固态电池模组和电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种固态电池模组和具有该电池模组的电池。


背景技术：

2.随着当前社会能源危机日益严重，新能源汽车越来越受到社会关注，使得电动汽车得到迅猛发展。相关技术中，应用于电动汽车上的电池包主要以液态锂电池为主，而液态锂电池存在热失控风险较高、体积能量密度、体积密度局限的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种固态电池模组，可以提升电池模组的体积能量密度，提高导热效果，从而降低热失控风险，且结构简单易于构造。
4.本实用新型的另一个目的在于提出一种电池。
5.根据本实用新型实施例的固态电池模组，包括：壳体、电芯模组，所述壳体上设有导热结构；所述电芯模组包括多个电芯、隔热毡、缓冲层以及导热层，所述隔热毡、所述缓冲层、所述导热层以及多个所述电芯相互层叠设置，且所述导热层与所述导热结构导热配合。
6.根据本实用新型实施例的固态电池模组，可以提升电池模组的体积能量密度，提高导热效果，从而降低热失控风险，且结构简单易于构造。
7.另外，根据本实用新型上述实施例的固态电池模组还可以具有如下附加的技术特征：
8.一些实施例中，所述导热结构包括设于所述壳体的内表面上的导热胶，所述导热层与所述壳体由所述导热胶连接。
9.一些实施例中，所述导热结构包括设于所述壳体的外表面上的导热绝缘垫，所述导热绝缘垫与所述导热层导热配合。
10.一些实施例中，所述电芯竖立于所述壳体内，所述导热层层叠于相邻的两个电芯之间，所述导热层的下边沿折弯并通过导热胶连接所述壳体的内底面。
11.一些实施例中，所述多个电芯被分为多个电芯组，每个所述电芯组均包括层叠设置的至少两个电芯，且多个所述电芯组层叠设置，每相邻的两个电芯组之间均层叠设有所述缓冲层。
12.一些实施例中，所述电芯和所述壳体的内表面之间层叠设置有所述隔热毡。
13.一些实施例中，所述壳体包括：模组框、模组端板、模组底板，所述模组框包括模组上盖和模组侧板，所述模组上盖的前后两侧均连接有所述模组侧板，所述模组框被构造成开口向下的u型板状；所述模组端板封盖于所述模组框的左右两端；所述模组底板封盖于所述模组框的底部，其中，所述模组框、所述模组端板以及所述模组底板合围出放置电芯的空腔。
14.一些实施例中，所述电芯模组与所述模组框之间设有绝缘膜。
15.一些实施例中，所述多个电芯模组与所述模组端板之间设有绝缘垫。
16.一些实施例中，所述电芯外皮为铝塑膜。
17.一些实施例中，所述电芯模组上设有采集线，所述采集线设于所述电芯模组与所述模组上盖之间，其中，所述采集线沿所述电芯的长度方向延伸。
18.一些实施例中，所述采集线与所述电芯模组粘接。
19.一些实施例中，所述采集线与所述模组上盖粘接。
20.一些实施例中，所述电芯模组上设有定位柱，所述采集线由所述定位柱定位。
21.一些实施例中，所述模组端板上设有吊装孔。
22.一些实施例中，所述模组端板上设有减重孔。
23.一些实施例中，所述模组端板上设有加强筋。
24.一些实施例中，所述模组框与所述模组端板焊接连接。
25.一些实施例中，所述模组端板内侧设有端板绝缘垫。
26.一些实施例中，所述模组底板为挤压铝合金型材。
27.一些实施例中，所述壳体还包括：汇流排、汇流排绝缘组件，所述汇流排设于所述壳体内的两端，且所述汇流排连接所述电芯；所述汇流排绝缘组件设于所述壳体内的两端，并设于所述模组端板的内侧，所述汇流排绝缘组件上设有外漏出所述模组端板的模组输出极，所述汇流排绝缘组件设于所述模组端板和所述汇流排之间。
28.根据本实用新型实施例的电池，包括：固态电池膜组、液冷板，所述固态电池膜组为前述的固态电池膜组；所述液冷板层叠于所述壳体的底面，且所述液冷板与所述壳体的底面之间有导热硅胶和/或导热硅脂。
29.根据本实用新型实施例的电池，可以提升电池的体积能量密度，利于电池的布置，且可以提高电池导热效果，从而提升电池使用时性能和安全性。
附图说明
30.图1是本实用新型一些实施例的固态电芯模组的结构示意图。
31.图2是本实用新型一些实施例的固态电芯模组的爆炸图。
