CN212625799U - 单体电池、电池模组及电动汽车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种单体电池、电池模组及电动汽车。该单体电池包括电池壳体和从电池壳体沿厚度方向冲压形成的缓冲凸棱，缓冲凸棱设置在电池壳体的膨胀区域***。该单体电池从电池壳体厚度方向冲压形成有缓冲凸棱，且缓冲凸棱设置在膨胀区域***，采用缓冲凸棱替代缓冲垫给单体电池提供膨胀所需的膨胀缓冲空间，在单体电池的膨胀区域发生膨胀后，由于缓冲凸棱的存在，避免多个单体电池堆叠时出现单体电池“压死”而出现释锂现象，有助于保障单体电池的使用寿命和安全性；由于缓冲凸棱为从电池壳体厚度方向冲压形成的凸棱，其与电池壳体一体成型，可有助于节省制造成本，降低加工难度，实现自动化生产，提高产品质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池模组技术领域，尤其涉及一种单体电池、电池模组及电动汽车。
背景技术
目前电动汽车用动力电池***，大多是由单体电池组成标准模组或者更大模块，安装到电池箱体后匹配BMS和热管理***组成。其中电池模组是指将多个单体电池按照串联、并联或串并联方式组合，以形成作为电源使用的组合体。
电池模组设计需要重点关注单体电池循环使用过程中的厚度膨胀问题，即单体电池在充电过程随着正极锂离子嵌入负极(如石墨层间)导致负极厚度增大，而在放电过程锂离子脱嵌后负极厚度恢复，类似一个呼吸过程循环往复。单体电池在循环使用过程SEI膜溶解、新SEI生成、负极结构坍塌和副反应产气等情况，都会导致单体电池厚度进一度发生膨胀。若电池模组设计中未预留膨胀缓冲空间或者膨胀缓冲空间不足，会导致电池“压死”，使得极片电解液浸润不足或者锂离子正负极迁移受阻从而出现释锂，循环寿命大打折扣甚至出现严重安全风险。
现有电池模组设计过程中，需在单体电池厚度方向设置缓冲垫，缓冲垫设置在相邻两个单体电池之间或者设置在单体电池与对应的模组外壳之间，用于提供电池循环使用过程所需的膨胀缓冲空间，即在电池循环使用单体电池发生厚度膨胀，挤压缓冲垫从而得到膨胀缓冲空间，从而保证电池寿命和安全。在电池模组中设置缓冲垫存在如下不足：1)增加电池模组制造的材料成本；2)由于单体电池为了提高能量密度会充分利用空间，极片较密，要求设计的缓冲垫宽度较窄，但较窄的缓冲垫存在机械手难以抓取或真空吸取，加工困难且无法实现自动化生产，并且最终获取的缓冲垫的产品不良率较高。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种单体电池、电池模组及电动汽车，以解决现有电池模组中设置缓冲垫所存在的制造成本高、加工困难且无法保障质量质量的问题。
本实用新型提供一种单体电池，包括电池壳体和从所述电池壳体沿厚度方向向外冲压厚度方向冲压形成的缓冲凸棱，所述缓冲凸棱设置在所述电池壳体的膨胀区域***。
优选地，所述电池壳体沿厚度方向设有相互平行的第一侧面和第二侧面；所述缓冲凸棱为单面凸棱，所述单面凸棱设置在所述第一侧面或者所述第二侧面上，所述单面凸棱的厚度大于或等于所述膨胀区域对应的膨胀厚度。
优选地，所述单面凸棱的厚度为1mm-2mm。
优选地，所述电池壳体沿厚度方向设有相互平行的第一侧面和第二侧面；所述缓冲凸棱包括两个双面凸棱，两个所述双面凸棱分别设置在所述第一侧面和第二侧面上；两个所述双面凸棱的厚度之和，大于或等于所述膨胀区域对应的膨胀厚度。
优选地，所述双面凸棱的厚度为0.5mm-1mm。
优选地，所述缓冲凸棱包括平行相对设置的两个第一凸棱，所述第一凸棱与所述单体电池的极片方向平行。
优选地，所述缓冲凸棱包括平行相对设置的两个第一凸棱和平行相对设置的两个第二凸棱，所述第一凸棱与所述单体电池的极片方向平行，所述第二凸棱与所述单体电池的极片方向垂直，两个所述第一凸棱和两个所述第二凸棱配合形成回型凸棱。
