一种电池包论文和设计-金海族

全文摘要

本实用新型提供一种电池包，包括：箱体、多个电池模块、冷却板和缓冲构件，电池模块包括多个电池单体和多个汇流排，电池单体包括电极组件和电池壳体，将电池单体平躺放置，即当电极组件为卷绕式结构时为扁平状，电极组件的外表面包括两个扁平面，两个扁平面沿竖直方向相互面对；当电极组件为叠片式结构时，第一极片、隔膜和第二极片沿竖直方向层叠。因此电池单体的电极组件在充放电时产生的最大膨胀力是沿竖直方向的。由于冷却板是位于电池模块的沿竖直方向的一侧，并且在冷却板和箱体之间设置了缓冲构件，因此可以利用电池单体对缓冲构件施加最大的膨胀力，以使缓冲构件同时贴紧冷却板和箱体，从而增加散热面积以提高冷却板的散热效果。

主设计要求

1.一种电池包，其特征在于，包括：箱体，所述箱体包括上箱盖和下箱体，所述上箱盖与所述下箱体密封设置；多个电池模块，容纳于所述箱体内，所述电池模块包括沿水平方向排列的多个电池单体以及与所述多个电池单体电连接的多个汇流排，所述电池单体包括电极组件和电池壳体，所述电极组件容纳于所述电池壳体内，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；冷却板，位于所述电池模块的沿竖直方向的一侧；以及，缓冲构件，设置在所述冷却板和所述箱体之间，所述缓冲构件的弹性模量小于所述冷却板的弹性模量以及所述箱体的弹性模量；其中，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。

设计方案

1.一种电池包，其特征在于，包括：

箱体，所述箱体包括上箱盖和下箱体，所述上箱盖与所述下箱体密封设置；

多个电池模块，容纳于所述箱体内，所述电池模块包括沿水平方向排列的多个电池单体以及与所述多个电池单体电连接的多个汇流排，所述电池单体包括电极组件和电池壳体，所述电极组件容纳于所述电池壳体内，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；

冷却板，位于所述电池模块的沿竖直方向的一侧；以及，

缓冲构件，设置在所述冷却板和所述箱体之间，所述缓冲构件的弹性模量小于所述冷却板的弹性模量以及所述箱体的弹性模量；

其中，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。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述缓冲构件的两侧表面分别与所述箱体以及所述冷却板接触，所述冷却板通过所述缓冲构件固定于所述箱体。

3.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，所述缓冲构件为导热结构胶，所述导热结构胶的两侧表面分别粘接于所述箱体以及所述冷却板；或，

所述缓冲构件为导热垫，所述导热垫固定在所述冷却板和所述箱体之间。

4.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池模块沿所述水平方向的尺寸大于所述电池模块沿所述竖直方向的尺寸。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的电池包，其特征在于，所述冷却板设置在所述箱体的外部。

6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述电池包具有两个所述冷却板，两个所述冷却板分别位于所述箱体的上方和下方。

7.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述冷却板设置在所述箱体的内部；并且，

所述电池模块的底面与所述箱体的内底面之间设置有导热结构胶；和\/或，所述电池模块的顶面与所述箱体的内顶面之间设置有导热结构胶。

8.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述冷却板的内部设置有流体通道，所述流体通道沿所述水平方向延伸，所述流体通道的入口与出口位于所述冷却板的沿所述水平方向的同一端。

9.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池单体具有多个所述电极组件，并且多个所述电极组件沿所述竖直方向堆叠。

10.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述缓冲构件的弹性模量为2GPa-5GPa，所述冷却板的弹性模量为50GPa-150GPa，所述箱体的弹性模量为50GPa-150GPa。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池包。

背景技术

电池包包括多个电池模块，电池模块包括多个排列的电池单体。由于电池单体在充放电过程中会发热，因此需要给电池包安装冷却系统(例如冷却板)。然而，由于制造问题，冷却板的表面和箱体的表面不可能为绝对平面，因此冷却板和箱体的接触面积较小，从而减小了散热面积，降低了冷却板的散热效果。

