CN208570676U - 电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池模组，其中，电池模组包括多个电池单元(1)，每个极柱(13)电池单元(1)均包括绝缘的第一壳体(11)；第二壳体(2)，各个极柱(13)电池单元(1)沿电池模组的长度方向排列且设在极柱(13)第二壳体(2)内；和绝缘层(14)，设在至少部分极柱(13)电池单元(1)的极柱与极柱(13)第二壳体(2)的内侧壁之间，且在极柱(13)电池单元(1)的高度方向上部分覆盖极柱(13)第一壳体(11)。此种电池模组将极柱与第二壳体之间采用绝缘片隔开，相当于增加了极柱与第二壳体之间的绝缘距离，能够提高电池模组的绝缘性能。

Description

电池模组

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池模组。

背景技术

近年来，电池模组被广泛地应用于为高功率的装置提供动力，例如电动车辆等。电池模组通过将多个电池单元串联或并联连接以实现较大的容量或功率。

目前的电池模组具有多个电池单元，电池单元采用塑料或复合材料等绝缘材质作为电池单元的壳体材料，同时电池模组采用金属壳体对多个电池单元进行密封。但是在实际使用中，在电池模组的金属壳体内部存在气态的电解液，当气态的电解液冷凝形成液态的电解液后可能会将电池单元的极柱与电池模组的金属外壳之间实现导通，从而导致电池模组短路。

为了提高这种电池模组的绝缘性能，目前的做法通常是增加电池单元的极柱和电池模组的金属外壳之间的距离，但是在实际使用中发现仍然难以达到较优的绝缘性能。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供了一种电池模组，能够提高电池模组内部的绝缘性能。

为实现上述目的，本实用新型的实施例提供了一种电池模组，包括：

多个电池单元，每个电池单元均包括绝缘的第一壳体；

第二壳体，各个电池单元沿电池模组的长度方向排列且设在第二壳体内；和

绝缘层，至少部分位于电池单元的极柱与第二壳体的内侧壁之间，且在电池单元的高度方向上部分覆盖第一壳体。

进一步地，电池单元还包括：

第一盖板，连接于第一壳体且封闭第一壳体的顶部开口，极柱设置于第一盖板且露出于第一盖板的远离第一壳体的一侧；

其中，绝缘层的上表面不低于极柱的上表面。

进一步地，绝缘层的一端固定于电池单元，每个电池单元的周向均环绕设有绝缘层，使各个电池单元与第二壳体之间以及相邻电池单元之间均设有绝缘层。

进一步地，各个电池单元相邻设置形成整体的成组电池，绝缘层围绕成组电池的整个外周设置，使得绝缘层仅位于成组电池的各侧壁与第二壳体之间。

进一步地，电池单元还包括第一盖板，第一盖板连接于第一壳体且封闭第一壳体的顶部开口；

绝缘层固定在各个电池单元的第一壳体的外侧壁、第一盖板的外壁或第二壳体的内侧壁上。

进一步地，第一壳体、绝缘层和第二壳体依次贴合设置。

进一步地，绝缘层采用软质绝缘材料。

进一步地，绝缘层的顶部设有弯折边，弯折边朝向远离第二壳体内壁的方向延伸。

进一步地，绝缘层与电池单元外壁或第二壳体内壁贴合的面采用粘接固定；或者绝缘层呈带状结构，绝缘层缠绕于电池单元的外周之后将两个自由端固定。

进一步地，第一盖板邻近第一壳体部分的外表面从内至外高度逐渐降低或阶梯式降低。

基于上述技术方案，本实用新型一个实施例的电池模组，内部各个电池单元具有绝缘的第一壳体，在至少部分电池单元的极柱与第二壳体的内侧壁之间设有绝缘层，且绝缘层在电池单元的高度方向上部分覆盖第一壳体。此种电池模组将极柱与第二壳体之间采用绝缘层隔开，相当于增加了极柱与第二壳体之间的绝缘距离，能够提高电池模组的绝缘性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型电池模组的一个实施例的分解示意图；

