CN220324654U - 一种高强度电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高强度电池模组，属于锂电池的技术领域，其包括间隔排布的至少两个方形电池、夹设在任意相邻两个所述方形电池之间的多个圆柱电池，以及若干连接片；所述圆柱电池的一端抵在其中一个所述方形电池的表面，另一端抵在另一所述方形电池的表面；部分所述连接片连接在所述方形电池与所述圆柱电池之间，部分所述连接片连接在所述圆柱电池之间。本实用新型解决了现有锂电池模组中，方形电池模组能量密度高但强度低、圆柱电池模组能量密度稍低但强度高的问题，集成了两种电池的优点，在保证电池模组具有较高能量密度的同时提高了电池模组的结构强度。

Description

一种高强度电池模组

技术领域

本实用新型涉及锂电池的技术领域，具体地，主要涉及一种高强度电池模组。

背景技术

锂电池的主要封装形式包括方壳型、软包型和圆柱型，由于方壳型和圆柱型锂电池容易成组，且安全系数高，因此在动力电池、储能电池中多采用方壳型或圆柱型电池。

例如，授权公告号为CN216488304U的中国专利文件公开了一种集装箱储能方形锂电池模组，主要技术方案是：包括底座电池舱、方形电池组和上盖，方形电池组由多个方形电池组成，方形电池组放置在底座电池舱中，上面覆盖压板、PCB铜排复合板，最后上盖封住底座电池舱上部开口；压板上开有电极通孔，电极通孔与方形电池上的电极位置对应；PCB铜排复合板的底部面设有与方形电池分别接触的电极触点。该电池模组具有能量密度高、散热性能好的优点。

现有的如上所述的方形锂电池模组，其电池排列紧密、能量密度高，但由于方形电池的外壳面积大、且多采用铝金属制成，因此外壳的结构强度较低，在循环后期阶段，电池内部电芯的膨胀压力大，导致方形电池的正面大面区域易膨胀变形，带来较大的安全隐患，所以方形电池模组往往需要强度较大的结构件来提供一个限位的夹紧力，这样便降低了模组整体的能量密度。

对于圆柱电池，其外壳多为钢材质，面积小且结构强度高，不易发生形变，但圆柱电池因形状的限制，导致其排列成组后相邻的电池之间必然有间隙，这使得圆柱电池模组的能量密度不如方形电池模组。

总而言之，方形电池模组能量密度高但强度低，圆柱电池模组能量密度稍低但强度高，为了改善这一矛盾状况，有必要对现有的电池模组进行结构上的改进。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种高强度电池模组，以解决现有锂电池模组中，方形电池模组能量密度高但强度低、圆柱电池模组能量密度稍低但强度高的问题，从而集成两种电池的优点，在保证电池模组具有较高能量密度的同时提高电池模组的结构强度。

本实用新型公开的一种高强度电池模组，包括间隔排布的至少两个方形电池、夹设在任意相邻两个所述方形电池之间的多个圆柱电池，以及若干连接片；所述圆柱电池的一端抵在其中一个所述方形电池的表面，另一端抵在另一所述方形电池的表面；部分所述连接片连接在所述方形电池与所述圆柱电池之间，部分所述连接片连接在所述圆柱电池之间。

优选地，所述方形电池具有主侧面和端面，多个所述方形电池的主侧面相互平行；所述圆柱电池的端部均抵在所述方形电池的主侧面上。

优选地，所述圆柱电池的长度方向垂直于所述方形电池的主侧面。

优选地，相邻两个所述方形电池之间的多个所述圆柱电池，沿垂直于自身轴线的横向和纵向形成矩形阵列排布，且矩形阵列的两个排布方向分别平行于所述主侧面的长边和短边。

优选地，所述主侧面的长度为L、宽度为W，所述圆柱电池的直径为D，沿所述主侧面长度的方向上的所述圆柱电池的数量为n1，L≤n1*D；沿所述主侧面宽度的方向上的所述圆柱电池的数量为n2，W≤n2*D。

