一种电池模组论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及储能器件技术领域，提供了一种电池模组，包括：电池组和模组框架，电池组包括多个电池单体，多个电池单体排列设置并通过汇流排相互电连接，汇流排设置于所述电池组的侧面，电池单体沿竖直方向的尺寸小于电池单体沿水平方向的尺寸；模组框架包括两个端板和两个以上的连接梁；两个端板设置于所述电池组的两端；两个以上的连接梁分别连接两个端板，并且每个连接梁具有第一限位部和第二限位部，第一限位部与电池组的顶面或底面相抵，第二限位部与电池组的侧面相抵。本电池模组的模组框架结构简单，可提高电池模组的能量密度，并且可降低电池模组竖直方向的尺寸，并且减小电池模组的最大膨胀力。

主设计要求

1.一种电池模组，其特征在于，包括：电池组，包括多个电池单体，所述多个电池单体排列设置并通过汇流排相互电连接，所述电池单体沿竖直方向的尺寸小于所述电池单体沿水平方向的尺寸；以及模组框架，所述模组框架包括两个端板和两个以上的连接梁；所述两个端板设置于所述电池组的两端；每个所述连接梁的两端分别连接所述两个端板，并且每个所述连接梁具有第一限位部和第二限位部，所述第一限位部与所述电池组的顶面或底面相抵，所述第二限位部与所述电池组的侧面相抵。

设计方案

1.一种电池模组，其特征在于，包括：

电池组，包括多个电池单体，所述多个电池单体排列设置并通过汇流排相互电连接，所述电池单体沿竖直方向的尺寸小于所述电池单体沿水平方向的尺寸；以及

模组框架，所述模组框架包括两个端板和两个以上的连接梁；所述两个端板设置于所述电池组的两端；

每个所述连接梁的两端分别连接所述两个端板，并且每个所述连接梁具有第一限位部和第二限位部，所述第一限位部与所述电池组的顶面或底面相抵，所述第二限位部与所述电池组的侧面相抵。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电池组沿所述水平方向的尺寸大于所述电池组沿所述竖直方向的尺寸；

所述电池单体包括壳体和电极组件，所述电极组件容纳于所述壳体内，所述电极组件包括第一极片、第二极片以及设置于所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜；

所述电极组件为卷绕式结构且为扁平状，所述电极组件的外表面包括两个扁平面，两个所述扁平面沿所述竖直方向相互面对；或，

所述电极组件为叠片式结构，所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片沿所述竖直方向层叠。

3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，沿所述竖直方向堆叠的所述电池单体的层数为1-5层。

4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，包括四个所述连接梁，其中两个所述连接梁的所述第一限位部与所述电池组的顶面相抵；另外两个所述连接梁的所述第一限位部与所述电池组的底面相抵。

5.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述连接梁的截面为L形。

6.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述端板的材质为金属，所述端板具有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部位于所述端板的底部并朝远离所述电池组的方向凸出，所述第一连接部连接于与所述电池组的所述底面相抵的所述第一限位部，所述第二连接部位于所述端板的顶部并朝远离所述电池组的方向凸出，所述第二连接部连接于与所述电池组的所述顶面相抵的所述第一限位部。

7.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述第一连接部由所述端板的底部边缘向外弯曲形成，所述第二连接部由所述端板的顶部边缘向外弯曲形成。

8.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述端板的两侧具有侧翼，所述侧翼由所述端板的两侧边缘分别向外弯曲形成。

9.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述连接梁与所述端板通过固定件机械连接。

10.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于，所述固定件包括螺栓组件，所述连接梁通过所述螺栓组件与所述端板固定连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及储能器件技术领域，特别涉及一种电池模组。

