CN219677357U - 一种电池单体及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，公开了一种电池单体及电池包，电池单体包括壳体、极柱、电芯和散热件；壳体包括沿第一方向排布的第一端和第二端；极柱设置在壳体的第一端；电芯设置于壳体内部，并与极柱电连接；散热件设置于壳体内部，散热件包括板体和吸热后汽化的液体介质，板体具有沿第一方向延伸设置的第一管腔，液体介质设置于第一管腔内，板体与电芯连接，板体的一端与极柱连接和/或者第一端连接，板体的另一端与第二端连接。本实用新型由于在电池单体的壳体内部设置了散热件，液体介质通过吸热汽化的性质将电池单体的底部极柱的热量带到电池单体顶部，再通过电池包的液冷底板散热，使电池单体顶部与底部散热更加均匀。

Description

一种电池单体及电池包

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池单体及电池包。

背景技术

目前，电动汽车的动力电池为锂离子电池，当车辆在高速、低速、加速、减速等交替交换的不同行驶状况下运行时，电池会以不同倍率放电，电芯内部会以不同升热速率产生大量热量。

电池包的内底部一般设置有液冷板，贴合电池的底部散热，而位于电池顶部的电芯极柱的热量却难以散出，从而导致电池的顶部与底部散热不均匀。由于锂离子动力电池的性能对温度变化比较敏感，两端散热不均匀会影响到电池的使用寿命和安全。

因此，现有技术亟需改进。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电池单体及电池包，旨在解决现有技术的电池的顶部与底部散热不均匀的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种电池单体，包括：

壳体，其包括沿第一方向排布的第一端和第二端；

极柱，其设置在所述壳体的第一端上；

电芯，其设置于所述壳体的内部，并与所述极柱电连接；

散热件，其设置于所述壳体的内部，所述散热件包括板体和吸热后汽化的液体介质，所述板体具有沿所述第一方向延伸设置的第一管腔，所述液体介质设置于所述第一管腔内，所述板体与所述电芯连接，所述板体的一端与所述极柱连接和/或者所述第一端连接，所述板体的另一端与所述第二端连接。

本申请的一些实施例中，所述散热件包括设置在所述板体相对两端的第一板端和第二板端，所述第一板端与所述极柱连接和/或者所述第一端连接，所述第二板端与所述第二端连接。

本申请的一些实施例中，所述第一板端具有第二管腔，所述第二管腔沿第二方向延伸设置，并与所述第一管腔连通；

所述第二方向垂直于所述第一方向。

本申请的一些实施例中，所述第二板端具有第三管腔，所述第三管腔沿第二方向延伸设置，并与所述第一管腔连通；

所述第二方向垂直于所述第一方向。

本申请的一些实施例中，所述板体设置有多个，并沿所述第二方向间隔地排列，所述第一板端与所述多个板体连接，所述第二板端与所述多个板体连接，所述第二方向垂直于所述第一方向。

本申请的一些实施例中，所述电芯包括沿其厚度方向相对设置的第一侧面和第二侧面；

所述板体与所述电芯的第一侧面连接和/或所述电芯的第二侧面连接。

本申请的一些实施例中，所述电芯设置有至少两个，每相邻的两个所述电芯之间均设置有所述散热件。

本申请的一些实施例中，所述板体的材质为金属；所述电池单体还包括：

第一导热结构胶，其具有导热功能；

所述散热件通过所述第一导热结构胶贴设于所述电芯的第一侧面和/或第二侧面上；和/或

第二导热结构胶，其具有导热功能；

所述极柱和/或者所述第一端通过所述第二导热结构胶与所述散热件连接。

本申请的一些实施例中，所述液体介质的体积为所述第一管腔容积的5%-85%。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种电池包，包括下箱体、下箱盖、液冷底板以及如上任意一项所述的电池单体，所述下箱盖与所述下箱体盖合连接，所述下箱体远离所述下箱盖的一端与动力设备的底部装配，所述液冷底板设置于所述下箱体内远离所述下箱盖的一端，所述壳体的第二端与所述液冷底板直接或间接接触传热。

本实用新型所提供的一种电池单体及电池包，由于在电池单体的壳体内部设置了散热件，散热件内部具有液体介质，液体介质通过吸热汽化的性质将电池单体的底部极柱的热量带到电池单体的顶部，再通过电池包的液冷底板散热，从而加速极柱端的散热，使电池单体的顶部与底部散热更加均匀。

