CN220585319U - 一种传热连接件、大容量电池及储能设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种传热连接件、大容量电池及储能设备。该传热连接件，包括一根细长构件，该细长构件用于和电池组中多个单体电池的正极或负极连接；且，细长构件上沿着轴向方向设置有用于安装传热管的装夹部。在电池组上通过该传热连接件不仅可实现各单体电池的电连接，而且该传热连接件上由于安装了传热管，极柱上集中的热量可从传热连接件传递至传热管后将热量带出至外部温控装置进行处理。同理，待环境温度过低，单体电池可能无法正常启动时，外部温控装置还可通过传热管、传热连接件对各单体电池进行升温。

Description

一种传热连接件、大容量电池及储能设备

技术领域

本实用新型属于电池领域，具体涉及一种传热连接件、大容量电池及储能设备。

背景技术

目前，常见的电池组都是采用多个单体电池(单体电池一般为圆柱形电池或方形电池)通过串、并联或串并联结合的方式连接在一起而构成。

电池组的温控一直是本领域比较关注的热点，现有的电池组大多采用风冷或者液冷的方式对电池组整体进行温控。但是，由于电池组中单体电池的极柱是热量最为集中的部位，当极柱局部热量过高，则极有可能造成电池组中单体电池出现热失控。

实用新型内容

为了解决现有电池组中单体电池极柱位置处热量过高可能造成热失控的问题，本实用新型一方面提供了一种传热连接件。

该传热连接件，包括一根细长构件，该细长构件用于和电池组中多个单体电池的正极或负极连接；

且，细长构件上沿着轴向方向设置有用于安装传热管的装夹部。

在电池组上通过该传热连接件不仅可实现各单体电池的电连接，而且该传热连接件上由于安装了传热管，极柱上集中的热量可从传热连接件传递至传热管后将热量带出至外部温控装置进行处理。同理，待环境温度过低，单体电池可能无法正常启动时，外部温控装置还可通过传热管、传热连接件对各单体电池进行升温。

另外，该传热连接件为一根细长构件，细长构件将各单体电池的极柱连接后，各单体电池的极柱进行升温或降温时温度分布的更加均匀，控温效果更佳。

进一步地，相比螺纹连接或者其它方式，上述细长构件通过焊接的方式与每个单体电池的正极或负极连接，焊接方式的连接更加可靠，导热效果更好。

进一步地，为了方便焊接固定，细长构件为矩形柱，所述装夹部为开设于矩形柱上的通槽，所述通槽尺寸与传热管相适配。传热管可通过卡装的方式安装于通槽内，这种安装方式不仅安装方便，并且通槽的设置可以使细长构件和单体电池正、负极采用激光熔焊时具有合理的熔焊厚度。

进一步地，上述通槽的断面呈C字形。C字形的通槽在开口处具有自然张力，有利于将传热管更加紧密卡接在通槽内，确保传热连接件和传热管的导热效果更佳。

进一步地，为了方便焊接固定，细长构件为矩形柱，所述装夹部为开设于矩形柱上的第一通孔，第一通孔的孔径与传热管相适配。传热管可穿设于第一通孔，这种安装方式可以使传热管和细长构件的热交换面积更大，导热效果更佳。

进一步地，细长构件上开设有与第一通孔贯通的多个第二通孔，每个第二通孔的开设位置需确保细长构件与每个单体电池连接后，每个第二通孔下方对应一个单体电池的正极或负极。该第二通孔的开设可为激光熔焊的激光光斑提供传输通道，使得传热连接件能够与每个单体电池的正极或负极焊接固定。

