CN218887361U - 电池、电池包及具有其的车辆 - Google Patents

电池、电池包及具有其的车辆 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种电池、电池包和具有其的车辆,所述电池包括:壳体,所述壳体内形成有用于容纳极芯的容纳腔;极芯,所述极芯构造为多个且间隔设置于所述容纳腔内;其中所述壳体上形成有将所述容纳腔与外部连通的换热通道,所述换热通道设置于相邻的两个所述极芯之间。根据本实用新型的电池通过在壳体内设置换热通道,使得极芯可以通过与极芯相邻的换热通道进行换热,避免了极芯内部热量堆积,解决了极芯散热不均匀的问题。

Description

电池、电池包及具有其的车辆
技术领域
本实用新型涉及电池领域,尤其是涉及一种电池、电池包及具有其的车辆。
背景技术
随着车载动力电池广泛地应用于电动汽车上,电动汽车对于电池的要求不断提高,而电芯作为电池的最基本单元,直接决定着车载动力电池性能的好坏。方形电芯在动力电池使用比例上占据较大比重,且目前有容量越来越大的趋势。针对方型电芯常见的电芯外壳为一整体,内部空心,单体电芯在充放电时产生的热量是通过外壳传递出去。
公开号为CN110048047A名称为一种方形电芯结构的专利中提出了带槽铝外壳中的槽数对应电芯卷芯数,通过槽筋,增加热量传递途径,解决了一定程度的内部热量集聚无法散出或者散热速度较慢问题,但该专利中整个热量的流失依然局限于依靠整体外壳进行散热,并不能完全解决内部的横向散热的问题。
公开号为CN2773919名称为一种大容量锂离子电池结构的专利中提出了在电芯的内部直接插上铝管,来保证大容量电芯在工作时产生的热量能很快传递到电池壳体,并散发出来,从而减少电池热量在电池里面的累积,但是该专利中的圆柱形铝管仅适用于圆柱形结构电池,方壳电芯结构散热面积较大,采用空心细管散热无法满足均匀散热要求。
相关技术中,方型电芯的多极芯直接贴合会有明显的热量积压,导致电芯内部温升过高,依靠整体外壳进行散热不能完全解决横向散热问题,电芯内部无法均匀散热,严重的可能导致内部短路,甚至出现电池热失控。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本实用新型的一个目的在于提出一种电池,根据本实用新型的电池通过在壳体内设置换热通道,使得极芯可以通过与极芯相邻的换热通道进行换热,避免了极芯内部热量堆积,解决了极芯散热不均匀的问题。
本实用新型还提出一种具有上述电池的电池包。
本实用新型还提出一种具有上述电池包的车辆。
根据本实用新型的电池包括:壳体,所述壳体内形成有用于容纳极芯的容纳腔;极芯,所述极芯构造为多个且间隔设置于所述容纳腔内;其中所述壳体上形成有将所述容纳腔与外部连通的换热通道,所述换热通道设置于相邻的两个所述极芯之间。
本实用新型通过在相邻的两个极芯之间设置换热通道,容纳腔内的极芯通过相邻的换热通道,能够与外部快速进行换热,从而可以将极芯内部热量导出外部或从外部将热量导至电池内的极芯,进而对极芯温度的冷却或对极芯进行均匀加热,实现了单个极芯的温度控制,且效率高、安全性高,提升了整体电池的安全性能,同时,壳体中空的换热通道能减缓极芯因长期使用后内部气压过大,而产生的变形区域,增加了电池使用寿命。
根据本实用新型的一个实施例,所述壳体包括:底板;侧板,所述侧板设置于所述底板的外周且与所述底板限定出所述容纳腔;连通管,所述连通管内部形成有所述换热通道,所述连通管的两端敞开且连接于彼此正对的两个所述侧板之间。
根据本实用新型的一个实施例,所述连通管包括:第一腔体板和第二腔体板,所述第一腔体板与所述第二腔体板在远离所述底板的方向上间隔设置;第三腔体板和第四腔体板,所述第三腔体板与所述第四腔体板在彼此正对的两个所述侧板之间间隔设置,所述第一腔体板、所述第三腔体板、所述第二腔体板和所述第四腔体板依次连接以限定出所述换热通道。
