CN220585280U - 一种大容量电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大容量电池，该大容量电池包括N个并联设置的单体电池以及共享管路组件；N≥2；共享管路组件包括N个第一管路和N‑1个第二管路；第一管路设置在单体电池的下盖板上，第一管路两端均设置有插接孔，两个插接孔之间通过第一通道连通，且插接孔的孔径大于第一通道内径；每个插接孔内且紧靠第一通道端口的位置处设置柔性密封垫；第二管路设置在相邻两个第一管路之间，第二管路的两端分别插装至两个第一管路的插接孔内，并压紧柔性密封垫使其产生形变，与现有共享管路组件直接采用挤压拼接方式相比，第一管路和第二管路之间的密封性有了较大程度的提高，降低了共享管路组件漏液的可能性。

Description

一种大容量电池

技术领域

本实用新型属于电池领域，具体涉及一种大容量电池。

背景技术

近年来随着锂离子电池的进一步发展，锂离子电池的应用场景越来越广泛。为了使锂离子电池具有较大的容量，现有的做法是将多个单体电池（单体电池一般为圆柱形电池或方形电池）通过串、并联或串并结合的方式连接在一起，构成大容量电池（也可叫做电池组或电池模组）。

中国专利，公开号CN219144456U，公开了“一种电池组”，该专利中，大容量电池包括若干方形电池并联构成的电池组，以及用于将所述若干方形电池内腔连通的共享管路组件。通过共享管路组件管可使电池组中所有的方形电池均处于统一的电解液环境下，能够有效提高单体电池的均一性。

该专利采用了拼接式的方式构成共享管路组件，即每个方形电池的下盖板上一体成型有一根汇流管，每相邻连两个方形电池上的汇流管通过一根连接管连接。（具体是：直接通过挤压拼接的方式使连接管和汇流管之间形成过盈的连接关系以实现两者的固定密封）。

在上述大容量电池的试制阶段发现，大容量电池发生漏液的概率较高。

发明内容

为了解决现有大容量电池漏液概率较高的问题，本实用新型提供了一种大容量电池。

该大容量电池包括N个并联设置的单体电池以及共享管路组件；N≥2；其改进之处是：共享管路组件包括N个第一管路和N-1个第二管路；

第一管路设置在单体电池的下盖板上，第一管路两端均设置有插接孔，两个插接孔之间通过第一通道连通，且插接孔的孔径大于第一通道内径；

每个插接孔内且紧靠第一通道端口的位置处设置柔性密封垫；

第二管路设置在相邻两个第一管路之间，第二管路一部分插装至其中一个第一管路的插接孔内，并压紧该插接孔内的柔性密封垫，第二管路另一部分插装至另一个第一管路的插接孔内，并压紧该插接孔内的柔性密封垫。

本实用新型的共享管路组件在第一管路插接孔内增设柔性密封垫，在第二管路挤压进入插接孔后，第二管路会在轴向方向挤压柔性密封垫使其产生形变，与现有共享管路组件直接采用挤压拼接方式相比，第一管路和第二管路之间的密封性有了较大程度的提高，降低了共享管路组件漏液的可能性。

进一步地，上述第二管路包括中间过渡段以及位于中间过渡段两侧的插接段，插接段的外径小于中间过渡段的外径，且插接段的外径与所述插接孔的内径相适配；插接段与中间过渡段之间的衔接面和插接孔端口之间具有间隙。

该间隙的存在，能够确保第二管路将柔性密封垫挤压变形，实现密封，同时该间隙也可使第二管路具有一定发生弯曲的余度，可一定程度上消除同轴度误差带来的共享管路组件挤压难度大的问题。

进一步地，上述插接段包括锥形部以及平直部，相适配地，所述插接孔包括与所述锥形部间隙配合的锥形口，以及与所述平直部过盈配合的平直口。

本实用新型中通过该锥形部和锥形口的间隙配合，可确保第一管路和第二管路的挤压拼接过程的流畅性，能够确切地保障前端的柔性密封垫被有效压紧，不会让电解液从软质金属垫的两个端面发生泄露。同时平直部和平直口的过盈配合又确保了第一管路和第二管路之间的密封性和连接可靠性。

