电池包的制作方法

本实用新型涉及动力电池技术领域，特别是涉及一种电池包。

背景技术：

随着环保意识的增强和低碳经济的方兴未艾，越来越多的设备选择以可充放电的锂离子电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具、电动汽车等等。

为了提高锂离子电池的能量密度，现有技术将多个电池模组通过串联和/或并联的方式组成电池包来使用。电池包是一种封闭的储能装置，相邻的两个电池模组的侧板在宽度方向的间距很小，大面积的侧板产生的热量将通过该间距迅速传递到相邻模组，导致电池包内各电池模组间的热量不均衡，甚至会由于某一电池模组的失效将热量传递给相邻的电池模组，引发电池模组能量单元迅速发生热失控。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种电池包，其能够延缓电池模组热失控扩散的耐受时间。

本实用新型实施例提供了一种电池包，包括：外壳，具有容纳空间；两个以上的电池模组，布置于容纳空间，每个电池模组包括多个单体电池和包覆于多个单体电池外周侧的壳体；以及隔热件，可压缩地设置于相邻的两个电池模组之间。

根据本实用新型实施例的一个方面，电池模组的壳体包括间隔设置的两个侧板；单体电池设置有电池壳体，电池壳体包括第一表面和第二表面，第一表面的面积大于第二表面的面积，侧板与邻近的单体电池的第一表面接触；隔热件可压缩地设置于相邻的两个电池模组的侧板之间。

根据本实用新型实施例的一个方面，电池模组的壳体为金属壳体，单体电池的电池壳体为非金属壳体。

根据本实用新型实施例的一个方面，隔热件包括沿第一方向相对的第一隔热表面和第二隔热表面；第一隔热表面/第二隔热表面的面积小于或者等于侧板的表面积。

根据本实用新型实施例的一个方面，隔热件包括本体部和凸起部，本体部为板状结构，第一隔热表面和第二隔热表面位于本体部上；凸起部包括由第一隔热表面和/或第二隔热表面向外凸起形成的两个以上的凸肋。

根据本实用新型实施例的一个方面，两个以上的凸肋在第一隔热表面和/或第二隔热表面上间隔地平行分布。

根据本实用新型实施例的一个方面，两个以上的凸肋在第一隔热表面和/或第二隔热表面上呈栅格状分布。

根据本实用新型实施例的一个方面，隔热件包覆于电池模组的外表面。

根据本实用新型实施例的一个方面，隔热件为可压缩的隔热材料制作的结构件。

根据本实用新型实施例的一个方面，隔热件为复合材料制作的结构件，复合材料为隔热材料、可压缩材料或可压缩的隔热材料中任意两种或三种的组合。

本实用新型实施例提供的电池包，通过在相邻的两个电池模组之间设置隔热件，可以阻隔相邻的两个电池模组之间的能量传递，延缓电池模组热失控扩散的耐受时间，防止电池模组的壳体因热失控膨胀发生变形。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型实施例提供的一种电池包的结构示意图；

图2是图1所示的电池包中的电池模组的结构示意图；

图3是图2所示的电池模组中的单体电池的结构示意图；

图4是图1所示的电池包中的第一种隔热件的结构示意图；

图5是图1所示的电池包中的第二种隔热件的结构示意图；

图6是图1所示的电池包中的第三种隔热件的结构示意图；

图7是图1所示的电池包中的第四种隔热件的结构示意图；

图8是图1所示的电池包中的第五种隔热件的结构示意图。

其中：

10-外壳；11-容纳空间；

20-电池模组；21-单体电池；211-电池壳体；212-第一表面；213-第二表面；214-盖组件；22-壳体；221-侧板；222-顶板；23-端板；

30-隔热件；a-第一隔热表面；b-第二隔热表面；31-本体部；32-凸肋。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型的电池包的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图8对本实用新型实施例的电池包进行详细描述。

图1是本实用新型实施例提供的一种电池包的结构示意图。

参阅图1，本实用新型实施例提供了一种电池包，包括：外壳10、两个以上的(含两个)电池模组20和隔热件30。

外壳10具有容纳空间11，两个以上的电池模组20布置于容纳空间11，电池模组20可以包括一排或者两排以上。每个电池模组20包括多个单体电池21和包覆于多个单体电池21外周侧的壳体22。

隔热件30可压缩地设置于相邻的两个电池模组20之间。

一般来说，并排布置且相邻的两个电池模组20之间的距离为3～5mm，其中一个电池模组20发生热失控时，温度会迅速升至500～600℃甚至更高，热失控将会直接、迅速地传递到相邻的电池模组，或者熔化相邻的电池模组的壳体22，导致相邻的电池模组20内的能量单元迅速发生热失控。隔热件30可以阻隔相邻的两个电池模组20之间的能量传递，延缓电池模组20热失控扩散的耐受时间，使相邻的电池模组20发生热失控的可能性降到最低。

