CN220585431U - 一种大容量电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池领域，具体为一种大容量电池。克服现有电池组因各个单体电池性能具有差异性而导致电池组容量上限及循环次数受限以及安全性能较低的问题。包括由多个单体电池并联而成的电池组主体及至少一个中空构件；各个单体电池内腔包括气体区和电解液区；各个单体电池的气体区和电解液区均通过上述中空构件连通。通过增设中空构件，使得各单体电池电解液及气体共享来保障各单体电池的一致性，减少了各单体电池电解液之间的差异，一定程度上提升了各单体电池之间的一致性，从而一定程度上提升了大容量电池的循环寿命。

Description

一种大容量电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，具体为一种大容量电池。

背景技术

现有的大容量电池(也称为电池模组或电池组)通常是将多个单体电池进行并联或串联后制作而成，如中国专利CN106531913B公开一种方形电池模组，包括多个方形电池单体和模组架，模组架为上端敞口的壳体，多个方形电池单体按设计需求排布成任一串并联组合的电池模块后固定在模组架内。这种直接通过串并联方式制作出的大容量电池由于木桶效应的存在，往往会受到性能最差的一块单体电池影响，导致整个大容量电池的容量上限及循环次数极大受限。

另外，由于各个单体电池性能无法保证一致，在系统同一工作条件下，单体电池的差异会随着循环次数的增加而被不断放大，如某个单体电池内产生的气体较多，那么，这个单体电池的内压就会升高，从而极易导致该单体电池发生热失控，降低整个电池组的安全性。再如，某个单体电池内电解液较少，导致其性能较差，那么整个大容量电池的容量上限及循环次数因该单体电池性能较差而降低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种大容量电池，克服现有电池组因各个单体电池性能具有差异性而导致电池组容量上限及循环次数受限以及安全性能较低的问题。

本实用新型的技术方案是提供一种大容量电池，其特殊之处在于：包括由多个单体电池并联而成的电池组主体及至少一个中空构件；

各个单体电池内腔包括气体区和电解液区；各个单体电池的气体区和电解液区均与一个上述中空构件连通。

进一步地，上述中空构件沿多个单体电池的排布方向延伸，设置在电池组主体侧壁，各个单体电池的气体区通过中空构件内腔的上半部分连通，各个单体电池的电解液区通过中空构件内腔的下半部分连通。

为了便于加工，上述各个单体电池的壳体侧壁设有第一通孔；上述第一通孔沿电池组高度方向的尺寸需满足：各个单体电池气体区的气体以及电解液区的电解液可以同时通过该第一通孔；

上述中空构件开设有与各个单体电池侧壁第一通孔一一对应且贯通的第二通孔。

进一步地，为了实现批量化生产，减小加工精度对产品成品率的影响，上述中空构件至少由顶部敞口的中空箱体以及用于覆盖敞口的盖板构成；上述第二通孔开设在中空箱体的底部；上述中空箱体的底部与电池组主体侧壁焊接连接，使得各个单体电池的第一通孔与对应第二通孔贯通；上述盖板与中空箱体的顶部焊接。

当第二通孔的口径大于第一通孔的口径；中空构件与电池组主体侧壁具体通过下述过程实现焊接连接：

将中空箱体定位于电池组主体侧壁上，使得各个第一通孔与各个第二通孔一一对应；

将焊接头从中空箱体顶部敞口端伸入第二通孔边沿部位，将各个第二通孔边沿与相应单体电池的侧壁密封焊接；使得各个单体电池的第一通孔与对应第二通孔贯通；

将盖板密封焊接在中空箱体顶部敞口端。

与上述方案不同的是，还可以包括若干子中空构件，各单体电池侧壁与中空箱体之间均设置一个子中空构件，子中空构件的一端与第一通孔密封连接，另一端插入第二通孔与第二通孔密封连接。

当中空构件采用此类结构时，上述第二通孔的口径需要略大于子中空构件与第二通孔连接端的口径，使得子中空构件能够插入第二通孔；中空构件与电池组主体侧壁具体通过下述过程实现焊接连接：

将各个子中空构件分别焊接在各个单体电池的第一通孔处；

将中空箱体定位于电池组主体侧壁上，使得各个子中空构件与各个第二通孔一一对应，且确保各个子中空构件插入第二通孔；

将焊接头从中空箱体顶部敞口端伸入第二通孔边沿部位，将各个第二通孔边沿与对应子中空构件的外壁焊接实现密封；

将盖板密封焊接在中空箱体顶部敞口端。

进一步地，上述中空箱体的底部开设至少一个定位槽，各个单体电池卡入对应定位槽实现中空箱体与电池组主体侧壁定位。

进一步地，上述单体电池包括外壳以及成品电池，上述成品电池安装于外壳内部，且成品电池的壳体侧壁上设有第三通孔；

上述第一通孔设置在外壳侧壁，且第一通孔与第三通孔相通。

进一步地，上述单体电池还可以直接采用市售电池或自制电池，包括外壳及位于外壳内部的电芯组件。

进一步地，上述外壳内还设有隔板；上述隔板将外壳内腔分割为相互连通的第一腔室和第二腔室，上述电芯组件位于第一腔室内；上述第一通孔开设在第二腔室的侧壁。通过增设隔板，可以降低焊接温度对电解液的影响，避免在焊接过程中电解液部分气化，进而导致电池性能下降的问题。

为了进一步地提高上述大容量电池的安全性，上述中空构件上设置有排气阀，上述排气阀位于中空构件的任一端，且排气阀与中空构件内的气体区连通，用于在任意单体电池发生热失控时，通过中空构件及排气阀排出热失控烟气，实现泄压。

