CN219144347U - 一种大容量电池壳体及大容量电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种大容量电池壳体及大容量电池，主要解决现有电池的冷却装置结构复杂、安装拆卸较为繁琐的问题。该大容量电池壳体包括电池上盖、电池下盖和电池箱体；电池上盖和电池下盖密封绝缘设置在电池箱体两侧的敞口端，且电池上盖和电池下盖分别为大容量电池的正极柱和负极柱；电池箱体内设置有N个分隔板，N个分隔板将电池箱体的内腔分隔为多个电芯容纳仓；至少一个分隔板上设置有至少一个第一液冷通道，第一液冷通道的进口和出口位于电池箱体的同一侧壁或不同侧壁上。上述大容量电池壳体上设置有第一液冷通道，该种设置不仅使大容量电池壳体内的结构比较简单，还能够省略各液冷组件的安装和拆卸过程。

Description

一种大容量电池壳体及大容量电池

技术领域

本实用新型属于电池领域，具体涉及一种大容量电池壳体及大容量电池。

背景技术

锂离子电池的应用领域十分广泛，可以被应用于储能、动力电池等领域。近年来随着锂离子电池的进一步发展，锂离子电池的安全使用也受到关注。由于锂离子电池的原理和结构特性，在充放电过程中会产生较大的热量，而且热量会逐渐增加，若产生的热量无法有效释放，热量将会累积于单体电池中，造成电池温度不均匀，从而降低电池使用寿命，严重时电池的热平衡会被破坏，引发一连串的自加热副反应，引发电池的安全事故。

为尽量避免热失控的发生，需对电池产生的热量进行及时处理。例如，中国专利CN110890494B公开了一种带有液冷装置的电池模组及电池箱，该带有液冷装置的电池模组及电池箱包括壳体、多个电芯和液冷装置，多个所述电芯依次横向排列在所述壳体内，所述液冷装置包括设在所述壳体上的进液管路、回液管路以及多个液冷板，所述液冷板设在相邻的两个电芯之间，所述液冷板内设有主进液流道。该液冷结构中，液冷板紧贴电芯，保证了电芯各部位能够均匀散热，电芯温度一致性好，提高了电芯使用过中的可靠性、延长了电芯的使用寿命。该电池模组中，液冷装置通过进液管路、回液管路以及多个液冷板等多个部件的组合实现电池模组的冷却。

中国专利CN114566771A公开了一种大容量电池，该大容量电池包括壳体、置于壳体内的电芯组以及位于壳体相对两侧的盖板，盖板为电池的正、负极。电芯组为多个按容量、电压、内阻、自放电等分组好的性能相近的电芯并联组成。电芯组的极耳与盖板连接，盖板与壳体绝缘、密封连接。将盖板作为极柱既可以节省材料，增大电池的能量密度，又可以提高电池的散热效果，还可以在串联时将两个电池间的导电面积增大，提高电池的能量密度和安全性。该大容量电池的壳体和盖板形成一个封闭的腔体，若在箱体内设置上述电池模组中的液冷装置，则使箱体内的结构较为复杂，同时，液冷板和液冷管的设置，使得整个大容量电池的安装和拆卸较为繁琐。

发明内容

为解决现有电池的冷却装置结构复杂、安装拆卸较为繁琐的问题，本实用新型提供一种大容量电池壳体及大容量电池。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

本实用新型提供一种大容量电池壳体，包括电池上盖、电池下盖和电池箱体；所述电池上盖和电池下盖密封绝缘设置在电池箱体两侧的敞口端，且所述电池上盖和电池下盖分别为大容量电池的正极柱和负极柱；所述电池箱体内设置有N个分隔板，N个分隔板将电池箱体的内腔分隔为多个放置电池电芯的电芯容纳仓，N为大于等于1的整数；至少一个分隔板上设置有至少一个第一液冷通道，所述第一液冷通道的进口和出口位于电池箱体的同一侧壁或不同侧壁上。

由于第

个分隔板附近的温度是整个大容量电池温度的最高点，所以进行以下设置：第/>

个分隔板上第一液冷通道的过流断面面积大于其它分隔板上第一液冷通道的过流断面面积，该种设置能够对电池箱体内温度最高处的热量进行及时处理，避免热量集中对大容量电池的正常工作产生影响；其中，/>

