CN220253412U - 一种方形电芯模组 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种方形电芯模组，用以解决现有技术存在的方形电芯模组结构稳定性低的问题。本申请包括多个方形电芯，多个方形电芯沿同一方向并排形成电芯组，电芯组截面为长方形，电芯组固定设置于紧固模块内，紧固模块包括对称设置的左/右侧板、前/后端板和顶端紧固条；左/右侧板底端均设置有托板，左/右侧板沿电芯组长边方向的侧壁对称设置、与电芯组紧密贴合；前/后端板分别设置于电芯组前后端面，均与左/右侧板可拆卸固定连接；顶端紧固条两端与所述前/后端板可拆卸固定连接，顶端紧固条下表面与所述电芯组上表面紧密贴合。

Description

一种方形电芯模组

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种方形电芯模组。

背景技术

方形电芯，也称为方形锂离子电池，是一种常见的电池类型，特别是在便携式电子设备和电动汽车中。方形电芯的主要组成部分包括：正极：正极通常由含有锂的金属氧化物材料制成，如锂铁磷酸盐(LiFePO4)或镍钴锰酸锂(LiNiCoMnO2)。负极：负极通常由碳材料(如石墨)制成，这种材料可以吸附和释放锂离子。隔膜：隔膜是一种极薄的塑料膜，用于将正极和负极隔开，防止短路，同时允许锂离子通过。电解液：电解液是一种含有锂盐的有机溶液，能够导电，使锂离子能在电池内部移动，所有这些部件都被封装在一个方形的壳体内部。壳体既可以提供结构支持，又能防止电池内部的化学物质与外界环境接触。

将多个方形铝壳电芯组装成电池组是一项复杂的工程任务，组装过程中包括以下几步：1、电芯选择：首先，需要根据电池组的性能要求，选择合适的电芯。例如，如果需要较高的电压，可能需要串联多个电芯；如果需要较高的容量或放电率，可能需要并联多个电芯。2、连接电芯：电芯通过焊接或者螺丝等方式连接在一起。在串联连接中，一个电芯的正极连接到另一个电芯的负极，以增加总电压；在并联连接中，相同极性的电极连接在一起，以增加总容量或放电率。3、绝缘和固定：为了防止短路和保持电芯的稳定，电芯间通常会加入绝缘片，并用固定架或者其他方式进行固定。4、管理系统连接：每个电芯或者电芯组都会连接到电池管理系统(BMS)上。BMS能够监控电池的状态(如电压、电流、温度等)，并进行充放电管理，以保护电池和优化其性能。5、封装：最后，电池组被放入一个外壳或者框架中，以提供物理保护和支撑。

例如，专利名称：一种电芯模组及电池包，公开(公告)号：CN112103597A这件中国专利提供了一种电芯模组组装方法、电芯模组及电池包。所述电芯模组组装方法包括：排列放置多个电芯；固定多个所述电芯之间的相对位置；安装汇流排，所述汇流排上设置有与电芯电极配合的电极安装孔，且所述汇流排安装后，所述电芯电极与所述汇流排之间形成点胶间隙；向所述点胶间隙内填入导电胶；冷却导电胶。通过将汇流排的电极安装孔套装在电芯电极上，并在电芯电极与汇流排的间隙之间填入导电胶，可以通过导电胶将汇流排与各电芯的电极连接起来形成电流通路，避免了焊接工序，其存在的主要缺陷为：只考虑电芯模组上端和下端固定问题，电芯模组及电池包在实际使用时极易产生颠簸而导致左右错位使得连接不稳定，且上述专利改变了现有电池包的生产工序，实际改造成本较高。

现有电芯模组及电池包一般采用前后端板和绑带结构实现封装固定，稳定性较差，容易出现故障。

发明内容

为此，本申请提供一种方形电芯模组，以解决现有技术存在的方形电芯模组结构稳定性低的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种方形电芯模组，包括多个方形电芯，多个所述方形电芯沿同一方向并排形成电芯组，所述电芯组截面为长方形，所述电芯组固定设置于紧固模块内，所述紧固模块包括对称设置的左/右侧板、前/后端板和顶端紧固条；