为了进一步地提高上述大容量电池的安全性，上述中空构件上还设置有泄爆膜；

上述排气阀位于中空构件的一端，可手动或自动开启，定期开启所述排气阀，各单体电池中气体区内的气体可经中空构件及排气阀后排出；

上述泄爆膜位于中空构件的另一端，上述泄爆膜用于在任意单体电池发生热失控时，热失控烟气冲破泄爆膜排出中空构件。

进一步地，上述中空构件上还设置有注液口，用于向大容量电池内腔注入电解液。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提供的大容量电池，通过增设中空构件，使得各单体电池电解液共享来保障各单体电池的一致性，即，将各单体电池的电解液腔连通，使所有单体电池的电解液处于同一体系下，减少了各单体电池电解液之间的差异，一定程度上提升了各单体电池之间的一致性，从而一定程度上提升了大容量电池的循环寿命。同时还通过该中空构件实现各个单体电池内部气体连通，使所有单体电池的气体处于同一环境下，进一步提升了各单体电池之间的一致性，进而更进一步地提升大容量电池的循环寿命。

2、本实用新型将中空构件设置在电池组主体的侧壁，并限定其沿电池组主体高度方向的尺寸和安装位置，使得各个单体电池内的气体和电解液可以同时进入，此时，气体分布在中空构件的上半部分，电解液分布在中空构件的下半部分；通过一件中空构件即可实现气液共享，相对于通过两件中空构件分别实现气液共享的技术方案，结构较为简单，且使得此类大容量电池具有较小的体积，进而可使由多个该大容量电池组成的储能设备具有较高的能量密度。

3、本实用新型通过在各个单体电池的壳体侧壁上开设一个通孔，并通过限定该通孔的沿电池组主体高度方向的尺寸，确保各个单体电池内的气体和电解液均可以通过该通孔进入中空构件，相对于在单体电池壳体侧壁分别开设出气孔以及出液孔的技术方案，便于加工；相对于在单体电池壳体顶部开设出气孔，通过软管连接至中空构件的技术方案，具有结构简单和体积较小的优势。

4、本实用新型将中空构件设计为分体件，其中一部分为一端敞口的中空箱体，另一部分为覆盖中空箱体敞口的盖板，第二通孔开设在中空箱体相对于敞口端的底部上；在具体焊接时，焊接头从敞口端伸入，将第二通孔的边沿与电池组主体侧壁焊接，实现第一通孔与第二通孔的贯通，同时完成中空构件与电池组主体的连接，最后将盖板焊接在敞口端。本实用新型只需要确保第二通孔在电池组主体侧壁的正投影覆盖对应第一通孔，各个第一通孔尽量位于同一平面，各个第二通孔尽量位于同一平面即可，无需考虑第一通孔和第二通孔的同心度、各个第一通孔及第二通孔的一致性，对加工精度要求较低，弱化了加工精度对产品成品率的影响，且焊接时，焊接头从敞口端伸入，没有任何遮挡，可以一次性完成第二通孔边沿与电池组主体侧壁的焊接，过程简单，且密封效果好，适用于批量化生产。

5、本实用新型通过子中空构件将第一通孔和第二通孔密封连通，也可采用焊接方式，具体焊接时，首先将子中空构件焊接在第一通孔处，之后将子中空构件插入第二通孔，再将焊接头从中空箱体敞口端伸入第二通孔边沿部位，将各个第二通孔边沿与对应子中空构件的外壁焊接实现密封；此时无需考虑各个第一通孔以及各个第二通孔的平面度，只需要使得子中空构件与第二通孔配合的一端口径小于第二通孔，确保子中空构件能够插入第二通孔即可，不要求插入后二者之间的密封性，通过焊接实现二者的密封，因此对子中空构件和第二通孔的同心度要求不高，对加工精度要求较低，弱化加工精度对产品成品率的影响；且焊接时，焊接头从敞口端伸入，没有遮挡，可以一次性完成第二通孔边沿与子中空构件侧壁的焊接，过程简单，且密封效果好，可实现批量化生产。

6、本实用新型单体电池可以为多种类型，使用范围较广，为了防止焊接时的高温影响壳体内电解液性能，造成电解液汽化，本实用新型在外壳内部设置隔板，将焊接部位与电解液隔离，有效避免焊接对电解液的影响。

7、本实用新型还可以在中空构件上设置排气阀和泄爆膜，或只设置排气阀，定期排气或排出热失控烟气，进一步提高该大容量电池的安全性能。

附图说明

图1为实施例1大容量电池结构示意图；

图2为实施例1中单体电池结构示意图；

图3为实施例1中中空构件结构示意图；

图4为实施例1中单体电池连接子中空构件的结构示意图；

图5为实施例1中单体电池通过子中空构件和中空箱体的配合结构示意图；

图6为实施例1中单体电池通过子中空构件和中空箱体的装配结构示意图；

图7为实施例1中单体电池直接和中空箱体的配合结构示意图；

图8为实施例1中单体电池直接和中空箱体的装配结构示意图；

图9为实施例2中单体电池的装配过程示意图；

图10为实施例4中大容量电池结构示意图。

图中附图标记为：1、单体电池；2、筒体；3、侧壁；4、第一通孔；5、中空构件；6、第二通孔；7、子中空构件；8、中空箱体；81、中空箱体的底部；9、盖板；10、敞口端；11、第二通孔边沿；12、外壳；13、成品电池；14、定位槽；15、第三通孔。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都应当属于本实用新型的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本说明书中不同地方出现的“在其他实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

同时在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语中的“顶部、底部、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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。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。

现有一种电池组(也可称之为电池模组或大容量电池)，包括由若干单体电池并联形成的电池组主体、位于电池组主体底部的共享管路组件；共享管路组件，用于将若干单体电池的内腔全部贯通，以使电池组中所有单体电池均处于一个电解液体系下。该电池组通过共享管路组件虽然能够加强电池组内各个单体电池电解液的均一性，提高循环寿命，但是该电池组在使用过程中依然存在因单体电池产气量不同导致各个单体电池之间存在一些差异性，可能会使得电池组由于木桶效应的存在，会受到性能最差的一块单体电池影响，导致整个大容量电池的容量上限及循环次数极大受限。