本实用新型提供一种电池模组，包括模组外壳，还包括至少两个上述单体电池，至少两个所述单体电池沿厚度方向堆叠设置在所述模组外壳内。
优选地，所述模组外壳包括模组端板、模组侧板、模组盖板、绝缘罩和线束隔离板；所述模组端板、所述模组侧板和所述模组盖板配合形成用于容置所述单体电池的容置腔体；所述绝缘罩设置在所述模组端板内侧，用于隔离所述模组端板和所述单体电池；所述模组盖板内侧集成有所述线束隔离板，所述线束隔离板与所述单体电池的极片相对设置。
本实用新型提供一种电动汽车，包括上述电池模组。
本实用新型实施例提供单体电池、电池模组及电动汽车，从电池壳体厚度方向冲压形成有缓冲凸棱，且缓冲凸棱设置在膨胀区域***，采用缓冲凸棱替代缓冲垫给所述单体电池提供膨胀所需的膨胀缓冲空间，在单体电池的膨胀区域发生膨胀后，由于缓冲凸棱的存在，避免多个单体电池堆叠时出现单体电池“压死”而出现释锂现象，有助于保障单体电池的使用寿命和安全性；由于缓冲凸棱为从电池壳体厚度方向冲压形成的凸棱，其与电池壳体一体成型，可有助于节省制造成本，降低加工难度，实现自动化生产，提高产品质量。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一实施例中单体电池的一立体图；
图2是图1所示的单体电池的俯视图；
图3是本实用新型一实施例中电池模组的一示意图。
图中：10、单体电池；11、电池壳体；12、缓冲凸棱；13、膨胀区域；14、极片；20、电池模组；21、模组端板；22、模组侧板；23、模组盖板；24、绝缘罩；25、线束隔离板。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。
本实用新型实施例提供一种单体电池10，如图1和图2所示，该单体电池10包括电池壳体11和从电池壳体11沿厚度方向冲压形成的缓冲凸棱12，缓冲凸棱12设置在电池壳体11的膨胀区域13***。
其中，电池壳体11是指单体电池10的外壳。一般来说，该电池壳体11可以采用铝材料制成。本示例中，电池壳体11可为方形壳体，在方形壳体内形成用于填充电解液的电化学反应腔，且电池壳体11上装配有单体电池10的极片14，该极片14一端设置在电池壳体11外侧，另一端伸入电化学反应腔，与电解液发生电化学反应。
一般来说，单体电池10的极片14包括正极片14和负极片14，在单体电池10循环使用过程中，由于SEI膜溶解和新SEI生成等电化学反应，会导致单体电池10的极片14涂膏位置发生膨胀，尤其是单体电池10的正极片14涂膏位置发生膨胀。本示例中，将电池壳体11上与极片14涂膏位置(尤其是正极片14涂膏位置)相对的区域确定为膨胀区域13。本示例中，从电池壳体11沿厚度方向冲压形成的缓冲凸棱12，可以理解为从电池壳体11的膨胀区域13***向外延伸出的用于提供膨胀缓冲空间的凸棱。
本实施例所提供的单体电池10中，从电池壳体11厚度方向冲压形成有缓冲凸棱12，且缓冲凸棱12设置在膨胀区域13***，采用缓冲凸棱12替代缓冲垫给单体电池10提供膨胀所需的膨胀缓冲空间，在单体电池10的膨胀区域13发生膨胀后，由于缓冲凸棱12的存在，避免多个单体电池10堆叠时出现单体电池10“压死”而出现释锂现象，有助于保障单体电池10的使用寿命和安全性；由于缓冲凸棱12为从电池壳体11厚度方向冲压形成的凸棱，其与电池壳体11一体成型，可有助于节省制造成本，降低加工难度，实现自动化生产，提高产品质量。
在一实施例中，电池壳体11沿厚度方向设有相互平行的第一侧面和第二侧面；缓冲凸棱12为单面凸棱，单面凸棱设置在第一侧面或者第二侧面上，单面凸棱的厚度大于或等于膨胀区域13对应的膨胀厚度。
其中，电池壳体11为方形壳体，其沿厚度方向包括平行相对设置的第一侧面和第二侧面，相应地，第一侧面和第二侧面均包括膨胀区域13。
