CN218788418U - 电池包 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池包，属于电池技术领域，包括电池单元，电池单元包括：外壳，设有一具有开口的容置空间；多个单体电池，设置于容置空间内且彼此并联连接，容置空间除去单体电池的空间为第一间隙，单体电池设有第一电极，第一电极位于单体电池靠近开口的一侧壁，单体电池的外壁形成与第一电极极性相反的第二电极，第二电极与外壳电连接；导热部，至少填充于部分第一间隙中，导热部贴合外壳及单体电池。本申请通过导热部将单体电池的热量带走，并且不会造成各单体电池之间的短路。

Description

电池包

技术领域

本申请属于电池技术领域，具体涉及一种电池包。

背景技术

目前，新能源汽车在全世界范围内兴起，高比能量、大比功率、长寿命的高性能锂离子动力电芯被大量应用于纯电动汽车(BEV)和混合动力汽车(HEV)。圆柱体电芯作为最早兴起的一种动力电芯形式，目前仍被大量应用于商业电动汽车中。对于圆柱体电芯，传统的成组方式中两列电芯间会穿插一张液冷板用于带走电芯产生的热量。这样的布局可以有效地防止电芯因高温导致的性能劣化，但同时也占用了大量的电芯组空间。较多较大的电芯间隙导致了整体电池包的空间利用率降低，能量密度降低。这与电动汽车上电池包的高利用率高能量密度的发展目标相悖。

而取消电芯间的液冷板，应用底部液冷技术，虽然可以提高空间利用率，但是冷却效率不高，电芯温度分布不均匀，长期使用后会出现明显的性能劣化。

实用新型内容

实用新型目的：本申请实施例提供一种电池包，旨在解决现有技术中不能同时兼顾电池包空间利用率与散热效率的技术问题。

技术方案：本申请实施例所述的一种电池包，包括电池单元，所述电池单元包括：

外壳，设有一具有开口的容置空间；

多个单体电池，设置于所述容置空间内且彼此并联连接，所述单体电池包括顶壁、底壁和连接于顶壁和底壁之间的侧壁，所述容置空间内除去所述单体电池的空间为第一间隙，所述顶壁靠近所述开口，所述单体电池设有第一电极，所述第一电极设于所述顶壁，所述底壁和所述侧壁中的至少一者形成预第一电极极性相反的第二电极，所述第二电极所述外壳电连接；

导热部，至少填充于部分所述第一间隙中，且所述导热部贴合所述外壳及所述侧壁。

在一些实施例中，沿自所述单体电池至所述开口的方向，所述导热部与所述第一电极相间隔，且所述导热部位于所述第一电极靠近所述底壁的一侧。

在一些实施例中，沿所述电池单元的高度方向，多个所述单体电池的投影总面积为A₁，外壳的投影总面积为A₂，满足以下关系：0.65≤A₁/A₂＜1。

在一些实施例中，所述外壳包括与所述开口相对设置的端板，所述导热部与所述端板相接触；

所述电池包还包括液冷装置，所述液冷装置连接于所述端板背离所述导热部的一侧。

在一些实施例中，所述电池单元还包括：盖板，所述盖板盖合所述开口并与所述外壳相连接，所述盖板设有通孔；

汇流盘，所述汇流盘位于所述单体电池靠近所述开口的一侧且与所述第一电极电连接，所述汇流盘设有朝背离所述单体电池方向延伸凸出的输出端子，所述输出端子插设于所述通孔中。

