CN106329003B - 锂电池组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锂电池组件，该锂电池组件包括彼此堆叠设置的两个板体，其中两个板体之间设置有加热组件，加热组件用于对板体进行加热。本发明提供的锂电池组件由于在两块板体之间设置有加热组件，使得锂电池组件在低温环境下可以先通过加热组件进行加热，其结构新颖、制造方装方便，提高了锂电池组件工作的可靠性。

Description

锂电池组件

技术领域

本发明涉及电动汽车锂电池技术领域，特别涉及一种锂电池组件。

背景技术

目前，在电池的结构设计中，双极电池结构是一种常见的设计方式，双极电池可用于提高以重量和体积为基础的电池能量存储容量、减少封装重量和体积、提供稳定的电池性能和低内阻。

双极电池的结构一般包括导电的双极层，即所谓的双极板，它用作在电池中的相邻单电池之间的电互连以及作为各个电池单元之间的间壁。为了成功地利用双极结构，双极板需要充分地导电，以从一个单电池向另一单电池传输电流，并在电池环境中具有良好的化学稳定性。

请参阅图1，图1是现有技术中一种常用的双极电池的结构示意简图(参见专利公开号为CN1555584A的申请文件)，在该双极电池结构中，其双极板2设置在电池外壳1的内部以间隔形成多个电池单元，双极板2的两侧分别为电池的正、负极(图中标号3、5)，电池正、负极之间为绝缘隔板4，电解液填充于各双极板2之间的空隙内。该种双极电池结构存在的问题在于，当温度过低时，双极电池工作极不稳定，不能够稳定正常的供电。

发明内容

本发明实施例提供一种锂电池组件，以解决现有技术中当温度过低时，双极电池工作极不稳定，不能够稳定正常的供电的技术问题。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种锂电池组件，所述锂电池组件包括彼此堆叠设置的两个板体，其中所述两个板体之间设置有加热组件，所述加热组件用于对所述板体进行加热进而对所述锂电池组件进行加热。

根据本发明一优选实施例，所述加热组件为电热板或电热丝。

根据本发明一优选实施例，所述电热丝呈条形、框形、螺旋形或S型绕设。

根据本发明一优选实施例，所述两个板体之间设置有间隔排列的支撑件，所述两个板体通过所述支撑件实现电连接。

根据本发明一优选实施例，所述加热组件位于所述支撑件之间。

根据本发明一优选实施例，所述支撑件与所述两个板体中的至少一个一体成型或者独立于所述两个板体设置。

根据本发明一优选实施例，所述锂电池组件进一步包括温度传感器、控制器以及供热开关，其中所述温度传感器用于检测所述锂电池组件的温度，所述控制器根据所述温度传感器所检测的温度控制所述供热开关的工作状态，进而在所述温度低于预设阈值时对所述加热组件进行供电加热。

根据本发明一优选实施例，所述锂电池组件包括多个堆叠设置的锂电池组，每一所述锂电池组包括两个端板以及堆叠设置在所述两个端板之间的多个电池单元，每一电池单元包括至少一金属极板和电池芯，其中所述两个板体为相邻设置的两个所述端板。

根据本发明一优选实施例，所述锂电池组件包括多个堆叠设置电池单元，每一电池单元包括两个金属极板以及夹持与所述两个金属极板之间的电芯，其中所述两个板体为相邻设置的两个所述金属极板。

根据本发明一优选实施例，所述两个板体之间设置有冷却元件，所述冷却元件用于对所述板体进行冷却进而对所述锂电池组件进行冷却。

相对于现有技术，本发明提供的锂电池组件由于在两块板体之间设置有加热组件，使得锂电池组件在低温环境下可以先通过加热组件进行加热，其结构新颖、制造方装方便，提高了锂电池组件工作的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，其中：