附图说明

图1为本实用新型的电池的内部结构示意图；

图2为散热件的内部结构示意图；

图3为实施例1的电池的内部结构示意图；

图4为实施例2的电池的内部结构示意图；

图5为实施例3的电池的内部结构示意图；

图6为实施例4的电池的内部结构示意图；

图7为实施例5的电池的内部结构示意图；

图8为实施例6的电池的内部结构示意图；

图9为实施例7的电池的内部结构示意图；

图10为电池包的内部结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参见附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，以区分同一类型的技术特征，而不能理解为指示或暗示这些技术特征的相对重要性、顺序以及数量，也即，“第一” 技术特征可以被称为“第二” 技术特征，“第二” 技术特征也可以被称为“第一” 技术特征，并且，限定有“第一”、“第二”的技术特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该技术特征。另外，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要强调的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“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申请中的具体含义。

参见图1-9，本实用新型提供一种电池单体，主要包括壳体1、极柱11、电芯2和散热件3。

所述壳体1包括沿第一方向Z排布的第一端101和第二端102，所述极柱11设置在所述壳体1的第一端101上。

所述电芯2设置于所述壳体1的内部，并与所述极柱11电连接，所述电芯2用于存储电能或向外供电，所述极柱11作为电芯2连接用电设备的导电介质。

所述散热件3设置于所述壳体1的内部，参见图2，所述散热件3包括板体30和吸热后汽化的液体介质34，所述板体30具有沿所述第一方向Z延伸设置的第一管腔31，所述液体介质34设置于所述第一管腔31内。所述液体介质34可为二氯甲烷、戊烷或***。所述板体30与所述电芯2连接，所述板体30的一端与所述第二端102连接。所述板体30的一端与所述极柱11连接和/或者所述第一端101连接，所述板体30的另一端与所述第二端102连接。

参见图10，本申请还提供一种电池包，主要包括下箱体100、下箱盖300、液冷底板200以及如上所述的电池单体，所述下箱盖300与所述下箱体100盖合连接，所述下箱体100远离所述下箱盖300的一端与动力设备的底部装配，所述液冷底板200设置于所述下箱体100内远离所述下箱盖300的一端，所述壳体1的第二端102与所述液冷底板200直接或间接接触传热。

实际使用时，电池包设置于动力设备的底部，使用状态如10所示，电池单体沿第一方向Z的底端设置有极柱11，电池单体的顶端朝向液冷底板200，散热件3内部的液体介质34位于第一管腔31的底部。电池单体工作时，极柱11发热，液体介质34吸热汽化，体积膨胀，密度变小变轻，上升至第一管腔31的顶部放热。放热冷凝后变回液体，回落至第一管腔31的底部，形成循环，以使电池单体的顶部与底部散热更加均匀。

本申请的一些改进方案中，参见图2，所述散热件3包括设置在所述板体30相对两端的第一板端301和第二板端302，本申请的一些改进方案中，所述第一板端301与所述第一端101相抵，从而使所述第一板端301与所述壳体1的第一端101直接接触传热；所述板体30的第二板端302与所述壳体1的第二端102相抵，从而使所述板体30的第二板端302与所述第二端102直接接触传热。在本申请的一些改进方案中，所述板体30的第一板端301与所述第一端101之间可以设置导热材料支撑的导热体，从而使所述板体30的第一板端301与所述第一端101间接接触传热；所述第二板端302与所述第二端102之间可以设置导热材料支撑的导热体，从而使所述板体30的第二板端302与所述壳体1的第二端102间接接触传热。本申请的一些改进方案中，所述板体30的第一板端301与所述极柱11之间可以设置导热材料支撑的导热体，使所述第一板端301与所述极柱11传热；所述板体30的第二板端302与所述第二端102相抵，从而使所述板体30的第二板端302与所述第二端102直接接触传热。本改进方案中，使所述板体30的两端分别与所述壳体1的两端接触传热，以进一步使电池单体的顶部与底部散热更加均匀。

本申请的一些改进方案中，参见图2，所述第一板端301具有第二管腔32，所述第二管腔32沿第二方向X延伸设置，并与所述第一管腔31连通，所述第二方向X垂直于所述第一方向Z。所述液体介质34可以沿着第二管腔32的延伸方向流动，热量可以均匀地在第二管腔32各处传递，使第二管腔32各处的温度保持均匀，第一板端301在所述液体介质34的作用下，所述第一板端301各处的温度也可以保持均匀。

