电池、电池模组、电池包及电动车转让专利
申请号 : CN201911159779.0
文献号 : CN112838335B
文献日 : 2021-10-22
发明人 : 孙华军 , 鲁志佩 , 胡世超 , 朱燕 , 黄达
申请人 : 比亚迪股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种电池,其特征在于,包括:壳体和位于所述壳体内的多个容纳腔;
相邻两个所述容纳腔由隔板隔开;
所述容纳腔内设有极芯组,所述极芯组含有至少一个极芯;相邻两个容纳腔内的极芯组之间串联连接;
至少一个所述隔板上设置有导液孔,所述导液孔用于连通此隔板两侧相邻的两个容纳腔;
阻挡机构,所述阻挡机构至少部分设置在所述隔板中,且可相对所述隔板旋转;所述阻挡机构将所述导液孔分隔成第一导液孔和第二导液孔,所述阻挡机构上设置有导通孔;所述阻挡机构位于第一状态时,所述第一导液孔和第二导液孔通过所述导通孔连通,以连通隔板两侧相邻的两个容纳腔;所述阻挡机构位于第二状态时,所述阻挡机构隔开所述第一导液孔和第二导液孔,以断开隔板两侧相邻的两个容纳腔之间的连通;所述阻挡机构可由第一状态旋转至第二状态。
2.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述壳体为沿第一方向延伸的一体式结构,所述隔板间隔设置于所述壳体内,且所述隔板的侧周与所述壳体配合将所述壳体内部分隔出若干个所述容纳腔,所述容纳腔的腔壁包括位于容纳腔端部的隔板或端盖,以及位于所述相邻两个隔板之间或者隔板与端盖之间的所述壳体。
3.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述壳体包括沿第一方向设置的多个子壳体,所述隔板同时与相邻两个子壳体连接,相邻两个容纳腔共用一个所述隔板,所述容纳腔的腔壁包括所述子壳体以及位于所述子壳体端部的隔板或端盖。
4.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述壳体为沿第一方向延伸的一体式结构,所述壳体内设置有电芯组件,所述电芯组件包括隔离膜和所述隔板,所述容纳腔位于所述隔离膜内部,所述隔板间隔设于所述隔离膜内,所述隔板的侧周与所述隔离膜配合将所述隔离膜内部分隔出若干所述容纳腔,所述容纳腔的腔壁包括位于容纳腔端部的隔板或端盖,以及位于相邻两个隔板之间或者隔板与端盖之间的所述隔离膜。
5.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述壳体为沿第一方向延伸的一体式结构,所述壳体内设置有电芯组件,所述电芯组件包括隔离膜和所述隔板,所述容纳腔位于所述隔离膜内部,所述隔离膜包括沿第一方向设置的多个子隔离膜,所述隔板同时与相邻两个子隔离膜连接,相邻两个容纳腔共用一个所述隔板,所述容纳腔的腔壁包括所述子隔离膜以及位于所述子隔离膜端部的隔板或端盖。
6.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述阻挡机构的径向截面为圆形。
7.根据权利要求6所述的电池,其特征在于,所述阻挡机构靠近第一端面的圆周面上相对设置有第一开孔和第二开孔,所述第一开孔和所述第二开孔沿着所述阻挡机构的径向连通以形成所述导通孔。
8.根据权利要求6所述的电池,其特征在于,所述阻挡机构的第一端面上相对设置有的第一开槽和第二开槽,所述第一开槽和所述第二开槽沿着所述阻挡机构的径向连通以形成所述导通孔。
9.根据权利要求6所述的电池,其特征在于,所述阻挡机构靠近第一端面的部分圆周面向所述阻挡机构的中心轴凹陷形成所述导通孔。
10.根据权利要求6所述的电池,其特征在于,所述隔板上设置有阻挡机构收容空间,所述阻挡机构位于所述阻挡机构收容空间内,所述阻挡机构收容空间与所述导液孔连通。
11.根据权利要求10所述的电池,其特征在于,所述阻挡机构的外表面设有外螺纹,所述阻挡机构收容空间的内表面设有与所述阻挡机构的外表面相匹配的内螺纹,所述阻挡机构在所述阻挡机构收容空间内通过螺纹方式进行旋转。
12.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述阻挡机构第二端面上设有防呆部;所述防呆部用于指示所述导通孔对所述第一导液孔和第二导液孔的连通状态,所述连通状态包括所述第一导液孔和第二导液孔与所述导通孔平行设置而使所述第一导液孔和第二导液孔通过所述导通孔连通的状态。
13.根据权利要求12所述的电池,其特征在于,所述防呆部为设置在所述阻挡机构靠近所述隔板外侧的端面上的凹痕,所述凹痕与所述导通孔平行设置。
14.根据权利要求11所述的电池,其特征在于,所述阻挡机构包括靠近隔板侧周的机构顶段和靠近所述导液孔的圆柱段,所述机构顶段 的外径大于所述圆柱段的外径;所述阻挡机构收容空间包括靠近所述隔板侧周的顶部通道和靠近所述导液孔的圆柱通道,所述顶部通道的内径大于所述圆柱通道的内径,当所述机构顶段旋转到所述顶部通道靠近所述导液孔的端面时被抵接固定。
15.根据权利要求14所述的电池,其特征在于,所述阻挡机构收容空间还包括凹槽,所述凹槽与所述圆柱通道相对应,当所述阻挡机构由第一状态旋转至第二状态时,所述圆柱段的一端插入所述凹槽。
16.根据权利要求10所述的电池,其特征在于,所述阻挡机构收容空间还用于向所述导液孔中注液,进而为所述导液孔两侧相邻的容纳腔进行注液。
