CN218472107U - 一种极柱与顶盖片的连接结构、动力电池及电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种极柱与顶盖片的连接结构、动力电池及电池模组，所述连接结构包括：顶盖片、极柱和塑胶层；所述极柱包括柱体和底座，所述底座沿着所述极柱的周界设置，所述柱体依次穿过所述塑胶层和所述顶盖片突出到所述顶盖片的另一侧；所述极柱的底座靠近所述顶盖片的一侧设有至少一个凸起，所述凸起表面包覆绝缘导热件，所述绝缘导热件与所述顶盖片接触。本实用新型使得电芯和极柱产生的热量通过底座和绝缘导热件快速传到壳体和液冷板，实现电芯的快速散热，解决了电芯内部所产生的热量无法尽快散发的问题，保证电芯的温度分布均匀，避免了因热量累积导致电芯单体寿命变短、一致性变差等现象的发生。

Description

一种极柱与顶盖片的连接结构、动力电池及电池模组

技术领域

本实用新型属于电池散热技术领域，涉及一种极柱与顶盖片的连接结构、动力电池及电池模组。

背景技术

动力电池因能量密度高、循环寿命长、环保等优点成为了新能源车动力元件的首选。动力电池由多个电池单体组成，是电气设备能量储存与供给的核心，动力电池在充放电过程中因为阻抗等因素的影响，自身会产生很多热量，在不同的环境温度条件下，动力电池的温度也会随外界温度变化而发生变化，如果不能及时散热，热量将会积聚在电池内部，降低电池的服役寿命，严重会导致火灾事故的发生；此外，动力电池在服役过程中会遇到各种复杂的工况，例如过充电、过放电、碰撞、高温等各种滥用条件，在滥用条件下电池容易发生热失控，快速蔓延至整个电池组，造成巨大的财产损失甚至会危及生命安全；因此，电池组散热与热失控防护是电池组安全技术的重点研究内容之一。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种极柱与顶盖片的连接结构、动力电池及电池模组，使得电芯和极柱产生的热量通过底座和绝缘导热件快速传到壳体和液冷板，实现电芯的快速散热，解决了电芯内部所产生的热量无法尽快散发的问题，保证电芯的温度分布均匀，避免了因热量累积导致电芯单体寿命变短、一致性变差等现象的发生。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种极柱与顶盖片的连接结构，包括：顶盖片、极柱和塑胶层。

所述极柱包括柱体和底座，所述底座沿着所述极柱的周界设置，所述柱体依次穿过所述塑胶层和所述顶盖片突出到所述顶盖片的另一侧。

所述极柱的底座靠近所述顶盖片的一侧设有至少一个凸起，所述凸起表面包覆绝缘导热件，所述绝缘导热件与所述顶盖片接触。

作为本实用新型所述的极柱与顶盖片的连接结构的优选技术方案，所述塑胶层与所述凸起的对应位置处开设通孔，所述凸起和所述绝缘导热件通过所述通孔贯穿所述塑胶层。

作为本实用新型所述的极柱与顶盖片的连接结构的优选技术方案，所述底座靠近所述顶盖片的两端分别设置有一个所述凸起。

作为本实用新型所述的极柱与顶盖片的连接结构的优选技术方案，所述绝缘导热件包覆所述凸起，所述绝缘导热件与所述凸起之间形成凹凸嵌入的截面结构。

作为本实用新型所述的极柱与顶盖片的连接结构的优选技术方案，所述连接结构还包括：塑胶件，套设在所述极柱的外周面，以使极柱安装于所述顶盖片。

作为本实用新型所述的极柱与顶盖片的连接结构的优选技术方案，所述顶盖片上开设极柱通孔，所述极柱的外周面与所述顶盖片的极柱通孔之间存在间隙，密封圈位于所述间隙内，并且套设在所述极柱的外周面处。

第二方面，本实用新型提供了一种动力电池，所述动力电池包括壳体和位于所述壳体开口处的顶盖组件，所述顶盖组件包括如上所述的极柱与顶盖片的连接结构。

作为本实用新型所述的动力电池的优选技术方案，所述壳体的一端开口处设置有顶盖组件，所述顶盖组件包括顶盖片和塑胶层，所述顶盖组件上设置有第一极柱和第二极柱，所述第一极柱和第二极柱独立地采用如第一方面所述的连接结构与顶盖片连接；或，

所述壳体的两端开口处分别设置有第一顶盖组件和第二顶盖组件，所述第一顶盖组件上设置有第一极柱，所述第二顶盖组件上设置有第二极柱；所述第一极柱和第二极柱独立地采用如第一方面所述的连接结构与顶盖片连接。

