CN218005081U - 电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池包，包括：第一单体电池，第一单体电池包括第一外壳和第一电芯，第一电芯容纳于第一外壳内；第二单体电池，第二单体电池与第一单体电池电连接，第二单体电池包括第二外壳、第三外壳和第二电芯，第三外壳设于第二外壳内部，第二电芯容纳于第三外壳内。通过在第二电芯的外部依次封装第三外壳和第二外壳两个壳体，可以避免第三外壳与外部直接接触，减少第三外壳被撞击的风险，进而减少电芯的电解液流出第三外壳的风险，避免引发电芯热失控。另外，可以在电池包内同时设置第一单体电池和第二单体电池两种相同或者不同种类的电池，还可以在发生热失控时防止失控连锁，对电池包造成更大的损坏。

Description

电池包

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，更具体地，涉及一种电池包。

背景技术

电池包普遍使用同种类型、同种型号的单体电池串并联，这种单体电池通常是使用金属壳(如铝壳)的电池，直接将极芯封装在外壳内，外壳内部有游离电解液存在于外壳与极芯间，使得外壳具有电位。

上述电池包在正常工况使用时性能优异，但是在滥用工况触发电池热失控时，会释放大量热量，可能引发更多单体电池失控连锁。即使未发生失控连锁，泄露的电解液也可能通过接触铝壳连通高低压处的单体电池，导致通过外壳造成短路，进而引燃电解液。另外，电池包内冷却液泄漏或者外界液体进入电池包内，即便未触及带电极柱也可能连通高低压回路导致电解及电芯热失控。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电池包，至少能够解决现有技术中的单体电池间易于通过外壳短路导致热失控的问题。

本实用新型提供了一种电池包，包括：第一单体电池，所述第一单体电池包括第一外壳和第一电芯，所述第一电芯容纳于所述第一外壳内；第二单体电池，所述第二单体电池与所述第一单体电池电连接，所述第二单体电池包括第二外壳、第三外壳和第二电芯，所述第三外壳设于所述第二外壳内部，所述第二电芯容纳于所述第三外壳内。

可选地，所述第二外壳与所述第三外壳绝缘连接。

可选地，所述第二外壳的硬度大于所述第三外壳的硬度。

可选地，所述第三外壳为铝塑膜袋体。

可选地，所述第一单体电池的数量为多个，至少一个所述第二单体电池位于相邻设置的两个所述第一单体电池之间。

可选地，所述电池包具有高电压区和低电压区，所述第二单体电池位于所述高电压区和/或所述低电压区。

可选地，所述第二单体电池和所述第一单体电池沿第一方向排布，所述第二单体电池位于第一方向上的首位和/或尾位。

可选地，所述第二单体电池包括多个第三外壳和多个第二电芯，每个所述第三外壳与一个所述第二电芯对应。

可选地，所述第一电芯和所述第二电芯为磷酸铁锂电芯、三元锂电芯、钛酸锂电芯和正极混料锂电芯中的任一种。

可选地，所述第一单体电池与所述第二单体电池串联连接。

根据本实用新型的电池包，通过在第二电芯的外部依次封装第三外壳和第二外壳两个壳体，可以避免第三外壳与外部直接接触，减少第三外壳被撞击的风险，进而减少电芯的电解液流出第三外壳的风险，避免引发电芯热失控。另外，在电池包内同时设置第一单体电池和第二单体电池两种电池，还可以在发生热失控时防止失控连锁，对电池包造成更大的损坏。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1是根据本实用新型提供的一个实施例的第二单体电池的示意图；

图2是根据本实用新型提供的又一个实施例的第二单体电池的示意图；

图3是根据本实用新型提供的再一个实施例的第二单体电池的示意图；

图4是根据本实用新型提供的一个实施例的电池包的爆炸图。

附图标记

电池包100；

第一单体电池10；第一外壳11；

第二单体电池20；第二外壳21；第三外壳22；第二电芯23；

上盖30；下盖40；冷却组件50。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

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讨论。

下面结合附图具体描述根据本实用新型实施例的

如图1至图4所示，根据本实用新型实施例的电池包100括：第一单体电池10和第二单体电池20。

具体而言，第一单体电池10包括第一外壳11和第一电芯，第一电芯容纳于第一外壳11内，第二单体电池20与第一单体电池10电连接，第二单体电池20包括第二外壳21、第三外壳22和第二电芯23，第三外壳22设于第二外壳21内部，第二电芯23容纳于第三外壳22内。

