一种电池模组结构及电池包的制作方法

    专利2025-03-14  27


    本技术涉及电池,尤其涉及一种电池模组结构及电池包。


    背景技术:

    1、锂离子电池在循环过程中会发生膨胀,在电池包和模组的设计和制造中,通常会采用缓冲材料来吸收电芯的膨胀。如专利cn209804747u和cn209104207u等均采用泡棉等缓冲材料来吸收电芯膨胀。在实际应用过程中,为了方便生产和控制,电芯与电芯之间的缓冲材料都是厚度均匀的,密度均一的。

    2、但是由于电芯极片在涂布时为防止边缘应力集中,导致活性物质剥落,会进行削薄处理。由此导致电芯极片不同区域的厚度不一样,进而导致电芯表面不平整。当电芯表面贴上厚度均匀的缓冲材料后,必然会导致局部位置受力不均。尤其是,当堆叠的电芯比较多时,整个模组或电池包会呈锥形。当电芯局部受力不均,将导致受力过小或过大的部位优先发生析锂,进而导致电池包整体循环恶化。


    技术实现思路

    1、为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷,本实用新型提供一种电池模组结构及电池包。可解决电芯表面不平时电芯的受力不均匀问题,降低析锂现象,提高电芯的使用寿命及安全性能。

    2、本实用新型为解决其问题所采用的技术方案是:

    3、一种电池模组结构,包括:若干电芯,所述电芯沿自身厚度方向依次排列,在电芯排列方向上,每个所述电芯均包括第一膨胀面和与第一膨胀面相对的第二膨胀面,至少一个所述第一膨胀面和/或第二膨胀面上包括平整部和非平整部;缓冲材料,所述缓冲材料沿电芯排列方向设置于每两个相邻的电芯之间,所述缓冲材料位于平整部的厚度与非平整部的厚度不同,或,所述缓冲材料位于平整部的密度与非平整部的密度不同。

    4、通过采用上述方案,通过采用与电芯表面适配的缓冲材料,提高与电芯的适配度,降低电芯不同部位之间的受力不均匀问题,最终使电芯所有点的受力均接近一致,从而提高电芯的安全性。

    5、进一步地,在电芯排列方向上,位于边缘的两个电芯外侧设置有端部缓冲材料,所述端部缓冲材料远离电芯的一侧表面为平整平面。

    6、通过采用上述方案,使所述电芯排列后整体为矩形体结构,不会出现倾斜、凸出或凹陷的现象。

    7、进一步地,所述非平整部包括电芯凹陷部和/或电芯凸出部。

    8、进一步地,所述缓冲材料与电芯的非平整部接触的面包括与电芯凹陷部对应贴合的第一材料部和/或与电芯凸出部对应贴合的第二材料部,其中,第一材料部的厚度>缓冲材料的平整部厚度>第二材料部厚度。

    9、通过采用上述方案,通过设计厚度不均一的缓冲材料来弥补电芯表面受力的不一致,在电芯表面偏厚处,该位置的缓冲材料减薄;在电芯表面偏薄处,该位置的缓冲材料偏厚;保证电芯所有的点均受力接近一致。

    10、所述缓冲材料与电芯的非平整部接触的面包括与电芯凹陷部对应贴合的第一材料部和/或与电芯凸出部对应贴合的第二材料部,其中,第一材料部的密度大于缓冲材料的平整部密度>第二材料部密度。

    11、通过采用上述方案,通过设计密度不均一的缓冲材料来改善电芯表面受力的不一致。在电芯表面偏厚处,该位置的缓冲材料密度减小,在电芯表面偏薄处,该位置缓冲材料的密度增大。最终电芯所有点的受力均接近一致。

    12、进一步地,所述缓冲材料内间隔设置有若干限位单元,所述限位单元包括:刚性单元,所述刚性单元位于缓冲材料内的中央,沿电芯排列方向上包括两个对立的支撑面;弹性单元,所述弹性单元连接于所述刚性单元的支撑面上。

    13、通过采用上述方案,所述限位单元可以进一步防止电芯膨胀的不均一。当电芯循环时局部位置的膨胀偏大,电芯外壳压缩缓冲材料,并接触到限位单元,限位单元对电芯的挤压力比缓冲材料更大,导致电芯局部位置无法产生位移,因此受力相对减小。所述弹性单元的刚性和抗挤压能力优于缓冲材料,起到抗压作用,所述刚性单元可防止电芯局部位置受力过度,进行刚性缓冲。

    14、进一步地,所述弹性单元包括与刚性单元的支撑面抵接的连接面和与连接面对立的承托面。

    15、进一步地,所述承托面面积大于连接面面积。

    16、进一步地,从连接面到承托面的方向上,所述弹性单元的宽度逐渐增大。

    17、进一步地,在所述弹性单元的宽度方向上,所述弹性单元的承托面的中部向远离连接面一侧凸出形成弧面。

    18、通过采用上述方案,所述弹性单元位于刚性单元两侧,与电芯接触的承托面呈一定幅度,有利于与电芯进行点接触,弹性单元中部呈弧形,可以增大与周边缓冲材料的接触,进一步降低电芯之间的压力。