实用新型内容

为此，需要提供一种电池包，用于解决现有技术中冷却板冷却效果较差的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种电池包，包括：箱体，所述箱体包括上箱盖和下箱体，所述上箱盖与所述下箱体密封设置；多个电池模块，容纳于所述箱体内，所述电池模块包括沿水平方向排列的多个电池单体以及与所述多个电池单体电连接的多个汇流排22，所述电池单体包括电极组件和中，所述电极组件容纳于所述电池壳体内，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；冷却板，位于所述电池模块的沿竖直方向的一侧；以及，缓冲构件，设置在所述冷却板和所述箱体之间，所述缓冲构件的弹性模量小于所述冷却板的弹性模量以及所述箱体的弹性模量；其中，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。

作为本实用新型的一种优选结构，所述缓冲构件的两侧表面分别与所述箱体以及所述冷却板接触，所述冷却板通过所述缓冲构件固定于所述箱体。

作为本实用新型的一种优选结构，所述缓冲构件为导热结构胶，所述导热结构胶的两侧表面分别粘接于所述箱体以及所述冷却板；或，所述缓冲构件为导热垫，所述导热垫固定在所述冷却板和所述箱体之间。

作为本实用新型的一种优选结构，所述电池模块沿所述水平方向的尺寸大于所述电池模块沿所述竖直方向的尺寸。

作为本实用新型的一种优选结构，所述冷却板设置在所述箱体的外部。

作为本实用新型的一种优选结构，所述电池包具有两个所述冷却板，两个所述冷却板分别位于所述箱体的上方和下方。

作为本实用新型的一种优选结构，所述电池模块的底面与所述箱体的内底面之间设置有导热结构胶；和\/或，所述电池模块的顶面与所述箱体的内顶面之间设置有导热结构胶。

作为本实用新型的一种优选结构，所述冷却板的内部设置有流体通道，所述流体通道沿所述水平方向延伸，所述流体通道的入口与出口位于所述冷却板的沿所述水平方向的同一端。

作为本实用新型的一种优选结构，所述缓冲构件的弹性模量为2GPa-5GPa，所述冷却板的弹性模量为50GPa-150GPa，所述箱体的弹性模量为50GPa-150GPa。

区别于现有技术，上述技术方案将电池单体平躺放置，即当电极组件为卷绕式结构时为扁平状，电极组件的外表面包括两个扁平面，两个扁平面沿竖直方向相互面对；当电极组件为叠片式结构时，第一极片、隔膜和第二极片沿竖直方向层叠。因此电池单体的电极组件在充放电时产生的最大膨胀力是沿竖直方向的。由于冷却板是位于电池模块的沿竖直方向的一侧(即最大膨胀力方向)，并且在冷却板和箱体之间设置了缓冲构件(缓冲构件的弹性模量小于冷却板的弹性模量以及箱体的弹性模量，即缓冲构件较软)，因此可以利用电池单体对缓冲构件施加最大的膨胀力，以使缓冲构件同时贴紧冷却板和箱体，从而增加散热面积以提高冷却板的散热效果。