优选地，相邻两个所述方形电池之间的所述圆柱电池总数为n3，n3≤n1*n2。

优选地，相邻两个所述方形电池之间的多个所述圆柱电池通过所述连接片相互并联，并通过所述连接片与相邻的两个所述方形电池并联。

优选地，相邻两个所述方形电池之间的多个所述圆柱电池通过连接片相互并联，并联后的整体通过所述连接片串联在相邻的两个所述方形电池之间。

优选地，相邻两个所述方形电池之间的多个所述圆柱电池通过连接片相互串联，串联后的整体通过所述连接片串联在相邻的两个所述方形电池之间。

优选地，相邻两个所述方形电池之间的多个所述圆柱电池通过连接片相互串联，串联后的整体通过所述连接片与相邻的两个所述方形电池并联。

本实用新型的有益效果在于：通过在相邻的方形电池之间设置圆柱电池组成电池模组，圆柱电池抵在方形电池的主侧面上，使得方形电池能够承受更大的内部膨胀压，一方面提高了电池模组整体的结构强度，另一方面能够使电池保持较高的能量密度，从而集成了两种电池的优点，解决了方形和圆柱两种电池分别成组时，各自具有不同的缺点的矛盾问题；

另外，方形电池和圆柱电池所组成的电池组能够根据需要设置为不同的并联模式或串联模式，提高了电池模组的兼容性和灵活性，使得电池模组在动力或储能的多种不同的场景下均能够发挥作用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的方形电池的结构示意图；

图2为本实用新型的圆柱电池的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1的整体结构示意图，且为展示方形电池与圆柱电池连接关系的爆炸图；

图4为本实用新型实施例2的整体结构示意图，且为展示方形电池与圆柱电池连接关系的爆炸图；

图5为本实用新型实施例3和实施例4中，多个串联的圆柱电池在其中一个方形电池的主侧面上的连接结构示意图；

图6为本实用新型实施例3和实施例4中，多个串联的圆柱电池在另外一个方形电池的主侧面上的连接结构示意图。

附图标记说明：1、方形电池；11、第一外壳；111、主侧面；112、副侧面；113、端面；12、第一正极端；13、第一负极端；2、圆柱电池；21、第二外壳；211、第二正极端；212、第二负极端；3、连接片。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

参照图1-6，为本实用新型公开的一种高强度电池模组，包括方形电池1、圆柱电池2和连接片3，方形电池1包括金属结构的第一外壳11，第一外壳11的外部附着有绝缘材料(图中未示出)，第一外壳11为长方体结构，且具有两个相对的主侧面111、两个相对的副侧面112和两个相对的端面113，主侧面111的面积最大，副侧面112与主侧面111、端面113均一体连接，其中一个端面113上设置有作为电极的第一正极端12和第一负极端13；方形电池1设置有至少两个，方形电池1之间间隔排布，且任意两个方形电池1的主侧面111之间相互平行，多个方形电池1沿垂直于主侧面111的直线依次间隔排列。

参照图2，圆柱电池2包括圆柱状的第二外壳21，第二外壳21为金属结构，第二外壳21的外部附着有绝缘材料(图中未示出)，第二外壳21的其中一端为第二正极端211，另一端为第二负极端212，第二正极端211和第二负极端212均用作圆柱电池2的电极。

参照图3和图4，相邻的两个方形电池1之间均设置有多个上述的圆柱电池2，圆柱电池2的长度方向垂直于方形电池1的主侧面111，圆柱电池2的第二正极端211抵在其中一个方形电池1的主侧面111上、第二负极端212抵在另一个方形电池1的主侧面111上，第一外壳11上附着的绝缘材料使得第二正极端211和第二负极端212能够与第一外壳11保持绝缘，从而方形电池1循环后期内部膨胀压较大时，方形电池1的第一外壳11能够受到夹在两个方形电池1之间的圆柱电池2的支撑作用，提高了电池模组整体的结构强度、降低了形变发生的概率，且电池模组整体具有较高的能量密度。