图1是现有技术中一种常用的双极电池的简化结构示意简图；

图2是本发明锂电池组一实施例的结构示意图；

图3是本发明金属极板一实施例的局部结构示意图；

图4是本发明电池单元一实施例的截面结构示意图；

图5是本发明金属极板另一实施例的局部结构示意图；

图6是本发明电池单元另一实施例的截面结构示意图；

图7是本发明绝缘介质一实施例的示意图；

图8是本发明绝缘介质另一实施例的示意图；

图9是本发明绝缘介质另一实施例的示意图；

图10是本发明锂电池组件一实施例的结构示意图；

图11是本发明锂电池组件一实施例的局部结构示意图；

图12是本发明加热模块的电路结构示意图；

图13是本发明加热模块一实施例的结构示意图；

图14是本发明加热模块另一实施例的结构示意图；

图15是本发明锂电池组件另一实施例局部的结构示意图；

图16是本发明锂电池组件另一实施例的局部结构示意图；

图17是本发明锂电池组件另一实施例的局部结构示意图；

图18是本发明冷却模块流体回路的结构示意图；

图19是本发明锂电池组的端板一实施例的结构示意图；

图20是本发明锂电池组的端板另一实施例的结构示意图；

图21是本发明锂电池组的端板另一实施例的结构示意图；

图22是本发明锂电池组的端板另一实施例的结构示意图；

图23是本发明锂电池组的端板另一实施例的结构示意图；

图24是本发明锂电池组的端板另一实施例的结构示意图；

图25是本发明锂电池组的端板另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2，图2是本发明锂电池组一实施例的结构示意图，

如图2所示，本发明提供一种锂电池组10，该锂电池组10包括至少两个平行堆叠设置的电池单元100，每一电池单元100包括金属极板110和设于金属极板110内的电池芯120，堆叠设置的电池单元100的外侧为封装电池单元100的两块端板150，端板150的外侧可进一步设置加热模块160或冷却模块170，加热模块160用于在低温环境下对锂电池组进行加热，以提高锂电池组10工作的可靠性，冷却模块170用于在高温环境下对锂电池组10进行降温，以保障锂电池组10工作的安全性。

在图2所示实施例中，锂电池组10包括三个电池单元100，当然，在其他实施例中，电池单元100的数量并不限于3个，可以为2个、4个、5个、6个……或多个，电池单元100的具体数量可根据锂电池组10的输出电压要求来确定。

请一并参阅图3和图4，其中，图3是本发明金属极板一实施例的局部结构示意图；图4是本发明电池单元一实施例的截面结构示意图。

如图3和图4所示，电池单元100包括金属极板110和设于金属极板110内的电池芯120，金属极板110包括上金属极板112和下金属极板114，上金属极板112和下金属极板114的边缘贴合后一起回折形成包边130，电池单元100还包括绝缘介质140，绝缘介质140将上金属极板112与下金属极板114的边缘绝缘间隔以避免上金属极板112与下金属极板114导通。

其中，电池芯120由于不涉及发明点所在，此处不作详述。

如图4所示，在本发明实施例中，包边130与电池单元100的内腔101形成有预留空隙102，该预留空隙102可以吸收电池单元100的膨胀效应，当电池单元100工作受热膨胀时，包边130会适当变形以吸收电池单元100的热膨胀。

在优选实施例中，绝缘介质140的外边缘凸出于上金属极板112和/或下金属极板114的外边缘。

如图4所示，上金属极板112与下金属极板114贴合回折后，上金属极板112、绝缘介质140以及下金属极板114的边缘依次呈阶梯状，回折后位于内侧的金属极板略长、绝缘介质140居中，回折后位于外侧的金属板板略短。

请一并参阅图5和图6，其中，图5是本发明金属极板另一实施例的局部结构示意图；图6是本发明电池单元另一实施例的截面结构示意图。

本实施例与图3和图4所示的实施例大部分相同，其不同之处再于，上金属极板112和下金属极板114的边缘通过回卷的方式形成包边130'，同样，通过绝缘介质140将上金属极板112与下金属极板114的边缘绝缘间隔以避免上金属极板112与下金属极板114导通。

在本发明实施例中，上金属极板112的材料可为铝、不锈钢或钛金属，下金属极板114的材料可为铜或镍，上金属极板112和下金属极板114厚度可为50um～2mm。

请一并参阅图7至图9，图7至图9是本发明绝缘介质三种实施例的示意图。

在图7所示的实施例中，绝缘介质140为绝缘框，相应的，上金属极板112或下金属极板114呈矩形状，绝缘框可以在上金属极板112与下金属极板114配合时夹设在上金属极板112与下金属极板114的边缘之间，再进行回折或回卷，或者，绝缘框预先贴设在上金属极板112和/或下金属极板114上，再进行回折或回卷。