背景技术

现有技术中，电池模组包括多个电池单体，以及由两个端板和两个侧板围绕形成的用于固定所述电池单体的模组框架。然而现有的模组框架体积和质量较大，从而限制了电池模块的能量密度。并且电池单体在使用时会发生膨胀，并且膨胀力在电池模块的最长尺寸方向上尤为明显。因此，为了限制电池单体膨胀，现有的电池模组端板的体积较大，从而导致电池模组的能量密度偏低，且不利于电池模组轻量化。

实用新型内容

为此，需要提供一种电池模组，用于解决上述电池模组质量重，能量密度低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种电池模组，包括：

模组框架，所述模组框架包括两个端板和两个以上的连接梁；所述两个端板设置于所述电池组的两端；

进一步的，所述电池组沿所述水平方向的尺寸大于所述电池组沿所述竖直方向的尺寸；

所述电极组件为卷绕式结构且为扁平状，所述电极组件的外表面包括两个扁平面，两个所述扁平面沿所述竖直方向相互面对；或，所述电极组件为叠片式结构，所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片沿所述竖直方向层叠。

进一步的，沿所述竖直方向堆叠的所述电池单体的层数为1-5层。

进一步的，包括四个所述连接梁，其中两个所述连接梁的所述第一限位部与所述电池组的顶面相抵；另外两个所述连接梁的所述第一限位部与所述电池组的底面相抵。

进一步的，所述连接梁的截面为L形。

进一步的，所述端板的材质为金属，所述端板具有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部位于所述端板的底部并朝远离所述电池组的方向凸出，所述第一连接部连接于与所述电池组的所述底面相抵的所述第一限位部，所述第二连接部位于所述端板的顶部并朝远离所述电池组的方向凸出，所述第二连接部连接于与所述电池组的所述顶面相抵的所述第一限位部。

进一步的，所述第一连接部由所述端板的底部边缘向外弯曲形成，所述第二连接部由所述端板的顶部边缘向外弯曲形成。

进一步的，所述端板的两侧具有侧翼，所述侧翼由所述端板的两侧边缘分别向外弯曲形成，所述侧翼的顶部与所述第二连接部相抵。

进一步的，所述连接梁与所述端板通过固定件机械连接。

进一步的，所述固定件包括螺栓组件，所述连接梁通过所述螺栓组件与所述端板固定连接。

区别于现有技术，上述技术方案模组框架包括两个端板和两个以上的连接梁，连接梁具有与电池组顶面或底面相抵的第一限位部以及与电池组侧面相抵的第二限位部，通过两个端板对电池组的两端进行限位，通过连接梁可对电池组的顶面、底面以及侧面进行限位，从而牢牢的固定电池组，该模组框架结构简单，可提高电池模组的能量密度。

附图说明

图1为具体实施方式所述电池模组的结构示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为具体实施方式所述电池单体的结构示意图；

图4为具体实施方式所述连接梁的结构示意图；

图5为图3沿A-A向的剖视图；

图6为具体实施方式所述卷绕式结构电极组件的剖面图；

图7为具体实施方式所述层叠式结构电极组件的剖面图；

图8为另一具体实施方式所述电池模组的结构示意图；

图9为图8的爆炸图；

图10为图8中所述端板的结构示意图；

附图标记说明：

100、电池组；

1、电池单体；

11、电极组件；

111、第一极片；

112、第二极片；

113、第三极片；

114、扁平面；

115、窄面；

12、壳体；

121、第一表面；

122、第二表面；

123、第三表面；

13、电极端子；

14、防爆阀；

200、模组框架；

21、连接梁；

211、第一限位部；

212、第二限位部；

213、第三安装孔；

22、端板；

221、第一安装孔；

222、第一连接部；

223、第二连接部；

224、第二安装孔；

225、侧翼；

3、汇流排；

4、螺栓；

5、螺栓；

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本申请的描述中，所有附图中箭头A所指方向为长度方向，箭头B所指方向为宽度方向，箭头C所指方向为竖直方向。水平方向为平行于水平面的方向，既可以是上述长度方向也可以是上述宽度方向。另外，水平方向不仅包括绝对平行于水平面的方向，也包括了工程上常规认知的大致平行于水平面的方向。竖直方向为垂直于水平面的方向，竖直方向不仅包括绝对垂直于水平面的方向，也包括了工程上常规认知的大致垂直于水平面的方向。此外，本申请描述的“上”、“下”、“顶”、“底”等方位词均是相对于竖直方向来进行理解的。