图2为本实用新型电池模组中的一个实施例的外形示意图；

图3为本实用新型电池模组中电池单元的一个实施例的结构示意图；

图4为图2所示电池模组沿A-A方向的剖视图；

图5为4中的K处放大图；

图6为本实用新型电池模组的另一个实施例的结构示意图。

附图标记说明

1、电池单元；11、第一壳体；12、第一盖板；13、极柱；14、绝缘层；141、弯折边；15、集流板；16、极耳；17、通气口；2、第二壳体；21、安装柱；22、减重槽；3、第二盖板。

具体实施方式

以下详细说明本实用新型。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本实用新型中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

此外，当元件被称作“在”另一元件“上”时，该元件可以直接在所述另一元件上，或者可以间接地在所述另一元件上并且在它们之间***有一个或更多个中间元件。另外，当元件被称作“连接到”另一元件时，该元件可以直接连接到所述另一元件，或者可以间接地连接到所述另一元件并且在它们之间***有一个或更多个中间元件。在下文中，同样的附图标记表示同样的元件。

为了在以下实施例中清楚地描述各个方位，图2中的坐标系对电池模组的各个方向进行了定义，x方向表示电池模组的长度方向；y方向在水平面内与x方向垂直，表示电池模组的宽度方向；z方向垂直于x和y方向形成的平面，表示电池模组的高度方向。基于此种方位定义，采用了“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系的描述，这仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型保护范围的限制。

发明人发现，目前电池模组通过增加电池单元的极柱和电池模组的金属壳体之间的距离，仍然难以达到较优的绝缘性能，主要原因在于，由塑料或复合材料制成的壳体虽然可以密封液态的电解液，但是由于塑料或复合材料本身材料所限，在长期使用的过程中，仍无法阻止气态的电解液向壳体外渗出，因此在电池模组的金属壳体内部存在气态的电解液。当电池模组在高低温交替环境下使用时，气态电解液容易冷凝形成液态的电解液，虽然极柱和电池模组金属壳体之间的距离增大可降低通过电解液导通的风险，但是在电解液发生流动的过程中，仍有可能使极柱和电池模组的金属壳体导通，从而产生绝缘问题。以该问题的发现为基础，本实用新型提出了一种改进的电池模组。

图1示意出了本实用新型电池模组的一个实施例的分解示意图。在该实施例中，电池模组可包括第二壳体2和多个电池单元1，各个电池单元1沿电池模组的长度方向排列且设在第二壳体2内，相邻电池单元1的宽表面彼此面对，可接触设置或间隔预设距离设置，各个电池单元1可根据需求串联和/或并联设置。在第二壳体2的顶部开口处设有第二盖板3，第二盖板3将第二壳体2的顶部开口封闭。第二壳体2和第二盖板3可采用金属材料。

图2示意出了电池模组的外形示意图。在装配完成后，第二壳体2和第二盖板3形成密封的模组外壳。在第二壳体2沿长度方向端板的两个角部位置设有安装柱21，可通过紧固件沿高度方向穿设在安装柱21的孔内以将电池模组固定于设备基体上。为了降低安装难度，安装柱21可仅覆盖第二壳体2的部分高度。为了减轻第二壳体2的重量，可以在第二壳体2沿长度方向端板上设置减重槽22。

图3为电池模组中电池单元的结构示意图。每个电池单元1均包括绝缘的第一壳体11和第一盖板12，第一盖板12连接于第一壳体11且封闭第一壳体11的顶部开口。第一壳体11和第一盖板12可采用绝缘材料。

