CN217589199U - 一种电芯载具及动力电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于动力电池技术领域，公开了一种电芯载具及动力电池。该电芯载具包括托盘，所述托盘的顶面设置有沿第一方向排列的多个定位部，每个所述定位部包括沿第二方向排列的多个定位槽，所述定位槽用于放置电芯，所述第一方向与所述第二方向呈夹角设置；所述托盘内设置有散热流道，所述散热流道连通有进口和出口。电芯载具既具有承载固定电芯的作用，还具有冷却电芯的作用，不需额外增加液冷板，有利于减少电芯模组中零件的数量，降低成本。电芯产生的热量通过托盘传递至散热流道内的冷却流体，因托盘固定电芯，托盘与电芯的接触面积较大，热传递效果好，有利于提高散热效率。动力电池零件数量少，电芯散热效果好。

Description

一种电芯载具及动力电池

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种电芯载具及动力电池。

背景技术

近年来，新能源汽车有了飞跃式发展，尤其是以锂电池为动力的新能源汽车。锂电池中圆柱形电芯在动力系统中应用广泛，由于其单体容量小，会导致单串电池数量较多。

行业内圆柱电芯模组中，多个电芯呈矩阵排布后，每两排电芯为一组，每组相邻的两排电芯之间设置有波浪形的液冷板，液冷板与电芯的侧面接触，通过液冷板与电芯的热交换，控制电芯的温度，避免电芯因为温度异常而引发安全事故。

现有电芯模组中，每个电芯仅一侧部分表面与液冷板接触，热传递面积小，导热效率低；且液冷板只有冷却功能，电芯模组仍需要额外构件来支撑电芯、提高电芯模组的结构强度，导致电芯模组内结构件较多，成本高。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种电芯载具，具有承载电芯以及冷却电芯的功能，不需额外单独设置液冷板，有利于减少零件数量，降低成本。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电芯载具，包括托盘，所述托盘的顶面设置有沿第一方向排列的多个定位部，每个所述定位部包括沿第二方向排列的多个定位槽，所述定位槽用于放置电芯，所述第一方向与所述第二方向呈夹角设置；

所述托盘内设置有散热流道，所述散热流道连通有进口和出口。

作为上述电芯载具的一种可选方案，所述托盘包括：

托盘本体，所述定位部设置于所述托盘本体上，所述托盘本体的底面设置有凹陷区；

密封盖，所述密封盖密封连接所述托盘本体的底面，所述密封盖与所述凹陷区围成所述散热流道。

作为上述电芯载具的一种可选方案，所述凹陷区内设置有台阶定位面，所述密封盖与所述凹陷区的形状及大小相同，所述密封盖密封固定于所述台阶定位面上。

作为上述电芯载具的一种可选方案，所述电芯载具还包括导热层，所述导热层至少覆盖所述定位槽的底面。

作为上述电芯载具的一种可选方案，所述导热层的高度不低于所述电芯高度的50％。

作为上述电芯载具的一种可选方案，所述托盘包括底板、围绕所述底板周向设置且与所述底板连接的侧板以及凸设于所述底板顶面的多个定位套，所述定位套与所述底板围成所述定位槽；

所述导热层填充于所述侧板与所述定位套之间的间隙、所述定位套与所述电芯之间的间隙以及相邻所述定位套之间的间隙。

作为上述电芯载具的一种可选方案，所述定位部中相邻的两个所述定位套接触或部分重合；

和/或，相邻两个所述定位部中相邻的两个所述定位套接触或部分重合。

作为上述电芯载具的一种可选方案，所述定位槽的底面设置有通孔，所述散热流道包括沿第二方向延伸分支流道，每个所述定位部的相对两侧均设置有所述分支流道。

本实用新型的另一个目的在于提供一种动力电池，不需额外单独设置液冷板来冷却电芯，零件数量少，成本低。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种动力电池，包括箱体、电芯以及上述的电芯载具，所述电芯载具设置于所述箱体内，所述托盘的底面与所述箱体的底面间隔设置，所述托盘的底面设置有与所述定位槽连通的通孔。

作为上述动力电池的一种可选方案，所述托盘与所述箱体的接触面之间设置有隔热层。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的电芯载具既具有承载固定电芯的作用，还具有冷却电芯的作用，不需额外增加液冷板，有利于减少电芯模组中零件的数量，降低成本。电芯产生的热量通过托盘传递至散热流道内的冷却流体，因托盘固定电芯，托盘与电芯的接触面积较大，热传递效果好，有利于提高散热效率。

