CN110071243A - 一种电池模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池模组，属于电池技术领域，包括支架和多个电池，多个所述电池沿所述电池的厚度方向并排设置于所述支架上，还包括缓冲结构，所述缓冲结构包括图案化的基部，所述图案化的基部由液态的高分子材料在所述电池的侧面上或所述支架上固化形成。本发明提出的电池模组，通过在电池的侧面上或支架上设置缓冲结构，缓冲结构包括图案化的基部，图案化的基部由液态的高分子材料固化形成，与现有技术相比，不仅能够对电池提供抗震和抗跌落保护及对电池的膨胀和收缩进行缓冲，避免电池在受到碰撞、从高处跌落或受挤压时发生损坏，而且能够明显的节省材料，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池模组。
背景技术
锂电池在我们日常生活中的应用越来越广泛，锂电池以不同的生产工艺、以不同的使用需求，产生了很多种不同封装形式，如软包电池、方形电池和圆柱形电池，其中，方形电池和圆柱形电池的外壳由金属材料制成。
对于方形电池构成的方形电池模组，为了将多个方形电池进行可靠的装配成组，需要在外面增加装配固定的结构。为了对每个方形电池进行抗震及抗跌落防护，通常在方形电池四周粘贴泡棉形成缓冲结构，起到保护作用。对于软包电池，软包电池会随着充放电产生膨胀和收缩，相邻软包电池发生挤压，导致软包电池包破裂，通常需要在软包电池表面粘贴整片的泡棉。不管是方形电池还是软包电池，泡棉价格较高，导致生产成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池模组，以降低电池模组的生产成本。
如上构思，本发明所采用的技术方案是：
一种电池模组，包括支架和多个电池，多个所述电池沿所述电池的厚度方向并排设置于所述支架上，还包括缓冲结构，所述缓冲结构包括图案化的基部，所述图案化的基部由液态的高分子材料在所述电池厚度方向上的侧面上或所述支架上固化形成。
进一步地，所述高分子材料为硅橡胶或聚氨酯。
进一步地，所述图案化的基部包括一条缓冲条；或所述图案化的基部包括间隔设置的缓冲条。
进一步地，所述图案化的基部为圆环形结构、多边形结构、网状结构、蛇形结构、矩形螺旋结构、蚊香形结构和蛛网状结构中的一种或多种。
进一步地，所述电池为软包电池，所述支架上具有多个能够容纳所述软包电池的容纳槽，所述软包电池在其厚度方向的两个侧面中，至少一个所述侧面上设置有所述缓冲结构。
进一步地，所述电池为软包电池，所述支架上具有多个能够容纳所述软包电池的容纳槽，所述容纳槽在所述软包电池厚度方向上的至少一个内壁上设置有所述缓冲结构。
进一步地，所述电池模组还包括PET薄膜，所述PET薄膜设置于所述容纳槽的内壁上，所述缓冲结构设置于所述PET薄膜上。
进一步地，所述电池模组还包括第一导热件，所述第一导热件夹设于所述软包电池和所述容纳槽的内壁之间。
进一步地，所述电池为方形电池，所述方形电池的外壳为硬质外壳，相邻的两个所述方形电池之间设置有所述缓冲结构。
进一步地，所述支架包括两个相对设置的紧固板，两个所述紧固板分别位于多个所述方形电池排列方向的两侧，被配置为夹紧多个所述方形电池。
本发明的有益效果为：
本发明提出的电池模组，通过在电池的侧面上或支架上设置缓冲结构，缓冲结构包括图案化的基部，图案化的基部由液态的高分子材料固化形成，与现有技术相比，不仅能够对电池提供抗震和抗跌落保护及对电池的膨胀和收缩进行缓冲，避免电池在受到碰撞、从高处跌落或受挤压时发生损坏，而且能够明显的节省材料，降低生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的电池模组的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的缓冲结构的结构示意图一；
图3是本发明实施例一提供的缓冲结构的结构示意图二；
图4是本发明实施例一提供的缓冲结构的结构示意图三；
图5是本发明实施例二提供的电池模组的结构示意图；
图6是图5中A处的局部放大图；
图7是本发明实施例三提供的电池模组的结构示意图。