32.图3是本实用新型一些实施例的固态电芯模组的结构示意图。
33.图4是本实用新型一些实施例的电芯模组的结构示意图。
34.图5是本实用新型一些实施例的模组端板的结构示意图。
35.图6是本实用新型一些实施例的固态电芯模组的局部结构示意图。
36.图7示出了本实用新型一些实施例的固态电池模组装配时的结构示意图。
37.附图标记：
38.电池模组100，模组框1，汇流排绝缘组件3，汇流排4，模组输出极5，模组底板7，导热胶71，导热绝缘垫8，采集线9，
39.模组端板2，安装孔20，螺杆21，吊装孔22，
40.电芯模组6，隔热毡61，导热层62，电芯63，缓冲层65，绝缘膜66。
具体实施方式
41.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
42.结合图1至图7，根据本实用新型实施例的固态电池模组100，包括：壳体和电芯模组 6，壳体上设有导热结构。具体地，壳体上的导热结构可以使热量通过壳体导出，提高散热面积和散热效果，从而避免电池模组100过热。电芯模组6包括多个电芯63、隔热毡61、缓冲层65以及导热层62，其中，隔热毡61、缓冲层65、导热层62以及多个电芯63相互层叠设置，以利于简化电池模组100内部结构，利于节约空间，减小模组体积。进一步地，隔热毡61可以在电芯63发生热失控时起到隔离作用，以避免热失控蔓延，提高电池模组 100的安全性；缓冲层65可以用于吸收电芯63膨胀空间，以提升电池模组100的稳定性；导热层62适于与导热结构导热配合以提高导热效果，避免电池模组100过热或者局部过热，从而提高电池模组100的性能和运行稳定性。
43.根据本实用新型实施例的固态电池模组100，通过在壳体上设置导热结构，且在电芯模组6内层叠设置电芯63、隔热毡61、缓冲层65及导热层62的技术方案，可以提升电池模组100的体积能量密度，提高导热效果，从而降低热失控风险，且结构简单易于构造。
44.在实际应用时，通过在电池模组100中应用固态电芯63构造出固态电芯模组6，或者说将电芯63中的液态电解质替换为固态电解质，以改善液态电解质易发生热失控的问题；且本实用新型实施例的固态电池模组100设有导热结构及导热层62，可以进一步提高电池模组100运行稳定性和使用安全性。另外，固态电池模组100利于缩减重量，提升体积能量密度，从而提高电池性能和实用性。
45.结合图4，可选地，导热结构包括设于壳体的内表面上的导热胶71，导热层62与壳体由导热胶71连接。由此，电芯63工作产生的热量可以通过导热层62传递到导热胶71上，以利于快速散热。可选地，导热结构也可以为设于壳体内表面上的其他具有导热功能的材料，以实现导热效果。
46.可选地，导热结构也可以包括设于壳体的外表面上的导热绝缘垫8，导热绝缘垫8与导热层62导热配合，以提升电池模组100整体绝缘性，且利于提高导热效果。具体而言，导热结构可以进包括壳体内表面上的导热胶71，也可以仅包括壳体外表面桑的导热绝缘垫8，其中，导热胶71和导热绝缘垫8与导热层62连接。还可以是，导热结构既包括壳体内表面上的导热胶71还包括壳体外表面上的导热绝缘垫8，使用时，导热层62与导热胶71连接将热量传导至导热胶71，导热胶71与导热绝缘垫8导热配合以进一步提高导热效果。
47.结合图2和图4，可选地，电芯63竖立于壳体内，导热层62层叠于相邻的两个电芯 63之间，以利于电芯63将热量传递给导热层62，导热层62的下边沿折弯并通过导热胶 71连接壳体的内底面，以增大导热层62与导热胶71内底面的接触面积，提高导热效果。举例而言，电池模组100可以为横置立式布置的形式，以利于节约空间，利于缩小电池模组100体积，利于布置。结合图4，根据本实用新型实施例的电芯模组6，导热层62可以呈“l”字型设置，即导热层62下端向一侧弯折，弯折部位于导热胶71接触；也可以是导热层62呈倒置的“t”字型设置，即导热层62下端分别向两侧弯折，弯折部位于导热胶 71接触，以提高导热效
果。