进一步地，为了避免大容量电池在使用过程中相互拼接的第一管路和第二管路之间不会因为发生位移，而产生共享管路组件泄露的问题，本实用新型还包括连接件；连接件的两端分别与两个相邻单体电池的下盖板固定连接。

进一步地，上述柔性密封垫为软质金属密封垫。选用软质金属密封垫的原因在于：相比采用柔性橡胶密封垫，软质金属密封垫能够耐受住较大的挤压力，不易在挤压过程中被损坏，而且密封效果更好，承压能力更强、更耐久，更稳定。

进一步地，上述柔性密封垫与插接孔的接触面，插接孔和插接段的配合面均涂敷密封胶。密封胶的涂敷不仅确保了密封效果，而且密封胶的使用还可用于补平接触面、以及配合面上一些微观的不平整，使得挤压拼接过程更加流畅。

进一步地，上述第一管路和第二管路均为铝金属管，且第一管路的硬度大于第二管路。这样的设计目的在于：第二管路可以较顺利挤压进入第一管路，另外压入后，第一管路和第二管路之间配合的内应力会下降，提高了共享管路组件的稳定性。

进一步地，所述单体电池的下盖板上开设有环形卸荷槽。该环形凹槽的开设能较大限度地将挤压装配带来的冲击及应力消化或限制到环形卸荷槽及其圈定的内部区域，减轻甚至是阻断了外来挤压力带来的不利影响，确保了装配时的可靠性。

进一步地，环形凹槽的槽深为下盖板厚度的40%至50%，槽宽为槽深的1至1.5倍。

附图说明

图1为大容量电池的结构示意图；

图2为具有第一管路的下盖板剖视图；

图3为大容量电池的剖视图；

图4为第一管路和第二管路装配后的局部剖视图；

图5为第二管路的结构图；

图6为大容量电池的底部结构示意图；

图7为具有环形卸荷槽的下盖板结构图；

图8为对单体电池下盖板施加力偶矩的仿真分析热图；

图9为下盖板无环形卸荷槽时变形量的仿真分析热图；

图10为下盖板有环形卸荷槽时变形量的仿真分析热图；

图11为下盖板无环形卸荷槽时受力的仿真分析热图；

图12为下盖板有环形卸荷槽时受力的仿真分析热图。

附图标记如下：

1-单体电池、2-共享管路组件、3-第一管路、4-第二管路、5-下盖板、6-插接孔、7-第一通道、8-柔性密封垫、9-中间过渡段、10-插接段、11-锥形部、12-平直部、13-锥形口、14-平直口、15-连接件、16-环形卸荷槽。

具体实施方式

下面将结合的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是一部分实施例，而不是全部的实施例。基于以下实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

同时，需要说明的是，文中术语“上、下、内和外”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，因此不能理解为对技术方案的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接：同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

针对现有大容量电池存在泄露概率高的问题，本实用新型对现有大容量电池的结构进行了优化，从而克服了上述问题。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种大容量电池，包括N个并联设置的单体电池1以及共享管路组件2；N≥2；共享管路组件2包括N个第一管路3（即相当于现有技术中的汇流管）和N-1个第二管路4（即相当于现有技术中的连接管）；本实施例中，N为3，当然N的数量可根据实际需求变化。

如图2至图4所示，第一管路3设置在单体电池的下盖板5上，本实施例中第一管路3通过一体成型的方式成型于下盖板5上，第一管路3两端均设置有插接孔6，两个插接孔6之间通过第一通道7连通，且插接孔6的孔径大于第一通道7内径。

每个插接孔6内且紧靠第一通道7端口的位置处（该位置处即图4中A所示的位置）设置柔性密封垫8；该柔性密封垫8是在进行挤压拼接前安装至插接孔内的。本实施例中，采用的柔性密封垫8为软质金属密封垫，具体来说，软质金属密封垫优选紫铜合金材料或者软度较高的铝制材料制作。选用软质金属密封垫的原因在于：相比采用柔性橡胶密封垫，软质金属密封垫能够耐受住较大的挤压力，不易在挤压过程中被损坏。