附图说明

图1为具体实施方式所述的电池包的箱体的示意图；

图2为具体实施方式所述的电池包的爆炸图，其中冷却板位于箱体上方；

图3为具体实施方式所述的电池包的爆炸图，其中冷却板位于箱体下方；

图4为具体实施方式所述的电池包的爆炸图，其中箱体上下方都具有冷却板；

图5为具体实施方式所述的电池包的爆炸图，其中冷却板位于箱体内部；

图6为具体实施方式所述的电池包的冷却板的示意图；

图7为具体实施方式所述的电池包的电池模块的示意图；

图8为具体实施方式所述的电池包的电池单体的爆炸图；

图9为具体实施方式所述的电池包的具有卷绕式结构的电池单体的剖视图；

图10为具体实施方式所述的电池包的具有叠片式结构的电池单体的剖视图。

附图标记说明：

1、箱体；

11、上箱盖；12、下箱体；

2、电池模块；

21、电池单体；22、汇流排；

211、电极组件；212、电池壳体；213、电极端子连接件；214、盖板；

21a、卷绕式结构的电极组件；21b、叠片式结构的电极组件；

2110、扁平面；2111、第一极片；2112、第二极片；

2113、隔膜；2121、第一表面；2122、第二表面；

3、冷却板；

31、循环流体通道；

4、缓冲构件；

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发明中的具体含义。

在本申请的描述中，所有附图中箭头X所指方向为长度方向，箭头Y所指方向为宽度方向，箭头Z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。为了便于理解和说明，下文中会根据附图内的X、Y、Z坐标系进行方向的描述。

如图1至图6所示，本实施提供一种电池包，包括：箱体1、多个电池模块2、冷却板3和缓冲构件4。箱体1包括上箱盖11以及下箱体12(如图1所示)，上箱盖11位于下箱体12的上方，上箱盖11与下箱体12密封设置。上箱盖11与下箱体12之间密封设置，可以避免外部水分进入电池包内部从而引发短路。电池包可用于直接安装于车辆上，从而为车辆提供动力来源。

其中，多个电池模块2设置在箱体1内，缓冲构件4则设置在冷却板3与箱体1之间，因为缓冲构件4的弹性模量小于冷却板3的弹性模量以及箱体1的弹性模量，即缓冲构件4相对较软，因此可以利用电池单体对缓冲构件4施加最大的膨胀力，以使缓冲构件4同时贴紧冷却板3和箱体1，从而增加散热面积以提高冷却板3的散热效果。

如图2和图3所示，将冷却板3安装在箱体1的外部。优选的，将冷却板3的板面平行于水平面(X轴与Y轴所在的平面)，并在箱体1上贴合安装冷却板3，使得冷却板3安装在箱体1位于X轴与Y轴所在的箱体1外侧面上。而且，箱体1的水平外侧面(位于X轴与Y轴所在的平面)与电池模块的电池单体的第一表面2121相互平行，使得冷却板3与电池包的散热面积较大，提高电池包的冷却散热的效果。

另外如图4所示，本实施中可以在箱体1的上方和下方都安装一块冷却板3，即箱体1的水平外侧面(位于X轴与Y轴所在的两个平面)，因此在箱体1的上、下两面进行冷却散热，提高其冷却的效率。

本实施例中缓冲构件4的一侧表面固定在箱体1上，而缓冲构件4的另一侧表面则固定在冷却板3上。固定的方式可以采用粘接、螺栓连接、铆接等等方式进行固定。达到将缓冲构件4与箱体1和冷却板3之间的散热面积增加。

本实施例中缓冲构件4为导热结构胶时，通过导热结构胶的粘性可以完全贴合在冷却板3与箱体1之间，进而填补箱体1与冷却板3之间的空隙，使得箱体1与冷却板3之间的接触面积增加，并且导热结构胶还具有良好的导热性能，因此可以对箱体1进行良好的冷却散热。当缓冲构件4为导热垫时，导热垫则通过固定的方式进行安装，即通过粘接、螺栓连接、铆接等等方式固定在冷却板3与箱体1之间，使得冷却板3被稳固的贴合在箱体1上。又因为导热垫是高性能间隙填充导热材料，主要用于电子设备与散热片或产品外壳间的传递界面。具有良好的粘性、柔性、良好的压缩性能以及具有优良的热传导率。使其在使用中能完全使电子原件和散热片之间的空气排出，以达到接触充分。散热效果明显增加。

