CN221080161U - 一种单体电池及储能*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种单体电池及储能***。单体电池包括容置组件和多个电芯，多个电芯串联和/或并联连接，电芯包括电芯主体、正极耳和负极耳，正极耳和负极耳均位于电芯主体的顶部，容置组件包括容置盒和支架盖板，容置盒内间隔设置有多个独立的容置槽，每个容置槽中均容置有一个电芯，支架盖板盖设于电芯的顶部，支架盖板与容置盒相连接，以将每个电芯均密封在对应的容置槽中。通过将多个电芯直接装配成单体电池，提高了单体电池的存储电量，并且单体电池可以替代传统的电池模组，大幅度简化了组装过程，提高了结构稳定性、提高电性能、提高安全性能以及降低综合成本，也有利于储能***的一致性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种单体电池及储能***。
背景技术
目前，大规模储能电池一般由单体电池外部串联组装成电池模组，再由电池模组组装成电池簇，再进一步组装成储能***。以常规20尺的集装箱储能为例，2MWh的储能***由1600多只280Ah的单体电池通过串联构成，使得单体电池的数量较多，大大增加了组装的难度。
此外，对于储能***来讲，通常的大规模储能***需要保证10～20年的工作寿命，长时间的工作造成单体电池之间的容量和内阻差异增大，储能***的输出功率会随着单体电池容量差异的增加而持续降低。同时，随着单体电池的容量差异增大，储能***工作时会造成个别的单体电池过充或者过放，安全风险增加。在储能***的管理方面，由于单体电池数量过多，管理***很难做到对每只单体电池加以电量均衡和管控，难以保障各个单体电池的一致性和可靠性。并且为了保证储能***工作过程中各个单体电池的一致性和可靠性，大大增加了物料成本、人工成本以及生产设备成本的投入。
因此，亟需一种单体电池及储能***，以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的第一个目的在于提供一种单体电池，以提高单体电池的存储电量，并且便于组装，单体电池可以替代传统的电池模组，能够大幅度简化组装过程，提高结构稳定性、提高电性能、提高安全性能以及降低综合成本。
本实用新型的第二个目的在于提供一种储能***，能够减少单体电池数量，有利于保证各个单体电池的一致性和可靠性，大幅度简化储能***的组装过程，降低物料成本、人工成本以及生产设备成本的投入。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种单体电池，包括多个电芯，多个所述电芯串联和/或并联连接，所述电芯包括电芯主体、正极耳以及负极耳，所述正极耳和所述负极耳均位于所述电芯主体的顶部；所述单体电池还包括：
容置组件，所述容置组件包括容置盒以及支架盖板，所述容置盒内间隔设置有多个独立的容置槽，每个所述容置槽中均容置有一个所述电芯，所述支架盖板盖设于所述电芯的顶部，并且所述支架盖板与所述容置盒相连接，以将每个所述电芯均密封在对应的所述容置槽中。
作为优选方案，所述容置盒采用柔性绝缘材质制成；
优选地，所述容置盒的材质为ABS塑料、聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯、聚乙烯、聚苯醚或聚氯乙烯。
作为优选方案，每个所述容置槽的槽壁上均设置有绝缘防火材料。
作为优选方案，所述单体电池还包括：
电连接组件，所述电连接组件包括连接支架以及设置于所述连接支架上的连接片，所述连接支架铺设连接于所述支架盖板上，并且每个所述电芯的所述正极耳和所述负极耳均伸出所述支架盖板与所述连接片连接，所述连接片设置有正极引出端和负极引出端；
优选地，所述正极耳和所述负极耳均与所述连接片焊接连接。
作为优选方案，所述单体电池还包括：
电池外壳，所述电池外壳包括相连接的电池盒体以及电池盖板，所述电池盒体和电池盖板共同围设形成容置空间，所述容置组件位于所述容置空间内，并且所述容置空间内形成有排气通道，所述排气通道位于所述容置盒的底部，所述电池盒体上设置有能与所述排气通道相导通的泄压阀，每个所述容置槽的底壁上均设置有泄压刻痕，并且所述泄压刻痕能够在气压力的作用下被冲破，以使所述容置槽与所述排气通道相导通；
优选地，所述容置盒的底部设置有支撑凸台，并且所述支撑凸台与所述电池盒体的底壁相抵接，以使所述容置盒的底部与所述电池盒体的底壁之间形成所述排气通道。
