CN214898729U - 电芯模块及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，具体公开了一种电芯模块及电池包。电芯模块包括多个电芯、支架、导热片以及导电柱。支架沿其长度方向开设有多个框体，框体贯穿支架沿其宽度方向的第一侧和第二侧。导热片设置于框体内，并将框体分隔形成两个沿支架的宽度方向相背设置的容纳腔，多个电芯安装于对应的容纳腔内，位于第一侧与第二侧中同一侧的多个电芯串联形成电芯组。支架沿其长度方向的两端均设置有导电柱，两个电芯组的正极输出端与一个导电柱电连接，两个电芯组的负极输出端与另一个导电柱电连接，以使两个电芯组并联。该电芯模块减少了电芯到电池模组的装配过程，结构简单，提高了电池包的组装效率、成组率以及能量密度，降低了电池包的成本。

Description

电芯模块及电池包

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，尤其涉及一种电芯模块及电池包。

背景技术

在动力电池的发展过程中，由于软包动力电池具有大倍率充放电功能、温升低、能量密度高以及***集成度高等特点，越来越受到传统车企、新兴整车企业的青睐。

由于软包电芯自身不具有防护能力，需要设计坚硬的外壳组成电池模组，再由多个电池模组按照预定排布方式拼装成软包动力电池，遵循电芯-模组-电池包的设计流程。例如，常规的软包动力电池的电池模组包括端板、电芯支架、电芯等结构，通过长螺杆固定组装成型。目前软包动力电池存在的问题是：装配结构件较多，装配效率低下。在限定重量的前提下，现有的软包动力电池的成组率和能力密度难以满足使用要求。

因此，需要一种电芯模块及电池包来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种电芯模块，以简化电池包的安装部件，提高电池包的组装效率和成组效率，实现电芯模块的灵活安装。

为达此目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种电芯模块，包括：

多个电芯；

支架，所述支架沿其长度方向开设有多个框体，所述框体贯穿所述支架沿其宽度方向的第一侧和第二侧；

导热片，所述导热片设置于所述框体内，并将所述框体分隔形成两个沿所述支架的宽度方向相背设置的容纳腔，多个所述电芯安装于对应的所述容纳腔内，位于所述第一侧与所述第二侧中同一侧的多个所述电芯串联形成电芯组；

导电柱，所述支架沿其长度方向的两端均设置有所述导电柱，两个所述电芯组的正极输出端与一个所述导电柱电连接；两个所述电芯组的负极输出端与另一个所述导电柱电连接，以使两个所述电芯组并联。

进一步地，所述支架包括边框和竖梁，所述竖梁位于所述边框内，并与所述边框围成至少两个所述框体。

进一步地，所述竖梁上开设有第一凹槽，在所述第一侧或所述第二侧中，相邻两个所述电芯中焊接连接的正极极耳和负极极耳均与所述第一凹槽卡接配合。

进一步地，所述边框包括两个沿其长度方向相对设置的立柱，所述立柱位于所述第一侧和所述第二侧的外表面分别开设有第二凹槽，所述导电柱包括呈U型结构的导电部，所述导电部的两个侧壁分别与对应的所述第二凹槽卡接配合。

进一步地，所述导电部的两个所述侧壁分别向内延伸有插接部，所述第二凹槽的底壁向内凹陷形成与所述第二凹槽连通的第三凹槽，所述插接部与对应的所述第三凹槽插接配合。

进一步地，所述立柱沿所述支架长度方向的外端面开设有容纳槽，所述容纳槽分别与两个所述第二凹槽连通，并形成与所述导电部相适配的U型槽，所述立柱的所述外端面与所述导电部对应的外侧面平齐。

进一步地，所述支架、所述导热片与所述导电柱通过注塑一体成型。

进一步地，所述导热片包括竖直段和两个水平段，两个所述水平段分别贴置于所述支架的上下端面；所述竖直段穿出所述支架的上下端面，并分别与两个所述水平段相连。

本实用新型的另一个目的在于提供一种电池包，以简化电池包的安装部件，提高电池包的组装效率和成组效率，实现电芯模块的灵活安装。

为达此目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种电池包，包括箱体和上述电芯模块，多个所述电芯模块堆叠设置，并安装于所述箱体内。