所述左/右侧板底端均设置有托板，左/右侧板沿所述电芯组长边方向的侧壁对称设置、与电芯组紧密贴合；

所述前/后端板分别设置于电芯组前后端面，均与所述左/右侧板可拆卸固定连接；

所述顶端紧固条两端与所述前/后端板可拆卸固定连接，顶端紧固条下表面与所述电芯组上表面紧密贴合。

可选地，多个所述方形电芯外壳材质为铝片，每个方形电芯靠近两端边缘处均设置有凸起的电极连接点。

可选地，所述电芯组中相邻两个方形电芯通过多个连接片相互串联。

可选地，所述左/右侧板大小和形状相同，左/右侧板的板体均设置有第一散热孔与所述方形电芯一一对应。

可选地，所述左/右侧板前后两端的边沿均设置有螺纹孔，每端螺纹孔的数量为两个，对称设置。

可选地，所述前/后端板均设置有向外延展用于连接的部分，分别记为：左/右延展板和下延展板，所述下延展板两端均与左/右延展板固定连接。

可选地，所述前/后端板的上端均设置有长方形缺口，所述缺口底端的长边设置有与所述下延展板伸出方向相同的上延展板。

可选地，所述上延展板两侧固定设置有对称分布的连接件。

可选地，所述顶端紧固条上端沿同一直线间隔分布设置有多个第二散热孔。

可选地，所述顶端紧固条前后两端设置有向下的直角弯折部，所述弯折部与所述前/后端板可拆卸固定连接。

相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：

1、该方形电芯模组的结构稳定性提升主要体现在以下几个方面：

a.左/右侧板与托板的设计：这种设计使得方形电芯模组的左右两侧均被侧板及托板所支撑。两侧板的底端设置有托板，侧板沿电芯组长边方向的侧壁对称设置，与电芯组紧密贴合，不仅增加了支撑面，提高了电芯组的抗弯曲和抗扭曲能力，而且通过紧密贴合，更好地防止了电芯组在使用过程中的位移。

b.前/后端板的设计：前后端板分别设置于电芯组前后端面，与左/右侧板可拆卸固定连接。这种设计使得电芯组在前后方向也得到了稳定的支撑，增强了电芯模组的整体稳定性。

c.顶端紧固条的设计：顶端紧固条的两端与前/后端板可拆卸固定连接，其下表面与电芯组上表面紧密贴合。这种设计使得电芯组在上方也得到了稳固的支撑，同时也为电芯组提供了额外的保护。

2、增加电芯保护，电芯模组设计采用了全方位的保护措施：左/右侧板与托板的设计既可以防止电芯组的左右位移，也可以防止电芯因外力作用而造成的潜在损伤；端板分别设置于电芯组的前后端面，能有效地防止电芯组的前后位移，并且可以提供额外的保护，避免电芯受到前后方向的物理损伤；顶端紧固条紧密贴合电芯组的上表面，为电芯组提供上方的保护，避免上方的物理冲击或压力直接作用在电芯上，通过这些设计，电芯模组在物理上提供了全方位的保护，显著降低了电芯的损坏风险。

3.方便组装和维护电芯模组的设计使得组装和维护工作变得更加容易，可拆卸固定连接：电芯模组中的左/右侧板、前/后端板以及顶端紧固条都使用了可拆卸固定连接的设计。在需要更换或检修电芯时，只需拆卸相应的部件，即可直接取出电芯，而无需拆解整个电芯模组，大大降低了更换和维护的难度和时间。

模块化设计：多个方形电芯并排形成电芯组，电芯组被固定在紧固模块内。这种模块化的设计使得电芯的组装和更换工作更加方便，也更容易进行大规模的生产。

附图说明

为了更直观地说明现有技术以及本申请，下面给出示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易做出常规的调整或进一步的优化。

图1为本申请实施例的整体结构示意图；

图2为本申请实施例的方形电芯结构示意图；

图3为本申请实施例的电芯组结构示意图；

图4为本申请实施例的左/右侧板结构示意图；

图5为本申请实施例的前/后端板结构示意图；

图6为本申请实施例的顶端紧固条结构示意图；

附图标记说明：

1、电芯组；2、紧固模块；3、左侧板；4、右侧板；5、前端板；6、后端板；7、顶端紧固条；8、托板；9、方形电芯；10、电极连接点；11、连接片；12、第一散热孔；13、螺纹孔；14、左延展板；15、右延展板；16、下延展板；17、上延展板；18、连接件；19、第二散热孔；20、弯折部。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请做进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”“第二”“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”“包含”“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”“下”“左”“右”“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