48.结合图4，可选地，多个电芯63被分为多个电芯组，每个电芯组均包括层叠设置的至少两个电芯63，以利于装配和管理电芯组，提高电池模组100应用的灵活性；且多个电芯组层叠设置，每相邻的两个电芯组之间均层叠设有缓冲层65。具体地，在两个电芯组之间设有缓冲层65，缓冲层65可以用于吸收电芯63膨胀空间，由此可以提高包括多个电芯组的电池模组100的结构稳定性。
49.可选地，电芯63和壳体的内表面之间可以层叠设置有隔热毡61，以起到隔离热的作用，避免电芯63发生热失控时热量蔓延，起到保护壳体的作用。也可以是在每个电芯组上均设置隔热毡61，由此，两个电芯组之间被隔热毡61间隔开，在某一电芯组发生热失控时，可以延缓热量蔓延，提高安全性。
50.结合图1至图2，可选地，壳体包括：模组框1、模组端板2、模组底板7，模组框1 包括模组上盖和模组侧板，模组上盖的前后两侧均连接有模组侧板，模组框1被构造成开口向下的u型板状；模组端板2封盖于模组框1的左右两端；模组底板7封盖于模组框1 的底部，其中，模组框1、模组端板2以及模组底板7合围出放置电芯63的空腔。具体而言，在上下方向上，模组框1和模组底板7构造出中空的四边形筒状，模组框1和模组底板7的左右两端被模组端板2封盖在壳体内部构造出空腔。其中，模组上盖和模组侧板可以是一体构成的，例如通过冲压构造出u型板，即模组上盖与模组侧板为冲压一体成型，利于提高结构强度，且利于制造和安装；也可以是分体制造通过焊接等方向连接起来的。
51.可选地，电芯模组6与模组框1之间设有绝缘膜66，以起到绝缘效果，例如可以是在模组上盖和模组侧板内侧贴有绝缘膜66。
52.可选地，多个电芯模组6与模组端板2之间可以设有绝缘垫，以在电芯模组6与模组端板2之间起到绝缘效果，绝缘垫可以安装于模组端板2内侧。另外，通过设置绝缘垫，可以保证模组端板2和汇流排4及电池之间的绝缘效果，还可以避免电芯极耳与汇流排4 焊接时发生短路。
53.可选地，电芯63外皮为铝塑膜，以实现电芯63轻量化。根据前述电芯模组6与模组框1之间设有绝缘膜66，绝缘膜66还可以有效的避免电芯63铝塑膜被边框上的减重开孔和杂物划破，而引发电池组短造成危险。
54.可选地，电芯模组6上设有采集线9，采集线9设于电芯模组6与模组上盖之间，其中，采集线9沿电芯63的长度方向延伸，以利于采集温度、电压等数据，利于管理及调节工作。
55.具体地，采集线9可以与电芯模组6粘接连接；采集线9也可以与模组上盖粘接；还可以是，电芯模组6上设有定位柱(图中未示出)，采集线9由定位柱定位。
56.根据本实用新型实施例的电池模组100，采集端子通过焊接和胶粘与电芯模组6的高压汇流排4结合采集温度和电压数据，采集线9通过定位柱和双面胶贴在模组上盖和电芯模组6之间。
57.结合图5，可选地，模组端板2上设有吊装孔22，以便于装配。可选地，模组端板2 上还可以设有减重孔，以减轻电池模组100整体重量，利于实现轻量化。可选地，吊装孔和减重孔可以为同一个孔。
58.可选地，模组端板2上设有加强筋，以提高壳体结构强度。举例而言，模组框1与模
组端板2焊接连接，模组端板2内侧设有端板绝缘垫，模组底板7为挤压铝合金型材。
59.结合图2，可选地，壳体还包括：汇流排4、汇流排绝缘组件3，汇流排4设于壳体内的两端，且汇流排4连接电芯63；汇流排绝缘组件3设于壳体内的两端，并设于模组端板 2的内侧，汇流排绝缘组件3上设有外漏出模组端板2的模组输出极5，汇流排绝缘组件3 设于模组端板2和汇流排4之间，以起到绝缘效果，提升电池模组100的运行稳定性和安全性。
60.根据本实用新型实施例的电池，包括：固态电池模组100和液冷板，固态电池模组100 为前述的固态电池模组100；液冷板层叠于壳体的底面，且液冷板与壳体的底面之间有导热硅胶和/或导热硅脂。具体地，液冷板可以用于降低固态电池模组100的温度，根据前述，电芯63将热量传递至导热层62进而传递至导热胶71上，将液冷板设于壳体底面，利于液冷板带走导热胶71的热量，提高降温效果，进一步地，液冷板与可以底面之间还可以设置导热硅胶挥着导热硅脂，以提高液冷板与壳体之间的换热效果。
61.根据本实用新型实施例的电池，可以提升电池的体积能量密度，利于电池的布置，且可以提高电池导热效果，从而提升电池使用时性能和安全性。
62.下面参照附图描述本实用新型一个具体实施例的固态电池模组100和电池。