图中：
1、散热板；21、底板；22、挡板；23、紧固板；3、电池；4、缓冲结构；41、第一缓冲条；42、第二缓冲条；43、第三缓冲条；51、第一导热件；52、第二导热件；6、PET薄膜；7、支撑缓冲结构；8、液冷板。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，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。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
实施例一
图1为本实施例提供的电池模组的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的电池模组包括支架及多个电池3，多个电池3沿电池3的厚度方向并排设置于支架上，电池模组还包括壳体(图中未示出)和散热板1，散热板1和支架均设置于壳体内，散热板1设置于支架和壳体的内壁之间，且散热板1抵接于支架。
具体而言，支架包括底板21和沿多个电池3的排列方向排列的多个挡板22，相邻的两个挡板22之间形成能够容纳电池3的容纳槽，在本实施例中，支架由挡板22和底板21一体加工成型，支架为铝质材料制成，具有较强的导热性能，能够将电池3在工作过程中产生的热量吸收并传递到散热板1，从而避免电池3的温度过高，影响电池3的工作性能和安全性能。
此外，为了更好的对电池3进行散热，该电池模组还包括第一导热件51，第一导热件51夹设于电池3的侧壁和容纳槽的内壁之间，优选地，在本实施例中，第一导热件51为导热脂，导热脂具有优异的电绝缘性和优异的导热性，能够将电池3的热量传递到支架并通过散热板1进行散热，避免电池3的温度过高。
上述电池3为软包电池，软包电池只是在液态锂离子电池外封装一层聚合物外壳，聚合物外壳一般采用铝塑膜。软包电池的封装材料和结构使其拥有一系列优势，比如，安全性能好，软包电池在结构上采用铝塑膜包装，发生安全问题时，软包电池一般会鼓气裂开，而不像钢壳或铝壳电池那样发生***；重量轻，软包电池重量较同等容量的钢壳锂电池轻40％，较铝壳锂电池轻20％；内阻小，软包电池的内阻较铝壳或钢壳电池小，可以极大的降低电池的自耗电；循环性能好，软包电池的循环寿命更长，100次循环衰减比铝壳电池少4％～7％。但是软包电池会随着充放电产生膨胀和收缩，聚合物外壳的强度较低，相邻的软包电池挤压或者软包电池和挡板22之间挤压可能会导致软包电池破裂。
因此，为了避免软包电池在膨胀和收缩过程中破裂，每个软包电池在其厚度方向上的两个相对的侧面中，至少一个侧面上设置有缓冲结构4。在本实施例中，每个软包电池在其厚度方向上的两个相对的侧面中，其中一个侧面上设置有缓冲结构4，另一个侧面与容纳槽的内壁之间设置有上述导热脂，缓冲结构4能够在软包电池的厚度方向上对软包电池的膨胀和收缩过程进行缓冲，导热脂能够将软包电池产生的热量传递到支架2上。当然在其他实施例中，也可以是每个软包电池在其厚度方向的两个相对的侧面上均设置有缓冲结构4，导热脂位于缓冲结构4和容纳槽的内壁之间。
缓冲结构4包括图案化的基部，图案化的基部由液态的高分子材料在软包电池的侧面上固化形成。优选地，在本实施例中，高分子材料为硅橡胶或者聚氨酯，且可选用发泡硅橡胶、发泡聚氨酯、实心硅橡胶或实心聚氨酯，发泡硅橡胶及发泡聚氨酯的最大压缩量能够达到80％以上。以硅橡胶为例，由硅橡胶的各个组分经混合反应后产生的液态硅橡胶由三维自动点胶机喷涂在软包电池的侧面，液态的硅橡胶经过固化发泡后，形成上述图案化的基部，图案化的基部可由三维点胶机的一个喷头连续喷涂形成，也可由三维点胶机的多个喷头同时喷涂形成。上述三维自动点胶机为现有技术中常见的结构，在此不再赘述。
图案化的基部包括一条缓冲条或包括间隔设置的缓冲条，上述缓冲条为条状结构，且在本实施例中，缓冲条的横截面为半椭圆形但不限于此，还可以为近似椭圆形等形状。在本实施例中，上述图案化的基部为由缓冲条构成镂空结构，也就是说图案化的基部铺满软包电池的侧面但是未完全覆盖软包电池的侧面，因此，能够节省材料，降低生产成本。
