CN216928771U - 圆柱锂离子电池模块装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圆柱锂离子电池模块装置，包括箱体总成、圆柱电芯、设置于所述箱体总成内部且用于对所述圆柱电芯提供支撑的第一电芯支架和第二电芯支架，圆柱电芯设置多个且相邻两个圆柱电芯之间具有间隙，第一电芯支架和第二电芯支架具有让圆柱电芯的两端分别插入的定位槽。本实用新型的圆柱锂离子电池模块装置，实现电芯间有效散热从而有效控制电芯间温差，圆柱电芯间组成彼此不直接接触，保留一定间隙，保证了圆柱电芯之间绝缘要求，避免了因电芯外壳蓝膜破损而导致的电芯间接触短路现象，可以提高安全性。

Description

圆柱锂离子电池模块装置

技术领域

本实用新型属于锂离子电池储能应用的技术领域，具体地说，本实用新型涉及一种圆柱锂离子电池模块装置。

背景技术

随着我们国家持续不断的新能源政策支持下，我国新能源汽车、新能源储能等关键技术取得了显著成果，其中锂电池核心技术更是领先全球。新能源汽车及储能应用市场上目前主要使用的电池技术都是基于锂离子技术来拓展与实现，从锂离子电池的安全性能与成本角度，越来越多的新能源车企及储能站采用磷酸铁锂锂离子电池，电芯厂家也加大力度推广磷酸铁锂锂离子电池，其中磷酸铁锂锂离子应用最多的形式就是圆柱行磷酸铁锂电池。因圆柱行磷酸铁锂电池单体一致性较好；单体自身力学性能极佳，有很高的抗弯曲强度；技术成熟，成本低，成本空间明确清晰；单体电芯能力较低，发生事故时，形式易于控制；圆柱行磷酸铁锂电池越来越多的被应用于汽车、储能等各个新能源领域。

由于圆柱锂离子结构紧凑，单个电芯电量低的特性，为实现电池系统的电量需求，圆柱电池系统通常较为复杂，常要串并联几百甚至上千个电芯。目前市场上圆柱电池成组主要采用电芯直接堆叠，电芯之间紧密接触，模块外部电芯温度散热快，内部中间电芯温度散热慢，电池模块整体温差较大，若长时间伴随高温差使用会较少电芯使用寿命，严重时导致BMS切断输出或者限功率输出，影响产品使用安全及客户体验。大多圆柱电芯外壳与电池正极串联，电芯外壳套蓝膜进行绝缘防护，电芯之间紧密接触，成组过程中，若电芯外壳蓝膜破损，串联电芯外壳蓝膜破损处接触，会电池导致短路损坏，严重时可能导致人员伤害。现有圆柱电池成组正负极多使用镍带进行连接，镍带整体强度偏低，且单位面积过流有限，电压采集点直接用铜丝线锡焊在镍片上，模块正负极无相应固定点，模块间及模块与系统其他连接件只能采用高压线锡焊方式，锡焊方式焊点易受温度影响，焊点容易脱落，导致采集失效从而系统无法工作。现有圆柱电池成组多采用电芯直接堆叠，电芯间电压采集采用镍带焊接，电芯整体无有效约束，系统在运输及使用过程中易发生电芯位移，如汽车电池，恶劣工况下可能导致电芯严重位移，镍片撕裂，采集点拉脱，导致系统不工作，严重时导致短路发生。现有圆柱电池模块温度采集多采用温感触头端子直接焊接于电芯镍带上，因电芯正负极焊接镍片进行充放电过程中极柱处温度偏高，不能真实有效反馈电芯整体温升情况。现有圆柱电池模块外部防护多采用环氧板进行防护，环氧板之间通过纤维胶带进行粘贴，环氧板放置位置无法有效约束，纤维胶带粘贴位置、长度等无法有效定义与执行，影响外观。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供一种圆柱锂离子电池模块装置，目的是提高安全性。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：圆柱锂离子电池模块装置，包括箱体总成、圆柱电芯、设置于所述箱体总成内部且用于对所述圆柱电芯提供支撑的第一电芯支架和第二电芯支架，圆柱电芯设置多个且相邻两个圆柱电芯之间具有间隙，第一电芯支架和第二电芯支架具有让圆柱电芯的两端分别插入的定位槽。

