CN221352943U

CN221352943U - 电池装置

Info

Publication number: CN221352943U
Application number: CN202322654489.1U
Authority: CN
Inventors: 程克强; 许博伟; 蒋昕玮
Original assignee: China Innovation Aviation Technology Group Co ltd
Current assignee: China Innovation Aviation Technology Group Co ltd
Priority date: 2023-09-27
Filing date: 2023-09-27
Publication date: 2024-07-16
Anticipated expiration: 2033-09-27

Abstract

本申请提供了一种电池装置，包括：电池列以及换热板。电池列包括单体电池，单体电池包括外壳及卷绕式电芯。换热板与单体电池的第一端面连接，使换热板能够充分地与第一端面换热，以使换热板与卷绕式电芯之间充分的换热，从而使单体电池在合理的温度下工作，以降低温度对单体电池工作性能及安全性的影响，进而提高了产品的使用可靠性。另外，卷绕式电芯的最大厚度为10mm～75mm，在保证单体电池具有合理容量的情况下，保证了换热板与第一端面之间具有较大的接触面积，使换热板充分地与第一端面换热，以使换热板与卷绕式电芯之间充分的换热，从而使单体电池在合理的温度下工作，以保证单体电池工作性能及安全性。

Description

电池装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别涉及一种电池装置。

背景技术

电池包括裸电芯及外壳，在相关技术中，裸电芯可以由依次层叠设置的正极极片、隔离膜以及负极极片卷绕而成，沿卷绕电芯的径向，卷绕电芯的导热能力较差。具体的，在卷绕电芯的径向上，卷绕电芯内部产生的热量需要穿过正极极片、隔离膜以及负极极片等多层结构才能传动到卷绕电芯的外部；若换热装置在卷绕电芯的径向上与卷绕电池进行换热，该种换热方式的换热效率很低，影响卷绕电芯与换热装置之间的换热速率。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种单体电池与换热板之间换热效果高的电池装置。

为达到上述目的，本申请提供了一种电池装置，其包括：至少一个电池列，所述电池列包括多个并列设置的单体电池，所述单体电池包括外壳及设置在所述外壳的容纳腔内的卷绕式电芯，所述外壳的第一端面上设置有两个极柱，所述卷绕式电芯的朝向所述第一端面的侧面上设置有两个极耳，两个所述极耳分别与两个所述极柱连接，所述卷绕式电芯的最大厚度为10mm～75mm；以及换热板，所述换热板设置于所述第一端面，并与所述单体电池导热连接。

与现有技术相比，上述的技术方案具有如下的优点：

换热板设置在第一端面上，使换热板能够充分地与第一端面换热，以使换热板与卷绕式电芯之间充分的换热，从而使单体电池在合理的温度下工作，以降低温度对单体电池工作性能及安全性的影响，进而提高了产品的使用可靠性。另外，卷绕式电芯的厚度会影响极耳的位置及卷绕式电芯的尺寸，而极耳的位置会影响极柱的位置、卷绕式电芯的尺寸会影响外壳的尺寸(即外壳的第一端面的尺寸)，在一些方案中，换热板位于两个极柱之间，极柱的位置会影响换热板宽度，即影响换热板与第一端面之间的接触面积所占第一端面总面积的比例，从而影响换热板与第一端面之间的换热效果，卷绕式电芯的厚度会影响单体电池的容量，因此，所述卷绕式电芯的最大厚度为10mm～75mm，在保证单体电池具有合理容量的情况下，保证了换热板与第一端面之间具有较大的接触面积，使换热板充分地与第一端面换热，以使换热板与卷绕式电芯之间充分的换热，从而使单体电池在合理的温度下工作，以保证单体电池工作性能及安全性。

附图说明

以下附图仅旨在于对本申请做示意性说明和解释，并不限定本申请的范围。其中：

图1是本申请所述的电池装置的局部结构示意图；

图2是本申请所述的单体电池的一局部剖视结构示意图；

图3是本申请所述的单体电池的另一剖视结构示意图；

图4是本申请所述的负极片的局部结构示意图。

附图标号说明：

10、电池列；

20、单体电池；21、外壳；211、第一端面；212、第二端面；213、第一面；214、第二面；22、卷绕式电芯；221、第一侧面；222、第二侧面；223、负极集流体；224、负极膜片；