第二管路4设置在相邻两个第一管路3之间，第二管路4一部分插装至其中一个第一管路3的插接孔6内，并压紧该插接孔内的柔性密封垫，第二管路4另一部分插装至另一个第一管路3的插接孔内，并压紧该插接孔内的柔性密封垫。该柔性密封垫在第二管路挤压进入插接孔后，第二管路沿轴向挤压柔性密封垫使其产生形变（即沿径向发生膨胀，继而即便是第一管路和第二管路的接触面具有间隙也可实现第一管路和第二管路之间的密封性），与现有共享管路组件直接采用挤压拼接方式相比，第一管路和第二管路之间的密封性有了更大程度的提高，降低了共享管路组件漏液的可能性。

除了在共享管路组件增设柔性密封垫这一改进之外，本实施例还在共享管路组件上做出了以下技术改进：

1、由于增设了柔性密封垫8，为了确保每次挤压后柔性密封垫都具有满足要求的变形量，如图4和5所示，第二管路4包括中间过渡段9以及位于中间过渡段9两侧的插接段10，插接段10的外径小于中间过渡段9的外径，且插接段10的外径与所述插接孔6的内径相适配；插接段10与中间过渡段9之间的衔接面和插接孔6孔口之间具有间隙（该间隙为图5中的B位置）。同时该间隙也可使第二管路4具有一定发生弯曲的余度，可一定程度上消除同轴度误差带来的共享管路组件挤压难度大的问题。

2、为了使确保挤压过程比较流畅，同时还能兼顾第一管路3和第二管路4之间的密封性，如图3至图5所示，本实施例中插接段10包括锥形部11以及平直部12，相适配地，插接孔6包括与所述锥形部11间隙配合的锥形口13，以及与所述平直部12过盈配合的平直口14。通过该锥形部11和锥形口13的间隙配合，可确保第一管路3和第二管路4的挤压拼接过程的流畅性，同时平直部12和平直口14的过盈配合又确保了第一管路3和第二管路4之间的密封性和连接可靠性。

当然，在一些其他实施例中，插接段和插接口均可设置为平直状，或者插接段和插接口均设置为锥形，但是无论上述两种方式，挤压过程的流畅性和加压后的密封性都无法有效兼顾。

3、为了避免大容量电池在使用过程中相互拼接的第一管路3和第二管路4之间不会因为发生位移（该位移产生的原因可能是大容量电池在运输或运行过程受到外力的影响而产生，也可能是大容量电池在运输或运行过程中受到大容量电池内压力的影响），而产生共享管路组件泄露的问题，如图6所示，可在两个相邻单体电池的下盖板5上增设连接件15对相邻两个单体电池进行固定；本实施例中该连接件为两块金属铝板，且两块金属铝板分别位于第二管路4两侧，每个金属铝板的两端均通过熔焊的方式与两个相邻单体电池的下盖板焊接固定。

4、本实施例中，柔性密封垫8与插接孔6的接触面，插接孔6和插接段10的配合面均涂敷密封胶，该密封胶是在拼接前提前涂敷在柔性密封垫8和插接段10上。该密封胶的涂敷不仅确保了密封效果，而且密封胶的使用还可用于补平接触面、以及配合面上一些微观的不平整，使得挤压拼接过程更加流畅。

5、本实施例中第一管路3和第二管路4均为铝金属管，且第一管路3的硬度大于第二管路4。这样的设计目的在于：第二管路可以较顺利挤压进入第一管路，另外压入后，第一管路和第二管路之间配合的内应力会下降，提高了共享管路组件的稳定性。

本实施例中主要从改进大容量电池中共享管路组件的结构出发来解决现有大容量电池漏液概率较高的问题。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上，对大容量电池的结构做出了更进一步的优化，主要改进在于：如图7所示，在各单体电池的下盖板5上开设有环形卸荷槽16。该环形卸荷槽16的开设能较大限度地将挤压装配带来的冲击及应力消化或限制到环形卸荷槽16及其圈定的内部区域，减轻甚至是阻断了外来挤压力带来的不利影响，确保了装配时的可靠性。

另外，当单体电池的筒体和下盖板焊接时，由于加工与装配误差的积累，会造成下盖板和筒体的焊接面贴合性较差，导致焊接不牢靠，继而会导致大容量电池在挤压时，该位置出现脱焊导致大容量电池制作失败的问题，同时也可能存在该焊接位置出现漏液问题，而该环形卸荷槽的设置相当于在筒体和下盖板的焊接面之间增加了一个弹性结构，该弹性结构能够确保两者之间的贴合度，确保了焊接的可靠性，同时为后续挤压拼接过程提供了有利的条件。

