CN219643002U - 一种刀片电池及电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于刀片电池技术领域，具体涉及一种刀片电池及电池模组，刀片电池包括壳体、盖板组件和支撑构件；盖板组件与壳体密封连接以形成一密闭容腔；支撑构件设置在密闭容腔内，且支撑构件与盖板组件相抵接；其中，支撑构件包括第一大面以及与第一大面相对设置的第二大面，第一大面和/或第二大面设置有至少一个聚合物软包电芯。本实用新型提供的刀片电池，其内部设置有支撑构件，在该支撑构件的第一大面和/或第二大面上排布设置有多个聚合物软包电芯，多个聚合物软包电芯产生的热量能够借助支撑构件传导，有助于聚合物软包电芯内部热扩散，从而均衡每个聚合物软包电芯的内部温度，避免单个聚合物软包电芯内部出现局部高温所引发的安全问题。

Description

一种刀片电池及电池模组

技术领域

本实用新型属于刀片电池技术领域，具体涉及一种刀片电池及电池模组。

背景技术

电动车传统电池包内部采用的是由多个电芯组成的模组，再将模组安装到带有分隔块、纵梁的外壳上，组合成电池包，形成了电芯-模组-电池包三级装配模式，从模组到分隔块、纵梁都占用了较大的电池包空间，限制了电池包能量密度的提升。“刀片电池”采用的是CTP(CelltoPack)无模组结构设计，省去了中间模组环节，直接将电芯集成为电池包，由于刀片电池的单体比能量高、散热效果好、空间利用率高，因此刀片电池在高比能、高倍率的放电模式下运用越来越具有市场。

刀片电池在新能源行业虽然得到了广泛使用，但刀片电池依然存在着以下缺点：

1、刀片电池普遍较长，散热问题/局部高温问题很难规避，存在较大的安全隐患；

2、刀片电池普遍比较长，电解液易集中在一个区域，距离裸电芯较远，存在无法充分吸收的问题，会影响电池循环寿命；

3、当用电装置由于受到外部环境影响出现震动时，电芯在外壳内部极易窜动从而拉扯极耳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种刀片电池，以解决刀片电池内部容易出现局部高温的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种刀片电池，包括壳体，所述壳体为长方形结构，所述壳体长度方向的至少一端设置敞开口；

盖板组件，所述盖板组件覆盖所述敞开口，且所述盖板组件与所述壳体密封连接以形成一密闭容腔；

电芯组，所述电芯组设置在所述密闭容腔内；

支撑构件，所述支撑构件设置在所述密闭容腔内；所述支撑构件与所述电芯组固连，且所述支撑构件与所述盖板组件相抵接。

进一步地，所述电芯组包括多个聚合物软包电芯，每个所述聚合物软包电芯与所述支撑构件之间均通过注塑的方式连接在一起。

进一步地，所述支撑构件包括第一大面和第二大面，所述支撑构件沿所述壳体宽度方向的两端均设置有分别贯穿所述第一大面和所述第二大面的通孔；所述第一大面和所述第二大面上均设置有所述聚合物软包电芯；所述第一大面与所述聚合物软包电芯之间注塑成型有第一注塑组件；所述第二大面与所述聚合物软包电芯之间注塑成型有第二注塑组件；所述通孔内注塑成型有注塑件；所述第一注塑组件和所述第二注塑组件通过所述注塑件连接成一体。

进一步地，所述第一注塑组件包括沿所述壳体宽度方向相对设置的两个第一注塑边和沿所述壳体长度方向相对设置的两个第二注塑边，所述两个第一注塑边和所述两个第二注塑边连接而构成矩形注塑框；所述第二注塑组件包括沿所述壳体宽度方向相对设置的两个第三注塑边，所述两个第三注塑边均通过注塑件与所述矩形注塑框连接。

进一步地，所述第一注塑组件还包括注塑成型在沿所述壳体长度方向相对设置的两个所述聚合物软包电芯之间的第一中间注塑边，所述第一中间注塑边连接所述两个第一注塑边；所述第二注塑组件还包括注塑成型在沿所述壳体长度方向相对设置的两个所述聚合物软包电芯之间的第二中间注塑边，所述第二中间注塑边连接所述两个第三注塑边。