实施例

如图1所示，一种方形电芯模组，包括多个方形电芯，多个方形电芯沿同一方向并排形成电芯组1，电芯组1截面为长方形，电芯组1固定设置于紧固模块2内，紧固模块2包括对称设置的左侧板3、右侧板4、前端板5、后端板6和顶端紧固条7；

左侧板3和右侧板4的底端均设置有托板8，左侧板3和右侧板4沿电芯组1长边方向的侧壁对称设置、与电芯组1紧密贴合；

前端板5和后端板6分别设置于电芯组1的前后端面，均与左侧板3和右侧板4可拆卸固定连接；

顶端紧固条7两端分别与前端板5和后端板6可拆卸固定连接，顶端紧固条7下表面与电芯组1上表面紧密贴合。

如图2所示，一种可选的实施方式，多个方形电芯9外壳材质为铝片，每个方形电芯9靠近两端边缘处均设置有凸起的电极连接点10，电极连接点10为凸起的正方形。

如图3所示，一种可选的实施方式，电芯组1中相邻两个方形电芯9通过多个连接片11相互串联，方形电芯9的电极连接点10通过连接片11错位连接形成串联，连接片11为“一”字形，中间设置有凸起，连接片11与电极连接点10焊接。

如图4所示，一种可选的实施方式，左侧板3和右侧板4的大小和形状相同，左侧板3和右侧板4的板体均设置有多个第一散热孔12与方形电芯9的左右侧壁一一对应。左侧板3和右侧板4前后两端的边沿均设置有螺纹孔13，每个端面螺纹孔13的数量为两个，对称设置。

如图5所示，一种可选的实施方式，前端板5和后端板6均设置有向外延展用于连接的部分，分别记为：左延展板14、右延展板15和下延展板16，下延展板16两端均与左延展板14和右延展板15固定连接；前端板5和后端板6的上端均设置有长方形缺口，缺口底端的长边设置有与下延展板16伸出方向相同的上延展板17；上延展板17两侧固定设置有对称分布的连接件18，前端板5和后端板6的连接件18分别与电芯组1中首尾两个方形电芯9的连接片11通过螺纹紧固件连接。

如图6所示，一种可选的实施方式，顶端紧固条7上端沿同一直线间隔分布设置有多个第二散热孔19，顶端紧固条7前后两端设置有向下的直角弯折部20，弯折部20与前端板5和后端板6可拆卸固定连接。

方形电芯模组的封装过程：

A、电芯组的组装：首先，将多个方形电芯沿同一方向并排，形成电芯组，电芯组经过预紧工序，每个方形电芯靠近两端边缘处设置有凸起的电极连接点，相邻两个方形电芯通过连接片相互串联，电极连接点通过焊接其上的连接片串联为一体的电芯组。

B、紧固模块的准备：紧固模块包括左侧板、右侧板、前端板、后端板和顶端紧固条；紧固模块的长度可根据组装后的电芯组选择，左侧板和右侧板底端设置有托板，侧板沿电芯组长边方向的侧壁对称设置，前后端板均设有向外延展的部分和连接件，顶端紧固条设有散热孔，以及向下的直角弯折部。

C、电芯组的固定：将电芯组固定设置于紧固模块内，让左侧板和右侧板与电芯组紧密贴合。前端板和后端板分别设置于电芯组的前后端面，并与左/右侧板固定连接。顶端紧固条的直角弯折部与前/后端板通过紧固件可拆卸固定连接，下表面与电芯组上表面紧密贴合。

D、电极连接：最后，将电芯组中首尾两个方形电芯的连接片通过螺纹紧固件与前后端板的连接件连接。

在组装过程中，所有部件的固定都应满足可拆卸固定的要求，以便于后续的维护和更换工作。此外，组装过程中也应确保所有的散热孔正确对位，以保证电芯模组在使用过程中的散热性能。