作为优选方案，所述单体电池还包括：
液冷***，所述液冷***包括液冷管路，所述液冷管路设置于所述电池盖板的内顶壁上，并且所述液冷管路的一端与冷却液进口相连通，所述液冷管路的另一端与冷却液出口相连通，所述冷却液进口以及所述冷却液出口均位于所述电池盒体上；
优选地，所述液冷***还包括电动阀门，所述电动阀门设置于所述液冷管路上；
优选地，所述单体电池还包括温度检测组件，所述温度检测组件与所述液冷***信号连接，所述温度检测组件被配置为检测所述容置盒内的温度；
优选地，所述温度检测组件与所述电动阀门信号连接。
作为优选方案，所述电连接组件和所述电池盖板之间填充有导热材料。
作为优选方案，所述单体电池还包括固定板和快接接头，所述快接接头包括正极快接接头和负极快接接头，所述固定板设置于所述电池外壳上，并且所述固定板上设置有所述正极快接接头和所述负极快接接头，所述正极引出端和所述负极引出端均伸出所述电池外壳并分别与所述正极快接接头和所述负极快接接头连接；
优选地，所述正极引出端和所述负极引出端分别与所述正极快接接头和所述负极快接接头焊接连接。
作为优选方案，所述电池外壳上开设有第一注液孔，所述容置盒内设置有与所述第一注液孔相连通的注液通道，并且每个所述容置槽均与所述注液通道导通；
优选地，所述单体电池还包括密封塞，所述密封塞可拆卸安装于所述第一注液孔中，以封堵所述第一注液孔。
作为优选方案，所述电池外壳的外部涂覆有绝缘涂层；
优选地，所述绝缘涂层的材质为环氧树脂或UV胶。
一种储能***，包括如上所述的单体电池。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提供了一种单体电池，该单体电池包括容置组件和多个电芯，其中，多个电芯串联和/或并联连接，电芯包括电芯主体、正极耳以及负极耳，正极耳和负极耳均位于电芯主体的顶部，容置组件包括容置盒以及支架盖板，容置盒内间隔设置有多个独立的容置槽，每个容置槽中均容置有一个电芯，支架盖板盖设于电芯的顶部，并且支架盖板与容置盒相连接，以将每个电芯均密封在对应的容置槽中。通过将多个电芯直接装配成单体电池，大大提高了单体电池的存储电量，并且单体电池可以替代传统的电池模组，大幅度简化了组装的过程，节省了电芯结构件组件、模组的结构组件和接插件，降低了物料成本、人工成本以及生产设备成本的投入。由于组装过程的大幅度简化，对于单体电池的一致性和可靠性有很大的提升。此外，由于正极耳和负极耳均位于电芯主体的顶部，并且支架盖板盖设于电芯的顶部，更加便于实现容置盒和支架盖板的连接，便于实现对单体电池的组装。此外，电芯之间分离组装，可以降低电芯之间的热量堆积，提高散热效率，从而提高单体电池的安全性；电芯之间分离组装使注液时可以减少电芯之间的电解液浸润死角，提高整个单体电池的电解液浸润效果，缩短了离子传输路径，降低了电池界面电阻，提高了整个单体电池的倍率性能、放电容量和循环寿命等电性能；通过每个容置槽单独容置每个电芯，即使电芯数量增加，对电芯的固定性和支撑性也不会下降，提高整个单体电池的结构稳定性；从而解决现有单体电池在容量拓展方面受到很大限制的问题。
本实用新型还提供了一种储能***，通过采用上述单体电池替代传统的电池模组直接组装成电池簇或者储能***，大幅度减少了储能***中单体电池的数量，组装过程大幅度简化，有利于保障储能***中单体电池的一致性和可靠性，可以增强对单体电池的均衡和管控作用，增加***的运行寿命，提高***的安全性；并且采用上述单体电池替代传统的电池模组，大幅度简化了储能***(包括组装***、电池管理***和消防***)的拓扑结构，提高储能***的成组效率和运行效率，降低运行能耗，还减少了***接插件，降低了物料成本、人工成本以及生产设备成本的投入。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的单体电池的轴测图；
图2是本实用新型实施例提供的单体电池后视图；
图3是本实用新型实施例提供的单体电池的***图；
图4是本实用新型实施例提供的电芯与支架盖板的装配结构示意图；
图5是本实用新型实施例提供的单体电池隐藏电池盖板后的结构示意图；
图6是本实用新型实施例提供的容置盒的俯视图；
图7是本实用新型实施例提供的容置盒的轴测图；
图8是本实用新型实施例提供的电池盖板和液冷管路的结构示意图；
