CN219419402U - 电池模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池模块，包括：绝缘模块，包括一组侧板和至少一个过渡板，侧板和过渡板配合形成至少两个具有填充口的容纳空间；隔离膜，其设置于容纳空间中，且将每个容纳空间分隔为第一腔室和第二腔室，其中，第一腔室和第二腔室沿着容纳空间的排列方向交替布置；正极极片，填充于第一腔室内；负极极片，填充于第二腔室内。本实用新型提供一种更紧凑的结构排布，通过灌注的方式实现正极和负极的装配，生产效率高，整体结构空间利用率高、避免由于震动造成的短路。

Description

电池模块

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其是指一种电池模块。

背景技术

电池单体包括正极极片、负极极片、电解液和隔离膜。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂敷于正极集流体表面，正极集流体未涂覆正极活性物质的部分连接正极极耳，负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体表面，负极集流体未涂覆负极活性物质的部分连接负极极耳。正极极片、负极极片、隔离膜卷绕或层叠式形成电池单体，并通过连接正极极耳和负极极耳与外界电路电连接，以实现充放电。

现有的电池通过将正极极片、负极极片、隔离膜通过卷绕或叠片的方式装配在一起，其制造过程繁琐，生产难度高，生产效率低下。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种电池模块。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种电池模块，包括：

绝缘模块，包括一组侧板和至少一个过渡板，所述侧板和过渡板配合形成至少两个具有填充口的容纳空间；

隔离膜，其设置于所述容纳空间中，且将每个所述容纳空间分隔为第一腔室和第二腔室，其中，所述第一腔室和第二腔室沿着所述容纳空间的排列方向交替布置；

正极极片，填充于所述第一腔室内；

负极极片，填充于所述第二腔室内。

其进一步的技术特征在于：所述侧板和所述过渡板卡接，所述侧板设置有至少一个卡接部，所述过渡板设置有至少一个扣接部，所述卡接部和所述扣接部卡接。

其进一步的技术特征在于：所述侧板包括第一面板、垂直于所述第一面板且相对设置的第二面板和分别连接第一面板和第二面板的第三面板，所述第二面板和/或所述第三面板的边缘设置至少一个卡接部。

其进一步的技术特征在于：所述卡接部沿所述第二面板或所述第三面板的长度方向设置，且所述卡接部为连续或非连续设置。

其进一步的技术特征在于：所述过渡板具有一竖板、以及基于所述竖板分别向两侧延伸的连接板，两个连接板的边缘分别设有一卡接部和一扣接部，以使得所述过渡板的卡接部和扣接部分别与其相邻的过渡板或侧板的扣接部和卡接部对应卡接，其中，两个连接板向两侧延伸的长度不同。

其进一步的技术特征在于：所述隔离膜设置于相邻的侧板和过渡板或相邻的两过渡板之间并通过热熔连接。

其进一步的技术特征在于：所述过渡板的一侧具有朝向第一方向开口的第一腔室，所述过渡板的另一侧具有朝向第一方向反向开口的第二腔室，所述第一腔室和第二腔室还包括朝向第二方向开设的开口，第一方向与第二方向垂直。

其进一步的技术特征在于：所述第一腔室包括远离隔离膜设置的正极集流体和通过所述填充口填充于第一腔室中的正极活性物质，所述第二腔室包括远离隔离膜设置的负极集流体和通过所述填充口填充于所述第二腔室中的负极活性物质，所述正极活性物质的体积小于所述负极活性物质的体积。

其进一步的技术特征在于：所述正极集流体远离正极活性物质的一端设置第一阻挡部，所述第一阻挡部封闭所述第一腔室的填充口，和/或，所述负极集流体远离负极活性物质的一端设置第二阻挡部，所述第二阻挡部封闭所述第二腔室的填充口。

其进一步的技术特征在于：所述正极集流体与正极极耳连接，所述负极集流体与负极极耳连接，与所述过渡板相邻的正极极耳和负极极耳的高度小于与所述侧板相邻的正极极耳和负极极耳的高度。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本实用新型所述的电池模块通过灌注的方式实现正极和负极的装配，生产效率高，整体结构空间利用率高。

2、本实用新型所述的电池模块通过隔离膜和绝缘模块热熔，便于生产。

3、本实用新型所述的电池模块通过隔离膜与集流体之间封闭设置，以避免厚度较大的正/负极活性物质泄露造成两者接触短路。

4、本实用新型所述的电池模块可以减少极耳的数量，降低极耳与电池顶盖的连接难度，可避免虚焊的问题。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型中电池模块的截面图。

