CN216818472U - 一种新型动力电池包结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型动力电池包结构，属于新能源设备技术领域。该动力电池包结构包括电池包壳体和多个极芯叠片组。电池包壳体具有正极柱、负极柱和安装槽，安装槽内具有横隔板和纵隔板并被分隔为多个安装腔室。每个安装腔室的腔壁上均具有绝缘膜层。多个极芯叠片组对应安装在安装腔室中。极芯叠片组包括正极导电排、负极导电排、多个正极片和多个负极片，多个正极片和多个负极片沿垂直于安装槽的底壁的方向依次间隔堆叠布置，相邻两个正极片和负极片之间均设置有电芯隔膜。在取消电芯和模组结构的基础上，合理规划电池包壳体的内部空间，在基于体积利用率提高电池包系统能量密度的基础上，方便对极组结构进行模块化替换，提高整体使用寿命。

Description

一种新型动力电池包结构

技术领域

本实用新型涉及新能源设备技术领域，特别涉及一种新型动力电池包结构。

背景技术

在动力电池领域，目前续航里程的焦虑一直存在，追求更高能量密度和高安全性的电池一直是行业追求的方向，三元材料体系随着能量密度增加，安全风险也随之增加，因而近年来锂电方向又开始向磷酸铁锂倾斜，但是磷酸铁锂的能量密度已接近理论值，想要进一步增加非常困难。

在相关技术中，动力电池多采用CTP(Cell To Pack)结构。现有的pack结构，也即是电池包结构，通常由“电芯-模组-整包”的三级结构组成。若干个电芯组合在一起，被称为“模组”；若干个模组组合在一起，再加上BMS、配电模块等零部件，就成为“电池pack”。采用CTP结构，则是直接将电芯安装到电池包上，将电池—模组—整包这一制造过程简化为电池—整包，省却了模组这个中间过程，能够大幅减低整包重量，从而提高能量密度。

采用相关技术中的CTP结构，其电芯通常利用电池胶纵向粘接固定在电池包的壳体或者托盘上，虽然能实现整包质量的轻量化，但除去电池包壳体的边梁结构，电芯整体需要直接承受碰撞、振动所带来的冲击，电池包整体的碰撞安全性能难以保障。并且因为电芯采用粘结等方式直接固定在电池包的壳体或者托盘上，因此4S店在日后的维修中，一是对技术提出了更高的要求，二是其中某个电芯故障，需要更换整个电池包，导致整体使用寿命短。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种新型动力电池包结构，在取消电芯和模组结构的基础上，合理规划电池包壳体的内部空间，在基于体积利用率提高电池包系统能量密度的基础上，方便对极组结构进行模块化替换，提高整体使用寿命。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种新型动力电池包结构，包括：

电池包壳体，所述电池包壳体具有安装槽，所述安装槽内具有相互垂直的横隔板和纵隔板，所述横隔板和所述纵隔板均垂直于所述安装槽的底壁并将所述安装槽分隔为多个安装腔室，每个所述安装腔室的腔壁上均具有绝缘膜层，所述电池包壳体上具有与所述安装槽连通的正极柱和负极柱；

多个极芯叠片组，所述多个极芯叠片组一一对应安装在所述多个安装腔室中，每个所述极芯叠片组包括正极导电排、负极导电排、多个正极片和多个负极片，所述多个正极片和所述多个负极片沿垂直于所述安装槽的底壁的方向依次间隔堆叠布置，相邻两个所述正极片和所述负极片之间均设置有电芯隔膜，所述多个正极片与所述正极导电排连接，所述多个负极片与所述负极导电排连接，位于相邻两个安装腔室中的所述极芯叠片组通过所述正极导电排和所述负极导电排连接，所述正极柱、所述多个极芯叠片组和所述负极柱依次串联。

可选地，所述横隔板背向所述安装槽的底壁的一侧端面上具有第一U型槽，所述纵隔板背向所述安装槽的底壁的一侧端面上具有第二U型槽，所述第一U型槽和所述第二U型槽的宽度与所述正极导电排和所述负极导电排相匹配。

可选地，所述动力电池包结构还包括呈条状的第一插接固定块和第二插接固定块，所述第一插接固定块插接于所述第一U型槽中，所述第一插接固定块的一端与所述横隔板背向所述安装槽的底壁的一侧端面平齐，所述第一插接固定块的另一端与第一U型槽的弧形底部间隔布置；所述第二插接固定块插接于所述第二U型槽中，所述第二插接固定块的一端与所述纵隔板背向所述安装槽的底壁的一侧端面，所述第二插接固定块的另一端与所述纵隔板的弧形底部间隔布置。

