CN219457762U - 软包电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种软包电池模组，包括壳体、收容于壳体内的电芯模块以及低沸点绝缘冷却液，壳体包括盖板、底板、两个端板和设置在端板之间的两个侧板，端板和侧板位于盖板和底板之间，盖板、底板、端板和侧板相互连接围成密封结构；电芯模块包括若干堆叠的软包电芯，每个电芯模块包括自其端部向外延伸的极耳，在端板和电芯模块的端部之间形成冷却空间，冷却空间由端板、电芯模块的端部、盖板、底板和两个侧板限定，极耳延伸至冷却空间中；其中，冷却空间中有低沸点绝缘冷却液，低沸点绝缘冷却液至少部分浸没极耳，盖板内形成有冷却流道。本实用新型实现了冷源和极耳之间的换热以达到冷却极耳的目的，同时避免了模组内部压强进一步增大。

Description

软包电池模组

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种软包电池模组。

背景技术

目前，通常采用风冷、液冷等形式对模组进行冷却，确保模组工作在合适的温度范围内，但是对于电芯极耳以及与极耳相连接的电连接件的冷却在行业内还是一个难题。极耳及与其相连接的电连接件为金属材质，比热容较小，电芯在工作时，极耳及其他电连接件升温速度会明显快于电芯的其它部分，导致电芯表面出现局部的高温点。有研究表明，电芯表面的局部高温点会导致电芯活性材料表面电荷的聚集，析锂形成锂枝晶，不仅影响电芯的循环寿命，严重情况下锂枝晶还会刺穿隔膜，导致电芯发生热失控。因此，如何冷却电芯极耳及相关电连接件，避免电芯表面出现局部高温，成为电芯热管理的一个新挑战。

电芯的极耳一端连接电芯的集流体，一端与外部的高压连接件焊接在一起，从高压输出端口输入进来的电流需要通过极耳传递给电芯。极耳的比热容比较小且质量也较小，再加上极耳的厚度非常薄，过流面积小，因此即使通过比较小的电流，极耳的温度也会迅速上升。此外，由于与高压连接件焊接在一起，高压连接件的热量以及焊缝处的热量都会传递给极耳，使极耳的温度进一步升高。极耳为金属材料，导热强，高温的极耳会迅速将热量传递给与之相连的电芯本体，导致电芯本体上出现局部的高温点。极耳深处电芯内部，形状多变、结构复杂，而且极耳上需要通过较大的电流，对于电绝缘的要求非常高，需要避免极耳和其他非导电器件的接触，因此传统的冷却方案均难以发挥作用。行业内对于电芯极耳的冷却也少有报道。由于极耳的形状比较复杂、深处电芯内部且是导电器件，必须具备良好的密封性和电绝缘性，因此，常规的风冷、液冷以及直冷方案均难以在电芯极耳和冷源之间建立有效的传热路径。现有技术中，极少有关于电芯极耳及相关的电连接件的冷却方案。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种软包电池模组，在电池模组顶部布置有液冷板，在电池模组内部有低沸点冷却液，在电芯极耳及相关电连接件温度较高的情况下，低沸点冷却液受热气化后从冷却液中溢出，上升至电池模组顶部的液冷板，气化的冷却液与冷板接触后重新冷凝成液体。本实用新型使热源和位于电池模组顶部的冷源之间形成有效的传热通道，用于解决现有技术中对于电芯极耳以及与极耳相连接的电连接件的冷却的问题，以避免电芯表面出现局部高温。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种软包电池模组，包括壳体、收容于所述壳体内的电芯模块以及低沸点绝缘冷却液；

所述壳体包括盖板、底板、两个端板和设置在所述端板之间的两个侧板，所述端板和所述侧板位于所述盖板和所述底板之间，所述盖板、所述底板、所述端板和所述侧板相互连接围成密封结构；

电芯模块，所述电芯模块包括若干堆叠的软包电芯，每个所述电芯模块包括自其端部向外延伸的极耳，在所述端板和所述电芯模块的端部之间形成冷却空间，所述冷却空间由所述端板、所述电芯模块的端部、所述盖板、所述底板和两个所述侧板限定，所述极耳延伸至所述冷却空间中；

其中，所述冷却空间中有低沸点绝缘冷却液，所述低沸点绝缘冷却液至少部分浸没所述极耳，所述盖板内形成有冷却流道。

于本实用新型的一实施例中，所述盖板设置有注液孔，所述注液孔设置在所述盖板对应所述冷却空间的位置，所述盖板包括密封盖，所述密封盖罩设于所述注液孔上并封闭所述注液孔。