在第一壳体11内设有电极组件和电解液，电极组件和电解液可以在电化学反应中产生能量。参考图4，电极组件沿电池单元1长度方向(对应于电池模组的宽度方向)的两端分别设有极耳16，正负极对应的极耳16分别通过集流板15连接导通。集流板15的顶端设有弯折部，极柱13设在第一盖板12上与弯折部对应的位置，且且露出于第一盖板12的远离第一壳体11的一侧。由此，两个极柱13分别与电极组件的正负极连导通。进一步地，在第一盖板12上还可设置通气口17，通气口17用于将电池单元1内部的气体排放到外部，起到安全作用。

仍参考图3，在该实施例中，每个电池单元1的周向均环绕设有绝缘层14，使各个电池单元1与第二壳体2之间以及相邻电池单元1之间均设有绝缘层14。绝缘层14的底部高度段贴设在电池单元1的第一壳体11外壁上，顶部高于第一盖板12，以使得各个电池单元1布置在第二壳体2中时，绝缘层14位于电池单元1的极柱与第二壳体2的内侧壁之间。总之，将绝缘层14设在至少部分电池单元1的极柱与第二壳体2的内侧壁之间的结构均在本实用新型的保护范围之内。

由于第一壳体11采用塑料或复合材料可能会存在电解液向外渗透的现象，在第一壳体11与第二壳体2之间会存在气态电解液，而且在电池模组在高低温交替环境中使用时，气态电解液会冷凝为液态的电解液。该实施例将极柱13与第二壳体2之间采用绝缘层14隔开，相当于增加了极柱13与第二壳体2之间的绝缘距离，能够可靠地防止极柱13与第二壳体2之间通过气态电解液或冷凝后的电解液导电，从而提高电池模组的绝缘性能。

而且，在每个电池单元1的周向均环绕设有绝缘层14，还能使相邻电池单元1之间也通过绝缘层14进行隔离，防止相邻电池单元1的极柱13之间通过电解液导通，只能通过汇流条实现导通，可进一步提高电池模组内各电池单元1之间的绝缘性能。

从图3可以看出，绝缘层14在电池单元1的部分高度方向上覆盖第一壳体11，第一壳体11位于绝缘层14下部的区域均处于非包裹状态。由于第一壳体11采用绝缘材料，第二壳体2采用金属材料，两者之间可以实现绝缘，因此该实施例无需使绝缘层14整体包裹第一壳体11。此种设置方式能够减小电池模组的热阻，增加导热路径，可增强电池模组在工作过程中的散热效果，降低对冷却***的要求。

可选地，绝缘层14可采用具有一定宽度的带状结构，该带状结构可以预先包裹在电池单元1的外部，端部进行固定，再将各个电池单元1成组。或者也可将绝缘层14设置为具有一定宽度的环状结构，直接将绝缘层14套设在电池单元1的外部，再将各个电池单元1成组。

可选地，绝缘层14采用软质绝缘材料。软质绝缘材料易于包裹于电池单元1的外部，无需提前加工成与电池单元1匹配的形状，可降低电池模组的制造难度。而且，软质绝缘材料可选择较薄的厚度，不会降低电池模组的能量密度。

图4为图2所示电池模组沿着A-A方向的剖视图。第一壳体11和第一盖板12之间，以及第二壳体2和第二盖板3之间可通过激光焊接实现密封固定。极柱13的顶端与第二盖板3之间存在预设距离。电池单元1在沿电池模组宽度方向的两侧位于极柱13与第二壳体2的内壁之间设有绝缘层14。

为了更清楚地示意出绝缘层14的设置位置，如图5所示的K处放大图。在将成组后的电池单元1安装于第二壳体2内之后，第一壳体11、绝缘层14和第二壳体2依次贴合设置。在保证电池单元1容易放入第二壳体2的情况下，贴合设置的方式可使绝缘层14的固定更牢固，防止绝缘层14的粘接等固定部位受到腐蚀后发生脱落，可保证电池模组长期使用的绝缘性。

