CN114400414B - 电芯模组及电池包 - Google Patents

Abstract

本申请涉及动力电池技术领域，尤其是涉及一种电芯模组及电池包，电芯模组包括：第一壳体，第一壳体形成有多个用于容纳电芯第一容置部；第二壳体，第二壳体形成有多个用于容纳电芯的第二容置部；第一壳***于第二壳体的上方，第一容置部的数量少于第二容置部的数量，第一容置部与第二容置部错位设置。本申请提供的电芯模组，能够显著提高电芯在电池包内的稳定性和安全性，并且能够充分利用电池包内部空间，装配过程便捷并且装配效率大幅度提高。

Description

电芯模组及电池包

技术领域

本申请涉及动力电池技术领域，尤其是涉及一种电芯模组及电池包。

背景技术

目前，现有的电池包内的电芯大多采用逐一装配的方式，不仅装配效率低、装配过程复杂，而且电芯在电池包的内部承受压强、压力的能力较差，从而影响电芯在电池包内的稳定性，并且由于电芯需要逐一排布、堆放，对每一个电芯均需要进行加固，占用了大量电池包的内部空间，导致电池包内的空间利用率低，也影响电池包整包的能量密度。

发明内容

本申请的目的在于提供一种电芯模组及电池包，以在一定程度上解决现有技术中存在的现有的电池包电芯装配过程复杂、电池包内部空间利用率低的技术问题。

本申请提供了一种电芯模组，包括：第一壳体，所述第一壳体形成有多个用于容纳电芯的第一容置部；

第二壳体，所述第二壳体形成有多个用于容纳所述电芯的第二容置部；

所述第一壳***于所述第二壳体的上方，所述第一容置部的数量少于所述第二容置部的数量，所述第一容置部与所述第二容置部错位设置。

在上述技术方案中，进一步地，所述第一壳体和所述第二壳体均具有U型结构；所述第一壳体的内部沿第一方向顺次间隔排布有多个第一隔挡，以将所述第一壳体的内部空间分隔出多个沿所述第一方向排布的所述第一容置部；

所述第二壳体的内部沿第一方向顺次间隔排布有多个第二隔挡，以将所述第二壳体的内部空间分隔出多个沿所述第一方向排布的所述第二容置部；

所述第一隔挡不与所述第二隔挡对齐。

在上述任一技术方案中，进一步地，每一所述第一容置部内设置有至少一个所述电芯，当每一所述第一容置部内的所述电芯的数量多于一个时，多个所述电芯沿第二方向间隔设置；

每一所述第二容置部内设置有至少一个所述电芯，当每一所述第二容置部内的所述电芯的数量多于一个时，多个所述电芯沿第二方向间隔设置；

所述第二方向与所述第一方向垂直。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述第一壳体的数量为至少两个，至少两个所述第一壳体沿所述第一方向顺次排布，相邻的两个所述第一壳体之间形成预定间隔。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述第一隔挡和所述第二隔挡的高度均小于所述电芯的厚度；

所述第一隔挡和所述第二隔挡均形成有导向部。

在上述任一技术方案中，进一步地，多个所述第一壳体中的一个所述第一壳体与所述第二壳体之间形成第一台阶部；

多个所述第一壳体中的另一个所述第一壳体与所述第二壳体之间形成第二台阶部；

所述第一台阶部的宽度为所述电芯的宽度的1/3-1/2；所述第二台阶部的宽度为所述电芯的宽度的1/5-1/3。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述电芯的长度为X，200mm≤X≤600mm；所述电芯的宽度为Y，85mm≤Y≤175mm；所述电芯的厚度Z，50mm≤Z≤61mm。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述电芯模组还包括导热构件，所述导热构件设置于所述第一壳体与所述第二壳体之间，所述电芯面积最大的一个表面与所述导热构件接触；

所述电芯另一个面积最大的表面与所述第一容置部和所述第二容置部的槽体结构的底壁面贴合。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述导热构件的内部设有热传导媒介，所述导热构件具有平板结构，所述导热构件的厚度为6-8.5mm。