于本实用新型的一实施例中，所述低沸点绝缘冷却液的液面位于所述极耳的一半高度的位置。

于本实用新型的一实施例中，所述低沸点绝缘冷却液为氟化液。

于本实用新型的一实施例中，所述氟化液在5℃～40℃温度区间气化。

于本实用新型的一实施例中，相邻的所述软包电芯之间夹设有粘接件。

于本实用新型的一实施例中，所述粘接件包括背胶泡棉。

于本实用新型的一实施例中，所述极耳靠近所述底板设置。

于本实用新型的一实施例中，所述电芯模块与所述盖板之间设有导热胶。

于本实用新型的一实施例中，所述电芯模块与所述底板之间设有结构胶。

如上所述，本实用新型的软包电池模组，具有以下有益效果：本发明中在软包电池模组中填充了部分低沸点绝缘冷却液，通过冷却液与极耳的接触，可以实现极耳与冷却液之间的换热。低沸点绝缘冷却液受热气化后从冷却液中溢出，上升至电池模组顶部。在电池模组顶部布置有冷板，气化的冷却液与冷板接触后重新冷凝成液体，带走热量，也避免了电池模组内部压强的持续增大。同时，冷却液的吸热-气化-冷凝过程有助于促进冷却液的流动，进一步强化冷却液和极耳以及电连接件之间的换热，有利于降低极耳的温差，从而降低了电芯间的温差。

附图说明

图1显示为本实用新型的一实施例中软包电池模组的立体示意图。

图2显示为图1的软包电池模组去除壳体后的内部示意图。

元件标号说明

电池模组1；盖板101；底板102；端板103；侧板104；高压输出端口105；密封件106；注液孔107；密封盖108；电芯模块2；正极耳201；负极耳202；绝缘支架203；泡棉204；导热胶205；结构胶206，电芯207。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本实用新型实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本实用新型的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

请参阅图1和图2，本实用新型提供一种软包电池模组1，包括壳体、收容于所述壳体内的电芯模块2以及低沸点绝缘冷却液，壳体包括盖板101、底板102、两个端板103和设置在端板之间的两个侧板104，端板103和侧板104位于盖板101和底板102之间，盖板101、底板102、端板103和侧板104相互连接围成密封结构。电芯模块2包括若干堆叠的软包电芯207，每个电芯模块2包括自其端部向外延伸的极耳，极耳可以分为正极耳和负极耳。在端板103和电芯模块2的端部之间形成冷却空间，冷却空间由端板103、电芯模块2的端部、盖板101、底板102和两个侧板104限定，极耳延伸至冷却空间中。其中，冷却空间中有低沸点绝缘冷却液，低沸点绝缘冷却液至少部分浸没极耳，盖板101内形成有冷却流道，可以起到冷却作用。

图1示例性显示了软包电池模组的立体示意图。电池模组的端板103、侧板104和底板102通过焊接互相连接。电池模组顶部的盖板101为冷板，例如可以是具有冷却作用的液冷板。顶部的盖板101、两端的端板103、两侧的侧板104和底部的底板102形成一个密封的壳体。高压输出端口105位于电池模组1的端板103一侧，极耳和高压输出端口105焊接在一起。此外，极耳是一片一片从电芯207内部向外伸出来的，有左右接触风险，因此通过绝缘支架203把相邻的极耳隔开，或者绝缘支架203也可以把由相邻极耳组成的极耳对与相邻的极耳对之间隔离开，以免形成短路。在高压输出端口105和绝缘支架203之间填充密封胶形成密封件106。模组顶部的液冷板上对应内部冷却空间的位置设置有注液孔107，并有密封盖108罩设于注液孔107上以封闭注液孔107。通过注液孔107将冷却液注入电池模组1内部，注液完毕后关闭密封盖108，确保冷却液不会从电池模组1顶部溢出。

图2示例性的显示了软包电池模组去除壳体后的内部结构。其中，电芯模块2两侧以及电芯207之间都布置有粘接件，例如可以是背胶泡棉204，泡棉204是不渗透的，并且通过外部壳体把泡棉204压紧，因此冷却液很难渗透进到相邻电芯207之间的间隙中。电池模组1顶部涂覆有导热胶205，模组底部涂覆有结构胶206。壳体端板103、电芯模块2的端部、盖板101、底板102将冷却液密封于电池模组内部两端的冷却空间。图中可见，电池模组端部的冷却空间内只需放置少量低沸点绝缘冷却液，可以部分浸没极耳，也可以使得极耳完全浸没在低沸点绝缘冷却液中。低沸点绝缘冷却液不导电，吸收了极耳和电连接件的热量后可以迅速气化，强化了冷却液与极耳和电连接件之间的换热。气化的冷却液从液态的冷却液中溢出，增强了冷却液的流动。并且极耳和电连接件局部温度越高，冷却液气化过程越剧烈，推动高温冷却液向低温冷却液流动，有利于降低极耳和电连接件的温差，进一步降低了电芯207间的温差。经实验，低沸点绝缘冷却液的液面达到所述极耳的一半高度的位置就可以取得较好的冷却效果。