进一步地，所述支架开设有安装孔，所述箱体对应开设有锁止孔，紧固件穿设于所述安装孔，并所述锁止孔固定连接。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出的一种电芯模块和电池包，导热片将支架内的框体分隔形成多个容纳腔，多个电芯安装于对应的容纳腔中，并在支架沿其宽度方向的第一侧和第二侧分别形成串联的电芯组，两个电芯组通过导电柱并联，形成电芯模块。该电芯模块为CTP(Cellto Pack)结构模块，减少了电芯到电池模组的装配过程，优化了电池包的生成流程。该电芯模块结构简单，无需使用端板、电芯支架以及紧固件等结构件，提高了电池包的组装效率、成组率以及能量密度，降低了电池包的成本。

此外，该电芯模块可以根据电池包的设计需求进行数量或布置方式的灵活变更，实现了电池包的柔性地模块设计。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的电池包内部的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的电芯模块的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的电芯模块的结构分解示意图；

图4是本实用新型实施例提供的部分支架的结构示意图；

图5是图2中A处的局部放大图；

图6是图2中B处的局部放大图；

图7是图3中C处的局部放大图。

图中部件名称和标号如下：

10、电芯模块；1、支架；11、竖梁；111、第一凹槽；12、立柱；121、第二凹槽；122、第三凹槽；13、平板；14、限位块；15、安装孔；2、导热片；21、竖直段；22、水平段；3、导电柱；31、导电部；32、插接部；4、电芯；41、正极极耳；42、负极极耳；5、箱体。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、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实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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实用新型的限制。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。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，本实施例公开了一种电池包，该电池包包括箱体5和电芯模块10，多个电芯模块10堆叠设置，并安装于箱体5内。

具体地，本实施例公开的电芯模块10包括多个电芯4、支架1、导热片2以及导电柱3。该电芯模块10将多个电芯4分成两组，每组电芯4串联成电芯组，再将两个电芯组并联，最终形成电池包的一个装配单元，实现了电池包的模块化安装。

如图2-图4所示,支架1沿其长度方向开设有多个框体，框体贯穿支架1沿其宽度方向的第一侧和第二侧。导热片2设置于框体内，并将框体分隔形成两个沿支架1的宽度方向相背设置的容纳腔。本实施例的支架1为矩形框架，在框架内具有三个矩形框体。导热片2用于电芯4散热。导热片2竖直设置于框体的宽度方向的中心位置，以将框体分隔成两个具有相同容积的容纳腔。该容纳腔的尺寸与电芯4的尺寸相匹配，以便于将多个电芯4分别安装于对应的容纳腔内。需要说明的是，电芯4能够完全进入对应的容纳腔内，以避免多个电芯模块10堆叠时发生干涉。

如图2和图3所示，位于第一侧与第二侧中同一侧的多个电芯4串联形成电芯组。本实施例的框体的数量为三个，在第一侧和第二侧分别具有三个容纳腔，电芯4的数量为六个，其中三个电芯4分别安装于第一侧的三个容纳腔中，并依次串联形成一个电芯组，另外三个电芯4安装于第二侧的容纳腔，并依次串联形成一个电芯组。

在其他可替代的实施例中，框体的数量还可以为两个、四个或五个以上，电芯4的数量进行适应性地调整即可。

支架1沿其长度方向的两端均设置有导电柱3，两个电芯组的正极输出端与一个导电柱3电连接，两个电芯组的负极输出端与另一个导电柱3电连接，以使两个电芯组并联。

本实施例将多个电芯4进行串联形成电芯组，然后将分别位于支架1的第一侧与第二侧的两个电芯组通过导电柱3并联，形成3S2P形式的电芯模块10。该电芯模块10为CTP结构模块，减少了电芯4到电池模组的装配过程，优化了电池包的生成流程。该电芯模块10结构简单，无需使用端板、电芯支架以及紧固件等结构件，减少了占用箱体5的内部空间，提高了电池包的组装效率、成组率以及能量密度，降低了电池包的成本。

此外，该电芯模块10可以根据电池包的设计需求进行数量或布置方式的灵活变更，实现了电池包的柔性化地模块设计。

如图4所示，支架1包括边框和竖梁11，竖梁11位于边框内，并与边框围成至少两个框体。具体地，边框包括两个立柱12和两个平板13，两个立柱12沿支架1的长度方向相对设置，两个平板13上下相对设置，两个立柱12与两个平板13围成边框。本实施例的立柱12、平板13与竖梁11一体注塑成型，加工方便、结构稳定且质量较轻。

进一步地，支架1、导热片2与导电柱3通过注塑一体成型，减少了三者之间的组装工序，加工方便。三者之间通过嵌入式注塑的工艺进行连接。即，在支架1注塑过程中，在支架1规定的位置放置指定数量的导热片2与导电柱3，以使三者形成一个整体的标准模块。实现了电芯模块10的快速安装、模块化设计，简化了组装流程，有利于提高电池模块的组装效率。

