CN219017765U - 电池模组及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池领域，公开了一种电池模组及电池包。该电池模组包括壳体以及设置在所述壳体内部的换热组件和电芯组件，所述电芯组件包括多个电芯和用于连接多个所述电芯的极耳的汇流板，所述极耳穿过所述汇流板，且所述极耳的穿过所述汇流板的一端与所述换热组件连接，其中，所述换热组件配置为能够为所述极耳提供热量或带走所述极耳的热量。该电池包包括至少一个上述电池模组。本实用新型利用电芯极耳的高导热速率的特性，使得换热组件通过极耳为电芯传递热量或导出电芯的热量，从而改善电芯在使用过程中电芯温度场的相对一致性，提升模组电芯的循环寿命和客户的使用体验。

Description

电池模组及电池包

技术领域

本实用新型涉及电池领域，具体地涉及一种电池模组及电池包。

背景技术

锂离子电池技术已日渐成熟，而其中的软包电芯电池组(模组/系统)由于具有轻、薄、循环寿命长、安全性能好、能量密度高、放电平台稳定、功率性能出色、环保无污染等诸多优势而得以快速发展。

电池组在使用过程中温度对它的影响较大，在环境温度较低的情况下，电池的内阻较大，放电容量降低较为明显，从而导致产品续航降低的情况；在正常的环境中或高温环境中，电池使用过程中产热，有时需要进行散热，如果热量不及时释放将大大缩短电池的寿命，电池的使用稳定性也将大大降低，甚至造成安全隐患。此外，软包电池组随着使用寿命的增加会逐渐膨胀，需要在模组结构中预留膨胀空间，以防止电芯内压过高导致电芯破裂或内部短路现象的发生。

目前大多数软包模组方案基本都是采用软包电芯堆叠串并连接的方式，软包电芯通过厚度面进行散热。但该种设计方式因电芯的宽度与厚度的差异，电芯外壳导热速率的差异，电芯的堆叠温度场的影响，导致电池组内部电芯温度积聚，从而导致模组中心电芯的温度较高，边缘电芯的温度较低的现象，电芯在不同的温度场进行充放电，导致中心电芯或体制较差的电芯使用寿命的衰减现象，从而导致电池系统或模组的寿命提前终结的现象。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电池模组及电池包。

本实用新型提供了一种电池模组，包括壳体以及设置在所述壳体内部的换热组件和电芯组件，所述电芯组件包括多个电芯和用于连接多个所述电芯的极耳的汇流板，所述极耳穿过所述汇流板，且所述极耳的穿过所述汇流板的一端与所述换热组件连接，其中，所述换热组件配置为能够为所述极耳提供热量或带走所述极耳的热量。

可选地，所述汇流板与所述极耳相对应的位置处设有插口，并配置为：

所述极耳穿过所述插口后贴合在所述汇流板的背离所述电芯组件的一侧。

可选地，所述汇流板的背离所述电芯组件的一侧设有连接片，所述连接片的相对应的两侧分别设有一个所述插口，所述极耳穿过所述插口后贴合在所述连接片上。

可选地，所述换热组件包括设置在所述汇流板的背离所述电芯组件一侧的半导体制冷片，所述半导体制冷片与多个所述极耳连接。

可选地，所述换热组件还包括设置在所述半导体制冷片的背离所述汇流板的一侧的散热翅片，所述散热翅片与所述半导体制冷片相贴合。

可选地，所述壳体包括敞口的底壳，所述散热翅片设置在所述底壳的敞口端。

可选地，所述换热组件还包括设置在所述散热翅片的背离所述半导体制冷片的一侧的散热风扇，所述散热翅片上设有用于安装所述散热风扇的安装槽。

可选地，所述半导体制冷片与所述汇流板之间设有弹性导热垫，所述弹性导热垫的一侧与多个所述极耳连接。

可选地，所述电芯组件还包括至少一个第一缓冲垫，所述第一缓冲垫设置在相邻的两个所述电芯之间。

可选地，所述电芯组件还包括第二缓冲垫，所述第二缓冲垫设置在多个所述电芯的远离所述汇流板的一端。

可选地，所述电芯组件的外侧设有用于检测所述电芯组件的温度的检测模块，所述检测模块与所述换热组件信号连接。

本实用新型还提供了一种电池包，包括至少一个上述所述的电池模组。

本实用新型实施方式提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型利用电芯极耳的高导热速率的特性，使得换热组件通过极耳为电芯传递热量或导出电芯的热量，进而使得每个电芯均与换热组件直接换热，从而改善电芯在使用过程中电芯温度场的相对一致性，提升模组电芯的循环寿命和客户的使用体验。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施方式，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本实用新型实施方式所述电池模组的结构示意图；