进一步地，所述支撑构件采用金属材料制成。

进一步地，所述支撑构件沿所述壳体长度方向的至少一端设置有用来与所述盖板组件相抵接的支撑部。

进一步地，所述支撑部沿所述壳体宽度方向的宽度为1.0mm～25.0mm，所述支撑部沿所述壳体长度方向的长度为1.0mm～9.0mm，所述支撑部中远离所述支撑构件的一端端角设置成第一倒角，所述第一倒角的半径为0～5.0mm。

进一步地，所述支撑构件的厚度为0.5mm～3.0mm，且所述支撑构件的端角设置成第二倒角，所述第二倒角的半径为0.1mm～5.0mm。

本实用新型还提供了一种用电设备，包括上述的刀片电池。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型提供了一种刀片电池，其在壳体和盖板组件两者相配合形成的密闭容腔内部设置有支撑构件，在该支撑构件的第一大面和/或第二大面上设置有至少一个聚合物软包电芯，支撑构件抵接在盖板组件，这样设计，一方面，聚合物软包电芯内部因为化学反应所产生的热量能够借助支撑构件传导到壳体，有助于聚合物软包电芯热扩散，从而均衡每个聚合物软包电芯的内部温度，避免单个聚合物软包电芯内部出现局部高温所引发的安全问题，另一方面，能够避免聚合物软包电芯在密闭容腔内发生移动的现象；

(2)本实用新型提供了一种刀片电池，其聚合物软包电芯设置在壳体和盖板组件两者相配合形成的密闭容腔内，聚合物软包电芯包括铝塑膜、电芯和封装在铝塑膜内的电解液，这样设计，一方面，每个聚合物软包电芯内均封装有电解液，解决了刀片电池内部各电芯吸收电解液不均匀的问题，进而保证了刀片电池的使用寿命，另一方面，铝塑膜与支撑构件注塑连接。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。

图1为本实用新型实施例中的刀片电池的分解示意图；

图2为本实用新型实施例中的第一注塑组件、第二注塑组件以及注塑件三者的连接示意图；

图3为本实用新型实施例中的聚合物软包电芯的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中的聚合物软包电芯与支撑构件的安装示意图；

图5为本实用新型实施例中的刀片电池的剖视图。

其中，附图标记说明如下：

1、壳体；2、盖板组件；3、聚合物软包电芯；3a、间隙；4、支撑构件；4a、支撑部；41、第一大面；42、第二大面；5-1、第一注塑边；5-2、第二注塑边；5-3、第一中间注塑边；6-1、第三注塑边；6-2、第二中间注塑边；7、第一极耳；8、第二极耳；9、注塑件；X、壳体长度方向；W1、支撑部的宽度；H1、支撑部的高度；A、弯折部。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”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。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以下结合附图1～5对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

发明人发现，刀片电池虽然在新能源行业得到了广泛使用，但刀片电池依然存在着以下缺点：

1、刀片电池普遍较长，散热问题/局部高温问题很难规避，存在较大的安全隐患；

2、刀片电池普遍比较长，电解液易集中在一个区域，距离裸电芯较远，存在无法充分吸收的问题，会影响电池循环寿命。

基于此，本实用新型提供了一种刀片电池，参见图1所示，刀片电池包括壳体1、盖板组件2、电芯组和支撑构件4，壳体1为长方形结构，壳体1长度方向X的至少一端设置敞开口；盖板组件2覆盖敞开口，且盖板组件2与壳体1密封连接以形成一密闭容腔；电芯组和支撑构件4均设置在密闭容腔内；支撑构件4与电芯组固连，且支撑构件4与盖板组件2相抵接。