如图4和图5所示，在相邻两个容纳腔中的电芯4的串联过程中，一个电芯4的正极极耳41与另一个电芯4的负极极耳42通过激光焊接相连。为了避免在焊接过程中极耳发生位置偏移，影响焊接质量，本实施例的竖梁11上开设有第一凹槽111，在支架1的第一侧或第二侧中，相邻两个电芯4中焊接连接的正极极耳41和负极极耳42均与第一凹槽111卡接配合。

具体焊接过程为：将一个电芯4的正极极耳41与另一个电芯4的负极极耳42先后放置于第一凹槽111内，实现两者的稳固搭接。然后采用焊接设备的焊接压头将两个极耳压紧后，进行激光焊接，完成两个电芯4的串联。

本实施例的电芯模块10通过导电柱3实现两个电芯组的并联。具体地，导电柱3可以为铝柱，方便焊接连接，且能够通过大电流。当然，导电柱3还可以为铜柱等。

需要注意的是，多个电芯4串联形成电芯组后，电芯组最外侧的两个极耳分别为电芯组的正极输出端与负极输出端。电芯组的正极输出端与负极输出端分别通过激光焊接于对应的导电柱3上。

如图6和图7所示，立柱12位于支架1的第一侧和第二侧的外表面分别开设有第二凹槽121，导电柱3包括呈U型结构的导电部31，导电部31的两个侧壁分别与对应的第二凹槽121卡接配合。

具体地，立柱12在支架1的第一侧与第二侧的外表面分别向内凹陷形成两个第二凹槽121，导电部31竖直设置，且横截面的形状大致为U型。两个第二凹槽121的底壁之间的间距与导电部31的两个侧壁之间的宽度相等，以使导电部31与立柱12实现紧密配合。

进一步地，导电部31的两个侧壁分别向内延伸有插接部32，第二凹槽121的底壁向内凹陷形成与第二凹槽121连通的第三凹槽122，插接部32与对应的第三凹槽122插接配合，形成了对导电部31的限位，避免导电部31从立柱12中滑脱，进一步提高了导电柱3与立柱12的连接强度。

本实施例中，导电柱3与对应的立柱12一体注塑成型后，导电柱3在支架1的长度方向的外侧面凸出对应侧的立柱12的外端面。

在其他可替代的实施例中，立柱12沿支架1的长度方向的外端面开设有容纳槽(图中未显示)，容纳槽分别与两个第二凹槽121连通，并形成与导电部31相适配的U型槽，立柱12的外端面与导电部31对应的外侧面平齐。

具体地，立柱12的中间外缘形成半环形凹槽，该半环形凹槽的俯视图呈U型。当导电柱3与支架1一体注塑后，导电部31在支架1长度方向的外侧面与对应侧的立柱12的外端面平齐，以减少电芯模块10的长度以及占地体积，方便电芯模块10的安装，有利于提高电池包的能量密度。

如图5-图7所示，导热片2包括竖直段21和两个水平段22，支架1的上下端面分别贴置有水平段22。竖直段21穿出支架1的上下端面，并分别与两个水平段22相连，以使导热片2为U型或Z型。水平段22起到了对竖直段21的限位作用，避免了竖直段21脱离支架1。同时，水平段22增加了散热面积，提高了电芯模块10的散热效率。

本实施例的电芯4为软包电芯，电芯4的正极极耳41与负极极耳42分别从电芯本体的两端伸出，并与电芯本体形成阶梯结构。如图4所示，为了实现电芯4的稳固安装，立柱12上围成框体的侧面延伸设置有限位块14，立柱12与一个限位块14相连为一体，且两者的横截面大致为T型。竖梁11围成框体的相对的两侧同样分别延伸设置有限位块14，竖梁11与两个限位块14连接为一体，且三者的横截面大致为十字型。在同一框体内，导热片2的竖直段21穿设于框体左右两侧的限位块14沿其厚度方向的中间位置，使得竖直段21将左右两侧的限位块14分别均分为两部分。在同一容纳腔中，导热片2的竖直段21与部分限位块14形成阶梯结构，以便于电芯4吻合安装于容纳腔中，电芯4的部分极耳搭接于对应的限位块14朝向支架1的第一侧或第二侧的侧面上。

如图1、图4-图6所示，支架1开设有安装孔15，箱体5对应开设有锁止孔(图中未显示)，紧固件穿设于安装孔15，并与锁止孔固定连接。该紧固件可以为螺杆，锁止孔对应为螺纹孔。多个安装孔15分别开设于立柱12与竖梁11上。