本申请的一些改进方案中，参见图2，所述第二板端302具有第三管腔33，所述第三管腔33沿所述第二方向X延伸设置，并与所述第一管腔31连通。所述液体介质34可以沿着第三管腔33的延伸方向流动，热量可以均匀地在第三管腔33各处传递，使第三管腔33各处的温度保持均匀，第二端102在所述液体介质34的作用下，所述第二端102各处的温度也可以保持均匀，所述第二方向X垂直于所述第一方向Z。

本申请的一些改进方案中，参见图2，所述板体30设置有多个，并沿所述第二方向X间隔地排列，所述第一板端301与所述多个板体30连接，所述第二板端302与所述多个板体30连接，所述第二方向垂直于所述第一方向。所述第二管腔32和所述第三管腔33通过第一管腔31相互连通，由于液体介质34本身具有良好的导热性，所述液体介质34可以从第二管腔32中均匀流入各个第一管腔31中，所述液体介质34也可以从第三管腔33中均匀流入各个第一管腔31中，由于液体介质34本身具有良好的导热性，因此，第一管腔31、第二管腔32和第三管腔33的热量可以均匀散布，使得所述第一板端301内部温度更均匀，所述第二板端302内部温度更均匀，使得整个散热件3的温度基本保持一致，与散热件3热传导的电芯2各处的温度也可以基本保持均匀。

本申请的一些改进方案中，参见图2，所述液体介质34的体积为所述第一管腔31、第二管腔32和第三管腔33的容积之和的10%-90%，其中，所述液体介质34的体积为所述第一管腔31容积的5%-85%。散热件3内除了液体介质34还有留有其它空间，即使液体介质34汽化成气体也确保有空间可以收容，防止液体介质34汽化使板体30过度膨胀而***。

上述改进方案中，所述板体30内设置了多个沿所述第二方向X间隔地排列的所述第一管腔31，进一步均匀散热，并在所述板体30的底部和顶部分别设置连通所述第一管腔31的所述第二管腔32和所述第三管腔33，以使液体介质34在汽液态循环转换时流动更顺畅。具体的，电池单体未工作时，散热件3内部的液体介质34位于所述第一管腔31的底部以及所述第二管腔32内；电池单体工作时，极柱11发热，液体介质34吸热汽化，体积膨胀，密度变小变轻，沿所述第一管腔31上升至所述第一管腔31的顶部以及所述第三管腔33进行放热，所述液体介质34放热冷凝后变回液体，再沿所述第一管腔31下落回流至所述第一管腔31的底部以及所述第二管腔32内。上述吸放热过程不断循环，不断将极柱11的热量带到另一端，以使电池单体的顶部与底部散热更加均匀，温差更小。

本申请的一些改进方案中，所述电芯2包括沿其厚度方向相对设置的第一侧面201和第二侧面202，其中所述第三方向Y与所述电芯2厚度方向相同，所述第三方向Y垂直于所述第一方向Z和所述第二方向X，第一侧面201和第二侧面202优选为所述电芯2长度方向的侧面。所述板体30于所述电芯2的第一侧面201连接和/或第二侧面202连接。

本申请的一些改进方案中，所述板体30的材质为金属，所述电池单体还包括第一导热结构胶4，所述第一导热结构胶4具有导热功能，所述散热件3通过所述第一导热结构胶4贴设于所述电芯2的第一侧面201和/或第二侧面202上。本改进方案中，所述第一导热结构胶4可以将所述电芯2和所述散热件3粘结在一起，有利于固定所述散热件3的位置，此外，由于所述第一导热结构胶4本身具有良好的导热作用，所述电芯2的热量可以通过所述第一导热结构胶4传递到所述散热件3上，有利于加快所述电芯2的散热，此外，第一导热结构胶4还起到绝缘的作用，防止散热件3与电芯2短路。

本申请的一些改进方案中，所述电池单体还包括第二导热结构胶，所述第二导热结构胶具有导热功能，所述极柱11通过所述第二导热结构胶与所述散热件3连接。本改进方案中，所述第二导热结构胶4可以将所述极柱11和所述散热件3粘结在一起，有利于使所述极柱11的热量加速传递到所述散热件3处，此外，由于所述第二导热结构胶4本身具有良好的导热作用，所述极柱11的热量可以通过所述第二导热结构胶4传递到所述散热件3上，以加快所述极柱11的散热。所述第二导热结构胶4也起到绝缘的作用，防止极柱11与散热件3短路。在其它改进方案中，极柱11和第一端101可以同时通过第二导热结构胶4与所述散热件3粘结在一起，利用第二导热结构胶4将第一端101和极柱11的热量传递到散热件3上。在其它改进方案中，第一端101通过第二导热结构胶4与所述散热件3粘结在一起，利用第二导热结构胶4将第一端101的热量传递到散热件3上。