所述第一电芯支架和第二电芯支架的材质为塑料。

所述第一电芯支架和第二电芯支架与所述箱体总成通过环氧板卡扣进行连接。

所述的圆柱锂离子电池模块装置还包括与所述第一电芯支架和第二电芯支架连接的电芯支架支撑柱，电芯支架支撑柱位于第一电芯支架和第二电芯支架之间，电芯支架支撑柱具有让所述圆柱电芯嵌入的电芯避让槽。

所述电芯支架支撑柱设置多个，电芯支架支撑柱上设置多个所述电芯避让槽。

所述的圆柱锂离子电池模块装置还包括用于串联所述圆柱电芯的负极输出极片、正极输出极片、第一电芯间连接极片和第二电芯间连接极片，所述第一电芯支架和所述第二电芯支架上均设置负极输出极片、正极输出极片、第一电芯间连接极片和第二电芯间连接极片。

所述第一电芯支架和所述第二电芯支架上设置用于对所述负极输出极片、正极输出极片、第一电芯间连接极片和第二电芯间连接极片进行定位的极片定位销。

所述箱体总成包括两个第一侧盖板、两个第二侧盖板以及位于第一侧盖板和第二侧盖板上方的上盖板，两个第一侧盖板为相对布置，所述第一电芯支架和第二电芯支架分别与各个第一侧盖板连接，第一侧盖板、第二侧盖板和上盖板采用环氧板制成。

所述的圆柱锂离子电池模块装置还包括用于所述圆柱电芯温度采集的第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器和第二温度传感器与圆柱电芯的圆柱面中部胶粘贴合，使用导热胶水填充第一温度传感器、第二温度传感器与电芯圆柱间隙。

所述第一温度传感器和第二温度传感器为NTC温度传感器。

本实用新型的圆柱锂离子电池模块装置，实现电芯间有效散热从而有效控制电芯间温差，圆柱电芯间组成彼此不直接接触，保留一定间隙，保证了圆柱电芯之间绝缘要求，避免了因电芯外壳蓝膜破损而导致的电芯间接触短路现象，可以提高安全性。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本实用新型圆柱锂离子电池模块总成外部整体结构示意图；

