CN217009392U - 一种钠离子电池模块及电动车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钠离子电池模块及电动车，涉及电池技术领域，本实用新型的钠离子电池模块，包括壳体和设置在壳体内的多个钠离子电芯，多个钠离子电芯相互连通形成钠离子电池单元，壳体的表面设有正极接口和负极接口，钠离子电池单元的正极用于通过正极接口连接外部设备、钠离子电池单元的负极用于通过负极接口连接外部设备。本实用新型提供的钠离子电池模块，成本较低，轻便、小巧，且具有良好的使用性能。

Description

一种钠离子电池模块及电动车

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种钠离子电池模块及电动车。

背景技术

电动车因具有节能环保、运行经济等优点已被广大消费者广泛接受，目前的电动车普遍采用铅酸电池或者锂离子电池作为电能来源，铅酸电池重量和体积大、冬季出行续航里程不足的缺点给使用者带来诸多不便，锂离子电池成本高、易发生爆炸事故，且在电动车上的使用模式为一体化设计，需要根据不同的车型进行个性化设计，规划型号繁多，限制了锂离子电池的进一步推广。

与此同时，钠离子电池因其轻便、小巧，已经得到了越来越多的应用。钠离子电池经过几十年的研发，目前已进入产业化、规模化应用阶段，产品的低温性能、高倍率充放电性能、循环性能等已得到大量的测试验证，具备与铅酸电池和锂离子电池抗衡的市场竞争力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种钠离子电池模块及电动车，成本较低，轻便、小巧，且具有良好的使用性能。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种钠离子电池模块，其包括壳体和设置在壳体内的多个钠离子电芯，多个钠离子电芯相互连通形成钠离子电池单元，壳体的表面设有正极接口和负极接口，钠离子电池单元的正极用于通过正极接口连接外部设备、钠离子电池单元的负极用于通过负极接口连接外部设备。

可选的，作为一种可实施的方式，还包括设置在壳体内部的电路板，钠离子电池单元的正极和负极均连接于电路板并分别与电路板的正极连接件、负极连接件连通，正极连接件、负极连接件对应安装于正极接口、负极接口内。

可选的，作为一种可实施的方式，钠离子电芯包括电芯本体、设置在电芯本体上的缓冲板和设置在缓冲板上的极耳，相邻两个钠离子电芯的极耳相互连通，电路板架设在缓冲板上，电路板上设有开口，开口用于容纳极耳。

可选的，作为一种可实施的方式，电路板上设有保护电路，保护电路通过电路板与钠离子电池单元连通，或者，电路板上设有熔断丝，熔断丝通过电路板与钠离子电池单元连通。

可选的，作为一种可实施的方式，壳体的内壁设有防火阻燃层，防火阻燃层与钠离子电池单元贴合设置。

可选的，作为一种可实施的方式，壳体包括相互扣合的壳本体和盖体，正极接口和负极接口位于盖体的表面，盖体的表面还设有贯穿盖体相对的两侧面的凹槽，凹槽用于对固定钠离子电池模块的压条进行限位。

可选的，作为一种可实施的方式，还包括电池管理系统，电池管理系统用于监测钠离子电池单元的剩余电量。

一种电动车，其包括车架、设置在车架上的电池箱和设置在电池箱内的如上任意一项的钠离子电池模块。

可选的，作为一种可实施的方式，还包括压条，电池箱包括相对设置的支撑台，钠离子电池模块包括多个，多个钠离子电池模块并排贴合设置于两个支撑台之间，压条设置在多个钠离子电池模块的表面且压条的两端固定在支撑台上。

可选的，作为一种可实施的方式，还包括控制器，控制器与钠离子电池模块电连接，控制器用于控制钠离子电池模块的充放电。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本实用新型提供的钠离子电池模块，包括壳体和设置在壳体内的多个钠离子电芯，多个钠离子电芯相互连通形成钠离子电池单元，壳体的表面设有正极接口和负极接口，钠离子电池单元的正极用于通过正极接口连接外部设备、钠离子电池单元的负极用于通过负极接口连接外部设备。上述钠离子电池模块，将多个钠离子电芯集成于壳体内封装，通过改变多个钠离子电芯之间的串、并联方式、单个钠离子电芯的参数以及壳体的尺寸，可以得到不同容量、尺寸的钠离子电池模块。钠离子电芯具有成本低，安全性与低温性能良好，产业化应用快等优势，由钠离子电芯制备得到的钠离子电池模块成本低、轻便、小巧，且具有良好的使用性能，可用于替换电动车现有的铅酸电池或锂离子电池。通过将壳体的尺寸设置为不大于相应容量的铅酸电池或锂离子电池的外形尺寸，并使壳体的高度与铅酸电池或锂离子电池的相同，即可实现对现有电动车内铅酸电池或锂离子电池的无缝替换。

