CN114039154A - 一种电池模组 - Google Patents

Abstract

本发明属于储能装置的技术领域，涉及一种电池模组，该电池模组包括多个支架、电芯和隔离件，其中支架开设有放置槽，放置槽的槽底开设有与放置槽相通的缺口，所有的支架沿放置槽的深度方向层叠设置；电芯容置于放置槽；隔离件设置于支架的底壁，并覆盖缺口，且隔离件用于将电芯产生的热量传导出去。该电池模组可以有效降低电池模组中一个或多个电芯热失控进而蔓延到其他电芯的风险，且电芯产生的热量可以被快速转移导出，有利于降低整个电池模组热失控的风险。

Description

一种电池模组

技术领域

本发明涉及储能装置的技术领域，尤其涉及一种电池模组。

背景技术

现有的电池模组通常是由多个电芯组合形成的，单个电芯发生故障而引起电芯热失控或起火***时，容易蔓延到其他电芯上，导致整个电池模组热失控，电池模组的风险增大。

发明内容

本发明实施例的目的在于，解决现有电池模组中电芯的热失控容易蔓延到其他电芯上的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种电池模组，采用了如下所述的技术方案：

该电池模组包括：

多个支架，支架开设有放置槽，放置槽的槽底开设有与放置槽相通的缺口；所有的支架沿放置槽的深度方向层叠设置；

电芯，容置于放置槽；

隔离件，设置于支架的底壁，并覆盖缺口，且隔离件用于将不同所述支架内的所述电芯隔离。

进一步地，在一些实施例的优选方案中，隔离件与放置槽的槽底之间形成第一腔体，第一腔体用于供电芯膨胀伸展。

进一步地，在一些实施例的优选方案中，电池模组还包括缓冲件，缓冲件设置于电芯背向缺口的一侧；于靠近缓冲件的一侧，缓冲件与相邻支架上的隔离件之间形成第二腔体，第二腔体与第一腔体相对设置，且第二腔体用于供电芯膨胀伸展。

进一步地，在一些实施例的优选方案中，电池模组还包括连接件，连接件设置于支架的外侧壁上，支架的外侧壁开设有连接口，连接口连通于放置槽，所有支架内的电芯通过连接口电连接于连接件，以形成电芯模组。

进一步地，在一些实施例的优选方案中，电池模组还包括安装架，安装架包括第一架体，于支架的层叠延伸方向且背向隔离件的一侧，第一架体盖设于电芯模组，以遮盖支架的放置槽。

进一步地，在一些实施例的优选方案中，安装架还包括垂直于第一架体的第二架体，第二架体盖设于连接件上。

进一步地，在一些实施例的优选方案中，电池模组还包括控制器和导电件，控制器安装于安装架的第一架体上，第一架体开设有通孔，导电件穿设于通孔，且连接件和控制器通过导电件电连接。

进一步地，在一些实施例的优选方案中，电池模组还包括第一激光焊接部和第二激光焊接部，第一激光焊接部设置于控制器上，第二激光焊接部设置于连接件上，第一激光焊接部和第二激光焊接部通过导电件电连接。

进一步地，在一些实施例的优选方案中，电池模组还包括锁紧件，沿支架的层叠延伸方向，锁紧件依次穿设于第一架体和所有的支架，且一端与第一架体连接，另一端与背离第一架体的支架连接，以使安装架和所有的支架相互连接。

进一步地，在一些实施例的优选方案中，电池模组还包括防火件，多个防火件分别设置于电芯模组的***和安装架的外侧，以围拢电芯模组。

与现有技术相比，本发明实施例提供的电池模组主要有以下有益效果：

该电池模组通过设置多个支架，在每个支架上开设放置槽，放置槽的槽底开设有与放置槽连通的缺口，并将所有支架沿放置槽的深度方向层叠设置，且每个支架的放置槽内均可以容置电芯，在支架的底壁设置隔离件，隔离件覆盖放置槽的缺口，将不同支架内的电芯隔离，这样，即使某个或多个支架内的电芯热失控甚至起火，也不容易蔓延到其他支架的电芯。另外，隔离件具有导热功能，放置槽内的电芯产生的热量可以通过隔离件快速传导出去，有利于提高电池模组的散热效率。显然，通过实施本发明的电池模组，可以有效降低电池模组中一个或多个电芯热失控进而蔓延到其他电芯的风险，且电芯产生的热量可以被快速转移导出，有利于降低整个电池模组热失控的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本发明实施例提供的电池模组的立体结构示意图；