需要注意的是，在竖梁11上，第一凹槽111的底壁高于竖梁11两侧的限位块14。在立柱12上，第二凹槽121的底壁高于对应的限位块14，以保证竖梁11与立柱12的中间位置的厚度以及结构强度，便于安装孔15注塑成型。电芯4的正极极耳41与负极极耳42需要弯折后进行焊接连接。

为了便于理解，本实施例的电池包的具体组装过程为：

首先，进行注塑。支架1、三个导热片2以及两个导电柱3按照预定位置通过嵌入式注塑成型。

其次，形成电芯组。电芯4的背面喷涂热熔压敏胶，并粘接到导热片2的竖直段21。在支架1的第一侧和第二侧，相邻两个电芯4之间的正极极耳41与负极极耳42分别折弯后搭接于对应竖梁11上的第一凹槽111内，焊接压头压紧后焊接连接，以形成两个电芯组。

再次，形成电芯模块10。两个电芯组的正极输出端(正极极耳41)与负极输出段(负极极耳42)折弯后分别与两个导电柱3焊接连接，实现了两个电芯组的并联连接。

最后，组装成电池包。将多个电芯模块10按照预定设计堆叠至箱体5内，并通过螺杆将每个电芯模块10安装于箱体5内。相邻两个电芯模块10之间通过导热结构胶固定。使用铜排或铝排将多个电芯模块10串联到一起，并引出输出正极与输出负极。

本实施例的电池包的成组率高，优化了生产工艺流程，提高了电池包的能量密度。可以根据实际的设计需求改变电芯模块10的数量和安装位置，使得电池包能够灵活调整，实现了柔性化地模块设计。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种电芯模块，其特征在于，包括：

多个电芯；

支架，所述支架沿其长度方向开设有多个框体，所述框体贯穿所述支架沿其宽度方向的第一侧和第二侧；

导热片，所述导热片设置于所述框体内，并将所述框体分隔形成两个沿所述支架的宽度方向相背设置的容纳腔，多个所述电芯安装于对应的所述容纳腔内，位于所述第一侧与所述第二侧中同一侧的多个所述电芯串联形成电芯组；

导电柱，所述支架沿其长度方向的两端均设置有所述导电柱，两个所述电芯组的正极输出端与一个所述导电柱电连接；两个所述电芯组的负极输出端与另一个所述导电柱电连接，以使两个所述电芯组并联。

2.根据权利要求1所述的电芯模块，其特征在于，所述支架包括边框和竖梁，所述竖梁位于所述边框内，并与所述边框围成至少两个所述框体。

3.根据权利要求2所述的电芯模块，其特征在于，所述竖梁上开设有第一凹槽，在所述第一侧或所述第二侧中，相邻两个所述电芯中焊接连接的正极极耳和负极极耳均与所述第一凹槽卡接配合。

4.根据权利要求2所述的电芯模块，其特征在于，所述边框包括两个沿其长度方向相对设置的立柱，所述立柱位于所述第一侧和所述第二侧的外表面分别开设有第二凹槽，所述导电柱包括呈U型结构的导电部，所述导电部的两个侧壁分别与对应的所述第二凹槽卡接配合。

5.根据权利要求4所述的电芯模块，其特征在于，所述导电部的两个所述侧壁分别向内延伸有插接部，所述第二凹槽的底壁向内凹陷形成与所述第二凹槽连通的第三凹槽，所述插接部与对应的所述第三凹槽插接配合。

6.根据权利要求4所述的电芯模块，其特征在于，所述立柱沿所述支架长度方向的外端面开设有容纳槽，所述容纳槽分别与两个所述第二凹槽连通，并形成与所述导电部相适配的U型槽，所述立柱的所述外端面与所述导电部对应的外侧面平齐。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的电芯模块，其特征在于，所述支架、所述导热片与所述导电柱通过注塑一体成型。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的电芯模块，其特征在于，所述导热片包括竖直段和两个水平段，两个所述水平段分别贴置于所述支架的上下端面；所述竖直段穿出所述支架的上下端面，并分别与两个所述水平段相连。

9.一种电池包，其特征在于，包括箱体和多个权利要求1-8中任一项所述电芯模块，多个所述电芯模块堆叠设置，并安装于所述箱体内。

10.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于，所述支架开设有安装孔，所述箱体对应开设有锁止孔，紧固件穿设于所述安装孔，并与所述锁止孔固定连接。

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