一种电池模块及电池仓组合装置的制作方法

[0001]
本申请涉及一种电池模块及电池仓组合装置,属于锂电池安全防护技术领域。


背景技术：

[0002]
随着化学储能对电池能量的需要越来越大，通常需用多个小电池串并联成所需容量和电压的电池组。然而，在电池串并联时，特别是光线不够充足时，容易将电池正负极性装反。电池极性反装时，轻则电池无法输出，重则引起电池爆炸、起火和燃烧。
[0003]
为了防止电池极性反装，在cn108281996a专利中，通过矫正电路，不管将电池正负极性如何装入，经过矫正电路后，电池均可正常供电。在cn201466078u专利中，通过在电池盒内设置多个二极管控制电路，将电池反装入电池盒时，不会造成电池和电器损坏的情况，电器仍能正常工作。在cn203562768u专利中，通过防反接电路，电池反装时，防反接电路中继电器不工作，电路无法接通，电池无输出。在cn210516770u专利中，通过mos管的控制，电池装入电池盒时，反接电池没有电流通过，防止电池反接时引发的安全问题。上述专利表明，通过防反接电路可以防止电池反极安装，甚至反极后仍能正常工作。但防反接电路可靠性差，且防反接电路存在自耗电情况，不利于电池长期储存。
[0004]
在cn2872599y专利中，利用圆柱形电池正极凸头高于电池壳，在电池盒体空腔一端设置与正极凸头尺寸一致的限位空腔，当电池或电池组正接时，电池壳体和正极凸头刚好容纳在盒体空腔内；反接时，高出壳体的正极凸头无法放入盒体内，如此实现电池防反装。在 cn201112457y、cn2888657y、cn203521495u、cn207320199u和 cn201868486u等专利中，在电池盒正极端设置有容纳并接触正极凸头的结构；电池反装时，负极因无凸头，电池盒上的正极弹片与反装电池的负极之间有一间隙，电池无法对外导通供电。在cn2877044y 专利中，通过在电池盒体两端内壁上设置与电池正负极相接触的弹片，其中正极弹片设置在中间，其尺寸与电池正极盖帽相同，负极弹片为半圆形，设置在正极弹片周围，负极弹片的内圈大于正极弹片，其外圈小于电池的负极面；负极弹片高度比正极弹片高，高度与电池的正极盖帽相同。正极弹片与负极弹片相互分离，互不接触，并分别与正负极输出线相连接。无论电池正负极如何装，都能保证电池的正极与正极弹片接触，负极与负极弹片接触，不会发生断路现象，电池正常对外工作。在cn204257736u专利中，取消了传统防呆效果不佳的弹片和弹簧结构，将原正负极两个接触部均采用负极接触部的结构，防反装效果更好。在cn202678433u专利中，在其电池盒内的正负极上都装有类似cn201112457y原理的两套结构，如此将电池正装反装时都能正常对外输出。上述电池防反装结构专利表明，当前公布的大部分防反装置仅适用于正极有凸台的电池或电池模块，当电池正负极为对称结构、正极无凸台或正负极均有凸台时，以上结构装置将无法实现电池的防反安装。


