CN220569757U - 一种方形电芯及电芯组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种方形电芯及电芯组件，其包括方壳、芯包与端盖，其中，芯包设置在方壳内；端盖固定在方壳的端部；所述端盖的数量为两个，且分别固定在方壳的两端，两个所述端盖之间设有穿置在芯包内的流道，所述流道用于通入冷媒以对芯包进行散热。该方形电芯及电芯组件，通过在两个端盖之间设置延伸到芯包中的流道，供冷媒进行流通，即可通过流道中的冷媒与芯包的积热位置进行直接换热，以对电芯进行有效降温；将换热管设置在芯包与两个端盖的轴心上，具有最优的换热效果，另外处于轴心更方便进行装配，不会出现由于误操作导致端盖反装等问题。

Description

一种方形电芯及电芯组件

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种方形电芯及电芯组件。

背景技术

动力电池即为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。动力电池是新能源汽车的核心部件，也是未来能源转型的重要方向，随着化石能源的短缺，国家逐渐加大对新型能源体系的探索，其中锂离子电池因高能量密度、绿色和安全等优势备受关注，汽车动力电池通常是由电芯作为最小供电单元，通过串并联的方式形成电池模组，再由多个电池模组组合形成完整电池包。

但是锂离子电池在充放电过程中避免不了产热，常规电芯的中心热扩散较慢，温度较高，因此为了保证电池的性能和安全，电芯需要优异的散热能力，一般的电池包底部会安装水冷装置用于电芯散热，例如公开号为CN110611066A的一种液冷电池包，其通过设置一体式液冷板，通过外部接触对电芯进行散热，但电芯底部及侧面整体布置水冷会降低空间的利用，而且电芯中心热传导到底部也较慢，不利于快速散热。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种方形电芯及电芯组件，通过在芯包中设置冷媒流道，对芯包进行直接散热，利于电芯的快速散热。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一方面，本实用新型提供了一种电芯，其包括方壳、芯包与端盖，其中，

芯包设置在方壳内；

端盖固定在方壳的端部；

所述端盖的数量为两个，且分别固定在方壳的两端，两个所述端盖之间设有穿置在芯包内的流道，所述流道用于通入冷媒以对芯包进行散热。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括换热管，所述换热管的两端分别固定在两个端盖上，并贯穿芯包以形成流道。

进一步优选的，所述换热管位于芯包与两个端盖的轴心上。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括两个极柱，两个极柱分别固定在两个端盖上，并分别与芯包的正负极片电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括防爆阀，所述防爆阀嵌设在方壳的侧壁上。

在以上技术方案的基础上，优选的，两个所述端盖的其中一个上，设置有注液孔。

进一步优选的，还包括防爆阀，所述防爆阀嵌设在方壳的侧壁上。

另一方面，本实用新型提供了一种电芯组件，包括多个上述方形电芯，各个所述方形电芯上的流道相互连通。

在以上技术方案的基础上，优选的，多个所述方形电芯沿长度方向依次排布。

进一步优选的，还包括汇流排，所述汇流排设置在相邻两个方形电芯之间，用于将两个方形电芯内的芯包电性连接。

更进一步优选的，所述汇流排延伸至相邻两个所述方形电芯的外侧。

在以上技术方案的基础上，优选的，多个所述方形电芯沿厚度方向依次排布。

本实用新型的方形电芯及电芯组件相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过在两个端盖之间设置延伸到芯包中的流道，供冷媒进行流通，即可通过流道中的冷媒与芯包的积热位置进行直接换热，以对电芯进行有效降温；

(2)将换热管设置在芯包与两个端盖的轴心上，芯包由于是卷绕成型，其在中部进行空间预留最为简单，且芯包的中部积热最为严重，将换热管设置到芯包的轴心上，具有最优的换热效果，另外处于轴心更方便进行装配，不会出现由于误操作导致端盖反装等问题。

(3)将防爆阀设置在方壳侧壁上，在电芯沿长度方向排布的设置中，防爆阀开启时，喷出的热气不会影响到极柱与冷媒管路，可提高电池包的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型方形电芯的装配结构示意图；