绝缘层14的上表面不低于极柱13的上表面，较优地可高于极柱13。该结构可明显地增加极柱13与第二壳体2之间的绝缘距离，可靠地将极柱13与第二壳体2隔离，从而提高电池模组的绝缘性能。可替代地，绝缘层14的上表面也可仅高于第一盖板12的上表面，但是低于极柱13的上表面，也能起到优化绝缘效果的作用。绝缘层14覆盖第一壳体11侧壁顶部的高度只要能满足使绝缘层14紧密固定即可，减小绝缘层14在高度方向上覆盖面积可保证电池单元1的散热效果。

第一盖板12邻近第一壳体11部分的外表面从内至外高度逐渐降低或者阶梯式降低，利于使液态的电解液顺着第一盖板12的外表面流下，从而远离极柱13。在电解液流动至第一盖板12靠近第一壳体11侧壁的区域时，虽然可能会积聚电解液，但是由于受到绝缘层14的隔离作用，能够防止电解液将极柱13和第二壳体2导通。

在一个具体的实现结构中，电池模组可以是锂电池，第二壳体2和第二盖板3通过激光焊接形成密封结构。第二盖板3可选择3系铝合金，例如厚度为1.5mm。第二壳体2可选择5系铝合金，例如厚度为1.2mm。如图1所示，单个电池模组中设有5个电池单元1，通过串联的方式连接，每个电池单元1的第一壳体11外侧壁靠近顶部的区域均包覆有绝缘层14，绝缘层14可采用片状结构，材料可以为蓝膜或塑料等高绝缘材料。例如绝缘层14的厚度为0.1mm，宽度为10mm，绝缘层14的上表面可高出第一盖板6mm。可选地，电池单元1覆盖第一壳体11的高度占整个第一壳体11高度的比例范围可以是

1/15～1/2，以获得较好的散热性能，但不限于此。电池单元1的第一壳体11和第一盖板12均可采用高分子材料，壁厚为0.5mm。极柱13的材质为铝合金。电池模组成组后绝缘层14与第二壳体2直接接触，因此从极柱13与第二壳体2内壁之间的绝缘距离由于绝缘层14的存在而变长，从而提高了电池模组的绝缘性能。

在另一个实施例中，与图3所示实施例不同之处在于，绝缘层14不是围绕单个电池单元1的周向设置，而是各个电池单元1相邻设置形成整体的成组电池，绝缘层14围绕成组电池的整个外周设置，使得绝缘层14仅位于成组电池沿电池模组长度方向和宽度方向的各侧壁与第二壳体2之间，即在电池单元1成组之后再设置绝缘层14。该实施例能够在保证电池模组绝缘性能的基础上，进一步降低绝缘层14的设置难度，可提高加工效率，而且还能节省材料，从而降低电池模组的生产成本。

该实施例有三种实现方式，下面将分别给出：

其一，将绝缘层14固定在各个电池单元1的第一壳体11的外侧壁上，例如，在各个电池单元1成组之后，采用带状的绝缘层14整体包绕在成组电池单元1外侧壁的顶部区域，再整体放入第二壳体2中。此种方式能够实现绝缘层14与电池单元1的可靠固定，易于将成组的电池单元1装入第二壳体2中，在装入过程中绝缘层14不容易发生脱落。

其二，将绝缘层14固定在第二壳体2的内侧壁上。在各个电池单元1成组之后，直接装入第二壳体2内。此种方式能够使电池单元1的成组和固定绝缘层14的工序同时进行，可提高装配效率，从而提高电池模组的生产效率。

其三，将绝缘层14固定在第一盖板12的外壁上，绝缘层14可设计为截面呈L形结构，L形结构的横部用于固定绝缘层14，竖部将极柱13与第二壳体2的内壁隔开。对于电池单元1的侧壁与第二壳体2内壁接触的电池模组，此种方式无需改变原有第一壳体11和第二壳体2的配合公差，可直接在第一盖板12顶部增设绝缘层14。同样，此种固定方式也适用于每个电池单元1的周向均环绕设置绝缘层14的实施例。