图2是本实用新型中侧板的实施例一的结构示意图。

图3是本实用新型中侧板的实施例二的结构示意图。

图4是本实用新型中侧板的实施例三的结构示意图。

图5是本实用新型中过渡板的截面图。

图6是本实用新型中电池模块的另一实施例的截面图。

图7是本实用新型中电池模块的极耳示意图。

说明书附图标记说明：1、侧板；101、第一面板；102、第二面板；103、第三面板；2、过渡板；201、竖板；202、连接板；3、卡接部；4、扣接部；5、正极极耳；6、正极活性物质；7、负极极耳；8、负极活性物质；9、第一阻挡部；10、第二阻挡部；11、隔离膜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。

实施例1：

结合图1、图2和图5，一种电池模块，包括：

绝缘模块，包括一组侧板1和至少一个过渡板2，侧板1和过渡板2配合形成至少两个具有填充口的容纳空间；其中，侧板1和过渡板2卡接，侧板1设置有至少一个卡接部3，过渡板2设置有至少一个扣接部4，卡接部3和扣接部4卡接。进一步地，卡接部3为凹进部或凸出部，并且,卡接部3为连续或非连续设置。需要说明的是，过渡板2的厚度和数量不作限制，可以根据电池设计的容量进行灵活调整。并且，卡接部3和扣接部4的具体形状可以不进行限制，可以是规则形状如多边形、圆形、椭圆形或者不规则的形状，只要卡接部3和扣接部4相互配合，实现侧板1和过渡板2的卡接即可。具体的，电池模块的两端设置侧板1，其中间可布置若干个过渡板2，即侧板1、若干个过渡板2、侧板1依次排列，并且相邻的侧板1和过渡板2，以及相邻的过渡板2之间依次相互卡接，从而实现电池模块的安装组合，不仅起到防呆作用，还可提高安装效率。通过一个过渡板2实现了相邻两个容纳空间的装配，简化结构，提高整体集成性，进一步减小电池体积，提高能量密度。

隔离膜11，其设置于容纳空间中，且将每个容纳空间分隔为第一腔室和第二腔室，其中，第一腔室和第二腔室沿着容纳空间的排列方向交替布置。当绝缘模块包括一组侧板1和多个过渡板2时，在实际生产过程中，为方便描述，一组侧板1分别为左侧板和右侧板，隔离膜11可先与左侧板和第一个过渡板2的第一端热熔，此后另一隔离膜11与该过渡板2的第二端和后一过渡板2的第一端热熔，以此类推，直至最后通过一隔离膜11与过渡板2的第二端和右侧板的热熔，以此在侧板1和过渡板2的排列方向上形成若干个容纳腔体，每个过渡板2的第一端和第二端分别形成相邻的两个容纳腔体的一部分，即两个容纳腔体共用一个过渡板2，可减少过渡板2的数量，提升能量密度。

其中，正极极片，填充于第一腔室内；以及负极极片，填充于第二腔室内。在第一腔室和第二腔室中直接通过灌注的方式填充入正极极片和负极极片，以实现电池的生产，简化工艺。

上述提供了一种电池模块，解决现有的电池通过将正极极片、负极极片、隔离膜通过卷绕或叠片的方式装配在一起，其制造过程繁琐，生产难度高，生产效率低下的问题，通过灌注的方式实现电池的正极和负极的装配，生产效率高，整体结构空间利用率高、避免由于震动造成的短路。

在本实施例中，侧板1包括第一面板101、垂直于第一面板101且相对设置的第二面板102和分别连接第一面板101和第二面板102的第三面板103，第二面板102和/或第三面板103的边缘设置至少一个卡接部3。一般地，以侧板1的非装配状态为例(如图2所示)，第一面板101的高度和第二面板102的高度(即图2中X轴方向为高度方向)，第一面板101的长度和第三面板103的长度相同(即图2中Z轴方向为长度方向)，第二面板102的宽度和第三面板103的宽度相同(即图2中Y轴方向为宽度方向)，第一面板101、第二面板102和第三面板103的尺寸根据实际需要进行设计。