当然，绝缘介质140的形状并不限于矩形框，具体可根据上金属极板112和下金属极板114的形状来确定，当电池单元100为非矩形的其他形状时，例如三边形或五边形，绝缘介质140对应为三角形绝缘框或五边形绝缘框。

在图8所示的实施例中，绝缘介质140为绝缘条，绝缘条同样可以在上金属极板112与下金属极板114配合时夹设在上金属极板112与下金属极板114的边缘之间，再进行回折或回卷，或者，绝缘条预先贴设在上金属极板112和/或下金属极板114上，再进行回折或回卷。

当然，在其他实施例中，绝缘介质140也可为绝缘涂层或镀层，涂设或镀设在上金属极板112和/或下金属极板114的边缘，使得上金属极板112和下金属极板114在回折或回卷时保证二者绝缘隔离。

在图9所示的实施例中，绝缘介质140为绝缘条套或绝缘框套，在上金属极板112与下金属极板114配合前套置在上金属极板112和/或下金属极板114的边缘上来保证上金属极板112与下金属极板114绝缘隔离。

请继续参阅图4，在本发明实施例中，电池单元100具有多个包边130，以矩形状的电池单元100为例，其具有4个包边，多个包边130的回折方向可相同或相反，例如图2、图4及图6中所示的电池单元100左、右两侧的包边130的回折方向是相反的。

请继续参阅图4，电池单元100还包括固定件180，固定件180用于固定包边130，在优选实施例中，固定件180可为胶带或塑胶卡夹，用于防止包边回折或回卷后松脱。

本发明提供的锂电池组10中电池单元100的侧边通过上述的包边13进行封装，其结构新颖，制造方便，能够很好的应对电池单元100工作时的热膨胀效应。

请一并参阅图10，图10是本发明锂电池组件一实施例的结构示意图。

如图10所示，本发明提供还一种锂电池组件20，该锂电池组件20包括至少两个平行堆叠设置的锂电池组10，每一锂电池组10包括至少两个堆叠设置的电池单元100，每一电池单元100包括金属极板110和设于金属极板110内的电池芯120，堆叠设置的电池单元100的外侧为封装电池单元100的两块端板150。

在图10所示实施例中，锂电池组件20件包括两个锂电池组10，当然，在其他实施例中，锂电池组10的数量并不限于2个，也可以是3个、4个、5个、6个……或多个，锂电池组10的具体数量可根据锂电池组件的输出电压要求来确定。

本发明提供的锂电池组件20包括彼此堆叠设置的两个板体，其中两个板体之间设置有加热模块260，加热模块260用于对板体进行加热进而对锂锂电池组件20进行加热。

请一并参阅图11，在一种实施例中，两个板体是指相邻锂电池组10的端板150，两个端板150之间设置有加热模块260。

在另一种实施例中，两个板体也可以是相邻电池单元100的金属极板110，两个金属极板110之间设置有加热模块260。

其中，加热模块260可为电热板或电热丝，电热丝可呈如图13或图14所示的形状，当然，电热丝还可以是条形、框形、螺旋形或S型绕设等其他形状。

如图11所示，在本发明实施例中，两个板体之间设置有间隔排列的支撑件230，两个板体通过支撑件230实现电连接。加热模块260位于支撑件230之间。

在具体实施例中，支撑件230可与两个板体中的至少一个一体成型，或者支撑件230可独立于两个板体设置。

请一并参阅图12，图12是本发明加热模块的电路结构示意图。

如图12所示，锂电池组件20进一步包括温度传感器210、控制器220以及供热开关230，其中温度传感器210用于检测锂电池组件20的温度，控制器220根据温度传感器210所检测的温度控制供热开关230的工作状态，进而在温度低于预设阈值时对加热模块260进行供电加热。