在一些实施例中，所述电池单元还包括：

绝缘部，所述绝缘部环绕所述输出端子设置，且至少部分所述绝缘部设于所述通孔中并位于所述输出端子和所述盖板之间。

在一些实施例中，所述盖板与所述外壳电连接。

在一些实施例中，所述电池单元设有多个，多个电池单元堆叠设置且彼此电连接；

所述外壳为棱柱形，相邻单体电池的所述外壳相互紧密贴合。

在一些实施例中，电池单元设有多个，所述多个电池单元通过所述输出端子串联，相邻的所述外壳之间相互绝缘设置。

在一些实施例中，单体电池为圆柱形结构，相邻的单体电池之间相切接触，邻近外壳的单体电池与外壳相切接触。

有益效果：与现有技术相比，本申请实施例的电池包，一方面通过在相邻单体电池之间的空隙中填充导热部，可利用导热部将单体电池产生的热量传导至外壳以达到散热的目的，使单体电池各部位的热量分布均匀，从而有效利用单体电池间空隙并减缓单体电池的性能劣化；另一方面，电池单元内的各个单体电池是并联的，整个电池单元可当做一体，可忽略导热部与各单体电池接触带来的短路问题，且电池单元的外壳与第二电极电连接，即外壳作为整个电池单元的电极，可方便将电池包中的各个电池单元电连接起来。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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的附图。

图1是本申请实施例中电池包的俯视结构示意图，其中，部分盖板没有示意；

图2是本申请实施例中电池单元的零件爆炸结构示意图；

图3是图2中电池单元的透视结构示意图；

图4是图2中电池单元的局部俯视结构示意图；

附图标记：1-电池；10-外壳；100-容置空间；101-开口；110-侧板；120-端板；20-单体电池；200-第一电极；210-侧壁；220-第一间隙；230-第二间隙；30-导热部；40-盖板；400-通孔；410-绝缘部；50-汇流盘；500-输出端子。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，至少一个指可以为一个、两个或者两个以上，除非另有明确具体的限定。

申请人注意到，提升电池包空间利用率最直接的方法就是取消单体电池间的液冷板，使单体电池彼此相切紧密排布。与之相应的替代冷却方案一般为在单体电池底部布置液冷板，应用底部液冷技术。然而，经申请人研究发现，底部液冷的冷却效率并不高，且冷却效果不均匀。其本质就是单体电池上部分的热量很难通过单体电池内部传导至底部，而外部的间隙中一般为热的不良导体无法起到帮助导热作用。因此造成单体电池上部温度高底部温度低的温度不均匀分布，长期使用后会出现明显的性能劣化。

有鉴于此，本申请实施例提供一种电池包，请参阅图1～图4所示，该电池包包括电池单元1，电池单元1的数量可以为一个也可以为多个，可以根据需要进行选择性的设置。本实施例中电池单元1设置有多个。

具体的，该电池单元1包括外壳10、导热部30和多个单体电池20，外壳10设有一具有开口101的容置空间100，该容置空间100位于外壳10的内部，并在外壳10的一端形成开口101。

多个单体电池20设置于容置空间100内且彼此并联连接，具体地，单体电池20包括壳体和设于壳体内部的电极组件，电极组件设有正极耳和负极耳，壳体包括顶壁、底壁和连接于顶壁和底壁之间的侧壁210，顶壁靠近开口101，容置空间100内除去单体电池20的空间为第一间隙220，单体电池20还包括第一电极200，底壁和侧壁210中的至少一者形成与第一电极200极相反的第二电极，可以理解的是，第一电极200和第二电极中一者为正极，另一者为负极。即第一电极200和正极耳电连接，第二电极(底壁或侧壁210)和负极耳电连接；或者，第一电极200和负极耳电连接，第二电极(底壁或侧壁210)和正极耳电连接。本实施例中第一电极200与正极耳电连接，负极耳和底壁电连接。

第一电极200设于顶壁，第二电极与外壳10电连接，以方便在电池包中整个电池单元1的电流输出，将电池包中的多个电池单元1电连接起来。

在一些实施例中，可以是单体电池20的底壁和电极组件中的正极耳或负极耳连接以作为第二电极，也可以设置单独的极柱与正极耳或负极耳连接；在一些实施例中，壳体的侧壁210与电极组件中的正极耳或负极耳连接以作为第二电极，即单体电池20的侧壁210为其第二电极。在本实施例中，第一电极200设于顶壁上，单体电池20的底壁为第二电极。

导热部30至少填充于部分第一间隙220中，导热部30贴合外壳10及单体电池20的侧壁210。导热部30采用高导热材料制作而成，可以通过导热部30与单体电池20和外壳10相接触贴合，导热部30将单体电池20产生的热量传导至外壳10上进行散热，从而提高散热效率。其中，本实施例中的高导热材料可选为环氧树脂灌封胶、导热硅胶、传热油中的一种或多种。