请参阅图1至图10，本实施方式提供了一种电池模组。如图1和图2所示，图1为电池模组的立体结构示意图，图2为电池模组的爆炸图，电池模组包括：电池组100和模组框架200。

电池组100包括多个电池单体1，多个电池单体1沿水平方向(例如图中箭头X所指的方向，也可以是图中箭头Y所指的方向)排列，并且多个电池单体1通过汇流排3相互电连接。其中，汇流排3位于电池组100的侧面。电池单体1优选为可重复充电使用的二次电池，多个电池单体1通过汇流排3可以是相互串联、并联或混联。其中，每个电池单体1沿竖直方向(即图中箭头Z所指的方向)的尺寸小于每个电池单体1沿水平方向(即图中箭头X或箭头Y所指的方向)的尺寸，即在三维坐标系中，电池单体1在竖直方向的尺寸最小。

如图3所示，为电池单体1的结构示意图。电池单体1可以为六面体结构，包括两个第一表面121、两个第二表面122和两个第三表面123。其中，两个第一表面121沿竖直方向(即图中箭头Z所指的方向)相互面对，两个第二表面122沿图中箭头X所指的方向相互面对，两个第三表面123沿图中箭头Y所指的方向相互面对，并且第三表面123分别与第一表面121和第二表面122相交。其中，第一表面121大致平行于电池组100的顶面，第二表面122大致平行于电池组100的端面，第三表面123大致平行于电池组100的侧面。第一表面121的面积大于第二表面122的面积且大于第三表面123的面积。电池单体1的电极端子13以及防爆阀14设置于第三表面123。

如图1和图2所示，模组框架200包括两个端板22和两个以上的连接梁21。两个端板22设置于电池组100的两端(即图中箭头X所指方向的两端)，并分别与电池组100的端面相抵。每个连接梁21的两端分别与两个端板22连接，从而形成固定电池组100的模组框架200。

如图4所示，图4为连接梁21的结构示意图。连接梁21为L形的连接梁(即连接梁21的截面为L形)，连接梁21的两端分别设置有第三安装孔213，连接梁21可通过螺栓5与端板22固定连接。在其他实施方式中，连接梁21与端板22也可通过铆钉铆接或通过焊接等方式固定连接在一起。每个连接梁21具有第一限位部211和第二限位部212，第一限位部211和第二限位部212相互连接，并且第一限位部211与电池组100的顶面或底面相抵，第二限位部212与电池组100的侧面相抵。需要说明的是，本申请中所说的相抵，并不要求相抵的两者直接接触。例如，第一限位部211与电池组100的顶面相抵，可以是第一限位部211与电池组100直接接触实现两者相抵，也可以是在第一限位部211与电池组100之间设置一个具有一定强度的部件(即第一限位部211与电池组100并不直接接触)实现两者相抵。如图1和图2所示实施方式中，模组框架200具有四个连接梁21，其中两个连接梁21的第一限位部211与电池组100的顶面相抵；另外两个连接梁21的第一限位部211与电池组100的底面相抵。具体的，位于电池组100上侧的两个连接梁21对电池组100的顶面以及两个侧面进行限位，位于电池组100下侧的两个连接梁21对电池组100的底面以及两个侧面进行限位，两个端板22对电池组100的两端面进行限位，从而固定电池组100。并且，两个端板22上分别设置有第一安装孔221，第一安装孔221沿竖直方向伸延，通过螺栓4可将整个电池模组固定于电池包的箱体内。