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为本实用新型实施例提供的钠离子电池模块的外部结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的钠离子电池模块的内部结构示意图；

图3为图2中A-A处的剖视图；

图4为图3中B处的局部放大示意图；

图5为本实用新型实施例提供的钠离子电池模块中钠离子电池单元的连接示意图；

图6为图5中C处的局部放大示意图；

图7为钠离子电池模块的工作原理图。

图标：100-钠离子电池模块；111-正极接口；112-负极接口；113-壳本体；114-盖体；1141-凹槽；120-钠离子电池单元；121-钠离子电芯；1211-电芯本体；1212-缓冲板；1213-极耳；130-电路板；131-开口；132-充电场效应管电路；133-整流/回馈单元；134-电源；135-微控制单元电路；136-分流器电阻；137-通讯电路；138-充电接口；140-防火阻燃层。

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“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。

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。

请参照图1至图3，本实施例提供一种钠离子电池模块100，其包括壳体和设置在壳体内的多个钠离子电芯121，多个钠离子电芯121相互连通形成钠离子电池单元120，壳体的表面设有正极接口111和负极接口112，钠离子电池单元120的正极用于通过正极接口111连接外部设备、钠离子电池单元120的负极用于通过负极接口112连接外部设备。

将多个容量、内阻、电压和自放电等参数在设定偏差范围内的钠离子电芯121进行串联或并联，组合成一个钠离子电池单元120，并将钠离子电池单元120封装于壳体内部以形成钠离子电池模块100。钠离子电池单元120的正极和负极分别通过壳体上的正极接口111和负极接口112与外部设备连接。

钠离子电芯121的外壁可以为软包的方形或圆柱形，多个钠离子电芯121之间可以采用双面胶或固定胶相互固定，防止钠离子电芯121在使用过程中出现相对位移及由此产生的摩擦生热。壳体可以为塑料壳体或金属壳体，防护等级为IP67。

多个钠离子电芯121之间可以依次串联，也可以相互并联。以串联为例，多个容量、内阻、电压和自放电等参数在设定偏差范围内的钠离子电芯121按照正负电极交错排列的方式组合成钠离子电池单元120，前一钠离子电芯121的正极与后一钠离子电芯121的负极连接。

上述钠离子电池模块100，将多个钠离子电芯121集成于壳体内封装，通过改变多个钠离子电芯121之间的串、并联方式、单个钠离子电芯121的参数以及壳体的尺寸，可以得到不同容量、尺寸的钠离子电池模块100。钠离子电芯121具有成本低，安全性与低温性能良好，产业化应用快等优势，由钠离子电芯121制备得到的钠离子电池模块100成本低、轻便、小巧，且具有良好的使用性能，可用于替换电动车现有的铅酸电池或锂离子电池。通过将壳体的尺寸设置为不大于相应容量的铅酸电池或锂离子电池的外形尺寸，并使壳体的高度与铅酸电池或锂离子电池的相同，即可实现对现有电动车内铅酸电池或锂离子电池的无缝替换。

可选的，本实用新型实施例的一种可实现的方式中，壳体包括相互扣合的壳本体113和盖体114，正极接口111和负极接口112位于盖体114的表面，盖体114的表面还设有贯穿盖体114相对的两侧面的凹槽1141，凹槽1141用于对固定钠离子电池模块100的压条进行限位。

壳本体113用于容纳钠离子电池单元120，盖体114与壳本体113扣合后能将钠离子电池单元120密封。正极接口111和负极接口112设置于盖体114上，以方便钠离子电池单元120的正极和负极与外部设备连接。钠离子电池模块100安装于电动车时，需要采用压条将钠离子电池模块100压紧在电池箱内，以防止在运动过程中，钠离子电池模块100在电池箱内发生位移。盖体114表面的凹槽1141用于对压条进行限位，凹槽1141的底部与压条的表面相接触，凹槽1141相对的两个侧壁则与压条的两个侧壁相接触，以防止压条与钠离子电池模块100之间发生相对位移。