本示例中，缓冲凸棱12为单面凸棱，单面凸棱为只设置在电池壳体11的一侧面上的凸棱。本示例中，单面凸棱可以设置在第一侧面上，也可以设置在第二侧面上，这种设计，加工过程中需区分单体电池10的正极片14和负极片14，一般在正极片14所在的侧面上采用单面冲压，可有助于节省加工成本，在多个单体电池10相互堆叠时，需使所有单面凸棱设置在同一侧，以使相邻两个单体电池10之间由于单面凸棱的存在，具有足够的膨胀缓冲空间。
一般来说，在单体电池10的膨胀区域13沿电池壳体11厚度方向发生膨胀后，形成一膨胀厚度，在单体电池10设计过程中，需保证从电池壳体11向外冲压形成的缓冲凸棱12的厚度大于或等于膨胀厚度，即在从厚度方向投影看不应挤压到电池循环过程的膨胀区域13，以避免单体电池10挤压而出现释锂现象，有助于保障单体电池10的使用寿命和安全性。本示例中，若缓冲凸棱12为单面凸棱，则需保证单面凸棱的厚度大于或等于膨胀厚度，以保证单面凸棱可给单体电池10提供足够的膨胀缓冲空间。
作为一示例，单面凸棱的厚度为1mm-2mm。在单体电池10生产过程中，可在电池壳体11的第一侧面或者第二侧面的膨胀区域13向内冲压形成1mm-2mm凹陷，以使膨胀区域13***形成厚度为1mm-2mm的单面凸棱，以保证单面凸棱的厚度大于或等于膨胀区域13的膨胀厚度，将多个单体电池10沿同一方向设置时，可避免单体电池10的膨胀区域13挤压而影响其使用寿命和安全性。
在一实施例中，电池壳体11沿厚度方向设有相互平行的第一侧面和第二侧面；缓冲凸棱12包括两个双面凸棱，两个双面凸棱分别设置在第一侧面和第二侧面上；两个双面凸棱的厚度之和，大于或等于膨胀区域13对应的膨胀厚度。
本示例中，缓冲凸棱12为双面凸棱，为在电池壳体11的两个侧面上的凸棱，即需在第一侧面和第二侧面均需冲压形成一双面凸棱，这种设计，加工过程无需区分单体电池10的正极片14和负极片14，在电池壳体11的第一侧面和第二侧面分别冲压，其加工过程无需区别正极片14和负极片14，且多个单体电池10相互堆叠时，可直接堆叠而无需区分方向。
一般来说，在单体电池10的膨胀区域13沿电池壳体11厚度方向发生膨胀后，形成一膨胀厚度，在单体电池10设计过程中，需保证从电池壳体11上冲压形成的缓冲凸棱12的厚度大于或等于膨胀厚度，即在从厚度方向投影看不应挤压到电池循环过程的膨胀区域13，以避免单体电池10挤压而出现释锂现象，有助于保障单体电池10的使用寿命和安全性。本示例中，若缓冲凸棱12包括两个双面凸棱时，需保证两个双面凸棱的厚度之和大于或等于膨胀厚度，即每个双面凸棱的厚度大于或等于膨胀区域13对应的膨胀厚度的一半，以保证两个双面凸棱配合可给单体电池10提供足够的膨胀缓冲空间。
作为一示例，双面凸棱的厚度为0.5mm-1mm。在双面凸棱生产过程中，可在电池壳体11的第一侧面和第二侧面的膨胀区域13向内冲压形成0.5mm-1mm凹陷，才使膨胀区域13的两个侧面***分别形成厚度为0.5mm-1mm的双面凸棱，以保证两个双面凸棱的厚度之和(即1mm-2mm)大于或等于膨胀区域13的膨胀厚度，将多个单体电池10堆叠时，可避免单体电池10的膨胀区域13挤压而影响其使用寿命和安全性。
在一实施例中，缓冲凸棱12包括平行相对设置的两个第一凸棱，第一凸棱与单体电池10的极片14方向平行。
本示例中，缓冲凸棱12可以采用沿单体电池10的极片14方向平行设置的两个第一凸棱，该第一凸棱为设置在电池壳体11的膨胀区域13***上沿极片14方向设置的凸棱，两个第一凸棱配合形成膨胀区域13对应的膨胀缓冲空间，其冲压过程只需区分极片14方向进行冲压即可，冲压工艺简单。本示例中，第一凸棱的宽度可设计为5mm。
在一实施例中，缓冲凸棱12包括平行相对设置的两个第一凸棱和平行相对设置的两个第二凸棱，第一凸棱与单体电池10的极片14方向平行，第二凸棱与单体电池10的极片14方向垂直，两个第一凸棱和两个第二凸棱配合形成回型凸棱。