第二方面，本实用新型提供了一种大容量电池，该大容量电池包括电池组、传热管以及以上所述的传热连接件；

电池组包括多个并排放置的单体电池；

传热连接件为两个，一个传热连接件与所有单体电池的正极连接作为大容量电池的正极柱，另一个传热连接件与所有单体电池的负极连接作为大容量电池的负极柱；

传热管为两个，两个传热管分别与两个传热连接件的所述装夹部上，用于与各单体电池极柱实现热交换。

第三方面，本实用新型提供了一种储能设备，包括N个以上所述的大容量电池以及N-1个电连接件，N≥2；

N个大容量电池并排放置；相邻两个大容量电池之间通过一个电连接件串联；

电连接件的一部分与一个大容量电池中作为正极柱的传热连接件连接，该电连接件的另一部分与另一个大容量电池中作为负极柱的传热连接件连接。

本实用新型中每两个大容量电池仅需通过1个电连接件进行串联从而构成储能设备，结构紧凑，装配简单。

进一步地，电连接件包括至少一块金属铝板，且金属铝板通过螺钉连接的方式与传热连接件连接。通过螺钉连接的方式使得装配过程更加简单，并且金属铝板作为电连接件，由于铝板自身具有良好的柔性变形量，可为相邻大容量电池之间具有缓冲保护能力。

更甚至，若采用通槽装夹传热管时，为了使传热管在通槽内装夹更加紧密，可采用与单体电池数量相等的金属铝板，一是可提供更大的过流能力，二是金属铝板可为传热管提供一定下压力，使得传热管与通槽配合更加紧密，导热效果更佳。

进一步地，电连接件包括至少一块金属铝板，且金属铝板和相邻两个大容量电池中相互靠近的两个传热连接件为一体件。这样的设计，可通过一次焊接的方式即可实现同一大容量电池内各单体电池中正、负极与传热连接件的固定(即同一大容量电池内各单体电池之间的并联)，也可实现相邻大容量电池之间的串接，无需其它多余装配工序，装配更加简洁。

附图说明

图1为实施例1中装夹部为方式二时对应的细长构件结构图；

图2为实施例1中装夹部为方式二时对应的电池组结构图；

图3为实施例1中装夹部为方式三时对应的细长构件结构图；

图4为实施例1中装夹部为方式三时对应的电池组结构图；

图5为实施例2中具有共享电解液功能的大容量电池结构示意图一；

图6为实施例2中具有共享电解液功能的大容量电池结构示意图二；

图7为实施例2中具有气体平衡功能或泄爆功能的大容量电池结构示意图一；

图8为实施例2中具有气体平衡功能或泄爆功能的大容量电池结构示意图二；

图9为实施例2中同时具有共享电解液功能和气体平衡功能的大容量电池结构示意图一；

图10为实施例2中同时具有共享电解液功能和气体平衡功能的大容量电池结构示意图二；

图11为实施例3中储能设备的结构示意图；

图12为实施例3中一体式电连接件的结构示意图。

附图标记如下：

1-细长构件、11-装夹部、111-通槽、112-第一通孔、113-第二通孔、2-电池组、21-单体电池、3-传热管、4-大容量电池、5-外壳、51-电解液共享腔室、52-气体腔室、6-第一中空构件、7-第二中空构件、8-电连接件、81-金属铝板。

具体实施方式

下面将对技术方案进行清楚、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，都属于本实用新型保护的范围。

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。

本实用新型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实用新型中的具体含义。

本实用新型中，单体电池是指市售，或者将市售方形锂电池或多个软包电池并联后放入一个铝制方壳内组成的类似方形电池；

传热管可以是水冷管，或者铜管、铜排，亦或者是热管。热管是一种蒸发-冷凝型的换热设备，靠工质在管内的状态变化实现热量的传输。当热管一端受热时管内工质汽化，汽化后蒸汽向另一端流动，遇冷凝结向散热区放出潜热。冷凝热集毛细力和重力的作用回流，继续受热汽化，这样往复循环将大量热量从加热区传递到散热区。热量传递是通过工质的相变过程进行的。