为了克服上述问题，本实用新型提供一种大容量电池，包括多个单体电池，多个单体电池并联后形成电池组主体，各个单体电池内腔包括气体区和电解液区；各个单体电池的气体区和电解液区均通过一个中空构件连通。此处的中空构件为中空箱体，可以采用截面为矩形的中空箱体，也可以采用截面为半圆形的中空箱体。具体可通过将中空构件设置在电池组主体的侧壁，并限定其沿电池组主体高度方向的尺寸和安装位置，使得各个单体电池内的气体和电解液可以同时进入，此时，气体分布在中空构件的上半部分，电解液分布在中空构件的下半部分；中空构件还可为L形中空箱体，包括相互垂直第一箱体和第二箱体，其中第一箱体固定在电池组主体顶部，各个单体电池的气体区通过第一箱体连通，第二箱体固定在电池组主体侧壁，各个单体电池的电解液区通过第二箱体连通；为了避让极柱，也可以将第一箱体固定在电池组主体底部，各个单体电池的电解液区通过第一箱体连通，第二箱体固定在电池组主体侧壁，各个单体电池的气体区通过第二箱体连通；但是L形的中空箱体相对结构较为复杂。因此本实用新型优选采用截面为矩形或半圆形的中空箱体。

本实用新型通过一个中空构件，使得各单体电池电解液和气体均共享来保障各单体电池的一致性，即，将各单体电池的电解液腔连通，使所有单体电池的电解液处于同一体系下，减少了各单体电池电解液之间的差异，一定程度上提升了各单体电池之间的一致性，从而一定程度上提升了大容量电池的循环寿命。同时还通过该中空构件实现各个单体电池内部气体连通，使所有单体电池的气体处于同一体系下，可以始终维持各个单体电池内电解液液面保持一致，进一步提升了各单体电池之间的一致性，进而更进一步地提升大容量电池的循环寿命。本实用新型通过一件中空构件即可实现气液共享，相对于通过两件中空构件分别实现气液共享的技术方案，结构较为简单，且使得此类大容量电池具有较小的体积，进而具有较高的能量密度。

以下结合实施例对本实用新型做进一步地描述。

实施例1

如图1所示，本实施例大容量电池，包括9个并联的单体电池1，其他实施例中数量可根据实际需求进行调整。如图2所示，该单体电池1为单体方壳电池，单体方壳电池包括上盖板、下盖板、筒体2和电芯；此处所述电芯也可以称之为电极组件，由正极、隔膜、负极顺序排列，采用叠片或卷绕工艺装配而成。上盖板、筒体2、下盖板组成了电池壳体，电芯设置在电池壳体内。结合图3，为了便于后续的加工装配，本实施例采用截面为矩形的中空箱体作为中空构件5，沿多个单体电池1的排布方向延伸，固定在各个单体电池1的侧壁3，此处的侧壁可以理解为位于筒体2厚度方向的侧壁。在其他实施例中可以为筒体的任意侧壁。各个单体电池1的气体区通过中空构件5内腔的上半部分连通，各个单体电池1的电解液区通过中空构件5内腔的下半部分连通。可以通过在各个单体电池1的侧壁以及中空构件5开孔的方式实现，具体可采用以下方案：

方案一、在各个单体电池1筒体2的侧壁分别开设至少一个出气孔和出液孔，其中出气孔与各个单体电池1的气体区贯通，出液孔和各个单体电池1的电解液区贯通；相对应在中空构件5与各个单体电池1配合的侧壁上开设两个与出气孔以及出液孔相对应的进气孔和进液孔；将出气孔和对应进气孔贯通，出液孔和对应进液孔贯通后，各个单体电池1内的气体即可通过出气孔及进气孔进入中空构件5，各个单体电池1内的电解液即可通过出液孔和进液孔进入中空构件5，此时气体位于中空构件5的上半部分，电解液位于中空构件5的下半部分。

方案二、在各个单体电池1上盖板的顶部开设一个出气孔，筒体2侧壁开设一个出液孔，其中出气孔与各个单体电池1的气体区贯通，出液孔和各个单体电池1的电解液区贯通；相对应在中空构件5与各个单体电池1配合的侧壁上开设与出气孔以及出液孔相对应的进气孔和进液孔；将出气孔通过软管和对应进气孔贯通，出液孔和对应进液孔贯通后，各个单体电池1内的气体即可通过出气孔及进气孔进入中空构件5，各个单体电池1内的电解液即可通过出液孔和进液孔进入中空构件5，此时气体位于中空构件5的上半部分，电解液位于中空构件5的下半部分。

方案三、在各个单体电池1的筒体2侧壁设有第一通孔4；上述第一通孔4沿电池组高度方向的尺寸需满足：各个单体电池1气体区的气体以及电解液区的电解液可以同时通过该第一通孔4；第一通孔4可以为沿电池组主体高度方向延伸的长条形孔，也可以为沿电池组主体高度方向延伸的腰型孔。相对应在中空构件5与各个单体电池1配合的侧壁上开设与各个单体电池1第一通孔4一一对应的第二通孔6。第一通孔4和第二通孔6贯通后，各个单体电池1内的气体和电解液即可通过第一通孔4和第二通孔6进入中空构件5，此时气体位于中空构件5的上半部分，电解液位于中空构件5的下半部分。

方案一需要在各个单体电池1筒体2侧壁开设两个通孔，同时需要在中空构件5上开设对应数量的通孔，加工工艺较为复杂，且针对一个单体电池1需要完成两次两个孔的贯通，导致后续的贯通工艺也较为复杂。方案二需要额外引入多个连接软管，相对于方案一结构更为复杂；方案三只需要在各个单体电池1筒体2侧壁开设一个通孔，同时在中空构件5上也只需要开设对应数量的通孔，加工工艺相对方案一较为简单，且针对一个单体电池1只需要完成一次两个孔的贯通，后续的贯通工艺也较为简单。通过对比分析上述三种方案，本实施例选用方案三。