另外，在电池模组20的整个寿命周期内，其内部的能量单元会产生一定的膨胀力，壳体22在膨胀力作用下发生一定的变形，当变形超过一定要求时，会导致电池模组20的焊缝开裂，或者其它结构上的破坏。隔热件30可压缩的特性有利于根据所处环境的变化自适应地调整相邻的电池模组20之间的安装间隙，防止壳体22发生较大的变形。

具体来说，隔热件30的厚度根据相邻的两个电池模组20之间的尺寸而定，一般为1～10mm。组装电池包时，可以对隔热件30进行一定程度的预压缩，从而在电池模组20发生热失控时减小隔热件30受热膨胀后的尺寸，进而减小壳体22的变形，提高电池包的可靠性。

本实用新型实施例提供的电池包，通过在相邻的两个电池模组20之间设置隔热件30，可以阻隔相邻的两个电池模组20之间的能量传递，延缓电池模组20热失控扩散的耐受时间，防止电池模组20的壳体22因热失控膨胀发生变形。

下面结合附图进一步详细说明本实用新型实施例提供的电池包的具体结构。

图2是图1所示的电池包中的电池模组的结构示意图，图3是图2所示的电池模组中的单体电池的结构示意图。

请一并参阅图2和图3，电池模组20的壳体22包括沿第一方向X间隔设置的两个侧板221和连接两个侧板221且相对设置的两个顶板222。电池模组20还包括设置于壳体22两端的端板23，两个侧板221和两个顶板222中的每个的一端可紧固到一个端板23，两个侧板221和两个顶板222中的每个的另一端可紧固到另一个端板23。

多个单体电池21通过串联和/或并联的方式相互连接而成，并沿第一方向X并排布置于两个侧板221之间。每个单体电池21由电池壳体211、与电池壳体211连接的盖组件214、以及容纳于电池壳体211与盖组件214之间的电极组件(未例示)、电解质(未例示)和活性材料(未例示)制造而成。盖组件214包括正电极端子、负电极端子，电极组件分别电连接到正电极端子和负电极端子。

具体地，当正电极端子与负电极端子位于异侧时，电池壳体211包括围绕两个盖组件214设置的两个第一表面212和连接两个第一表面212且相对设置的两个第二表面213；当正电极端子与负电极端子位于同侧时，电池壳体211包括围绕一个盖组件214设置的第一表面212、第二表面213以及连接第一表面212和第二表面的底面(未例示)，且电池壳体的第一表面212的面积大于第二表面213的面积。通常，单体电池21在充电/放电时，内部活性材料和电解质会发生剧烈的电化学反应，会产生大量的热累积在单体电池21中，从而加速单体电池21的退化。

由于第一表面212的面积比第二表面213的面积大，对应的电池壳体211内部沿第一表面212方向上的电解质及活性材料的含量分布更多、电化学反应更剧烈；因此在第一表面212的热集聚和热传递相对于第二表面213更高。因此与第一表面212接触的电池模组20的壳体22的侧板221的热量更高，一方面，由于热传递的不均匀导致侧板221温升过高，使得电池模组20整体的热分布不均匀，影响电池模组20的一致性；另一方面，侧板221温升过高容易变形，导致侧板221与电池模组20端板23之间的连接失效，影响电池模组20连接的稳定性。

进一步地，壳体22为金属壳体，一般为铝合金材料，熔点约为660℃。每个单体电池21的电池壳体211可以为金属壳体，也可以为非金属壳体，例如但不限于聚丙烯(Polypropylene，PP)。为了减轻电池模组的重量，电池壳体211采用非金属壳体制作，由于非金属壳体相对于金属壳体的导热特性差，导致单体电池散热效率降低，发生热失控的可能性越来越高。

对于电池模组20来说，如果某个单体电池21发生了热失控，热量的传递路径依次是：单体电池21的电池壳体211和正、负极电连接片。由于这种传热特征，只要在多个单体电池21的第二表面213与壳体22的顶板222之间设置具有隔热功能的垫片，即可阻止大部分的热量传递，而发生热失控的单体电池21对相邻的电池模组20的能量传递，仅局限在单体电池21的厚度方向的范围内，从而导致壳体22的侧板221将具有较高的温度。例如，铝合金金属壳体22尤其是侧板221在接近熔点660℃时将转化为液态的高温铝，导致相邻的电池模组20内的能量单元迅速发生热失控，而侧板221也将会产生较大的变形。

由此，将隔热件30设置于相邻的两个电池模组20的侧板221之间，可以阻隔相邻的两个电池模组20之间的能量传递，延缓电池模组20热失控扩散的耐受时间。

图4是图1所示的电池包中的第一种隔热件的结构示意图，图5是图1所示的电池包中的第二种隔热件的结构示意图，图6是图1所示的电池包中的第三种隔热件的结构示意图。

请一并参阅图4至图6，隔热件30包括沿第一方向X相对的第一隔热表面a和第二隔热表面b，第一隔热表面a或者第二隔热表面b的面积小于或者等于侧板221的表面积，如图4所示。