表示向上取整。

更进一步的，N个分隔板上均设置有第一液冷通道，且第

个分隔板上的第一液冷通道的过流断面面积至第1个分隔板、第N个分隔板上的第一液冷通道的过流断面面积逐渐减小，具体的，可采用以下技术手段实现，第/>

个分隔板上的第一液冷通道的数量至第1个分隔板、第N个分隔板上的第一液冷通道的数量逐渐减小。通过以上方式对N个分隔板上的第一液冷通道进行合理布局，该种布局不仅能够对整个电池箱体内的热量进行针对性处理，使电池箱体各个位置的温度一致性较好，还能够在确保冷却的前提下减少第一液冷通道的设置，从而简化电池壳体的结构和减少成本。

为使集成度更高，冷却更加充分，所述电池箱体的一个侧壁或相对设置的两个侧壁上设置有至少一个第二液冷通道，所述第二液冷通道与分隔板上的第一液冷通道串联形成冷却通道，或者第二液冷通道与分隔板上的第一液冷通道并联形成冷却通道，用于对电芯容纳仓内的多个电池电芯进行冷却。

为使得冷却液通过的速度提高，同时保证电池箱体前后冷却温度的相对一致性，所述电池箱体相对的两个侧壁上均设置有第二液冷通道，所有第一液冷通道的进口均与一个侧壁上的第二液冷通道连通，出口均与相对的另一个侧壁上的第二液冷通道连通，从而形成并联的冷却通道。与串联的冷却通道相比，并联的冷却通道不仅能够使冷却液较为快速的通过电池箱体进行及时冷却，还能够避免已进行热交换且温度升高的冷却液对后续的冷却产生影响。

上述第二液冷通道可开设于电池箱体的侧壁内，通过铸造、3D打印或其它机械加工方法形成，优选的，第二液冷通道通过设置在电池箱体侧壁上的冷却凹槽和密封冷却凹槽的密封盖板形成，该种方式使得电池箱体的加工和制作简单，采用常规的加工方式即可完成，成本较低。

进一步的，将上述冷却凹槽的横截面设置为弧形、半圆形或跑道型，将冷却凹槽的内壁设置为光滑的曲面，从而减小冷却液通过时的局部损失和沿程损失，使得冷却液通过时减小过流阻力，提高流速，提高冷却效率，有效降低能耗，从而更大获得经济效益。

所述分隔板的高度小于电池箱体的高度，使得被分隔的多个电芯容纳仓相互连通，连通后多个电芯容纳仓内的压力相同，也使得多个电池电芯在壳体开口后可共电解液体系，同时，N个分隔板平行且等距设置，使得多个电芯容纳仓体积相同，此时，该种设置便于模块化的安装和拆卸。

本实用新型还提供一种大容量电池，包括多个电池电芯以及上述的大容量电池壳体；每个电芯容纳仓内设置有至少一个电池电芯，每个电池电芯的正极耳和负极耳分别通过导电连接装置与电池上盖、电池下盖电连接。

和现有技术相比，本实用新型技术方案具有如下优点：

本实用新型大容量电池壳体的分隔板上设置有第一液冷通道，使得该大容量电池壳体通过电池箱体即可实现液冷，避免在电池箱体内采用多个液冷部件，进一步减少电池壳体内零部件的数量，简化了大容量电池的结构，减轻大容量电池的重量，降低了成本。同时，液冷通道与大容量电池壳体一体设置，还能够省略和简化大容量电池的安装拆卸过程。

本实用新型大容量电池壳体上的液冷通道能够对电池电芯产生的热量进行及时有效的处理，该种方式冷却效果较高，确保大容量电池能够工作在较佳的温度范围内，避免引发大容量电池的安全事故。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1中大容量电池壳体的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例1中大容量电池壳体的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例1中大容量电池壳体的结构示意图二；