可选的，本实用新型实施例的一种可实现的方式中，壳体的内壁设有防火阻燃层140，防火阻燃层140与钠离子电池单元120贴合设置。

壳体的内壁涂敷防火阻燃材料以形成防火阻燃层140，防火阻燃层140与钠离子电池单元120的外壁贴合设置，起到阻燃隔热的作用。当多个钠离子电池模块100同时工作时，可以在某个钠离子电池模块100出现安全隐患(比如过温、短路或燃烧)时，防止热扩散，提高电动车的安全等级。

请参照图2至图4，可选的，本实用新型实施例的一种可实现的方式中，还包括设置在壳体内部的电路板130，钠离子电池单元120的正极和负极均连接于电路板130并分别与电路板130的正极连接件、负极连接件连通，正极连接件、负极连接件对应安装于正极接口111、负极接口112内。

通过在特定位置覆铜的电路板130，实现钠离子电池单元120的正极与电路板130上的正极连接件电连接、负极与电路板130上的负极连接件电连接，再通过正极连接件和负极连接件，对应安装于正极接口111和负极接口112内，以与外部设备连通。

可选的，本实用新型实施例的一种可实现的方式中，电路板130上设有保护电路，保护电路通过电路板130与钠离子电池单元120连通，或者，电路板130上设有熔断丝，熔断丝通过电路板130与钠离子电池单元120连通。

钠离子电池单元120通过电路板130上的保护电路输出充放电接口，保护电路对串联或并联后的钠离子电芯121进行过流、过温和过充等保护。应理解，保护电路上元器件的耐压等级应不低于钠离子电池单元120的电压，保护电路可以不包括放电保护功能，元器件的耐压等级根据钠离子电池单元120的最终电压等级进行选型。

请参照图4至图6，可选的，本实用新型实施例的一种可实现的方式中，钠离子电芯121包括电芯本体1211、设置在电芯本体1211上的缓冲板1212和设置在缓冲板1212上的极耳1213，相邻两个钠离子电芯121的极耳1213相互连通，电路板130架设在缓冲板1212上，电路板130上设有开口131，开口131用于容纳极耳1213。

电芯本体1211上设有缓冲板1212，缓冲板1212与电路板130接触，用于支撑电路板130并保护电芯本体1211和极耳1213，缓冲板1212能够导电，极耳1213通过缓冲板1212从电芯本体1211中将正负极引出。根据钠离子电芯121厚度设定电路板130上的覆铜位置，以便将相邻两个钠离子电芯121的极耳1213通过两两对折焊接实现连通。电路板130上对应极耳1213的位置设有开口131，开口131用于将极耳1213露出，以防止电路板130与极耳1213之间发生干涉。

应理解，每个缓冲板1212上均设有两个极性相反的极耳1213，当钠离子电芯121包括多个时，位于中间部位的钠离子电芯121的两个极耳1213分别与其两侧的钠离子电芯121的极耳1213连通，位于两端的钠离子电芯121的一个极耳1213与相邻的钠离子电芯121的连通、另一个极耳则作为钠离子电池单元120的正极或负极，与电路板130连通。

可选的，本实用新型实施例的一种可实现的方式中，还包括电池管理系统，电池管理系统用于监测钠离子电池单元120的剩余电量。

电池管理系统用于监测钠离子电池单元120的剩余电量，通过智能化管理，保证剩余电量维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对钠离子电池模块100造成损伤，延长钠离子电池模块100的使用寿命，并监控钠离子电池模块100的状态。将钠离子电池模块100的充放电管理交由电池管理系统执行，不采用过放保护电路，且可将运算以及保护功能交给电动车的控制器或外部充电器，降低了钠离子电池模块100的成本。

请结合参照图7，示例地，电路板130上还设有温度传感器、电压/电流采样电路、均衡电路、微控制单元电路135、充电场效应管电路132、DC/DC(直流变直流)电路、通讯电路137和整流/回馈单元133，温度传感器、电压/电流采样电路、均衡电路、微控制单元电路135、充电场效应管电路132、DC/DC电路、通讯电路137和整流/回馈单元133均通过电路板130与钠离子电池单元120连通，对于上述结构，可以采用软件控制方式，也可以采用纯硬件保护板方式，但管理方式均不包含充放电管理功能。此外，通讯电路137还与电源134连接，钠离子电池单元120还与充电接口138连通，并通过分流器电阻136与负极接口112连通。

