锂电池的电池组支架、支架组合以及电池组系统的制作方法

本实用新型涉及锂离子充电电池应用领域，尤其是涉及一种锂电池的电池组支架、支架组合以及电池组系统，适用于大容量动力锂离子电池系统的应用。

背景技术：

随着锂离子电池技术水平的不断提高和产能的扩大以及成本降低，锂离子电池的应用领域逐步从常规的便携式的数码产品领域，逐步扩大到动力系统的大功率应用领域，其对应的电池系统的电源、电池系统的容量、电池系统使用的电池数量和能量值逐步提高。

早期在电池组制作中，通常采用的方法是相邻电池之间直接通过点胶粘接到一起的方法进行电池成组处理，这种方案在数量只有几个电池的情况下比较适用。但目前电动汽车或者电动农耕设备，对应的电池组的能量一般都在几个千瓦时，以目前非常常见的圆柱型18650 2.6Ah电池为例，对应一个10kWh的电池组将使用1100个左右的电池，而电池组可以存储的能量值可以达到10kWh甚至更多，使用电池数量和电池组的储存的能量值大大增加，对电池组的安全性、可靠性提出了更高的要求。

锂离子电池在实际应用过程中，由于电池自身制造工艺可能存在缺陷，造成电池组在使用过程中存在过充电现象发生，长期过充电会导致电池在电池负极端出现析锂现象，严重时将刺破电池隔膜导致电池内部出现短路，导致该电池出现高温发生。针对大型动力电池组，电池组内部集成了大量电池，此时，电池组如果仍然采用电池之间密集排列，则发生内部短路高温电池的热量，将直接传导到相邻左右的电池，引发周围电池跟随发热导致其他电池伴随损坏。

在上述中描述的单个锂电池发生内部短路的电池，在极端情况下会发生爆炸喷火现象，喷出的火焰直接喷射到其左右相邻或者前后相邻的电池上，导致相邻电池直接被加热到临界温度，出现连锁反应导致整个电池组因为热蔓延而出现整体失控，整个电池组出现连锁爆炸。在这种情况下，对于动力电池组，这种异常情况必须加以防范。

现有技术条件下，通过对电池组模组框架的研究，已经有部分公司开始采用了单层支架的结构，在18650电池的头尾，各加上一个单层的支架，在电池头尾两面，加上镍片或铜镍复合带，进行点焊或者激光焊接，构成一个电池模组后，可以再对其串联或者并联。这种结构理论上可以解决电池之间热传导带来的安全隐患，但有如下安全隐患，其一是镍片或者镍带裸露，所以，电池组以及电池系统，在装配或者维修过程中存在短路隐患或者有高压电击的危险。其二、这种方式对应解决电池组之间的热蔓延缺乏有效的管控：在多个电池组摆放串联到一个电池系统中，电池组中一个电池出现热失控爆炸后，电池喷出的火焰，可以直接喷射到其正极面对的电池的负极侧，直接前后串联电池的负极进行喷火加热，所以，这种方式极易引起电池系统的热蔓延，出现电池组爆炸。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够抑制热蔓延降低电池组爆炸风险的锂电池的电池组支架、支架组合以及电池组系统。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种锂电池的电池组支架，包括用于固定锂电池的内层支架以及用于固定内层支架的外层支架，所述的内层支架有两个分别为第一内层支架与第二内层支架，所述的第一内层支架位于锂电池的一端部，所述的第二内层支架位于锂电池的另一端部；所述的外层支架有两个分别为第一外层支架与第二外层支架，所述的第一外层支架位于第一内层支架的外侧，所述的第二外层支架位于第二内层支架的外侧；所述的第一内层支架、第二内层支架、第一外层支架以及第二外层支架之间固定。

进一步具体的，所述的内层支架与外层支架之间设有间隙。

进一步具体的，所述的内层支架外侧与外层支架内侧均设置为凹凸不平的形式。

进一步具体的，所述的内层支架设有若干用于固定锂电池的沉头孔；所述的沉头孔呈阵列排布。

进一步具体的，所述的内层支架上设有若干呈阵列排布的内层支架通孔。

进一步具体的，在所述的内层支架上设有若干用于对外层支架进行定位的定位桩。

进一步具体的，所述的外层支架上设有若干呈阵列排布的外层支架通孔，所述的外层支架通孔与内层支架通孔一一对应。

进一步具体的，所述的内层支架与外层支架之间通过卡位与卡槽配合实现固定。

一种具有锂电池的电池组支架的支架组合，所述的第一内层支架、第二内层支架、第一外层支架以及第二外层支架为一支架组件，所述的支架组件至少有两组并通过保护盖进行连接。

一种具有电池组支架组合的电池组系统，所述的锂电池之间通过镍片进行焊接形成串联或者并联，所述的外层支架遮盖住镍片的焊接位。

本实用新型的有益效果是：通过内层支架与外层支架完成电池固定、点焊镍片连接，实现电池组内部电池之间的热传导隔离，提高了电池组散热性能。当电池组中的一个电池出现爆炸后，通过电池组内外两层支架的结构，将整体的热量分散，有效的降低热失控爆炸后的热量集中度，降低热失控后整个电池组出现热蔓延连续爆炸风险，或者有效的迟滞出现热蔓延电池组爆炸的时间，延长乘员逃生时间，防止出现重大人员伤亡，提高了电池组系统的安全性。使用支架方式的电池组，使得产品具有模块化、标准化的功能，将电池组合的方式进行简化。双层支架的使用，对电池组系统而言，还具有提高系统的抗震动能量，提高生产效率的优点。