作为本实用新型所述的动力电池的优选技术方案，所述第一极柱的外周面套设有导电塑胶件，所述第一极柱通过所述导电塑胶件与所述第一顶盖组件实现电连接。

所述第二极柱的外周面套设有绝缘塑胶件，所述第二极柱通过所述绝缘塑胶件与所述第二顶盖组件实现绝缘连接。

第二方面，本实用新型提供了一种电池模组，所述电池模组包括第二方面所述的动力电池。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型在传统顶盖的基础上，在顶盖与极柱之间设置了底座和绝缘导热件，底座与柱体相连并与柱体一体成型，一侧接触电芯，另一侧接触柱体，可以将电芯产生的热量更快地传递至柱体。绝缘导热件采用导热硅胶，包裹底座的表面凸起并与顶盖片直接接触，壳体再配合液冷板实现散热，使得极柱、底座、绝缘导热件、顶盖片、壳体和液冷板之间逐一接触形成散热通道，使得电芯和柱体产生的热量通过底座和绝缘导热件快速传递至壳体和液冷板，实现电芯的快速散热，解决了电芯内部所产生的热量无法尽快散发的问题，保证电芯的温度分布均匀，避免了因热量累积导致电芯单体寿命变短、一致性变差等现象的发生。

附图说明

图1为本实用新型一个具体实施方式提供的极柱与顶盖片的连接结构示意图；

图2为本实用新型一个具体实施方式提供的底座的俯视图。

其中，1-极柱；2-绝缘塑胶件；3-顶盖片；4-密封圈；5-塑胶层；6-绝缘导热件；7-底座；8-凸起。

具体实施方式

需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，实施例的内容不构成对本实用新型的限制，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的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。

针对电池产热、温度控制，目前主要是通过底部水冷、风冷和BMS管理实现电池降温和温度一致性，风冷效率低，一般采用液冷，即在电池底部增加液冷板，电池放在上边，通过壳体与液冷板接触传热，达到散热降温目的，同时通过BMS监控各个电池温度差异，保证电池温度一致性。

现有的解决方案主要通过液冷板和壳体接触导热，但是电池内部的产热主体是电芯，虽然液冷板可以与壳体接触散热，但电芯与壳体不直接接触，中间留有间隙，同时温度最高的极柱位置与壳体也不直接接触，由此，虽然设置了液冷板，但是电芯产生的热量也无法及时传导至液冷板，导致电芯散热效率降低。

为了解决上述问题，本实用新型在一个实施例中提供了一种极柱与顶盖片的连接结构，如图1和图2所示，包括：顶盖片3、极柱1和塑胶层5；

所述极柱1包括柱体和底座7，所述底座7沿着所述极柱1的周界设置，所述柱体依次穿过所述塑胶层5和所述顶盖片3突出到所述顶盖片3的另一侧；

所述极柱1的底座7靠近所述顶盖片3的一侧设有至少一个凸起8，所述凸起8表面包覆绝缘导热件6，所述绝缘导热件6与所述顶盖片3接触。

本实用新型在传统顶盖片3的基础上，在顶盖片3与极柱1之间设置了底座7和绝缘导热件6，底座7与柱体相连并与柱体一体成型，一侧接触电芯，另一侧接触柱体，可以将电芯产生的热量更快地传递至柱体。绝缘导热件6包裹底座7的表面凸起8并与顶盖片3直接接触，壳体再配合液冷板实现散热，使得极柱1、底座7、绝缘导热件6、顶盖片3、壳体和液冷板之间逐一接触形成散热通道，使得电芯和柱体产生的热量通过底座7和绝缘导热件6快速传递至壳体和液冷板，实现电芯的快速散热，解决了电芯内部所产生的热量无法尽快散发的问题，保证电芯的温度分布均匀，避免了因热量累积导致电芯单体寿命变短、一致性变差等现象的发生。需要说明的是，本实用新型限定的顶盖组件中可以仅包括一个极柱1，即单极柱顶盖组件；也可以包括两个极柱1，即双极柱顶盖组件。在装配成电池后，采用单极柱顶盖组件的电池两端分别设置阳极极柱和阴极极柱，即电池一端的顶盖组件中的极柱1为阳极极柱，另一端的顶盖组件中的极柱1为阴极极柱。采用双极柱顶盖组件的电池一端设置本实用新型提供的顶盖组件，在电池一端的顶盖组件中同时设置阳极极柱和阴极极柱，阳极极柱和阴极极柱均采用如上所述的极柱1和顶盖片3的连接结构。