作为一种可选的实施方式，隔热件30包括本体部31和凸起部，本体部31为板状结构，第一隔热表面a和第二隔热表面b位于本体部31上。凸起部包括由第一隔热表面a向外凸起形成的两个以上的凸肋32。可以理解的是，两个以上的凸肋32也可以由第二隔热表面b向外凸起形成。

凸肋32用于接触并支撑相邻的两个电池模组20，提高了隔热件30的刚度和强度，防止隔热件30因所处环境的温度变化变形过大。

两个以上的凸肋32在第一隔热表面a或者第二隔热表面b上可以间隔地平行分布。例如，两个以上的凸肋32可以均平行于本体部31沿第二方向Y延伸的长度方向相隔预定间距地分布，如图5所示，数量为两个以上。两个以上的凸肋32也可以均平行于本体部31的宽度方向相隔预定间距地分布，不再赘述。

另外，两个以上的凸肋32也可以在第一隔热表面a或者第二隔热表面b上呈栅格状分布，如图6所示。

电池包一般包括两个以上的电池模组20，为了使电池包内的多个隔热件30布置整齐，防止错位移动，可以利用凸肋32定位隔热件30与侧板221之间的相对位置。具体来说，电池模组20的壳体22的侧板221上一般设置有多条加强筋，可以预设隔热件30上某个凸筋32与侧板221上对应的加强筋对齐，从而保证多个隔热件30与侧板221的相对位置均一致，散热路径也相同。

进一步地，并排布置且相邻的两个电池模组20中的任一者与隔热件30之间涂覆固定胶，例如，耐高温的环氧树脂胶；或者，并排布置且相邻的两个电池模组20中的任一者与隔热件30之间也可以设置有锁扣或者抱箍，以使隔热件30牢固地固定于相邻的两个电池模组20之间，防止隔热件30错位移动。

图7是图1所示的电池包中的第四种隔热件的结构示意图，图8是图1所示的电池包中的第五种隔热件的结构示意图。

请一并参阅图7和图8，隔热件30的结构与图5、图6类似，不同之处在于凸起部包括由第一隔热表面a和第二隔热表面b分别向外凸起形成的两个以上的凸肋32。

两个以上的凸肋32在第一隔热表面a和第二隔热表面b上分别间隔地平行分布，如图7所示。两个以上的凸肋32也可以在第一隔热表面a和第二隔热表面b上分别呈栅格状分布，如图8所示。

可以理解的是，本实用新型实施例提供的隔热件30，其凸肋32的布局不限于附图所示的实施例，例如两个以上的凸肋32在第一隔热表面a和/或第二隔热表面b上分别呈环形分布等，只要能提高隔热件30的刚度和强度，防止隔热件30因所处环境的温度变化变形过大即可。

作为一种可选的实施方式，隔热件30还可以包覆于电池模组20的外表面。例如，隔热件30可以为薄壁长方体结构件，每个电池模组20可以放置于薄壁长方体结构件内，用于阻隔相邻的两个电池模组20之间的能量传递，延缓电池模组20热失控扩散的耐受时间，防止电池模组20的壳体22因受热膨胀后发生变形。

进一步地，如上所述的任一种隔热件30为可压缩的隔热材料制作的结构件。可压缩的隔热材料可以为例如但不限于三聚氰胺泡沫、聚酰亚胺发泡材料等。三聚氰胺泡沫的基本热物性为：25℃时的导热系数一般≤0.1W/m.K，长期使用温度在200～600℃之间，热分解温度一般在200～600℃之间，在0～20000N的膨胀力作用下，可以被压缩10～70％不等，具体压缩能力可根据材料密度进行调节。

作为一种可选的实施方式，隔热件30也可以为复合材料制作的结构件，复合材料为隔热材料、可压缩材料或可压缩的隔热材料中任意两种或三种的组合。

如前所述，可压缩的隔热材料可以为三聚氰胺泡沫，隔热材料可以为聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚对苯二甲酸类塑料(Polyethylene terephthalate，PET或PETP)，可压缩材料可以为复合二氧化硅气凝胶等。以上任意两种或三种材料复合而成的隔热件30既隔热、又可压缩，提高了电池模组20的可靠性。

本实用新型实施例提供的电池包，采用三聚氰胺泡沫制作的隔热件30进行了验证，其能够将热失控电池模组20与相邻电池模组20的侧板221的温度降低200～300℃，相邻电池模组20在热失控的电池模组20失控8分钟后才发生热失控，延缓了电池模组20热失控扩散的耐受时间，电池模组20的壳体22变形较小，热防护效果较好。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。