在所述壳体1内，所述散热件3与所述电芯2的数量关系以及位置关系可有多种优选布置方式，以下提供一些可选的实施例。

实施例1

参见图3，本实施例的电池单体主要包括壳体1、极柱11、电芯2和散热件3，其中所述电芯2设置有一个，所述散热件3设置有一个，所述散热件3通过所述第一导热结构胶4贴设于所述电芯2的第一侧面201。

根据本实施例可延伸得知，当所述电芯2沿所述第三方向Y设置有一排时，所述散热件3可对应地设置有一排，所述散热件3与所述电芯2的数量一致，确保散热件3与所述电芯2一一对应，电芯2的热量可以传递到对应的散热件3上，从而保证所以电芯2温度趋向一致。

实施例2

参见图4，本实施例的电池单体主要包括壳体1、极柱11、电芯2和散热件3，其中所述电芯2设置有一个，所述散热件3设置有一个，所述散热件3通过所述第一导热结构胶4贴设于所述电芯2的第二侧面202对应的位置。

同理可延伸得知，当所述电芯2沿所述第三方向Y设置有一排时，所述散热件3可对应地设置有一排，所述散热件3与所述电芯2的数量一致，确保散热件3与所述电芯2一一对应，电芯2的热量可以传递到对应的散热件3上，从而保证所以电芯2温度趋向一致。

实施例3

参见图5，本实施例的电池单体主要包括壳体1、极柱11、电芯2和散热件3，其中所述电芯2设置有一个，所述散热件3设置有两个，两个所述散热件3通过所述第一导热结构胶4分别贴设于所述电芯2的第一侧面201和第二侧面202。

根据本实施例可延伸得知，当所述电芯2沿所述第三方向Y设置有一排时，所述散热件3可对应地设置有一排，所述散热件3的数量为所述电芯2的数量的两倍，确保所述电芯2前后各有一个散热件3，电芯2的热量可以传递到前后各一个散热件3上，从而保证所以电芯2前后温度趋向一致。

实施例4

参见图6，本实施例的电池单体主要包括壳体1、极柱11、电芯2和散热件3，其中所述电芯2设置有两个，所述散热件3设置有一个，所述散热件3设置于两个所述电芯2之间，所述散热件3通过所述第一导热结构胶4分别贴设于两个所述电芯2相邻的侧面上。

根据本实施例可延伸得知，当所述电芯2沿所述第三方向Y设置有两排时，所述散热件3可对应地设置有一排，所述散热件3的数量为所述电芯2的数量的一半，所述散热件3夹在两个所述电芯2，该方式相对于实施例3来说，壳体1内可以设置电芯2的数量更多，电池单体可以存储的电量更大。

实施例5

参见图7，本实施例的电池单体主要包括壳体1、极柱11、电芯2和散热件3，其中所述电芯2设置有四个，所述散热件3设置有一个，每两个所述电芯2为一个电芯组，所述散热件3设置于两个电芯组之间，所述散热件3通过所述第一导热结构胶4分别贴设于两个所述电芯2相邻的侧面上。

根据本实施例可延伸得知，当所述电芯2沿所述第三方向Y设置有四排时，所述散热件3可对应地设置有一排，每两排所述电芯2为一个电芯组，所述散热件3的数量为所述电芯2的数量的四分之一，该方式相对于实施例4来说，壳体1内的电芯更密集，可以设置电芯2的数量更多，电池单体可以存储的电量更大。

实施例6

参见图8，本实施例的电池单体主要包括壳体1、极柱11、电芯2和散热件3，其中所述电芯2设置有四个，所述散热件3设置有三个，每两个相邻的所述电芯2之间设置有一个所述散热件3，所述散热件3通过所述第一导热结构胶4分别贴设于两个所述电芯2相邻的侧面上。

根据本实施例可延伸得知，当所述电芯2沿所述第三方向Y设置有四排时，所述散热件3可对应地设置有三排，所述散热件3的数量为所述电芯2的数量的四分之三，在该实施例中，由于散热件3和电芯2交错设置，在确保壳体1内可以设置足够多的电芯2的前提下，每个电芯2都可以与散热件3相接触，每个电芯2都可以将热量直接传递到散热件3上，确保电芯2的温度均匀。

实施例7

参见图9，本实施例的电池单体主要包括壳体1、极柱11、电芯2和散热件3，其中所述电芯2设置有四个，所述散热件3设置有五个，每两个相邻的所述电芯2之间设置有一个所述散热件3，且每个所述电芯2的第一侧面201和第二侧面202均设置有所述散热件3，所述散热件3通过所述第一导热结构胶4贴设于所述电芯2的第一侧面201和第二侧面202上。