本申请还提供了一种电池包，包括多个上述任一技术方案所述的电芯模组，因而，具有该电芯模组的全部有益技术效果，在此，不再赘述。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供的电芯模组包括：第一壳体，第一壳体形成有多个用于容纳电芯第一容置部；第二壳体，第二壳体形成有多个用于容纳电芯的第二容置部的第二容置部；第一壳***于第二壳体的上方，第一容置部的数量少于第二容置部的数量，第一容置部与第二容置部错位设置。

本申请提供的电芯模组，能够显著提高电芯在电池包内的稳定性和安全性，并且能够充分利用电池包内部空间，装配过程便捷并且装配效率大幅度提高。

本申请提供的电池包，包括上述所述的电芯模组，并且电芯模组的数量为多个，因而，通过将多个电芯模组按照一定的规律分成多行、多列、多层的矩阵形式设置于电池包内，能够充分利用电池包的内部空间，并且能够优化电池包内的汇流排、线束等的布局和走向，电芯在电池包内具有更强的稳定性和安全性以及更高的能量密度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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。

图1为本申请实施例提供的电芯模组的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的电芯模组的第二壳体的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的电芯模组的第二壳体的另一视角图；

图4为本申请实施例提供的电芯模组的另一结构示意图。

附图标记：

1-第一壳体，101-第一容置部，102-第一隔挡，2-第二壳体，201-第二容置部，202-第二隔挡，3-导热构件，301-进液管，302-出液管，4-电芯，5-导向部，6-第一台阶部，7-第二台阶部，8-预定间距，9-固定部，a-第一方向，b-第二方向。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。

基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，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，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。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。

下面参照图1至图4描述根据本申请的实施例所述的电芯模组及电池包。

参见图1至图4所示，本申请的实施例提供了一种电芯模组，电芯模组包括第一壳体1、第二壳体2和导热构件3，其中，第一壳体1形成有多个第一容置部101，第二壳体2形成有多个第二容置部201，第一容置部101和第二容置部201均用于容纳电芯4。第一壳体1设置于第二壳体2的上方，并且第一容置部101的数量与第二容置部201的数量不相同，第一容置部101的数量少于第二容置部201的数量，优选地，第一容置部101的数量比第二容置部201的数量少一个，以使得第一壳体1所容纳的电芯4的数量少于第二壳体2所容纳的电芯4的数量，从而使得第一壳体1内和第二壳体2内的所有电芯4分成上下两层设置，并且位于第一壳体1内的上层电芯4与位于第二壳体2内的下层电芯4能够错层设置，这样的电芯4布置方式不仅能够使得上下两层电芯4堆叠的更稳定，并且多个第一容置部101、多个第二容置部201顺次排列地较为紧密，从而能够减少电芯4与电芯4之间的距离，从而在电池包内部有限的空间内能够布置更多的电芯4，提高电池包内部空间的利用率，也提高了电池包的能量密度，有利于电池包整包的电气、热管理方案的布局设计。

进一步地，第一壳体1和第二壳体2均具有U型槽结构。具体地，以第一壳体1为例，第一壳体1包括相互平行设置的第一壁板和第二壁板以及设置于第一壁板与第二壁板之间的底板，第一壁板、底板以及第二壁板共同围设U型结构，并且底板上沿第一方向a顺次等距间隔设置有多个第一隔挡102，从而将第一壳体1的内部空间分隔成沿第一方向a顺次排布的多个第一容置部101，每一个第一容置部101均具有U型槽结构，并且每一个容置部内均设置有电芯4，也就是说沿着第一方向a设置的两个电芯4被第一隔挡102分隔，既能够隔绝两个相邻的第一容置部101，而且最大程度上缩减了两个第一容置部101之间的间距，避免空间浪费。第二壳体2同理，本领域技术人员完全能够理解，在此不做过多赘述。

需要说明的是，由于第一容置部101的数量少于第二容置部201的数量，使得第一壳体1内的电芯4与第二壳体2内的电芯4错层设置，也就是说，第一个隔挡与第二隔挡202并不是对齐设置的，从而确保上下两层电芯4错位堆叠的稳定性。

优选地，第二容置部201的数量为7个或9个，第一容置部101的数量为6和或8个，第一容置部101的数量比第二容置部201的数量少一个，在实现分层、错位堆叠电芯4的情况下，尽可能多的容纳电芯4，确保使用本电芯模组的电池包的能量密度。