具体的，电池在正常工作时，极耳和电连接件会产热，并且随着电流的增大，极耳和电连接件的产热功率也会急剧增加，温度迅速增加。此时极耳和电连接件附近的冷却液会吸收极耳和电连接件的热量，温度也会迅速增加。通过在软包电池模组1内部灌注冷却液，冷却液具有流动性，可以充分浸润各种结构的极耳和电连接件。并通过冷却液将极耳和电连接件的热量带走。冷却液采用低沸点的氟化液，冷却液的温度一旦超过其沸点，就会发生气化(约在5℃～40℃之间)。在吸收极耳、电连接件的热量后，迅速从冷却液中溢出。随着气化的冷却液越来越多，电池模组1内部的气压会逐渐增大。电池模组1是个密封结构，在电池模组1顶部布置有液冷板构成的盖板101，气化的冷却液上升到电池模组1顶部时，与低温的液冷板接触后，重新冷凝成液体，带走热量。会迅速气化，通过与冷却液的接触，可以实现极耳和电连接件与冷却液的换热。气化的冷却液上升到电池模组1顶部，通过布置在软包电池模组1顶部的冷板，可以将气化的冷却液冷凝，带走冷却液的热量，从而实现了冷板和极耳的换热，同时，气化的冷却液重新变成液体后，电池模组1内部压强也会减小，避免了电池模组1的内部压强持续增加。

作为一个实施例(未图示)，极耳可以在电芯207同一端的端部向外延伸而出，也可以在电芯207的两端分别向外延伸。因此，可以在电池模组1内部极耳所在的一端或两端分别设置封闭的冷却空间，并在冷却空间内放置低沸点绝缘冷却液就可以达到冷却极耳的效果。

作为一个实施例(未图示)，极耳可以靠下设置在接近电池模组1底板102的位置，因为冷却液只需要浸没一部分极耳，因此需要的冷却液的更少，可以更大程度的节约冷却液。

综上所述，本实用新型采用的低沸点冷却液受热气化后从冷却液中溢出，上升至电池模组顶部。在电池模组顶部布置有液冷板，气化的冷却液与冷板接触后重新冷凝成液体，带走热量，也避免了电池模组内部压强的持续增大。同时，冷却液的吸热-气化-冷凝过程有助于促进冷却液的流动，进一步强化冷却液和极耳、电连接件之间的换热，解决了软包模组内部极耳和电连接件的散热问题。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种软包电池模组，包括壳体、收容于所述壳体内的电芯模块以及低沸点绝缘冷却液，其特征在于，

所述壳体包括盖板、底板、两个端板和设置在所述端板之间的两个侧板，所述端板和所述侧板位于所述盖板和所述底板之间，所述盖板、所述底板、所述端板和所述侧板相互连接围成密封结构；

电芯模块，所述电芯模块包括若干堆叠的软包电芯，每个所述电芯模块包括自其端部向外延伸的极耳，在所述端板和所述电芯模块的端部之间形成冷却空间，所述冷却空间由所述端板、所述电芯模块的端部、所述盖板、所述底板和两个所述侧板限定，所述极耳延伸至所述冷却空间中；

其中，所述冷却空间中有低沸点绝缘冷却液，所述低沸点绝缘冷却液至少部分浸没所述极耳，所述盖板内形成有冷却流道。

2.根据权利要求1所述的软包电池模组，其特征在于，所述盖板设置有注液孔，所述注液孔设置在所述盖板对应所述冷却空间的位置，所述盖板包括密封盖，所述密封盖罩设于所述注液孔上并封闭所述注液孔。

3.根据权利要求2所述的软包电池模组，其特征在于，所述低沸点绝缘冷却液的液面位于所述极耳的一半高度的位置。

4.根据权利要求1所述的软包电池模组，其特征在于，所述低沸点绝缘冷却液为氟化液。

5.根据权利要求4所述的软包电池模组，其特征在于，所述氟化液在5℃～40℃温度区间气化。

6.根据权利要求1所述的软包电池模组，其特征在于，相邻的所述软包电芯之间夹设有粘接件。

7.根据权利要求6所述的软包电池模组，其特征在于，所述粘接件包括背胶泡棉。

8.根据权利要求1所述的软包电池模组，其特征在于，所述极耳靠近所述底板设置。

9.根据权利要求1所述的软包电池模组，其特征在于，所述电芯模块与所述盖板之间设有导热胶。

10.根据权利要求1所述的软包电池模组，其特征在于，所述电芯模块与所述底板之间设有结构胶。