可以理解的是，一方面，该电池包通过在相邻单体电池20之间的第一间隙220中填充导热部30，可利用导热部30将单体电池20产生的热量传导至外壳10上，使单体电池20各部位的热量分布均匀，从而减缓单体电池20的性能劣化；另一方面，导热部30是设置在第一间隙220中的，利用这部分的空间将单体电池20产生的热量传递给外壳10进行散热，无需再在单体电池20间设置空间占用较大的液冷板，可有效利用单体电池20之间的间隙，提升电池包的体积能量密度。

进一步的，申请人还发现，导热部30的材料可以为高导热的材料，但一般来说高导热性的材料同时也具备导电性较好的特性，传统的电池包中，如果在单体电池20之间直接进行填充，会有使单体电池20间短路的风险。因此，本申请实施例中将同一电池单元1内的多个单体电池20彼此并联连接，使得同一单体电池单元1中的多个单体电池20的外壳10可以呈现相同的电性状态(即均不带电或带相同电荷)，并且沿自单体电池20至开口101的方向上，导热部30与第一电极200相间隔，并且导热部30位于第一电极200靠近底壁的一端，即两者互不接触，从而对于并联的单体电池20而言，导热部30即便与第二电极相接触，也不会造成单体电池20之间的短路，提高电池包的使用安全性能。

在一些实施例中，沿电池单元1的高度方向，多个单体电池20的投影总面积为A₁，外壳10的投影总面积为A₂，满足以下关系：0.65≤A₁/A₂＜1。当A₁/A₂的取值小于0.65时，电池单元1的空间利用率将会过低，电池单元1的体积能量密度过小，容置空间100过大，导致导热部30的传热性能冗余从而使得电池包的体积能量密度过低；当A₁/A₂的取值趋向于1，电池单元1的空间利用率越高，电池包的体积能量密度也会越高，但容置空间100就越小，导热部30的散热效果会越差；当A₁/A₂趋向于0.65，电池单元1的空间利用率越低，电池包的体积能量密度也会越低，但容置空间100就越大，导热部30的散热效果会越好，优选地，本实施例中0.8≤A₁/A₂≤0.9，可以兼顾电池包的能量密度和散热效果。其中，外壳10的投影总面积为A₂指的是，外壳10在电池单元1高度方向上投影所围成的图案面积，也即，当外壳10的投影为正多边形时，A₂可以通过测量正多边形的边长计算得到，当外壳10为圆柱体型时，可通过测量圆柱体外径计算得到，当外壳的投影为不规则图形时，按对应的面积计算方法得到；多个单体电池20的投影总面积为A₁，可先参照以上方法分别计算出各个单体电池20的投影面积，再将同一电池单元1内的各单体电池20的投影面积加和得到。

请再次参阅图2和图3，在一些实施例中，外壳10包括与开口101相对设置的端板120，导热部30与端板120相接触，并且单体电池20的底壁与端板120相接触，可以理解的是，在一般的使用状态下，端板120位于电池单元1的底部，即可以认为是底板。电池包还包括液冷装置(图中未示出)，液冷装置连接于端板120背离导热部30的一侧。通过将导热部30与端板120相接触，使得单体电池20各部位产生的热量能够传导至端板120上，进而热量能够被液冷装置带走，提升散热效果，改善电池包的性能。

请再次参阅图4，在一些实施例中，外壳10还包括侧板110，侧板110与端板120连接以围成容置空间100；单体电池20和侧板110之间形成第二间隙230，可以理解的是，第一间隙220包括第二间隙230，即当单体电池20至少三个堆叠时，最外侧的单体电池20靠近外壳10并与侧板110之间具有第二间隙230，导热部30还填充于第二间隙230，此部分的导热部30将单体电池20的热量传导至端板120和侧板110；相邻三个单体电池20之间形成第三间隙，导热部30同样填充于第三间隙，此部分的导热部30将单体电池20的热量传导至外壳的端板120。通过将单体电池20与侧板110之间的第二间隙230也填充导热部30，利用侧板110进行散热，增加外壳10的散热面积，进一步提升单体电池20各部位热量的传递效果，使各部位热量更均匀，并且也能够将单体电池20各部位产生的热量尽快的传递至外壳10，提升散热的效果。