采用方案三时，第一通孔4和第二通孔6的贯通可采用以下方案：

方案一、中空构件5由多段子管路相互间过盈配合直接进行密封插接形成；此时多段子管路一一设置在单体电池1壳体的侧壁上，子管路沿壳体厚度方向延伸，且与侧壁一体挤压成型，并与侧壁第一通孔4相通。

装配时，首先在侧壁挤压子管路，之后将该侧壁与筒体2的其余三个侧壁焊接组装为筒体2，再焊接下盖板，之后装电芯，焊接上盖板，完成单体电池1的组装。需要注意的是，此时各个单体电池1内还未注入电解液；按照该方法，装配所有单体电池1；之后将子管路的两端作为连接端，两个单体电池1连接时，一个单体电池1上的子管路一端挤入另一个单体电池1子管路中，二者之间为过盈配合，确保挤压完成后的密封性。之后通过注液口抽真空后向内腔注入电解液。此处的注液口可以为各个单体电池1上的注液口也可以在中空构件5上开设，以便于注液。

该方案通过插接式的中空构件，将各单体电池的电解液腔连通，使所有单体电池的电解液处于同一体系下，减少了各单体电池电解液之间的差异，一定程度上提升了各单体电池之间的一致性，从而一定程度上提升了大容量电池的循环寿命。

该方案在插接过程中要求各个子管路同轴，才能实现有效连接，但是，由于以下原因使得各个子管路的同轴度难以保证：

1)子管路与侧壁为一体件，若各个一体件上，子管路在侧壁的位置略有偏差，或各个子管路自身尺寸略有偏差，则会导致，插接时，各个子管路的同轴度出现偏差；

2)将上述一体件与筒体焊接时，会因为焊接过程的差异，有可能会出现子管路相对于筒体的位置出现不一致的情况，进而导致插接时，各个子管路同轴度出现偏差；

3)该方案，在插接时，需要利用专用工装，由于工装使用不当，或者因施工人员操作问题，稍有不慎，就会使得各个子管路的同轴度出现偏差；

另外，在插接时，各个子管路之间的偏差会随着插接数量的增多而加大，导致插接数量越多，各个子管路之间的同轴度越难以保证；导致装配过程中，成品率随着插接数量的增多而降低。

综上，该方案因相邻两个单体电池1的子管路很难同轴所以在插接时，可能会导致子管路相对于侧壁发生位移，或导致侧壁相对于筒体发生位移，进而导致电池损坏。

方案二、中空构件5由多段子管路以及中间连接管相互间过盈配合直接进行密封插接形成；此时多段子管路一一设置在单体电池1壳体的侧壁上，且与侧壁一体挤压成型，并与侧壁第一通孔4相通；与方案一不同的是，相邻子管路通过中间连接管连接；中间连接管与各个子管路之间采用过盈配合方式连接。

该结构挤压连接时，对子管路及连接管的同轴度依然要求较高，使得挤压时成品率较低。

方案三、中空构件5为截面为矩形的中空箱体8，在侧壁开设与第一通孔4一一对应的第二通孔6；在各单体电池1壳体侧壁上的第一通孔4位置处设置支管；

焊接筒体2与下盖板，将电芯装入，之后焊接上盖板，完成单体电池1装配，之后直接将中空构件5的第二通孔6与各个支管对准，将各个支管与第二通孔6贯通密封连接，各个支管与第二通孔6之间可采用过盈配合的方式连接，还可以采用焊接方式连接，各个支管与第二通孔6还可以采用插接后在配合部位设置密封圈的方式实现密封连接。之后通过注液口抽真空后向内腔注入电解液。此处的注液口可以为各个单体电池1上的注液口也可以在中空构件5上开设，以便于注液。

支管和第二通孔6通过过盈配合方式连接时，其对第二通孔6和各个支管的同心度要求很高，因此其对加工精度也要求较高，难以应用于批量化生产。

支管和第二通孔6通过焊接连接时，由于相邻单体电池1距离很近，导致焊接头难以伸入待焊接部位实现焊接。

支管和第二通孔6采用插接后再配合密封圈的方式实现密封连接时，由于密封圈长时间浸泡在电解液中，可能导致密封失效的问题。

方案四、中空构件5包括截面为矩形的中空箱体以及若干子中空构件7，其中中空箱体为分体结构，由顶部为敞口端10的中空箱体8以及用于覆盖敞口端10的盖板9构成；在中空箱体8底部开设第二通孔6；若干子中空构件7的一端与第一通孔4焊接，另一端与第二通孔6焊接。第二通孔6的口径需要略大于子中空构件7与第二通孔6连接端的口径，使得子中空构件7能够插入第二通孔6。

可以采用以下三种装配方式：

1)首先，完成单体电池构件装配，此处所述单体电池构件指的是未注入电解液的单体电池；可以先将下盖板和筒体焊接，之后装入电芯，最后焊接上盖板；也可以先将上盖板和筒体焊接，之后装入电芯，最后焊接下盖板；

其次，将各个子中空构件7分别焊接在各个单体电池构件的第一通孔4处；之后，将中空箱体与各个单体电池构件侧壁定位，使得各个子中空构件7与各个第二通孔6一一对应，且确保各个子中空构件7插入第二通孔6；之后，将焊接头从中空箱体8顶部敞口端10伸入第二通孔边沿11部位，将各个第二通孔边沿11与对应子中空构件7的外壁焊接实现密封；当子中空构件7的端面与中空箱体内底面平齐时，可以直接将第二通孔6边沿与对应子中空构件7的端面焊接实现密封；将盖板9密封焊接在中空箱体8顶部敞口端10(盖板9和中空箱体顶部敞口端还可以通过粘接，螺钉连接的方式实现密封连接，本实施例优选焊接方式连接，来确保连接部位的密封可靠性)。最后，通过注液口向内腔注入电解液。此处的注液口可以为各个单体电池1上的注液口,也可以是在中空构件5上开设的注液口。本实施例优选在中空构件5上开设注液口，后期还可以通过该注液口实现换液。需要说明的是，无论是在各单体电池上还是在中空构件5上开设的注液口，在不注液的情况，需要通过堵头进行密封。另外，需要注意的是，在向内腔注入电解液前，需要保证内腔环境为露点标准-25到40℃间、湿度≤1％、温度23℃±2℃、洁净度10万级的环境。可通过在注液前，可通过抽真空的方式使内腔达到上述环境标准也可直接在该环境中完成上述装配实现。