根据本实施例可延伸得知，当所述电芯2沿所述第三方向Y设置有四排时，所述散热件3可对应地设置有五排，所述散热件3的数量为所述电芯2的数量的1.25倍。在该实施例中，由于散热件3和电芯2交错设置，且每个电芯2都至少被两个散热件3夹在中间，在确保壳体1内可以设置足够多的电芯2的前提下，每个电芯2都可以将热量直接传递到两个散热件3上，确保电芯2的温度均匀。

综上，本实用新型提出的一种电池单体及电池包，与现有技术相比，至少包括以下有益效果：

第一，在电池单体的壳体1内部设置了散热件3，散热件3内部具有液体介质34，液体介质34通过吸热汽化的性质将电池单体的底部极柱11的热量带到电池单体的顶部，再通过电池包的液冷底板200散热，从而加速极柱端的散热，使电池单体的顶部与底部散热更加均匀。

第二，在散热件3的内部设置了互相连通的多个管腔，从而使液体介质34在汽液态循环转换时流动更顺畅。

第三，设计了散热件3与电芯2的优选装配方式，从而改善电池单体整体的散热。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：

壳体（1），其包括沿第一方向（Z）排布的第一端（101）和第二端（102）；

极柱（11），其设置在所述壳体（1）的第一端（101）上；

电芯（2），其设置于所述壳体（1）的内部，并与所述极柱（11）电连接；

散热件（3），其设置于所述壳体（1）的内部，所述散热件（3）包括板体（30）和吸热后汽化的液体介质（34），所述板体（30）具有沿所述第一方向（Z）延伸设置的第一管腔（31），所述液体介质（34）设置于所述第一管腔（31）内，所述板体（30）与所述电芯（2）连接，所述板体（30）的一端与所述极柱（11）连接和/或者所述第一端（101）连接，所述板体（30）的另一端与所述第二端（102）连接。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于：

所述散热件（3）包括设置在所述板体（30）相对两端的第一板端（301）和第二板端（302），所述第一板端（301）与所述极柱（11）连接和/或者所述第一端（101）连接，所述第二板端（302）与所述第二端（102）连接。

3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于：

所述第一板端（301）具有第二管腔（32），所述第二管腔（32）沿第二方向（X）延伸设置，并与所述第一管腔（31）连通；

所述第二方向（X）垂直于所述第一方向（Z）。

4.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于：

所述第二板端（302）具有第三管腔（33），所述第三管腔（33）沿第二方向（X）延伸设置，并与所述第一管腔（31）连通；

所述第二方向（X）垂直于所述第一方向（Z）。

5.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于：

所述板体（30）设置有多个，并沿第二方向（X）间隔地排列，所述第一板端（301）与所述多个板体（30）连接，所述第二板端（302）与所述多个板体（30）连接，所述第二方向（X）垂直于所述第一方向（Z）。

6.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于：

所述电芯（2）包括沿其厚度方向相对设置的第一侧面（201）和第二侧面（202）；

所述板体（30）与所述电芯（2）的第一侧面（201）连接和/或所述电芯（2）的第二侧面（202）连接。

7.根据权利要求6所述的电池单体，其特征在于：

所述电芯（2）设置有至少两个，相邻的两个所述电芯（2）之间设置有所述散热件（3）。

8.根据权利要求6所述的电池单体，其特征在于，所述板体（30）的材质为金属；所述电池单体还包括：

第一导热结构胶（4），其具有导热功能；

所述散热件（3）通过所述第一导热结构胶（4）贴设于所述电芯（2）的第一侧面（201）和/或第二侧面（202）上；和/或

第二导热结构胶，其具有导热功能；

所述极柱（11）和/或者所述第一端（101）通过所述第二导热结构胶与所述散热件（3）连接。

9.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于：

所述液体介质（34）的体积为所述第一管腔（31）容积的5%-85%。

10.一种电池包，其特征在于，包括下箱体（100）、下箱盖（300）、液冷底板（200）以及如权利要求1-9任意一项所述的电池单体，所述下箱盖（300）与所述下箱体（100）盖合连接，所述下箱体（100）远离所述下箱盖（300）的一端与动力设备的底部装配，所述液冷底板（200）设置于所述下箱体（100）内远离所述下箱盖（300）的一端，所述壳体（1）的第二端（102）与所述液冷底板（200）直接或间接接触传热。