    19、进一步地,所述刚性单元内部中空形成空腔。

    20、通过采用上述方案,可降低整体电芯模块的重量,实现轻量化理念。

    21、进一步地,所述空腔内填充有灭火剂。

    22、通过采用上述方案,当电芯由于挤压或受力不均导致的析锂引发的热失控时,刚性材料的灭火剂可以喷发出来,起到灭火的作用。

    23、进一步地,所述刚性单元采用金属铝、合金铝或低碳钢,且刚性单元表面涂有绝缘层。

    24、通过采用上述方案,金属铝、合金铝或低碳钢是良好的刚性缓冲材料,绝缘层可以防止电芯与金属接触导致的短路。

    25、进一步地,所述弹性单元采用abs或pmma。

    26、通过采用上述方案,所述abs和pmma等刚性相对于缓冲材料较大一些,有利于起到缓冲效果。

    27、进一步地,所述缓冲材料采用泡棉、eva、气凝胶隔热垫、硅胶或聚胺酯。

    28、通过采用上述方案,缓冲材料材质较软,可对电芯起得抗缓冲作用,提高电芯安全。

    29、一种电池包,包括壳体和位于壳体内的电池模组结构。

    30、通过采用上述方案,提高电池包整体循环能力,降低电芯局部受力不均导致的析锂风险,从而电池包的循环寿命和安全性能,同时还可以降低电池包的维护成本,另外限位单元对于电芯整体膨胀导致的电池包或模组外壳破裂也能起来抑制作用,进一步保证电池包或模组的安全。

    31、综上所述,本实用新型提供的一种电池模组结构及电池包具有如下技术效果:

    32、1.通过在经过削薄处理的电芯之间设置厚度或密度不一的缓冲材料,保证电芯所有的点均受力接近一致,不会因受力不均问题出现局部析锂现象,提高电池包循环性能;

    33、2.通过采用厚度或密度不一缓冲材料提高整个模组或电池包的平整性,从而避免出现电池包壳体的局部挤压造成壳体破裂问题,从而降低了电池包或模组受挤压后的发生热失控的风险。



    技术特征:

    1.一种电池模组结构,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种电池模组结构,其特征在于,在电芯(1)排列方向上,位于边缘的两个电芯(1)外侧设置有端部缓冲材料(3),所述端部缓冲材料(3)远离电芯(1)的一侧表面为平整平面(31)。

    3.根据权利要求1或2所述的一种电池模组结构,其特征在于,所述非平整部包括电芯凹陷部(13)和/或电芯凸出部(14)。

    4.根据权利要求3所述的一种电池模组结构,其特征在于,所述缓冲材料(2)与电芯(1)的非平整部接触的面包括与电芯凹陷部(13)对应贴合的第一材料部(21)和/或与电芯凸出部(14)对应贴合的第二材料部(22),其中,第一材料部(21)的厚度>缓冲材料(2)的平整部厚度>第二材料部(22)厚度。

    5.根据权利要求3所述的一种电池模组结构,其特征在于,所述缓冲材料(2)与电芯(1)的非平整部接触的面包括与电芯凹陷部(13)对应贴合的第一材料部(21)和/或与电芯凸出部(14)对应贴合的第二材料部(22),其中,第一材料部(21)的密度大于缓冲材料(2)的平整部密度>第二材料部(22)密度。

    6.根据权利要求4或5所述的一种电池模组结构,其特征在于,所述缓冲材料(2)内间隔设置有若干限位单元(4),所述限位单元(4)包括:

    7.根据权利要求6所述的一种电池模组结构,其特征在于,所述弹性单元(42)包括与刚性单元(41)的支撑面(411)抵接的连接面(421)和与连接面(421)对立的承托面(422)。

    8.根据权利要求7所述的一种电池模组结构,其特征在于,所述承托面(422)面积大于连接面(421)面积。

    9.根据权利要求7所述的一种电池模组结构,其特征在于,从连接面(421)到承托面(422)的方向上,所述弹性单元(42)的宽度逐渐增大。

    10.根据权利要求7所述的一种电池模组结构,其特征在于,在所述弹性单元(42)的宽度方向上,所述弹性单元(42)的承托面(422)的中部向远离连接面(421)一侧凸出形成弧面。

    11.根据权利要求7-10任一项所述的一种电池模组结构,其特征在于,所述刚性单元(41)内部中空形成空腔(43)。

    12.根据权利要求11所述的一种电池模组结构,其特征在于,所述空腔(43)内填充有灭火剂(5)。

    13.根据权利要求11所述的一种电池模组结构,其特征在于,所述刚性单元(41)采用金属铝、合金铝或低碳钢,且刚性单元(41)表面涂有绝缘层。

    14.根据权利要求11所述的一种电池模组结构,其特征在于,所述弹性单元(42)采用abs或pmma。

    15.根据权利要求11所述的一种电池模组结构,其特征在于,所述缓冲材料(2)采用泡棉、eva、气凝胶隔热垫、硅胶或聚胺酯。

    16.一种电池包,包括壳体和位于壳体内的如权利要求1-15任一项所述的一种电池模组结构。


    技术总结
    本技术公开了一种电池模组结构及电池包,包括:若干电芯,所述电芯沿自身厚度方向依次排列,在电芯排列方向上,每个所述电芯均包括第一膨胀面和与第一膨胀面相对的第二膨胀面,至少一个所述第一膨胀面和/或第二膨胀面上包括平整部和非平整部;缓冲材料,所述缓冲材料沿电芯排列方向设置于每两个相邻的电芯之间,所述缓冲材料位于平整部的厚度与非平整部的厚度不同,或,所述缓冲材料位于平整部的密度与非平整部的密度不同。本技术通过采用与电芯表面适配的缓冲材料,提高与电芯的适配度,降低电芯不同部位之间的受力不均匀问题,最终使电芯所有点的受力均接近一致,从而提高电芯的安全性。

    技术研发人员:康振华,李伟,张健
    受保护的技术使用者:惠州亿纬锂能股份有限公司
    技术研发日:20230912
    技术公布日:2024/4/29
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