参照图3和图4，相邻的两个方形电池1之间的多个圆柱电池2沿着垂直于自身轴线的横向和纵向形成矩形阵列排布，且矩形阵列的两个排布方向分别平行于主侧面111的长边和短边，相邻的圆柱电池2的第二外壳21之间紧密抵接，通过绝缘材料实现相互绝缘；若第一外壳11主侧面111的长度为L、宽度为W，圆柱电池2的直径为D、长度为F，相邻两个方形电池1之间的圆柱电池2的总数为n3，沿着主侧面111长度的方向上圆柱电池2的数量为n1，沿着主侧面111宽度方向上圆柱电池2的数量为n2，那么：L≤n1*D，即在主侧面111长度方向的多个圆柱电池2的总长不小于L；W≤n2*D，即在主侧面111宽度方向的多个圆柱电池2的总长不小于W；n3≤n1*n2，即圆柱电池2的总数不超过沿主侧面111长短边方向分别可放置的圆柱电池2的极限数量的乘积。

实施例1

参照图3，在本实施例中，相邻两个方形电池1之间的多个圆柱电池2的第二正极端211均抵在同一个方形电池1上、第二负极端212均抵在另外的同一个方形电池1上，即多个圆柱电池2的正负极均沿同一方向设置；相邻两个方形电池1之间的连接片3设置有两个，其中一个连接片3以S状、波浪形、首尾衔接的方式将多个圆柱电池2的第二正极端211相互串接，并与其中一个方形电池1的第一正极端12相连接，另外一个连接片3也以S状、波浪形、首尾衔接的方式将多个圆柱电池2的第二负极端212相互串接，并与另外一个方形电池1的第一负极端13相连接。

即，在本实施例中，相邻两个方形电池1之间的多个圆柱电池2相互并联，且同时与两个方形电池1并联。

实施例2

参照图4，本实施例与实施例1的区别仅在于：其中一个连接片3以S状、波浪形、首尾衔接的方式将多个圆柱电池2的第二正极端211相互串接，并与其中一个方形电池1的第一负极端13相连接，另外一个连接片3也以S状、波浪形、首尾衔接的方式将多个圆柱电池2的第二负极端212相互串接，并与另外一个方形电池1的第一正极端12相连接。

即，在本实施例中，相邻两个方形电池1之间的多个圆柱电池2相互并联后，作为整体串联在两侧的两个方形电池1之间。

实施例3

参照图5和图6，在本实施例中，在相邻两个方形电池1之间的多个圆柱电池2中，若一个圆柱电池2的第二正极端211抵在其中一个方形电池1上，则在阵列的纵向或横向上与该圆柱电池2相邻的任意一个圆柱电池2的第二正极端211均抵在另一个方形电池1上，即在多个圆柱电池2所形成的矩形阵列中，在纵横方向上任意相邻的两个圆柱电池2均沿正负极相反的方向设置。

在本实施例中，相邻两个方形电池1之间的连接片3设置有多个，任意两个相邻的圆柱电池2之间最多设置一个连接片3，使得其中一个圆柱电池2的第二正极端211与另一圆柱电池2的第二负极端212相连接，多个连接片3将相邻两个方形电池1之间的多个圆柱电池2相互串联，位于阵列边缘处的一个圆柱电池2的第二正极端211与其中一个方形电池1的第一负极端13通过连接片3相连接，位于阵列边缘处的另一个圆柱电池2的第二负极端212与另一个方形电池1的第一正极端12通过连接片3相连接。

即，在本实施例中，相邻两个方形电池1之间的多个圆柱电池2相互串联后，再串联在两侧的两个方形电池1之间。

实施例4

本实施例与实施例3的区别仅在于，位于阵列边缘处的一个圆柱电池2的第二正极端211与其中一个方形电池1的第一正极端12通过连接片3相连接，位于阵列棱边处的另一个圆柱电池2的第二负极端212与另一个方形电池1的第一负极端13通过连接片3相连接。

即，在本实施例中，相邻两个方形电池1之间的多个圆柱电池2相互串联形成整体后，再与两个方形电池1相互并联。

实验例

本实验例中采用的方形电池1为主侧面111长度L＝207mm、宽度W＝103mm、副侧面112厚度H＝71mm的方型铁锂石墨体系电池，采用的圆柱电池2为直径D＝46mm、长度F＝80m的三元锂离子电池，多个圆柱电池2的排列方式为：在两个方形电池1之间，在第一外壳11的主侧面111上采用3*4的排列方式，排列共12颗圆柱电池2。