图2是本实用新型圆柱锂离子电池模块总成内部整体结构示意图；

图3是本实用新型圆柱锂离子电池模块电芯支架结构示意图；

图4是本实用新型圆柱锂离子电池模块电芯连接极片结构示意图；

图5是本实用新型圆柱锂离子电池模块电芯支架支撑柱结构示意图；

图6是本实用新型圆柱锂离子电池模块电芯采集线束结构示意图；

图7是本实用新型圆柱锂离子电池模块电芯塑料框架整体结构示意图；

图8是本实用新型圆柱锂离子电池模块总成爆炸结构示意图；

图中标记为：1、正极标识；2、模块接插件；3、上环氧板开口；4、上盖板；5、负极标识；6、模块输出负极；7、电池模块总成；8、第一侧盖板；9、塑料卡扣；10、模块输出正极；11、第二侧盖板；12、第一电芯支架；13、输出极沉槽；14、第一温度传感器；15、第二电芯支架；16、卡扣固定孔；17、支架电芯极柱开口；18、电芯极柱；19、极片定位销；20、第二温度传感器；21、圆柱电芯；22、电压采集镍片；23、M6钢丝牙套；24、模块采集线总成；25、支撑柱固定孔；26、电芯圆柱面限位面；27、电芯端面限位面；28、电芯极片电压采集点；29、极片正极固定孔；30、极片负极固定孔；31、极片定位孔；32、负极输出极片；33、正极输出极片；34、第一电芯间连接极片；35、第二电芯间连接极片；36、电芯焊接对准口；37、电芯支架支撑柱；38、电芯避让槽；39、电芯支架端面限位面；40、M6钢丝牙套23；41、M6x10圆柱头螺栓；42、下盖板；43、环氧板卡扣固定孔；44、开口。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”和“第二”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1至图8所示，本实用新型提供了一种圆柱锂离子电池模块装置，包括箱体总成、圆柱电芯21、设置于箱体总成内部且用于对圆柱电芯21提供支撑的第一电芯支架12和第二电芯支架15、用于识别电池正极输出极性的正极标识1和负极标识5、用于模块总正总负输出连接的模块输出负极6和模块输出正极10、用于圆柱电芯21温度采集的第一温度传感器14和第二温度传感器20、与第一电芯支架12和第二电芯支架15连接的电芯支架支撑柱37、用于串联圆柱电芯21的负极输出极片32、正极输出极片33、第一电芯间连接极片34和第二电芯间连接极片35、用于圆柱电芯21电压采集的电压采集镍片22以及用于电芯电压温度采集信号传递的模块采集线总成24和模块接插件2。圆柱电芯21设置多个且相邻两个圆柱电芯21之间具有间隙，第一电芯支架12和第二电芯支架15具有让圆柱电芯21的两端分别插入的定位槽，第一电芯支架12和第二电芯支架15用于圆柱电芯21固定及间隙隔离。

具体地说，如图2、图3和图7所示，第一电芯支架12和第二电芯支架15为相对布置，第一电芯支架12和第二电芯支架15的材质为塑料，第一电芯支架12和第二电芯支架15与箱体总成通过环氧板卡扣进行连接。第一电芯支架12和第二电芯支架15上的定位槽为圆柱槽且定位槽设置多个，定位槽的直径与圆柱电芯21的直径大小相同，所有圆柱电芯21夹在第一电芯支架12和第二电芯支架15之间，第一电芯支架12和第二电芯支架15上的所有定位槽为呈N*M矩阵式分布，采用塑料电芯支架将电芯之间进行成组，每个电芯圆柱面及端面被塑料支架圆柱槽及槽端面有效约束，圆柱电芯21的X、Y、Z三个方向自由度全被有效限制，圆柱电芯21之间不易位移，保障了系统整个生命周期内工作的安全性。电芯端面限位面27为定位槽内与定位槽的轴线相垂直的圆平面，电芯圆柱面限位面26为用于约束圆柱电芯21的圆柱面，第一电芯支架12和第二电芯支架15上并设置有让圆柱电芯21的电芯极柱18穿过的支架电芯极柱18开口17。

如图2、图4和图7所示，电芯塑料支架上相邻电芯之间预留间隙，且有塑料件进行填充，置入塑料支架的相邻电芯之间不接触，每个电芯周边预留散热间隙，保证了模块工作时整体温差，电芯之间的绝缘防护。电芯支架支撑柱37位于第一电芯支架12和第二电芯支架15之间，第一电芯支架12和第二电芯支架15上设置支撑柱固定孔25，电芯支架支撑柱37为塑料件，电芯支架支撑柱37具有让圆柱电芯21嵌入的电芯避让槽38。电芯支架支撑柱37设置多个，电芯支架支撑柱37上设置多个电芯避让槽38。电芯避让槽38为在电芯支架支撑柱37的外表面上设置的圆弧形凹槽，所有电芯避让槽38为在电芯支架支撑柱37上沿周向均匀分布，圆柱电芯21的外圆面与电芯避让槽38内的圆弧面相接触。