换言之，根据本实用新型实施例的电池包100主要由第一单体电池10和与第一单体电池10电连接的第二单体电池20构成，第一单体电池10包括第一外壳11和容纳于第一外壳11的第一电芯，第二单体电池20包括第二外壳21、容纳在第二外壳21内的第三外壳22以及容纳在第三外壳22内的第二电芯23。

其中，第一单体电池10和第二单体电池20之间可以串联连接，也可以并联连接，电池包100可以包括多个第一单体电池10和第二单体电池20。

并且，第一单体电池10可以是硬壳电池，第一外壳11可以是金属壳，例如铝壳。第一外壳11内封装有第一电芯，每个第一单体电池10可以至少具有正极极柱和负极极柱两个极柱，两个极柱可以分别伸出第一外壳11的两端，需要说明的是，每个第一单体电池10的极柱也可以采用其他分布方式，在此不作限定。

在封装时，可以将第二电芯23首先封装在第三外壳22内，然后第三外壳22连同内部的第二电芯23一起封装在第二外壳21内。在第二电芯23封装在第三外壳22内后，两个极柱可以伸出第三外壳22。若第二单体电池20仅包括一个第二电芯23，则这两个极柱还可以伸出第二外壳21构成第二单体电池20的两个极柱。若第二单体电池20包括多个第二电芯23，多个第二电芯23可以彼此通过对应的伸出第三外壳22的极柱电连接后，再延伸至与设于第二外壳21外侧的极柱连接。不论第二电芯23的极柱通过何种方式和结构伸出第二外壳21和第三外壳22，只要在第二电芯23的外侧设置多层包覆层，例如自内向外设置第三外壳22和第二外壳21，即属于本实用新型的保护范围。

由此，根据本实用新型的电池包100，通过在第二电芯23的外部依次封装第三外壳22和第二外壳21两个壳体，可以避免第三外壳22与外部直接接触，减少第三外壳22被撞击的风险，进而减少电芯的电解液流出第三外壳22的风险，避免引发电芯热失控。另外，在电池包100内同时设置第一单体电池10和第二单体电池20两种相同或者不同种类的电池，还可以在发生热失控时防止失控连锁，而对电池包100造成更大的损坏。

根据本实用新型的一个实施例，第二外壳21与第三外壳22绝缘连接。其中，第二外壳21与第三外壳22之间可以具有间隙，即第二外壳21和第三外壳22可以不直接接触，两者可以通过伸出第二电芯23的极柱连接。

此外，第二外壳21与第三外壳22之间也可以设有绝缘层，使第二外壳21与第三外壳22绝缘，此时，即使第二电芯23的电解液流至第三外壳22的表面，电解液也难以与第二外壳21直接接触，第二外壳21的表面也不会具有电位，因此，可以有效防止壳体间的短路发生。

另外，由于第二外壳21不具有电位，将第二单体电池20和第一单体电池10电连接后，即使第一单体电池10发生电解液泄露，也可以降低壳体短路的风险。

根据本实用新型的一个实施例，第二外壳21的硬度大于第三外壳22的硬度。其中，第三外壳22可以是软壳，例如，第二电芯23被第三外壳22封装后可以构成软包电芯，在该软包电芯的外侧再封装一层第二外壳21构成第二单体电池20。

需要说明的是，软包电芯具有安装性能好、重量轻、容量大和内阻小的优点，因此通过在电池包100内同时设置第一单体电池10和第二单体电池20可以提高电池包100的容量和安全性能。

另外，在软包电芯的外部再封装一层比第三外壳22更硬的第二外壳21，能够提高第二单体电池20的耐挤压形。该第二外壳21可以由刚性材料制成，例如，第二外壳21可以是铝壳等金属硬壳，使得第二外壳21可以具有特定的形状，例如，第二外壳21可以是长方体外壳，避免在安装以及使用第二单体电池20的过程中，对软包电芯造成破坏。

