一种锂电池的单电芯结构及电芯组及电芯模组的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锂电池的技术领域，尤其涉及一种锂电池的单电芯结构及电芯组及电芯模组。
【背景技术】
[0002]软包叠片型锂电池在存储和使用过程中，会发生变形、涨气等问题，如果不对外形进行控制，电芯内部隔膜间隙将增大，导致电芯的内阻增加，将影响电芯的一致性及使用寿命。对于电芯涨气及变形等问题，传统PACK技术采用将多片电芯叠起，整体施加预压力的方式。为了尽可能降低电芯串并联时的连接电阻，通常采用焊接工艺，将需要串并联的电芯极耳焊接在整体金属连接块上。
[0003]将多片电芯叠起，整体施加预压力的方式，并不能对每片软包电芯的尺寸进行一致性控制。电芯之间的热量并不能很好的导出和散发。多个极耳焊接在整体金属块的方式，一旦某个电芯出现问题，有两种维护的方式:一、更换电芯，模组维修后继续使用；二、不更换电芯，模组报废。如果要更换电芯，需要将故障电芯拆除，更换合格的电芯。由于采用焊接方式，金属连接块是一个整体，更换过程涉及到专业焊接工具，并需要对整个模组进行操作，无法在工程现场完成。需要对模块整体进行运输及维护，由于锂电池模块属于危险品，整体运输维护成本高、维护周期长。金属连接块已经经过一次焊接，表面有刮伤破损，必然影响更换新电芯时的焊接质量。
[0004]一个锂电池模块通常有十几到几十片锂电池电芯，模块的故障概率远远大于单片电芯的故障概率，如果电芯不进行更换，将导致剩余的好的电芯不可使用，造成资源浪费。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提出一种锂电池的单电芯结构及电芯组及电芯模组，以解决软包电池电芯的预压力控制和厚度尺寸一致性控制，同时实现电芯的可更换，以及更换时的连接保持低接触电阻，同时实现传导散热且使电芯表面温度均匀的问题。
[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0007]一种锂电池的单电芯结构，包括电芯和金属托盘，其中，
[0008]所述电芯为片状电芯，所述电芯顶部具有两个极耳，每一所述极耳焊接一转接金属块；
[0009]所述金属托盘具有与所述电芯结构相匹配的安装空间，顶部可拆卸的卡接安装两个绝缘装置，所述金属托盘的四个角上各具有一侧耳，所述侧耳中开孔；
[0010]所述电芯的所述转接金属块镶嵌于所述绝缘装置内，所述金属托盘将所述电芯包覆，所述转接金属块与所述绝缘装置之间具有间隙并相对于所述绝缘装置可浮动安装。
[0011]上述锂电池的单电芯结构，其中，所述金属托盘顶部具有两对卡接支架，所述卡接支架上开设有与所述绝缘装置两端结构相匹配的卡槽，所述转接金属块上开设螺纹孔。
[0012]上述锂电池的单电芯结构，其中，所述电芯外部套设一圈绝缘胶带，所述转接金属块的材质为铝。
[0013]还包括一种电芯组结构，包括若干所述单电芯、正极侧压板、负极侧压板、中间压板、四根螺栓、四个螺母和若干限位零件，其中，
[0014]所述电芯组的安装顺序为:正极侧压板-若干单电芯-中间压板-若干单电芯-负极侧压板；
[0015]四根所述螺栓贯穿所述正极侧压板、若干所述单电芯、所述中间压板和所述负极侧压板，并于所述负极侧压板的外部与所述螺母连接，每一所述单电芯的四个所述侧耳连接一个所述限位零件；
[0016]所述电芯组的底面安装一底面塑料件，侧面分别安装两个侧面塑料件，顶部通过若干螺钉固定两块短连接排和一块长连接排。
[0017]上述电芯组结构，其中，所述正极侧压板、所述中间压板和所述负极侧压板的顶部皆具有长条形凸起，对所述中间压板两侧的若干所述单电芯起到了绝缘隔离的作用。
[0018]上述电芯组结构，其中，每一所述正极侧压板的四个角的通孔处具有限位凸台，所述限位凸台的结构与所述限位零件的外形机构相匹配。
[0019]上述电芯组结构，其中，所述短连接排、所述长连接排上开设有长腰型孔，所述长腰型孔的位置与所述转接金属块上的螺纹孔位置相对应。
[0020]还包括一种电芯模组结构，包括若干所述电芯组、模组保护盖和连接铜排，其中，