图9是本实用新型实施例提供的单体电池制造方法的流程图。
图中：
1、电芯；11、正极耳；12、负极耳；13、电芯主体；2、容置组件；21、容置盒；211、容置槽；2111、泄压刻痕；212、支撑凸台；213、避让槽；214、第二注液孔；22、支架盖板；221、定位销；3、电连接组件；31、连接支架；32、连接片；321、正极引出端；322、负极引出端；4、电池外壳；41、电池盒体；411、泄压阀；412、数据接口；413、穿设孔；42、电池盖板；43、容置空间；44、第一注液孔；5、液冷管路；51、冷却液进口；52、冷却液出口；6、密封塞；7、固定板；71、快接接头。
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。
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”、“左”、“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。
目前，大规模储能电池一般由单体电池外部串联组装成电池模组，再由电池模组组装成电池簇或者储能***，使得储能***中单体电池的数量较多，大大增加了组装的难度。此外，对于储能***来讲，长时间的工作造成单体电池之间的容量和内阻差异增大，储能***的输出功率会随着单体电池容量差异的增加而持续降低，随着单体电池的容量差异增大，储能***工作时会造成个别的单体电池过充或者过放，安全风险增加，在储能***的管理方面，由于单体电池数量过多，管理***很难做到对每只单体电池加以电量均衡和管控，难以保障各个单体电池的一致性和可靠性。并且为了保证储能***工作过程中各个单体电池的一致性和可靠性，大大增加了物料成本、人工成本以及生产设备成本的投入。
为了解决上述问题，如图1～图3所示，本实施例提供了一种单体电池，该单体电池包括容置组件2以及多个电芯1，其中，多个电芯1串联和/或并联连接，电芯1包括电芯主体13、正极耳11以及负极耳12，正极耳11和负极耳12均位于电芯主体13的顶部，容置组件2包括容置盒21以及支架盖板22，容置盒21内间隔设置有多个独立的容置槽211，每个容置槽211中均容置有一个电芯1，支架盖板22盖设于电芯1的顶部，并且支架盖板22与容置盒21相连接，以将每个电芯1均密封在对应的容置槽211中。本实施例提供的单体电池通过将多个电芯1直接装配成单体电池，大大提高了单体电池的存储电量，并且单体电池可以替代传统的电池模组，大幅度简化了组装的过程，节省了电芯结构件组件、模组的结构组件和接插件，降低了物料成本、人工成本以及生产设备成本的投入。由于组装过程的大幅度简化，对于单体电池的一致性和可靠性有很大的提升。此外，由于正极耳11和负极耳12均位于电芯主体13的顶部，并且支架盖板22盖设于电芯1的顶部，更加便于实现容置盒21和支架盖板22的连接，便于实现对单体电池的组装。需要说明的是，在本实施例中，电芯1的数量优选为两个以上。
此外，需要说明的是，电芯1之间分离组装，可以降低电芯1之间的热量堆积，提高散热效率，从而提高单体电池的安全性；并且，电芯1之间分离组装使注液时可以减少电芯1之间的电解液浸润死角，提高整个单体电池的电解液浸润效果，缩短了离子传输路径，降低了电池界面电阻，提高了整个单体电池的倍率性能、放电容量和循环寿命等电性能；通过每个容置槽211单独容置每个电芯1，即使电芯1数量增加，对电芯1的固定性和支撑性也不会下降，提高整个单体电池的结构稳定性；从而解决现有单体电池在容量拓展方面受到很大限制的问题。
在本实施例中，多个电芯1之间均为并联连接，一个电芯1容量为300Ah，并且电芯1为1S56P，单体电池的能量为53.76KWh。
需要说明的是，在本实施例中，电芯1为同侧出极耳设计，即电芯1的正极耳11和负极耳12均位于电芯主体13的顶部。每个电芯1可以独立地为叠片结构或卷绕结构，每个电芯1可以独立地为双极耳结构、多极耳结构或全极耳结构，本实施例对电芯1的具体形式不做限定。此外，在本实施例中，电芯1的厚度可以为15mm～30mm，电芯1的高度可以为60mm～200mm，电芯1的宽度可以为150mm～400mm。
现有的单体电池内部，电芯循环膨胀后与壳体发生硬接触。单体电池壳体无法吸收电芯膨胀后的应力，会造成电芯受力不均，造成电芯内部局部析锂，造成单体电池循环寿命衰减并且发生安全隐患。