具体的，缓冲构件4的弹性模量为2GPa-5GPa，而冷却板3的弹性模量为50GPa-150GPa，箱体1的弹性模量为50GPa-150GPa。因此可以知晓缓冲构件4的弹性模量远小于冷却板3与箱体1的弹性模量，即缓冲构件4比之冷却板3与箱体1更加的柔软。所以可以在将冷却板3通过缓冲构件4固定于箱体1上时，利用缓冲构件4的柔软性使得冷却板3与箱体1之间的间隙被填充，增加其散热面积，提高冷却的效果和效率。

如图5所示，可以将冷却板3放置于箱体1的内部，且冷却板3的板面也平行于水平面(X轴与Y轴所在的平面)，冷却板3的一侧板面贴合设置在多个电池模块2的顶层和\/或底层多个电池单体的第一表面2121所在的共同水平面上，保证电池单体与冷却板3之间的以最大接触面进行贴合。同时为了保证电池模块与冷却板3之间不会具有间隙，通过导热结构胶将冷却板3紧密粘贴在多个电池模块2上，提高电池模块的冷却散热面积和冷却效率。

如图6所示，冷却板3的内部开设流体通道31，流体通道31在冷却板3内沿着水平方向(X轴方向)延伸，而冷却板3材质可以为金属进行制作，具体的可以铝、铝合金、镁铝合金、钢等等。在优选的方案中，流体通道31的中心线与冷却板3位于竖直面(Z轴与X轴所在的面)的侧面平行，并将该流体通道31的入口与出口设置在同一冷却板3的侧面上(即可以是在Y轴与Z轴所在的冷却板3的两侧面中的一个)，使得流体通道31在冷却板3内形成一个往返的流动。使得有入口输入的冷却介质在冷却板3内分布均与，并使得冷却板3两端的冷却介质的温差较小，提高冷却板3的冷却效果。

如图7所示，多个电池模块2包括沿水平方向(例如，箭头x所指的长度方向)排列的多个电池单体21以及电连接多个电池单体21的多个汇流排22。

如图8所示，电池单体21包括电极组件211、电池壳体212、电极端子连接件213以及盖板214。电池壳体212可具有六面体形状或其他形状。电池壳体212具有容纳电极组件211和电解液的内部空间，并且电池壳体212具有开口。电极组件211容纳在电池壳体212内，盖板214覆盖开口，并用于将电极组件211封闭在电池壳体212内，电极组件211与电极端子之间通过电极端子连接件213电连接。本实施例中，电极端子连接件213有两个，即分别为正极连接件和负极连接件。电池壳体212可以由例如铝、铝合金或塑料等材料制造。

电极组件211容纳于电池壳体212内，电极组件211包括第一极片2111、第二极片2112以及设置于所述第一极片2111和所述第二极片2112之间的隔膜2113。第一极片2111可以是正极片或负极片，第二极片2112与第一极片2111的极性相反，相应地，第二极片2112为负极片或正极片。其中，隔膜2113是介于第一极片2111和第二极片2112之间的绝缘体。电极组件211可以是卷绕式结构(如图9所示)，也可以是叠片式结构(如图10所示)。

示例性地以第一极片2111为正极片，第二极片2112为负极片进行说明。同样地，在其他的实施例中，第一极片2111还可以为负极片，而第二极片2112为正极片。另外，正极活性物质被涂覆在正极片的涂覆区上，而负极活性物质被涂覆到负极片的涂覆区上。从涂覆区延伸出的未涂覆区则作为极耳，电极组件211包括两个极耳，即正极耳和负极耳，正极耳从正极片的涂覆区延伸出；负极耳从负极片的涂覆区延伸出。正极耳与正电极端子之间通过正极连接件电连接，负极耳与负电极端子之间通过负极连接件电连接。

如图8所示，电池壳体212大致为六面体结构，电池壳体212包括两个第一表面2121和两个第二表面2122，第一表面2121的面积大于第二表面2122的面积。在电池单体21排列结构中，每个电池单体21的两个第二表面2122沿水平方向(例如X轴所指方向)相互面对，每个电池单体21的两个第一表面2121沿竖直方向(Z轴所指方向)相互面对。