本实用新型中，当刀片电池装载在新能源汽车上时，即便新能源汽车在行驶过程中出现震动，由于支撑构件4与盖板组件2相抵接，因此支撑构件4在壳体1长度方向X上不存在可移动的空间，而又由于支撑构件4与电芯组固连，因此便装载有该刀片电池的用电设备(例如新能源汽车)出现震动，也能够保证电芯在密闭容腔内不移动，避免电芯因为移动导致极耳受到拉扯的情况；另外，由于支撑构件4与盖板组件2相抵接，因此在进行盖板组件2与壳体1焊接连接时，能够有效预防盖板中部下沉带来的激光焊强度不稳定问题，从而降低壳体1敞口焊位置开裂的概率。

又在本实用新型中，电芯内部因为化学反应会产生热量，而由于支撑构件4与电芯组固连，支撑构件4与盖板组件2相抵接，因此电芯所产生热量能够通过支撑构件4传导并传导至壳体1上，散热效果好，可以避免电芯内部出现局部高温所引发的安全问题；当然了，为了达到最优的散热效果，支撑构件4采用金属材料制成，优先采用不锈耐酸刚等高强度耐腐蚀板材质制成。

在一实施例中，参见图1，壳体1为两端具有敞开口的长方形结构；相对应地，盖板组件2设置有两个，两个盖板组件2用于覆盖这两个敞开口，且盖板组件2与壳体1密封连接以形成一密闭容腔；支撑构件4设置在这个密闭容腔中，且支撑构件4的两端分别与这两个盖板组件2相抵接。

在另一个实施例中，壳体1的一端设置有敞开口，壳体1上与该敞开口相对的另一端为封闭端，相对应地，盖板组件2设置有一个，以用于覆盖该敞开口，从而使得壳体1内部形成一个密闭容腔，支撑构件4设置在密闭容腔内，此时支撑构件4可以两端分别与盖板组件2、壳体1的封闭端相抵，也可以仅一端与盖板组件2相抵。

在一些实施例中，考虑到由于刀片电池普遍较长，导致其壳体1也相对较长，常规设计是将多个电芯安装在壳体1内，然后在注入电解液，这样设计，容易导致电解液堆积在壳体1内腔底部，进而无法浸润位于壳体1内腔上部的电芯，导致电芯的使用寿命急剧下降；

因此，电芯组包括多个聚合物软包电芯3，每个聚合物软包电芯3与支撑构件4之间均通过注塑的方式连接在一起，由于现有聚合物软包电芯包括铝塑膜、电芯和封装在铝塑膜内的电解液，因此，本实用新型的刀片电池内置聚合物软包电芯3，可以解决刀片电池内部各电芯吸收电解液不均匀的问题，进而保证了刀片电池的使用寿命，而且可以实现与支撑构件注塑连接；

值得一提的是，为了避免注塑温度过高从而伤害到聚合物软包电芯3，优选地，注塑温度设定为180～220℃，在本实施例中，注塑温度优选为200℃；另外，为了使得聚合物软包电芯3与支撑构件4连接更稳妥，在聚合物软包电芯3与支撑构件4通过注塑的方式连接在一起后，使用胶带在聚合物软包电芯3与支撑构件4绑扎在一起。

具体关于支撑构件4与聚合物软包电芯3连接关系为：参见图5，支撑构件4包括第一大面41和第二大面42，第一大面41和第二大面42上均设置有聚合物软包电芯3，聚合物软包电芯3与支撑构件4之间通过注塑的方式连接在一起。由于聚合物软包电芯3与支撑构件4的大面接触，因此大大增加了聚合物软包电芯3与支撑构件4接触面积，进而增大了导热面积，使得更利于将聚合物软包电芯3产生的热量传导至壳体1，散热效果更好。

在一些实施例中，对于支撑构件4与聚合物软包电芯3的注塑连接，可以是预注塑成型出塑料框架，然后将聚合物软包电芯3设置在塑料框架内，最后塑料框架、聚合物软包电芯3以及支撑构件4三者通过注塑的方式连接在一起，也可以是，参见图2，第一大面41与聚合物软包电芯3之间注塑成型有第一注塑组件；第二大面42与聚合物软包电芯3之间注塑成型有第二注塑组件；聚合物软包电芯3与第一大面41之间以及将聚合物软包电芯3与第二大面42之间均通过注塑的方式连接，连接牢固，而第一注塑组件和第二注塑组件通过注塑成型在通孔内的注塑件9连接成一体，这样第一注塑组件和第二注塑组件可以通过通孔一次注塑成型，且第一注塑组件和第二注塑组件通过注塑件9连接成一体，使得连接更为稳固；值得一提的是，该通孔可为方形孔，也可为圆形孔、三角形孔等。

