流条(5)进行定位。

9.根据权利要求8所述的电芯模块，其特征在于：

所述电芯模块还包括FPC(12)，所述FPC(12)设于所述基板(3)上。

10.一种电池包，其特征在于：所述电池包中设有权利要求1至9中任一项所述的电芯模块。

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