为了解决上述问题，优选地，在本实施例中，容置盒21采用柔性绝缘材质制成，使得容置盒21不仅具有良好的绝缘的性能，还具有一定的弹性模量，当电芯1在循环使用过程中发生一定的膨胀后，避免了电芯1与容置槽211的槽壁发生硬接触，使得电芯1的受力更加均匀，从而减少了电芯1在循环使用的后期出现析锂的风险，大大提高了单体电池的安全性，也保证了单体电池的循环使用寿命。具体而言，在本实施例中，容置盒21的材质包括ABS塑料、聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯、聚乙烯、聚苯醚以及聚氯乙烯中的任意一种或者任意多种的组合，从而保证了容置盒21的绝缘性以及弹性模量。
优选地，在本实施例中，还可以在每个容置槽211的槽壁上均设置有绝缘防火材料，从而使得该绝缘防火材料起到替代mylar膜的防磨损和绝缘作用，从而防止了电芯1在放入容置槽211的过程中被刮伤，也进一步起到了绝缘的作用，进一步提高了对电芯1的保护，还具有耐热和防火的作用。需要说明的是，由于电芯1位于不同的容置槽211，使电芯1之间分离，且每个容置槽211的槽壁上均设置有绝缘防火材料，可以降低电芯1之间的热量堆积，即使当单体电池中的某一电芯1因内部热量堆积发生燃烧时，能够降低对其他电芯1的影响，大大提升了单体电池的安全性。具体而言，绝缘防火材料可以采用喷涂、黏贴或者印刷等方式设置于容置槽211的槽壁上。此外，绝缘防火材料可以为陶瓷、石棉等。
在本实施例中，如图3和图4所示，每个电芯1的顶部均设置有一个支架盖板22，支架盖板22用于将对应的电芯1密封容置在对应的容置槽211中。多个支架盖板22与多个电芯1分体设置和/或一体设置。需要说明的是，在其他实施例中，支架盖板22也可以为一块整板的形式，使得一个支架盖板22将所有的电芯1均密封容置在对应的容置槽211中。由于支架盖板22位于电芯1的极耳侧，在本实施例中，可将支架盖板22设计成两块板拼装的形式，两块板拼装形成避让电芯1的正极耳11以及负极耳12的位置，以便于正极耳11和负极耳12外伸出支架盖板22。此外，支架盖板22上还设有定位销221，定位销221插接固定在容置盒21的定位孔中，从而保证了支架盖板22与容置盒21的精准定位安装。优选地，在本实施例中，容置组件2还包括密封圈(图中未示出)，密封圈夹设在支架盖板22和容置盒21之间，进一步保证了对容置槽211的密封效果。需要说明的是，在本实施例中，支架盖板22的厚度t为1mm～5mm。具体而言，t可以为1mm、2mm、3mm、4mm或者5mm。
此外，如图3和图5所示，本实施例提供的单体电池还包括电连接组件3，电连接组件3包括连接支架31以及设置于连接支架31上的连接片32，连接支架31铺设连接于支架盖板22上，并且每个电芯1的正极耳11和负极耳12均伸出支架盖板22与连接片32连接，连接片32设置有正极引出端321和负极引出端322。通过设置连接片32，从而实现了各个电芯1之间的串联和/或并联连接。需要说明的是，在本实施例中，电芯1的正极耳11和负极耳12经过整形后，正极耳11和负极耳12与连接片32通过激光穿透焊接连接，从而保证了正极耳11和负极耳12与连接片32连接的稳定性和可靠性。在其他实施例中，正极耳11和负极耳12与连接片32之间也可以通过超声波焊接、电阻焊等方式连接。
在本实施例中，如图1～图3所示，单体电池还包括电池外壳4，电池外壳4包括相连接的电池盒体41以及电池盖板42，其中，电池盒体41和电池盖板42共同围设形成容置空间43，容置组件2位于容置空间43内。通过设置电池外壳4，然后将容置有电芯1的容置组件2放置在电池外壳4内的容置空间43内，提高了对电芯1以及电连接组件3的保护。需要说明的是，在本实施例中，电池盒体41和电池盖板42之间可以通过激光焊接、超声波焊接、电阻焊等的方式进行连接密封。
为了增强电池外壳4耐高温性、强度和稳定性，电池外壳4优选为铝、钢等金属材质，可以防止电池外壳4漏液、变形和破损，对大容量内容物具有良好的支撑和保护作用。
优选地，在本实施例中，电池外壳4的外部涂覆有绝缘涂层，从而实现了对电池外壳4的绝缘效果。具体而言，绝缘涂层的材质可以为环氧树脂或UV胶。