图4为本实用新型实施例2中大容量电池的温度示意图；

图5为本实用新型实施例2中大容量电池壳体的结构示意图；

图6为本实用新型实施例3中大容量电池壳体的结构示意图一；

图7为本实用新型实施例3中大容量电池壳体的结构示意图二；

图8为本实用新型实施例3中第一液冷通道和第二液冷通道串联的示意图；

图9为本实用新型实施例4中大容量电池的结构示意图。

附图标记：1-电池箱体，2-电池上盖，3-电池下盖，4-电池电芯，5-分隔板，6-第一液冷通道，7-第二液冷通道，11-第一侧壁，12-第二侧壁，71-冷却凹槽，72-密封盖板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本实用新型的技术原理，目的并不是用来限制本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1至图3、图9所示，本实施例中的大容量电池壳体包括电池上盖2、电池下盖3和电池箱体1；电池箱体1为四个侧壁合围而成且上下敞口的结构；电池上盖2和电池下盖3设置在电池箱体1两侧的敞口端，且电池上盖2和电池下盖3分别为大容量电池的正极柱和负极柱，且上述电池上盖2和电池下盖3均与电池箱体1之间绝缘密封连接。电池箱体1内设置有5个分隔板5，将电池箱体1的内腔分隔为6个放置电池电芯的电芯容纳仓，该隔板5的高度小于电池箱体1的高度，使得被分隔的多个电芯容纳仓相互连通，连通后多个电芯容纳仓内的压力相同，也可在多个电池电芯4的壳体开口后，在大容量电池壳体内注入电解液，使得多个电池电芯共电解液体系。

如图3所示，上述5个分隔板5上均设置有第一液冷通道6，所有分隔板5上第一液冷通道6的进口位于电池箱体1的第一侧壁11上，出口位于电池箱体1的第二侧壁12上，第一侧壁11和第二侧壁12为电池箱体1相对设置的两个侧壁，此时，第一侧壁11和第二侧壁12上均设置有第二液冷通道7，所有第一液冷通道6的进口均与位于第一侧壁11上的第二液冷通道7连通，所有第一液冷通道6的出口均与位于第二侧壁12上的第二液冷通道7连通，从而形成并联的冷却通道。

上述第二液冷通道7可开设于电池箱体1的侧壁内，通过铸造、3D打印或其它机械加工方法形成，优选的，液冷通道通过设置在电池箱体1侧壁上的冷却凹槽71和密封冷却凹槽71的密封盖板72形成，该种方式使得电池箱体1的加工和制作简单，采用常规的加工方式即可完成，成本较低。同时，第一侧壁11上设置有与冷却凹槽71连通的进液口，第二侧壁12上设置有与冷却凹槽71连通的排液口，优选的，上述密封盖板72的形状与冷却凹槽71的形状相匹配，且密封盖板72密封液冷通道的面为平面，实现液冷通道的可靠密封，可将上述第二液冷通道7的长度设置为第一侧壁和第二侧壁长度的85％～90％，该种设置尽可能地扩大冷却流道流经的面积，从而快速有效地带走电池电芯所产生的热量。

本实施例中冷却凹槽71的横截面为弧形、半圆形或跑道型，将冷却凹槽71的内壁设置为光滑的曲面，减小冷却液通过时的局部损失和沿程损失，使得冷却液通过时过流阻力小，提高流速，提高冷却效率，有效降低能耗。

为方便快速实现与外部液冷装置的连接，可在第一侧壁11的进液口处设置有进液管，第二侧壁12的排液口处设置有排液管，进液管和排液管可设置在电池箱体1的同一侧，方便外部液冷装置的排布和安装。此外，还可在进液管和排液管上设置有阀门，方便对单个大容量电池的冷却液进行控制。

当然，也可在不设置第二液冷通道7的情况下，把第一液冷通道6的进液口和出液口通过管道直接与液冷装置连接，对大容量电池壳体进行冷却。

实施例2

本实施例中，5个分隔板5上均设置有第一液冷通道6，5个分隔板5将电池箱体分为6个电池容纳腔，即分为6个格挡，如图4所示和表1所示，电池壳体内的电池电芯正常工作时，各处的温度均不同，尤其是第3个分隔板5附近处的温度最高，第2个分隔板5和第4个分隔板5附近处的温度次之，第1分隔板5和第5个分隔板5附近处的温度相对最低，如表1所示，基于此，在实施例1的基础上，本实施例将第3个分隔板5上第一液冷通道6的过流断面面积设置为大于其它分隔板5上第一液冷通道6的过流断面面积，具体的，从电池箱体1中心开始，第一液冷通道6的过流断面面积从第3个分隔板至第1分隔板、第5个分隔板逐渐减少，此时，第3个分隔板5上第一液冷通道6的过流断面面积＞第2和第4个分隔板5上第一液冷通道6的过流断面面积＞第1和第5个分隔板5上第一液冷通道6的过流断面面积。上述优选方案可通过扩大单个第一液冷通道6的过流面积或增加第一液冷通道6的数量实现，如图5所示，第3个分隔板5上第一液冷通道6的数量为5个，第2分隔板5和第4个分隔板5上第一液冷通道6的数量为3个，第1和第5个分隔板5上第一液冷通道6的数量为2个。