如图1、图2和图8所示，箱体总成起到外部绝缘防护的作用，箱体总成为内部中空的矩形箱体，箱体总成包括两个第一侧盖板8、两个第二侧盖板11、位于第一侧盖板8和第二侧盖板11上方的上盖板4以及位于第一侧盖板8和第二侧盖板11下方的下盖板42，两个第一侧盖板8为相对布置，两个第二侧盖板11为相对布置，第一侧盖板8和第二侧盖板11为竖直设置且第一侧盖板8和第二侧盖板11相垂直，上盖板4和下盖板42为水平设置，第一电芯支架12和第二电芯支架15分别与各个第一侧盖板8连接，第一侧盖板8、第二侧盖板11、下盖板42和上盖板4采用环氧板制成。第一侧盖板8、第二侧盖板11、下盖板42和上盖板4采用环氧板卡扣固定在第一电芯支架12和第二电芯支架15上，避免了环氧板放置无法有效定位，相邻盖板之间拼接不易，环氧板整体纤维胶带无法有效控制用量及粘贴位置，操作简单，整体美观。第一电芯支架12和第二电芯支架15上预留卡扣固定孔16，各个盖板上预留匹配安装孔，使用塑料卡扣9将各个盖板与塑料电芯支架进行有效固定，环氧板整体位置精确，塑料卡扣9用量及位置可定义可执行，电池模块整体外部美观。上盖板4上设置让模块接插件2穿过的上环氧板开口33，第一侧盖板8上设置下沉并防护模块正负连接机构的开口44。

如图2、图4和图8所示，第一电芯支架12和第二电芯支架15上均设置有负极输出极片32、正极输出极片33、第一电芯间连接极片34和第二电芯间连接极片35，第一电芯支架12和第二电芯支架15上设置多个第一电芯间连接极片34。第一电芯支架12和第二电芯支架15上设置用于对负极输出极片32、正极输出极片33、第一电芯间连接极片34和第二电芯间连接极片35进行定位的极片定位销19，负极输出极片32、正极输出极片33、第一电芯间连接极片34和第二电芯间连接极片35上设置让极片定位销19插入的极片定位孔31。第一电芯支架12和第二电芯支架15上设置与电压采集镍片22焊接的极片电压采集点。电芯正负极使用铝排进行激光焊接连接，铝排采用整体冲压，并预留了电压采集激光焊接点及总正、总负输出极固定机构，保证了模块连接间的过流，输出极的固定可靠性，采集点的焊接可靠性。

如图2和图6所示，第一温度传感器14和第二温度传感器20与模块接插件2为电连接，第一温度传感器14和第二温度传感器20与圆柱电芯21的圆柱面中部胶粘贴合，使用导热胶水填充第一温度传感器14、第二温度传感器20与电芯圆柱间隙。第一温度传感器14和第二温度传感器20为NTC温度传感器。温度采集使用温感触头直接与电芯圆柱面中部胶粘贴合，使用导热胶水有效填充触头与电芯圆柱间隙，并有效传递电芯整体的温度范围，使温度采集更加真实有效，避免了从电芯极片上采集不准的温度值。

上述结构的圆柱锂离子电池模块装置的装配过程如下：

S1：将圆柱电芯21按照串并联方式对电芯正负极方向进行摆放；

S2：使用M6x10圆柱头螺栓将第一电芯支架12与电芯支架支撑柱37上的M6钢丝牙套2340进行安装固定；

S3：将固定好的第一电芯支架12水平放置于工作台，电芯圆柱面限位面26方向朝上；

S4：将摆放好的圆柱电芯21调整电芯极柱18方向，与第一电芯支架12上的支架电芯极柱18开口17对齐后，依次放入第一电芯支架12上的定位槽中，与电芯圆柱面限位面26和电芯端面限位面27相接触；

S5：调整已入第一电芯支架12上的圆柱电芯21，并将其电芯压实；

S6：将第二电芯支架15通过电芯圆柱面限位面26、电芯端面限位面27与已入第一电芯支架12的圆柱电芯21匹配压实；

S7：使用M6x10圆柱头螺栓41将第二电芯支架15与电芯支架支撑柱37上的M6钢丝牙套2340进行安装固定；

S8：将单侧负极输出极片32、正极输出极片33、第一电芯间连接极片34、第二电芯间连接极片35上的极片定位孔31与第一电芯支架12上的极片定位销19进行定位；

S9：将单侧定位极片后的分总成件移至激光焊接区域，通过极片与电芯焊接对准口36调整焊接位置及激光焊接定位，完成后，对单侧极片进行激光焊接操作；

S10：翻转已焊接单侧极片的分总成，将单侧负极输出极片32、正极输出极片33、第一电芯间连接极片34、第二电芯间连接极片35上的极片定位孔31与第二电芯支架15上的极片定位销19进行定位；