根据本实用新型的一个实施例,所述第三腔体板与所述第四腔体板适于与所述换热通道相邻的极芯贴合。
根据本实用新型的一个实施例,所述第三腔体板与所述第四腔体板之间的距离为d1,d1满足:2mm≤d1≤10mm。
根据本实用新型的一个实施例,所述第三腔体板与所述第三腔体板正对的所述侧板之间的距离为d2,所述d2满足:10mm≤d2≤20mm;所述第四腔体板与所述第四腔体板正对的所述侧板之间的距离为d3,所述d3满足:10mm≤d3≤20mm。
根据本实用新型的一个实施例,壳体还包括:汇流板,多个所述极芯的同侧一端均设置有极耳,所述汇流板分别与多个所述极耳连接,所述汇流板上形成有朝向所述容纳腔开口方向凸出的凸出部,所述凸出部适于与所述电池的极柱连接。
根据本实用新型的电池还包括:换热件,所述换热件设置于所述换热通道内且适于对相邻的所述极芯进行换热。
下面简单描述根据本实用新型的电池包。
根据本实用新型的电池包上设置有上述实施例中任意一项所述的电池,由于根据本实用新型的电池包上设置有上述实施例中任意一项所述的电池,因此该电池包的电池内部散热均匀,电池包对内部电池的温度调节效果好,电池的变形较缓,电池包安全性高、使用寿命长,且电池包能量密度大、使用性能好。
下面简单描述根据本实用新型的车辆。
根据本实用新型的车辆上设置有上述实施例中任意一项所述的电池包,由于根据本实用新型的车辆上设置有上述实施例中任意一项所述的电池包,因此该车辆中的电池包能满足电池内部散热需求,电池包的寿命更长,车辆的使用性能更好,经济成本更低,用户的使用体验好。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本实用新型实施例的电池结构示意图;
图2是根据本实用新型实施例的壳体与连通管示意图;
图3是根据本实用新型实施例的极芯示意图;
图4是根据本实用新型实施例的汇流板示意图;
图5是根据本实用新型实施例的上盖板示意图;
图6是根据本实用新型实施例的汇流板与绝缘环氧树脂片配合示意图;
图7是根据本实用新型实施例的电池集成示意图;
图8是根据本实用新型实施例的换热件示意图;
图9是根据本实用新型实施例的电池装配步骤图。
附图标记:
壳体1,容纳腔11,连通管2,极芯3,极耳31,汇流板4,正极极耳点焊区41,负极极耳点焊区42,正极镍片凸出部43,负极铜片凸出部44,上盖板5,正极端子51,负极端子52,防爆阀53,绝缘环氧树脂片6,换热件7,流体进出口71,铆钉8。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
随着车载动力电池广泛地应用于电动汽车上,电动汽车对于电池的要求不断提高,而电芯作为电池的最基本单元,直接决定着车载动力电池性能的好坏。方形电芯在动力电池使用比例上占据较大比重,且目前有容量越来越大的趋势。针对方型电芯常见的电芯外壳为一整体,内部空心,单体电芯在充放电时产生的热量是通过外壳传递出去。
公开号为CN110048047A名称为一种方形电芯结构的专利中提出了带槽铝外壳中的槽数对应电芯卷芯数,通过槽筋,增加热量传递途径,解决了一定程度的内部热量集聚无法散出或者散热速度较慢问题,但该专利中整个热量的流失依然局限于依靠整体外壳进行散热,并不能完全解决内部的横向散热的问题。
公开号为CN2773919名称为一种大容量锂离子电池结构的专利中提出了在电芯的内部直接插上铝管,来保证大容量电芯在工作时产生的热量能很快传递到电池壳体,并散发出来,从而减少电池热量在电池里面的累积,但是该专利中的圆柱形铝管仅适用于圆柱形结构电池,方壳电芯结构散热面积较大,采用空心细管散热无法满足均匀散热要求。