在图1和图2所示实施方式中，电池组100在竖直方向仅设置一层电池单体1。位于电池组100上侧的两个连接梁21的第一限位部211与每个电池单体1的顶面(即第一表面121)相抵。位于电池组100下侧的两个连接梁21的第一限位部211与每个电池单体1的底面(即第一表面121)相抵。连接梁21的第二限位部212与每个电池单体1的侧面(即第三表面123)相抵。因此通过端板22与电池组100的端面相抵，以及通过两条以上的连接梁21与电池组100的顶面和侧面相抵，可对电池组100进行固定。在一些实施方式中，电池组100在竖直方向上可堆叠两层以上的电池单体1。位于电池组100上侧的两个连接梁21的第一限位部211与顶层的每个电池单体1的顶面(即第一表面121)相抵，连接梁21的第二限位部212与顶层的每个电池单体1的侧面(即第三表面123)相抵。位于电池组100下侧的两个连接梁21的第一限位部211与底层的每个电池单体1底面相抵，连接梁21的第二限位部212与底层每个电池单体1的侧面相抵，从而固定整个电池组100。优选的，沿竖直方向堆叠的电池单体1的层数为1-5层。

在一些实施方式中，模组框架200可以仅包括两个连接梁21，两个连接梁21分别设置于电池组100的上侧。两个连接梁21的第一限位部211与电池组100的顶面相抵，两个连接梁21的第二限位部212与电池组的两个侧面相抵，电池组100的底面直接与电池包箱体接触，因此，通过两个端板22、电池组100上侧的两个连接梁21以及电池包箱体可对电池组100进行固定。

在上述实施方式中，电池组100通过两个端板22以及两个以上的连接梁21进行固定，不仅能够牢牢的电池组100，并且可简化模组框架200，减轻模组框架200的质量，提高电池模组的能量密度，同时，相对于传统的模组框架，本实施方式中模组框架200的结构更简单，用料更少，也可降低电池模组的生产成本。并且上述实施方式中，电池组100中电池单体1竖直方向的尺寸小于水平方向的尺寸，电池模组的汇流排3设置于电池组100的侧面，因此可降低电池模组在竖直方向上的尺寸，特别是当电池模组应用于新能源汽车上时，电池模组设置于汽车的底盘上，因此可提高汽车底盘的离地间隙，保证汽车的通过性。

如图5至图7所示，图5为电池单体沿图3中A-A方向的剖面图；图6为卷绕式结构电极组件的剖面图；图7为叠片式结构电极组件的剖面图。电池单体1包括壳体12以及电极组件11，壳体12可由铝、铝合金或镀镍钢等金属材料制成，壳体12可以为六面体形状或其他形状，且具有开口。电极组件11容纳于壳体12内。壳体12具有两个第一表面121和两个第一表面122，其中，两个第一表面121与电池组100的顶面以及底面相互面对，两个第二表面122与电池组100的端面相互面对，并且，壳体12的第一表面121面积大于第二表面122面积。

电极组件11包括第一极片111、第二极片112以及设置于所述第一极片111和所述第二极片112之间的隔膜113。其中，第一极片111可以为正极片，第二极片112为负极片。在其他的实施例中，第一极片111还可以为负极片，而第二电极为正极片。其中，隔膜113是介于第一极片111和第二极片112之间的绝缘体。正极活性物质可被涂覆在正极片的涂覆区上，负极活性物质可被涂覆到负极片的涂覆区上。从正极片的涂覆区延伸出的未涂覆区则作为正极极耳；从负极片的涂覆区延伸出的未涂覆区则作为负极极耳。正极极耳电连接于壳体12上的正电极端子，同样地，负极极耳电连接于壳体12上的负电极端子。