30、极柱；

40、极耳；

50、换热板。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本申请进一步详细说明。通过这些说明，本申请的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。下述讨论提供了本申请的多个实施例。虽然每个实施例代表了申请的单一组合，但是本申请不同实施例可以替换，或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含A、B、C，另一个实施例包含B和D的组合，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。此外，下面所描述的本申请不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1和图2所示，本申请提供的电池装置包括：至少一个电池列10以及换热板50。电池装置可为电池包或电池模组。电池装置在本实施例中可以以电池包为例进行说明，可选的，电池装置为电池模组。电池模组包括多个单体电池，电池模组还可以包括端板和侧板，端板和侧板用于固定多个单体电池。需要说明的是，多个单体电池可以形成电池模组后设置在电池箱体内，多个单体电池可以通过端板和侧板进行固定。多个单体电池可以直接设置在电池箱体内，即无需对多个单体电池进行成组，此时，可以去除端板和侧板。

电池列10包括多个并列设置的单体电池20，单体电池20包括外壳21及设置在外壳21的容纳腔内的卷绕式电芯22。

外壳21的第一端面211上设置有两个极柱30，卷绕式电芯22的朝向第一端面211的侧面上设置有两个极耳40，两个极耳40分别与两个极柱30连接。

换热板50设置于第一端面211，并与单体电池20导热连接。在本申请的一个具体实施例中，换热板50与单体电池20相粘接(具体的，换热板50与单体电池20通过导热胶粘接)。粘接的连接方式具有操作简便、快捷，连接强度高，成本低廉等优点，通过导热胶可以更好地将单体电池20的热量快速传递给换热板50。在本申请的另一个具体实施例中，换热板50位于两个极柱30之间；两个极柱之间为连接的平面无其他结构，换热板不需要具有避让其他结构的避让空间，且从而降低了换热板的生产难度，同时降低了换热板的安装难度，提高了产品的组装效率，且极柱之间对应电芯靠近中部的位置，散热需求更高，将换热板50设置在此处可以起到更好的散热效果。在其他实施例中，换热板50也可以设置在相邻电池列的极柱之间，即极柱与电池肩部的位置。

由于单体电池20的极柱处散热量大、换热需求强，可将换热板50设置在单体电池20的设有极柱30的一面，以提升对单体电池20整体的换热效率。单体沿卷绕式电芯22的轴向，卷绕式电芯22中的极片为连续设置，当单体电池20在工作过程中产生热能时，热能沿卷绕式电芯22轴向传导的速度最快，热能能够快速的传递到第一端面211上；同时设置在卷绕式电芯22顶部的极耳40与极柱30连接，热能随着极耳40能够快速传递到极柱30上，然后再随着极柱30传递到外壳21的第一端面211上；反之，热能通过第一端面211能够快速地传导到卷绕式电芯22的内部，因此，换热板50设置在第一端面211上，使换热板50能够充分地与第一端面211换热，以使换热板50与卷绕式电芯22之间充分的换热，从而使单体电池20在合理的温度下工作，以降低温度对单体电池20工作性能及安全性的影响，进而提高了产品的使用可靠性。

如图3所示，在本申请的一个实施例中，卷绕式电芯22的最大厚度D2为10mm～75mm；具体地，卷绕式电芯22的最大厚度为15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm或70mm。

卷绕式电芯22指的是将正极片、隔膜、负极片以卷绕方式组合成形的电芯，卷绕式电芯22的卷绕圈数越多，卷绕式电芯22的厚度越大，即卷绕式电芯22的直径越大，两个极耳40之间距离与直径之间的比值越小；由此可知卷绕式电芯22的厚度会影响极耳40的位置及卷绕式电芯22的尺寸，而极耳40的位置会影响极柱30的位置、卷绕式电芯22的尺寸会影响外壳21的尺寸(即外壳21的第一端面211的尺寸)，当换热板50位于两个极柱30之间时，极柱30的位置会影响换热板50宽度，即影响换热板50与第一端面211之间的接触面积所占第一端面211总面积的比例，从而影响换热板50与第一端面211之间的换热效果；另外，卷绕式电芯22的卷绕圈数会影响单体电池20的容量，所以卷绕式电芯22的卷绕圈不能太少，即卷绕式电芯22的厚度不能太小，因此，卷绕式电芯22的最大厚度为10mm～75mm，在保证单体电池20具有合理容量的情况下，保证了换热板50与第一端面211之间具有较大的接触面积，使换热板50充分地与第一端面211换热，以使换热板50与卷绕式电芯22之间充分的换热，从而使单体电池20在合理的温度下工作，以保证单体电池20工作性能及安全性。

如图3所示，在本申请的一个具体实施例中，卷绕式电芯22的最大厚度D2为20mm～50mm。

卷绕式电芯22的最大厚度为20mm～50mm，进一步保证了换热板50与第一端面211之间有足够的接触面积，使换热板50充分地与第一端面211换热，以使换热板50与卷绕式电芯22之间充分的换热，从而使单体电池20在合理的温度下工作，以保证单体电池20工作性能及安全性。