如图9所示，当电极组件211为卷绕式结构时，电极组件211为扁平状，并且电极组件211的外表面包括两个扁平面2110(如图8所示)，两个扁平面2110沿竖直方向相互面对，即扁平面2110与第一表面2121相互面对。电极组件211大致为六面体结构，扁平面2110大致平行于卷绕轴线且为面积最大的外表面。扁平面2110可以只是相对平整的表面，并不要求是纯平面。

如图10所示，当电极组件211为叠片式结构时，第一极片2111、隔膜2113和第二极片2112沿竖直方向层叠，即第一极片2111的表面与第一表面2121相互面对。

电极组件211在充放电过程中不可避免的会沿第一极片2111的厚度方向发生膨胀(在卷绕式结构的电极组件211中，沿垂直于扁平面2110的方向膨胀力最大；在叠片式结构的电极组件211中，沿第一极片2111和第二极片2112的堆叠方向膨胀力最大)。

本实施例中，卷绕式结构的电极组件211的扁平面2110朝向竖直方向(Z轴所指方向)。或者，叠片式结构的电极组件211的第一极片2111和第二极片2112沿竖直方向(Z轴所指方向)层叠。可见，电极组件211无论是采用卷绕式结构还是采用叠片式结构，电极组件对电池壳体212施加最大膨胀力的方向都朝向竖直方向。

而现有技术中，电池模块的电池单体21中，电极组件对电池壳体212施加最大膨胀力的方向都是朝向水平方向，由于电池模块2在水平方向的尺寸相比于竖直方向的尺寸大的多(例如，受到车辆的底盘高度尺寸限制，需要有更多的电池单体沿水平方向堆叠，膨胀力累积大)，因此，现有电池模块在水平方向上受到的膨胀力非常大，因此需要在电池模块的水平方向两侧设置非常厚的端板以抵抗膨胀力，而端板加厚会降低电池模块的能量密度。而本实施例中，电极组件对电池壳体212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个数较少，因此相比于现有技术，可以大大减少电池模块的最大膨胀力。

电池单体21的电极组件211都具有多个，且多个电极组件211沿着附图中Z轴方向堆叠。具体的，如图9所示，卷绕式结构21a的电极组件211，其优选的方案中：电极组件211为两个。两个电极组件211的扁平面2110沿着Z轴堆叠，且将两个电机组件的第一极片2111和第二极片2112分别连接贴合，进而将两个堆叠的电机组件放置电池壳体212内，达到其扁平面2110沿着Z轴方向堆叠放置的目的。同理，如图10所示，叠片式结构21b的电极组件211，也是沿着Z轴方向进行堆叠，而堆叠的高度则根据电池壳体212的开口的高度进行灵活的设定(如附图中Z轴方向的电池壳体的高度)，电极组件211对电池壳体212施加最大膨胀力的方向都朝向Z轴方向。

本实施例中电池模块沿水平方向(例如X轴方向)的尺寸大于电池模块沿竖直方向(例如Z轴方向)的尺寸。从而减少单体电池在竖直方向(例如Z轴方向)的堆叠数量，从而减小电池在竖直方向上的膨胀力，而在水平方向(例如X轴方向)上是为电池单体21的第二表面2122与第二表面2122的排列，因此电池模块在水平方向上的膨胀力会较小。加之，上文中电池单体21内的两种电极组件211的放置方式，也极大的降低了电池单体21在第二表面2122的膨胀力。因此，对于电池模块可以在较大程度上忽略膨胀力带来的影响，同时提高电池包的能量密度。

另外，箱体1内的电池单体21在使用后，电池单体本身会产生膨胀，使得箱体1会具有一定的形变(由内向外的膨胀变形)，因此会对缓冲构件4进行挤压，使得冷却板3与箱体1之间贴合更加紧密，而缓冲构件4由于自身的柔性则不会出现损坏的问题，从而提高冷却散热的效果。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。

设计图

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设计说明书

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