本示例中，缓冲凸棱12可以为回型凸棱，即具体包括平行相对设置的两个第一凸棱和平行相对设置的两个第二凸棱，第一凸棱与单体电池10的极片14方向平行，第二凸棱与单体电池10的极片14方向垂直，且第一凸棱和第二凸棱末端相连形成回型凸棱，回型凸棱设置在膨胀区域13的***，冲压工艺简单。本示例中，第一凸棱的宽度可与第二凸棱的宽度一致，也可与第二凸棱的宽度不一致，例如，第一凸棱的宽度和第二凸棱的宽度均设计为5mm，或者第一凸棱的宽度设计为5mm，第二凸棱的宽度设计为3mm。
本实用新型实施例提供一种电池模组20，如图3所示，包括模组外壳(图中未示出)，还包括至少两个上述实施例所提供的单体电池10，至少两个单体电池10沿厚度方向堆叠设置在模组外壳内。
本示例所提供的电池模组20中，可将至少两个单体电池10沿厚度方向堆叠设置在模组外壳内，由于每个单体电池10从电池壳体11沿厚度方向冲压形成有缓冲凸棱12，且缓冲凸棱12设置在膨胀区域13***，采用缓冲凸棱12替代缓冲垫给单体电池10提供膨胀所需的膨胀缓冲空间，在单体电池10的膨胀区域13发生膨胀后，由于缓冲凸棱12的存在，避免多个单体电池10堆叠时出现单体电池10“压死”而出现释锂现象，有助于保障单体电池10的使用寿命和安全性；由于缓冲凸棱12为从电池壳体11厚度方向冲压形成的凸棱，其与电池壳体11一体成型，可有助于节省制造成本，降低加工难度，实现自动化生产，提高产品质量。
在一实施例中，如图3所示，模组外壳包括模组端板21、模组侧板22、模组盖板23、绝缘罩24和线束隔离板25；模组端板21、模组侧板22和模组盖板23配合形成用于容置单体电池10的容置腔体；绝缘罩24设置在模组端板21内侧，用于隔离模组端板21和单体电池10；模组盖板23内侧集成有线束隔离板25，线束隔离板25与单体电池10的极片14相对设置。
其中，模组端板21包括沿单体电池10厚度方向设置的前端板和后端板，模组盖板23为与单体电池10的极片14相对设置的上盖板，模组侧板22包括除模组端板21和模组盖板23之外的其他侧面所形成的侧板，包括左侧板、右侧板和下侧板。可以理解地，模组端板21、模组侧板22和模组盖板23配合形成用于容置单体电池10的容置腔体，该容置腔体为长方体形的腔体。
本示例所提供的电池模组20装配过程如下：沿单体电池10厚度方向，依次将前端板-绝缘罩24-至少两个单体电池10-绝缘罩24-后端板进行堆叠组件；再使用模组侧板22连接前端板和后端板(例如，可采用焊接或者铆接方式连接)；然后，采用线束隔离板25对至少两个单体电池10进行串联、并联或者串并联方式组合；最后，在线束隔离板25上方盖上模组盖板23，即可完成电池模组20的装配。由于每一单体电池10上均设有缓冲凸棱12，可提供膨胀缓冲空间，无需额外装配缓冲垫，可避免单体电池10膨胀过程中相互挤压所导致的“压死”而出现释锂现象，有助于保障单体电池10的使用寿命和安全性，而且无需采用缓冲垫，可避免缓冲垫设计所存在的制造成本高、加工困难且无法保障质量质量的问题。
本实用新型实施例提供一种电动汽车，包括上述实施例所提供的电池模组20。
本示例所提供的电池汽车中，其所装配的电池模组20将至少两个单体电池10沿厚度方向堆叠设置在模组外壳内，由于每个单体电池10从电池壳体11沿厚度方向冲压形成有缓冲凸棱12，且缓冲凸棱12设置在膨胀区域13***，采用缓冲凸棱12替代缓冲垫给单体电池10提供膨胀所需的膨胀缓冲空间，在单体电池10的膨胀区域13发生膨胀后，由于缓冲凸棱12的存在，避免多个单体电池10堆叠时出现单体电池10“压死”而出现释锂现象，有助于保障单体电池10的使用寿命和安全性；由于缓冲凸棱12为从电池壳体11厚度方向冲压形成的凸棱，其与电池壳体11一体成型，可有助于节省制造成本，降低加工难度，实现自动化生产，提高产品质量。