在本实施例中，电池箱体1未设置液冷通道的侧壁外表面上设置有外加劲肋，电池箱体1的侧壁内表面上设置有多个内加劲肋，用于增加大容量电池壳体的承压能力。密封盖板72与大容量电池壳体之间一体化连接：首选摩擦焊，其它的方式是胶粘、过盈配合等。

表1实测未布液冷时各个隔板间电池电芯中心处的温度

实施例3

如图6至图8所示，本实施例中的大容量电池壳体包括电池上盖2、电池下盖3和电池箱体1；电池上盖2和电池下盖3密封绝缘设置在电池箱体1两侧的敞口端，且电池上盖2和电池下盖3分别为大容量电池的正极柱和负极柱；电池箱体1包括5个分隔板5；5个分隔板5设置在电池箱体1内，将电池箱体1的内腔分隔为6个放置电池电芯的电芯容纳仓；隔板的高度小于电池容纳腔的高度，使得被分隔的多个腔体相互连通，连通后多个腔体内的压力相同，也使得多个电池电芯在壳体开口后可共电解液体系。上述电池箱体1第一侧壁和第二侧壁上设置有第二液冷通道7，第二液冷通道7通过冷却凹槽71和用于密封冷却凹槽71的密封盖板72形成。上述冷却凹槽71的横截面为弧形、半圆形或跑道型。

若每个分隔板5上均只设置有单个第一液冷通道6，则相邻分隔板5上第一液冷通道6的进口和出口错开设置，即第1个分隔板5上第一液冷通道6的进口位于第一侧壁11上，出口位于第二侧壁12上，第2个分隔板5上第一液冷通道6的进口位于第二侧壁12上，出口位于第一侧壁11上，第3个分隔板5上第一液冷通道6的进口位于第一侧壁11上，出口位于第二侧壁12上，第4个分隔板5上第一液冷通道6的进口位于第二侧壁12上，出口位于第一侧壁11上，第5个分隔板5上第一液冷通道6的进口位于第一侧壁11上，出口位于第二侧壁上12。同时，电池箱体1相对设置的两个侧壁上均设设置有多个第二液冷通道7，即电池箱体1的第一侧壁11和第二侧壁12上设置有多个第二液冷通道7。

此时，位于第二侧壁12上的第1个分隔板5的第一液冷通道6出口和第2个分隔板5上的第一液冷通道6进口通过第二液冷通道7连通，位于第一侧壁上的第2个分隔板5的第一液冷通道6出口和第3个分隔板5上的第一液冷通道6进口通过第二液冷通道7连通，位于第二侧壁上的第3个分隔板5的第一液冷通道6出口和第4个分隔板5上的第一液冷通道6进口通过第二液冷通道7连通，位于第一侧壁上的第4个分隔板5的第一液冷通道6出口和第5个分隔板5上的第一液冷通道6进口通过第二液冷通道7连通，从而形成一个串联的液冷回路，使得冷却液依次通过各分隔板5对电池壳体内的电池电芯4进行冷却。

若每个分隔板5上均设置有多个第一液冷通道6，则第二液冷通道7可先将单个分隔板5上的多个第一液冷通道6进行串联，随后再将多个分隔板5上的第一液冷通道6通过第二液冷通道7串联。例如，如图8所示，每个分隔板5上均设置有两个第一液冷通道6，同一个分隔板5上的第一液冷通道6通过第二侧壁12上的第二液冷通道7实现串联，随后，相邻分隔板5上的第一液冷通道6通过设置在第一侧壁11上的第二液冷通道7实现串联。通过在单个分隔板5上设置多个第一液冷通道6，可充分对大容量电池壳体1内热量进行处理。