附图说明

图1是本实用新型电池组支架的结构示意图；

图2是本实用新型内层支架的结构示意图；

图3是本实用新型外层支架的结构示意图；

图4是本实用新型电池组系统的结构示意图。

图中：1、内层支架；2、外层支架；3、锂电池；4、保护罩；5、小电池模组；1’、第一内层支架；1”、第二内层支架；2’、第一外层支架；2”、第二外层支架；11、沉头孔；12、内层支架通孔；13、定位桩；14、卡位；15、定位槽；21、底板；22、侧板；23、外层支架通孔；24、卡槽；25、加强筋。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述。

如图1所示一种锂电池的电池组支架，包括用于固定锂电池3的内层支架1以及用于固定内层支架1的外层支架2，所述的内层支架1有两个分别为第一内层支架1’与第二内层支架1”，所述的第一内层支架1’位于锂电池3的一端部，所述的第二内层支架1”位于锂电池3的另一端部，锂电池3位于第一内层支架1与第二内层支架1”之间，并在第一内层支架1’与第二内层支架1”上设置沉头孔11，锂电池3的端部位于沉头孔11内，沉头孔11的深度设计在8mm～20mm之间，同时在沉头孔11的中间位置开设直径为12mm～16mm的通孔；所述的外层支架2有两个分别为第一外层支架2’与第二外层支架2”，所述的第一外层支架2’位于第一内层支架1’的外侧，所述的第二外层支架2”位于第二内层支架1”的外侧；所述的第一内层支架1’、第二内层支架1”、第一外层支架2’以及第二外层支架2”之间固定。

第一内层支架1’与第一外层支架2’之间有间隙，第二内层支架1”与第二外层支架2”之间也有间隙；形成上述间隙的面上有凹凸的结构。当电池组内某个电池出现热失控爆炸后，首先，其产生的火焰由于外层支架2的隔离，其火焰无法全部喷射到正对其正极部分的其他电池，同时，由于外层支架2的隔离，从正极帽盖喷射的火焰，将分散到内层支架1与外层支架中间2之间的间隙中，同时由于各个凹凸结构的降速，迫使火焰分散，作用于内层支架1、外层支架2及周围串联的镍片或者铜片上，将热量有效的分散到周围的空间中。核心的目的是在电池组中的一个电池出现爆炸后，通过电池组的内层支架1与外层支架2的两层结构，将整体的热量分散，分散的热量不会集中到电池组内某一个相邻的电池或者前后的串并联电池组的某一个电池上，而是将热量分布在整个电池组内的空间，有效的降低热失控爆炸后的热量集中度，降低一只电池出现热失控后整个电池组出现热蔓延连续爆炸风险，或者有效的迟滞出现热蔓延电池组爆炸的时间，延长乘员逃生时间，防止出现重大人员伤亡，提高了电池组系统的安全性。

为了能够对外层支架2进行快速定位，在内层支架1上设置若干成阵列排布的定位桩13，定位桩13的高度限制在0.7mm～1.5mm之间，外层支架2内层有与其对应的定位孔。在内层支架1的侧面上设置形状呈“L”形的定位槽15，定位槽15两个一组，每组的两个定位槽15相互轴对称。

在内层支架1上设有呈阵列排布的内层支架通孔12，外层支架2包括一底板21并在底板21的侧边形成四个侧板22，在外层支架2的底板21上设置与内层支架通孔12对应的外层支架通孔23，所述的内层支架通孔12与外层支架通孔23直径相同，范围在3mm～7mm之间。

所述的内层支架1与外层支架2之间通过卡位14与卡槽24配合实现固定，卡位14与卡槽24分别位于内层支架1和外层支架2上即可，本方案是在内层支架1的侧面上设置突出的卡位14，在外层支架2的侧板22上开设卡槽24并与内层支架1的卡位14对应配合使用，卡位14与卡槽24组合有10个，分别均匀分布在内层支架1相对的两侧面以及外层支架2相对应的两侧板22上。同时，为了保证外层支架2的强度，在外层支架2上设置加强筋25，保证其不变形。

第一内层支架1’、第二内层支架1”、第一外层支架2’以及第二外层支架2”设为一支架组件，每一个支架组件与锂电池3的结合可以组合成一个小电池模组5，将多个小电池模组5通过保护盖4进行连接形成一大电池模组，外层支架2与内层支架1上设置固定位与保护盖4配合使用；根据实际使用需求可以通过多个小电池模组进行组合，达到所需的额定电压。而为了能够使用，需要将小电池模组内的单个锂电池3之间进行连接（串联、并联或者串并联相结合）。

故根据需求提供一种采用上述支架组合的电池组系统，它是在组成大电池模组的基础上通过镍片将各个锂电池3进行串联或者并联，而外层支架2用于将焊接后的镍片进行遮盖（主要遮盖焊接位），不裸露镍片且不影响整体外观。

在根据实际需求组成电池组系统之后，在电池组系统的周边设置固定板，固定板能够将电池组系统牢固的结合在一起，不会掉落。

综上，通过支架、支架组合以及电池组系统，能够解决在电池组中某一电池出现热失控后，相邻电池被加热到热失控的温度的问题；解决了电池组出现热蔓延导致连锁爆炸的重大安全隐患。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。