请再次参阅图2和图3，电池单元1还包括盖板40和汇流盘50。盖板40盖合开口101并与外壳10相连接，盖板40设有通孔400，其中盖板40的形状尺寸应与开口101的形状尺寸相适配，一般地，盖板40的尺寸可以等于或者略小于开口101的尺寸，以保证盖板40可以完全覆盖或者嵌入至开口101内。在制造时，可以采用激光焊接的方式将盖板40与外壳10连接，实现对容置空间100的密封。

汇流盘50位于单体电池20靠近开口101的一侧且与第一电极200电连接，汇流盘50设有朝背离单体电池20方向延伸凸出的输出端子500，输出端子500插设于通孔400中并与盖板40相绝缘。从而，通过输出端子500引出电池单元1中各单体电池20的第一电极200，通过外壳10引出单体电池20的第二电极，以方便将电池包中的多个电池单元1电连接起来。可以理解的是，汇流盘50与外壳10以及盖板40相绝缘，具体可以采用在汇流盘50与外壳10以及盖板40之间设置绝缘材料的方式实现绝缘，也可以将汇流盘50与外壳10以及盖板40间隔设置，互不接触实现绝缘。

在一些实施例中，电池单元1还包括绝缘部410，绝缘部410环绕输出端子500设置，且部分的绝缘部410设于通孔400中并位于输出端子500和盖板40之间。绝缘部410大致呈环形，部分设置在通孔400内，当输出端子500插入通孔400之中时，绝缘部410环绕再输出端子500的外周，从而可以通过绝缘部410在输出端子500和盖板40之间形成绝缘。

请再次参阅图1，在本实施例中，电池包中设有多个电池单元1，多个电池单元1堆叠设置且彼此串联连接，以满足用电设备对电池包能量的需求。

电池单元1的外壳10形状可以为棱柱形或者在高度方向上的正投影为六边等长的花瓣形(即图2中汇流盘50所示的形状)。作为优选，外壳10为正六棱柱形，相邻的外壳10的侧板110相互紧密贴合，需要说明的是，在本申请的描述中，相互贴合特指两者之间相互贴靠，并且两者的外轮廓相互对准吻合。在本实施例中，将外壳10设置为如图1所示的正六棱柱形，使得各电池单元1在排布时，能够呈阵列式的紧密排列，在阵列之中，相邻电池单元1的外壳10的侧板110能够彼此对准的设置，两个侧板110相互贴靠，同时由于正六棱柱的特性，使得在阵列中，各电池单元1能够紧密有序的排布以形成蜂窝状结构，有助于提高电池包整体的体积能量密度。可以理解的是，每个电池单元1中最外侧的单体电池20与外壳10的内壁相接触，以提高外壳10内的空间利用率。

在其他可选的实施例中，外壳10的形状也可以为正三棱柱形，正三棱柱形结构的外壳10同样可以紧密排列。可以理解的是，外壳10的形状还可以为其他类型的棱柱形结构，这里不再一一列举。

在一些实施例中，多个电池单元1通过输出端子500串联，相邻的外壳10之间相互绝缘设置，具体的，可以通过在侧板110进行外层包膜的方式实现相邻电池单元1之间的绝缘，或者，也可以使用绝缘材料制造侧板110来实现相邻电池单元1之间的绝缘。

特别地，在一些实施例中，单体电池20为圆柱形结构，即为圆柱单体电池，多个单体电池20沿径向层叠排布，相邻的单体电池20之间相切接触，从而紧密排列在容置空间100内，由于圆柱单体电池侧壁为弧面结构，此时相邻单体电池20之间同时具有相切接触和具有第一间隙220的特征；另外地，本实施例中每个电池单元1中最外侧的圆柱单体电池的侧壁与外壳10的侧板110也相切接触，以最大程度利用外壳10内的空间。本实施例中，一方面，通过在第一间隙220中填充导热部30，可利用导热部30传导单体电池产生的热量，使单体电池20各部位的热量分布均匀，从而减缓单体电池20的性能劣化；另一方面，通过将导热部30与外壳10相接触，可以将单体电池20产生的热量传递给外壳10以供散热，无需再在单体电池20间设置空间占用较大的液冷板，充分利用圆柱单体电池之间的间隙，提升电池包的体积能量密度；第三方面，通过将各单体电池20并联连接，并使单体电池20的第一电极200和与导热部30间隔设置，也就是说，导热部30不会同时接触单体电池20的两个电极，从而可以采用高导热材料作为导热部30实现导热，且能够避免单体电池20出现短路，并进行高效散热。