成组方式为，多个圆柱电池2之间相互并联后，形成的整体再串联在两个方形电池1之间。经测试，本实验例的电池模组，在循环后期能够承受方形电池1内部更大的膨胀压，且内阻较同种条件下的方形电池1模组或圆柱电池2模组均更小。

本实用新型的实施原理和有益效果是，通过在相邻的方形电池1之间设置圆柱电池2组成电池模组，圆柱电池2抵在方形电池1的主侧面111上，使得方形电池1能够承受更大的内部膨胀压，一方面提高了电池模组整体的结构强度，另一方面能够使电池保持较高的能量密度，从而集成了两种电池的优点，解决了方形和圆柱两种电池分别成组时，各自具有不同的缺点的矛盾问题；

另外，方形电池1和圆柱电池2所组成的电池组能够根据需要设置为不同的并联模式或串联模式，提高了电池模组的兼容性和灵活性，使得电池模组在动力或储能的多种不同的场景下均能够发挥作用。

以上仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种高强度电池模组，其特征在于，包括间隔排布的至少两个方形电池(1)、夹设在任意相邻两个所述方形电池(1)之间的多个圆柱电池(2)，以及若干连接片(3)；

所述圆柱电池(2)的一端抵在其中一个所述方形电池(1)的表面，另一端抵在另一所述方形电池(1)的表面；

部分所述连接片(3)连接在所述方形电池(1)与所述圆柱电池(2)之间，部分所述连接片(3)连接在所述圆柱电池(2)之间。

2.根据权利要求1所述的高强度电池模组，其特征在于，所述方形电池(1)具有主侧面(111)和端面(113)，多个所述方形电池(1)的主侧面(111)相互平行；

所述圆柱电池(2)的端部均抵在所述方形电池(1)的主侧面(111)上。

3.根据权利要求2所述的高强度电池模组，其特征在于，所述圆柱电池(2)的长度方向垂直于所述方形电池(1)的主侧面(111)。

4.根据权利要求3所述的高强度电池模组，其特征在于，相邻两个所述方形电池(1)之间的多个所述圆柱电池(2)，沿垂直于自身轴线的横向和纵向形成矩形阵列排布，且矩形阵列的两个排布方向分别平行于所述主侧面(111)的长边和短边。

5.根据权利要求4所述的高强度电池模组，其特征在于，所述主侧面(111)的长度为L、宽度为W，所述圆柱电池(2)的直径为D，沿所述主侧面(111)长度的方向上的所述圆柱电池(2)的数量为n1，L≤n1*D；沿所述主侧面(111)宽度的方向上的所述圆柱电池(2)的数量为n2，W≤n2*D。

6.根据权利要求5所述的高强度电池模组，其特征在于，相邻两个所述方形电池(1)之间的所述圆柱电池(2)总数为n3，n3≤n1*n2。

7.根据权利要求1-6任一所述的高强度电池模组，其特征在于，相邻两个所述方形电池(1)之间的多个所述圆柱电池(2)通过所述连接片(3)相互并联，并通过所述连接片(3)与相邻的两个所述方形电池(1)并联。

8.根据权利要求1-6任一所述的高强度电池模组，其特征在于，相邻两个所述方形电池(1)之间的多个所述圆柱电池(2)通过连接片(3)相互并联，并联后的整体通过所述连接片(3)串联在相邻的两个所述方形电池(1)之间。

9.根据权利要求1-6任一所述的高强度电池模组，其特征在于，相邻两个所述方形电池(1)之间的多个所述圆柱电池(2)通过连接片(3)相互串联，串联后的整体通过所述连接片(3)串联在相邻的两个所述方形电池(1)之间。

10.根据权利要求1-6任一所述的高强度电池模组，其特征在于，相邻两个所述方形电池(1)之间的多个所述圆柱电池(2)通过连接片(3)相互串联，串联后的整体通过所述连接片(3)与相邻的两个所述方形电池(1)并联。