电芯和电池模组的制作方法

1.本实用新型涉及锂电池技术领域，具体涉及一种电芯和电池模组。


背景技术：

2.锂离子电池是一种高新技术产品，同时也是一种新型高容量长寿命环保电池，产品性能卓越。与镍镉、镍氢电池相比，锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、白放电小、无记忆效应、可快速充放电、工作温度范围宽等诸多优点，因此锂离子电池是新能源电动汽车的优质动力源。
3.目前的锂离子电池在充放电时产生的工作电流通常高达几百安，产生的大量焦耳热会导致连接件与卷芯温度快速升高，甚至超过电池安全工作温度或热失控触发温度。在使用过程中，对卷芯处常采用底部液冷的降温措施进行降温，但是连接件没有采取有效的降温措施进行保护，因此，导致连接件处温度越来越高，进而可能会因受热而导致损坏，最终直接影响电池组的使用寿命及安全性。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中的由于连接件处没有采取降温保护措施，致使连接件在使用时会受热而导致损坏。
5.为此，本实用新型提供一种电芯，包括：
6.壳体，所述壳体具有开口；
7.盖板，所述盖板盖设在壳体的开口处，并与壳体形成安装空腔，所述安装空腔内具有分层设置的冷却介质层和电解介质层；
8.卷芯，所述卷芯设于所述安装空腔内，并至少部分设置在所述电解介质层中；
9.连接件，所述连接件设于所述安装空腔内，且一端与所述卷芯连接，另一端朝向所述盖板的方向延伸，所述连接件至少部分设置在所述冷却介质层中。
10.可选地，上述的电芯，
11.所述卷芯位于所述电解介质层中，所述连接件位于所述冷却介质层中，且所述连接件与所述卷芯的连接处位于所述冷却介质层与所述电解介质层的分界处。
12.可选地，上述的电芯，
13.所述安装空腔内还设有导热层，所述导热层设置在所述冷却介质层远离所述电解介质层的一侧，并与所述冷却介质层分层设置。
14.可选地，上述的电芯，
15.所述电解介质层设于所述安装空腔的底部，并远离所述开口设置，所述冷却介质层设于所述安装空腔的顶部，并靠近所述开口设置。
16.可选地，上述的电芯，
17.还包括：隔板，所述隔板设置在安装空腔内，并将所述安装空腔的空间分隔形成为冷却空腔和工作空腔，所述冷却空腔容纳所述冷却介质层，所述工作空腔容纳所述电解介
质层。
18.可选地，上述的电芯，
19.所述电芯还包括导电件，所述导电件嵌设在所述隔板上，所述连接件通过所述导电件与所述卷芯连接。
20.可选地，上述的电芯，
21.还包括：
22.第一注液件，设置在所述盖板上，所述第一注液件具有第一注液通道，所述冷却空腔通过所述第一注液通道与外界连通；和/或
23.第二注液件，设置在所述盖板上，并与所述第一注液件间隔设置，所述第二注液件具有第二注液通道，所述工作空腔通过所述第二注液通道与外界连通。
24.可选地，上述的电芯，
25.所述电芯包括设置在所述盖板上的极柱；
26.所述连接件包括连接所述极柱的第一连接段、折弯连接于所述第一连接段一端的第二连接段，以及折弯连接于所述第二连接段远离所述第一连接段一端的第三连接段，所述第三连接段与所述卷芯连接。
27.可选地，上述的电芯，
28.所述第二连接段与所述第一连接段、所述第三连接段垂直设置，且所述第三连接段的延伸方向与所述第一连接段的延伸方向相反。
29.一种电池模组，包括上述的电芯。
30.本实用新型提供的技术方案，具有如下优点：
31.1.本实用新型提供的电芯，包括：壳体、盖板、卷芯和连接件。其中，所述壳体具有开口；所述盖板盖设在壳体的开口处，并与壳体形成安装空腔，所述安装空腔包括分层设置的冷却介质层和电解介质层，冷却介质层和电解介质层互不混合；所述卷芯设于所述安装空腔内，并对应设置在所述电解介质层中，由电解介质层浸没；所述连接件设于在安装空腔内，且一端与所述卷芯连接，另一端朝向所述盖板的方向延伸，所述连接件对应设置在所述冷却介质层中，由冷却介质层浸没。
32.此结构的电芯，当电芯使用时，连接件产生热量，此时由于连接件被冷却介质层浸泡，因此连接件产生的热量可以冷却介质传导，进而散发出壳体外，使冷却介质层可以对其包裹的连接件快速散热，从而减少大电流快充过程中连接件上的热量积聚，从而降低高温导致的电芯的热安全风险，增加了电芯的实用性。
33.2.本实用新型提供的电芯，还包括隔板。所述隔板设置在安装空腔内，并将所述安装空腔分隔形成冷却空腔和工作空腔，所述冷却空腔容纳所述冷却介质层，所述工作空腔容纳所述电解介质层。
34.此结构的电芯，通过使用隔板将安装空腔分为冷却空腔和工作空腔，使得冷却介质层和电解介质层在低温或常温环境下分隔开，进而使冷却介质层和电解介质层的材料选取的范围得到了拓广，增加了电芯的实用性。
35.3.本实用新型提供的电芯，安装空腔内设有导热层，导热层设置在冷却介质层远离电解介质层的一侧，并与冷却介质层分层设置。