本实用新型提供的动力电池零件数量少，电芯散热效果好。

附图说明

图1是本实用新型提供的动力电池的爆炸图；

图2是本实用新型提供的电芯载具在一个视角下的结构示意图；

图3是本实用新型提供的电芯载具在另一个视角下的结构示意图；

图4是本实用新型提供的托盘在一个视角下的结构示意图；

图5是本实用新型提供的电芯载具的俯视图；

图6是图5中A-A向剖视图；

图7是图5中B-B向剖视图；

图8是本实用新型提供的托盘本体的仰视图；

图9是本实用新型提供的密封盖的结构示意图；

图10是本实用新型提供的托盘局部的剖视图；

图11是本实用新型提供的电芯载具的剖视图。

图中：

100、电芯模组；201、底座；202、箱盖；10、电芯载具；1、托盘；11、托盘本体；111、底板；1111、第一凹槽；1112、第二凹槽；112、侧板；113、凸缘；114、定位套；115、通孔；12、密封盖；121、第一密封板；122、第二密封板；13、接头；2、导热层；20、电芯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提供了一种动力电池，包括箱体以及设置在箱体内的电芯模组100。箱体包括底座201和箱盖202，底座201设置有容纳腔，电芯模组100安装于容纳腔内，箱盖202与底座201连接，并封闭容纳腔的开口，以通过箱体保护电芯模组100。

可选地，箱盖202与底座201通过螺钉固定连接，拆装方便。

电芯模组100包括电芯载具10和多个电芯20。电芯载具10用于承载固定电芯20，以保证电芯20在箱体内位置稳定。因电芯20在工作过程中会产生热量，为了及时排出电芯20工作时产生的热量，保证电芯20工作环境温度正常，本实施例中电芯载具10集成有冷却功能，能够降低电芯20的温度，提高电芯模组100的安全性能。

具体地，电芯载具10包括托盘1，托盘1的顶面设置有沿第一方向Y排列的多个定位部，每个定位部包括沿第二方向X排列的多个定位槽，定位槽用于放置电芯20，以方便对电芯20定位。其中，第一方向Y与第二方向X呈夹角设置。

为使托盘1具有冷却功能，托盘1内设置有散热流道，散热流道连通有进口和出口。电芯20工作时产生的热量与托盘1热交换，通过进口向散热流道内通入冷却流体，通过出口将散热流道内的冷却流体排出，能够实现散热流道内的冷却流体的流动，以便通过冷却流体的流动将托盘1吸收的热量排出。

本实施例中，托盘1既具有承载固定电芯20的作用，还具有冷却电芯20的作用，不需额外增加液冷板，有利于减少电芯模组100中零件的数量，降低成本。电芯20产生的热量通过托盘1传递至散热流道内的冷却流体，因托盘1固定电芯20，托盘1与电芯20的接触面积较大，热传递效果好，有利于提高散热效率。

进一步地，为了方便电芯20热失控后喷射出的高温气体或喷射物排出箱体外，托盘1与箱体的底面间隔设置，以形成泄压腔，定位槽的底面设置有通孔115，通孔115连通泄压腔，箱体上设置有与泄压腔连通的泄压阀，泄压阀能够在泄压腔内压力达到一定值时打开，以便电芯20热失控喷射出的气体及时排出。

为合理布局散热流道及通孔115，避免二者相互干扰，散热流道包括多个沿第二方向X延伸的分支流道，每个定位部的两侧均设置有分支流道，通孔115位于相邻的两个分支流道之间，且间隔设置。上述设置，使得散热流道在托盘1底面的面积占比较大，有利于提高散热效果。

如图2和图3所示，托盘1包括托盘本体11和密封盖12。进口、出口和定位部均设置于托盘本体11上，托盘本体11的底面设置有凹陷区；密封盖12密封连接托盘本体11的底面，密封盖12与凹陷区围成散热流道。通过将托盘本体11和密封盖12配合围成散热流道，散热流道的加工难度低，散热流道的形状不受限，能够根据实际需要加工，以更好地利用托盘本体11底面的有效区域，有利于提高散热效率。

