CN217134537U - 电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池模组，包括依次排布的多个电芯和设置在多个电芯两侧的模组端板，多个电芯和模组端板的外侧捆绑有扎带，相邻两个电芯之间、电芯与模组端板之间均形成有隔热间隙，电池模组还包括：隔热部件和散热部件，各个隔热间隙内设置有隔热部件和/或散热部件；其中，散热部件具有隔热腔，隔热部件由弹性材料制成，以通过隔热部件缓冲散热部件的变形。本申请的电池模组解决了现有技术中的电池模组的循环寿命较低的问题。

Description

电池模组

技术领域

本实用新型涉及电池领域，具体而言，涉及一种电池模组。

背景技术

风冷电池模组是储能电池PACK的重要组成部分。风冷模组的结构形式对电池的循环寿命起到至关重要的作用。在循环充放电运行过程中，电芯会处于膨胀-收缩的循环受力，需要在模组设计时，考虑这种膨胀-收缩循环受力，以保证电池的循环寿命；并且，当某颗电芯出现热失控时，电芯间需要做防护，以阻止或延缓电芯热蔓延，保证模组及系统安全。

目前，部分风冷电池模组，通过两条绷带，将电芯困扎在一起，电芯间夹装隔热材料(泡棉/气凝胶毡等)。当某颗电芯出现问题时，可减缓或阻断模组内的热蔓延，保证了电芯及系统的安全。但由于电芯间紧挨，减小了风冷时电芯的散热面积，分冷电池模组组成的系统会将系统温差，拉大到12～15℃，1C时，电芯温差能达到20℃，导致系统报警，使系统不能正常工作，高的温升、温差缩短了系统的循环寿命，降低了收益。

另一部分风冷模组，在电芯间夹装铝型材口琴管，铝型材在电池循环膨胀-收缩时，会发生变形，电芯产生的变形通过捆绑轧带吸收。口琴管的存在能降低模组的温差和温升，为电池的循环充放电提供温度保证，提高了系统的稳定性及循环寿命。但是，由于电芯的微小变形都通过轧带吸收，提高了轧带的技术要求，轧带在循环受力的情况下，在电池循环后期存在较大的轧带疲劳松脱或裂开的风险。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电池模组，以解决现有技术中的电池模组的循环寿命较低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电池模组，包括依次排布的多个电芯和设置在多个电芯两侧的模组端板，多个电芯和模组端板的外侧捆绑有扎带，相邻两个电芯之间、电芯与模组端板之间均形成有隔热间隙，电池模组还包括：隔热部件和散热部件，各个隔热间隙内设置有隔热部件和/或散热部件；其中，散热部件具有隔热腔，隔热部件由弹性材料制成，以通过隔热部件缓冲散热部件的变形。

进一步地，隔热部件和散热部件均为多个，多个隔热部件和多个散热部件均沿多个电芯的分布方向分布。

进一步地，多个隔热部件和多个散热部件沿电芯的分布方向依次交错布置。

进一步地，电芯与两个模组端板之间的隔热间隙内均设置有隔热部件。

进一步地，多个隔热部件沿多个电芯的分布方向的最大变形距离大于多个散热部件沿多个电芯的分布方向的最大变形距离。

进一步地，各个隔热间隙内设置有一个隔热部件或者一个散热部件。

进一步地，至少一个隔热间隙内设置有隔热部件和散热部件。

进一步地，散热部件包括两个相对设置的散热板和位于两个散热板之间的肋板，两个散热板分别用于与相邻的两个电芯的侧边贴合，肋板的两端分别与两个散热板连接，肋板与散热板倾斜设置。