图2为本实用新型方形电芯的侧视图；

图3为本实用新型方形电芯的另一视角侧视图；

图4为本实用新型方形电芯的方壳侧视图；

图5为本实用新型方形电芯的端盖与换热管连接示意图；

图6为本实用新型电芯组件的第一实施例示意图；

图7为本实用新型电芯组件的第二实施例示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-5所示，本实用新型方形电芯，其包括方壳1、芯包2与端盖3。

方壳1为铝质壳体，其整体呈长方形，中空且两端均开口设置，方壳1的具体尺寸可根据实际需求进行选择。

芯包2设置在方壳1内，其由隔片、正极片与负极片依次堆叠，堆叠的第一层与最后一层均为隔片，堆叠后，极片在卷绕机上通过卷绕、贴胶形成极卷，缠卷的隔片、正极片与负极片即可形成芯包2，在此过程中，正负极片上分别具有正极耳与负极耳，正负极耳在卷绕过程中分别朝向芯包2的两侧，具体为垂直于芯包2的卷绕方向，且正极耳与负极耳分别朝向两个不同的方向，芯包2安装至方壳1内部后，正极耳与负极耳分别朝向方壳1的两个开口侧。

需要说明的是，芯包2可卷绕为圆柱状，也可沿类似一个方形片的外部缠卷形成整体方形、两侧圆弧面的结构，不论芯包2如何进行卷绕，其中部均需要预留空间。

端盖3固定在方壳1的端部，所述端盖3的数量为两个，且分别固定在方壳1的两端，两个所述端盖3之间设有穿置在芯包2内的流道41，所述流道41用于通入冷媒以对芯包2进行散热，在装配过程中，首先将两个端盖3的其中一个固定在方壳1的一端上，再将芯包2放入方壳1中，并安装另一个端盖3，方壳1与端盖3的固定方式可选用为焊接，需要注意的是，在安装好端盖3后，装配过程中需要进行芯包2极耳的连接。

在两个端盖3之间设置延伸到芯包2中的流道41，供冷媒进行流通，即可通过流道41中的冷媒与芯包2的积热位置进行直接换热，以对电芯进行有效降温。

在本实施方式中，还包括换热管4，所述换热管4的两端分别固定在两个端盖3上，并贯穿芯包2以形成流道41，换热管4可选用铝管，其需要具有良好的热传导性能，且密度不易过大，管壁厚度可在0.5-2mm之间进行选择，换热管4应当略小于芯包2上的预留空间，在实际安装的过程中，需要首先将换热管4焊接至两个端盖3的其中一个上，芯包2套至换热管4的外部后，再将芯包2放入方壳1中，同时将另一个端盖3盖至方壳1的端部并与方壳1焊接固定。

另外，在装配换热管4之前，需要在两个端盖3上开设安装换热管4的通孔，装配时将换热管4与端盖3上的通孔对接，并将换热管4与端盖3进行焊接。

作为一种优选实施方式，所述换热管4位于芯包2与两个端盖3的轴心上，芯包2由于是卷绕成型，其在中部进行空间预留最为简单，且芯包2的中部积热最为严重，将换热管4设置到芯包2的轴心上，具有最优的换热效果，另外处于轴心更方便进行装配，不会出现由于误操作导致端盖3反装等问题。

需要注意的是，为了保证换热管4与芯包2之间完全绝缘，可在换热管4的外部复合一层绝缘膜，以确保换热管4与芯包2之间的绝缘。

在本实施方式中，还设置有两个极柱5，两个极柱5分别固定在两个端盖3上，并分别与芯包2的正负极片电性连接，在具体的连接过程中，由于芯包2在卷绕过程中将正负极耳设置在两侧，芯包2套至换热管4上时，可先将其中一侧极耳与固定换热管4的端盖3上的极柱5焊接，芯包2放入方壳1后，再将另一侧极耳与另一极柱5进行焊接。

另外，在两个所述端盖3的其中一个上，设置有注液孔31，用于装配好芯包2后，向方壳1内部注入电解液。

如图6-7所示，本实用新型的电芯组件，包括多个上述方形电芯，且各个所述方形电芯上的流道41相互连通，使得多个电芯形成组件后，流道41内的冷媒可进行流通，实现单次循环对多个电芯进行冷却。