具体地，第三面板103的远离第一面板101的边缘设置凸出的卡接部3，即第三面板103沿Y轴方向上的一端边缘设置卡接部3，并且，卡接部3连续设置于第三面板103的边缘。优选地，卡接部3的长度和第三面板103的长度相同(Z轴方向)，便于卡接部3和第三面板103一体成型，避免了卡接部3和第三面板103之间会形成多连接点、造成侧板1的强度降低，同时在设计侧板1时可不考虑安装孔、安装位置等要素，从而使用更优化的工程学结构，同时减少侧板1的制作时间，显著提效降本。当然，卡接部3和第三面板103的成型方式不限于一体成型，也可以是粘接或焊接或铆接等不可拆卸的连接方式，只需要卡接部3能牢靠地固定在第三面板103的边缘即可。

如图5所示，在本实施例中，过渡板2具有一竖板201、以及基于竖板201分别向两侧延伸的连接板202，连接板202沿着Y轴方向延伸形成U型，两个连接板202的边缘分别设有一卡接部3和一扣接部4，以使得过渡板2的卡接部3和扣接部4分别与其相邻的过渡板或侧板的扣接部4和卡接部3对应卡接。需要说明的是，两个连接板202向两侧延伸的长度不同，即一个连接板202沿Y方向的长度大于另一个连接板202沿Y方向的长度(即宽度方向的长度)，故安装时需要防呆以避免安装错误，基于此，在一个过渡板2上设置结构不同的卡接结构，即一个连接板202设置卡接部3，另一连接板202设置扣接部4，可提升安装效率，避免安装错误。具体的，卡接部3和扣接部4是互补的两个结构，过渡板2的卡接部3与相邻过渡板1或侧板1的扣接部4互补卡接，而过渡板2的扣接部4与相邻过渡板2或侧板1的卡接部3互补卡接，对应地，两个连接板202的边缘分别设有凸出的卡接部3和凹进的扣接部4，也可以设置凹进的卡接部3和凸出的扣接部4，由此可知，扣接部4设计为凹进还是凸出由卡接部3的结构决定，只要满足过渡板2和侧板1或者相邻两个过渡板2能够卡接连接即可。

在本实施例中，过渡板2的一侧具有朝向第一方向开口的第一腔室，过渡板2的另一侧具有朝向第一方向反向开口的第二腔室，第一腔室和第二腔室还包括朝向第二方向开设的开口，开口用于和侧板1或相邻的过渡板配合形成容纳空间，第一方向与第二方向垂直。其中，如图1所示，第一腔室为过渡板2的左侧即图中实斜线填充部分，第二腔室为过渡板2的右侧即图中虚/实线交替填充部分。U型连接板202朝向第一方向开口，并与隔离膜11形成共同形成具有朝向第二方向开口的第一腔室或第二腔室，如图1所示，第一腔室所对应的连接板202的长度小于第二腔室所对应的连接板202的长度，以对容纳空间的容积进行提前预设，可根据需要设置连接板的长度，以实现正负极材料的调配。通过多个开口的设置，便于过渡板的生产，提高生产效率，同时通过容纳腔体的填充口的设置，也便于活性物质的灌入。

在本实施例中，第一腔室包括远离隔离膜11设置的正极集流体和通过开口填充于第一腔室中的正极活性物质6，第二腔室包括远离隔离膜11设置的负极集流体和通过开口填充于第二腔室中的负极活性物质8，其中，如图1所示，正极集流体可通过贴附的方式设置于左侧板的第一面板101上，或者竖板201上，同时负极集流体也可通过贴附方式设置于竖板201或右侧板的第一面板101上。

正极活性物质6的体积小于负极活性物质8的体积。当负极过量不足时，从正极脱嵌后来到负极的锂离子没有足够的嵌入空间，因而只能形成金属锂单质并析出在负极表面。析锂不仅使电池性能下降,循环寿命大幅缩短,还限制了电池的快充容量,并有可能引起燃烧、爆炸等灾难性后果。析锂严重程度的大小与负极过量不够的程度密切相关，负极过量不足程度越高则析锂越严重。因此将负极活性物质8的体积设计为大于正极活性物质6的体积，可以降低析锂的风险。进一步的，通过设置第二腔室的连接板的长度大于第一腔室的连接板的长度，以保证第一腔室和第二腔室中的活性物质的沿X轴方向的高度相当，避免由于高度不同而导致正负极物质无法充分作用。

其中，正极活性物质6可为常见的正极材料，包括但不限于钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸锰锂、磷酸铁锰锂、磷酸铁锂中的一种或多种。负极活性物质8可为常见的负极材料，包括但不限于天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软碳及硬碳、单质硅、氧化硅、硅碳、硅合金中的一种或多种。隔离膜11可选择电池常用的隔膜材料，包括但不限于聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜、聚酰亚胺隔膜、纤维素无纺布隔膜中的一种或多种。优选地，隔离膜11为聚乙烯隔膜或聚丙烯隔膜，它们对防止短路具有良好的作用，并可以通过关断效应改善电池的稳定性。