实施例4

如图9所示，本实施例提供的大容量电池主要包括大容量电池壳体、至少一个电池电芯4和导电连接装置：大容量电池壳体为实施例1、实施例2或实施例3中的大容量电池壳体，主要由电池上盖2、电池下盖3和电池箱体1围合形成，电池上盖2、电池下盖3分别为大容量电池的正极柱、负极柱。每个电池电芯4的正极耳通过导电连接装置与上盖板(正极板)实现电连接，负极耳通过导电连接装置与下盖板(负极板)实现电连接，从而将多个电池电芯4的电流通过上盖板、下盖板引出。上述导电连接装置具体可为导电连接片等，例如，铝片、铜片等。电池上盖2、电池下盖3为极柱的结构大幅降低了电池的材料成本，也节约了电池内部空间，提高了电池的能量密度；在多个电池串联时，极柱间的接触面积变大，既提高了电池连接的有效性，也减少了热量的产生，提高了电池的安全性和使用寿命。

本实施例中，电池上盖2、电池下盖3与电池箱体1的接触面上设置有绝缘垫片或绝缘胶，从而实现电池上盖2、电池下盖3与电池箱体1的绝缘。

在电池充放电过程中，电池电芯4会产生较多的热量，而且热量会逐渐增加，此时，由于电池电芯在电池壳体内紧密放置，该热量会传递至大容量电池壳体上，进而将热量传递至液冷通道中，与液冷通道中冷却液进行热交换，从而避免了大容量电池壳体内部热量集中和温度不均匀的问题发生，从而减少了电池的安全事故率，提高了电池的使用寿命和安全性。

Claims (10)

1.一种大容量电池壳体，其特征在于，包括电池上盖、电池下盖和电池箱体；

所述电池上盖和电池下盖密封绝缘设置在电池箱体两侧的敞口端，且所述电池上盖和电池下盖分别为大容量电池的正极柱和负极柱；

所述电池箱体内设置有N个分隔板，N个分隔板将电池箱体的内腔分隔为多个放置电池电芯的电芯容纳仓，N为大于等于1的整数；

至少一个分隔板上设置有至少一个第一液冷通道，所述第一液冷通道的进口和出口位于电池箱体的同一侧壁或不同侧壁上。

2.根据权利要求1所述的大容量电池壳体，其特征在于，第

个分隔板上第一液冷通道的过流断面面积大于其它分隔板上第一液冷通道的过流断面面积；其中/>

表示向上取整。

3.根据权利要求2所述的大容量电池壳体，其特征在于，N个分隔板上均设置有第一液冷通道，且第

个分隔板上的第一液冷通道的过流断面面积至第1个分隔板、第N个分隔板上的第一液冷通道的过流断面面积逐渐减小。

4.根据权利要求2所述的大容量电池壳体，其特征在于，第

个分隔板上的第一液冷通道的数量至第1个分隔板、第N个分隔板上的第一液冷通道的数量逐渐减小。

5.根据权利要求1至4任一所述的大容量电池壳体，其特征在于，所述电池箱体的一个侧壁或相对设置的两个侧壁上设置有第二液冷通道，所述第二液冷通道与分隔板上的第一液冷通道串联形成冷却通道，或者第二液冷通道与分隔板上的第一液冷通道并联形成冷却通道，用于对电芯容纳仓内的多个电池电芯进行冷却。

6.根据权利要求5所述的大容量电池壳体，其特征在于，所述电池箱体相对的两个侧壁上均设置有第二液冷通道，所有第一液冷通道的进口均与一个侧壁上的第二液冷通道连通，出口均与相对的另一个侧壁上的第二液冷通道连通，从而形成并联的冷却通道。

7.根据权利要求6所述的大容量电池壳体，其特征在于，所述第二液冷通道通过设置在电池箱体侧壁上的冷却凹槽和密封所述冷却凹槽的密封盖板形成，所述密封盖板的形状与冷却凹槽的形状相匹配。

8.根据权利要求7所述的大容量电池壳体，其特征在于，所述冷却凹槽的横截面为弧形或半圆形。

9.根据权利要求8所述的大容量电池壳体，其特征在于，所述分隔板的高度小于电池箱体的高度，使得被分隔的多个电芯容纳仓相互连通，同时，N个分隔板平行且等距设置，使得多个电芯容纳仓体积相同。

10.一种大容量电池，其特征在于，包括多个电池电芯以及权利要求1至9任一所述的大容量电池壳体；每个电芯容纳仓内设置有至少一个电池电芯，每个电池电芯的正极耳和负极耳分别通过导电连接装置与电池上盖、电池下盖电连接。

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