CN108695482B - 适用于大电流软包电池组的封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于大电流软包电池组的封装结构，包括多个软包电池单体，相邻软包电池单体之间的正负极分别通过连接桥（3）连接，软包单体电池包括多个分别设有正极极耳（1）和负极极耳（1.1）的软包电芯、由正极锁紧杆（2）和负极锁紧杆（2.1）组成的锁紧杆、多个柱形导体（5），正极锁紧杆（2）串接正极极耳（1），负极锁紧杆（2.1）串接负极极耳（1.1），柱形导体（5）套接在锁紧杆上并通过锁紧杆夹紧于相邻极耳之间。本发明采用铜柱夹装极耳的结构形式，降低接触电阻并提供较大的导体截面积，能够满足过大电流的设计需求，同时满足针对容量4000mAh、放电倍率30C（120A）的最大放电电流需求。
Description
技术领域
本发明涉及电池制造领域，特别是涉及一种适用于大电流软包电池组的封装结构。
背景技术
近年来，锂离子电池由于工作电压高、能量密度大、无记忆效应、循环寿命长、无污染等优点，已经越来越广泛地应用于电子储能和特种用途电池中。众所周知，电池模块在使用过程中，由于电池内部或外部原因如温度、机械冲击等条件下，造成起火***等安全事故，对人生和财产造成损失，提高电池安全性迫在眉睫。目前，锂离子电池的封装主要有三种形状，圆柱形锂离子电池，方形锂离子电池，铝塑膜软包装锂离子电池，铝塑膜软包电池有能量密度高、延展性好等特点，但是其承受机械载荷能力差，软包电芯在碰撞时容易与壳体接触导致短路，不能够满足过大电流的设计需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于大电流软包电池组的封装结构。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：适用于大电流软包电池组的封装结构，相邻软包电池单体之间的正负极分别通过连接桥连接；
所述软包电池单体包括锁紧杆、多个软包电芯以及多个柱形导体，所述锁紧杆由正极锁紧杆和负极锁紧杆组成，每个软包电芯上设有正极极耳和负极极耳，所述正极极耳上设有与正极锁紧杆配合的第一通孔，所述负极极耳上设有与负极锁紧杆配合的第二通孔，所述正极锁紧杆顺次穿过所述第一通孔，所述负极锁紧杆顺次穿过所述第二通孔；
所述柱形导体轴向设有与所述锁紧杆配合的贯穿孔，所述柱形导体套接在所述锁紧杆上，并通过锁紧杆夹紧于相邻极耳之间。
所述的柱形导体为铜柱。
所述软包电池单体还包括L型折耳，所述L型折耳的侧板上设有与所述锁紧杆相匹配的第三通孔，侧板通过锁紧杆锁紧固定，顶板向上引出接线柱，所述连接桥连接于相邻软包电池单体的接线柱之间。
所述侧板夹紧于外端的电芯极耳与外端的柱形导体之间。
所述的L型折耳为铜制L型折耳。
所述软包电池单体还包括T型绝缘支架，所述T型绝缘支架包括固定部和支撑部，固定部上设有与锁紧杆配合的通孔并通过锁紧杆固定于锁紧杆两端，所述支撑部的顶部向外侧延伸并超出单体电池宽度。
所述支撑部的尾部向电池单体内部延伸并卡在所述侧板之间。
所述固定部锁紧于外端的电芯极耳与锁紧螺母之间。
所述的T型绝缘支架为ABS绝缘支架。
所述的锁紧杆为螺杆，所述螺杆的一端为螺帽，另一端由锁紧螺母锁紧。
本发明的有益效果是：
1）柱形导体套接在锁紧杆上，并由螺杆两端夹紧，使柱形导体夹紧于相邻极耳之间，能够使极耳片与柱形导体的截面平整紧密接触，进而降低接触电阻，减小了电流传输过程中的损耗，增长电池使用寿命，且采用铜柱夹装形式来提供较大的导体截面积，能够满足过大电流的设计需求。