相关技术中,方型电芯的多极芯直接贴合会有明显的热量积压,导致电芯内部温升过高,依靠整体外壳进行散热不能完全解决横向散热问题,电芯内部无法均匀散热,严重的可能导致内部短路,甚至出现电池热失控。
下面参考图1-图9描述根据本实用新型实施例的电池。
如图1-图3,根据本实用新型的电池包括壳体1。壳体1内形成有容纳腔11,壳体1内的容纳腔11可以构造为至少一端敞开,可以理解的是,容纳腔11可以在壳体1的任意一端敞开,对应电池的正极极柱和负极极柱设置在壳体1的同侧一端;容纳腔11还可以构造为两端均敞开,对应电池的正极极柱和负极极柱分别在壳体1的两端。极芯3收容于容纳腔11内,壳体1用于保护极芯3,此外,壳体1的形状可以构造为长方体形以适配于方型极芯3。
根据本实用新型的电池还包括极芯3。极芯3构造为多个,多个极芯3间隔设置于壳体1的容纳腔11内,极芯3类型可以构造为叠片和/或卷绕类型,即多个叠片极芯3和/或卷绕极芯3设置于容纳腔11内。其中,壳体1上形成有换热通道,换热通道可以将容纳腔11与外部连通并进行换热,本实用新型中换热通道设置于相邻的两个极芯3之间,因此极芯3与换热通道的换热面积大且换热均匀。
本实用新型通过在相邻的两个极芯3之间设置换热通道,容纳腔11内的极芯3通过相邻的换热通道,能够与外部快速进行换热,从而可以将极芯3内部热量导出外部或从外部将热量导至电池内的极芯3,进而对极芯3温度的冷却或对极芯3进行均匀加热,实现了单个极芯3的温度控制,且效率高、安全性高,提升了整体电池的安全性能,同时,壳体1中空的换热通道能减缓极芯3因长期使用后内部气压过大,而产生的变形区域,增加了电池使用寿命。
根据本实用新型的壳体1包括底板、侧板。本实用新型的底板和侧板可以构造为长条形,其中,侧板设置于底板的外周,底板和侧板对壳体1内的极芯3具有保护作用。本实用新型的侧板与底板共同限定出壳体1的容纳腔11,通过将底板和侧板构造为长条形,容纳腔11的形状对应形成为长方体形,从而实现了容纳腔11与方形极芯3更加适配。
在本实用新型的一个实施例中,底板上设置有与极芯3数量相同的注液孔,注液孔适用于对电池内部进行注液,壳体1内的多个极芯3间可以通过容纳腔11内的未封闭空间部分进行电解液的保存和共享,从而提高了电池循环寿命,且满足大容量类型或高倍率类型的极芯3的使用需求。
如图1、图2所示,根据本实用新型的壳体1还包括连通管2。连通管2设置于相邻的两个极芯3之间,在本实用新型的具体实施例中,连通管2构造为与壳体1相似的长方体形,且连通管2可以通过焊接与壳体1构造为一体。连通管2内部形成有换热通道,连通管2的两端敞开且连接于彼此正对的两个侧板之间,形成了连通管2直接贯穿于壳体1,增大了壳体1内部换热面积,且使得换热通道内的换热流通更加顺畅。
进一步地,连通管2的敞开端与外部连通,使得极芯3能与连通管2内的换热通道进行换热。另外,由于连通管2将相邻的极芯3分隔开,因此避免了极芯3与相邻的极芯3贴合,防止了多个极芯3间产生热量积压,使得极芯3内部温升过高,引发极芯3内部具有的隔膜收缩从而导致极芯3内部短路,造成电池损伤或报废,有效地提升了电池的使用性能,增加了电池的安全性,节省了经济成本。
根据本实用新型的一个实施例,连通管2包括第一腔体板、第二腔体板、第三腔体板和第四腔体板。其中,第一腔体板与第二腔体板在远离底板的方向上间隔设置,第三腔体板与第四腔体板在彼此正对的两个侧板之间间隔设置,且第一腔体板、第三腔体板、第二腔体板和第四腔体板依次连接以共同限定出换热通道。通过设置第一腔体板、第二腔体板、第三腔体板和第四腔体板,使得连通管2的形状可以构造为与壳体1形状相似的长条形,实现了壳体1内间隔设置的多个极芯3整体能够均匀换热,避免出现极芯3局部换热不足导致温升异常,损伤极芯3,从而保护了极芯3,使得极芯3具有更好的使用性能。