进一步地，各个散热部件包括多个肋板，多个肋板沿电芯的延伸方向分布；各个散热部件中的相邻两个肋板之间相倾斜地设置。

进一步地，各个散热部件包括7个肋板；和/或散热部件为口琴管；和/或散热部件的厚度为0.8mm至1mm。

应用本实用新型的技术方案，本申请提供的电池模组包括依次排布的多个电芯和设置在多个电芯两侧的模组端板，多个电芯和模组端板的外侧捆绑有扎带，相邻两个电芯之间、电芯与模组端板之间均形成有隔热间隙，电池模组还包括：隔热部件和散热部件，各个隔热间隙内设置有隔热部件和/或散热部件；其中，散热部件具有隔热腔，隔热部件由弹性材料制成，以通过隔热部件缓冲散热部件的变形。本实用新型主要通过隔热部件来吸收电芯产生的变形，缓解电池的膨胀，抑制热扩散，又通过散热部件对电池进行散热、降温，这样，能保证电池模组的高效散热，又能保证约束和达到缓冲电池膨胀的效果，从而延长了电池模组的使用寿命。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书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示出了根据本实用新型的电池模组的实施例的电池模组的整体结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的电池模组的实施例的散热部件的具体结构的示意图；

图3示出了根据本实用新型的电池模组的实施例的电池模组的正视图；

图4示出了根据本实用新型的电池模组的实施例的电池模组的侧视图；

图5示出了根据本实用新型的电池模组的实施例的电池模组的俯视图；

图6示出了根据本实用新型的电池模组的实施例的隔热部件的收缩结构示意图；以及

图7示出了根据本实用新型的电池模组的实施例的工作原理的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、电芯；20、模组端板；120、扎带；30、隔热部件；40、散热部件；400、隔热腔；41、散热板；42、肋板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

请参考图1至图7，本实用新型提供了一种电池模组，包括依次排布的多个电芯10和设置在多个电芯10两侧的模组端板20，多个电芯10和模组端板20的外侧捆绑有扎带120，相邻两个电芯10之间、电芯10与模组端板20之间均形成有隔热间隙，电池模组还包括：隔热部件30和散热部件40，各个隔热间隙内设置有隔热部件30和/或散热部件40；其中，散热部件40具有隔热腔400，隔热部件30由弹性材料制成，以通过隔热部件30缓冲散热部件40的变形。

本申请提供的电池模组包括依次排布的多个电芯10和设置在多个电芯10两侧的模组端板20，多个电芯10和模组端板20的外侧捆绑有扎带120，相邻两个电芯10之间、电芯10与模组端板20之间均形成有隔热间隙，电池模组还包括：隔热部件30和散热部件40，各个隔热间隙内设置有隔热部件30和/或散热部件40；其中，散热部件40具有隔热腔400，隔热部件30由弹性材料制成，以通过隔热部件30缓冲散热部件40的变形。本实用新型主要通过隔热部件30来吸收电芯10产生的变形，缓解电池的膨胀，抑制热扩散，又通过散热部件40对电池进行散热、降温，这样，能保证电池模组的高效散热，又能保证约束和达到缓冲电池膨胀的效果，从而延长了电池模组的使用寿命。

在本实用新型的实施例中，隔热部件30和散热部件40均为多个，多个隔热部件30和多个散热部件40均沿多个电芯10的分布方向分布。具体地，多个电芯10的分布方向为整个电池模组的长度方向。

如图1和图3所示，各个隔热间隙内设置有一个隔热部件30或者一个散热部件40；并且，至少一个隔热间隙内设置有隔热部件30和散热部件40。

优选地，多个隔热部件30和多个散热部件40沿电芯10的分布方向依次交错布置。这样布置，不仅能通过隔热部件30来吸收电芯的膨胀，以达到缓解电池膨胀的效果，还能起到抑制电芯10热失控导致的热扩散，并通过散热部件40的作用来降低相邻电芯10的温度和温差或整个电池模组的温度和温差，保证电池模组的温度的一致性，从而延长了电池模组的系统的使用寿命。