需要说明的是，此处所述的焊接头指的是焊接设备伸入待焊接部位的构件，如若采用电弧焊或氩弧焊，那么此处的焊接头指焊条端部，如若采用激光焊，那么此处所述的焊接头指激光束。

2)、首先，将各个子中空构件7分别焊接在各个筒体的第一通孔4处；之后，将中空箱体与筒体侧壁定位，使得各个子中空构件7与各个第二通孔6一一对应，且确保各个子中空构件7插入第二通孔6；之后，将焊接头从中空箱体8顶部敞口端10伸入第二通孔边沿11部位，将各个第二通孔边沿11与对应子中空构件7的外壁焊接实现密封；将盖板9密封焊接在中空箱体8顶部敞口端10。之后焊接各个筒体对应的下盖板，装入各个电芯后焊接上盖板，最后通过注液口向内腔注入电解液。也可以先将下盖板和筒体焊接后，将各个子中空构件7分别焊接在各个筒体的第一通孔4处；再与中空箱体焊接，完成焊接后，将电芯装入，只需焊接上盖板即可。同样，需要注意的是，在向内腔注入电解液前，需要保证内腔环境为露点标准-25到40℃间、湿度≤1％、温度23℃±2℃、洁净度10万级的环境。

3)、首先，焊接筒体2与下盖板，将电芯装入，之后焊接上盖板，通过上盖板上的注液口注入电解液，完成单体电池1装配，其次，分容，选出满足要求的多个单体电池，在各个单体电池的侧壁开设第一通孔4，并用密封组件密封，将子中空构件7分别焊接在各个单体电池1的第一通孔4处；之后，将中空箱体与电池组主体侧壁定位，使得各个子中空构件7与各个第二通孔6一一对应，且确保各个子中空构件7插入第二通孔6；之后，将焊接头从中空箱体8顶部敞口端10伸入第二通孔边沿11部位，将各个第二通孔边沿11与对应子中空构件7的外壁焊接实现密封；将盖板9密封焊接在中空箱体8顶部敞口端10。最后，利用外力打开第一通孔4处的密封组件，实现大容量电池内腔与中空构件的贯通。密封组件还可以采用密封膜的形式，朝向中空构件的一侧可以溶解于电解液，而朝向单体电池内腔的一侧设有保护膜，使得该侧无法溶解于电解液；此时可以通过中空构件向大容量电池内腔补入新的电解液，通过电解液溶解密封膜使其脱落，贯通大容量电池内腔与中空构件。可以采用中国专利CN218525645U、CN218525614U公开的密封组件。另外还可以在各个子中空构件7插入第二通孔的部位设置薄弱部，利用开包刀具伸入中空构件铲断薄弱部，贯通大容量电池内腔与中空构件。

为了防止焊接过程产生的热量影响单体电池内的电解液，采用第3)种装配方式时，可以在筒体内增设隔板，将单体电池内腔分割为第一腔室和第二腔室，将电芯置于第一腔室内，第一通孔4开设在第二腔室的侧壁。在隔板上开设通槽或通孔贯通第一腔室和第二腔室，并在通槽或通孔上覆盖密封膜，此类密封膜朝向第二腔室的一侧可以溶解于电解液，而朝向第一腔室的一侧，设有保护膜，使得该侧无法溶解于电解液；当通过中空构件向大容量电池内腔注入电解液时，电解液首先通过第二通孔流入第二腔室，密封膜朝向第二腔室的一侧开始溶解，直至密封膜完全溶解，保护膜脱落，使得第一腔室和第二腔室贯通。

该方案不要求各个第一通孔4位于同一平面，各个第二通孔6位于同一平面，只需要使得子中空构件7与第二通孔6配合的一端口径小于第二通孔6，确保子中空构件7能够插入第二通孔6即可，不要求插入后二者之间的密封性，通过焊接实现二者的密封，因此对子中空构件7和第二通孔6的同心度要求不高，对加工精度要求较低，弱化了加工精度对产品成品率的影响；且焊接时，焊接头从敞口端10伸入，没有遮挡，可以一次性完成第二通孔边沿11与子中空构件7侧壁的焊接，过程简单，且密封效果好，可实现批量化生产。

方案五、中空构件5包括截面为矩形的中空箱体，其中中空箱体为分体结构，由顶部为敞口端10的中空箱体8以及用于覆盖敞口端10的盖板9构成；在中空箱体8底部开设第二通孔6；

也可采用以下三种装配方式：

1)首先，焊接筒体2与下盖板，将电芯装入，之后焊接上盖板，完成单体电池构件装配，其次，将中空箱体与各个筒体侧壁定位，可采用图3所示定位槽14定位，即各个单体电池构件均对应一个定位槽，卡入对应定位槽14实现中空箱体8在各个筒体侧壁上的定位；也可采用一个定位槽，所有单体电池构件卡入一个定位槽；使得各个第一通孔4与各个第二通孔6一一对应，且确保各个第二通孔6在筒体侧壁的投影完全覆盖对应第一通孔4；将焊接头从中空箱体8顶部敞口端10伸入第二通孔边沿11部位，将各个第二通孔边沿11与相应筒体的侧壁密封焊接；使得各个单体电池构件的第一通孔4与对应第二通孔6贯通；将盖板9密封焊接在中空箱体8顶部敞口端10。最后通过注液口向内腔注入电解液。此处的注液口可以为各个单体电池1上的注液口,也可以是在中空构件5上开设的注液口。本实施例优选在中空构件5上开设注液口，后期还可以通过该注液口实现换液。需要说明的是，无论是在各单体电池上还是在中空构件5上开设的注液口，在不注液的情况，需要通过堵头进行密封。同样，需要注意的是，在向内腔注入电解液前，需要保证内腔环境为露点标准-25到40℃间、湿度≤1％、温度23℃±2℃、洁净度10万级的环境。