如图6所示，其中，电极组件11为卷绕式结构。其中，第一极片111、隔膜113以及第二极片112均为带状结构，第一极片111、隔膜113以及第二极片112依次层叠并卷绕两圈以上形成电极组件11，电极组件11的外形呈扁平状。如图5中所示，电极组件11的外表面包括两个扁平面114和两个窄面115，其中，扁平面114的面积大于窄面115，两个扁平面114沿竖直方向(箭头Z所指的方向)相互面对，两个窄面115沿水平方向(箭头X所指的方向)相互面对，扁平面114与壳体12的第一表面121相互面对设置，窄面115与壳体12的第一表面122相互面对设置。扁平面114大致平行于卷绕轴线且为面积最大的外表面。

如图7所示，其中，电极组件11为叠片式结构，即电极组件11中具有多个第一极片111以及多个第二极片112，隔膜113设置在第一极片111和第二极片112之间。第一极片111、隔膜113、第二极片112依次层叠设置。其中，第一极片111、隔膜113和第二极片112沿竖直方向层叠(箭头Z所指的方向)。

由于电极组件11在充放电过程中不可避免的会沿极片的厚度方向发生膨胀(在卷绕式结构的电极组件11中，沿垂直于扁平面114的方向膨胀力最大；在叠片式结构的电极组件11中，沿第一极片111和第二极片112的堆叠方向膨胀力最大)。可见，电极组件11无论是采用卷绕式结构还是采用叠片式结构，电极组件11对电池壳体12施加最大膨胀力的方向都朝向竖直方向。

结合图1和图2可知，在上述实施方式中，电池组100沿水平方向的尺寸(即图1中的L)大于电池组100沿竖直方向的尺寸(即图1中的H)，由于电极组件11对电池壳体12施加最大膨胀力的方向是朝向竖直方向，而竖直方向上堆叠的电池单体1个数较少。因此，相比于现有技术，本实施方式可以减小电池模组的最大膨胀力，避免膨胀力集中于电池模组的某一方向上。

如图2所示，在一实施方式中，端板22为六面体结构，第一安装孔221由端板22的顶部延伸至底，螺栓4贯穿端板22固定电池模组。如图8至图10，在另一实施方式中，电池模组采用另一结构的端板22。其中，端板22具有第一连接部222和第二连接部223。第一连接部222位于端板22的底部并朝远离电池组100的方向凸出，第一连接部222连接于与电池组100的底面相抵的第一限位部211。第二连接部223位于端板22的顶部并朝远离电池组100的方向凸出，第二连接部223连接于与电池组100的顶面相抵的第一限位部211。第一连接部222设有第一安装孔221以及第二安装孔224，第二连接部223设有第二安装孔224。其中，第一安装孔221与螺栓4配合，用于将端板22以及电池模组固定于电池包箱体上，第二安装孔224与螺栓5配合，用于将连接梁21固定于端板22上。

端板22可以由金属板冲压而成，其中，第一连接部222可以由模具对端板22的底部边缘进行冲压，使端板22的底部边缘向远离电池组100的方向弯曲形成。第二连接部223也可采用模具对端板22的顶部进行冲压，使端板22的顶部边缘向远离电池组100的方向弯曲形成。因此，端板2可采用厚度较薄的金属制成，使端板22的质量要小于传统技术中的六面体端板，从而提高电池模组的能量密度，并且，第一连接部222位于端板22的底部，螺栓4可采用长度较小质量更轻的短螺栓，从而进一步提高电池模组的能量密度。

如图10所示，端板22的两侧还分别设置有侧翼225，侧翼225可以由端板22的两侧边缘向远离电池组100的方向弯曲形成，其中，侧翼225也可通过对端板22的侧部边缘进行冲压，使其向远离电池组100的方向弯曲形成，端板22两侧的侧翼225可增加端板22的结构强度，防止端板22扭曲变形。并且，侧翼225的顶部可以与第二连接部223直接连接或靠近第二连接部223，侧翼225的底部可以与第一连接部222直接连接或靠近第一连接部222，从而可防止第一连接部222以及第二连接部223向端板22中部方向偏移，提高第一连接部222以及第二连接部223的结构强度。

设计图

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