优选地，隔热部件30为气凝胶毡或泡棉。

优选地，扎带120为钢扎带。

具体地，隔热部件30有一定的弹性，在扎带120绷紧时，会有约20％的压缩量,如图6所示，b₀为隔热部件30原始的厚度，b₁为隔热部件压缩后的厚度。电芯10在充放电过程中，会发生膨胀-收缩的现象，会扯扎带120，然后使扎带120进行收缩。由于模组中弹性的隔热部件30的存在，在电芯10膨胀时，隔热部件30会进一步收缩，以避让膨胀的电芯10，减小了电芯10因膨胀作用对扎带120的影响，延长了扎带120的寿命，以防止在电池循环后期，由于电芯10的反复收膨胀-收缩，最终导致扎带120疲劳断裂的情况出现。另外，由试验表明，由于电芯10间由缓冲弹性材料(隔热部件30)的存在，增长了电芯10及电池模组的循环使用寿命。

在本实用新型的实施例中，电芯10与两个模组端板20之间的隔热间隙内均设置有隔热部件30。由于隔热部件30能将大部分热量进行阻隔，抑制或缓减热失控的发生，因此将隔热部件30设置在电芯10与两个模组端板20之间能有效减少电芯10散发的热量对模组端板20之间的影响。

具体地，多个隔热部件30沿多个电芯10的分布方向的最大变形距离大于多个散热部件40沿多个电芯10的分布方向的最大变形距离。

如图2和图3所示，散热部件40包括两个相对设置的散热板41和位于两个散热板41之间的肋板42，两个散热板41分别用于与相邻的两个电芯10的侧边贴合，肋板42的两端分别与两个散热板41连接，肋板42与散热板41倾斜设置。

具体地，各个散热部件40包括多个肋板42，多个肋板42沿电芯10的延伸方向分布；各个散热部件40中的相邻两个肋板42之间相倾斜地设置。

在本申请的实施例中，优选地，各个散热部件40包括7个肋板42；和/或散热部件40为口琴管；和/或散热部件40的厚度为0.8mm至1mm。

具体地，口琴管为铝型材，优选地，口琴管的材质为6061型铝合金。铝型材在电池循环膨胀-收缩时，发生变形，电芯产生的变形通过捆绑扎带120吸收。

其中，口琴管能降低温差和温升，为电池的循环放电提供温度保证，提高电池模组的系统的稳定性及循环寿命，在相邻的电芯10之间的隔热间隙设置口琴管对电池进行降温，使电池在高倍率充放电时不会出现温度过高、模组温差过大的情况。

具体地，如图7所示，由于口琴管的存在，减小了口琴管相邻电芯10温度。当电池模组中没有口琴管散热措施时，一般在电池模组中，需要进行绝缘防护，电池模组的上方被PC绝缘材料盖住，因此，电芯10只能从电池模组的宽度方向进行散热，电芯10散热面积较小。增加口琴管后，间接的将电芯10大面参与到散热过程中：如图7的能量流动方向，电芯10热量传导到接触的口琴管上，口琴管是铝合金材质的，传热系数高，能将热量快速的传递到口琴管壁的另一面。又如图7的风速方向，口琴管能流过空气，由于口琴管的散热板41的壁面较大，空气能带走较多的热量。

同时，又由于口琴管具有肋板42，肋板42能破坏流过口琴管内的各个壁面的边界层，相对的增大热传导系数，使流过口琴管的空气带走更多的热量。通过分析，在口琴管内设置的肋板42既能破坏边界层，又能在电池模组的长度方向上形成足够的热阻来阻碍口琴管相邻两端的电芯10间在电池模组长度方向上的热量传递，进而起到抑制热失控蔓延的作用，同时经过CAE力学分析，由于肋板42的存在，口琴管在一定程度上能承受电芯10的膨胀力。

在本申请的实施例的具体实施过程中，当某颗电池发生热失控时，隔热部件30能将大部分热量进行阻隔，抑制或减缓热失控的发生；当电池发生在靠近散热部件40附近时，热量通过散热部件40的传导路径，根据热传导和热阻的概念，热阻与截面积成反比。

优选地，散热部件40的厚度约0.9mm，厚度很小，截面积很小，且散热部件40的肋板42共有7个，整体来看，导致整个散热部件40在水平方向的热阻很大。经实验测试，散热部件40可实现对热失控电芯的抑制作用。其中，散热部件40的传导路径如图2所示。