本实用新型实施例还公开了一种电动车，其包括车架、设置在车架上的电池箱和设置在电池箱内的如上任意一项的钠离子电池模块100。该电动车包含与前述实施例中的钠离子电池模块100相同的结构和有益效果。钠离子电池模块100的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。

可选的，本实用新型实施例的一种可实现的方式中，还包括压条，电池箱包括相对设置的支撑台，钠离子电池模块100包括多个，多个钠离子电池模块100并排贴合设置于两个支撑台之间，压条设置在多个钠离子电池模块100的表面且压条的两端固定在支撑台上。

电池箱内设有相对的两个支撑台，多个钠离子电池模块100并排贴合设置在两个支撑台之间且位于两端的两个钠离子电池模块100分别与两个支撑台的侧壁贴合，多个钠离子电池模块100的底部与电池箱的底部贴合。多个钠离子电池模块100顶部设有压条，压条的两端延伸至支撑台的表面并固定在支撑台上，压条将多个钠离子电池模块100同时压紧在电池箱内部，以提高电动车的固定强度，防止钠离子电池模块100在电动车行驶过程中发生松动，保障钠离子电池模块100运行的可靠性。多个钠离子电池模块100之间可以采用连接器相互连接，连接器的防护等级可以为IP67。

可选的，本实用新型实施例的一种可实现的方式中，还包括控制器，控制器与钠离子电池模块100电连接，控制器用于控制钠离子电池模块100的充放电。

电动车的控制器与钠离子电池模块100电连接，可以通过控制器对钠离子电池模块100的充放电进行管理，不采用过放保护电路，降低了钠离子电池模块100的成本。

以上所述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)

1.一种钠离子电池模块，其特征在于，包括壳体和设置在所述壳体内的多个钠离子电芯，多个所述钠离子电芯相互连通形成钠离子电池单元，所述壳体的表面设有正极接口和负极接口，所述钠离子电池单元的正极用于通过所述正极接口连接外部设备、所述钠离子电池单元的负极用于通过所述负极接口连接外部设备。

2.根据权利要求1所述的钠离子电池模块，其特征在于，还包括设置在所述壳体内部的电路板，所述钠离子电池单元的正极和负极均连接于所述电路板并分别与所述电路板的正极连接件、负极连接件连通，所述正极连接件、所述负极连接件对应安装于所述正极接口、所述负极接口内。

3.根据权利要求2所述的钠离子电池模块，其特征在于，所述钠离子电芯包括电芯本体、设置在所述电芯本体上的缓冲板和设置在所述缓冲板上的极耳，相邻两个所述钠离子电芯的极耳相互连通，所述电路板架设在所述缓冲板上，所述电路板上设有开口，所述开口用于容纳所述极耳。

4.根据权利要求2所述的钠离子电池模块，其特征在于，所述电路板上设有保护电路，所述保护电路通过所述电路板与所述钠离子电池单元连通，或者，所述电路板上设有熔断丝，所述熔断丝通过所述电路板与所述钠离子电池单元连通。

5.根据权利要求1所述的钠离子电池模块，其特征在于，所述壳体的内壁设有防火阻燃层，所述防火阻燃层与所述钠离子电池单元贴合设置。

6.根据权利要求1所述的钠离子电池模块，其特征在于，所述壳体包括相互扣合的壳本体和盖体，所述正极接口和所述负极接口位于所述盖体的表面，所述盖体的表面还设有贯穿所述盖体相对的两侧面的凹槽，所述凹槽用于对固定所述钠离子电池模块的压条进行限位。

7.根据权利要求1所述的钠离子电池模块，其特征在于，还包括电池管理系统，所述电池管理系统用于监测所述钠离子电池单元的剩余电量。

8.一种电动车，其特征在于，包括车架、设置在所述车架上的电池箱和设置在所述电池箱内的如权利要求1至7中任意一项所述的钠离子电池模块。

9.根据权利要求8所述的电动车，其特征在于，还包括压条，所述电池箱包括相对设置的支撑台，所述钠离子电池模块包括多个，多个所述钠离子电池模块并排贴合设置于两个所述支撑台之间，所述压条设置在多个所述钠离子电池模块的表面且所述压条的两端固定在所述支撑台上。

10.根据权利要求8所述的电动车，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述钠离子电池模块电连接，所述控制器用于控制所述钠离子电池模块的充放电。

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