为了解决极柱局部温度过高的问题，发明人曾尝试直接在电池组的各单体电池极柱上开设凹槽以安装传热管来实现热交换，但是该方式存在一下问题：

一、若直接在单体电池极柱上加工凹槽会对单体电池的性能造成一定影响，并且加工难度较大。

二、若在组成单体电池前就定制极柱具有凹槽的单体电池，现有电池生产厂家几乎都不接受订单。

三、若直接自己生产具有凹槽的电极组件再组成单体电池，前期电池生产线的运投成本巨大。

基于此实用新型人又转换思路，在单体电池的极柱上直接增设装夹传热管的转接件(即在该转接件上设置凹槽或者通孔)，但是该转接件的使用也存在以下问题：

一、因为各单体电池上的转接件相互隔离，所以需要额外的连接件才能实现各单体电池的电导通，结构比较复杂。

二、组成电池组后，在装夹传热管时若各单体电池位置上有所偏差，则会导致传热管装夹时不易操作。

由于以上两种装夹方式均存在一些缺陷，因此

本实用新型提供了以下设计思路：通过传热连接件将多个单体电池的正极或负极连接起来，并且在传热连接件上装夹传热管，继而实现对每个单体电池上极柱局部温度的控制，可大大降低极柱温度过高而导致热失控现象的发生。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供的传热连接件包括一根细长构件1，该细长构件1用于和电池组2中多个单体电池21的正极或负极连接；且，细长构件1上沿着轴向方向设置有用于安装传热管3的装夹部11。

在电池组上通过该传热连接件不仅可实现各单体电池的电连接，而且该传热连接件上由于安装了传热管，极柱上集中的热量可从传热连接件传递至传热管后将热量带出至外部温控装置进行处理。同理，待环境温度过低，单体电池可能无法正常启动时，外部温控装置还可通过传热管、传热连接件对各单体电池进行升温。

另外，该传热连接件为一根细长构件，细长构件将各单体电池的极柱连接后，各单体电池的极柱进行升温或降温时温度分布的更加均匀，控温效果更佳。

该细长构件为导电性和导热性都比较好的金属材料制作，例如：银、铜、铝等材料，但是从成本以及导热、导电综合考虑，一般会选择铝作为该细长构件的材质。

细长构件1与单体电池21的连接方式可以采用螺钉连接，也可采用焊接或者铆接，但是考虑到连接的稳固性以及热传导的效果，本实施例还是优选采用焊接的方式对两者进行固定，尤其是采用激光熔焊的方式能够进一步的提升焊接的效率。

细长构件1可以矩形柱，或是圆形柱，或是半圆形柱，从细长构件自身选材，加工便捷性，易焊接，同时方便传热管的安装等角度出发，本实施例优选细长构架为矩形柱。

其中，细长构件1的装夹部11可以有以下几种方式：

方式一：装夹部11为设置在细长构件上的多个夹子，通过多个夹子将传热管固定在细长构件上。

方式二：如图1所示，装夹部11为开设在细长构件1上的一根通槽111，该通槽111沿着细长构件1的轴向方向延伸，且穿透细长构件的两端，通槽111的宽度尺寸需要确保传热管3紧密的夹持在其中，以确保安装稳定性的同时还需保证传热管3和细长构件1之间的传热效果(在一些情况下，可在通槽内设置焊接工艺孔，可进一步提升焊接效果)。

方式三：如图3和图4所示，装夹部11为开设在细长构件1上的第一通孔112，该第一通孔112沿着细长构件1的轴向方向延伸，且穿透细长构件1的两端，第一通孔112孔径尺寸需要确保传热管3紧密的夹持在其中，以确保安装稳定性的同时还需保证传热管3和细长构件1之间的传热效果。

若方式三采用激光熔焊的方式使细长构件1与各单体电池21的极柱相连，那么则需要在细长构件1上开设与第一通孔112贯通的多个第二通孔113，焊接时每个第二通孔113的下方对应一个单体电池21的正极或负极。该第二通孔113的开设可为激光熔焊的激光光斑提供传输通道，使得传热连接件能够与每个单体电池的正极或负极焊接固定。

基于以上描述可知，方式二和方式三的装夹部11的结构设计相比方式一来说，结构更加简单无需额外的零件(即方式一中的夹子)，并且方式二和方式三的装夹部的结构使得传热管3和细长构件1的接触面足够大，导热效果更优。因此，通常情况下一般采用方式二、三的装夹部。