综上，本申请的电池模组为风冷散热，通过隔热部件30和散热部件40的作用，既能抑制电芯10热失控蔓延，保证电芯10和成电池模组后的系统的安全；又能吸收缓解电芯10循环膨胀-收缩力，通过带有弹性的隔热部件30进行吸收，增加了电芯10的循环寿命。同时，通过对隔热部件30和散热部件40(口琴管)的交错布置，降低了相邻电芯10的温度或整个电池模组的温度，保证了电芯10能有一个较好的电芯温度。这样，保障了电芯10循环寿命，进而最终保障了储能系统的循环寿命，保障了业主的收益。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请提供的电池模组包括依次排布的多个电芯10和设置在多个电芯10两侧的模组端板20，多个电芯10和模组端板20的外侧捆绑有扎带120，相邻两个电芯10之间、电芯10与模组端板20之间均形成有隔热间隙，电池模组还包括：隔热部件30和散热部件40，各个隔热间隙内设置有隔热部件30和/或散热部件40；其中，散热部件40具有隔热腔400，隔热部件30由弹性材料制成，以通过隔热部件30缓冲散热部件40的变形。本实用新型主要通过隔热部件30来吸收电芯10产生的变形，缓解电池的膨胀，抑制热扩散，又通过散热部件40对电池进行散热、降温，这样，能保证电池模组的高效散热，又能保证约束和达到缓冲电池膨胀的效果，从而延长了电池模组的使用寿命。

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)

1.一种电池模组，包括依次排布的多个电芯(10)和设置在所述多个电芯(10)两侧的模组端板(20)，所述多个电芯(10)和所述模组端板(20)的外侧捆绑有扎带(120)，其特征在于，相邻两个所述电芯(10)之间、所述电芯(10)与所述模组端板(20)之间均形成有隔热间隙，所述电池模组还包括：

隔热部件(30)和散热部件(40)，各个所述隔热间隙内设置有所述隔热部件(30)和/或所述散热部件(40)；

其中，所述散热部件(40)具有隔热腔(400)，所述隔热部件(30)由弹性材料制成，以通过所述隔热部件(30)缓冲所述散热部件(40)的变形。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述隔热部件(30)和所述散热部件(40)均为多个，多个所述隔热部件(30)和多个所述散热部件(40)均沿所述多个电芯(10)的分布方向分布。

3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，多个所述隔热部件(30)和多个所述散热部件(40)沿所述电芯(10)的分布方向依次交错布置。

4.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述电芯(10)与两个所述模组端板(20)之间的隔热间隙内均设置有所述隔热部件(30)。

5.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，多个所述隔热部件(30)沿所述多个电芯(10)的分布方向的最大变形距离大于多个所述散热部件(40)沿所述多个电芯(10)的分布方向的最大变形距离。

6.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，各个所述隔热间隙内设置有一个所述隔热部件(30)或者一个所述散热部件(40)。

7.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，至少一个所述隔热间隙内设置有所述隔热部件(30)和所述散热部件(40)。

8.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述散热部件(40)包括两个相对设置的散热板(41)和位于两个所述散热板(41)之间的肋板(42)，两个所述散热板(41)分别用于与相邻的两个所述电芯(10)的侧边贴合，所述肋板(42)的两端分别与两个所述散热板(41)连接，所述肋板(42)与所述散热板(41)倾斜设置。

9.根据权利要求8所述的电池模组，其特征在于，各个所述散热部件(40)包括多个所述肋板(42)，多个所述肋板(42)沿所述电芯(10)的延伸方向分布；各个所述散热部件(40)中的相邻两个所述肋板(42)之间相倾斜地设置。

10.根据权利要求8所述的电池模组，其特征在于，

各个所述散热部件(40)包括7个所述肋板(42)；和/或

所述散热部件(40)为口琴管；和/或

所述散热部件(40)的厚度为0.8mm至1mm。

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