请继续参阅图10，在本发明其他实施例中，两个板体之间还可设置冷却模块270，冷却模块270用于对板体进行冷却进而对锂锂电池组件20进行冷却，以保障锂电池组10工作的安全性。

本发明提供的锂电池组件20由于在两块板体之间设置有加热组件260，使得锂电池组件20在低温环境下可以先通过加热组件260进行加热，其结构新颖、制造方装方便，提高了锂电池组件20工作的可靠性。

请一并参阅图10和图15，本发明提供还一种锂电池组件20，该锂电池组件20包括至少两个平行堆叠设置的锂电池组10，每一锂电池组10包括至少两个堆叠设置的电池单元100，每一电池单元100包括金属极板110和设于金属极板110内的电池芯120，堆叠设置的电池单元100的外侧为封装电池单元100的两块端板150。

本发明提供的锂电池组件20包括彼此堆叠设置的两个板体，其中两个板体之间设置有液体流道310。

在一种实施例中，两个板体是指相邻锂电池组10的端板150，两个端板150之间设置有液体流道310。

在另一种实施例中，两个板体也可以是相邻电池单元100的金属极板110，两个金属极板110之间设置有液体流道310。

如图15所示，两个板体之间设置有间隔排列的支撑件330，两个板体通过支撑件330实现电连接。液体流道310位于支撑件330之间。

优选地，锂电池组件20进一步包括绝缘导管340，液体流道310形成于绝缘导管340内部。

请一并参阅图16，图16是本发明锂电池组件另一实施例的局部结构示意图。

在本实施例中，液体流道310形成于支撑件330的内部，支撑件330内设有用于设置绝缘导管340的通道。

请一并参阅图17，图17是本发明锂电池组件另一实施例的局部结构示意图。

在本实施例中，支撑件330包括导电外层332和绝缘内层334，两个板体通过导电外层332彼此电连接，冷却液体通过绝缘内层334与导电外层332和两个板体保持电绝缘。

其中，绝缘导管340、绝缘内层334的材料可以是PP(Polypropylene，聚丙烯)、PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)。冷却液体可以是水、绝缘液体或其他低粘度、低冰点、不易燃的液体。采用绝缘液体时，无需设置绝缘导管340和绝缘内层334。

在本发明实施例中，支撑件330与两个板体中的至少一个一体成型或者独立于两个板体设置。

请一并参阅图18，图18是本发明冷却模块流体回路的结构示意图。

如图18所示，锂电池组件20进一步包括温度传感器345、控制器350、泵360以及水槽370，其中温度传感器345用于检测锂电池组件20的温度，控制器350根据温度传感器245所检测的温度控制泵360的工作状态，进而在温度超过预设阈值时向液体流道310泵送水槽370中的冷却液体。

本发明提供的锂电池组件由于在两块板体之间设置有冷却组件270，使得锂电池组件20在高温环境下可以通过冷却组件270进行冷却，保障电池的安全稳定运行，其结构新颖、制造方装方便。

请一并参阅图2和图19，其中，图19是本发明锂电池组的端板一实施例的结构示意图。

本发明提供一种锂电池组10，该锂电池组10包括至少两个平行堆叠设置的电池单元100，每一电池单元100包括金属极板110和设于金属极板110内的电池芯120，堆叠设置的电池单元100的外侧为封装电池单元100的两块端板150，端板150包括上端板150、下端板150。

其中，上端板150和下端板150中的至少一个上设置有用于连接外部导电线路的接线端410，上端板150和下端板150中的至少一个的横截面积在朝向接线端410的方向上逐渐变大，使得上端板150和下端板150的电阻在朝向接线端410的方向上逐渐变小，电流传导更加安全可靠。

在图19所示的实施例中，上端板150或下端板150为一个整体的板体，其整体区域的厚度在朝向接线端410的方向上逐渐变大，当然，在其他实施例中，也可以是部分区域的厚度在朝向接线端410的方向上逐渐变大，例如从中间区域开始朝向接线端410的方向上逐渐变大。

在图20所示的实施例中，上端板150或下端板150为组合结构，包括一板体420以及突出设置于板体420的至少一侧的多个凸肋430，其中板体420的横截面在朝向接线端410的方向上保持一致，凸肋430的横截面积在朝向接线端410的方向上逐渐变大。