图2是图1的电池模组的单个支架时的立体结构示意图；

图3是图2的电池模组的***示意图；

图4是图3的电池模组的支架的立体结构示意图；

图5是图3的电池模组的支架的另一立体结构示意图；

图6是图2的电池模组的支架和隔离件的立体结构示意图；

图7是图1的电池模组设置连接件的立体结构示意图；

图8是图7的电池模组设置安装架的立体结构示意图；

图9是图8的电池模组设置控制器的立体结构示意图；

图10是图9的电池模组设置锁紧件的***示意图；

图11是图9的电池模组的另一立体结构示意图；

图12是图11的电池模组的***示意图。

附图中的标号如下：

1、支架；11、放置槽；12、缺口；13、定位柱；14、定位孔；15、连接口；

2、电芯；20、电芯模组；3、隔离件；31、第一腔体；4、缓冲件；41、第二腔体；5、连接件；51、第二激光焊接部；

6、安装架；61、第一架体；62、第二架体；621、通孔；7、控制器；71、第一激光焊接部；8、导电件；9、锁紧件；

10、防火件；101、防火PC板；102、环氧树脂板；103、EVA壳体；104、EVA垫块。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。

此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明实施例提供一种电池模组，其中，该电池模组通过多个电芯2组合形成，本实施例的电芯2优选为软包电芯，优选为聚合物903867电芯，当然也可以是其他类型的电芯。另外，电池模组主要应用于电子设备的供电，当然，也可以为其他设备供电。

如图1至图5所示，电池模组包括多个支架1、电芯2和隔离件3，其中，支架1开设有放置槽11，放置槽11的槽底开设有与放置槽11相通的缺口12，所有的支架1沿放置槽的深度方向层叠设置。具体地，每个支架1开设放置槽11的一侧设有定位柱13，对应的另一侧设置有定位孔14，通过定位柱13与定位孔14凹陷配合即可层叠，定位精准；在本实施例中，于缺口12对应的位置上，电芯2容置于放置槽11；隔离件3设置于支架1的底壁(具体可以为隔离件3的外底壁，还可以为隔离件3的内底壁，也即放置槽11的槽底)，隔离件3抵接所述电芯2，且覆盖缺口12。需说明的是，具体在本实施例中，缺口12为一通孔，其中，电芯2的尺寸大于缺口12的尺寸。当然，在其他实施例中，缺口还可以呈蜂窝状，或栅格状等结构。

优选的，在本实施例中，支架1的材质可以为塑胶，这样，有利于降低整个电池模组的重量，当然支架1也可以采用其他材质；隔离件3优选但不限于为云母片，云母片可根据厚度耐温500～1000℃不等，导热率高达2.0。

本实施例中，隔离件3与支架1可以通过模内注塑工艺一体成型，例如隔离件3可以完全置于支架1的内部，因此可以忽略隔离件3的厚度，有利于减小整个电池模组的体积。每个支架1上的放置槽11数量可以根据需要设置，本实施例中每个支架1开设有两个放置槽11。

可以理解的是，该电池模组的工作原理大致如下：该电池模组通过设置多个支架1，在每个支架1上开设放置槽11，放置槽11的槽底开设有与放置槽11连通的缺口12，并将所有支架1沿放置槽11的深度方向层叠设置，且每个支架1的放置槽11内均可以容置电芯2，在支架1的底壁设置隔离件3，隔离件3覆盖放置槽11的缺口12，将不同支架1内的电芯2隔离，这样，即使某个或多个支架1内的电芯2热失控甚至起火，也不容易蔓延到其他支架1的电芯。另外，隔离件3与电芯2抵接，因此，放置槽11内的电芯2产生的热量可以通过隔离件3快速传导出去，有利于提高电池模组的散热效率。

综上，相比现有技术，电池模组至少具有以下有益效果：该电池模组可以有效降低电池模组中一个或多个电芯2热失控进而蔓延到其他电芯2的风险，且电芯2产生的热量可以被快速转移导出，有利于降低整个电池模组热失控的风险。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图1至图12，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

进一步地，作为本发明一种实施例中的一些具体实施方式，如图6所示，隔离件3与放置槽11的槽底之间在缺口12对应的位置上形成第一腔体31，第一腔体31用于供电芯2膨胀伸展。需说明的是，第一腔体31的深度方向与缺口12的深度方向相反。具体在本实施例中，为简化支架1的结构，及更快地将电芯2产生的热量传导出去，第一腔体31的深度等于缺口12的深度，且第一腔体31的尺寸与缺口12的尺寸相同。当然，在其他实施例中，第一腔体31的深度可以与缺口12的深度不同，但此种情况下，第一腔体31的深度与缺口12的深度之和通常等于缺口12对应位置处上支架1的厚度。

可以理解的是，基于聚合物电芯2的特性，当聚合物电芯2受热膨胀或长期使用后，电芯2中心会产生4％～8％的膨胀，因此，为了提高电芯2的使用寿命和电池模组的安全性，支架1上需要预留供电芯2膨胀的膨胀空间，通过本实施例，在支架1和隔离件3模内注塑时形成了第一腔体31，当电芯2的中心膨胀时，可以朝缺口12的方向伸展至第一腔体31内，成功解决了电芯2膨胀带来的安全隐患。