36.此结构的电芯，当电芯处于高温环境时，由于冷却介质层上添加有导热层，会发生
吸热反应与产气反应，吸热反应可以降低电芯的温度，避免或延缓电芯热失控；产气反应可以增加电芯内部压强，加速防爆阀的开启，进而加快电芯散热速度，降低电芯爆炸的风险，减少热失控电芯与周围电芯的热传播温度梯度。
附图说明
37.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本实用新型所提供的电芯的结构示意图；
39.图2为本实用新型所提供的电芯的另一种实施方式的结构示意图。
40.附图标记说明：
41.11-壳体；12-盖板；13冷却空腔；14-工作空腔；15-第一注液件；16-第二注液件；17-冷却介质层；18-电解介质层；
42.2-卷芯；
43.3-连接件；31-第一连接段；32-第二连接段；33-第三连接段；
44.4-隔板；
45.5-极柱；
46.61-保护薄膜；62-封装薄膜；
47.7-防爆阀。
具体实施方式
48.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
49.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
50.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
51.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
52.实施例1
53.本实施例提供一种电芯，如图1所示，包括：壳体11、盖板12、卷芯2和连接件3。壳体11具有开口；盖板12盖设在壳体11的开口处，并与壳体11形成安装空腔，安装空腔内具有分层设置的冷却介质层17和电解介质层18；卷芯2设于安装空腔14内，并至少部分设置在电解介质层18中；连接件3设于安装空腔13内，且一端与卷芯2连接，另一端朝向盖板12的方向延伸，连接件3至少部分设置在冷却介质层17中。例如，在本实施例中，电解介质层18设于安装空腔的底部，并远离开口设置，冷却介质层17设于安装空腔的顶部，并靠近开口设置。选材时，选择导热系数大的冷却介质层17，因此冷却介质层17的材质可以选为二甲基硅油，当然在其他可选地实施方式中，冷却介质层17的材质还可以为电子氟化液。本实施例所选用的冷却介质层17的导热系数大，其导热性能远优于常规电芯设计时包裹连接件3的气体环境，从而进一步降低了电芯的热安全风险。
54.具体地，本技术中卷芯2和连接件3分别通过电解介质层18和冷却介质层17浸泡时可以有以下一些方式。在一种方式中，卷芯2位于电解介质层18中，连接件3位于冷却介质层17中，且连接件3与卷芯2的连接处位于冷却介质层17与电解介质层18的分界处。如此使得卷芯2和连接件3能够刚好被电解介质层18和冷却介质层17浸泡，从而使卷芯2和连接件3散热冷却效果更好。在另一种方式中，卷芯2可以部分高出电解介质层18的液面并伸入冷却介质层17中，这样与冷却介质层17中的连接件3相连。此外，也可以使连接件3的部分伸入电解介质层18中，从而与电解介质层18中的卷芯2相连。
55.如图1所示，本实施例提供的电芯，当电解介质层18产生消耗后，冷却介质层17的液面下降，冷却介质层17也可以辅助卷芯2散热，进一步满足电芯散热的需求。
56.本实施例中使用的冷却介质无毒，无腐蚀性，可以安全使用且不会破坏电芯的结构。在本实施例中，在30分钟快充及底部液冷工况条件时，在采用本实施例所提供的电芯时，连接件3的最大温度由无冷却介质的77℃将降低至52℃，实现了连接件的快速降温。
57.如图1所示，本实施例提供的电芯，还包括设置在盖板12上的极柱5；连接件3包括连接极柱5的第一连接段31、折弯连接于第一连接段31一端的第二连接段32，以及折弯连接于第二连接段32远离第一连接段31一端的第三连接段33，第三连接段33于卷芯2连接。例如，在本实施例中，第二连接段32与第一连接段31、第三连接段33垂直设置，且第三连接段33的延伸方向与第一连接段31的延伸方向相反。通过这样设置，连接件3在冷却介质层17中的展开面积更加宽广，可以使第一连接段31、第二连接段32和第三连接段33均得到冷却介质层17的充分冷却，使得连接件3的散热性能更加优越，使得电芯的实用性有所提高。
58.如图1所示，本实施例提供的电芯，还包括：保护薄膜61和封装薄膜62，保护薄膜61适于覆盖在卷芯2侧壁面的外表面和卷芯2底面的外表面上；封装薄膜62适于将壳体11进行封装。例如，在本实施例中，保护薄膜61选用为mylar膜，将壳体11和卷芯2分隔开；封装薄膜62对电芯起保护作用，防止外界因素影响电芯的性能。