可选地，所述第一插接固定块的两侧具有沿长度方向布置的第一限位凸起，所述第一U型槽的相对两侧槽壁上具有与所述第一限位凸起相匹配的第一限位插槽；所述第二插接固定块的两侧具有沿长度方向布置的第二限位凸起，所述第二U型槽的相对两侧槽壁上具有与所述第二限位凸起相匹配的第二限位插槽。

可选地，所述第一U型槽的长度为所述横隔板高度的二分之一，所述第二U型槽的长度为所述纵隔板高度的二分之一。

可选地，所述电池包壳体呈矩形，所述正极柱和所述负极柱位于所述电池包壳体的同一侧壁上。

可选地，所述电池包壳体上具有安装耳板，所述安装耳板上具有安装螺栓孔。

可选地，所述电池包壳体上具有两组所述安装耳板，每组所述安装耳板均包括多个均匀间隔布置的所述安装耳板，两组所述安装耳板相对于所述纵隔板对称布置在所述电池包壳体的两侧。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

通过直接将极芯叠片组设置在电池包壳体内的安装腔室中，相比传统新能源电池，在取消电芯和模组结构，省却了用于固定各模组的侧板、端板、紧固件等结构的基础上，合理规划电池包壳体的内部空间。利用包裹在极芯叠片组外部的绝缘膜所形成的绝缘膜层在极芯叠片组与电池包壳体之间起到绝缘密封的同时，还可以与电池包壳体的横隔板、纵隔板以及其他侧板形成对极芯叠片组的双层防护，提高电池包结构整体的碰撞安全性。而在需要进行修理维护时，多个极芯叠片组各自独立，可以在切断正极导电排和负极导电排的连接后针对性的对发生故障的一个或者多个极芯叠片组进行对应性的更换修理，而无需对整个电池包结构进行报废，在基于体积利用率提高电池包系统能量密度的基础上，方便对电池包内的极组结构进行模块化替换，提高整体使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种新型动力电池包结构的俯视结构示意图；

图2是图1中A-A处的局部截面示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种外壳体的局部结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

在相关技术中，动力电池多采用CTP(Cell To Pack)结构。现有的pack结构，也即是电池包结构，通常由“电芯-模组-整包”的三级结构组成。若干个电芯组合在一起，被称为“模组”；若干个模组组合在一起，再加上BMS、配电模块等零部件，就成为“电池pack”。采用CTP结构，则是直接将电芯安装到电池包上，将电池—模组—整包这一制造过程简化为电池—整包，省却了模组这个中间过程，能够大幅减低整包重量，从而提高能量密度。

采用相关技术中的CTP结构，其电芯通常利用电池胶粘接固定在电池包的壳体或者托盘上，虽然能实现整包质量的轻量化，但除去电池包壳体的边梁结构，电芯整体需要直接承受碰撞、振动所带来的冲击，电池包整体的碰撞安全性能难以保障。并且因为电芯采用粘结等方式直接固定在电池包的壳体或者托盘上，因此4S店在日后的维修中，一是对技术提出了更高的要求，二是某个电芯故障，或许需要更换整个电池包，导致整体使用寿命短。

图1是本实用新型实施例提供的一种新型动力电池包结构的俯视结构示意图。图2是图1中A-A处的局部截面示意图。图3是本实用新型实施例提供的一种外壳体的局部结构示意图。如图1至3所示，通过实践，本申请人提供了一种新型动力电池包结构，包括电池包壳体1和多个极芯叠片组2。

其中，电池包壳体1具有安装槽1a，安装槽1a内具有相互垂直的横隔板11和纵隔板12，横隔板11和纵隔板12均垂直于安装槽1a的底壁并将安装槽1a分隔为多个安装腔室1b。每个安装腔室1b的腔壁上均具有绝缘膜层13，电池包壳体1上具有与安装槽1a连通的正极柱14和负极柱15。