以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种单体电池，其特征在于，包括电池壳体和从所述电池壳体沿厚度方向冲压形成的缓冲凸棱，所述缓冲凸棱设置在所述电池壳体的膨胀区域***。
2.如权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述电池壳体沿厚度方向设有相互平行的第一侧面和第二侧面；所述缓冲凸棱为单面凸棱，所述单面凸棱设置在所述第一侧面或者所述第二侧面上，所述单面凸棱的厚度大于或等于所述膨胀区域对应的膨胀厚度。
3.如权利要求2所述的单体电池，其特征在于，所述单面凸棱的厚度为1mm-2mm。
4.如权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述电池壳体沿厚度方向设有相互平行的第一侧面和第二侧面；所述缓冲凸棱包括两个双面凸棱，两个所述双面凸棱分别设置在所述第一侧面和第二侧面上；两个所述双面凸棱的厚度之和，大于或等于所述膨胀区域对应的膨胀厚度。
5.如权利要求4所述的单体电池，其特征在于，所述双面凸棱的厚度为0.5mm-1mm。
6.如权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述缓冲凸棱包括平行相对设置的两个第一凸棱，所述第一凸棱与所述单体电池的极片方向平行。
7.如权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述缓冲凸棱包括平行相对设置的两个第一凸棱和平行相对设置的两个第二凸棱，所述第一凸棱与所述单体电池的极片方向平行，所述第二凸棱与所述单体电池的极片方向垂直，两个所述第一凸棱和两个所述第二凸棱配合形成回型凸棱。
8.一种电池模组，包括模组外壳，其特征在于，还包括至少两个权利要求1-7任一项所述的单体电池，至少两个所述单体电池沿厚度方向堆叠设置在所述模组外壳内。
9.如权利要求8所述的电池模组，其特征在于，所述模组外壳包括模组端板、模组侧板、模组盖板、绝缘罩和线束隔离板；所述模组端板、所述模组侧板和所述模组盖板配合形成用于容置所述单体电池的容置腔体；所述绝缘罩设置在所述模组端板内侧，用于隔离所述模组端板和所述单体电池；所述模组盖板内侧集成有所述线束隔离板，所述线束隔离板与所述单体电池的极片相对设置。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求8-9任一项所述电池模组。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115214068A (zh) * | 2021-04-25 | 2022-10-21 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种成型孔的加工模具及加工方法 |
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2020
- 2020-08-06 CN CN202021622194.6U patent/CN212625799U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115214068A (zh) * | 2021-04-25 | 2022-10-21 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种成型孔的加工模具及加工方法 |
| CN115214068B (zh) * | 2021-04-25 | 2024-01-23 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种成型孔的加工模具及加工方法 |
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