在本实施例中，通过使第一外壳11采用硬壳结构，可以方便地在电池包100内固定安装，通过将第二外壳21也设置为硬壳，还有利于第一单体电池10和第二单体电池20在电池包100内的自由排布和安装。

另外，由于现有技术中多直接采用硬壳封装的电芯构成电池包，而本实施例的第一单体电池10和第二单体电池20的最外层均为硬壳，因此在电池包100内同时设置本实用新型的第一单体电池10和第二单体电池20时，可以不改变现有的电池包内的安装结构，直接对第一单体电池10和第二单体电池20中的至少一个进行改进和安装，提高了装配的便捷性，避免了额外的成本支出，适用范围广。

根据本实用新型的一个实施例，第三外壳22为铝塑膜袋体。也就是说，第二电芯23可以首先被铝塑膜袋体封装，构成铝塑膜软包电芯，然后再将铝塑膜软包电芯的外侧再封装一层第二外壳21。

其中，第二外壳21可以与铝塑膜袋体绝缘，在第二外壳21与铝塑膜袋体之间也可以具有间隙，从而使得铝塑膜软包电芯内的电解液即使流出到铝塑膜表面，只要不与第二外壳21直接接触，第二外壳21的外表面就不会具有电位，从而降低壳体电路的风险。

此外，第三外壳22的硬度可以大于铝塑膜袋体的硬度，具体地，由于铝塑膜袋体的形状不固定，难以安装，因此，第三外壳22的硬度可以使其具有特定形状，以便于第二单体电池20在电池包100内的安装。

另外，由于铝塑膜袋体是柔性袋体，当第二电芯23在滥用工装等情况下发生热失控需要释放大量热量时，与直接封装在硬壳中相比，铝塑膜袋体可以通过膨胀避免因短时热量积聚导致的电池爆炸，因此，通过在铝塑膜袋体与第三外壳22之间留出让铝塑膜袋体膨胀的间隙，可以提高电池包100的安全性，降低电池包100发生热失控的风险。

根据本实用新型的一个实施例，第一单体电池10的数量为多个，至少一个第二单体电池20位于相邻设置的两个第一单体电池10之间。

换句话说，第二单体电池20可以与第一单体电池10间隔设置，当第二单体电池20的数量为一个时，一个第二单体电池20可以设置在任一相邻两个第一单体电池10之间，当第二单体电池20的数量为多个时，每个第二单体电池20均位于两个第一单体电池10之间，也就是说，相邻两个第二单体电池20之间至少设有一个第一单体电池10。

此时，即使某个第一单体电池10发生电解液泄露至该第一单体电池10的第一外壳11表面，由于第二单体电池20的第二外壳21的表面不具有电位，因此，电解液的泄露不会通过第二单体电池20影响到其他更多的第一单体电池10，也就是说，可以防止失控连锁的发生，从而降低电解液泄露造成的危害性。

可选地，相邻两个第二单体电池20之间的第一单体电池10的数量可以是1至50个，优选地，相邻两个第二单体电池20之间的第一单体电池10的数量可以是20个，从而有效降低电池包100热失控的风险，同时降低电池包100漏液失控造成破坏的严重性。

根据本实用新型的一个实施例，电池包100具有高电压区和低电压区，第二单体电池20位于高电压区和/或低电压区。具体而言，电池包100内的第一单体电池10和第二单体电池20电连接，使得电池包100可以作为电源向外供电，此时电源内部可以具有高电压去和低电压区，第二单体电池20在电池包100内的位置可以包括但不限于如下几种情况：

情况一、第二单体电池20位于高电压区，第一单体电池10位于其余区域。

情况二、第二单体电池20位于低电压区，第一单体电池10位于其余区域。

情况三、第二单体电池20同时分布在高电压区和低电压区，第一单体电池10位于高电压区和低电压区之间。

下面以第一单体电池10和第二单体电池20的数量均为多个为例进行详细说明：

在情况一中，所有第一单体电池10电连接可以构成第一电池模组，所有的第二单体电池20可以电连接构成第二电池模组，第二电池模组可以串联在第一电池模组的高压端。

在情况二中，所有第一单体电池10电连接可以构成第一电池模组，所有的第二单体电池20可以电连接构成第二电池模组，第二电池模组可以串联在第一电池模组的低压端。

在情况三中，所有第一单体电池10电连接可以构成第一电池模组，第二单体电池20可以电连接构成两个第二电池模组，两个第二电池模组分别串联在第一电池模组的高压端和低压端。