2)、首先，将中空箱体与各个筒体侧壁定位，使得各个第一通孔4与各个第二通孔6一一对应，且确保各个第二通孔6在电池组主体侧壁的投影完全覆盖对应第一通孔4；将焊接头从中空箱体8顶部敞口端10伸入第二通孔边沿11部位，将各个第二通孔边沿11与相应单体电池1的侧壁密封焊接；使得各个单体电池1的第一通孔4与对应第二通孔6贯通；将盖板9密封焊接在中空箱体8顶部敞口端10。之后焊接各个筒体对应的下盖板，装入各个电芯后焊接上盖板，最后通过注液口向内腔注入电解液。也可以先将下盖板和筒体焊接后，再与中空箱体焊接，完成焊接后，将电芯装入，只需焊接上盖板即可。

3)、首先，焊接筒体2与下盖板，将电芯装入，注入电解液，之后焊接上盖板，完成单体电池1装配，其次，分容，选出满足要求的多个单体电池，在各个单体电池的侧壁开设第一通孔4，并用密封组件密封；之后，将中空箱体与电池组主体侧壁定位，使得各个第一通孔4与各个第二通孔6一一对应，且确保各个第二通孔6在电池组主体侧壁的投影完全覆盖对应第一通孔4；将焊接头从中空箱体8顶部敞口端10伸入第二通孔边沿11部位，将各个第二通孔边沿11与相应单体电池1的侧壁密封焊接；使得密封组件打开后各个单体电池1的第一通孔4与对应第二通孔6贯通；将盖板9密封焊接在中空箱体8顶部敞口端10。最后，在氮气氛围或者惰性气体氛围下对中空构件抽真空，利用外力打开第一通孔4处的密封组件，实现大容量电池内腔与中空构件的贯通。密封组件还可以采用密封膜的形式，朝向中空构件的一侧可以溶解于电解液，而朝向单体电池内腔的一侧设有保护膜，使得该侧无法溶解于电解液；此时可以通过中空构件向大容量电池内腔补入新的电解液，通过电解液溶解密封膜使其脱落，贯通大容量电池内腔与中空构件。

为了防止焊接过程产生的热量影响单体电池内的电解液，采用第3)种装配方式时，可以通过在筒体内增设隔板，将单体电池内腔分割为第一腔室和第二腔室，将电芯置于第一腔室内，第一通孔4开设在第二腔室的侧壁。在隔板上开设通槽或通孔贯通第一腔室和第二腔室，并在通槽或通孔上覆盖密封膜，此类密封膜朝向第二腔室的一侧可以溶解于电解液，而朝向第一腔室的一侧，设有保护膜，使得该侧无法溶解于电解液；当通过中空构件向大容量电池内腔注入电解液时，电解液首先通过第二通孔流入第二腔室，密封膜朝向第二腔室的一侧开始溶解，直至密封膜完全溶解，保护膜脱落，使得第一腔室和第二腔室贯通。

本方案只需要各个第一通孔4尽量位于同一平面，各个第二通孔6尽量位于同一平面即可，无需考虑第一通孔4和第二通孔6的同心度、各个第一通孔4及第二通孔6的一致性，对加工精度要求较低，弱化加工精度对产品成品率的影响；且焊接时，焊接头从敞口端10伸入，没有任何遮挡，可以一次性完成第二通孔边沿11与电池组主体侧壁的焊接，过程简单，且密封效果好，可实现批量化生产。

通过对比分析上述方案，本实施例选用方案四或方案五的结构以及装配方法。

本实施例还在中空构件5上设置有排气阀，排气阀位于中空构件5的任一端，且排气阀与中空构件5内的气体区连通，用于在任意单体电池1发生热失控时，通过中空构件5及排气阀排出热失控烟气，实现泄压。排气阀也可以设置在中空构件靠近上盖板一侧端面，尽可能避免电解液在排气过程随气体一起排出的问题。当注液口设置在中空构件5时，注液口和排气阀可以位于中空构件5的同一端，也可以位于不同端。还可以在中空构件5的一端增设泄爆膜，此时排气阀和注液口位于中空构件5的同一端，泄爆膜位于另一端。此时，排气阀可手动或自动开启，定期开启上述排气阀，各单体电池1中气体区内的气体可经中空构件5及排气阀后排出；泄爆膜用于在任意单体电池1发生热失控时，热失控烟气冲破泄爆膜排出中空构件5。

实施例2

与实施例1不同的是，如图9所示，本实施例单体电池1包括外壳12、密封组件以及成品电池13，成品电池13安装于外壳12内部，且成品电池13的壳体侧壁上设有第三通孔15；外壳12由上盖板、筒体及下盖板构成；第一通孔4设置在筒体侧壁，密封组件设置于上述第三通孔15和/或第一通孔4上，打开密封组件时，第一通孔4、第二通孔6与第三通孔15相通。密封组件可以采用中国专利CN218525645U、CN218525614U公开的密封组件，当密封组件设置在第三通孔时，优选溶解膜，避免在后续装配过程，因密封组件凸出于第三通孔而导致成品电池无法装入外壳的问题。需要注意的是，本实施例所述的成品电池13为市售方壳电池或多个并联的市售软包电池。此时，因为具有两层壳体，将第一通孔4和第二通孔6密封焊接过程产生的热量对成品电池内的电解液不会造成影响。也可以通过增厚外壳12进一步避免焊接过程产生的热量对成品电池内的电解液的影响。

本实施例的中空构件5结构与实施例1相同，但是基于单体电池1结构不同，其装配方式略有不同，主要在于单体电池1的装配以及后续注液过程的不同；

当中空构件5包括截面为矩形的中空箱体8以及若干子中空构件7，其中中空箱体8为分体结构，由顶部为敞口端10的中空箱体8以及用于覆盖敞口端10的盖板9构成时，装配方式可采用以下四种方式：