需要说明的是，本实用新型对底座7的形状不作具体要求和特殊限定，为了提升底座7和绝缘导热件6的导热效果，使得极柱底座7具有较大的导热面积，本实用新型优选采用平板结构的极柱底座7，例如为一块矩形板，底座7的一端与柱体连接，另一端接触电芯，以使底座7得以接触到电池壳体内部的热气流进行导热。当然可以理解的是，极柱底座7也可以是块状或条状等，也可以是方形、圆形、三角形、菱形等任意形状任意尺寸，只要能将电池壳体内的热量传递到顶盖片3即可，在此不作具体要求和特殊限定。

需要说明的是，本实用新型对绝缘导热件6的材料不作具体要求和特殊限定，可选地，采用氮化铝、氮化硼、氧化铝、氧化硅、碳化硅或导热硅胶等。该绝缘导热件6与顶盖片3具有绝缘和导热的双重效果，提高了电池外壳的高温绝缘防护性能。适宜电芯易快速产热的高温高压环境中使用，使电池处在更低的温度下运作，提高了电池的使用寿命，降低了电池的燃爆风险。

在一个实施例中，所述塑胶层5与所述凸起8的对应位置处开设通孔，所述凸起8和所述绝缘导热件6通过所述通孔贯穿所述塑胶层5。

在一个实施例中，所述底座7靠近所述顶盖片3的两端分别设置有一个所述凸起8。

在一个实施例中，所述绝缘导热件6包覆所述凸起8，所述绝缘导热件6与所述凸起8之间形成凹凸嵌入的截面结构。

需要说明的是，本实用新型限定凸起8的目的在于通过凸起8将底座7与顶盖片3连接，因此本实用新型对凸起8的形状不作具体要求和特殊限定，只要能实现连接和接触功能即可，示例性地，凸起8的形状可以是长方体、立方体、圆柱体或圆环截面柱体等。

在一个实施例中，所述连接结构还包括：塑胶件，套设在所述极柱1的外周面，以使极柱1安装于所述顶盖片3。

在一个实施例中，所述顶盖片3上开设极柱通孔，所述极柱1的外周面与所述顶盖片3的极柱通孔之间存在间隙，密封圈4位于所述间隙内，并且套设在所述极柱1的外周面处。

在本实用新型中，极柱1的外周面与顶盖片3的极柱通孔之间设置有密封圈4，密封圈4呈环状，如图1所示，密封圈4包括同轴设置的第一密封部和第二密封部，第一密封部的外径大于第二密封部的外径，第一密封部位于塑胶层5的极柱通孔处，第二密封部位于顶盖片3的极柱通孔处。

本实用新型在另一个实施例中提供一种动力电池，所述动力电池包括壳体和位于所述壳体开口处的顶盖组件，所述顶盖组件包括如上所述的极柱1与顶盖片3的连接结构。

本实用新型提供的动力电池采用具有导热功能的顶盖组件，极柱底座7位于顶盖片3内侧，极柱柱体从极柱通孔穿出至顶盖片3的外侧，绝缘塑胶件2在顶盖片3的外侧并包裹极柱柱体外周，由此将极柱柱体固定于顶盖片3的极柱通孔处。底座7朝向顶盖片3的一侧设置有凸起8并与顶盖片3抵接，能够将单体电池内部热量以及极柱柱体产生的热量从极柱底座7和凸起8传递至顶盖片3，以缩短冷却热传导路径，从而提高散热效率，由此，底座7既能起到固定极柱柱体的作用，又能对极柱柱体起到导热的作用，有效解决单体电池内部出现热量聚集和温度不均的问题，避免热量累积导致热失控现象的发生。

本实用新型提供的动力电池在组装极柱1和顶盖组件时，压缩绝缘导热件6使绝缘导热件6与顶盖片3紧密结合，然后将顶盖片3与壳体开口外缘进行激光焊接。

在一实施例中，所述壳体的一端开口处设置有顶盖组件，所述顶盖组件包括顶盖片3和塑胶层5，所述顶盖组件上设置有第一极柱和第二极柱，所述第一极柱和第二极柱独立地采用如上述实施例提供的连接结构与顶盖片3连接；或，

所述壳体的两端开口处分别设置有第一顶盖组件和第二顶盖组件，所述第一顶盖组件上设置有第一极柱，所述第二顶盖组件上设置有第二极柱；所述第一极柱和第二极柱独立地采用如上述实施例提供的连接结构与顶盖片3连接。