在本实施例中，通过在高电压区和低电压区的至少一处设置第一单体电池10，布置简单，易于生产制造，同时也能有效防止热失控连锁的发生。

可选地，第二电池模组的总电压可以是100V至300V，例如，第二电池模组的总电压可以是200V，通过提高第二单体电池20在电池包100内的占比，有利于提高电池包100的安全性，降低电池包100热失控的风险。

根据本实用新型的一个实施例，第二单体电池20和第一单体电池10沿第一方向排布，第二单体电池20位于第一方向上的首位和/或尾位。

具体地，第一单体电池10和第二单体电池20沿第一方向排布，第一单体电池10和第二单体电池20电连接可以构成整包电池模组，整包电池模组在第一方向上具有首位和尾位，第一单体电池10和第二单体电池20可以按排布的顺序依次串联连接，此时，整包电池模组在第一方向上的首位可以对应于电池包100的高压端，整包电池模组在第一方向上的尾位可以对应于电池包100的低压端。

此时，在上述情况一中，第二电池模组可以位于整包电池模组在第一方向上的首位，在上述情况二中，第二电池模组可以位于整包电池模组在第一方向上的尾位，在上述情况三中，两个第二电池模组可以分别位于整包电池模组在第一方向上的首位和尾位。

通过在空间上将第二单体电池20设于整包电池模组的首位或尾位的至少一处，可以提高首、尾处的安全性能，防止热失控连锁的发生。

下面以情况三为例进行详细说明：

如图4所示，电池包100可以包括多个第一单体电池10和多个第二单体电池20，以第二单体电池20的数量是六个为例，其中三个第二单体电池20沿第一方向依次排布，并依次串联构成一个第二电池模组，该第二电池模组位于整包电池模组的首位，另外三个第二单体电池20沿第一方向依次排布，并依次串联构成另一个第二电池模组，该第二电池模组位于整包电池模组的尾位。

所有的第一单体电池10沿第一方向一侧排布并依次串联构成第一电池模组，第一电池模组位于两个第二电池模组之间，且第一电池模组的高压端与位于首位的第二电池模组的低压端串联，第一电池模组的低压端与位于尾位的第二电池模组的高压端串联。

可选地，电池包100还可以包括上盖30、下盖40和冷却组件50，上盖30和下盖40可以共同限定出用于容纳第一单体电池10和第二单体电池20的容置空间，冷却组件50可以设于整包电池模组的一侧面，用于对整包电池模组进行降温。

根据本实用新型的一个实施例，第二单体电池20包括多个第三外壳22和多个第二电芯23，每个第三外壳22与一个第二电芯23对应。也就是说，一个第二单体电池20内可以包括多个第二电芯23，每个第二电芯23均由一个第三外壳22进行封装。

其中，多个第二电芯23之间可以单独串联、单独并联或同时存在串联和并联，具体可以包括但不限于如下情况：情况一、多个第二电芯23在第二壳体内依次串联；情况二、多个第二电芯23在第二壳体内相互并联；情况三、多个第二电芯23并联后再与其余的第二电芯23串联。

在情况一中，被第三外壳22封装后的第二电芯23可以在第二壳体内单向排列，也在第二壳体内排列呈类U形或类M形，例如，如图2所示，四个第二电芯23依次串联并在第二壳体内呈两行两列排布，下侧的两个第二电芯23朝下的两个极柱电连接，上侧的两个第二电芯23朝上的两个极柱可以分别伸出第二壳体作为第二单体电池20的两个极柱。

可选地，当第二电芯23依次串联时，被第三外壳22封装后的第二电芯23在第二壳体内可以呈多行多列排布，每列第二电芯23的数量可以是2至6个，以保证第二单体电池20的性能稳定。