在一些实施例中，参见图4和图5，考虑到现有聚合物软包电芯3的一端引出第一极耳7以及与第一极耳7极性相反的第二极耳8，且为了实现与盖板组件2的连接，第一极耳7和第二极耳8需要一起在由第二大面42与壳体1围构的空间内进行弯折而形成弯折部A；因此注塑时为了避让弯折部72，关于第一注塑组件、第二注塑组件以及注塑件9的具体结构关系为：

第一注塑组件包括沿壳体1宽度方向X相对设置的两个第一注塑边5-1和沿壳体1长度方向X相对设置的两个第二注塑边5-2，这里第一注塑边5-1和第二注塑边5-2之间可以没有连接关系，即相互独立，但是为了使得连接更为稳固，两个第一注塑边5-1和两个第二注塑边5-2连接而构成矩形注塑框；第二注塑组件包括沿壳体1宽度方向相对设置的两个第三注塑边6-1，这里第三注塑边6-1和第一注塑边5-1之间可以没有连接关系，即相互独立，但是为了使得连接更为稳固，两个第三注塑边6-1均通过注塑件9与矩形注塑框连接。

在一些实施例中，考虑到第一大面41和第二大面42上均设置有两个聚合物软包电芯3，为了使得位于同一大面上的两个聚合物软包电芯3与支撑构件4之间以及位于同一大面上的两个聚合物软包电芯3之间连接更稳固，第一注塑组件还包括注塑成型在沿壳体1长度方向X设置的两个聚合物软包电芯3之间的第一中间注塑边5-3，第一中间注塑边5-3连接两个第一注塑边5-1；第二注塑组件还包括注塑成型在沿壳体1长度方向设置的两个聚合物软包电芯3之间的第二中间注塑边6-2，第二中间注塑边6-2连接两个第三注塑边6-1。

在一些实施例中，参见图3和图4，为了避让盖板组件2中的极柱、转接片等部件，支撑构件4沿壳体1长度方向的至少一端设置有用来与盖板组件2相抵接的支撑部4a，支撑部4a与盖板组件2中的下塑胶相抵接，具体地，当壳体1只有一端连接有盖板组件2时，支撑构件4沿壳体1长度方向的一端设置有支撑部4a，而当壳体1的两端均连接有盖板组件2时，支撑构件4沿壳体1长度方向的两端均设置支撑部4a。

具体地关于支撑部4a，支撑部4a是自支撑构件4上沿壳体1长度方向延伸凸出而形成的，即支撑部4a和支撑构件4是一体的；支撑部4a沿壳体1宽度方向的宽度W1为1.0mm～25.0mm，优选地，支撑部4a的宽度W1为5.mm或10mm或15mm或20mm；支撑部4a沿壳体1长度方向的长度H1为1.0mm～9.0mm，优选地，支撑部4a的长度H1为3mm或6mm；支撑部4a中远离支撑构件4的一端端角设置成第一倒角，第一倒角的半径为0～5.0mm。

在一些实施例中，位于支撑构件4同一端的支撑部4a设置有多个，多个支撑部4a沿壳体1宽度方向间隔设置；具体地，位于支撑构件4同一端的支撑部4a可以设置有一个或二个或三个或更多个，而当支撑部4a的数量等于2个，甚至是超过2个时，任意相邻两个支撑部4a之间的距离均相等，这样设计，有利于受力均匀，避免支撑部4a发生弯曲的情况发生。值得一提的是，支撑构件4的支撑部4a设置有多个时，相邻两个支撑部4a之间的间隙3a宽度大于极耳的宽度，这样设计，用于容许极耳穿过与盖板组件2中的转接片连接。