图2为本实用新型实施方式所述电池模组的分解图；

图3为本实用新型实施方式所述电芯的结构示意图；

图4为本实用新型实施方式所述汇流板的结构示意图；

图5为本实用新型实施方式所述散热翅片的结构示意图。

附图标记说明

1、壳体；11、底壳；12、方形框体；2、电芯；21、极耳；22、绝缘防护板；3、汇流板；31、插口；32、连接片；33、电压采集接口；4、半导体制冷片；5、散热翅片；51、安装槽；52、压板；6、散热风扇；7、弹性导热垫；8、第一缓冲垫；81、第二缓冲垫；9、检测模块。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面将对本实用新型的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施方式只是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

结合图1和图2所示，本实用新型实施方式提供的电池模组包括壳体1以及设置在壳体1内部的换热组件和电芯组件。电芯组件包括多个电芯2和用于连接多个电芯2的极耳21的汇流板3，极耳21穿过汇流板3，且极耳21的穿过汇流板3的一端与换热组件连接，其中，换热组件配置为能够为极耳21提供热量或带走极耳21的热量。进而在电芯2需要加热时，为极耳21提供热量，进而使得电芯2升温；当电芯2需要降温时，换热组件带走极耳21的热量，进而带走电芯2的热量。

如图3所示，电芯2为单头出极耳21的电芯结构，此结构不限仅为此类型电芯，电芯2的材料不做限定，电芯2的单侧或双侧引出极耳21，极耳21的材料为铜或铝材质，便于实现电气连接，此结构形态给极耳21又增添了导热特性。汇流板3为FR-4板材，也可以采用经过注塑材质进行注塑出来的其他材质的类型结构，将镍片或铜片贴敷到FR-4板上，此结构带有电压采集接口33，便于后期这种电池结构的串并联接，实现高容或者是高压的电池系统。

本实用新型利用极耳21的高导热速率的特性，使得换热组件通过极耳21为电芯2传递热量或导出电芯2的热量，进而使得每个电芯2均与换热组件直接换热，从而改善电芯2在使用过程中电芯2温度场的相对一致性，使电池模组工作在最佳的工作环境，提升模组电芯2的循环寿命和客户的使用体验。该种设计方式的电池模组实现软包电芯2单侧出极耳21或多侧出极耳21的电池模组，也可为圆柱或方型电池进行使用。

如图4所示，在一些实施方式中，汇流板3与极耳21相对应的位置处设有插口31，极耳21穿过插口31后贴合在汇流板3的背离电芯组件的一侧，使得极耳21能够平整地焊接到汇流板3上，进而使得换热组件能够贴合在汇流板3的侧面，增加换热组件与极耳21连接的紧密性和便利性。进一步优化地，汇流板3的背离电芯组件的一侧设有连接片32，连接片32的相对应的两侧分别设有一个插口31，极耳21穿过插口31后贴合在连接片32上，进一步确保连接的紧密性。

在一些实施方式中，换热组件包括设置在汇流板3的背离电芯组件一侧的半导体制冷片4，半导体制冷片4与多个极耳21连接，进而通过半导体制冷片4与极耳21进行换热。其中，半导体制冷片4在通过电流时可以将热量从制冷片的一面转移到另一面，通过改变电流的方向实现冷热面的交互变化，目前的热电制冷器件中，最常用的半导体热电材料为碲化铋材料，也可以为其他材质的半导体制冷材料。

该种设计方式可通过半导体制冷片4的电路电流交互变换实现电芯2的加热和散热，可以将电池模组应用温度范围变得更加广泛，延长电池模组的使用寿命，降低热失控几率，且半导体制冷片4可以实现超薄的定制加工，可以用较低的空间占用率实现电池模组加热和制冷双重功能。电池模组的加/散热采用极耳21作为导热路径，进而通过极耳21的导热速率来提高或降低电芯2的温度值，较电芯2外壳铝塑膜的纵横向导热速率有数量级提升，铝塑膜的导热速率在1—20W/(MK)之间，而电芯2的极耳21材料则在200-450W/(MK)之间。