多个极芯叠片组2一一对应安装在多个安装腔室1b中，每个极芯叠片组2包括正极导电排21、负极导电排22、多个正极片23和多个负极片24。多个正极片23和多个负极片24沿垂直于安装槽1a的底壁的方向依次间隔堆叠布置，相邻两个正极片23和负极片24之间均设置有电芯隔膜25。多个正极片23与正极导电排21连接，多个负极片24与负极导电排22连接，位于相邻两个安装腔室1b中的极芯叠片组2通过正极导电排21和负极导电排22连接，正极柱14、多个极芯叠片组2和负极柱15依次串联。

在本实用新型实施例中，该新型动力电池包通过电池包壳体1固定安装在新能源汽车的整车上面。在电池包壳体1的安装槽1a内，通过一体成型并相互垂直的横隔板11和纵隔板12将安装槽1a分隔为多个独立的槽型腔室，作为用于对应安装多个极芯叠片组2的安装腔室1b。在进行制造时，每个极芯叠片组2采用由下自上一层正极片23、一层负极片24交错堆叠的方式在绝缘膜上进行层叠布置，同时在相邻的正极片23和负极片24之间设置一层电芯隔膜25以保证多层之间的离子导电畅通。多层正极片23由极芯叠片组2的一端通过集流体汇聚成正极导电排21，多层负极片24由极芯叠片组2的另一端通过集流体汇聚成负极导电排22。在完成叠放制备后利用绝缘膜将多层正极片23和负极片24整体进行包裹并注入电解液进行密封，仅将用于进行相互之间的串联或者与正极柱14或负极柱15连接的正极导电排21、负极导电排22外露。之后将极芯叠片组2一一对应放置安装到对应的安装腔室1b内，位于相邻两个安装腔室1b中的极芯叠片组2通过正极导电排21和负极导电排22穿过横隔板11和纵隔板12上预设的缺口焊接连接，而位于整个串联结果首位的极芯叠片组2则分别与正极柱14和负极柱15连接，通过正极柱14和负极柱15实现整个电池包结构与外部电元器件进行充放电。

本实用新型实施例所提供的新型动力电池包结构，直接将极芯叠片组2设置在电池包壳体1内的安装腔室1b中，相比传统新能源电池，在取消电芯和模组结构，省却了用于固定各模组的侧板、端板、紧固件等结构的基础上，合理规划电池包壳体的内部空间。利用包裹在极芯叠片组2外部的绝缘膜所形成的绝缘膜层13在极芯叠片组2与电池包壳体1之间起到绝缘密封的同时，还可以与电池包壳体1的横隔板11、纵隔板12以及其他侧板形成对极芯叠片组2的双层防护，提高电池包结构整体的碰撞安全性。而在需要进行修理维护时，多个极芯叠片组2各自独立，可以在切断正极导电排21和负极导电排22的连接后针对性的对发生故障的一个或者多个极芯叠片组2进行对应性的更换修理，而无需对整个电池包结构进行报废，在基于体积利用率提高电池包系统能量密度的基础上，方便对电池包内的极组结构进行模块化替换，提高整体使用寿命。

示例性地，在本实用新型实施例中，在另一种可能实现的方式中，极芯叠片组2也可以采用卷绕极芯的方式进行布置，将正极片23、电芯隔膜25和负极片24卷绕后在外部包裹绝缘膜形成绝缘膜层13后安装放置到安装腔室1b中，本实用新型实施例对极芯叠片组2的设置方式不作限定，只要能实现串联工作，并实现多个极芯叠片组2的模块化布置即可。

可选地，横隔板11背向安装槽1a的底壁的一侧端面上具有第一U型槽111，纵隔板12背向安装槽1a的底壁的一侧端面上具有第二U型槽121，第一U型槽111和第二U型槽121的宽度与正极导电排21和负极导电排22相匹配。示例性地，在本实用新型实施例中，通过在横隔板11上端面设置第一U型槽111，在纵隔板12的上端面设置第二U型槽121。可以在电池包壳体1外部按照多个安装腔室1b的排列方式完成多个极芯叠片组2的正极导电排21与负极导电排22之间的整体焊接后。将多个极芯叠片组2一起由安装槽1a的上方整体安装放入。第一U型槽111和第二U型槽121可以作为连接在一起的正极导电排21与负极导电排22的放入通道，无需将多个极芯叠片组2分别放入到安装腔室1b中后再将正极导电排21和/或负极导电排22由横隔板11或纵隔板12上开通的缺口伸出后进行分别焊接。有效降低动力电池包结构的生产难度，提高生产效率。