63.图1至图3示出了本实用新型实施例的固态电池模组100的结构，包括：电池模组100、模组框1、汇流排绝缘组件3、汇流排4、模组输出极5、模组底板7、模组端板2、电芯模组6、导热硅胶。其中，模组底板7内部与电芯63之间有导热结构胶，该界面与电池系统的液冷板之间有导热硅脂或导热硅胶，起到快速传导热量，冷却或加热电芯63的作用。电池模组100为包络设计方案，即铝冲压模组框1为“u形”结构，该结构具备模组侧板和模组上盖功能，其内侧贴有绝缘膜66，通过焊接和模组端板2连接。模组端板2 内侧有绝缘垫，保证端板和汇流排4及电池之间的绝缘，同时避免电芯63的极耳与汇流排4焊接时发生短路。模组底版成型工艺为挤出铝合金型材，底板为模组的导热界面。
64.图4示出了电芯模组6的结构示意图，根据本实用新型实施例的电池模组100为4p3s 电芯63集成成组设计方案，在两个电芯63之间，电芯63的一侧设计有隔离电芯63热失控蔓延的隔热毡61，该隔热毡61可以延缓电芯63在热失控后的热量迅速蔓延。在电芯63 的另外一侧，布置有导热层62，其中，导热层62可以为导热均温铝板，铝板可以将电芯 63在工作时产生的热量传传递到导热胶71上，再通过导热胶71将热量传递到电池模组100 外部的热交换装置上。也可以是在电芯63间增加云母纸和二氧化硅复合隔热垫，这种阻燃材料在模组上的应用可以有效延缓电芯63热失控后在电芯63间迅速热蔓延的问题，提升电池模组100的安全性。进一步地，在每一并电芯组之间，会增加一片吸收电芯63膨胀空间的缓冲层65，缓冲层65可以为缓冲泡棉。结合图4，电池模组100设有2片缓冲泡棉。电芯组与模组边框之间贴有绝缘膜66，由于固态电池电芯63外皮为铝塑膜，强度较低，绝缘膜66可以有效的避免电芯63的外皮被边框上的减重开孔和杂物划破，而引发电池组短路造成危险。
65.图5示出了模组端板2的结构，其中模组端板2材质可以为铸铝，表面设计有减重孔和加强筋。结合图5，位于模组端板2侧面的4个圆孔为模组吊装孔22。在模组端板2两侧的通孔为模组固定安装孔20。
66.图6示出了固态电芯模组6的局部结构，即电芯63成组后模块的高低压电连接布置方案，高压部分通过两个模组输出极5对外输出，该输出极由铜排与绝缘底座配合组成。电芯模组6上设有采集线9，采集端子通过焊接和胶粘与模组的高压汇流排4结合采集温度和
电压数据，采集线9通过定位柱和双面胶贴在模组上盖和电芯63之间。电芯组与铝冲压模组框1之间的固定主要依靠电芯组侧边的结构胶粘接，这种胶水可以同时起到绝缘和粘接的作用。
67.图7示出了螺杆21与模组端板2装配方式，即模组组装及模组安装过程中主要零部件的固定方案的示意图。具体地，电芯模组6与边框的胶粘接后，模组端板2在图7所示的区域，采用激光焊接方案与边框连接，以提高连接精度、工作效率和连接强度。模组组装完成后，在模组底板7涂导热胶71与电池系统的冷却界面贴合。其中，每个模组有4个螺栓固定孔，通过长螺杆21与电池箱体连接。
68.根据本实用新型实施例的固态电池模组100，选用固态电芯63横置立式布置，可以提升电池模组100的体积能量密度；在电池模组100内部设置隔热层，可在有效的延缓热蔓延，确保单个电芯63失控后热量不蔓延至下一个电芯63或模组。此外，电池模组100底部为导热界面，模组底板7内部与电芯63之间有导热结构胶，该界面与电池系统的液冷板之间有导热硅脂或导热硅胶，起到快速传导热量，冷却或加热电芯63的作用，利于提高电池模组100性能。
69.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“底”“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。
70.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
71.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
72.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。