具体而言，在本实施例中，当图案化的基部包括一条缓冲条时，此时图案化的基部为由一个缓冲条形成的圆形状、椭圆形状或多边形状结构。而当图案化的基部包括间隔设置的缓冲条时，图案化的基部为由缓冲条形成的网状结构(如图2所示)、矩形螺旋结构(如图3所示)或蛇形结构(如图4所示)。以网状结构为例，缓冲结构4包括在软包电池的宽度方向间隔设置的多个第一缓冲条41以及在软包电池的高度方向上间隔设置的多个第二缓冲条42，本实施例中第一缓冲条41和第二缓冲条42延伸的方向相互垂直，多个第一缓冲条41和多个第二缓冲条42相互交叉共同构成了具有镂空的图案化的基部。以矩形螺旋结构为例，如图3所示的矩形螺旋结构是由第一缓冲条41和第二缓冲条42为基础构成的，第一缓冲条41和第二缓冲条42延伸的方向相互垂直，多个第一缓冲条41和多个第二缓冲条42交替连接构成了螺旋状连续线状分布的图案化的基部，此时矩形螺旋结构由三维点胶机单独喷涂第一缓冲条41和第二缓冲条42形成的，当然，矩形螺旋结构也可以由三维点胶机连续喷涂形成，此时矩形螺旋结构就是由一条缓冲条形成的。以蛇形结构为例，如图4所示的蛇形结构是以间隔设置的第一缓冲条41基础，增加了多个间隔的第三缓冲条43，每个第三缓冲条43连接在相邻两条第一缓冲条41的相互接近的端部，此时蛇形结构由三维点胶机单独喷涂第一缓冲条41和第三缓冲条43形成的，当然，蛇形结构也可以三维点胶机连续喷涂形成，此时蛇形结构就是由一条缓冲条形成的。本实施例的上述结构均能够以间隔设置的第一缓冲条41为基础形成，此时第一缓冲条41的数量至少有两个。替代实施例中，第一缓冲条41和第二缓冲条42之间的延伸角度也可以不垂直。但是本实施例对图案化的基部的结构不限于此，图案化的基部还可以为蚊香形结构、蛛网状结构等，在此不再详细赘述。
再次以网状结构为例，在软包电池的高度方向或宽度方向上，相邻的两个第一缓冲条41或两个第二缓冲条42之间存在间隔，该间隔的设置不仅能够减少材料，降低生产成本，而且还能够为软包电池的封装外壳提供一定的膨胀空间，比如当软包电池膨胀程度过大，而缓冲结构4达到其工作极限(最大压缩量)时，封装外壳能够通过上述间隔进行一定的膨胀，从而进一步提高缓冲结构4对软包电池的保护性能，提高软包电池的安全性能。
综上，通过三维点胶机将液态的硅橡胶或聚氨酯喷涂在软包电池的侧面上，由液态的硅橡胶或聚氨酯经过固化后形成图案化的基部，使得基部呈圆环形结构、多边形结构、网状结构、蛇形状结构、矩形螺旋状、蚊香形结构和蛛网状结构中的一种或多种，当采用连续线状分布的图案化的基部(比如圆形状、多边形状、蛇形状及矩形螺旋状)时，三维点胶机的制作工艺简单，只用按连续线状轨迹移动一次即可完成基部的图案，当采用网状的图案化的基部时，图案化的基部在网状节点处的承压能力更好，应用范围更广。
与现有技术相比，不仅能够对软包电池提供保护，在软包电池膨胀和收缩时对软包电池进行缓冲，避免软包电池破裂，而且能够明显的节省材料，降低生产成本。此外，还能够实现自动化生产，提高生产效率，
实施例二
图5为本实施例提供的电池模组的结构示意图；图6为图5中A处的局部放大图。如图5和图6所示，本实施例提供的电池模组与实施例一中的电池模组的结构基本相同，电池3均为软包电池，不同之处在于：支架的容纳槽的内壁上设置有缓冲结构4，缓冲结构4包括图案化的基部和镂空部42，图案化的基部由液态的高分子材料(硅橡胶或聚氨酯)固化形成，具体而言，每个容纳槽的其中一个内壁上设置有缓冲结构4。该电池组还包括PET(聚对苯二甲酸类塑料Polyethyleneterephthalate)薄膜6，PET薄膜6设置于容纳槽的内壁上，缓冲结构4设置于PET薄膜6上，具体而言，PET薄膜6粘贴于容纳槽的内壁上。通过设置PET薄膜6，将缓冲结构4喷涂于PET薄膜6上，相比于直接喷涂在容纳槽的内壁上，操作简单，而且增加的PET薄膜6相比于减少的硅橡胶或聚氨酯价格较低，因此能够降低生产成本。
实施例三