可选地，进口和出口处通过焊接等方式密封连接有接头13，接头13可以通过快速插头与管路连接，以便实现冷却流体进出。

本实施例中，电芯20为圆柱电芯，对应地，定位槽为圆柱槽，通孔115为圆孔。为了合理利用空间，多个电芯20呈多排设置，相邻两排电芯20错开设置，从而提高托盘1上电芯20的承载量。进一步地，分支流道以波浪状延伸，能够在使电芯20排布紧凑的基础上，增大分支流道的占用面积，以提高散热效果。

如图4-图7所示，托盘本体11包括底板111、环绕底板111周部设置且与底板111连接的侧板112以及凸设在底板111顶面的多个定位套114。定位套114与底板111围成定位槽。本实施例中，多个定位套114沿第一方向Y排列形成定位部。通过定位套114与底板111配合围成定位槽，能够减小未设置定位槽处的托盘1的厚度，从而减少托盘本体11使用的材料，降低成本，同时，也可以减小托盘本体11的重量，从而减轻电芯模组100的重量，降低对箱体强度要求。定位套114还可以加强托盘本体11的强度，以满足承载电芯20的强度需求。

如图8所示，凹陷区包括第一凹槽1111和第二凹槽1112。第一凹槽1111沿第二方向X延伸，第一凹槽1111设置有多个，第一凹槽1111与定位部沿第一方向Y交替设置，以使每个定位部的相对两侧均对应设置有第一凹槽1111。第二凹槽1112设置有两个，多个第一凹槽1111设置于两个第二凹槽1112之间，且每个第一凹槽1111的端部均与对应侧的第二凹槽1112连通。密封盖12与托盘本体11固定后，密封盖12与第一凹槽1111围成分支流道，密封盖12与第二凹槽1112围成连通流道，连通流道将多个分支流道连通，一方面不需单独对每个分支流道通入冷却流体，有利于简化散热通道的结构；另一方面能够进一步增大散热流道在底板111上的面积占比，有利于提高散热效果。

如图8和图9所示，为进一步降低电芯载具10的成本和质量，密封盖12的形状及大小与凹陷区的形状及大小相同，即密封盖12仅覆盖凹陷区，从而减少密封盖12的使用材料，降低成本。具体地，密封盖12包括第一密封板121和第二密封板122，第一密封板121与第一凹槽1111的形状及大小相同，第二密封板122与第二凹槽1112的形状及大小相同，多个第一密封板121的两端均匀第二密封板122连接。

一些实施例中，第二凹槽1112可以仅设置一个，对应地，密封盖12中仅设置一个第二密封板122，也可以将多个分支流道连通。

为方便密封盖12与托盘本体11连接，如图10所示，凹陷区内设置有台阶定位面，密封盖12密封固定于台阶定位面上。通过设置台阶定位面，能够增大密封盖12与托盘本体11的接触面积，提高密封盖12与托盘本体11的固定效果。此外，台阶定位面还可以为密封盖12提供定位作用，方便密封盖12与托盘本体11固定。

可选地，密封盖12可以通过焊接或打胶的方式与托盘本体11固定。

为进一步提高对电芯20的散热效果，如图2和图11所示，电芯载具10还包括导热层2，导热层2至少覆盖定位槽的底面。进一步地，导热层2还覆盖定位槽的侧面。通过设置导热层2，能够进一步提高热量由电芯20传递至散热流道内的速度，从而提高对电芯20的散热效果。

本实施例中，导热层2由导热结构胶制成。通过将导热结构胶注入托盘1内，在导热结构胶凝固成型后，导热层2能够将电芯20牢牢固定在托盘1上，不需要额外设置固定电芯20的结构，能够进一步简化电芯模组100的结构。

为进一步提高导热效率以及电芯20固定效果，导热层2填充于侧板112与定位套114之间的间隙、相邻定位套114之间的间隙以及定位套114与电芯20之间的间隙。电芯20产生的热量通过导热结构胶传递至托盘1上，再由托盘1传递至散热流道内的冷却流体。导热层2填充定位套114与电芯20之间的间隙，使电芯20的底面以及电芯20的底部侧面一周均与导热层2接触，接触面积大，导热效果好。导热层2填充于侧板112与定位套114之间的间隙以及相邻定位套114之间的间隙使得导热层2能够在其高度范围内填充托盘1每处位置，导热层2与托盘1的接触面积大，导热效果好。

