CN220914485U - 一种电池模组及电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池制造技术领域，公开了一种电池模组及电池系统，电池模组包括模组壳体和排气组件，模组壳体包括顶板；排气组件，设置在顶板上，排气组件包括：第一排气孔开设在顶板上；泄气膜，覆盖在第一排气孔上；以及第二排气孔开设在泄气膜上；当电芯刚发生热失控时，只会产生少量热与气体，气体可通过泄气膜上的第二排气口排出；如果电芯持续发热燃烧，随着模组温度的上升，泄气膜会融化，则第一排气口变成模组顶板上的最终泄气口，大量排出热量与气体；电池液冷系统的热失控液冷模式启动，通过与模组底板热交换给电池模组降温灭火，抑制电芯进一步热扩散，电池在工作的时候产生大量的热，得以扩散，减少对电池的工作及寿命的影响。

Description

一种电池模组及电池系统

技术领域

本实用新型涉及到电池制造技术领域，特别涉及到一种电池模组及电池系统。

背景技术

随着新能源行业的蓬勃发展，市场对低成本高安全高能量的电池模组需求逐步提升，在保证产品安全及性能不被影响的情况下，尽量的简化结构及提升电池模组的集成度以扩大电芯的容纳空间从而提升能量密度已经成为一种趋势。

随着电池模组的集成度的提升，每一个电池模组中所包含的电芯数量也越来越多，使得电池在工作的时候产生大量的热，影响电池的工作及寿命。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种电池模组及电池系统，旨在解决现有的电池在工作的时候产生大量的热，影响电池的工作及寿命的技术问题。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型第一方面提出一种电池模组，

一种电池模组，包括：

模组壳体，所述模组壳体包括顶板；

排气组件，设置在所述顶板上，所述排气组件包括：

第一排气孔，开设在所述顶板上；

泄气膜，覆盖在所述第一排气孔上；以及

第二排气孔，开设在所述泄气膜上。

进一步地，还包括电芯堆叠体，所述电芯堆叠体设于所述模组壳体中，所述电芯堆叠体包括至少一个电芯，所述电芯上设有第一连接部；以及

电芯支架，设于所述模组壳体与所述电芯堆叠体之间，所述电芯支架上设有与所述第一连接部限位配合的第二连接部。

进一步地，所述第一连接部上设有凸起，所述第二连接部上设有凹槽，所述第一连接部与所述第二连接部嵌合。

进一步地，所述第一连接部为所述电芯的极耳，所述第二连接部为汇流排。

进一步地，所述电芯支架上设置有焊接定位孔。

进一步地，所述模组壳体包括：

底板，用于承接所述电芯堆叠体；

至少一个侧板，与所述底板连接，所述侧板周向设置在所述电芯堆叠体和所述电芯支架外侧，用于对所述电芯堆叠体进行周向封装；以及

顶板，所述顶板与所述侧板连接，用于对所述电芯堆叠体进行顶部封装。

进一步地，所述底板朝向所述电芯堆叠体的一侧设有温度调节模块，用于调节所述电芯堆叠体的温度。

进一步地，还包括绝缘组件，所述绝缘组件包括：

避让孔，开设在所述底板或所述顶板上；以及

绝缘膜，穿过所述避让孔设置在所述模组壳体朝向电芯的一侧，所述绝缘膜用于封闭所述避让孔，绝缘膜形状与所述避让孔形状适配。

本实用新型第二方面提出一种电池系统，所述电池系统包括至少两个所述的电池模组。

进一步地，所述电池模组的模组壳体上设有第一安装部和第二安装部，所述第一安装部和所述第二安装部用于连接固定所述电池系统中的各所述电池模组，任意一个电池模组的所述第一安装部与相邻的电池模组的所述第二安装部相互交错；或者，任意一个电池模组的所述第二安装部与相邻的电池模组的所述第一安装部相互交错。

有益效果：

本实用新型的一种电池模组及电池系统，泄气膜是一种能够感应热量、改变颜色和形态的薄膜材料，通常由聚合物基材和热敏成分组成，其中热敏成分是指能够响应温度变化并改变材料结构和性能的化学物质；当电芯刚发生热失控时，只会产生少量热与气体，气体可通过泄气膜上的第二排气口排出；如果电芯持续发热燃烧，随着模组温度的上升，泄气膜会融化，则第一排气口变成模组顶板上的最终泄气口，大量排出热量与气体，电池在工作的时候产生大量的热，得以扩散，减少对电池的工作及寿命的影响。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的电池模组的爆炸图；