1)、装配时，首先，分容，筛选满足要求的多个成品电池，在成品电池13壳体的侧壁开设第三通孔15，再利用密封组件密封该第三通孔15备用。优选在露点标准-25到40℃间、湿度≤1％、温度23℃±2℃、洁净度10万级的环境下，开设第三通孔15，并利用密封组件密封。其次，将上述处理后的成品电池13装配至外壳12内部，使得具有密封组件的第三通孔15与第一通孔4对应，确保打开密封组件后，第三通孔15与第一通孔4贯通，形成单体电池1。接着，将各个子中空构件7分别焊接在各个单体电池1的第一通孔4处；之后，将中空箱体的底部81与电池组主体侧壁定位，使得各个子中空构件7与各个第二通孔6一一对应，且确保各个子中空构件7插入第二通孔6；之后，将焊接头从中空箱体8顶部敞口端10伸入第二通孔边沿11部位，将各个第二通孔边沿11与对应子中空构件7的外壁焊接实现密封；将盖板9密封焊接在中空箱体8顶部敞口端10。最后，在氮气氛围或者惰性气体氛围下抽真空，利用外力或者电解液自身打开密封组件，使得各个单体电池内腔和中空构件贯通。

2)与第1)种装配方式不同的是，装配时，首先，将密封组件固定在第一通孔4，密封第一通孔4；其次，在成品方壳电池13侧壁开设第三通孔15，优选在露点标准-25到40℃间、湿度≤1％、温度23℃±2℃、洁净度10万级的环境下，开设第三通孔15；最后，在露点标准-25到40℃间、湿度≤1％、温度23℃±2℃、洁净度10万级的环境下，将具有第三通孔15的成品方壳电池13装配至外壳12内部，使得第三通孔15与第一通孔4对应，确保打开密封组件后，第三通孔15与第一通孔4贯通。其他实施例中的成品方壳电池13也可自带可打开的第三通孔15，并在组成电池组前拆卸该第三通孔15上的密封装置后使用。

3)装配时，首先，将各个子中空构件7分别焊接在各个外壳12筒体的第一通孔4处；之后，将中空箱体与筒体侧壁定位，使得各个子中空构件7与各个第二通孔6一一对应，且确保各个子中空构件7插入第二通孔6；之后，将焊接头从中空箱体8顶部敞口端10伸入第二通孔边沿11部位，将各个第二通孔边沿11与对应子中空构件7的外壁焊接实现密封；将盖板9密封焊接在中空箱体8顶部敞口端10。之后焊接各个筒体对应的下盖板，装入各个备用成品电池后焊接上盖板；此处所述的备用成品电池通过下述过程获得：分容，筛选满足要求的多个成品电池；在筛选处的成品电池13壳体的侧壁开设第三通孔15，再利用密封组件密封该第三通孔15，获得备用成品电池；优选在露点标准-25到40℃间、湿度≤1％、温度23℃±2℃、洁净度10万级的环境下，开设第三通孔15，并利用密封组件密封；最后，利用外力或者电解液自身打开密封组件，使得大容量电池内腔和中空构件贯通。也可以先将下盖板和筒体焊接后，将各个子中空构件7分别焊接在各个外壳12筒体的第一通孔4处；再与中空箱体焊接，完成焊接后，将备用成品电池装入，只需焊接上盖板即可。

4)、与第3)种装配方式不同的是，装配时，首先，将密封组件固定在第一通孔4，密封第一通孔4；之后将各个子中空构件7分别焊接在各个外壳12筒体的第一通孔4处；之后，将中空箱体与筒体侧壁定位，使得各个子中空构件7与各个第二通孔6一一对应，且确保各个子中空构件7插入第二通孔6；之后，将焊接头从中空箱体8顶部敞口端10伸入第二通孔边沿11部位，将各个第二通孔边沿11与对应子中空构件7的外壁焊接实现密封；将盖板9密封焊接在中空箱体8顶部敞口端10。之后焊接各个筒体对应的下盖板，装入各个备用成品电池后焊接上盖板；此处所述的备用成品电池通过下述过程获得：分容，筛选满足要求的多个成品电池；在筛选处的成品电池13壳体的侧壁开设第三通孔15，获得备用成品电池；优选在露点标准-25到40℃间、湿度≤1％、温度23℃±2℃、洁净度10万级的环境下，开设第三通孔15；最后，在氮气氛围或者惰性气体氛围下抽真空，利用外力或者电解液自身打开密封组件，使得大容量电池内腔和中空构件贯通。

当中空构件5包括截面为矩形的中空箱体8，其中中空箱体8为分体结构，由顶部为敞口端10的中空箱体8以及用于覆盖敞口端10的盖板9构成时，装配方式与上述4种装配方式相似，不同之处在于中空构件的焊接过程中直接将中空箱体与电池组主体侧壁定位(不带子中空管件)，使得各个第一通孔4与各个第二通孔6一一对应，且确保各个第二通孔6在电池组主体侧壁的投影完全覆盖对应第一通孔4；将焊接头从中空箱体8顶部敞口端10伸入第二通孔边沿11部位，将各个第二通孔边沿11与相应单体电池1的侧壁密封焊接；使得各个单体电池1的第一通孔4与对应第二通孔6贯通。

实施例3

与实施例1不同的是，本实施例单体电池1为市售成品方壳电池(结构与图2相同)，本实施例的中空构件5结构与实施例1相同，但是基于单体电池1不同，其装配方式略有不同，主要在于后续注液过程的不同；

当中空构件5包括截面为矩形的中空箱体8以及若干子中空构件7，其中中空箱体8为分体结构，由顶部为敞口端10的中空箱体8以及用于覆盖敞口端10的盖板9构成时，装配方式可采用以下方式：