为进一步提高电芯载具10对电芯20的冷却效果，托盘1可以采用铝或铜等导热性能良好的金属材料支撑。可选地，托盘1可以通过压铸或CNC成型。

可选地，导热层2的高度不低于电芯20高度的50％。该设置既能够保证电芯20的50％以上的表面积均能够作为换热面积，提高换热效果，还能够增强电芯模组100的整体强度，提高电芯20与托盘1的固定效果。

为进一步提高电芯载具10能够承载的电芯20数量，本实施例中，任意相邻的两个定位套114接触，能够使电芯20排布更紧凑，从而在托盘1尺寸不变的基础上，增加电芯20数量。

一些实施例中，相邻的两个定位套114可以部分重合，即相邻的两个定位套114存在共用的侧壁。

一些实施例中，仅同一定位部中相邻的两个定位套114接触或部分重合。

一些实施例中，仅相邻两个定位部中相邻的两个定位套114接触或部分重合，均可以使电芯20排布更紧凑。

本实施例中，相邻的三个定位套114围成有间隙，导热层2填充该间隙，能够提高电芯20、导热层2以及托盘1的固定效果，同时有利于提高散热效率。

为提高动力电池的安全性能，托盘1表面可以通过喷涂绝缘层或者阳极氧化的方式实现表面绝缘。

本实施例中，托盘1还包括围绕侧板112周向设置且与侧板112顶端延伸的凸缘113，箱体内设置有与凸缘113配合的定位面，凸缘113搭接并固定在定位面上，以使托盘1的底面与箱体的底面间隔设置，以形成泄压腔。

为了避免托盘1向箱体传递热量，导致箱体温度升高，凸缘113的底面与定位面之间还设置有隔热层，隔热层能够阻隔托盘1的热量传递，这样电芯20模块与箱体或者外界环境之间换热量减少，实现保温。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯载具，其特征在于，包括托盘(1)，所述托盘(1)的顶面设置有沿第一方向排列的多个定位部，每个所述定位部包括沿第二方向排列的多个定位槽，所述定位槽用于放置电芯(20)，所述第一方向与所述第二方向呈夹角设置；

所述托盘(1)内设置有散热流道，所述散热流道连通有进口和出口。

2.根据权利要求1所述的电芯载具，其特征在于，所述托盘(1)包括：

托盘本体(11)，所述定位部设置于所述托盘本体(11)上，所述托盘本体(11)的底面设置有凹陷区；

密封盖(12)，所述密封盖(12)密封连接所述托盘本体(11)的底面，所述密封盖(12)与所述凹陷区围成所述散热流道。

3.根据权利要求2所述的电芯载具，其特征在于，所述凹陷区内设置有台阶定位面，所述密封盖(12)与所述凹陷区的形状及大小相同，所述密封盖(12)密封固定于所述台阶定位面上。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电芯载具，其特征在于，所述电芯载具还包括导热层(2)，所述导热层(2)至少覆盖所述定位槽的底面。

5.根据权利要求4所述的电芯载具，其特征在于，所述导热层(2)的高度不低于所述电芯(20)高度的50％。

6.根据权利要求4所述的电芯载具，其特征在于，所述托盘(1)包括底板(111)、围绕所述底板(111)周向设置且与所述底板(111)连接的侧板(112)以及凸设于所述底板(111)顶面的多个定位套(114)，所述定位套(114)与所述底板(111)围成所述定位槽；

所述导热层(2)填充于所述侧板(112)与所述定位套(114)之间的间隙、所述定位套(114)与所述电芯(20)之间的间隙以及相邻所述定位套(114)之间的间隙。

7.根据权利要求6所述的电芯载具，其特征在于，所述定位部中相邻的两个所述定位套(114)接触或部分重合；

和/或，相邻两个所述定位部中相邻的两个所述定位套(114)接触或部分重合。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的电芯载具，其特征在于，所述定位槽的底面设置有通孔(115)，所述散热流道包括沿第二方向延伸分支流道，每个所述定位部的相对两侧均设置有所述分支流道。

9.一种动力电池，其特征在于，包括箱体、电芯(20)以及如权利要求1-8中任一项所述的电芯载具，所述电芯载具设置于所述箱体内，所述托盘(1)的底面与所述箱体的底面间隔设置，所述托盘(1)的底面设置有与所述定位槽连通的通孔(115)。

10.如权利要求9所述的动力电池，其特征在于，所述托盘(1)与所述箱体的接触面之间设置有隔热层。

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