进一步地，作为本发明一种实施例中的一些具体实施方式，如图2所示，电池模组还包括缓冲件4，缓冲件4贴附于电芯2背向缺口12的一侧，于靠近缓冲件4的一侧，缓冲件4与相邻支架1上的隔离件3之间形成第二腔体41，第二腔体41与第一腔体31相对设置，且第二腔体41用于供电芯2往背离缺口12的方向膨胀伸展。

示例性的是，每个放置槽11对应设置两个缓冲件4，两个缓冲件4分别设置于电芯2的上下两端，因此两个缓冲件4之间形成该第二腔体41，第二腔体41与第一腔体31相对设置，当电芯2的中心膨胀时，可以朝两侧伸展，其中一侧延伸至第一腔体31，另一侧延伸至第二腔体41。当然，每个放置槽11也可以只设置一个缓冲件4，缓冲件4呈环状，环状的中空位置形成第二腔体41，或者每个放置槽11也可以设置其他数量的缓冲件4，缓冲件4的数量根据实际需求设置即可。优选的，缓冲件4可以但不限于为泡棉、硅胶垫等，缓冲件4还可以提高电芯模组20的抗跌落性能。

进一步地，作为本发明一种实施例中的一些具体实施方式，如图2和图7所示，电池模组还包括连接件5，连接件5设置于支架1的外侧壁上，支架1的外侧壁开设有连接口15，连接口15连通于放置槽11，所有支架1内的电芯2通过连接口15电连接于连接件5，以形成电芯模组20。

可以理解的是，所有的支架1层叠后，在所有支架1同一边的外侧壁上设置连接件5，并在该外侧壁上开设连通放置槽11的连接口15，所有支架1内的电芯2可以通过该连接口15与连接件5电连接，从而实现所有电芯2之间的串并联，最终形成一个电芯模组20。

另外，连接件5优选为PCB连接板，本实施例中，共有12个电芯2，通过连接件5形成三串四并电芯模组。

进一步地，作为本发明一种实施例中的一些具体实施方式，如图8所示，电池模组还包括安装架6，安装架6包括第一架体61，电芯模组20于支架1的层叠延伸方向，且背向隔离件3的一侧，第一架体61盖设于电芯模组，最外侧支架1的放置槽11。可以理解的是，安装架6遮蔽电芯模组20，以遮盖位于电芯模组20最外侧的支架1的放置槽11，可以避免该支架1上的电芯2受到碰撞而损坏，有利于保护电芯2，延长电芯2的使用寿命。

进一步地，作为本发明一种实施例中的一些具体实施方式，如图7和图8所示，安装架6还包括相互连接且垂直于的第一架体61的第二架体62，第二架体62覆盖于连接件5上。可以理解的是，第一架体61和第二架体62的形状优选为板状，第一架体61用于保护最外侧支架1上的电芯2，而第二架体62可以保护连接件5，避免连接件5受到冲击碰撞。

进一步地，作为本发明一种实施例中的一些具体实施方式，如图9所示，电池模组还包括控制器7和导电件8，控制器7安装于安装架6的第一架体61上，第一架体61开设有通孔621，导电件8穿设于通孔621，且连接件5和控制器7通过导电件8电连接。

示例性的是，安装架6的第一架体61背离电芯2的一侧开设有安装槽，控制器7可以安装于该安装槽内，连接件5被覆盖于第二架体62之下，连接件5可以通过导电件8穿过通孔621与控制器7电连接，通过控制器7实现对电芯2充放电的控制和保护。

优选的，导电件8的材质为镍，控制器7可以但不限于为PCM保护板。常见的数码或者消费类聚合物电池包方案的PCM保护板一般都是直接放置在软包电芯2的顶面上，PCM保护板朝向电芯2的电极，容易和聚合物电芯2短路，也容易刺破聚合物电芯2，引起起火等风险，相比较而言，本实施例的控制器7设置于安装架6的第一架体61，没有朝向电芯2的电极，防止电芯2与控制器7之间互相产生热累积，有利于避免电芯2热失控，

进一步地，作为本发明一种实施例中的一些具体实施方式，如图7和图9所示，电池模组还包括第一激光焊接部71和第二激光焊接部51，第一激光焊接部71设置于控制器7上，第二激光焊接部51设置于连接件5上，第一激光焊接部71和第二激光焊接部51通过导电件8电连接。