S11：通过极片与电芯焊接对准口36调整焊接位置及激光焊接定位，完成后，对单侧极片进行激光焊接操作；

S12：取模块采集线总成24放置于半总成模块上方，将电压采集镍片22按照第一串电芯极片电压采集点28、第二串电芯极片电压采集点28、第三串电芯极片电压采集点28……进行激光焊接；

S13：将模块采集线总成24上的第一温度传感器14和第二温度传感器20与圆柱电芯21中部用导热硅胶进行粘接；

S14：使用塑料卡扣9通过上盖板4、第一侧盖板8、第二侧盖板11、下盖板42上的环氧板卡扣固定孔16与第一电芯支架12、第二电芯支架15上的卡扣固定孔16进行安装固定；

S15：将模块采集线总成24上模块接插件2通过上环氧板开口3甩出；

S16：极片正极固定孔29、极片负极固定孔30下方第一电芯支架12上预埋M6钢丝牙套23，模块件连接排可通过螺栓直接紧固。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述。显然，本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.圆柱锂离子电池模块装置，包括箱体总成和圆柱电芯，其特征在于：还包括设置于所述箱体总成内部且用于对所述圆柱电芯提供支撑的第一电芯支架和第二电芯支架，圆柱电芯设置多个且相邻两个圆柱电芯之间具有间隙，第一电芯支架和第二电芯支架具有让圆柱电芯的两端分别插入的定位槽；

所述箱体总成包括两个第一侧盖板、两个第二侧盖板以及位于第一侧盖板和第二侧盖板上方的上盖板，两个第一侧盖板为相对布置，所述第一电芯支架和第二电芯支架分别与各个第一侧盖板连接，第一侧盖板、第二侧盖板和上盖板采用环氧板制成；

所述的圆柱锂离子电池模块装置还包括用于所述圆柱电芯温度采集的第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器和第二温度传感器与圆柱电芯的圆柱面中部胶粘贴合，使用导热胶水填充第一温度传感器、第二温度传感器与电芯圆柱间隙。

2.根据权利要求1所述的圆柱锂离子电池模块装置，其特征在于：所述第一电芯支架和第二电芯支架的材质为塑料。

3.根据权利要求1或2所述的圆柱锂离子电池模块装置，其特征在于：所述第一电芯支架和第二电芯支架与所述箱体总成通过环氧板卡扣进行连接。

4.根据权利要求1或2所述的圆柱锂离子电池模块装置，其特征在于：还包括与所述第一电芯支架和第二电芯支架连接的电芯支架支撑柱，电芯支架支撑柱位于第一电芯支架和第二电芯支架之间，电芯支架支撑柱具有让所述圆柱电芯嵌入的电芯避让槽。

5.根据权利要求4所述的圆柱锂离子电池模块装置，其特征在于：所述电芯支架支撑柱设置多个，电芯支架支撑柱上设置多个所述电芯避让槽。

6.根据权利要求1或2所述的圆柱锂离子电池模块装置，其特征在于：还包括用于串联所述圆柱电芯的负极输出极片、正极输出极片、第一电芯间连接极片和第二电芯间连接极片，所述第一电芯支架和所述第二电芯支架上均设置负极输出极片、正极输出极片、第一电芯间连接极片和第二电芯间连接极片。

7.根据权利要求6所述的圆柱锂离子电池模块装置，其特征在于：所述第一电芯支架和所述第二电芯支架上设置用于对所述负极输出极片、正极输出极片、第一电芯间连接极片和第二电芯间连接极片进行定位的极片定位销。

8.根据权利要求1或2所述的圆柱锂离子电池模块装置，其特征在于：所述第一温度传感器和第二温度传感器为NTC温度传感器。

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