图7是本实施例提供的电池模组的结构示意图。如图7所示，本实施例提供的电池模组包括支架和多个电池3，在本实施例中，电池3为方形电池，方形电池的外壳为硬质外壳，优选地，在本实施例中，硬质外壳由钢、铝或铝锰合金制成。在本实施例中，支架包括紧固件及两个相对设置的紧固板23，两个紧固板23分别位于多个方形电池排列方向的两侧，紧固件为螺栓和螺母，紧固件设置有四组，分别位于紧固板23的四个角，螺栓分别穿过两个紧固板23，通过拧紧螺母即可实现将多个方形电池夹紧，但是本实施例对支架的结构不限于此，支架还可以为其他结构，比如与实施例一中的支架的结构相同。
电池模组还包括壳体，支架设置于壳体内。该电池模组还包括第二导热件52、液冷板8及支撑缓冲结构7。其中，支撑缓冲结构7设置于壳体底面上，液冷板8位于第二导热件52和支撑缓冲结构7之间，被支架固定为一体的多个方形电池位于第二导热件52上方并抵接于第二导热件52，第二导热件52用于将方形电池产生的热量传递到液冷板8，因此实现对方形电池的散热降温，避免方形电池的温度过高，影响方形电池的工作性能和安全性能，上述第二导热件52可以为导热脂等结构，支撑缓冲结构7为泡棉或者具有弹性的结构，而液冷板8为现有技术中的常见结构，在此不再赘述。
为了对每个方形电池进行全方位的抗震及抗跌落防护，相邻的两个方形电池所相对的两个侧面中，至少一个侧面上设置有缓冲结构4，缓冲结构4包括图案化的基部，图案化的基部由液态的高分子材料在方形电池的侧面上固化形成。优选地，在本实施例中，高分子材料为硅橡胶或者聚氨酯，且可选用发泡硅橡胶、发泡聚氨酯、实心硅橡胶或实心聚氨酯，发泡硅橡胶及发泡聚氨酯的最大压缩量能够达到80％以上。以硅橡胶为例，由硅橡胶的各个组分经混合反应后产生的液态硅橡胶由三维自动点胶机喷涂在方形电池的侧面，液态的硅橡胶经过固化发泡后，形成上述基部。缓冲结构4可由三维点胶机的一个喷头连续喷涂形成，也可由三维点胶机的多个喷头同时喷涂形成。
图案化的基部包括一条缓冲条或包括间隔设置的缓冲条，上述缓冲条为条状结构，且在本实施例中，缓冲条的横截面为半椭圆形或半圆形但不限于此，还可以为近似椭圆形等形状。在本实施例中，上述图案化的基部为由缓冲条构成镂空结构，也就是说缓冲结构4铺满方形电池的侧面但是未完全覆盖方形电池的侧面，因此，能够节省材料，降低生产成本。
具体而言，以相邻的两个方形电池所相对的两个侧面中，只有一个侧面上设置有缓冲结构4为例。当图案化的基部包括一条缓冲条时，此时图案化的基部为由一个缓冲条形成的圆环形结构、椭圆环形结构或多边形状结构。当图案化的基部包括间隔设置的缓冲条时，图案化的基部为由缓冲条形成的网状结构(如实施例一中图2所示)、矩形螺旋结构(如实施例一中图3所示)或蛇形结构(如实施例一中图4所示)。以网状结构为例，缓冲结构4包括多个沿方形电池的高度方向间隔分布的第一缓冲条及多个沿方形电池的宽度方向间隔分布的第二缓冲条42，本实施例中，第一缓冲条41和第二缓冲条42延伸的方向相互垂直，多个第一缓冲条41和多个第二缓冲条42相互交叉共同构成了具有镂空的图案化的基部。以矩形螺旋结构为例，如图3所示的矩形螺旋结构是由第一缓冲条41或第二缓冲条42为基础构成的，第一缓冲条41和第二缓冲条42延伸的方向相互垂直，多个第一缓冲条41和多个第二缓冲条42交替连接构成了螺旋状连接线分布的图案化的基部，此时矩形螺旋结构由三维点胶机单独喷涂第一缓冲条41和第二缓冲条42形成的，当然，矩形螺旋结构也可以由三维点胶机连续喷涂形成，此时矩形螺旋结构就是由一条缓冲条形成的。。以蛇形结构为例，如图4所示的蛇形结构是以间隔设置的第一缓冲条41为基础，增加了多个间隔设置的第三缓冲条43，每个第三缓冲条43连接在相邻的两条第一缓冲条41的相互接近的端部，此时蛇形结构由三维点胶机单独喷涂第一缓冲条41和第三缓冲条43形成的，当然，蛇形结构也可以三维点胶机连续喷涂形成，此时蛇形结构就是由一条缓冲条形成的。本实施例的上述结构均能够以间隔设置的第一缓冲条41为基础形成，此时第一缓冲条41的数量至少有两个。替代实施例中，第一缓冲条41和第二缓冲条42之间的延伸角度也可以不垂直。
但是本实施例对图案化的基部结构不限于此，图案化的基部还可以为蚊香形结构、蛛网状结构等，还可以由上述结构中的多种组合而成，在此不再详细赘述。当然，相邻的两个方形电池相对的两个侧面上均可设置有缓冲结构4，但是两个缓冲结构4的结构不同，两个缓冲结构4的基部相互错开。再次以网状结构为例，在方形电池的宽度方向或高度方向上，相邻的两个第一缓冲条41及两第二缓冲条42之间均存在间隔，该间隔的设置能够减少材料，降低生产成本，而且不会影响到对方形电池的抗震及抗跌落防护。