图2是本实用新型一实施例的电芯支架和电芯堆叠体的连接示意图；

图3是本实用新型一实施例的电池模组的排气组件示意图；

图4是本实用新型一实施例的电池模组的绝缘组件示意图；

图5是本实用新型一实施例的电池系统的示意图；

其中：

11、底板；12、侧板；13、顶板；

2、电芯堆叠体；21、第一连接部；

3、电芯支架；31、第二连接部；32、焊接定位孔；

4、排气组件；41、第一排气孔；42、热敏膜；43、第二排气孔；

51、避让孔；52、绝缘模。

61、第一安装部；62、第二安装部。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1-3，本实用新型一实施例提供一种电池模组，

包括：

模组壳体，所述模组壳体包括顶板13；

所述顶板13上设有排气组件4，所述排气组件4包括：

第一排气孔41，开设在所述顶板13上；

泄气膜，覆盖在所述第一排气孔41上；以及

第二排气孔43，开设在所述热敏膜42上。

所述底板11朝向所述电芯堆叠体2的一侧设有温度调节模块，用于调节所述电芯堆叠体2的温度。

可选的，泄气膜为热敏膜42，第一排气孔41根据电池模组的尺寸可以设置5个、10个或者其它数量，在此不作限定；第一排气孔41的形状可以是圆形、方形、菱形或者其它形状，在此不作限定；第二排气孔43的形状可以是‘I’型、‘L’型，或者其它形状，在此不作限定；第一排气口的排气面积需要大于模组电芯最高峰排气面积以保证模组安全性能；热敏膜42是一种能够感应热量、改变颜色和形态的薄膜材料，通常由聚合物基材和热敏成分组成，其中热敏成分是指能够响应温度变化并改变材料结构和性能的化学物质；温度调节模块为电池液冷系统，电池液冷系统是一种将液体冷却剂运行至电池组内冷却的装置，可以维持高功率电池的温度稳定，其通过循环冷却剂，将电池组内部产生的热量传导到冷却剂中，再通过散热器散发到外部空气中去，从而达到降温的效果。这样可以有效地控制电池温度，提高电池的使用寿命，并且能够实现高功率下的大电流输出或充电；在本申请中，当电芯刚发生热失控时，只会产生少量热与气体，气体可通过热敏膜42上的第二排气口排出；如果电芯持续发热燃烧，随着模组温度的上升，热敏膜42会融化，则第一排气口变成模组顶板13上的最终泄气口，大量排出热量与气体；同时热失控发生的第一时间，电池液冷系统的热失控液冷模式启动，通过与模组底板11热交换给电池模组降温灭火，抑制电芯进一步热扩散，电池在工作的时候产生大量的热，得以扩散，减少对电池的工作及寿命的影响。

参照图1-2，在一实施例汇总，电池模组还包括电芯堆叠体2，设于所述模组壳体中，所述电芯堆叠体2包括至少一个电芯，所述电芯上设有第一连接部21；以及

电芯支架3，设于所述模组壳体与所述电芯堆叠体2之间，所述电芯支架3上设有与所述第一连接部21限位配合的第二连接部31。

如上所述，电芯支架3不仅仅是对于电芯起到支撑的作用，还由于在电芯本体和电芯支架3上均分别独立设置有连接部，两个连接部相互配合以限定两者之间的位置，有效防止了两者发生相互移动，提升了电池模组尤其是具有众多电芯的大型电池模组的强度和刚度；

可选的，模组壳体采用高强度耐腐蚀金属材料制成，比如铝合金、镁合金、不锈钢、或者其它的金属材料，此为可选的实施方式，在此不作限定。高强度耐腐蚀金属材料具有优异的物理和化学性能，能够有效保护电池模组内部的电芯堆叠体2，并且能够承受一定的冲击和振动。

可选的，模组壳体的尺寸依据电芯堆叠体2的尺寸和电芯堆叠体2中各电芯的排布方式确定，其中电芯堆叠体2的尺寸由电芯堆叠体2所包含的电芯的数量相关，每一个电芯堆叠体2所包含的电芯数量可以是5个、10个、50个或者其它数量，此为可选的实施方式，在此不作限定；电芯的排布方式可以是单层排布也可以是双层排布，或者其它类型的排布方式，此为可选的实施方式，在此不作限定；通过特定的排布方式，以及相适应的模组壳体的设置，能够制成具有高密度电芯的大型电池模组。