实施例2：

如图3所示，与实施例1不同在于，第三面板103的边缘设置一个连续的凹进的卡接部3，此时，对应该凹进的卡接部3，扣接部4应为凸出设置。可选地，扣接部4为连续设置或非连续设置，只要卡接部3和扣接部4能卡接即可。需要说明的是，卡接部3的非连续设置是指第三面板103的边缘设置多个卡接部3，相邻两个卡接部3之间预留间隙。扣接部4的非连续设置是指连接板202的边缘设置多个扣接部4，相邻两个扣接部4之间预留间隙。

优选地，多个非连续的卡接部3为均布设置，相较于多个非连续的卡接部3不等间距设置，均布设置更均匀，均布受力效果更好。

实施例3：

如图4所示，与实施例1不同在于，第二面板102的边缘和第三面板103的边缘均设置多个非连续的凸出的卡接部3，此时，对应第三面板103的凸出的卡接部3，扣接部4应为凹进设置。可选地，扣接部4为连续设置或非连续设置，只要卡接部3和扣接部4能卡接即可。需要说明的是，非连续设置是指第二面板102的边缘或第三面板103的边缘设置多个卡接部3，相邻两个卡接部3之间预留间隙。扣接部4的非连续设置是指连接板202的边缘设置多个扣接部4，相邻两个扣接部4之间预留间隙。

优选地，多个非连续的卡接部3为均布设置，相较于多个非连续的卡接部3不等间距设置，均布设置更均匀，均布受力效果更好。

由实施例1-实施例3可知：

(1)卡接部3的长度、形状和位置不做限制，例如卡接部3可以是仅设置于第三面板103的边缘，也可以仅仅设置于第二面板102的边缘，卡接部3还可以设置于第二面板102和第三面板103，卡接部3可以是连续设置，卡接部3也可以是非连续设置。其中，边缘为第二面板102、第三面板103远离第一面板101的一侧壁面，卡接部3凸出或凹进设置于该壁面上。

(2)扣接部4的长度、形状和位置根据卡接部3的具体结构进行设计，只要扣接部4满足能和卡接部3进行扣合装配即可。

(3)卡接部3和扣接部4的接触面不做限制，接触面可以为平面、曲面、或者锯齿面，可提高连接面的稳定性，还可实现防呆效果。

实施例4：

结合图6和图7，基于实施例1，由于正/负极活性物质的厚度较常规的卷绕式或者叠片式电池的厚度厚，其敞开后容易导致正/负极活性物质接触，造成安全隐患，为了防止正/负极活性物质的接触，将填空口封闭设置。为此，正极集流体远离正极活性物质6的一端设置第一阻挡部9，第一阻挡部9封闭第一腔室的填充口，和/或，负极集流体远离负极活性物质8的一端设置第二阻挡部10，第二阻挡部10封闭第二腔室的填充口。需要说明的是，任何电池都是由正负电极、电解质、隔离膜及外壳组成的。当电池内部正极、隔膜、负极处理完成后，就需要焊接一个导电介质，把电芯和壳体连接起来。极耳就是这个从电芯中将正负极引出来的金属导电介质。其中，按极耳数量分：单极耳、双极耳/多极耳和全极耳。图6和图7为全极耳设置，其极耳沿着Z轴方向延伸覆盖整个容纳空间的长度方向，大幅降低电池内阻和发热量。

可选地，可以仅是正极集流体远离正极活性物质6的一端设置第一阻挡部9，可以仅是负极集流体远离负极活性物质8的一端设置第二阻挡部10，也可以是正极集流体远离正极活性物质6的一端设置第一阻挡部9以及负极集流体远离负极活性物质8的一端设置第二阻挡部10，满足正/负极活性物质不接触即可。

具体地，为防止正/负极活性物质溢出，隔离膜11向一侧弯曲与相邻的集流体粘贴形成阻挡部。或者，将隔离膜11分割为两层，两层隔离膜11分别向两侧弯曲与相邻的集流体粘贴形成阻挡部。或者，通过将隔离膜11先向一侧折弯与一侧集流体粘贴后再向另一侧折弯，与另一侧集流体粘贴形成阻挡部，以实现第一腔体和第二腔体的同时封闭。或者，第一阻挡部9和第二阻挡部10还可以凸出结构，其一端连接集流体，另一端连接隔离膜11，从而实现第一腔体和第二腔体的密封。