59.如图1所示，本实施例提供的电芯，还包括防爆阀7，防爆阀7与盖板12连接固定。在本实施例中，安装空腔内还设有导热层，导热层设置在冷却介质层17远离电解介质层18的一侧，并与冷却介质层17分层设置。导热层在高温下与冷却介质层发生吸热反应和产气反应，吸热反应可以降低电芯温度，进而避免或延缓电芯热失控过程；而产气反应以增加电芯内部压强，并加速防爆阀7开启，从而进一步加快电芯散热速度，降低了爆炸风险，减少了热失控电芯与周围电芯的热传播温度梯度。
60.在其他可选的实施方式中，在盖板12上设置第一注液件15的同时，还设置有第二注液件16，第二注液件16与第一注液件15间隔设置，第二注液件16具有第二注液通道，工作空腔14通过第二注液通道与外界连通。其中，第二注液件16同样呈管状，在进行使用时，第一注液件15用于添加冷却介质层17，第二注液件16用于添加电解介质层18。因为可以同时添加冷却介质层17和电解介质层18，因此提高了电芯的实用性。
61.当然，还存在单独设置第二注液件16的实施方式。此时当向工作空腔14内注入冷却介质层17和电解介质层18时，选取的冷却介质层17的密度小于电解介质层18的密度，且不互溶，因而冷却介质层17将向上悬浮在电解介质层18的上方，并始终包裹连接件3，保证了散热过程中的可靠性。
62.本实施例提供的电芯，当电芯使用时，连接件3产生热量，而冷却介质层17可以对其包裹的连接件3快速散热，从而减少大电流快充过程中连接件3上的热量积聚，进而降低高温导致的电芯的热安全风险，增加了电芯的实用性。
63.实施例2
64.本实施例提供的电芯，其与实施例1中提供的电芯相比，如图2所示，存在的区别之处在于：还包括隔板4，隔板4设置在安装空腔内，以分隔冷却空腔13和工作空腔14，冷却空腔13容纳冷却介质层17，工作空腔14容纳电解介质层18。通过设置隔板4，使得安装空腔分成冷却空腔13与工作空腔14，进而使得冷却介质层17和电解介质层18互不接触，使得冷却介质层17和电解介质层18材料的选取范围变大。即，可以选取互溶的冷却介质层17和电解介质层18，也可以选取不互溶的冷却介质层17和电解介质层18；同时，对冷却介质层17的密度和电解介质层18的密度不进行限定，因此增加了电芯的实用性。
65.本实施例中，隔板4采用熔点小于200℃绝缘聚合物材料制成，例如，可以选用pp材料制成，在其他可选的实施例中，隔板4还可以选用pc材料制成，当然，隔板4还可以选用pvc材料制成。
66.如图2所示，还包括导电件，导电件嵌设在隔板4，连接件3通过导电件与卷芯2连接。通过设置导电件，实现卷芯2和连接件3的电连接。导电件应选取电阻率低的金属材质制成。在本实施例中，导电件的材料为铜，在其他可选的实施方式中，导电件的材料可以为铝。
67.如图2所示，本实施例提供的电芯，盖板12同时设置有第一注液件15和第二注液件16。此时，第一注液件15与冷却空腔13连通，第二注液件16与工作空腔14连通。在进行使用时，第一注液件15用于添加冷却介质层17，第二注液件16用于添加电解介质层18。通过采取此结构的电芯结构，使得冷却介质层17和电解介质层18互不接触，进而致使冷却介质层17和电解介质层18材料的选取范围进行扩大，增加了电芯的实用性。
68.本实施例提供的电芯，其使用环境分为低温环境、常温环境以及高温环境。
69.温度处于在低温或者常温环境下，由于隔板4将工作空腔14和冷却空腔13分隔开，使得冷却介质层17不与电解介质层18直接接触，可以保证冷却介质层17始终覆盖在连接件3的表面，此时对冷却介质层17的密度不进行限制；此时选取导热系数大的冷却介质层17包裹连接件3，由于导热性能远优于气体，被包裹的连接件3可以快速散热，减少大电流快充过程中的热量积聚，降低高温导致的热安全风险。
70.当温度处于高温环境下，隔板4因为受热导致结构被破坏，使得冷却空腔13与工作空腔14相贯通，因此冷却介质层17会受到重力作用与电解介质层18共混，此时选取的冷却
介质层17，在选取材料时，需要密度小于电解介质层18的密度。此时，导热层会在高温下与冷却介质层17发生吸热反应和产气反应。吸热反应可以降低电芯温度，进而避免或延缓电芯热失控过程；而产气反应以增加电芯内部的压强，并加速防爆阀7开启，从而进一步加快电芯散热的速度，降低了爆炸风险，减少了热失控电芯与周围电芯的热传播温度梯度。
71.本实施例提供的电芯结构，采用隔板4将冷却空腔13和工作空腔14分隔开，并在第一注液件15连通冷却空腔13的基础上，又设置第二注液件16连通工作空腔14，使得冷却空腔13和工作空腔14均可以及时地添加对应的冷却介质层17和电解介质层18。同时，冷却介质层17和电解介质层18的材料选取的范围得到了拓广，增加了电芯的实用性。
72.实施例3
73.本实施例提供一种电池模组，包括实施例1或实施例2提供的电芯。
74.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。