在另一实施例中，多个圆柱形单体电池也可以顺次排布或矩阵排布，此时，外壳10可以选择正四棱柱型结构，以匹配圆柱单体电池的排布形式，这样可以避免单体电池20与外壳10之间的第二间隙230过大而影响电池包能量密度的问题。

可以理解的是，单体电池20也可以是方壳单体电池，方壳单体电池可以堆叠在外壳10中，此时，外壳10相应为四棱柱形，以匹配单体电池20的形状，避免单体电池20与外壳10之间的第二间隙230过大而造成电池包整体能量密度的下降。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的电池包进行了详细介绍，并应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电池包，其特征在于，包括电池单元(1)，所述电池单元(1)包括：

外壳(10)，设有一具有开口(101)的容置空间(100)；

多个单体电池(20)，设置于所述容置空间(100)内且并联连接，所述单体电池(20)包括顶壁、底壁和连接于顶壁和底壁之间的侧壁(210)，所述容置空间(100)内除去所述单体电池(20)的空间为第一间隙(220)，所述顶壁靠近所述开口(101)，所述单体电池(20)还包括第一电极(200)，所述第一电极(200)设于所述顶壁，所述底壁和所述侧壁(210)中的至少一者形成与所述第一电极(200)极性相反的第二电极，所述第二电极与所述外壳(10)电连接；

导热部(30)，至少填充于部分所述第一间隙(220)中，且所述导热部(30)贴合所述外壳(10)与所述侧壁(210)。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，沿自所述单体电池(20)至所述开口(101)的方向，所述导热部(30)与所述第一电极(200)相间隔，且所述导热部(30)位于所述第一电极(200)靠近所述底壁的一侧。

3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，沿所述电池单元(1)的高度方向，多个所述单体电池(20)的投影总面积为A₁，外壳(10)的投影总面积为A₂，满足以下关系：0.65≤A₁/A₂＜1。

4.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述外壳(10)包括与所述开口(101)相对设置的端板(120)，所述导热部(30)与所述端板(120)相接触；

所述电池包还包括液冷装置，所述液冷装置连接于所述端板(120)背离所述导热部(30)的一侧。

5.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池单元(1)还包括：盖板(40)，所述盖板(40)盖合所述开口(101)并与所述外壳(10)相连接，所述盖板(40)设有通孔(400)；

汇流盘(50)，所述汇流盘(50)位于所述单体电池(20)靠近所述开口(101)的一侧且与所述第一电极(200)电连接，所述汇流盘(50)设有朝背离所述单体电池(20)方向延伸凸出的输出端子(500)，所述输出端子(500)插设于所述通孔(400)中。

6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述电池单元(1)还包括：

绝缘部(410)，所述绝缘部(410)环绕所述输出端子(500)设置，且至少部分所述绝缘部(410)设于所述通孔(400)中并位于所述输出端子(500)和所述盖板(40)之间。

7.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述盖板(40)与所述外壳(10)电连接。

8.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池单元(1)设有多个，多个所述电池单元(1)堆叠设置且彼此电连接；

所述外壳(10)为棱柱形，相邻单体电池(20)的所述外壳(10)相互紧密贴合。

9.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述电池单元(1)设有多个，所述多个电池单元(1)通过所述输出端子(500)串联，相邻的所述外壳(10)之间相互绝缘设置。

10.根据权利要求1～9任一项所述的电池包，其特征在于，所述单体电池(20)为圆柱形结构，相邻的所述单体电池(20)之间相切接触，邻近外壳(10)的单体电池(20)与外壳(10)相切接触。

Images