可选地，动力电池包结构还包括呈条状的第一插接固定块16和第二插接固定块17，第一插接固定块16插接于第一U型槽111中，第一插接固定块16的一端与横隔板11背向安装槽1a的底壁的一侧端面平齐，第一插接固定块16的另一端与第一U型槽111的弧形底部间隔布置；第二插接固定块17插接于第二U型槽121中，第二插接固定块17的一端与纵隔板12背向安装槽1a的底壁的一侧端面，第二插接固定块17的另一端与纵隔板12的弧形底部间隔布置。示例性地，在本实用新型实施例中，在将多个极芯叠片组2一起由安装槽1a的上方整体安装放入后，连接在一起的正极导电排21与负极导电排22通常位于第一U型槽111和/或第二U型槽121的弧形底部。之后通过在第一U型槽111中对应插入第一插接固定块16，在第二U型槽121中插入第二插接固定块17，第一插接固定块16和第二插接固定块17可以在竖直方向上对正极导电排21与负极导电排22的连接处进行限位固定，避免发生晃动，同时对多个安装腔室1b之间起到更好的隔离密封作用，提高了动力电池包结构的装配稳定性。

需要说明的是，第一插接固定块16的一端与横隔板11背向安装槽1a的底壁的一侧端面平齐，第二插接固定块17的一端与纵隔板12背向安装槽1a的底壁的一侧端面，也即是第一插接固定块16和第二插接固定块17在完成插装后其上端面与电池包壳体1的上端面整体平齐，方便进行盖合密封。

可选地，第一插接固定块16的两侧具有沿长度方向布置的第一限位凸起161，第一U型槽111的相对两侧槽壁上具有与第一限位凸起161相匹配的第一限位插槽1111；第二插接固定块17的两侧具有沿长度方向布置的第二限位凸起171，第二U型槽121的相对两侧槽壁上具有与第二限位凸起171相匹配的第二限位插槽1211。示例性地，在本实用新型实施例中，第一插接固定块16在插入过程中，可以将第一限位凸起161与对应的第一限位插槽1111对齐后插入；第二插接固定块17在插入过程中，可以将第二限位凸起171与对应的第二限位插槽1211对齐后插入。能够实现对第一插接固定块16和第二插接固定块17在插接装配时提供限位导向，同时避免第一插接固定块16和第二插接固定块17在插接安装完成后因振动等外界因素与横隔板11和/或纵隔板12产生相对滑动而脱落，进一步提高了动力电池包结构的装配稳定性。

可选地，第一U型槽111的长度为横隔板11高度的二分之一，第二U型槽121的长度为纵隔板12高度的二分之一。示例性地，在本实用新型实施例中，第一U型槽111和第二U型槽121的开槽深度均设置在安装槽1a的深度的二分之一处。相应的，每个极芯叠片组2中正极导电排21和负极导电排22的汇集位置也对应设置在其层叠高度上的中部，使位于中间铜箔等集流体能够均匀对称分布，方便与层叠的多个正极片23和多个负极片24进行汇集。同时也能减少第一U型槽111和第二U型槽121的开槽深度，减少材料的浪费损耗，进一步提高了新型动力电池包的实用性。

可选地，电池包壳体1呈矩形，正极柱14和负极柱15位于电池包壳体1的同一侧壁上。示例性地，在本实用新型实施例中，电池包壳体1内具有一个横隔板11和一个纵隔板12，将安装槽1a分割为呈矩形阵列布置的四个安装腔室1b，正极柱14和负极柱15设置在电池包壳体1位于宽度方向上的一侧片上，并相对于纵隔板12对称布置，正极柱14、四个极芯叠片组2和负极柱15整体呈“U”型串联。通过将正极柱14和负极柱15设置在电池包壳体1的同一侧壁上，减少正极柱14和负极柱15之间的间距，方便设置在新能源电车等小型安装空间中进行连接使用，提高了新型动力电池包结构的适配性能。

可选地，电池包壳体1上具有安装耳板18，安装耳板18上具有安装螺栓孔181。示例性地，在本实用新型实施例中，电池包壳体1在与整车进行安装时，可以通过安装耳板18上的安装螺栓孔181进行螺栓固定连接，结构简单，安装紧固，进一步提高动力电池包结构的装配稳定性。

可选地，电池包壳体1上具有两组安装耳板18，每组安装耳板18均包括多个均匀间隔布置的安装耳板18，两组安装耳板18相对于纵隔板12对称布置在电池包壳体1的两侧。示例性地，在本实用新型实施例中，电池包壳体1在长度方向上的两侧各设置有三个安装耳板18，可以保证对电池包壳体1的固定更加均衡紧固，进一步提高动力电池包结构的装配稳定性。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，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 (8)