在情况二中，每个第二电芯23的正极极柱和其他第二电芯23的正极极柱连接，负极极柱与其他第二电芯23的负极极柱连接，

在情况三中，可以有若干个第二电芯23并联，再与其余单个第二电芯23或同样并联后的第二电芯23进行串联。例如，如图3所示，第二单体电池20具有四个第二电芯23，四个第二电芯23呈两行两列排布，其中，图中3下侧的两个第二电芯23可以相互并联，上侧的两个第二电芯23也可以相互并联，并联后的上侧和下侧的第二电芯23之间可以通过串联连接。

可选地，每个第二单体电池20内并联的第二电芯23的数量可以是2至6个，以保证第二单体电池20的性能稳定。

需要说明的是，如图1所示，第二单体电池20内也可以仅包括一个第二电芯23，该第二电芯23可以由一个第三外壳22进行封装，此时，该第二电芯23的极柱可以对应第二单体电池20的极柱。

根据本实用新型的一个实施例，第一电芯和第二电芯23为磷酸铁锂电芯、三元锂电芯、钛酸锂电芯和正极混料锂电芯中的任一种。

具体地，第一电芯和第二电芯23可以是同种电芯也可以是不同种电芯。

当第一电芯和第二电芯23均为同一种电芯，例如均为磷酸铁锂电芯，且第二单体电池20内的第二电芯23仅存在串联结构时，第二单体电池20的电池容量可以比第一单体电池10的电池容量增加0％至30％，优选地，第二单体电池20的电池容量可以比第一单体电池10的电池容量增加15％，以提高电池包100充放电的循环次数，也就是说，可以提高电池包100的使用寿命。

当第二单体电池20内的第二电芯23之间既存在并联或串联后又并联的结构时，第二单体电池20的电池容量可以比第一单体电池10的电池容量增加0％至20％，优选地，第二单体电池20的电池容量可以比第一单体电池10的电池容量增加5％，以提高电池包100充放电的循环次数，也就是说，可以提高电池包100的使用寿命。

根据本实用新型的一个实施例，第一单体电池10与第二单体电池20串联连接。具体而言，以第一单体电池10和第二单体电池20的数量均为多个为例，具体连接关系可以采用所有的第一单体电池10串联后再与第二单体电池20串联的方式，也可以采用第二单体电池20间隔串联在第一单体电池10之间的方式。

在本实施例中，通过第一单体电池10和第二单体电池20的串联，可以在发生热失控或电解液泄漏时，降低连锁失控的风险，避免损害扩大。

总而言之，根据本实用新型实施例的电池包100，通过在第二电芯23的外部至少依次封装第三外壳22和第二外壳21两个壳体，能够降低电解液从第二外壳21溢出的风险，从而可以提升电池包100的整体安全性能。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种电池包，其特征在于，包括：

第一单体电池，所述第一单体电池包括第一外壳和第一电芯，所述第一电芯容纳于所述第一外壳内；

第二单体电池，所述第二单体电池与所述第一单体电池电连接，所述第二单体电池包括第二外壳、第三外壳和第二电芯，所述第三外壳设于所述第二外壳内部，所述第二电芯容纳于所述第三外壳内。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第二外壳与所述第三外壳绝缘连接。

3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第二外壳的硬度大于所述第三外壳的硬度。

4.根据权利要求2或3所述的电池包，其特征在于，所述第三外壳为铝塑膜袋体。

5.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第一单体电池的数量为多个，至少一个所述第二单体电池位于相邻设置的两个所述第一单体电池之间。

6.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包具有高电压区和低电压区，所述第二单体电池位于所述高电压区和/或所述低电压区。

7.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述第二单体电池和所述第一单体电池沿第一方向排布，所述第二单体电池位于第一方向上的首位和/或尾位。

8.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第二单体电池包括多个第三外壳和多个第二电芯，每个所述第三外壳与一个所述第二电芯对应。

9.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第一电芯和所述第二电芯为磷酸铁锂电芯、三元锂电芯、钛酸锂电芯和正极混料锂电芯中的任一种。

10.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第一单体电池与所述第二单体电池串联连接。

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