换热组件还包括设置在半导体制冷片4的背离汇流板3的一侧的散热翅片5，散热翅片5与半导体制冷片4相贴合。其中，散热翅片5一般为铜铝制品，挤压型材进行机加后成型状态，半导体制冷片4与散热翅片5之间通过导热硅脂或导热胶进行连接，保证较低的热阻，从而保证电芯2温度可以通过极耳21与半导体制冷片4的冷面接触，半导体制冷片4的的热面与散热翅片5接触。

进一步优化地，换热组件还包括设置在散热翅片5的背离半导体制冷片4的一侧的散热风扇6，散热翅片5上设有用于安装散热风扇6的安装槽51。其中，散热风扇6为直流风扇，可以提供一定的风量或风压，该种设计方式可减少散热风扇6的空间占用，进而减少电池模组的体积。其中，在散热翅片5上设置散热风扇6可以带走散热翅片5上的热量或冷量，从而达到加热或散失电池模组的热量的目的，增加电池模组的使用寿命。

壳体1包括敞口的底壳11，散热翅片5设置在底壳11的敞口端。具体地，如图5所示，散热翅片5的外周设有压板52，壳体1还包括方形框体12，方形框体12的中部可容纳散热翅片5。安装时，散热翅片5的压板52支撑在底壳11的敞口端，装放方形框体12，使得散热翅片5穿过方形框体12中间的开口，并使得方形框体12的边部压在压板52上，再将方形框体12与底壳11扣合，完成壳体1的安装，其中，可将方形框体12与底壳11螺栓连接，以增加连接的牢固性。

半导体制冷片4与汇流板3之间设有弹性导热垫7，弹性导热垫7的一侧与多个极耳21连接。具体地，弹性导热垫7的一侧与极耳21直接接触，弹性导热垫7的另一侧与半导体制冷片4直接接触，进而使得汇流板3的焊接点通过弹性导热垫7将电芯2极耳21上的温度传递至半导体制冷片4上，与此同时弹性导热垫7具有绝缘且柔软的特性，保证极耳21焊接侧微小的落差趋于平整贴合，与半导制冷片形成面接触，确保温度传递效果。

其中，弹性导热垫7为导热且绝缘的材质，具有高的导热系数和介电常数，易于实现热量的传导，且有良好的绝缘效果。弹性导热垫7可为导热硅胶垫片、导热双面胶或常规导热体垫体等材质，还可为含导热灌封胶、导热凝胶或导热复合材料等在结构中充当“导热”材料的固体、胶体或液体的材料。

电芯组件还包括至少一个第一缓冲垫8，第一缓冲垫8设置在相邻的两个电芯2之间。在一些实施方式中，若干电芯2通过双面胶堆叠形成电芯组，多个电芯组沿着预设方向(壳体1的厚度方向)上进行排列，每两个电芯组之间设有一个第一缓冲垫8间隔，以实现电芯2的膨胀缓冲，该种设计方式下可减少第一缓冲垫8的数量，进而增加壳体1内部的空间利用，增加整个电池模组的性能。在另一些实施方式中，每相邻的两个电芯2之间均设有一个第一缓冲垫8，以确保能够为电芯2的膨胀提供足够的缓冲空间，增加电池模组使用的安全性。其中，第一缓冲垫8优选采用缓冲棉。

电芯模组在组装时，多个电芯2之间组装完成后，通过汇流板3进行电气连接，即通过汇流板3将电芯2上的极耳21进行串并联连接，在此基础上，在处于边部的电芯2的两侧分别设置绝缘防护板22，以将多个电芯组成电芯模组，其中，绝缘防护板22为绝缘材质如PP、PE等吹塑材质，也可以采用FR-4材质，或者金属表面喷塑的材质等。此外，电芯组件还包括第二缓冲垫81，第二缓冲垫81设置在多个电芯2的远离汇流板3的一端。其中，第二缓冲垫81优选为缓冲棉，以通过缓冲棉对电芯2进行缓冲防护。

第一缓冲垫8和第二缓冲垫81为具有一定的弹性，可以将电芯2在充放电中的膨胀量进行吸收或进行底部缓冲防护，其材质包括但不限于EVA或硅胶发泡材质等。底壳11和方形框体12实现电芯模组的固定作用，且底壳11和方形框体12的材质可以为PC、ABS、尼龙或者金属等，再者，底壳11和方形框体12的材质也可为混合材料。