可以理解的是，常见的聚合物类电池模组的大电流放电的结构，一般都采用镍带和PCM保护板连接平面焊锡方式，这种连接方式易产生锡珠锡渣，锡珠锡渣跌落在保护板和电芯2之间，存在短路隐患，且该连接方式生产效率低、成本高；相比较而言，本实施例的电池模组的导电件8分别与连接件5和控制器7连接，连接时通过激光自动点焊工艺分别形成第一激光焊接部71和第二激光焊接部51，减少焊渣产生，可以满足20～30A大电流放电的需求。

进一步地，作为本发明一种实施例中的一些具体实施方式，电池模组还包括锁紧件9，沿支架1的层叠延伸方向，锁紧件9依次穿设于第一架体61和所有的支架1，且一端与第一架体61连接，另一端与背离第一架体61的支架1连接，以使安装架6和所有的支架1相互连接。

示例性的是，背离第一架体61的支架1内设置有铜螺母，铜螺母通过模内注塑工艺与该支架1一体成型，锁紧件9优选为长螺栓，长螺栓穿过所有的支架1，且一端与铜螺母螺纹连接，另一端锁紧安装架6的第一架体61，从而使得安装架6与电芯模组20形成一体，提高电池模组的安全性，可以满足抗跌落测试，测试包括将电池模组跌落2个循环(将电池模组从1.2mm高处自由跌落，跌落6次，每个自由度面跌落一次为一个循环)，不起火不***且保证功能正常。安装架6的第一架体61上也开设有定位孔14，可以与最外侧支架1上的定位柱13凹陷配合，再通过长螺栓将安装架6锁紧。

进一步地，作为本发明一种实施例中的一些具体实施方式，如图4和图5所示，电池模组还包括防火件10，多个防火件10分别设置于电芯模组20的***和安装架6的外侧，以围拢电芯模组20。

示例性的是，防火件10包括五块防火PC板101和环氧树脂板102，五块防火PC板101设置于电芯模组20的四周和底部，其中一块防火PC板101会覆盖安装架6的第二架体62，环氧树脂板102设置于安装架6的第一架体61，覆盖于控制器7上，六块板围拢整个电芯模组20，控制器7通过插头线与外部设备连接，防火PC板101和环氧树脂板102形成防火屏障，使得电池模组可以达到UL94-V0防火等级，可以满足IEC62368认证对电池包的要求，可以满足130°高温条件下静止12小时、140°静止1小时的热冲击测试。优选的，防火件10外表面还设有EVA壳体103和EVA垫块104，有利于增强电池包的抗摔性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电池模组，其特征在于，包括：

多个支架，所述支架开设有放置槽，所述放置槽的槽底开设有与所述放置槽相通的缺口；所有的所述支架沿所述放置槽的深度方向层叠设置；

电芯，容置于所述放置槽；

隔离件，设置于所述支架的底壁，并覆盖所述缺口，且所述隔离件用于将不同所述支架内的所述电芯隔离。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述隔离件与所述放置槽的槽底之间形成第一腔体，所述第一腔体用于供所述电芯膨胀伸展。

3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括缓冲件，所述缓冲件设置于所述电芯背向所述缺口的一侧；于靠近所述缓冲件的一侧，所述缓冲件与相邻所述支架上的所述隔离件之间形成第二腔体，所述第二腔体与所述第一腔体相对设置，且所述第二腔体用于供所述电芯膨胀伸展。

4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括连接件，所述连接件设置于所述支架的外侧壁上，所述支架的外侧壁开设有连接口，所述连接口连通于所述放置槽，所有所述支架内的所述电芯通过所述连接口电连接于所述连接件，以形成电芯模组。

5.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括安装架，所述安装架包括第一架体，于所述支架的层叠延伸方向且背向所述隔离件的一侧，所述第一架体盖设于所述电芯模组，以遮盖所述支架的所述放置槽。

6.根据权利要求5所述的电池模组，其特征在于，所述安装架还包括垂直于所述第一架体的第二架体，所述第二架体盖设于所述连接件上。

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控制器和导电件，所述控制器安装于所述安装架的所述第一架体上，所述第一架体开设有通孔，所述导电件穿设于所述通孔，且所述连接件和所述控制器通过所述导电件电连接。

8.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括第一激光焊接部和第二激光焊接部，所述第一激光焊接部设置于所述控制器上，所述第二激光焊接部设置于所述连接件上，所述第一激光焊接部和所述第二激光焊接部通过所述导电件电连接。

9.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锁紧件，沿所述支架的层叠延伸方向，所述锁紧件依次穿设于所述第一架体和所有的所述支架，且一端与所述第一架体连接，另一端与背离所述第一架体的所述支架连接，以使所述安装架和所有的所述支架相互连接。

10.根据权利要求5-9任一项所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括防火件，多个所述防火件分别设置于所述电芯模组的***和所述安装架的外侧，以围拢所述电芯模组。

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