2）L型折耳设于电池单体的两端并向上引出接线柱，接线柱通过L型折耳与极耳相连，使得整个结构更加紧凑、便于串接，由于相邻极耳之间的距离是固定的，将L型折耳侧板设于外端的电芯极耳与外端的柱形导体之间，能够用L型折耳侧板的厚度替代一段柱形导体的长度来达到同样的导流效果，节约了外端四个柱形导体的用料，降低了成本，再者，将L型折耳侧板设于外端的电芯极耳与外端的柱形导体之间还可缩短螺杆所需长度，也能够满足软包电池单体由于壳体的限制而需要的小型化设计，能够有效避免搬运过程中发生碰撞使螺杆两端与壳体接触的问题。
3）铜的导热性和导电性好，产量大，价格适中，且在干燥的空气中不易氧化，将铜制L型折耳和铜柱套接在锁紧杆上，铜的表面不会生成氧化膜，则其截面与极耳片接触时不会产生由于接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻。
4）将锁紧杆在能够支撑柱形导体的前提下，尽可能选择直径小的螺杆作为中间连接件，然后将柱形导体截面积尽量做大，柱形导体与极耳接触面积也得到保障，随之降低接触电阻，使得能够通过更大的电流。
5）T型绝缘支架的支撑部顶部向外侧延伸并超出单体电池宽度，使电池单体的正负极与壳体隔离开，起到绝缘保护的作用，能够防止碰撞后侧面正、负极（锁紧螺母）同时接触电池壳体发生短路，并且能够有效分散发生碰撞时螺杆受到的冲击应力以起到保护螺杆的作用，防止螺杆因碰撞而变形或损坏。
6）支撑部的尾部向电池单体内部延伸并卡在所述侧板之间，形成的十字型结构进一步固定整个结构，将各软包单体电池稳固支撑在电池外壳内，避免电池发生碰撞。
7）T型绝缘支架采用ABS材料，ABS材料强度高、韧性好，易于加工成型，ABS绝缘支架能够防止电池正、负极与壳体接触造成漏电、短路、触电等事故发生。
附图说明
图1为本发明整体结构图；
图2为本发明软包电池单体的结构图；
图3为图1的主视图；
图4为图1的左视图；
图5为图1的俯视图：
图中，1-正极极耳，1.1-负极极耳，2-正极锁紧杆，2.1-负极锁紧杆，3-连接桥，4-接线柱，5-柱形导体，6-L型折耳，6.1-侧板，6.2-顶板，7-T型绝缘支架，7.1-固定部，7.2-顶部，7.3-尾部。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明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本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。
参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：适用于大电流软包电池组的封装结构，包括多个软包电池单体，相邻软包电池单体之间的正负极分别通过连接桥3连接，则所述的软包电池单体间串联连接，结构紧凑，连接方便，优选的，所述的连接桥3可为铜制连接桥，成本较低，导电能力强。
所述软包电池单体包括锁紧杆和多个软包电芯，每个软包电芯上设有正极极耳1和负极极耳1.1，所述锁紧杆由正极锁紧杆2和负极锁紧杆2.1组成，所述正极极耳1上设有与正极锁紧杆2配合的第一通孔，所述负极极耳1.1上设有与负极锁紧杆2.1配合的第二通孔，所述正极锁紧杆2顺次穿过所述第一通孔，所述负极锁紧杆2.1顺次穿过所述第二通孔，分别将软包电芯的正极极耳1、负极极耳1.1串接为一体形成并联结构。
所述软包电池单体还包括多个柱形导体5，柱形导体5的长度与相邻软包电芯的极耳之间的间距相配合，所述柱形导体5轴向设有与所述锁紧杆配合的贯穿孔，所述柱形导体5套接在所述锁紧杆上，并由螺杆两端夹紧，使柱形导体5夹紧于相邻极耳之间，能够使极耳片与柱形导体5的截面平整紧密接触，进而降低接触电阻，减小电流传输过程中的损耗，增长电池使用寿命。所述柱形导体5夹紧在相邻软包电芯的极耳之间，则当所述软包电芯的数量为n个时，需要的柱形导体5总数量为2*（n-1）个。