根据本实用新型的一个实施例,第三腔体板与第四腔体板适于与换热通道相邻的极芯3贴合。可以理解的是,在本实用新型中,相邻的两个极芯3间形成极芯3—第三腔体板—换热通道—第四腔体板—相邻极芯3的换热结构,其中,由于第三腔体板与第四腔体板与换热通道相邻的极芯3贴合,因此,极芯3与连通管2贴合面面积大,换热速度快,整体极芯3换热效率高。
根据本实用新型的一个实施例,第三腔体板与第四腔体板之间的距离为d1,d1满足:2mm≤d1≤10mm。通过将第三腔体板与第四腔体板之间的距离设置在上述范围内,换热通道与外部连通顺畅,换热效果佳,同时,在保证换热效果的基础上,尽量减小了换热通道占用空间,电池的空间利用率大,同时,还减少了连通管2生产使用材料,降低了生产成本。
根据本实用新型的一个实施例,第三腔体板与第三腔体板正对的侧板之间的距离为d2,d2满足:10mm≤d2≤20mm,同时,第四腔体板与第四腔体板正对的侧板之间的距离为d3,d3满足:10mm≤d3≤20mm。通过将第三腔体板与第三腔体板正对的侧板之间的距离、第四腔体板与第四腔体板正对的侧板之间的距离设置在上述范围内,扩大了壳体1内容纳极芯3的空间,极芯3能够较为紧密排布,极芯3集成度高,电池的能量密度大。
如图1-图6所示,根据本实用新型的壳体1还包括汇流板4。多个极芯3的同侧一端均设置有极耳31,汇流板4分别与多个极耳31连接,以导通极芯3电路,进一步地,汇流板4上具有正极极耳点焊区41和负极极耳点焊区42,极芯3的正极极耳31可以通过正极极耳点焊区41与汇流板4连接,极芯3的负极极耳31可以通过负极极耳点焊区42与汇流板4连接。汇流板4上形成有朝向容纳腔11开口方向凸出的凸出部,凸出部可适用于与电池的极柱连接,具体地,汇流板4上的凸出部包括正极镍片凸出部43和负极铜片凸出部44,正极镍片凸出部43和负极铜片凸出部44与极柱形成连接。此外,汇流板4上的凸出部处形成避让连通管2的避让槽,因此,汇流板4的凸出部还可以对连通管2形成避让,避免对连通管2造成干涉,使得连通管2能顺利实现换热功能。
需要说明的是,本实用新型中还设置有上盖板5和绝缘环氧树脂片6,其中,上盖板5封闭于容纳腔11的敞开端,上盖板5厚度方向的一侧设置有正极端子51、负极端子52及防爆阀53。汇流板4与上盖板5通过铆钉8焊接固定,更具体地,正极镍片凸出部43与正极端子51、负极铜片凸出部44与负极端子52分别通过铆钉8焊接固定;绝缘环氧树脂片6设置于汇流板4与上盖板5之间,绝缘环氧树脂片6可以使得汇流板4与上盖板5间的连接粘结性更好。
如图1、图7、图8所示,根据本实用新型的电池还包括换热件7,换热件7设置于换热通道内,换热件7通过连通管2的敞开端***至壳体1内,适用于对相邻的极芯3进行换热。本实用新型中换热件7可以构造为水冷、媒冷等液流板或导热板,流体板上设置有流体进出口71以供流体进出,液流板或导热板可以从连通管2的敞开端***壳体1内部,实现对与连通管2相邻的极芯3进行换热,进而完成电池的安全预警和温度控制,迅速地对电池内部进行有效换热。
本实用新型还涉及到一种电池装配步骤,具体装配步骤包括:
S1、将汇流板4与上盖板5激光焊接;
S2、将多个极芯3的正极极耳31或负极极耳31焊接到汇流板4;
S3、将多个极芯3放入壳体1内不同的腔室,每个腔室可以根据设计需求同时放入一个或者两个极芯3;
S4、将汇流板4和上盖板5与壳体1封装。
本实用新型采用合理的装配顺序,对汇流板4与上盖板5先进行连接以便于后续与壳体1封装,且使得多个极芯3可以一次性同时***容纳腔11,从而提高了极芯3的装配速度,并且装配流程变得更加简单快捷,提升了电池的装配效率。
下面简单描述根据本实用新型的电池包。