在一实施例中，所述第一极柱的外周面套设有导电塑胶件，所述第一极柱通过所述导电塑胶件与所述第一顶盖组件实现电连接；

所述第二极柱的外周面套设有绝缘塑胶件2，所述第二极柱通过所述绝缘塑胶件2与所述第二顶盖组件实现绝缘连接。

需要说明的是，本实用新型提供的动力电池还可选地包括采集线，采集线与极柱1连接，分别采集电池的电芯温度和电压数据，即通过实时监控电池的温度和电压，有助于提前发现电池是否热失控或短路，从而提高电池的安全性。采集线通过缠绕、焊接、卡接或粘接与极柱1电性连接。

需要说明的是，本实用新型提供的动力电池的顶盖片3上还可选地包括防爆阀，防爆阀对称设置在顶盖片3上；每个防爆阀包括由顶盖片3外侧至壳体内侧依次层叠的防爆膜、密封垫和防爆阀底片。当电池过充或胀气时产生的热气流将防爆阀底片冲开，密封垫起到缓冲作用，可以防止气压过大将防爆阀底片猛烈冲开导致危险发生，对电解液也可以起到缓冲作用，此外，密封垫也可以有效防止外界环境中的水分和灰尘由防爆阀进入电池壳体内部，引起内部短路进而导致电芯产热，进而引发电池燃爆。本实用新型提供的动力电池中，通过设置具有导热功能的顶盖组件实现了对内部电芯的快速散热，通过设置防爆阀保证电池的防爆安全性，通过散热和防爆的双重保护提高了电池的使用安全性。

当然，以上补充说明的动力电池的其他结构特征不作为对本实用新型技术方案的进一步限定。

本实用新型在另一个实施例中提供一种电池模组，所述电池模组包括上述实施例提供的动力电池。

申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种极柱与顶盖片的连接结构，其特征在于，包括：顶盖片、极柱和塑胶层；

所述极柱包括柱体和底座，所述底座沿着所述极柱的周界设置，所述柱体依次穿过所述塑胶层和所述顶盖片突出到所述顶盖片的另一侧；

所述极柱的底座靠近所述顶盖片的一侧设有至少一个凸起，所述凸起表面包覆绝缘导热件，所述绝缘导热件与所述顶盖片接触。

2.根据权利要求1所述的极柱与顶盖片的连接结构，其特征在于，所述塑胶层与所述凸起的对应位置处开设通孔，所述凸起和所述绝缘导热件通过所述通孔贯穿所述塑胶层。

3.根据权利要求1所述的极柱与顶盖片的连接结构，其特征在于，所述底座靠近所述顶盖片的两端分别设置有一个所述凸起。

4.根据权利要求1所述的极柱与顶盖片的连接结构，其特征在于，所述绝缘导热件包覆所述凸起，所述绝缘导热件与所述凸起之间形成凹凸嵌入的截面结构。

5.根据权利要求1-4任一项所述的极柱与顶盖片的连接结构，其特征在于，所述连接结构还包括：塑胶件，套设在所述极柱的外周面，以使极柱安装于所述顶盖片。

6.根据权利要求1-4任一项所述的极柱与顶盖片的连接结构，其特征在于，所述顶盖片上开设极柱通孔，所述极柱的外周面与所述顶盖片的极柱通孔之间存在间隙，密封圈位于所述间隙内，并且套设在所述极柱的外周面处。

7.一种动力电池，其特征在于，所述动力电池包括壳体和位于所述壳体开口处的顶盖组件，所述顶盖组件包括如权利要求1-6任一项所述的极柱与顶盖片的连接结构。

8.根据权利要求7所述的动力电池，其特征在于，所述壳体的一端开口处设置有顶盖组件，所述顶盖组件包括顶盖片和塑胶层，所述顶盖组件上设置有第一极柱和第二极柱，所述第一极柱和第二极柱独立地采用如权利要求1-6任一项所述的连接结构与顶盖片连接；或，

所述壳体的两端开口处分别设置有第一顶盖组件和第二顶盖组件，所述第一顶盖组件上设置有第一极柱，所述第二顶盖组件上设置有第二极柱；所述第一极柱和第二极柱独立地采用如权利要求1-6任一项所述的连接结构与顶盖片连接。

9.根据权利要求8所述的动力电池，其特征在于，所述第一极柱的外周面套设有导电塑胶件，所述第一极柱通过所述导电塑胶件与所述第一顶盖组件实现电连接；

所述第二极柱的外周面套设有绝缘塑胶件，所述第二极柱通过所述绝缘塑胶件与所述第二顶盖组件实现绝缘连接。

10.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括权利要求7-9任一项所述的动力电池。

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