此外，在本实施例中，为了避免两个紧固板23对最外侧的两个方形电池造成损伤，位于最外侧的两个方形电池在朝向对应的紧固板23的一侧同样设置有上述缓冲结构4。当然，在其他实施例中，还可以采用在每个紧固板23朝向对应的方形电池的一侧设置缓冲结构4来避免紧固板23对方形电池造成损伤。
综上，通过三维点胶机将液态的硅橡胶或聚氨酯喷涂在方形电池的侧面形成图案化的基部，使得图案化的基部圆环形结构、多边形结构、网状结构、蛇形状结构、矩形螺旋状、蚊香形结构和蛛网状结构中的一种或多种，当采用连续线状分布的图案化的基部(比如圆形状、多边形状、蛇形状及矩形螺旋状)时，三维点胶机的制作工艺简单，只用按连续线状轨迹移动一次即可完成上述图案化的基部，当采用网状的图案化的基部时，图案化的基部在网状节点处的承压能力更好，应用范围更广。
与现有技术相比，不仅能够对方形电池提供抗震和抗跌落保护，避免方形电池在受到碰撞、震动或者从高处跌落时发生损坏，而且能够明显节省材料，降低生产成本，此外，能够实现自动化生产，提高生产效率。
以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种电池模组，包括支架和多个电池(3)，多个所述电池(3)沿所述电池(3)的厚度方向并排设置于所述支架上，其特征在于，还包括缓冲结构(4)，所述缓冲结构(4)包括图案化的基部(41)，所述图案化的基部由液态的高分子材料在所述电池(3)厚度方向上的侧面上或所述支架上固化形成。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述高分子材料为硅橡胶或聚氨酯。
3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述图案化的基部包括一条缓冲条；或
所述图案化的基部包括间隔设置的缓冲条。
4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述图案化的基部为圆环形结构、多边形结构、网状结构、蛇形结构、矩形螺旋结构、蚊香形结构和蛛网状结构中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电池(3)为软包电池，所述支架上具有多个能够容纳所述软包电池的容纳槽，所述软包电池在其厚度方向的两个侧面中，至少一个所述侧面上设置有所述缓冲结构(4)。
6.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电池(3)为软包电池，所述支架上具有多个能够容纳所述软包电池的容纳槽，所述容纳槽在所述软包电池厚度方向上的至少一个内壁上设置有所述缓冲结构(4)。
7.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括PET薄膜(6)，所述PET薄膜(6)设置于所述容纳槽的内壁上，所述缓冲结构(4)设置于所述PET薄膜(6)上。
8.根据权利要求6或7所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括第一导热件(51)，所述第一导热件(51)夹设于所述软包电池和所述容纳槽的内壁之间。
9.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电池(3)为方形电池，所述方形电池的外壳为硬质外壳，相邻的两个所述方形电池之间设置有所述缓冲结构(4)。
10.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于，所述支架包括两个相对设置的紧固板(23)，两个所述紧固板(23)分别位于多个所述方形电池排列方向的两侧，被配置为夹紧多个所述方形电池。
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