进一步地，以第二容置部201为例，第二容置部201内的设置的电芯4数量可以为一个，此时，第二容置部201的宽度与每一个电芯4的宽度近似相等，第二容置部201的长度与每一个电芯4的长度近似相等，确保电芯4在第二容置部201内的稳定性。优选地，在本申请，每一个第二容置部201的内电芯4数量为两个，两个电芯4沿第二方向b顺次排布，其中，第一方向a为在图1所示状态下的第二壳体2的长度方向，第二方向b为第二壳体2的宽度方向，此时第二容置部201的(沿第一方向a分布的)宽度与每一个电芯4的宽度近似相同，第二容置部201的(沿第二方向b分布的)长度与两个电芯4的长度之和近似相同，在将本电芯模组装配至电池包的壳体内的过程中，首先在各个第二容置部201内安装好电芯4，使得多个电芯4与第二壳体2作为一个整体被安装配置电池包内的指定位置处，第一壳体1同理，能够显著提高本电芯模组的装配效率以及装配精度。

更优选地，第一壳体1的沿第二方向b分布的两端均设置有具有片状结构的固定部9，固定部9形成有连接孔，使得将本电芯模组安装至电池包内后，固定部9能够与电池包内的固定横梁贴合，使用螺钉等紧固件穿过连接孔即可将固定部9固定于固定横梁上，能够免去传统的电芯模组采用焊接结构，无需要使用扎带固定，有助于简化本电芯模组的装配过程的难度和繁琐程度，也不需要考虑单个电芯4逐一进行堆叠、安装时产生的累积公差。

进一步地，当第二容置部201内的电芯4数量为两个时，单个电芯4的长度X为20-300mm，使得两个电芯4的总长度也在400-600mm左右，单个电芯4的宽度Y为200-300mm，由于现有的电池包的高度基本为130-145mm，为保证能量密度和空间利用率，单个电芯4的厚度Z为50-61mm。

当第二容置部201内的电芯4数量为一个时，单个电芯4的长度X为400-600mm，宽度和高度不变，相当于将两个电芯4的电量合并，能够简化本电芯模组的结构以及装配过程的繁琐性。

此外，由于相邻的两个第一容置部101、第二容置部201内的电芯4被第一隔挡102和第二隔挡202分隔，相较于现有的采用气凝胶的隔绝方式，需要将气凝胶安置于两个电芯4之间，并且放置气凝胶前需要去掉气凝胶的背胶纸，增加了装配过程的繁琐性，也增加了装配耗时，同时气凝胶本身的成本是非常贵的。本申请提供的电芯模组，可以利用自动化机器进行按照需要的轨迹在第一容置部101和第二容置部201内进行涂胶，节省人工成本，同时可以节省使用气凝胶的成本。

需要说明的是，每一个电芯4均设置有极柱，其中极柱可分为正极和负极，为便于电路连接以及线缆布局，以实现高压连接；在沿着第二方向b分布的多个第二容置部201内的多个电芯4的极柱沿第一方向a分布，也就是说，在这种情况下，电芯4的极柱设置在同一侧。而在同一个第二容置部201中的两个电芯4应当在第二方向b上背离设置，也就是说，在第二容置部201中的两个的电芯4的极柱均朝外设置，两个电芯4的背离极柱的一端面相互靠近或贴合。第一容置部101内的电芯4设置的方式与上述相同，本领域技术人员完全能够理解。

优选地，第二容置部201内的两个电芯4设置有极柱的端面相对第一容置部101的在第二方向b上的两端部的开口突出1mm-3mm，从而确保将电芯4使用自动化设备装配至第二容置部201内时电芯4与第二容置部201(或者说第二壳体2)之间存在预留位置关系，以确保自动化设备能够通过操作预留位置自动进行装配，同时，电芯4的极柱相对第二壳体2凸起，还能够便于后续汇流排、线缆等的连接以及排布。第一容置部101与第一容置部101内的电芯4同理。

进一步地，第一壳体1的数量为两个，两个第一壳体1的第一容置部101的总数量比第二容置部201的数量少一个，或者将第一壳体1分成两部分，两部分的第一壳体1的第一容置部101的数量相同，并且总数比第二容置部201的数量少一个。两个或两部分第一壳体1间隔设置，以使相邻的两个或两部分第一壳体1之间形成预定间距8，预定间距8用于布线或者设置电池包其他的必要器件。