在本申请的一个实施例中，外壳21包括相对设置第一端面211和第二端面212、位于第一端面211和第二端面212之间的侧围面。

侧围面包括相对设置的两个第一面213、相对设置的两个第二面214，第一面213的面积大于第二面214的面积。

卷绕式电芯22包括相对设置的两个第一侧面221、相对设置的两个第二侧面222，第一侧面221的面积大于第二侧面222的面积。

第一侧面221的设置位置与第一面2的位置相对应，第二侧面222的设置位置与第二面214的位置相对应。

两个第一面和两个第二面使侧围面的截面形状为矩形，侧围面与第一端面和第二端面连接使外壳呈矩形，从而使单体电池20整体呈矩形，矩形的单体电池20具有封装可靠度高、能量效率高、相对重量轻、能量密度较高、结构较为简单、扩容相对方便的等优点；另外，矩形的单体电池20能够保证换热板50与第一端面211之间有足够的接触面积，使换热板50充分地与第一端面211换热，以使换热板50与卷绕式电芯22之间充分的换热，从而使单体电池20在合理的温度下工作，以保证单体电池20工作性能及安全性。

在单体电池20工作过程中，卷绕式电芯22会膨胀，卷绕式电芯22的膨胀会引起单体电池20的膨胀；由于卷绕式电芯22上较大面积的第一侧面221和与外壳21上较大面积的第一面213和相对设置，因此卷绕式电芯22的膨胀方向垂直于第一面213，上述膨胀会使同一电池列10中相邻的两个单体电池20发生相对位移，由于换热板50与第一端面211固定连接，上述相对位移会使换热板50与第一端面211之间的连接失效，导致换热板50与单体电池20之间不能进行有效地换热，从而影响单体电池20工作性能及安全性。下面结合附图具体阐述解决上述问题的几个实施例：

实施例一

如图3所示，在本申请的一个实施例中，在两个第一面213的排列方向上，外壳21的容纳腔的最大厚度为D1。

在两个第一面213的排列方向上，卷绕式电芯22的最大厚度为D2。

其中，(D2/D1)*100％＝86％～99％。具体地，(D2/D1)*100％＝88％、90％、92％、94％、96％或98％。

上述参数保证了卷绕式电芯22与外壳21之间具有间隙，该间隙为膨胀空间；当卷绕式电芯22发生膨胀后，优先填充膨胀间隙；若膨胀空间能够满足卷绕式电芯22的膨胀，单体电池20之间不会发生相对位移；若膨胀空间无法满足卷绕式电芯22的膨胀，卷绕式电芯22使外壳21发生膨胀，由于膨胀空间容纳了卷绕式电芯22大部分的膨胀，使外壳21发生较小的膨胀；另外，若(D2/D1)*100％＜86％，卷绕式电芯22与外壳21之间的间隙较大，导致空间利用率不高影响单体电池20的能量密度，因此，上述参数在保证单体电池20具较高的能量密度的情况下，使单体电池20的膨胀较小，降低了单体电池20在膨胀时发生的相对位移，以保证换热板50与第一端面211之间连接的可靠性，从而使换热板50与单体电池20之间能够充分的进行换热，以使单体电池20在合理的温度下工作，以降低温度对单体电池20工作性能及安全性的影响，进而提高了产品的使用可靠性。

如图3所示，在本申请的一个具体实施例中，(D2/D1)*100％＝96％～99％。

上述参数在保证单体电池20具很高的能量密度的情况下，进一步使单体电池20的膨胀最小，降低了单体电池20在膨胀时发生的相对位移，以进一步保证换热板50与第一端面211之间连接的可靠性，从而使换热板50与单体电池20之间能够充分的进行换热，以使单体电池20在合理的温度下工作，以降低温度对单体电池20工作性能及安全性的影响，进而提高了产品的使用可靠性。

实施例二

如图3所示，在本申请的一个实施例中，第一面213所在的外壳21处的最大厚度D3为0.1mm～1.2mm。具体地，第一面213所在的外壳21处的最大厚度D3为0.1mm～1.2mm为0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm。

外壳21的厚度越厚，外壳21的刚性越大，外壳21越不容易发生变形，但是较厚的外壳21会减少容纳卷绕式电芯22的空间，导致空间利用率不高影响单体电池20的能量密度，因此，上述参数在保证单体电池20具较高的能量密度的情况下，使单体电池20的膨胀较小，降低了单体电池20之间在膨胀时发生的相对位移，以保证换热板50与第一端面211之间连接的可靠性，从而使换热板50与单体电池20之间能够充分的进行换热，以使单体电池20在合理的温度下工作，以降低温度对单体电池20工作性能及安全性的影响，进而提高了产品的使用可靠性。