如图6所示，在第一实施例中，多个所述方形电芯沿长度方向依次排布，即相邻两个方形电芯以端盖3正对端盖3的方式进行排布，此种排布可直接使得流道41形成一个长直通路，供冷媒进行流动。

在该实施例中，还包括汇流排7，所述汇流排7设置在相邻两个方形电芯之间，用于将两个方形电芯内的芯包2电性连接，由于相邻两个方形电芯相互紧贴，为了保证极柱5与极柱5之间的连接稳定，设置汇流排7以焊接极柱5。

需要注意的是，若需将方形电芯串联至电池包中，可将汇流排7的两端分别焊接至两个方形电芯不同极性的极柱5上，再将两个方形电芯相向推进，使汇流排7折叠至相邻两个方形电芯之间，若需将方形电芯并联至电池包中，可以同样的方式设置汇流排7，但是汇流排7的两端需分别连接至相邻两个方形电芯同极性的极柱5上，并在装配过程中使汇流排7折叠至两个方形电芯的间隙中，为了使汇流排7可并联至电路中，需使汇流排7延伸至两个方形电芯的间隙外，也就是说，相对于电芯串联，并联所采用的汇流排7的长度应当更长，以使其可延伸至方形电芯的外侧进而连接电池包电路。

另外，在本实施例中还设置了防爆阀6，所述防爆阀6嵌设在方壳1的侧壁上，本电芯在使用时需要平躺放置，故而防爆阀6设置在方壳1侧壁上，准确来说是设置在方壳1安装至电池包内的一侧上，并在电池包上设置对应的气道，使得电芯防爆阀6开启时，喷出的热气不会影响到极柱5和冷媒管路，由于方形电芯沿长度方向排布，导致防爆阀安装在端盖3上会对极柱5和冷媒管路造成影响，而将防爆阀6设置到方壳1的侧壁上可避免该问题。

如图7所示，在第二实施例中，多个所述方形电芯沿厚度方向依次排布，即电芯以方壳1的侧面贴侧面的方式进行排布，此种设置下，极柱5不会置于间隙中，故而进行串并联都很方便，而对于流道41之间的连通，可采用橡胶管将同侧且相邻的流道41端部进行连接，使得多个流道41形成串联的通路。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种方形电芯，其包括方壳(1)、芯包(2)与端盖(3)，其中，

芯包(2)设置在方壳(1)内；

端盖(3)固定在方壳(1)的端部；

其特征在于：所述端盖(3)的数量为两个，且分别固定在方壳(1)的两端，两个所述端盖(3)之间设有穿置在芯包(2)内的流道(41)，所述流道(41)用于通入冷媒以对芯包(2)进行散热。

2.如权利要求1所述的方形电芯，其特征在于：还包括换热管(4)，所述换热管(4)的两端分别固定在两个端盖(3)上，并贯穿芯包(2)以形成流道(41)。

3.如权利要求2所述的方形电芯，其特征在于：所述换热管(4)位于芯包(2)与两个端盖(3)的轴心上。

4.如权利要求1所述的方形电芯，其特征在于：还包括两个极柱(5)，两个极柱(5)分别固定在两个端盖(3)上，并分别与芯包(2)的正负极片电性连接。

5.如权利要求1所述的方形电芯，其特征在于：还包括防爆阀(6)，所述防爆阀(6)嵌设在方壳(1)的侧壁上。

6.一种电芯组件，其特征在于：包括多个权利要求1-5任一项所述的方形电芯，各个所述方形电芯上的流道(41)相互连通。

7.如权利要求6所述的电芯组件，其特征在于：多个所述方形电芯沿长度方向依次排布。

8.如权利要求7所述的电芯组件，其特征在于：还包括汇流排(7)，所述汇流排(7)设置在相邻两个方形电芯之间，用于将两个方形电芯内的芯包(2)电性连接。

9.如权利要求8所述的电芯组件，其特征在于：所述汇流排(7)延伸至相邻两个所述方形电芯的外侧。

10.如权利要求6所述的电芯组件，其特征在于：多个所述方形电芯沿厚度方向依次排布。