所述柱形导体5为铜柱，铜是***金属，其导热性和导电性在所有金属中仅次于银，且铜的产量仅此于铝，价格适中，再者，铜在干燥的空气中不易氧化，将铜柱套接在所述锁紧杆上，铜柱的表面不会生成氧化膜，则其截面与极耳片接触时不会产生由于接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻。
所述的锁紧杆为螺杆，所述螺杆的一端为螺帽，另一端由锁紧螺母锁紧，螺杆的螺旋结构能够在其末端安装螺栓以便于固定锁紧柱形导体5，使得柱形导体5能够将极耳片牢牢固定，再者，因螺杆表面螺旋槽的存在，使得所述锁紧杆与所述柱形导体5之间存在缝隙，在一定程度上达到通风散热的效果，并且两者之间不完整接触，降低了两者之间的摩擦面积，有效延长了整个并联结构的使用寿命。
优选的，可将所述锁紧杆在能够支撑柱形导体5的前提下，尽可能选择直径小的螺杆作为中间连接件，然后将柱形导体5的截面积尽量做大，柱形导体5与极耳接触面积也得到保障，随之降低接触电阻，使得能够通过更大的电流。
进一步的，根据I=US/PL=S*U/PL，可知制成电阻的材料的电阻率P与绕制成电阻的导线长度L为定值（此处的电阻为柱形导体5），则在电压U不变的情况下，电流I与横截面积S为正比关系，能够满足针对容量4000mAh、放电倍率30C（120A）的最大放电电流需求，且铜柱夹装形式更能提供较大的导体截面积，能够满足过大电流的设计需求，再者，由于最大放电电流安培数=导体截面积平方毫米数值*工程系数K，对于短时大倍率电池，K取值10~12，柱形导体5的截面积计算公式为：导体截面积平方毫米数值=最大放电电流安培数/工程系数K，则为满足120A的最大放电电流要求，柱形导体5的截面积需要做到10-12mm2即可，利于加工制造。
所述软包电池单体还包括L型折耳6，所述L型折耳6的侧板6.1上设有与所述锁紧杆相匹配的第三通孔，侧板6.1通过锁紧杆锁紧固定，则所述锁紧杆穿过所述侧板6.1，顶板6.2向上引出接线柱4，所述连接桥3连接于相邻软包电池单体的接线柱4之间，接线柱4分别将所述的软包电池单体的正、负极与导线相连，方便快捷，接线柱4与L型折耳6相连，使得整个结构更加紧凑、便于串接。
优选的，所述顶板6.2上设有与所述接线柱4相匹配的第四通孔，则可将接线柱4直接穿过第四通孔即可完成接线柱4与L型折耳6的固定工作，结构简单，方便实用。
所述的L型折耳6为铜制L型折耳，L型折耳6的侧板6.1与铜柱接触，顶板6.2与所述接线柱4接触，也能达到如前所述的减小接触电阻的效果。
所述侧板6.1夹紧于外端的电芯极耳与外端的柱形导体5之间，由于相邻极耳之间的距离是固定的，将L型折耳6的侧板6.1设于外端的电芯极耳与外端的柱形导体5之间，能够用侧板6.1的厚度替代一段柱形导体5的长度来达到同样的导流效果，节约了外端四个柱形导体5的用料，降低了成本，再者，将L型折耳6的侧板6.1设于外端的电芯极耳与外端的柱形导体之间还可缩短螺杆所需长度，也能够满足软包电池单体由于壳体的限制而需要的小型化设计，能够有效避免搬运过程中发生碰撞使螺杆两端与壳体接触的问题。
所述L型折耳6的侧板6.1可为两种形状，其一，当侧板6.1与极耳的截面相同时，加工较为容易，其二，当侧板6.1与柱形导体5的截面相同时，由于柱形导体5串接极耳上已具备了流通最大载流的条件，则侧板6.1与柱形导体5的截面相同，能够起到与柱形导体5同样的效果，然后通过与侧板6.1衔接的顶板6.2将电流传输到接线柱4即可，相较于前者，后者则节省用料，节约成本。