相比方式三来说，若细长构件1长度较长，那么通槽111相比第一通孔112加工精度更加容易保证，并且当传热管3为铜管或热管等金属材料制作时，通槽111相比第一通孔112来说，要确保传热管3与通槽111槽壁接触紧密这一状态更加容易(即可通过外部工装从通槽开口处挤压，使铜管或热管产生变形)；另外，通槽111自身可以为激光熔焊提供激光光斑传输通道，而使用第一通孔112时，还需要加工多个第二通孔112作为激光光斑传输通道，加工过程相对繁琐；因此从以上几个方面来说，本实施例选择方式二作为装夹部。

当然，由于方式三比方式二在使用同直径传热管3时换热面积更大，则在一些实施例中也可选择方式三作为细长构件上的装夹部。

通槽111的截面可以设计为U字形或者C字形。由于C字形的通槽在开口处具有自然张力，方便传热管安装，同时有利于将传热管更加紧密卡接在通槽内，使得传热连接件和传热管的导热效果更佳，因此本实施例中选择C字形作为通槽的断面。

实施例2

如图2和图4所示，本实施例提供了一种大容量电池，该大容量电池4包括电池组、传热管3以及实施例1所述的传热连接件；电池组包括多个并排放置的单体电池21；

传热连接件为两个，一个传热连接件与所有单体电池21的正极连接作为大容量电池的正极柱，另一个传热连接件与所有单体电池21的负极连接作为大容量电池的负极柱；

传热管3为两个，两个传热管3分别装夹在两个传热连接件的所述装夹部11上，用于与各单体电池极柱实现热交换，从而利用外部的温控装置可对各单体电池进行温控。

如图5所示，在一些实施例中，大容量电池4还可在实施例2的基础上增设共享电解液功能，使得各单体电池处于同一电解液体系下，以提升各单体电池的均一性，继而提升了该大容量电池的使用寿命。

共享电解液功能的实现方式一般采用以下两种：

1、如图5所示，各单体电池21位于一个外壳5内，所述外壳5底部设有电解液共享腔室51；该电解液共享腔室51与各个单体电池21内腔的电解液区连通。

2、如图6所示，未设置外壳，各单体电池21内腔的电解液区通过一个细长的第一中空构件6连通。该第一中空构件6可以是一根管子制作而成，也可以是通过拼接的方式构成，该拼接式结构参见中国专利CN218525645U。

在一些实施例中，大容量电池4还可在实施例2的基础上可增设气体平衡功能，该气体平衡功能可使各单体电池的气体区连通，以确保各个单体电池处于在使用过程中始终保持气体平衡，以提升了各单体电池的气体均一性，同时还可定期排出各单体电池内的气体，从而避免了因气体无法排出造成单体电池壳体鼓胀等一系列影响大容量电池综合性能问题的产生。

气体平衡的实现方式一般采用以下两种：

1、如图7所示，各单体电池21位于一个外壳5内，外壳5顶部设有气体腔室52，该气体腔室52与各个单体电池21内腔的气体区连通。

2、如图8所示，未设置外壳，各单体电池21内腔的气体区通过一个细长的第二中空构件7连通。该第二中空构件7可以是一根管子制作而成，也可以是通过拼接的方式构成，该拼接式结构参见中国专利CN218525645U。

在一些实施例中，大容量电池4还可在实施例2的基础上增设泄爆功能，泄爆功能需要一个泄爆部件，该泄爆部件覆盖各单体电池的泄爆口(泄爆口处设计有泄爆膜)，当某一单体电池发生热失控时，热失控烟气顶破泄爆膜之后从泄爆管排出，以确保发生热失控烟气的单体电池能够快速泄爆，避免对其它单体电池造成影响。

泄爆功能的实现方式一般采用以下两种：

1、如图7所示，各单体电池21位于一个外壳5内，外壳顶部设有气体腔室52，该气体腔室52覆盖各个单体电池21上的泄爆口。

2、如图8所示，未设置外壳5，通过一个细长的第二中空构件7覆盖各个单体电池21上的泄爆口。该第二中空构件7可以是一根管子制作而成，也可以是通过拼接的方式构成，该拼接式结构参见中国专利CN218525645U。