[0021]若干所述电芯组之间通过所述连接铜排连接，所述模组保护盖盖设于若干所述电芯组的顶部。
[0022]上述电芯模组结构，其中，若干所述电芯组的所述短连接排和所述长连接排之间形成走线通道。
[0023]本发明由于采用了上述技术，产生的积极效果是:
[0024](I)实现了电芯厚度尺寸的一致性控制和预压力控制。并且对于不同的电芯厚度，只需要更换少量零件即可实现安装，提升制造和装配的灵活度。
[0025](2)实现了电芯的现场可更换，可维护。设计了连接系统，利用软包电芯极耳的特点，实现转接铝块的浮动安装，通过连接工艺控制接触电阻，确保现场更换的连接质量。
[0026](3)实现了每片电芯的传导散热，提升了散热能力，并使电芯表面温度均匀，考虑模块的进一步扩展，为进一步扩展预留了走线通道，并且连接方便。
【附图说明】
[0027]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0028]图1为本发明中单电芯的爆炸图；
[0029]图2为本发明中电芯的结构示意图；
[0030]图3为本发明中电芯与金属托盘的装配示意图；
[0031]图4为本发明中电芯组的一个视角的爆炸图；
[0032]图5为本发明中电芯组的另一个视角的爆炸图；
[0033]图6为本发明中电芯组的整体装配示意图；
[0034]图7为本发明中正极侧压板的部分放大图；
[0035]图8为本发明中电芯模组的结构示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0037]实施例一
[0038]请结合图1至图8所示，本发明的一种锂电池的单电芯100结构，包括电芯I和金属托盘2，其中，
[0039]电芯I为片状电芯，电芯I顶部具有两个极耳8，每一极耳8焊接一转接金属块3 ;
[0040]金属托盘2具有与电芯I结构相匹配的安装空间5，顶部可拆卸的卡接安装两个绝缘装置4，金属托盘2的四个角上各具有一侧耳7，侧耳7中开孔9 ;
[0041 ] 电芯I的转接金属块3镶嵌于绝缘装置4内，金属托盘2将电芯I包覆，转接金属块3与绝缘装置4之间具有间隙并相对于绝缘装置4可浮动安装。
[0042]本发明在上述基础上还具有以下实施方式，请继续参见图1至图8所示，
[0043]本发明的进一步实施例中，金属托盘2顶部具有两对卡接支架6，卡接支架6上开设有与绝缘装置4两端结构相匹配的卡槽，转接金属块3上开设螺纹孔31。
[0044]本发明的进一步实施例中，电芯I外部套设一圈绝缘胶带21，转接金属块3的材质为铝。
[0045]本实施例中还包括一种电芯组200结构，包括若干单电芯100、正极侧压板10、负极侧压板11、中间压板12、四根螺栓13、四个螺母14和若干限位零件15，其中，
[0046]电芯组200的安装顺序为:正极侧压板10-若干单电芯-中间压板12-若干单电芯-负极侧压板11 ;
[0047]四根螺栓13贯穿正极侧压板10、若干单电芯、中间压板12和负极侧压板11，并于负极侧压板11的外部与螺母14连接，每一单电芯100的四个侧耳7连接一个限位零件15 ;
[0048]电芯组200的底面安装一底面塑料件16，侧面分别安装两个侧面塑料件17，顶部通过若干螺钉20固定两块短连接排18和一块长连接排19。
[0049]本发明的进一步实施例中，正极侧压板10、中间压板12和负极侧压板11的顶部皆具有长条形凸起30，对中间压板12两侧的若干单电芯起到了绝缘隔离的作用。
[0050]本发明的进一步实施例中，每一正极侧压板10的四个角的通孔处具有限位凸台26，限位凸台26的结构与限位零件15的外形机构相匹配。
[0051]本发明的进一步实施例中，短连接排18、长连接排19上开设有长腰型孔32，长腰型孔32的位置与转接金属块3上的螺纹孔31位置相对应。
[0052]本实施例中还包括一种电芯模组300结构，包括若干电芯组200、模组保护盖27和连接铜排29，其中，
[0053]若干电芯组200之间通过连接铜排29连接，模组保护盖27盖设于若干电芯组200的顶部。
[0054]本发明的进一步实施例中，若干电芯