根据本实用新型的电池包上设置有上述实施例中任意一项所述的电池,由于根据本实用新型的电池包上设置有上述实施例中任意一项所述的电池,因此该电池包的电池内部散热均匀,电池包对内部电池的温度调节效果好,电池的变形较缓,电池包安全性高、使用寿命长,且电池包能量密度大、使用性能好。
下面简单描述根据本实用新型的车辆。
根据本实用新型的车辆上设置有上述实施例中任意一项所述的电池包,由于根据本实用新型的车辆上设置有上述实施例中任意一项所述的电池包,因此该车辆中的电池包能满足电池内部散热需求,电池包的寿命更长,车辆的使用性能更好,经济成本更低,用户的使用体验好。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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,“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中,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。
在本实用新型的描述中,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。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电池,其特征在于,包括:
壳体,所述壳体内形成有用于容纳极芯的容纳腔;
极芯,所述极芯构造为多个且间隔设置于所述容纳腔内;其中
所述壳体上形成有将所述容纳腔与外部连通的换热通道,所述换热通道设置于相邻的两个所述极芯之间。
2.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述壳体包括:
底板;
侧板,所述侧板设置于所述底板的外周且与所述底板限定出所述容纳腔;
连通管,所述连通管内部形成有所述换热通道,所述连通管的两端敞开且连接于彼此正对的两个所述侧板之间。
3.根据权利要求2所述的电池,其特征在于,所述连通管包括:
第一腔体板和第二腔体板,所述第一腔体板与所述第二腔体板在远离所述底板的方向上间隔设置;
第三腔体板和第四腔体板,所述第三腔体板与所述第四腔体板在彼此正对的两个所述侧板之间间隔设置,所述第一腔体板、所述第三腔体板、所述第二腔体板和所述第四腔体板依次连接以限定出所述换热通道。
4.根据权利要求3所述的电池,其特征在于,所述第三腔体板与所述第四腔体板适于与所述换热通道相邻的极芯贴合。
5.根据权利要求3所述的电池,其特征在于,所述第三腔体板与所述第四腔体板之间的距离为d1,d1满足:2mm≤d1≤10mm。
6.根据权利要求3所述的电池,其特征在于,所述第三腔体板与所述第三腔体板正对的所述侧板之间的距离为d2,所述d2满足:10mm≤d2≤20mm;
所述第四腔体板与所述第四腔体板正对的所述侧板之间的距离为d3,所述d3满足:10mm≤d3≤20mm。
7.根据权利要求2所述的电池,其特征在于,还包括:汇流板,多个所述极芯的同侧一端均设置有极耳,所述汇流板分别与多个所述极耳连接,所述汇流板上形成有朝向所述容纳腔开口方向凸出的凸出部,所述凸出部适于与所述电池的极柱连接。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的电池,其特征在于,还包括:换热件,所述换热件设置于所述换热通道内且适于对相邻的所述极芯进行换热。
9.一种电池包,其特征在于,包括权利要求1-8中任意一项所述的电池。
10.一种车辆,其特征在于,包括权利要求9所述的电池包。
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