在一些实施例中，如图9和图10所示，大容量电池也可在实施例2的基础上同时增设共享电解液功能和气体平衡功能，或者同时增设共享电解液功能和泄爆功能。

实施例3

如图11所示，本实施例提供了一种储能设备，包括2个如实施例2所述的大容量电池4以及1个电连接件8；实际应用中大容量电池的数量以及电连接件的数量可根据需求可进行选择。

2个大容量电池4并排放置；相邻两个大容量电池4之间通过一个电连接件8串联；电连接件8的一部分与一个大容量电池中作为正极柱的传热连接件连接，该电连接件8的另一部分与另一个大容量电池中作为负极柱的传热连接件连接。

该电连接件的实际作用就是将两个大容量电池串联起来，因此其具有多中结构形式：

一、电连接件8可以为至少一根线缆，各线缆均通过接线端子与传热连接件电连接。该方式中，接线端子与传热连接件的连接比较复杂。

二、如图11所示，电连接件8包括至少一块金属铝板81，且金属铝板81和相邻两个大容量电池4中相互靠近的两个传热连接件为一体件。如图12所示，该方式中将两个传热件和电连接件8制作为一体结构集成化程度高，可以减少装配工序，但是对于两个传热件和电连接件制作的一体件加工相对比较困难。

三、电连接件8包括至少一块金属铝板81，且金属铝板81通过螺钉连接的方式与传热连接件连接。该方式电连接件的加工较为容易，装配时仅需在传热连接件的两端和中间位置通过螺钉连接的方式固定金属铝板即可。

为了使传热管与细长构件贴合更加紧密，更有利于换热，可以将方式三中金属铝板在两个大容量电池排布方向的尺寸加长，使金属铝板81覆盖住设置在通槽111内的传热管3，并利用螺钉连接的下压力对传热管3施力，使传热管3与细长构件1贴合更加紧密。因此，本实施例中优选方式三作为电连接件的结构。

Claims (10)

1.一种传热连接件，其特征在于：包括一根细长构件，该细长构件用于和电池组中多个单体电池的正极或负极连接；

且，细长构件上沿着轴向方向设置有用于安装传热管的装夹部。

2.根据权利要求1所述的一种传热连接件，其特征在于：细长构件通过焊接的方式与每个单体电池的正极或负极连接。

3.根据权利要求2所述的一种传热连接件，其特征在于：细长构件为矩形柱，所述装夹部为开设于矩形柱上的通槽，所述通槽尺寸与传热管相适配。

4.根据权利要求3所述的一种传热连接件，其特征在于：所述通槽的断面呈C字形。

5.根据权利要求2所述的一种传热连接件，其特征在于：细长构件为矩形柱，所述装夹部为开设于矩形柱上的第一通孔，第一通孔的孔径与传热管相适配。

6.根据权利要求5所述的一种传热连接件，其特征在于：细长构件上开设有与第一通孔贯通的多个第二通孔，每个第二通孔的开设位置需确保细长构件与每个单体电池连接后，每个第二通孔下方对应一个单体电池的正极或负极。

7.一种大容量电池，其特征在于：包括电池组、传热管以及如权利要求1至6任一项所述的传热连接件；

电池组包括多个并排放置的单体电池；

传热连接件为两个，一个传热连接件与所有单体电池的正极连接作为大容量电池的正极柱，另一个传热连接件与所有单体电池的负极连接作为大容量电池的负极柱；

传热管为两个，两个传热管分别与两个传热连接件的所述装夹部上，用于与各单体电池极柱实现热交换。

8.一种储能设备，其特征在于，包括N个如权利要求7所述的大容量电池以及N-1个电连接件，N≥2；

N个大容量电池并排放置；相邻两个大容量电池之间通过一个电连接件串联；

电连接件的一部分与一个大容量电池中作为正极柱的传热连接件连接，该电连接件的另一部分与另一个大容量电池中作为负极柱的传热连接件连接。

9.根据权利要求8所述的一种储能设备，其特征在于，电连接件包括至少一块的金属铝板，且金属铝板通过螺钉连接的方式与传热连接件连接。

10.根据权利要求8所述的一种储能设备，其特征在于，电连接件包括至少一块金属铝板，且金属铝板和相邻两个大容量电池中相互靠近的两个传热连接件为一体件。