1.一种新型动力电池包结构，其特征在于，包括：

电池包壳体(1)，所述电池包壳体(1)具有安装槽(1a)，所述安装槽(1a)内具有相互垂直的横隔板(11)和纵隔板(12)，所述横隔板(11)和所述纵隔板(12)均垂直于所述安装槽(1a)的底壁并将所述安装槽(1a)分隔为多个安装腔室(1b)，每个所述安装腔室(1b)的腔壁上均具有绝缘膜层(13)，所述电池包壳体(1)上具有与所述安装槽(1a)连通的正极柱(14)和负极柱(15)；

多个极芯叠片组(2)，所述多个极芯叠片组(2)一一对应安装在所述多个安装腔室(1b)中，每个所述极芯叠片组(2)包括正极导电排(21)、负极导电排(22)、多个正极片(23)和多个负极片(24)，所述多个正极片(23)和所述多个负极片(24)沿垂直于所述安装槽(1a)的底壁的方向依次间隔堆叠布置，相邻两个所述正极片(23)和所述负极片(24)之间均设置有电芯隔膜(25)，所述多个正极片(23)与所述正极导电排(21)连接，所述多个负极片(24)与所述负极导电排(22)连接，位于相邻两个安装腔室(1b)中的所述极芯叠片组(2)通过所述正极导电排(21)和所述负极导电排(22)连接，所述正极柱(14)、所述多个极芯叠片组(2)和所述负极柱(15)依次串联。

2.根据权利要求1所述的新型动力电池包结构，其特征在于，所述横隔板(11)背向所述安装槽(1a)的底壁的一侧端面上具有第一U型槽(111)，所述纵隔板(12)背向所述安装槽(1a)的底壁的一侧端面上具有第二U型槽(121)，所述第一U型槽(111)和所述第二U型槽(121)的宽度与所述正极导电排(21)和所述负极导电排(22)相匹配。

3.根据权利要求2所述的新型动力电池包结构，其特征在于，所述动力电池包结构还包括呈条状的第一插接固定块(16)和第二插接固定块(17)，所述第一插接固定块(16)插接于所述第一U型槽(111)中，所述第一插接固定块(16)的一端与所述横隔板(11)背向所述安装槽(1a)的底壁的一侧端面平齐，所述第一插接固定块(16)的另一端与第一U型槽(111)的弧形底部间隔布置；所述第二插接固定块(17)插接于所述第二U型槽(121)中，所述第二插接固定块(17)的一端与所述纵隔板(12)背向所述安装槽(1a)的底壁的一侧端面，所述第二插接固定块(17)的另一端与所述纵隔板(12)的弧形底部间隔布置。

4.根据权利要求3所述的新型动力电池包结构，其特征在于，所述第一插接固定块(16)的两侧具有沿长度方向布置的第一限位凸起(161)，所述第一U型槽(111)的相对两侧槽壁上具有与所述第一限位凸起(161)相匹配的第一限位插槽(1111)；所述第二插接固定块(17)的两侧具有沿长度方向布置的第二限位凸起(171)，所述第二U型槽(121)的相对两侧槽壁上具有与所述第二限位凸起(171)相匹配的第二限位插槽(1211)。

5.根据权利要求2所述的新型动力电池包结构，其特征在于，所述第一U型槽(111)的长度为所述横隔板(11)高度的二分之一，所述第二U型槽(121)的长度为所述纵隔板(12)高度的二分之一。

6.根据权利要求1至5任一项所述的新型动力电池包结构，其特征在于，所述电池包壳体(1)呈矩形，所述正极柱(14)和所述负极柱(15)位于所述电池包壳体(1)的同一侧壁上。

7.根据权利要求1至5任一项所述的新型动力电池包结构，其特征在于，所述电池包壳体(1)上具有安装耳板(18)，所述安装耳板(18)上具有安装螺栓孔(181)。

8.根据权利要求7所述的新型动力电池包结构，其特征在于，所述电池包壳体(1)上具有两组所述安装耳板(18)，每组所述安装耳板(18)均包括多个均匀间隔布置的所述安装耳板(18)，两组所述安装耳板(18)相对于所述纵隔板(12)对称布置在所述电池包壳体(1)的两侧。

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