装配时，首先，在成品方壳电池侧壁形成第一通孔4，优选在露点标准-25到40℃间、湿度≤1％、温度23℃±2℃、洁净度10万级的环境下，开设第一通孔4；并利用密封组件密封；其次，将各个子中空构件7分别焊接在各个单体电池1(分容分选后性能基本一致的单体电池)的第一通孔4处；之后，将中空箱体的底部81与电池组主体侧壁定位，使得各个子中空构件7与各个第二通孔6一一对应，且确保各个子中空构件7插入第二通孔6；之后，将焊接头从中空箱体8顶部敞口端10伸入第二通孔边沿11部位，将各个第二通孔边沿11与对应子中空构件7的外壁焊接实现密封；将盖板9密封焊接在中空箱体8顶部敞口端10。最后，在氮气氛围或者惰性气体氛围下抽真空，利用外力或者电解液自身打开密封组件，通过注液口向内腔注入电解液。

当中空构件5包括截面为矩形的中空箱体8(不带子中空构件)，其中中空箱体8为分体结构，由顶部为敞口端10的中空箱体8以及用于覆盖敞口端10的盖板9构成时，装配方式可采用以下两种方式：

装配时，首先，在成品方壳电池侧壁形成第一通孔4，优选在露点标准-25到40℃间、湿度≤1％、温度23℃±2℃、洁净度10万级的环境下，开设第一通孔4；并利用密封组件密封。

其次，将中空箱体的底部81与电池组主体侧壁定位，使得各个第一通孔4与各个第二通孔6一一对应，且确保各个第二通孔6在电池组主体侧壁的投影完全覆盖对应第一通孔4；将焊接头从中空箱体8顶部敞口端10伸入第二通孔边沿11部位，将各个第二通孔边沿11与相应单体电池1的侧壁密封焊接；使得各个单体电池1的第一通孔4与对应第二通孔6贯通；将盖板9密封焊接在中空箱体8顶部敞口端10。最后，在氮气氛围或者惰性气体氛围下抽真空，利用外力或者电解液自身打开密封组件，通过注液口向内腔注入电解液。

实施例4

与上述实施例不同的是，如图10所示，本实施例包括上述两个中空构件5，沿单体电池排布方向延伸，固定在电池组主体相对的两个侧壁上。通过两个中空构件既可以实现气液共享，又可以作为支撑架，基于两个中空构件可以将该大容量电池固定在电池架上。

Claims (12)

1.一种大容量电池，其特征在于：包括由多个单体电池(1)并联而成的电池组主体及至少一个中空构件(5)；

各个单体电池(1)内腔包括气体区和电解液区；各个单体电池(1)的气体区和电解液区均与一个所述中空构件(5)连通。

2.根据权利要求1所述大容量电池，其特征在于：所述中空构件(5)沿多个单体电池(1)的排布方向延伸，设置在电池组主体侧壁，各个单体电池(1)的气体区通过中空构件(5)内腔的上半部分连通，各个单体电池(1)的电解液区通过中空构件(5)内腔的下半部分连通。

3.根据权利要求2所述大容量电池，其特征在于：所述各个单体电池(1)的壳体侧壁(3)设有第一通孔(4)；所述第一通孔(4)沿电池组高度方向的尺寸需满足：各个单体电池(1)气体区的气体以及电解液区的电解液可以同时通过该第一通孔(4)；

所述中空构件(5)开设有与各个单体电池(1)的第一通孔(4)一一对应且贯通的第二通孔(6)。

4.根据权利要求3所述大容量电池，其特征在于：所述中空构件(5)至少由顶部敞口的中空箱体(8)以及用于覆盖敞口的盖板(9)构成；所述第二通孔(6)开设在中空箱体的底部(81)；所述中空箱体的底部(81)与电池组主体侧壁焊接连接，使得各个单体电池(1)的第一通孔(4)与对应第二通孔(6)贯通；所述盖板(9)与中空箱体(8)的顶部焊接。

5.根据权利要求4所述大容量电池，其特征在于：还包括若干子中空构件(7)，各单体电池侧壁与中空箱体(8)之间均设置一个子中空构件(7)，子中空构件(7)的一端与第一通孔(4)密封连接，另一端插入第二通孔与第二通孔(6)密封连接。

6.根据权利要求5所述大容量电池，其特征在于：所述中空箱体的底部(81)开设至少一个定位槽(14)，各个单体电池(1)卡入对应定位槽(14)实现中空箱体(8)在电池组主体侧壁上的定位。

7.根据权利要求3-5任一所述大容量电池，其特征在于：所述单体电池(1)包括外壳(12)以及成品电池(13)，所述成品电池(13)安装于外壳(12)内部，且成品电池(13)的壳体侧壁上设有第三通孔(15)；

所述第一通孔(4)设置在外壳(12)侧壁，且第一通孔(4)与第三通孔(15)相通。

8.根据权利要求3-5任一所述大容量电池，其特征在于：所述单体电池(1)包括外壳(12)及位于外壳(12)内部的电芯。

9.根据权利要求8所述大容量电池，其特征在于：所述外壳(12)内还设有隔板；所述隔板将外壳(12)内腔分割为相互连通的第一腔室和第二腔室，所述电芯位于第一腔室内；所述第一通孔(4)开设在第二腔室的侧壁。

10.根据权利要求2所述的大容量电池，其特征在于：所述中空构件(5)上设置有排气阀，所述排气阀位于中空构件(5)的任一端，且排气阀与中空构件(5)内的气体区连通，用于泄压。

11.根据权利要求10所述的大容量电池，其特征在于：所述中空构件(5)上还设置有泄爆膜；

所述排气阀位于中空构件(5)的一端，可手动或自动开启，定期开启所述排气阀，各单体电池(1)中气体区内的气体可经中空构件(5)及排气阀后排出；

所述泄爆膜位于中空构件(5)的另一端，所述泄爆膜用于在任意单体电池(1)发生热失控时，热失控烟气冲破泄爆膜排出中空构件(5)。

12.根据权利要求11所述的大容量电池，其特征在于：所述中空构件(5)上还设置有注液口，用于向大容量电池内腔注入电解液。