正极集流体与正极极耳5连接，即正极极耳5沿X轴方向向上延伸，负极集流体与负极极耳7连接，负极极耳7沿X轴方向向上延伸，一个容纳腔体包括一个正极极耳5和一个负极极耳7，相较于全极耳设置，一种可选实施例中，正极极耳5和负极极耳7沿Z轴方向可以错位设置，也可以对应设置。当正极极耳5和负极极耳7沿Z轴方向可以错位设置时，可便于多个正极极耳5的连接，以及多个负极极耳7的相互连接。具体的，如图7所示，与过渡板2相邻的正极极耳5和负极极耳7的高度小于与侧板1相邻的正极极耳5和负极极耳7的高度。即电池模块上沿Y轴方向两侧的极耳的高度大于内部的极耳的高度，以便于多个正极极耳5相互连接于电池模块内部，以及多个负极极耳7相互连接于电池模块内部。

其中，在极耳和电池的顶盖(其结构主要由顶盖板，正、负极柱，防爆装置，注液孔等组成，连接方式为现有技术，在此不再赘述)连接过程中，由于厚度过大，无法将同一排正极极耳5/负极极耳7相互连接，可适当增加远端极耳的长度以便于极耳之间的连接。或者，将电池顶盖的连接片设置于同一排正极极耳5和/或负极极耳7的中间位置，以便于同一排正极极耳5和/或负极极耳7向中间汇聚以与电池的顶盖连接片进行焊接。通过本申请的方案，将正/负极活性物质通过灌注的方式填充入第一腔室和第二腔室，以提高生产效率，还可以减少极耳的数量，避免卷绕型或者叠片型极耳由于极耳较多而造成的虚焊问题。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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，或一体地连接；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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电池模块，其特征在于：包括：

绝缘模块，包括一组侧板和至少一个过渡板，所述侧板和过渡板配合形成至少两个具有填充口的容纳空间；

隔离膜，其设置于所述容纳空间中，且将每个所述容纳空间分隔为第一腔室和第二腔室，其中，所述第一腔室和第二腔室沿着所述容纳空间的排列方向交替布置；

正极极片，填充于所述第一腔室内；

负极极片，填充于所述第二腔室内。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：所述侧板和所述过渡板卡接，所述侧板设置有至少一个卡接部，所述过渡板设置有至少一个扣接部，所述卡接部和所述扣接部卡接。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于：所述侧板包括第一面板、垂直于所述第一面板且相对设置的第二面板和分别连接第一面板和第二面板的第三面板，所述第二面板和/或所述第三面板的边缘设置至少一个卡接部。

4.根据权利要求3所述的电池模块，其特征在于：所述卡接部沿所述第二面板或所述第三面板的长度方向设置，且所述卡接部为连续或非连续设置。

5.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：所述过渡板具有一竖板、以及基于所述竖板分别向两侧延伸的连接板，两个连接板的边缘分别设有一卡接部和一扣接部，以使得所述过渡板的卡接部和扣接部分别与其相邻的过渡板或侧板的扣接部和卡接部对应卡接，其中，两个连接板向两侧延伸的长度不同。

6.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：所述隔离膜设置于相邻的侧板和过渡板或相邻的两过渡板之间并通过热熔连接。

7.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：所述过渡板的一侧具有朝向第一方向开口的第一腔室，所述过渡板的另一侧具有朝向第一方向反向开口的第二腔室，所述第一腔室和第二腔室还包括朝向第二方向开设的开口，第一方向与第二方向垂直。

8.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：所述第一腔室包括远离隔离膜设置的正极集流体和通过所述填充口填充于第一腔室中的正极活性物质，所述第二腔室包括远离隔离膜设置的负极集流体和通过所述填充口填充于所述第二腔室中的负极活性物质，所述正极活性物质的体积小于所述负极活性物质的体积。

9.根据权利要求8所述的电池模块，其特征在于：所述正极集流体远离正极活性物质的一端设置第一阻挡部，所述第一阻挡部封闭所述第一腔室的填充口，和/或，所述负极集流体远离负极活性物质的一端设置第二阻挡部，所述第二阻挡部封闭所述第二腔室的填充口。

10.根据权利要求9所述的电池模块，其特征在于：所述正极集流体与正极极耳连接，所述负极集流体与负极极耳连接，与所述过渡板相邻的正极极耳和负极极耳的高度小于与所述侧板相邻的正极极耳和负极极耳的高度。