此外，如图1和图3所示，单体电池还包括固定板7，固定板7设置于电池外壳4上，并且固定板7用于支撑、固定和保护连接片32的正极引出端321和负极引出端322，防止它们变形断裂，此外，固定板7还用于安装固定快接接头71，快接接头71能够快速实现单体电池与外部其他器件的串联或者并联连接。并且固定板7还用于安装于储能***的箱体上或者安装于电池簇的框架上。在本实施例中，固定板7上间隔设置有两个快接接头71，分别为正极快接接头和负极快接接头，它们分别与连接片32的正极引出端321和负极引出端322电性连接。由于快接接头71的具体结构以及连接原理属于现有技术，在此便不再赘述。
在现有技术中，锂离子电池装配工艺按照极耳引出方式的不同一般可分两种：同侧出极耳和异侧出极耳。同侧出极耳工艺是将正极极耳和负极极耳分别与正极盖板和负极盖板焊接，入壳后再进行周边焊。异侧出极耳工艺是将负极极耳与负极盖板先焊接，再将正极极耳焊接较长的连接片，入壳后先进行一侧周边焊，再将连接片与正极盖板焊接，并进行另一侧周边焊。同侧出极耳工艺需要裁剪掉大量多余的极耳，会带来卷绕精度要求更严格和降低电芯的比功率的问题；而且需要严格控制电芯尺寸，对设备的精度要求也比较高，工艺难度较大。异侧出极耳工艺会导致一侧极耳的长度过长，占用壳体顶部空间，从而会降低电芯的比能量；而且两侧极耳的长度不同，会导致两侧极耳的过流能力不同，从而导致电池的安全风险增加。
上述问题在普通单体电池中可能不明显，但是随着电池的容量不断增加，这些问题会变得越来越明显，严重影响电池的制造工艺难度、容量可拓展性、工作寿命、电学性能和安全性能。因此，普通的同侧出极耳工艺和异侧出极耳工艺不适合单体电池大容量方案。因此有必要设计一种新的极耳引出工艺和结构。
在本实施例中，如图3所示，电芯1为同侧出极耳设计，即电芯1的正极耳11和负极耳12均位于电芯主体13的顶部。每个支架盖板22顶部对应每个电芯1均设置有两个分别供正极耳11和负极耳12伸出的凹槽。每个电芯1的正极耳11和负极耳12均伸出支架盖板22的凹槽与连接片32连接。容置盒21上间隔开设有两个避让槽213，电池盒体41上间隔开设有两个穿设孔413，连接片32的正极引出端321和负极引出端322，它们分别从两个避让槽213以及两个穿设孔413中伸出与对应的快接接头71电连接。
需要说明的是，本实施例的单体电池的引出导电方式与现有电池不同，每个电芯1的正极耳11和负极耳12分别从每个支架盖板22的两个凹槽伸出，再与连接片32连接；连接片32的正极引出端321和负极引出端322分别从容置盒21的两个避让槽213伸出，再分别从电池盒体41的两个穿设孔413中伸出，再分别与正极快接接头和负极快接接头连接。这种方式可以对质地较软的极耳和连接片32起到良好的支撑、固定和保护作用，防止它们变形断裂；还便于实现对极耳和连接片32的焊接，便于实现对单体电池的组装；还可以缩短由极耳和连接片32形成的导电电路的路径和增大导电电路的宽度，提高单体电池的电流过载能力；保证每个电芯1的两侧极耳的长度都相同，使得两侧极耳的过流能力相同，从而降低单体电池的安全风险；通过快接接头71作为外部导电端，还便于实现单体电池与外部电路的电性连接。
需要说明的是，在本实施例中，如图2所示，电池外壳4上还设置有数据接口412，通过数据接口412能够实现对单体电池的实时数据监控和传输。在本实施例中，电池外壳4上设置有一个数据接口412，在其他实施例中可以是两个、三个等任意数量。由于数据接口412的具体结构以及传输原理属于现有技术，在此便不再赘述。
现有的单体电池，电解液会随着电池的循环而消耗，由于装配过程中，注液孔被焊接密封，电池内部的电解液无法得到补充。
为了解决上述问题，在本实施例中，如图3和图5所示，电池外壳4上开设有第一注液孔44，容置盒21内设置有与第一注液孔44相连通的注液通道(图中未示出)，并且每个容置槽211均与注液通道导通，保证通过第一注液孔44以及注液通道能够将电解液注入至每个容置槽211内。具体而言，在本实施例中，第一注液孔44位于电池外壳4的顶部，即第一注液孔44在电池盖板42上贯穿整个电池盖板42后与注液通道连通，从而保证第一注液孔44与注液通道的连通效果。优选地，在本实施例中，电池盖板42上间隔开设有两个第一注液孔44，从而提高了对单体电池的注液效率。需要说明的是，容置盒21顶部与第一注液孔44对应位置开设有第二注液孔214，第一注液孔44、第二注液孔214以及注液通道依次连通，注液通道可以是容置槽211开设的凹槽或管路等结构，由容置盒21顶部的第二注液孔214处一直延伸至每个容置槽211内。