技术实现要素：

[0005]
为了解决上述问题，本申请提出了一种电池模块及电池仓组合装置，包括电池单元、双面夹具、正极引出片、负极引出片、并联弹片、卡槽和电池仓。
[0006]
本申请所述的电池模块由多个电池单元经串并联组成；所述电池单元为可拆解出来的最小结构单元，由单只或多只电池并联而成。
[0007]
本申请所述的电池模块可通过双面夹具、并联弹片、正极引出片、负极引出片的相互插接将电池单元快速组装，也可逆向快速拆解至电池单元。
[0008]
本申请所述的正负极引出片的材质为铜、铝、铝合金、不锈钢或其它导流能力强、耐腐蚀的金属材质，优先为铝或铝合金材质。
[0009]
本申请所述正极引出片a面上设有金属环，金属环与双面夹具a 面的八爪弹片过盈插接导流；在正极引出片的b面设有一条或多条定位导流凸筋。
[0010]
本申请所述负极引出片a面的八爪弹片与裸露的电池单元负极端插接导流；在负极引出片b面设有一条或多条定位导流凸筋。正、负极引出片上凸筋的导流能力一致。
[0011]
本申请所述正、负极引出片上凸筋长度为1～200mm(毫米)，优选长度为20～70mm；凸筋高度为0.2～20mm，优选高度为1～5mm；凸筋厚度为0.1～10mm，优选厚度为0.5～3mm；凸筋间隙为1～50mm，优选间隙为5～20mm；凸筋的持续导流能力为电池模块容量的0.5～50倍电流，优选导流能力为1.0～10倍电流。
[0012]
本申请所述正、负极引出片上的凸筋尺寸、间隙和数量，与电池仓内预制的正、负极卡槽相匹配，通过插接导流，既可有效防止电池模块反装，又可满足电池模块快速拆装的要求。
[0013]
本申请具有如下的技术效果和优点：
[0014]
1、通过双面夹具、正负极引出片和并联弹片可以快速将多只小电池串并联成大容量、高电压的电池模块；同时也可将电池模块快速拆卸为多个电池单元，满足低电压、小容量电池应用场景。
[0015]
2、在正负极引出片上设置多条间隙不等的凸筋，通过与电池仓的正负极卡槽间隙匹配使用，可以避免电池模块在电池仓内的反极安装。
[0016]
3、将多只小电池预制成一定容量和电压等级的可拆卸电池模块，减少了紧急使用时电池安装和更换的时间。
附图说明
[0017]
图1为本申请的电池模块示意图。
[0018]
图2a和图2b为本申请的正极引出片示意图，其中图2a为本申请的正极引出片a面示意图，图2b为本申请的正极引出片b面示意图。
[0019]
图3a和图3b为本申请的负极引出片示意图，其中图3a为本申请的负极引出片a面示意图，图3b为本申请的负极引出片b面示意图。
[0020]
图4a和图4b为本申请的双面夹具示意图，其中图4a为本申请的双面夹具a面示意图，图4b为本申请的双面夹具b面示意图。
[0021]
图5为本申请的电池模块装配示意图。
[0022]
图6为本申请的电池模块反装示意图。
具体实施方式
[0023]
下面结合附图详细说明本申请的具体实施方式。以下实施例用于说明本申请，但
不用来限制本申请的范围。
[0024]
在图1、图5和图6中，1为电池单元、2为双面夹具、3为正极引出片、4为负极引出片、5为并联弹片、6为卡槽，7为电池仓。另外，在图1中，15表示在正极引出片b面设置两条间隙为15mm的凸筋，10表示负极引出片b面设置两条间隙为10mm的凸筋；在图2b 中，15表示在正极引出片b面设置的两条凸筋的间隙为15mm，50表示凸筋的长度为50mm，2表示凸筋的宽度为2mm，图2b中的凸筋尺寸为50
×2×
4mm(长
×
宽
×
高)；在图3b中，10表示负极引出片b面设置两条凸筋的间隙为10mm，50表示凸筋的长度为50mm，2表示凸筋的宽度为2mm，图3b中的凸筋尺寸为50
×2×
4mm(长
×
宽
×
高)。
[0025]
如图1～4所示，本申请所述的电池模块，包括电池单元1、双面夹具2、正极引出片3、负极引出片4。电池单元1由单只或多只单体电池通过双面夹具2在正极端并联而成。通过双面夹具2的b面，将一只或多只单体电池的正极端固定在一起，并通过其内嵌的导电连接片将电池单元1各单体电池的正极并联在一起；为了能逆向快速拆解出最大数量的电池单元，双面夹具2的内嵌导电连接片只是将电池单元1内的正极并联。电池单元1的并联数量由电池系统设计容量决定，理论上可以无限制并联成所需容量的电池模块。双面夹具2的a 面内的八爪弹片除了能与正极引出片3的a面的金属环紧密插接配合，也能与电池单元1的裸露负极紧密插接配合，如此将电池正负极依次串联起来。电池单元1的串联数量由电池系统设计电压决定，理论上可以无限制串联成高压电池模块。在电池模块的负极端，通过负极引出片4的a面内的八爪弹片与电池单元1裸露的负极端插接，并将所有电池单元1的总负极并联起来。在电池模块的正极端，通过正极引出片3的a面的金属环与双面夹具的2的a面中的弹片插接，将所有电池单元1的正极并联起来。电池模块内电池单元1之间的并联，由电池仓7内预置的并联弹片5，使电池单元1的负极裸露端并联接触，实现电池模块内电池单元间的电量均衡。
[0026]
图5为本申请的电池模块装配示意图。图6为本申请电池模块反装示意图。如图5所示，在正极引出片3的b面设置有一条或多条定位导流凸筋，插接在电池仓7内的正极卡槽6内。在负极引出片4的 b面设置有一条或多条定位导流凸筋，插接在电池仓7内的负极卡槽6内。正负极引出片的材质可以为铜、铝、铝合金、不锈钢或其它导流能力强、耐腐蚀的金属材质，优先为铝或铝合金材质。正负极引出片上凸筋的导流能力相同，且与电池组的设计导流能力一致。正负极引出片上的凸筋间隙不同，且与电池仓7内预制的正负极卡槽6间隙位置相匹配。如图6所示，当电池模块反装时，正负极引出片上的凸筋位置与卡槽不相匹配，无法插入，如此实现电池模块在电池仓7内的防反安装。
[0027]
实施例
[0028]
通过双面夹具b面的内嵌导电连接片，将2只圆柱形电池的正极并联且固定在一起，成为一个2并电池单元；将3个2并电池单元的裸露负极端，插接在双面夹具a面内，将2组电池单元串联起来；将3个2并电池单元，通过双面夹具a面内的八爪弹片与正极引出片 a面的金属环以插接方式并联起来；通过负极引出片的b面将3个电池单元的裸露负极端并联起来，如此组成一个2串6并的电池模块。需说明的是，此时的2串6并电池模块的总正和总负已经并联，但各电池单元在正负极串联处仍未并联，需在电池模块装入电池仓后，通过仓体预制的并联弹片才能将所有电池单元并联起来。
[0029]
在正极引出片b面设置两条间隙为15mm的凸筋，负极引出片b 面设置两条间隙为
10mm的凸筋，凸筋尺寸为50
×2×
4mm(长
×
宽
×
高)，凸筋两端有大倒角，以利于凸筋插入卡槽内；电池仓内正极卡槽预设宽度为15mm,负极卡槽预设宽度为10mm，卡槽开口处设计为大喇叭口，有利于凸筋导入。正确安装时，电池模块可以顺利装入电池仓内；反向安装时，因凸筋间隙与卡槽间隙不匹配，电池模块无法装入电池仓内。当电池模块插入电池仓后，u形并联弹片在负极裸露处将6个圆柱形电池并联起来；在电池仓内通过内部电路将两个电池模块串联组成4串6并电池组。
[0030]
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。