在一个实施例中，所述第一连接部21为变形材料制成，所述第一连接部21在外力作用下能够发生变形，进而抱合所述第二连接部31。

如上所述，第一连接部21为薄片式设计，其面积可全部包覆或者部分包覆固定设置在电芯支架3上的第二连接部31上，由于第一连接部21为变形材料，其可以通过变形以实现与第二连接部31更好的适配性和包覆性能，两者之间形成了包覆性的卡扣连接，进而提升第一连接部21与第二连接部31的连接效果，另外在第一连接部21与第二连接部31包覆连接完成后，在连接处进行焊接，进一步提升两者的连接效果，以提升电芯支架3对于电芯堆叠体2的限位固定效果。

可选的，可以通过人工手动施加外力，也可以通过机械装置(比如机械臂)施加外力，此为可选的实施方式，在此不作限定。

在一个实施例中，所述第一连接部21上设有凸起，所述第二连接部31上设有凹槽，所述第一连接部21与所述第二连接部31嵌合。

在此实施例中，第一连接部21与第二连接部31均为刚性设置，凸起和凹槽之间过盈配合，凸起的数量可以是1个、2个、若干个，此为可选的实施方式，在此不作限定，凹槽的数量与凸起的数量一致。第一连接部21的凸起伸入第二连接部31的凹槽后与其实现卡接，后可在两者的接口处进行焊接处理，以实现两者稳定的嵌合式卡接。

在一个实施例中，所述第一连接部21为所述电芯的极耳，所述第二连接部31为汇流排，材质为导电材料。

如上所述，电极极耳的材料是高导电性材料，比如铜、铝、银，此为可选的具体实施方式，在此不作限定。而第二连接部31所采用的高导电性材料可以是与电极极耳相同的导电材料，也可以是与电极极耳不同的导电材料，此为可选的具体实施方式，在此不作限定。在实施例中，第一连接部21与第二连接部31既具有相互限位以保证电芯堆叠体2整体性的作用，又起到了电芯之间的电传导作用，而不用另外安装电传导器件，节省了电池模组的内部空间。

在一实施例中，所述电芯支架上设置有焊接定位孔。

如上所述，电芯支架3上还设有焊接定位孔32，可与焊接工装进行配合，实现了对于电芯的进一步定位固定，可使汇流排与极耳在焊接过程Z方向的位置固定，提高焊接稳定性及焊接质量；再者，电芯支架3与电芯堆叠体2之间还设有信息采集板，可实现对电芯电压、电流、温度等信息的采集和传输，采集到的信息经过处理和分析，可以帮助控制管理系统实时监测电池状态，控制充电和放电过程，以保证电池的安全性和稳定性。

参照图1，在一个实施例中，所述模组壳体包括：

底板11，用于承接所述电芯堆叠体2；

至少一个侧板12，与所述底板11连接，所述侧板12周向设置在所述电芯堆叠体2和所述电芯支架3外侧，用于对所述电芯堆叠体2进行周向封装；以及顶板13，所述顶板13与所述侧板12连接，用于对所述电芯堆叠体2进行顶部封装。

可选的，模组壳体采用高强度、耐腐蚀、导电性好、成型性能稳定的材料制成，可以是铝合金、不锈钢、碳纤维，也可以是其它具有上述性能的材料，此为可选的具体实施方式，在此不作限定。侧板12可以是一块独立的首尾连接的板，也可以是由多块板相互连接而成的组合板，在此不作限定。

参照图4，在一个实施例中，电池模组还包括绝缘组件，所述绝缘组件包括：

避让孔51，开设在所述底板11或所述顶板13上；以及

绝缘模52，穿过所述避让孔51设置在所述模组壳体朝向电芯的一侧，所述绝缘膜52用于封闭所述避让孔51，绝缘膜52形状与所述避让孔51形状适配。

可选的，绝缘模52可以由聚乙烯、聚氯乙烯、丁腈橡胶、氯丁橡胶制成，也可以由其它绝缘材料制成，在此不作限定。避让孔51开设在电芯封边处对应底板11的位置上，并且绝缘模52穿过避让孔51后紧贴底板11设置，另外顶板13和侧板12朝向电芯的一侧内表面也设有绝缘模52，可有效避免电芯与侧板12接触后将电流通过侧板12传导至模组外，从而避免了安全事故的发生。

参照图5，本实用新型一实施例还提供一种电池系统，所述电池系统包括至少两个权所述的电池模组。

如上所述，在该电池系统中的每一个电池模组中，电芯支架3不仅仅是对于电芯起到支撑的作用，还由于在电芯本体和电芯支架3上均分别独立设置有连接部，两个连接部相互配合以限定两者之间的位置，有效防止了两者发生相互移动，提升了电池模组尤其是具有众多电芯的大型电池模组的强度和刚度；第一连接部21与第二连接部31既具有相互限位以保证电芯堆叠体2整体性的作用，又起到了电芯之间的电传导作用，而不用另外安装电传导器件，节省了电池模组的内部空间；当电芯刚发生热失控时，只会产生少量热与气体，气体可通过热敏膜42上的第二排气口排出；如果电芯持续发热燃烧，随着模组温度的上升，热敏膜42会融化，则第一排气口变成模组顶板13上的最终泄气口，大量排出热量与气体；同时热失控发生的第一时间，电池液冷系统的热失控液冷模式启动，通过与模组底板11热交换给电池模组降温灭火，抑制电芯进一步热扩散。

在一个实施例中，所述电池模组的模组壳体上设有第一安装部和第二安装部；

如上所述，第一安装部与第二安装部可以是设置在侧板12上的铁片圆孔、销轴孔，在此不作限定，在安装时配合以销轴等安装器件，将电池系统的各个模组安装在目标位置，当所述电池系统中的各所述电池模组安装到位时，任意一个电池模组的第一安装部与相邻的电池模组的第二安装部相互交错；或者，任意一个电池模组的第二安装部与相邻的电池模组的第一安装部相互交错；由于第一安装部和第二安装部均由侧板12向外延伸一段距离，两者相互交错设置则可将两个电池模组之间的最小距离由两个第一安装部或第二安装部的长度降为一个第一安装部或第二安装部的长度，可以进一步减少安装空间，提升系统能量密度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池模组，其特征在于，包括：

模组壳体，所述模组壳体包括顶板；

排气组件，设置在所述顶板上，所述排气组件包括：

第一排气孔，开设在所述顶板上；

泄气膜，覆盖在所述第一排气孔上；以及

第二排气孔，开设在所述泄气膜上。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，还包括电芯堆叠体，所述电芯堆叠体设于所述模组壳体中，所述电芯堆叠体包括至少一个电芯，所述电芯上设有第一连接部；以及

电芯支架，设于所述模组壳体与所述电芯堆叠体之间，所述电芯支架上设有与所述第一连接部限位配合的第二连接部。

3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述第一连接部上设有凸起，所述第二连接部上设有凹槽，所述第一连接部与所述第二连接部嵌合。

4.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述第一连接部为所述电芯的极耳，所述第二连接部为汇流排。

5.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述电芯支架上设置有焊接定位孔。

6.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述模组壳体包括：

底板，用于承接所述电芯堆叠体；

至少一个侧板，与所述底板连接，所述侧板周向设置在所述电芯堆叠体和所述电芯支架外侧，用于对所述电芯堆叠体进行周向封装；以及

顶板，所述顶板与所述侧板连接，用于对所述电芯堆叠体进行顶部封装。

7.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述底板朝向所述电芯堆叠体的一侧设有温度调节模块，用于调节所述电芯堆叠体的温度。

8.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，还包括绝缘组件，所述绝缘组件包括：

避让孔，开设在所述底板或所述顶板上；以及

绝缘膜，穿过所述避让孔设置在所述模组壳体朝向电芯的一侧，所述绝缘膜用于封闭所述避让孔，绝缘膜形状与所述避让孔形状适配。

9.一种电池系统，其特征在于，所述电池系统包括至少两个权利要求1至8任一项所述的电池模组。

10.根据权利要求9所述的电池系统，其特征在于，所述电池模组的模组壳体上设有第一安装部和第二安装部，所述第一安装部和所述第二安装部用于连接固定所述电池系统中的各所述电池模组，任意一个电池模组的所述第一安装部与相邻的电池模组的所述第二安装部相互交错；或者，任意一个电池模组的所述第二安装部与相邻的电池模组的所述第一安装部相互交错。