优选地，如图1和图2所示，单体电池还包括密封塞6，密封塞6可拆卸安装于第一注液孔44中，以封堵第一注液孔44。通过设置可拆卸安装的密封塞6，当单体电池内部的电解液不足时，能够将密封塞6从第一注液孔44中取出，从而通过第一注液孔44对单体电池进行二次补液，保证了单体电池的使用寿命。为了提高第一注液孔44密封性，密封塞6优选为柔性材料，优选为上大下小的结构，例如密封塞6可以为密封胶塞。为了便于拆卸和安装，密封塞6的顶部设置有拆卸部，便于拧动或拔出密封塞6。
现有的单体电池内部，热量只能通过自然传导进行扩散，散热效率较低。使用液冷***对电池组进行散热，易造成电池内部热量分布不均匀，特别是在大容量电池中表现的尤为明显。
为了解决上述问题，在本实施例中，如图5和图8所示，单体电池还包括液冷***，液冷***包括液冷管路5，液冷管路5设置于电池盖板42的内顶壁上，并且液冷管路5的一端与冷却液进口51相连通，液冷管路5的另一端与冷却液出口52相连通，从而实现了对电芯1的循环散热效果，保证了电芯1的正常工作。由于单体电池的热量往往产生于电芯1极耳处，对此通过将液冷管路5设置于电池盖板42的内顶壁上，使得电池盖板42充当液冷板的作用，可以对电芯1极耳处快速导热，实现对电芯1的快速导热效果。需要说明的是，在本实施例中，冷却液进口51以及冷却液出口52均位于电池盒体41上。优选地，在本实施例中，液冷管路5呈蛇形，进一步保证了对各个电芯1的散热效果，也使得单体电池内部的温度分布会更均匀。优选地，液冷***还包括电动阀门，电动阀门设置于液冷管路5上，电动阀门用于调节液冷管路5的流通与闭合。
优选地，在本实施例中，电连接组件3和电池盖板42之间填充有导热材料，进一步提升了对电芯1的导热效果，使得单体电池内部的热量可以快速的传导至电池外壳4的外部，也进一步保证了单体电池内部温度的均匀性。还可以选择兼具阻燃和导热特性的物质填充，包含但不限于导热硅胶、相变导热材料、导热垫片、导热灌封胶等。
在本实施例中，单体电池还包括温度检测组件(图中未示出)，温度检测组件设置于容置盒21内且与液冷***的电动阀门信号连接，温度检测组件用于检测容置盒21内的温度，液冷***能够根据温度检测组件的检测值通过控制电磁阀等电动阀门的开关来控制液冷管路的5的流通和闭合，从而实现对单体电池内部的温度控制。具体而言，温度检测组件可以为温度传感器，并且温度传感器位于容置空间43内。
现有的单体电池多为方形铝壳或者刀片电池，其防爆阀设置于极柱侧。当电池发生热失控时，内部污染物喷出，会造成模组内部污染度增加，易引发大面积内短路，从而造成***火灾。
为了解决上述问题，优选地，在本实施例中，如图5和图6所示，容置空间43内形成有排气通道(图中未示出)，并且排气通道位于容置盒21的底部，电池盒体41上设置有能与排气通道相导通的泄压阀411，每个容置槽211的底壁上均设置有泄压刻痕2111，并且泄压刻痕2111能够在气压力的作用下被冲破，以使容置槽211与排气通道相导通。当电芯1发生热失控时，能够使得容置槽211内的气体依次通过底部泄压刻痕2111、排气通道以及泄压阀411排出电池外壳4，实现对容置槽211的快速泄压，防止热量在单体电池内部堆积，保证了单体电池的安全性。此外，由于泄压刻痕2111、排气通道以及泄压阀411均位于电芯1的底部，当电芯1发生热失控时，电芯1内部的污染物从电芯1的底部排出，实现了排出的污染物与电连接组件3的有效隔离，杜绝了发生大面积短路的风险。需要说明的是，泄压刻痕2111的厚度小于容置槽211的槽壁的厚度，泄压刻痕2111受压更易***，泄压刻痕2111被冲破所需的压力值以及泄压阀411进行泄压时所需的压力值根据需求进行设置。在本实施例中，对泄压刻痕2111形状不做限制，可以是凹槽状、线状等结构。在本实施例中，电池盒体41上间隔设置有两个泄压阀411，进一步提高了对单体电池进行泄压的可靠性。在其他实施例中，电池盒体41上也可以设置一个泄压阀411，也可以设置三个泄压阀411甚至更多个泄压阀411，具体可以根据需求进行设置。
在本实施例中，如图7所示，容置盒21的底部设置有支撑凸台212，并且支撑凸台212与电池盒体41的底壁相抵接，以使容置盒21的底部与电池盒体41的底壁之间形成排气通道。在本实施例中，部分支撑凸台212位于容置盒21底部的边缘处，部分支撑凸台212位于容置盒21的底部的非边缘区域，使得支撑凸台212还起到了加固容置盒21结构强度的效果。