如图3所示，在本申请的一个具体实施例中，第一面213所在的外壳21处的厚度D3为0.1mm～0.5mm。

实施例三

如图4所示，在本申请的一个实施例中，卷绕式电芯22包括正极片及负极片，负极片包括负极集流体223及设置在负极集流体223至少一个表面上的负极膜片224，负极膜片224包括负极活性材料，负极膜片224的压实密度为1.5g/cm³～2.0g/cm³。具体地，负极膜片224的压实密度为1.6g/cm³、1.65g/cm³、1.7.g/cm³、1.75g/cm³、1.8g/cm³、1.85.g/cm³、1.9.g/cm³或1.95g/cm³。

负极膜片224的压实密度越大，负极膜片224的活性物质的孔隙越小，卷绕式电芯22的膨胀率越大；负极膜片224的压实密度越小，负极膜片224的附着力越小，容易出现负极膜片224脱而影响单体电池20使用可靠性的问题；因此，上述参数在保证单体电池20使用可靠性情况下，使单体电池20的膨胀较小，降低了单体电池20之间在膨胀时发生的相对位移，以保证换热板50与第一端面211之间连接的可靠性，从而使换热板50与单体电池20之间能够充分的进行换热，以使单体电池20在合理的温度下工作，以降低温度对单体电池20工作性能及安全性的影响，进而提高了产品的使用可靠性。

如图4所示，在本申请的一个具体实施例中，负极膜片224的压实密度为1.6g/cm³～1.8g/cm³。

上述参数在保证单体电池20具有较高的使用可靠性情况下，进一步使单体电池20的膨胀最小，降低了单体电池20在膨胀时发生的相对位移，以进一步保证换热板50与第一端面211之间连接的可靠性，从而使换热板50与单体电池20之间能够充分的进行换热，以使单体电池20在合理的温度下工作，以降低温度对单体电池20工作性能及安全性的影响，进而提高了产品的使用可靠性。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，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”应作广义理解。术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。

以上结合了优选的实施方式对本申请进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本申请进行多种替换和改进，这些均落入本申请的保护范围内。

Claims

1.一种电池装置，其特征在于，所述电池装置包括：

至少一个电池列，所述电池列包括多个并列设置的单体电池，所述单体电池包括外壳及设置在所述外壳的容纳腔内的卷绕式电芯，所述外壳的第一端面上设置有两个极柱，所述卷绕式电芯的朝向所述第一端面的侧面上设置有两个极耳，两个所述极耳分别与两个所述极柱连接，所述卷绕式电芯的最大厚度为10mm～75mm；以及

换热板，所述换热板设置于所述第一端面，并与所述单体电池导热连接。

2.根据权利要求1所述的电池装置，其特征在于，

所述卷绕式电芯的最大厚度为20mm～50mm。

3.根据权利要求1所述的电池装置，其特征在于，

所述外壳包括相对设置所述第一端面和第二端面、位于所述第一端面和所述第二端面之间的侧围面；

所述侧围面包括相对设置的两个第一面、相对设置的两个第二面，所述第一面的面积大于所述第二面的面积；

所述卷绕式电芯包括相对设置的两个第一侧面、相对设置的两个第二侧面，所述第一侧面的面积大于所述第二侧面的面积；

所述第一侧面的设置位置与所述第一面的位置相对应，所述第二侧面的设置位置与所述第二面的位置相对应。

4.根据权利要求3所述的电池装置，其特征在于，

在两个所述第一面的排列方向上，所述外壳的容纳腔的最大厚度为D1；

在两个所述第一面的排列方向上，所述卷绕式电芯的最大厚度为D2；

其中，(D2/D1)*100％＝86％～99％。

5.根据权利要求4所述的电池装置，其特征在于，

(D2/D1)*100％＝96％～99％。

6.根据权利要求3所述的电池装置，其特征在于，

所述第一面所在的所述外壳处的最大厚度为0.1mm～1.2mm。

7.根据权利要求6所述的电池装置，其特征在于，

所述第一面所在的所述外壳处的最大厚度为0.1mm～0.5mm。

8.根据权利要求1所述的电池装置，其特征在于，

所述卷绕式电芯包括正极片及负极片，所述负极片包括负极集流体及设置在所述负极集流体至少一个表面上的负极膜片，所述负极膜片的压实密度为1.5g/cm³～2.0g/cm³。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池装置，其特征在于，

所述换热板与所述单体电池相粘接。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的电池装置，其特征在于，

所述换热板位于所述两个极柱之间。