在一些实施例中，支撑构件4呈长方形，支撑构件4采用不锈钢制成，为了提高支撑构件4的抗变形能力，支撑构件4的厚度为0.5mm～3.0mm，优选地，支撑构件4的厚度优选为1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm或3.0mm；支撑构件4的端角设置成第二倒角，第二倒角的半径为0.1mm～5.0mm。

本实施例的一种电池模组，包括上述刀片电池，刀片电池具有多个，多个刀片电池组装在一起。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种刀片电池，其特征在于：包括

壳体(1)，所述壳体(1)为长方形结构，所述壳体(1)长度方向的至少一端设置敞开口；

盖板组件(2)，所述盖板组件(2)覆盖所述敞开口，且所述盖板组件(2)与所述壳体(1)密封连接以形成一密闭容腔；

电芯组，所述电芯组设置在所述密闭容腔内；

支撑构件(4)，所述支撑构件(4)设置在所述密闭容腔内；所述支撑构件(4)与所述电芯组固连，且所述支撑构件(4)与所述盖板组件(2)相抵接。

2.如权利要求1所述的一种刀片电池，其特征在于：所述电芯组包括多个聚合物软包电芯(3)，每个所述聚合物软包电芯(3)与所述支撑构件(4)之间均通过注塑的方式连接在一起。

3.如权利要求2所述的一种刀片电池，其特征在于：所述支撑构件(4)包括第一大面(41)和第二大面(42)，所述支撑构件(4)沿所述壳体(1)宽度方向的两端均设置有分别贯穿所述第一大面(41)和所述第二大面(42)的通孔；所述第一大面(41)和所述第二大面(42)上均设置有所述聚合物软包电芯(3)；所述第一大面(41)与所述聚合物软包电芯(3)之间注塑成型有第一注塑组件；所述第二大面(42)与所述聚合物软包电芯(3)之间注塑成型有第二注塑组件；所述通孔内注塑成型有注塑件(9)；所述第一注塑组件和所述第二注塑组件通过所述注塑件(9)连接成一体。

4.如权利要求3所述的一种刀片电池，其特征在于：所述第一注塑组件包括沿所述壳体(1)宽度方向相对设置的两个第一注塑边(5-1)和沿所述壳体(1)长度方向相对设置的两个第二注塑边(5-2)，所述两个第一注塑边(5-1)和所述两个第二注塑边(5-2)连接而构成矩形注塑框；所述第二注塑组件包括沿所述壳体(1)宽度方向相对设置的两个第三注塑边(6-1)，所述两个第三注塑边(6-1)均通过注塑件(9)与所述矩形注塑框连接。

5.如权利要求4所述的一种刀片电池，其特征在于：所述第一注塑组件还包括注塑成型在沿所述壳体(1)长度方向相对设置的两个所述聚合物软包电芯(3)之间的第一中间注塑边(5-3)，所述第一中间注塑边(5-3)连接所述两个第一注塑边(5-1)；所述第二注塑组件还包括注塑成型在沿所述壳体(1)长度方向相对设置的两个所述聚合物软包电芯(3)之间的第二中间注塑边(6-2)，所述第二中间注塑边(6-2)连接所述两个第三注塑边(6-1)。

6.如权利要求1所述的一种刀片电池，其特征在于：所述支撑构件(4)采用金属材料制成。

7.如权利要求1所述的一种刀片电池，其特征在于：所述支撑构件(4)沿所述壳体(1)长度方向的至少一端设置有用来与所述盖板组件(2)相抵接的支撑部(4a)。

8.如权利要求7所述的一种刀片电池，其特征在于：所述支撑部(4a)沿所述壳体(1)宽度方向的宽度为1.0mm～25.0mm，所述支撑部(4a)沿所述壳体(1)长度方向的长度为1.0mm～9.0mm，所述支撑部(4a)中远离所述支撑构件(4)的一端端角设置成第一倒角，所述第一倒角的半径为0～5.0mm。

9.如权利要求1所述的一种刀片电池，其特征在于：所述支撑构件(4)的厚度为0.5mm～3.0mm，且所述支撑构件(4)的端角设置成第二倒角，所述第二倒角的半径为0.1mm～5.0mm。

10.一种电池模组，其特征在于，包括权利要求1～9任意一项所述的刀片电池。