对于大容量单体电池，随着单体电池容量和电芯1数量增加，单体电池内部热量易堆积，散热十分困难，当单体电池中的任意电芯1因内部热量堆积发生燃烧或***时，易造成整个单体电池起火或***，从而导致单体电池的安全性较低。因此，安全问题对于大容量单体电池而言是一大难点和重点。
本实施例通过上述特定的液冷***、导热材料、排气通道和泄压阀411相结合，通过液冷***、导热材料，可以对电芯1快速导热，实现对电芯1的快速导热效果，使得单体电池内部的热量可以快速的传导至外部，进一步保证了单体电池内部温度的均匀性；通过排气通道和泄压阀411，当电芯1发生热失控时，能够使得容置槽211内的气体依次通过底部泄压刻痕2111、排气通道以及泄压阀411排出电池外壳4，实现对容置槽211的快速泄压，防止热量在单体电池内部堆积，保证了单体电池的安全性；此外，由于泄压刻痕2111、排气通道以及泄压阀411均位于电芯1的底部，当电芯1发生热失控时，电芯1内部的污染物从电芯1的底部排出，实现了排出的污染物与电连接组件3的有效隔离，杜绝了发生大面积短路的风险，进一步保证了单体电池的安全性。
本实施例还提供了一种储能***，包括多个上述单体电池，多个单体电池之间串联和/或并联连接。本实施例提供的储能***，通过采用上述单体电池替代传统的电池模组直接组装成电池簇或者储能***，大幅度减少了储能***中单体电池的数量，组装过程大幅度简化，有利于保障储能***中单体电池的一致性和可靠性，可以增强对单体电池的均衡和管控作用，增加***的运行寿命，提高***的安全性；并且采用上述单体电池替代传统的电池模组，大幅度简化了储能***(包括组装***、电池管理***和消防***)的拓扑结构，提高储能***的成组效率和运行效率，降低运行能耗，还减少了***接插件，降低了物料成本、人工成本以及生产设备成本的投入。
如图9所示，本实施例还提供了一种单体电池制造方法，用于制造上述单体电池，单体电池制造方法包括如下步骤：
在容置盒21的每个容置槽211中均放置一个电芯1；
将支架盖板22盖设于电芯1的顶部，并且将支架盖板22与容置盒21相连接；
将多个电芯1串联和/或并联连接。
本实施例提供的单体电池制造方法，大幅度提高了单体电池的存储电量，并且单体电池可以替代传统的电池模组，大幅度简化了组装的过程，降低了物料成本、人工成本以及生产设备成本的投入。由于组装过程的大幅度简化，对于单体电池的一致性和可靠性有很大的提升。
此外，如图9所示，当实现多个电芯1串联和/或并联连接后，将容置组件2装入电池外壳4中，并将入壳后的容置组件2放入烘箱中高温真空烘烤预设时间；在本实施例中，烘烤温度为60℃～80℃，预设时间根据烘烤温度和电池干燥度(目标含水量)需求进行设置。
当完成烘烤操作后，通过电池外壳4上的注液口对容置组件2内的电芯1进行注液操作。
由于该单体电池后续的制作工序与常规的铝壳电池制作工序一致，在此便不再赘述。
对比实验：原本的3MWh的储能***由10个电池簇并联组成，1个电池簇由8个电池模组串联组成，1个电池模组由44个容量280Ah电压3.2V的单体锂电池串联组成。
本实施例的3MWh的储能***由10个电池簇并联组成，1个电池簇由8个本实施例的单体电池串联组成，1个单体电池由44个容量280Ah电压3.2V的电芯串联组成。
3MWh的储能***，采用上述单体电池代替原本的电池模组标准箱组装成新的储能***，相比于原本的储能***，新的储能***的综合成本降低了30％以上，同时还提高了结构稳定性、电性能、安全性能以及组装效率。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种单体电池，包括多个电芯(1)，多个所述电芯(1)串联和/或并联连接，所述电芯(1)包括电芯主体(13)、正极耳(11)以及负极耳(12)，所述正极耳(11)和所述负极耳(12)均位于所述电芯主体(13)的顶部；其特征在于，所述单体电池还包括：
容置组件(2)，所述容置组件(2)包括容置盒(21)以及支架盖板(22)，所述容置盒(21)内间隔设置有多个独立的容置槽(211)，每个所述容置槽(211)中均容置有一个所述电芯(1)，所述支架盖板(22)盖设于所述电芯(1)的顶部，并且所述支架盖板(22)与所述容置盒(21)相连接，以将每个所述电芯(1)均密封在对应的所述容置槽(211)中。
2.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述容置盒(21)采用柔性绝缘材质制成；