本实施例还具有以下有益效果：

一、电芯组固定于紧固模块内，极大地增强了电芯模组的稳定性，电芯组被紧固在模块内部，通过前后端板、左右侧板和顶端紧固条的固定，可以防止电芯组在使用或颠簸环境中的位移，从而降低了电芯受损的风险；另外，此设计也有助于保持电芯组的排列整齐，这有利于保证电芯的工作性能和电芯组的电流传输效率。所以，电芯固定于紧固模块内的设计不仅提高了电芯模组的稳定性，也增强了整体的可靠性和使用寿命。

二、采用铝片作为电芯外壳，可以提供良好的保护，防止电芯在使用过程中受到物理损伤，同时，铝材具有良好的导热性，可以有效地传导电芯的热量，有助于电芯的冷却，从而提高电芯的使用寿命和安全性。

三、电芯组中相邻两个方形电芯通过连接片相互串联：通过设计连接片串联方形电芯，可以实现电芯的并排布局，这样既可以节省空间，提高电芯模组的能量密度，又可以优化电流的传输路径，减少电阻，提高模组的电能利用率。

四、左侧板和右侧板的板体设置有散热孔：侧板上的散热孔可以提高电芯模组的散热性能，在电芯工作过程中，散热孔能够有效地散发电芯的热量，防止电芯过热，从而提高电芯的使用寿命和安全性。此外，散热孔也有助于模组内部的空气流通，减少内部的热积聚。

五、前端板和后端板设置有延展部分和连接件，这种设计使得电芯组的首尾电芯能够方便地与前后端板连接，从而保证电芯组在模组内的稳定性。同时，通过延展部分和连接件的设计，可以使得电芯组的电流方便地输出到模组外部，提高模组的使用便利性。

六、顶端紧固条上设置有散热孔，这一设计同样可以提高电芯模组的散热性能。顶端紧固条的散热孔可以有效地散发电芯组顶部的热量，防止电芯过热，提高电芯的使用寿命和安全性。这样，整个电芯模组的散热设计更为全面，更能满足电芯在不同工作状态下的散热需求。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例做出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种方形电芯模组，包括多个方形电芯，多个所述方形电芯沿同一方向并排形成电芯组，所述电芯组截面为长方形，其特征在于，所述电芯组固定设置于紧固模块内，所述紧固模块包括对称设置的左/右侧板、前/后端板和顶端紧固条；

所述左/右侧板底端均设置有托板，左/右侧板沿所述电芯组长边方向的侧壁对称设置、与电芯组紧密贴合；

所述前/后端板分别设置于电芯组前后端面，均与所述左/右侧板可拆卸固定连接；

所述顶端紧固条两端与所述前/后端板可拆卸固定连接，顶端紧固条下表面与所述电芯组上表面紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的一种方形电芯模组，其特征在于，多个所述方形电芯外壳材质为铝片，每个方形电芯靠近两端边缘处均设置有凸起的电极连接点。

3.根据权利要求2所述的一种方形电芯模组，其特征在于，所述电芯组中相邻两个方形电芯通过多个连接片相互串联。

4.根据权利要求1所述的一种方形电芯模组，其特征在于，所述左/右侧板大小和形状相同，左/右侧板的板体均设置有第一散热孔与所述方形电芯一一对应。

5.根据权利要求4所述的一种方形电芯模组，其特征在于，所述左/右侧板前后两端的边沿均设置有螺纹孔，每端螺纹孔的数量为两个，对称设置。

6.根据权利要求1所述的一种方形电芯模组，其特征在于，所述前/后端板均设置有向外延展用于连接的部分，分别记为：左/右延展板和下延展板，所述下延展板两端均与左/右延展板固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种方形电芯模组，其特征在于，所述前/后端板的上端均设置有长方形缺口，所述缺口底端的长边设置有与所述下延展板伸出方向相同的上延展板。

8.根据权利要求7所述的一种方形电芯模组，其特征在于，所述上延展板两侧固定设置有对称分布的连接件。

9.根据权利要求1所述的一种方形电芯模组，其特征在于，所述顶端紧固条上端沿同一直线间隔分布设置有多个第二散热孔。

10.根据权利要求1所述的一种方形电芯模组，其特征在于，所述顶端紧固条前后两端设置有向下的直角弯折部，所述弯折部与所述前/后端板可拆卸固定连接。