所述软包电池单体还包括T型绝缘支架7，所述T型绝缘支架7包括固定部7.1和支撑部，固定部7.1上设有与锁紧杆配合的通孔并通过锁紧杆固定于锁紧杆两端，所述固定部7.1锁紧于外端的电芯极耳与锁紧螺母之间，结构稳定。
在本发明中，锁紧杆作为支撑串接柱形导体5与极耳的中间连接件，锁紧杆能够承载一定的电流，所述支撑部的顶部7.2向外侧延伸并超出单体电池宽度，使电池单体的正负极与壳体隔离开，起到绝缘保护电路的作用，能够防止碰撞后侧面正、负极（锁紧螺母）同时接触电池壳体发生短路，并且能够有效分散发生碰撞时螺杆受到的冲击应力以起到保护螺杆的作用，防止螺杆因碰撞而变形或损坏。
所述支撑部的尾部7.3向电池单体内部延伸并卡在所述侧板之间，形成的十字型结构进一步固定整个结构，将各软包单体电池稳固支撑在电池外壳内，避免电池发生碰撞。
进一步的，所述支撑部的尾部7.3可选择适宜的长度使得正极极耳1、负极极耳1.1不接触并起到固定作用即可，节约成本的同时能够起到良好的空气对流效果以对整个单体电池通风散热，且在一定程度上，能够防止T型绝缘支架7的老化。
优选的，所述的T型绝缘支架7为ABS绝缘支架，ABS材料强度高、韧性好，易于加工成型，ABS绝缘支架能够防止电池正、负极与壳体接触造成漏电、短路、触电等事故发生。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.适用于大电流软包电池组的封装结构，包括多个软包电池单体，其特征在于：相邻软包电池单体之间的正负极分别通过连接桥（3）连接；
所述软包电池单体包括锁紧杆、多个软包电芯以及多个柱形导体（5），所述锁紧杆由正极锁紧杆（2）和负极锁紧杆（2.1）组成，每个软包电芯上设有正极极耳（1）和负极极耳（1.1），所述正极极耳（1）上设有与正极锁紧杆（2）配合的第一通孔，所述负极极耳（1.1）上设有与负极锁紧杆（2.1）配合的第二通孔，所述正极锁紧杆（2）顺次穿过所述第一通孔，所述负极锁紧杆（2.1）顺次穿过所述第二通孔；
所述柱形导体（5）轴向设有与所述锁紧杆配合的贯穿孔，所述柱形导体（5）套接在所述锁紧杆上，并通过锁紧杆夹紧于相邻极耳之间；
所述软包电池单体还包括L型折耳（6），所述L型折耳（6）的侧板（6.1）上设有与所述锁紧杆相匹配的第三通孔，侧板（6.1）通过锁紧杆锁紧固定，所述L型折耳（6）的顶板（6.2）向上引出接线柱（4），所述连接桥（3）连接于相邻软包电池单体的接线柱（4）之间；
所述软包电池单体还包括T型绝缘支架（7），所述T型绝缘支架（7）包括固定部（7.1）和支撑部，固定部（7.1）上设有与锁紧杆配合的通孔并通过锁紧杆固定于锁紧杆两端，所述支撑部的顶部（7.2）向外侧延伸并超出单体电池宽度；
所述支撑部的尾部（7.3）向电池单体内部延伸并卡在所述侧板（6.1）之间；
所述的柱形导体（5）为铜柱。
2.根据权利要求1所述的适用于大电流软包电池组的封装结构，其特征在于：所述侧板（6.1）夹紧于外端的电芯极耳与外端的柱形导体（5）之间。
3.根据权利要求1所述的适用于大电流软包电池组的封装结构，其特征在于：所述的L型折耳（6）为铜制L型折耳。
4.根据权利要求1所述的适用于大电流软包电池组的封装结构，其特征在于：所述的锁紧杆为螺杆，所述螺杆的一端为螺帽，另一端由锁紧螺母锁紧。
5.根据权利要求4所述的适用于大电流软包电池组的封装结构，其特征在于：所述固定部（7.1）锁紧于外端的电芯极耳与锁紧螺母之间。
6.根据权利要求1所述的适用于大电流软包电池组的封装结构，其特征在于：所述的T型绝缘支架（7）为ABS绝缘支架。
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