进一步地，第一容置部101和第二容置部201均具有三处开口的U型槽结构，分别为沿第二方向b分布的两端开口以及面对底壁面的顶端开口，其中第一容置部101的顶端开口朝下，第二容置部201的顶端开口朝上，并且在第一容置部101的底壁面的内表面和第二容置部201的底壁面的内表面均进行涂胶处理，以使得电芯4能够以胶粘的方式固定在第一壳体1上和第二壳体2内，以确保电芯4在第一壳体1和第二壳体2内的稳定性。

进一步地，第一隔挡102和第二隔挡202均具有平板结构，并且第一隔挡102和第二隔挡202靠近第一容置部101和第二容置部201的顶端开口处适当减薄形成导向部5，在图1和图3所示状态下，第一隔挡102的导向部5沿着从上至下的方向厚度逐渐较小，第二隔挡202的导向部5沿着从上至下的方向厚度逐渐增大，以便于将电芯4安置于第一容置部101和第二容置部201。更进一步地，第一隔挡102和第二隔挡202的高度略小于电芯4的厚度并大于电芯4一般的厚度，既能够保证电芯4在第一容置部101和第二容置部201内的稳定性，还能够避免第一隔挡102和第二隔挡202干扰电芯4与冷却构件之间的导热效果。

优选地，第一壳体1的两端壁板和第二壳体2的两端壁板也形成有导向部5。

进一步地，由于第一壳体1与第二壳体2是错位设置的，使得本电芯模组在第一方向a上的两端，第一壳体1与第二之间分别形成第一台阶部6和第二台阶部7，并且第一台阶部6的宽度优选为Y/3-Y/2，第二台阶部7的宽度优选为Y/5-Y/3，这样的设置方式，能够确保两个第一壳体1之间产生预留间隔，以使预定间隔内具有更优的线束空间，优化线缆的排布和走向，同时第一台阶部6和第二台阶部7还能够作为安装空间用于安装电池包的其他必要器件，例如汇流排、极柱等。

进一步地，导热构件3具有平板结构，并且平板结构的内部中空，导热构件3的内部流动有热传导媒介，导热构件3设置于第一壳体1与第二壳体2之间，位于第一壳体1内的电芯4的下表面和位于第二壳体2内的电芯4的上表面分别与导热构件3的上下表面接触。优选地，导热构件3的长度和宽度不小于第二壳体2的长度和宽度。更优选地，电芯4以平置的方式设置在第一容置部101和第二容置部201内，使得电芯4面积最大的两个壁面作为上表面和下表面，使得第一容置部101内的电芯4的上表面与第一容置部101的槽体底壁面之间具有较大的粘接面积，下表面与导热构件3也具有较大的接触面积即导热面积，第二容置部201内的电芯4同理，从而能够确保电芯4与第一壳体1和第二壳体2的粘接强度，还能够确保电芯4与导热构件3之间的导热效果和导热效率，而且这样堆叠的电芯4也更稳定跟更可靠，能够承受更强的强度。

导热构件3内的热传导媒介可以为冷却液，以在高温环境下如夏季吸收电芯4放电过程中释放的热量，热传导媒介还可以为升温后的具有一定温度的液体，在低温环境下如冬季对电芯4进行一定程度的加热，以确保在低温环境中电芯4能够正常工作。

此外，需要说明的是，由于电芯4的面积较大的壁面与导热构件3接触，使得导热构件3的厚度在6-8.5mm具有较薄厚度的情况下即可即可承受第一壳体1以及多个电芯4的重量，避免导热构件3局部压强过大，导致导热构件3容易受损。

进一步地，电芯4通过胶粘的方式与导热构件3固定，优选地，电芯4与第一壳体1、第二壳体2之间固定的胶以及电芯4与导热构件3之间的胶均为具有一定流动性的结构胶，以便消除因第一壳体1、第二壳体2以及导热构件3的平面度而造成的粘接面积不足的问题，保证电芯4的粘接强度。

进一步地，导热构件3设置有进液管301和出液管302，进液管301用于向导热构件3内注入热传导媒介，出液管302用于排出导热构件3内的热传导媒介，优选地，进液管301和出液管302设置于导热构件3的上表面的中间位置，并且沿第二方向b间隔设置，使得进液管301和出液管302刚好能够位于两个第一壳体1之间的预定间隔内，壁面影响电芯4的排布，并且充分利用电池包的内部空间。

综上所述，本申请提供的电芯模组，能够显著提高电芯在电池包内的稳定性和安全性，并且能够充分利用电池包内部空间，装配过程便捷并且装配效率大幅度提高。

本申请的实施例还提供一种电池包，包括多个上述任一实施例所述的电芯模组，因而，具有该电芯模组的全部有益技术效果，在此，不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种电芯模组，其特征在于，包括：第一壳体，所述第一壳体形成有多个用于容纳电芯的第一容置部；

第二壳体，所述第二壳体形成有多个用于容纳所述电芯的第二容置部；

所述第一壳***于所述第二壳体的上方，所述第一容置部的数量少于所述第二容置部的数量，所述第一容置部与所述第二容置部错位设置；

所述第一壳体和所述第二壳体均具有U型结构，所述第一壳体的U型结构的开口与所述第二壳体的U型结构的开口相向布置；所述第一壳体的内部沿第一方向顺次间隔排布有多个第一隔挡，以将所述第一壳体的内部空间分隔出多个沿所述第一方向排布的所述第一容置部；

所述第二壳体的内部沿第一方向顺次间隔排布有多个第二隔挡，以将所述第二壳体的内部空间分隔出多个沿所述第一方向排布的所述第二容置部；

所述第一隔挡不与所述第二隔挡对齐；相邻两个所述电芯被所述第一隔挡或所述第二隔挡分隔；

多个所述第一壳体中的一个所述第一壳体与所述第二壳体之间形成第一台阶部；

多个所述第一壳体中的另一个所述第一壳体与所述第二壳体之间形成第二台阶部；

所述第一台阶部和所述第二台阶部作为安装空间用于安装电池包的必要器件；

所述第一隔挡和所述第二隔挡的高度均小于所述电芯的厚度；

所述第一隔挡和所述第二隔挡均形成有导向部；所述第一隔挡的导向部沿着从上至下的方向厚度逐渐减小，所述第二隔挡的导向部沿着从上至下的方向厚度逐渐增大；

在将所述电芯模组装配至电池包的壳体内的过程中，先在每一个所述第二容置部和每一个所述第一容置部内安装好所述电芯，所述第二壳体与多个所述电芯作为一个整体安装至所述电池包内的指定位置，所述第一壳体与多个所述电芯作为一个整体安装至所述电池包内的指定位置。

2.根据权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，每一所述第一容置部内设置有至少一个所述电芯，当每一所述第一容置部内的所述电芯的数量多于一个时，多个所述电芯沿第二方向间隔设置；

每一所述第二容置部内设置有至少一个所述电芯，当每一所述第二容置部内的所述电芯的数量多于一个时，多个所述电芯沿第二方向间隔设置；

所述第二方向与所述第一方向垂直。

3.根据权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述第一壳体的数量为至少两个，至少两个所述第一壳体沿所述第一方向顺次排布，相邻的两个所述第一壳体之间形成预定间隔。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电芯模组，其特征在于，

所述第一台阶部的宽度为所述电芯的宽度的1/3-1/2；所述第二台阶部的宽度为所述电芯的宽度的1/5-1/3。

5.根据权利要求4所述的电芯模组，其特征在于，所述电芯的长度为X，200mm≤X≤600mm；所述电芯的宽度为Y，85mm≤Y≤175mm；所述电芯的厚度Z，50mm≤Z≤61mm。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的电芯模组，其特征在于，所述电芯模组还包括导热构件，所述导热构件设置于所述第一壳体与所述第二壳体之间，所述电芯面积最大的一个表面与所述导热构件接触；

所述电芯另一个面积最大的表面与所述第一容置部和所述第二容置部的槽体结构的底壁面贴合。

7.根据权利要求6所述的电芯模组，其特征在于，所述导热构件的内部设有热传导媒介，所述导热构件具有平板结构，所述导热构件的厚度为6-8.5mm。

8.一种电池包，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的电芯模组，所述电芯模组的数量为多个。