优选地，所述容置盒(21)的材质为ABS塑料、聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯、聚乙烯、聚苯醚或聚氯乙烯。
3.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，每个所述容置槽(211)的槽壁上均设置有绝缘防火材料。
4.根据权利要求1～3任一项所述的单体电池，其特征在于，所述单体电池还包括：
电连接组件(3)，所述电连接组件(3)包括连接支架(31)以及设置于所述连接支架(31)上的连接片(32)，所述连接支架(31)铺设连接于所述支架盖板(22)上，并且每个所述电芯(1)的所述正极耳(11)和所述负极耳(12)均伸出所述支架盖板(22)与所述连接片(32)连接，所述连接片(32)设置有正极引出端(321)和负极引出端(322)；
优选地，所述正极耳(11)和所述负极耳(12)均与所述连接片(32)焊接连接。
5.根据权利要求4所述的单体电池，其特征在于，所述单体电池还包括：
电池外壳(4)，所述电池外壳(4)包括相连接的电池盒体(41)以及电池盖板(42)，所述电池盒体(41)和电池盖板(42)共同围设形成容置空间(43)，所述容置组件(2)位于所述容置空间(43)内，并且所述容置空间(43)内形成有排气通道，所述排气通道位于所述容置盒(21)的底部，所述电池盒体(41)上设置有能与所述排气通道相导通的泄压阀(411)，每个所述容置槽(211)的底壁上均设置有泄压刻痕(2111)，并且所述泄压刻痕(2111)能够在气压力的作用下被冲破，以使所述容置槽(211)与所述排气通道相导通；
优选地，所述容置盒(21)的底部设置有支撑凸台(212)，并且所述支撑凸台(212)与所述电池盒体(41)的底壁相抵接，以使所述容置盒(21)的底部与所述电池盒体(41)的底壁之间形成所述排气通道。
6.根据权利要求5所述的单体电池，其特征在于，所述单体电池还包括：
液冷***，所述液冷***包括液冷管路(5)，所述液冷管路(5)设置于所述电池盖板(42)的内顶壁上，并且所述液冷管路(5)的一端与冷却液进口(51)相连通，所述液冷管路(5)的另一端与冷却液出口(52)相连通，所述冷却液进口(51)以及所述冷却液出口(52)均位于所述电池盒体(41)上；
优选地，所述液冷***还包括电动阀门，所述电动阀门设置于所述液冷管路(5)上；
优选地，所述单体电池还包括温度检测组件，所述温度检测组件与所述液冷***信号连接，所述温度检测组件被配置为检测所述容置盒(21)内的温度；
优选地，所述温度检测组件与所述电动阀门信号连接。
7.根据权利要求5所述的单体电池，其特征在于，所述电连接组件(3)和所述电池盖板(42)之间填充有导热材料。
8.根据权利要求5所述的单体电池，其特征在于，所述单体电池还包括固定板(7)和快接接头(71)，所述快接接头(71)包括正极快接接头和负极快接接头，所述固定板(7)设置于所述电池外壳(4)上，并且所述固定板(7)上设置有所述正极快接接头和所述负极快接接头，所述正极引出端(321)和所述负极引出端(322)均伸出所述电池外壳(4)并分别与所述正极快接接头和所述负极快接接头连接；
优选地，所述正极引出端(321)和所述负极引出端(322)分别与所述正极快接接头和所述负极快接接头焊接连接。
9.根据权利要求5所述的单体电池，其特征在于，所述电池外壳(4)上开设有第一注液孔(44)，所述容置盒(21)内设置有与所述第一注液孔(44)相连通的注液通道，并且每个所述容置槽(211)均与所述注液通道导通；
优选地，所述单体电池还包括密封塞(6)，所述密封塞(6)可拆卸安装于所述第一注液孔(44)中，以封堵所述第一注液孔(44)。
10.根据权利要求5所述的单体电池，其特征在于，所述电池外壳(4)的外部涂覆有绝缘涂层；
优选地，所述绝缘涂层的材质为环氧树脂或UV胶。
11.一种储能***，其特征在于，包括权利要求1～10任一项所述的单体电池。
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2023
- 2023-10-30 CN CN202322919018.9U patent/CN221080161U/zh active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |