CN220731738U - 双层电池模组和电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双层电池模组和电池包，其中模组包括：正极柱和负极柱分别在两端的电池，各电池依次排列组成电池组，每一层中的电池按照一个正极柱和一个负极柱依次交替排列，上层与下层相对的两个电池，其中一个电池的正极柱位于该侧面，另一个电池的负极柱位于该侧面，同一层中的相邻两电池之间采第一汇流排连接正极柱与负极柱，电池组某一端上层与下层相对的两个电池之间采用第二汇流排连接正极柱与负极柱，使电池组中所有电池形成电池串联结构，电池串联结构的两末端分别是双层电池模组的总正极柱和总负极柱。本实用新型中总正极柱和总负极柱在同一侧，易安装，减少了汇流排或线缆跨接绝缘风险。

Description

双层电池模组和电池包

技术领域

本实用新型主要涉及电池技术领域，尤其涉及一种双层电池模组和电池包。

背景技术

国家双碳战略的发布，加快了动力以及储能行业的发展，锂电池汽车以及锂电池储能迎来了发展的大机遇。其中，电池包和电池模组作封装技术是锂电池领域的一项关键技术，但由于受到电芯结构限制以及模组制成工艺的限制，无论电池是单侧出极柱还是两侧出极柱，电池模组普偏采用一层堆叠结构，这对体积能量密度有较大的限制，也增加了制造成本。

对于电池的输出极柱在一侧的方形电池，基本上只能采用一层堆叠的方案，因为电池极柱在一侧，则极柱面在上方是最合理的方案。可见，因电池极柱位置的限制，电池模组采样一层堆叠方案。

对于电池的输出极在两侧的电池，一层堆叠方案会导致电池的总正输出极以及总负输出极在电池包或电池模组的两侧，绝大部分情况下需要电池包或电池模组总正输出极和总负输出极在电池包一侧，相应的解决方式主要有两种，一种是通过长的铜排或铝排进行跨接，长的铜排和铝排对绝缘处理要求高，加大了绝缘风险，另一种是通过线缆跨接，线缆跨接需要很大的转弯半径，空间要求高，这种方式与目前电池包以及电池模组紧凑设计、提高体积能量密度的目标相违背。以上两种方式常用在储能以及EV(Electric Vehicle，纯电动汽车)电池包上。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种双层电池模组和电池包，解决两端出极柱的电池堆叠问题，使得用于输出的总正极柱与总负极柱能够在电池模组同一侧，提高电池成组的体积能量密度。

为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型提供了一种双层电池模组，包括：若干电池，所述电池的正极柱和负极柱分别在所述电池的两端；各所述电池依次排列组成电池组；在所述电池组侧面，每一层中的电池按照一个正极柱和一个负极柱依次交替排列，上层与下层相对的两个电池，其中一个电池的正极柱位于该侧面，另一个电池的负极柱位于该侧面；同一层中的相邻两电池之间采第一汇流排连接所述正极柱与所述负极柱，所述电池组某一端上层与下层相对的两个电池之间采用第二汇流排连接所述正极柱与所述负极柱，使所述电池组中所有电池形成电池串联结构；所述电池串联结构的两末端分别是所述双层电池模组的总正极柱和总负极柱。

可选地，当所述电池组的上层电池数量和下层电池数量都为奇数时，连接上层与下层相对的两个电池之间的所述第二汇流排在所述双层电池模组的一侧，所述双层电池模组的总正极和总负极在所述双层电池模组的另一侧。

可选地，当所述电池组的上层电池数量和下层电池数量都为偶数时，连接上层与下层相对的两个电池之间的所述第二汇流排，与所述双层电池模组的总正极和总负极在所述双层电池模组的同一侧。

可选地，所述电池组的上层电池与下层电池之间具有第一绝缘片。

可选地，所述电池组的上层相邻电池之间、下层相邻电池之间、以及上层电池与下层电池之间采用胶水黏接。

可选地，所述双层电池模组还包括用于紧固所述电池组的紧固件，所述紧固件固定在所述电池组周围。

可选地，所述紧固件包括支撑架、端板和固定条；其中所述支撑架位于所述双层电池模组底部，所述端板固定在所述支撑架上，两个所述端板之间固定所述固定条。

可选地，所述电池组两端的电池与所述端板之间设置有第二绝缘片。

可选地，所述双层电池模组的总正极柱通过总正输出极连接总正接插件，所述双层电池模组的总负极柱通过总负输出极连接总负接插件。

第二方面，本实用新型提供了一种电池包，其包括如第一方面任一项所述的双层电池模组。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：整体结构稳定性高，电池包或电池模组的总正极柱和总负极柱在同一侧，便于安装，减少了总正极柱和总负极柱不在同一侧时，需要进行汇流排或者线缆跨接的绝缘风险。

附图说明

包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本申请原理的作用。附图中：

图1是本实用新型一实施例双层电池模组的结构示意图一；

图2是本实用新型一实施例双层电池模组的结构示意图二；

图3是本实用新型一实施例中电池的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例中电池的排列结构示意图一；

图5是本实用新型一实施例中电池的排列结构示意图二；

图6是本实用新型一实施例中下层电池排列在电池模组中的展示图；

图7是本实用新型一实施例中当每层电池的数量为奇数时电池模组一侧面示意图；

图8是本实用新型一实施例中当每层电池的数量为奇数时电池模组另一侧面示意图；

图9是本实用新型一实施例中当每层电池的数量为偶数时电池模组一侧面示意图；

图10是本实用新型一实施例中当每层电池的数量为偶数时电池模组另一侧面示意图。

图中各标号分别表示为：

101-电池、102-固定条、103-端板、104-支撑架、105-长螺栓、106-第一绝缘片、107-第二绝缘片、108-第一汇流排、109-第二汇流排、110-CCS(Cells Contact System)组件、111-泡棉胶带；

201-正极柱、202-负极柱；

301-总正接插件、302-总负接插件、303-总正输出极、304-总负输出极。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图1是本实用新型一实施例双层电池模组的结构示意图一，图2是本实用新型一实施例双层电池模组的结构示意图二，参考图1和图2，所示双层电池模组主要结构包括：

若干电池101(或电芯)，电池101的正极柱201和负极柱202分别在电池101的两端，各电池101依次排列组成电池组，较好的一种方式是电池组的上层电池数量与下层电池数量相等。在电池组侧面，如图1展示的侧面和图2展示的侧面，每一层中的电池101按照一个正极柱201和一个负极柱202依次交替排列，上层与下层相对的两个电池101，其中一个电池101的正极柱201位于该侧面，另一个电池101的负极柱202位于该侧面。同一层中的相邻两电池101之间采第一汇流排108连接正极柱201与负极柱202，电池组某一端上层与下层相对的两个电池101之间采用第二汇流排109连接正极柱201与负极柱202，使电池组中所有电池101形成电池串联结构，电池串联结构的两末端分别是双层电池模组的总正极柱和总负极柱。

在本实施例中，电池101的正极柱201和负极柱202分别在电池101的两端，示例性的，电池101为两头出极柱的方形电池。图3是本实用新型一实施例中电池的结构示意图，电池101的左侧面上具有正极柱201，右侧面上具有负极柱202，两个极柱不在电池101的同一侧面。

为了实现组成的双层电池模组的总正极柱和总负极柱在同一侧的目的，首先，每一层中的电池101按照一个正极柱201和一个负极柱202的方式依次交替排列。如图4所示，以上层电池101的前4个电池a1、a2、a3和a4为例，若a1在电池组此面是正极柱201，那么a2在电池组此面是负极柱202，a3在电池组此面是正极柱201，a4在电池组此面是负极柱202，相邻两电池101之间的极柱极性是交替排列的。同样，在下层电池101的前4个电池b1、b2、b3和b4为例，若b1在电池组此面是负极柱202，那么b2在电池组此面是正极柱201，b3在电池组此面是负极柱202，b4在电池组此面是正极柱201，相邻两电池101之间的极柱极性是交替排列的。不仅如此，在本实施例中，上层与下层相对的两个电池101，其中一个电池101的正极柱201位于该侧面，另一个电池101的负极柱202位于该侧面。再次参考图3，上层电池a1在电池组此面是正极柱201，则下层电池b1在电池组此面时负极柱202，上层电池a2在电池组此面是负极柱202，则下层电池b2在电池组此面时正极柱201，等等。通过上述列举，本领域技术人员能够理解电池组中各个电池101的正极柱201和负极柱202之间的排列关系，在此不再赘述。

当电池组中所有电池101形成电池串联结构时，电池串联结构的两末端则分别是双层电池模组的总正极柱和总负极柱。根据上述结构，本实施例双层电池模组的总正极柱和总负极柱在整个双层电池模组的同一侧，进而避免总正极柱和总负极柱不在同一侧时，需要进行汇流排或者线缆跨接的绝缘风险。

在一示例中，当电池组的上层电池数量和下层电池数量都为奇数时，连接上层与下层相对的两个电池101之间的第二汇流排109在双层电池模组的一侧，双层电池模组的总正极和总负极在双层电池模组的另一侧。

图7是本实用新型一实施例中当每层电池的数量为奇数时电池模组一侧面示意图，图8是本实用新型一实施例中当每层电池的数量为奇数时电池模组另一侧面示意图，在图7中，按照同一层中的相邻两电池101之间采用第一汇流排108连接正极柱201与负极柱202的方式，最后的情况是在本侧电池组的右端会余出一个上层电池和一个下层电池，刚好可以使用第二汇流排109连接此处上下相对的两个电池101的正极柱201与负极柱202。而在另一侧面，在图8中，按照同一层中的相邻两电池101之间采用第一汇流排108连接正极柱201与负极柱202的方式，最后的情况是在本侧电池组的右端会余出一个上层电池和一个下层电池，余出的上下相对的两个电池101的正极柱201与负极柱202则是双层电池模组的总正极柱和总负极柱。可见，每层电池101的数量为奇数时，第二汇流排109与双层电池模组的总正极柱和总负极柱分别处于电池组的不同侧面，以使所有电池101形成电池串联结构。

在一示例中，当电池组的上层电池数量和下层电池数量都为偶数时，连接上层与下层相对的两个电池101之间的第二汇流排109，与双层电池模组的总正极和总负极在双层电池模组的同一侧。

图9是本实用新型一实施例中当每层电池的数量为偶数时电池模组一侧面示意图，图10是本实用新型一实施例中当每层电池的数量为偶数时电池模组另一侧面示意图，参考图9和图10。在图9中，按照同一层中的相邻两电池101之间采用第一汇流排108连接正极柱201与负极柱202的方式，本侧面刚好可以通过第一汇流排108完成各电池101的正极柱201与负极柱202连接。在图10中，电池组左端上层与下层相对的两个电池101之间采用第二汇流排109连接正极柱201与负极柱202，而右端分别是双层电池模组的总正极柱和总负极柱。可见，每层电池101的数量为偶数时，第二汇流排109与双层电池模组的总正极柱和总负极柱在电池组的同一侧面，以使所有电池101形成电池串联结构。

在一示例中，电池组的上层电池与下层电池之间具有第一绝缘片106。示例性的，可以在下层电池组的上侧贴上具有双面背胶的长条状限位绝缘片，即第一绝缘片106。在下层电池101的上方进行涂胶，保证上下两层电池101之间的绝缘性能。

在一示例中，电池组的上层相邻电池101之间、下层相邻电池101之间、以及上层电池101与下层电池101之间采用胶水黏接。可选地，电池101的一大面(面积较大的侧面)粘贴双面背胶泡棉胶带111或在电池101一大面上涂上结构胶水，电池101与端板103也可以采用胶水进行黏接。

在一示例中，双层电池模组还包括用于紧固电池组的紧固件，紧固件固定在电池组周围。通过紧固件的固定作用，电池组的整体结构更件牢固，电池101排列更加紧密，避免了电池模组中电池101的位置移动，影响电池模组的使用性能。

进一步地，紧固件包括支撑架104、端板103和固定条102。其中支撑架104位于双层电池模组底部，端板103固定在支撑架104上，两个端板103之间固定固定条102。可以参考图1，图中由各电池101形成的电池组位于整个电池模组的中部，电池组的下方具有两条支撑架104，支撑架104分别支撑在电池组的左右两侧，在电池组的前端和后端分别具有端板103，端板103可以朝电池组一侧压紧，而在电池组的上方具有两条固定条102，分别在左右两侧。采用长螺栓105依次穿过固定条102和端板103，并最终固定在支撑架104上，在电池组的4条竖直边都采用长螺栓105，以固定端板103和固定条102。因此可以由固定好的支撑架104、端板103和固定条102形成一个整体结构(紧固件)。

在一示例中，电池组两端的电池101与端板103之间设置有第二绝缘片107。示例性的，端板103与电池101相接触面的贴上双面背胶，通过背胶将第二绝缘片107固定在端板103与电池101之间。

在一示例中，双层电池模组的总正极柱通过总正输出极303连接总正接插件301，双层电池模组的总负极主通过总负输出极304连接总负接插件302。

下面通过一个应用本实施例结构的双层电池模组的组装过程进一步展示本实施例技术内容及其效果。

本实施例双层电池模组可以包括电池101、固定条102、端板103、支撑架104、长螺栓105、第一绝缘片106、第二绝缘片107、第一汇流排108、第二汇流排109、CCS组件110、泡棉胶带111等。电池模组共上下两层电池101，底部共有两个支撑架104。

首先，将一端端板103通过工装固定到两个支撑架104上。安装下层电池101，端板103与电池101相接触面贴上具有双面背胶的第二绝缘片107，电池101单个大面粘贴双面背胶泡棉胶带111或在电池101单个大面上涂上结构胶水，电池101一侧与端板103进行粘贴，电池101按照一个正极柱201和一个负极柱202依次交替安装到支撑架104上。

其次，在下层电池组的上表面贴上双面背胶长条状的第一绝缘片106，在电池101上方进行涂胶，安装上层电池101，类似下层安装方式，电池101单个大面粘贴双面背胶泡棉胶带111或在电池101单个大面上涂上结构胶水，电池101一侧与端板103进行粘贴，然后按照一个负极柱202和一个正极柱201依次交替安装到支撑架104上，同一侧上下层电池101必须一个为正极柱201和一个为负极柱202。

再次，在电池101安装完成后，安装另外一块端板103，通过挤压到合适位置，放上固定条102，装上两根长螺栓105，将固定条102和端板103都固定在支撑架104上。

最后，安装载流片或者CCS组件110(汇流排总成)，第一个电池101的正极柱连接第二个电池101的负极柱201，第二电池101的负极柱202连接第三个电池101的正极柱，依次类推，最后一节电池101通过跨层汇流排(第二汇流排109)串联到上层，上层电池再按照顺序连接到总正极柱。

能够理解的是，根据每层电池101奇偶数量不同，电池101的串联方式具有两种情况，图7和图8展示了奇数排列方式，图9和图10展示了偶数排列方式。通过上下层堆叠电池101，输出总正电极和总负电极在双层电池模组的同一侧。

本实用新型另一实施例提供了一种电池包，包括前述双层电池模组。可以理解的是，所示电池包还可以包括电池箱体等其他构件或配件，如双层电池模组安装在电池箱体，关于电池包括其余常规结构在此不再赘述。

本实施例提供的双层电池模组或电池包，电池模组整体结构稳定性高，电池包和电池模组的总正极柱和总负极柱在同一侧，便于安装，减少了总正极柱和总负极柱不在同一侧时，需要进行汇流排或者线缆跨接的绝缘风险。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述实用新型披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个实用新型实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种双层电池模组，其特征在于，包括：

若干电池，所述电池的正极柱和负极柱分别在所述电池的两端；各所述电池依次排列组成电池组；

在所述电池组侧面，每一层中的电池按照一个正极柱和一个负极柱依次交替排列；上层与下层相对的两个电池，其中一个电池的正极柱位于该侧面，另一个电池的负极柱位于该侧面；

同一层中的相邻两电池之间采第一汇流排连接所述正极柱与所述负极柱，所述电池组某一端上层与下层相对的两个电池之间采用第二汇流排连接所述正极柱与所述负极柱，使所述电池组中所有电池形成电池串联结构；所述电池串联结构的两末端分别是所述双层电池模组的总正极柱和总负极柱。

2.如权利要求1所述的双层电池模组，其特征在于，当所述电池组的上层电池数量和下层电池数量都为奇数时，连接上层与下层相对的两个电池之间的所述第二汇流排在所述双层电池模组的一侧，所述双层电池模组的总正极和总负极在所述双层电池模组的另一侧。

3.如权利要求1所述的双层电池模组，其特征在于，当所述电池组的上层电池数量和下层电池数量都为偶数时，连接上层与下层相对的两个电池之间的所述第二汇流排，与所述双层电池模组的总正极和总负极在所述双层电池模组的同一侧。

4.如权利要求1所述的双层电池模组，其特征在于，所述电池组的上层电池与下层电池之间具有第一绝缘片。

5.如权利要求1所述的双层电池模组，其特征在于，所述电池组的上层相邻电池之间、下层相邻电池之间、以及上层电池与下层电池之间采用胶水黏接。

6.如权利要求1所述的双层电池模组，其特征在于，所述双层电池模组还包括用于紧固所述电池组的紧固件，所述紧固件固定在所述电池组周围。

7.如权利要求6所述的双层电池模组，其特征在于，所述紧固件包括支撑架、端板和固定条；其中所述支撑架位于所述双层电池模组底部，所述端板固定在所述支撑架上，两个所述端板之间固定所述固定条。

8.如权利要求7所述的双层电池模组，其特征在于，所述电池组两端的电池与所述端板之间设置有第二绝缘片。

9.如权利要求1所述的双层电池模组，其特征在于，所述双层电池模组的总正极柱通过总正输出极连接总正接插件，所述双层电池模组的总负极主通过总负输出极连接总负接插件。

10.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的双层电池模组。