为了验证上述环形卸荷槽带来的效果，本实用新型还进行以下仿真模拟分析：

如图8所示，以通过在单体电池下盖板5的第一管路3两端施加一个195N.M的力偶矩为例：

如图9所示，当下盖板没有开设环卸荷槽时，下盖板的最大变形近似为0.15；如图10所示，当下盖板具有环形卸荷槽时，下盖板的最大变形近似为0.2；当开设环形卸荷槽后，下盖板的柔度（刚度的倒数）较没开环形卸荷槽时，增加了33%（（0.2-0.15）/0.15）。也就是说，施力条件相同，具有环形卸荷槽的下盖板有更大的柔性，这样就能解决“由于加工及焊接与装配误差的积累，会造成下盖板和筒体的焊接面贴合性较差”的问题。

如图11所示，当下盖板没有开设环形卸荷槽时，对应于有下盖板上设置有环形卸荷槽的区域最大受力近似为358Mpa；如图12所示，当下盖板具有环形卸荷槽时，环形卸荷槽的区域最大受力近似为432Mpa；由此仿真对比结果可知，由于开设了环形卸荷槽，环形卸荷槽及其圈定的区域吸收受力（（432-358）/358）增加了20.6%。也就说，施力条件相同，该环形卸荷槽能较大限度地将挤压装配带来的冲击及应力消化或限制到环形卸荷槽及其圈定的内部区域，减轻甚至是阻断了外来挤压力带来的不利影响，确保了焊接位置的可靠性。

依据仿真分析及相关设计原则（黄金分割原理），环形卸荷槽深度为下盖板厚度的40%至50%时，不会对下盖板的承受刚度及强度有明显影响，50%以上则最会大幅降低下盖板的强度及刚度。

依据刚度的计算公式，下盖板的刚度与厚度的立方成正比，与宽度的一次方成正比。因此环形卸荷槽的宽度一般在深度1到1.5倍之间取值，太宽也会降低下盖板的强度与刚度。

Claims (9)

1.一种大容量电池，包括N个并联设置的单体电池以及共享管路组件；N≥2；其特征在于：共享管路组件包括N个第一管路和N-1个第二管路；

第一管路设置在单体电池的下盖板上，第一管路两端均设置有插接孔，两个插接孔之间通过第一通道连通，且插接孔的孔径大于第一通道内径；

每个插接孔内且紧靠第一通道端口的位置处设置柔性密封垫；

第二管路设置在相邻两个第一管路之间，第二管路一部分插装至其中一个第一管路的插接孔内，并压紧该插接孔内的柔性密封垫，第二管路另一部分插装至另一个第一管路的插接孔内，并压紧该插接孔内的柔性密封垫。

2.根据权利要求1所述一种大容量电池，其特征在于：所述第二管路包括中间过渡段以及位于中间过渡段两侧的插接段，插接段的外径小于中间过渡段的外径，且插接段的外径与所述插接孔的内径相适配；插接段与中间过渡段之间的衔接面和插接孔端口之间具有间隙。

3.根据权利要求2所述一种大容量电池，其特征在于：所述插接段包括锥形部以及平直部，相适配地，所述插接孔包括与所述锥形部间隙配合的锥形口，以及与所述平直部过盈配合的平直口。

4.根据权利要求3所述一种大容量电池，其特征在于：还包括连接件；连接件的两端分别与两个相邻单体电池的下盖板固定连接。

5.根据权利要求4所述一种大容量电池，其特征在于：所述柔性密封垫为软质金属密封垫。

6.根据权利要求5所述一种大容量电池，其特征在于：所述柔性密封垫与插接孔的接触面，插接孔和插接段的接触面均涂敷密封胶。

7.根据权利要求1所述一种大容量电池，其特征在于：所述第一管路和第二管路均为铝金属管，且第一管路的硬度大于第二管路。

8.根据权利要求1所述一种大容量电池，其特征在于：所述单体电池的下盖板上开设有环形卸荷槽。

9.根据权利要求8所述一种大容量电池，其特征在于：环形凹槽的槽深为下盖板厚度的40％至50％，槽宽为槽深的1至1.5倍。