在具体实施例中，凸肋430的可以是高度和/或宽度在朝向接线端410的方向上逐渐变大。

在图21所示的实施例中，凸肋430的横截面面积在朝向接线端410的方向上呈弧线型逐渐变大。

在图22所示的实施例中，凸肋430彼此平行且间隔设置，其可以是高度在朝向接线端410的方向上逐渐变大。

在图23所示的实施例中，凸肋430相对于接线端410呈放射状展开，其可以是高度在朝向接线端410的方向上逐渐变大。

在图24所示的实施例中，凸肋430的宽度在朝向接线端410的方向上逐渐变大。

在图25所示的实施例中，上端板150和下端板150中的至少一个上设有多个挖孔440，上端板150和下端板150可以一个整体的矩形板体，该多个挖孔440可为设于上端板150和下端板150上的沉孔(非通孔)，挖孔440在朝向接线端410的方向上逐渐变疏。由此即可以达到电阻在朝向接线端410的方向上逐渐变小，电流传导更加安全可靠，又可以减轻上端板150和下端板150的重量。

在本发明实施例中，凸肋430与板体420一体成型或由导热性高于板体420的材料制成。

在本发明实施例中，接线端410为至少两个且分别设置于上端板150和下端板150中的至少一个的一侧或相对两侧。

本发明还提供一种端板150，该端板150用于锂电池组10中，该端板150上设置有用于连接外部导电线路的接线端410，其中端板150的横截面积在朝向接线端410的方向上逐渐变大。

本发明提供的锂电池组10的端板150的横截面积在朝向接线端410的方向上逐渐变大，使得端板150的电阻在朝向接线端410的方向上逐渐变小，电流传导更加安全可靠。

以上仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种锂电池组件，其特征在于，所述锂电池组件包括彼此堆叠设置的两个板体，其中所述两个板体之间设置有加热组件，所述加热组件用于对所述板体进行加热进而对所述锂电池组件进行加热，所述锂电池组件包括多个堆叠设置的锂电池组，每一所述锂电池组包括两个端板以及堆叠设置在所述两个端板之间的多个电池单元，每一所述电池单元包括至少一金属极板和电池芯，所述金属极板包括上金属极板和下金属极板，所述上金属极板和所述下金属极板的边缘贴合后一起回折形成包边，所述电池单元还包括绝缘介质，所述绝缘介质将所述上金属极板与所述下金属极板的边缘绝缘间隔以避免所述上金属极板与所述下金属极板导通，所述包边与所述电池单元的内腔形成有预留空隙，所述预留空隙以吸收所述电池单元的膨胀效应。

2.根据权利要求1所述的锂电池组件，其特征在于，所述加热组件为电热板或电热丝。

3.根据权利要求2所述的锂电池组件，其特征在于，所述电热丝呈条形、框形、螺旋形或S型绕设。

4.根据权利要求1所述的锂电池组件，其特征在于，所述两个板体之间设置有间隔排列的支撑件，所述两个板体通过所述支撑件实现电连接。

5.根据权利要求4所述的锂电池组件，其特征在于，所述加热组件位于所述支撑件之间。

6.根据权利要求4任意一项所述的锂电池组件，其特征在于，所述支撑件与所述两个板体中的至少一个一体成型或者独立于所述两个板体设置。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的锂电池组件，其特征在于，所述锂电池组件进一步包括温度传感器、控制器以及供热开关，其中所述温度传感器用于检测所述锂电池组件的温度，所述控制器根据所述温度传感器所检测的温度控制所述供热开关的工作状态，进而在所述温度低于预设阈值时对所述加热组件进行供电加热。

8.根据权利要求1-5任意一项的锂电池组件，其特征在于，所述两个板体为相邻设置的两个所述端板。

9.根据权利要求1-5任意一项的锂电池组件，其特征在于，所述两个板体为相邻设置的两个所述金属极板。

10.根据权利要求1-5任意一项的锂电池组件，其特征在于，所述两个板体之间设置有冷却元件，所述冷却元件用于对所述板体进行冷却进而对所述锂电池组件进行冷却。