在一些实施例中，绝缘层14呈具有预定宽度的环状结构，绝缘层14采用套设方式安装，使绝缘层14的设置更加快捷。或者绝缘层14呈长条带状结构，可缠绕在各个电池单元1外周或者成组电池的外周，或者贴合设在第二壳体2的内壁上，此种方式无需考虑绝缘层14与电池单元1、成组电池或第二壳体2内壁的配合要求，适应性强，提高绝缘层14固定的贴合度和牢固性。

进一步地，绝缘层14可采用不同的固定方式，绝缘层14与电池单元1外壁或第二壳体2内壁贴合的面采用粘接固定，可提高固定的可靠性。或者绝缘层14呈长条带状结构，绝缘层14缠绕在电池单元1的外周之后将两个自由端以粘接或其它方式固定，包括绝缘层14缠绕在单个电池单元1和成组电池的外周。此种方式可使绝缘层的固定更快捷，提高电池模组的生产效率。

图6示意出了本实用新型电池模组另一个实施例的结构示意图，与图5的不同之处在于，绝缘层14的顶部设有弯折边141，弯折边141朝向远离第二壳体2内壁的方向延伸。弯折边141与绝缘层14的主体部分可垂直或呈其它角度设置。该实施例能够增加极柱13与第二壳体2内侧壁支架内的爬电距离，爬电距离是沿绝缘层14的绝缘表面测得的极柱13与第二壳体2之间的最短路径，从而优化绝缘效果。

以上对本实用新型所提供的一种电池模组进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池模组，其特征在于，包括：

多个电池单元(1)，每个所述电池单元(1)均包括绝缘的第一壳体(11)；

第二壳体(2)，各个所述电池单元(1)沿电池模组的长度方向排列且设在所述第二壳体(2)内；和

绝缘层(14)，至少部分位于所述电池单元(1)的极柱(13)与所述第二壳体(2)的内侧壁之间，且在所述电池单元(1)的高度方向上部分覆盖所述第一壳体(11)。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电池单元(1)还包括：

第一盖板(12)，连接于所述第一壳体(11)且封闭所述第一壳体(11)的顶部开口，所述极柱(13)设置于所述第一盖板(12)且露出于所述第一盖板(12)的远离所述第一壳体(11)的一侧；

其中，所述绝缘层(14)的上表面不低于所述极柱(13)的上表面。

3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述绝缘层(14)的一端固定于所述电池单元(1)，每个所述电池单元(1)的周向均环绕设有所述绝缘层(14)，使得各个所述电池单元(1)与第二壳体(2)之间以及相邻所述电池单元(1)之间均具有所述绝缘层(14)。

4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，各个所述电池单元(1)相邻设置形成整体的成组电池，所述绝缘层(14)围绕所述成组电池的整个外周设置，使得所述绝缘层(14)仅位于成组电池的各侧壁与第二壳体(2)之间。

5.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于，所述电池单元(1)还包括第一盖板(12)，所述第一盖板(12)连接于所述第一壳体(11)且封闭所述第一壳体(11)的顶部开口；

所述绝缘层(14)固定在各个所述电池单元(1)的第一壳体(11)的外侧壁、第一盖板(12)的外壁或所述第二壳体(2)的内侧壁上。

6.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述第一壳体(11)、绝缘层(14)和第二壳体(2)依次贴合设置。

7.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述绝缘层(14)采用软质绝缘材料。

8.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述绝缘层(14)的顶部设有弯折边(141)，所述弯折边(141)朝向远离所述第二壳体(2)内壁的方向延伸。

9.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述绝缘层(14)与所述电池单元(1)外壁或第二壳体(2)内壁贴合的面采用粘接固定；或者所述绝缘层(14)呈带状结构，所述绝缘层(14)缠绕于所述电池单元(1)的外周之后将两个自由端固定。

10.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述第一盖板(12)邻近所述第一壳体(11)部分的外表面从内至外高度逐渐降低或阶梯式降低。