在一些实施方式中，电芯组件的外侧设有用于检测电芯组件的温度的检测模块9，检测模块9与换热组件信号连接，具体地，检测模块9可与换热组件的散热风扇6信号连接。其中，检测模块9可为电池管理系统的温度探头，进而通过温度探头对电芯组件的温度进行采集。电池管理系统为温度采集提供硬件基础，为执行动作提供动力来源，且实现常规的电压、电流、阈值等保护功能，且其功能不限于该描述。

使用时，通过温度探头检测到的温度与设定的温度进行对比，如温度低于电池管理系统设定的最低值，则电池管理系统输出反向电压，从而将半导体制冷片4反向供电，使得半导体制冷片4冷热面互换，从而通过导热硅胶垫、极耳21将热量传导给电芯2，电芯2温度上升。当温度探头检测到温度到达固定值后，电池管理系统会反馈信息停止给半导体制冷片4供电，电池此时可以进行充放电。当充放电过程中，温度探头检测到电芯2温度超过设定最高值时，电池管理系统为半导体制冷片4输出正向电压，半导体制冷片4开始正向工作，通过电芯2、弹性导热垫7将热量传送到散热翅片5，通过散热风扇6将热量散失到空气中。电芯2温度降低。待电芯2温度低于设定值时，关闭散热风扇6。其中，电池管理系统对于温度的采集和各部件的工作状态的控制为本领域的常规手段，因此，在此未做过多的描述。

本实用新型还提供了一种电池包，包括至少一个上述的电池模组，该处的电池模组包括上述电池模组的全部技术特征。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施方式的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施方式中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所述的这些实施方式，而是要符合与本文所实用新型的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种电池模组，其特征在于，包括壳体(1)以及设置在所述壳体(1)内部的换热组件和电芯组件，所述电芯组件包括多个电芯(2)和用于连接多个所述电芯(2)的极耳(21)的汇流板(3)，所述极耳(21)穿过所述汇流板(3)，且所述极耳(21)的穿过所述汇流板(3)的一端与所述换热组件连接，其中，所述换热组件配置为能够为所述极耳(21)提供热量或带走所述极耳(21)的热量。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述汇流板(3)与所述极耳(21)相对应的位置处设有插口(31)，并配置为：

所述极耳(21)穿过所述插口(31)后贴合在所述汇流板(3)的背离所述电芯组件的一侧。

3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述汇流板(3)的背离所述电芯组件的一侧设有连接片(32)，所述连接片(32)的相对应的两侧分别设有一个所述插口(31)，所述极耳(21)穿过所述插口(31)后贴合在所述连接片(32)上。

4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述换热组件包括设置在所述汇流板(3)的背离所述电芯组件一侧的半导体制冷片(4)，所述半导体制冷片(4)与多个所述极耳(21)连接。

5.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于，所述换热组件还包括设置在所述半导体制冷片(4)的背离所述汇流板(3)的一侧的散热翅片(5)，所述散热翅片(5)与所述半导体制冷片(4)相贴合。

6.根据权利要求5所述的电池模组，其特征在于，所述壳体(1)包括敞口的底壳(11)，所述散热翅片(5)设置在所述底壳(11)的敞口端。

7.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述换热组件还包括设置在所述散热翅片(5)的背离所述半导体制冷片(4)的一侧的散热风扇(6)，所述散热翅片(5)上设有用于安装所述散热风扇(6)的安装槽(51)。

8.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于，所述半导体制冷片(4)与所述汇流板(3)之间设有弹性导热垫(7)，所述弹性导热垫(7)的一侧与多个所述极耳(21)连接。

9.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电芯组件还包括至少一个第一缓冲垫(8)，所述第一缓冲垫(8)设置在相邻的两个所述电芯(2)之间。

10.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电芯组件还包括第二缓冲垫(81)，所述第二缓冲垫(81)设置在多个所述电芯(2)的远离所述汇流板(3)的一端。

11.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电芯组件的外侧设有用于检测所述电芯组件的温度的检测模块(9)，所述检测模块(9)与所述换热组件信号连接。

12.一种电池包，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至11中任意一项所述的电池模组。

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