17.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述电池注液前、注液或化成时,或者所述电池过充或短路时,所述阻挡机构位于第一状态,所述导通孔与所述导液孔连通;所述电池注液后或者化成后,所述阻挡机构由第一状态旋转至第二状态,所述阻挡机构使所述导液孔关闭。
18.一种电池模组,其特征在于,包括多个权利要求1‑17任意一项所述的电池。
19.一种电池包,其特征在于,包括多个权利要求1‑17任意一项所述的电池或者包括至少一个权利要求18所述的电池模组。
20.一种电动车,其特征在于,包括权利要求18所述的电池模组或权利要求19所述的电池包。
说明书 :
电池、电池模组、电池包及电动车
技术领域
背景技术
其总体容量需要不断的提高;同时,在动力电池包在使用过程中,因内阻导致的内耗则要求
尽量减少。
新能源汽车的宽度大概一致,大概在1米以上。长度则根据新能源汽车的底部预留空间而
定,一般都在2米以上。整个而言,动力电池包无论在长度还是宽度方向,都超过1米;而目前
市面上,单体电池的长度一般在0.3米左右,所以在动力电池包中,需要并排设置至少3个单
体电池,甚至更多。
成本提高,而且导致整体重量上升;同时,单体包体体积内,安装结构占用了较多的包体内
部空间,造成动力电池包整体容量降低,单体电池并排设置越多,空间浪费就越多。另外,因
需要设置多个外置动力连接件进行动力连接,导致内阻增加,提高了动力电池包在使用中
的内耗。
极组通过隔板隔开。由此,通过在一个电池壳体内设置多个极组,相对于多个单体电池并排
设置,减少了壳体以及外部安装结构,提高了空间利用率,保证了动力电池包的整体容量;
同时,减少了外部动力连接件的使用,改由壳体内部直接相邻的极组串联的方式,无需考虑
动力连接件的连接稳定性及可靠性,能够降低连接内容,进而减少动力电池包在使用中的
内耗。
电池失效。因此,为解决上述问题,在上述专利中,在相邻两个极组之间,设置有隔板,通过
隔板将各个极组分割在各自的腔室内,每个腔室内具有单体的电解液。
没有考虑到的问题,也成为CN201110021300.4所公开方案的核心问题。
发明内容
孔;所述阻挡机构位于第一状态时,所述第一导液孔和第二导液孔通过所述导通孔连通,以
连通隔板两侧相邻的两个容纳腔;所述阻挡机构位于第二状态时,所述阻挡机构隔开所述
第一导液孔和第二导液孔,以断开隔板两侧相邻的两个容纳腔之间的连通;所述阻挡机构
可由第一状态旋转至第二状态。
个所述容纳腔,所述容纳腔的腔壁包括位于容纳腔端部的隔板或端盖,以及位于所述相邻
两个隔板之间或者隔板与端盖之间的所述壳体。
包括所述子壳体以及位于所述子壳体端部的隔板或端盖。
内部,所述隔板间隔设于所述隔离膜内,所述隔板的侧周与所述隔离膜配合将所述隔离膜
内部分隔出若干所述容纳腔,所述容纳腔的腔壁包括位于容纳腔端部的隔板或端盖,以及
位于相邻两个隔板之间或者隔板与端盖之间的所述隔离膜。
内部,所述隔离膜包括沿第一方向设置的多个子隔离膜,所述隔板同时与相邻两个子隔离
膜连接,相邻两个容纳腔共用一个所述隔板,所述容纳腔的腔壁包括所述子隔离膜以及位
于所述子隔离膜端部的隔板或端盖。
所述导通孔。
孔。
挡机构收容空间内通过螺纹方式进行旋转。
第一导液孔和第二导液孔与所述导通孔平行设置而使所述第一导液孔和第二导液孔通过
所述导通孔连通的状态。
间包括靠近所述隔板侧周的顶部通道和靠近所述导液孔的圆柱通道,所述顶部通道的内径
大于所述圆柱通道的内径,当所述机构顶段旋转到所述顶部通道靠近所述导液孔的端面时
被抵接固定。
入所述凹槽。
者化成后,所述阻挡机构由第一状态旋转至第二状态,所述阻挡机构使所述导液孔关闭。
以通过导液孔在隔板两侧相邻的两个容纳腔内流动;可以通过一次注液,实现对多个容纳
腔注入电解液的目的;另外,若从隔板向导液孔内注液,则导液孔又可以将电解液引流至隔
板两侧相邻的两个容纳腔;并且导液孔可以平衡容纳腔的气压提高电池安全性。再次,通过
阻挡机构以旋转的方式来实现第一状态和第二状态的转换;注液时,阻挡机构位于第一状
态,阻挡机构上的导通孔连通第一导液孔和第二导液孔,导液孔处于导通状态,隔板两侧相
邻的两个容纳腔处于连通状态,此时电解液可以在相邻两个容纳腔之间流动;注液完成后,
将阻挡机构旋转至第二状态,此时,阻挡机构隔开第一导液孔和第二导液孔,以隔开隔板两
侧相邻的两个容纳腔之间的连通;进而实现隔板两侧相邻的两个容纳腔之间的连通和关
闭,在方便注液的同时,保证电池在使用状态的安全性。
附图说明
具体实施方式
本发明的保护范围。
示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,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发明的限
制。
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,
除非另有明确具体的限定。
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。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发明中的具体含义。
200,极芯组200含有至少一个极芯210(如图2所示);相邻两个容纳腔400内的极芯组200之
间串联连接;至少一个隔板300上设置有导液孔310(如图3所示),导液孔310用于连通此隔
板300沿第一方向A两侧相邻的两个容纳腔400,第一方向A为电池10的长度方向。
更多。
200依次串联连接;而在本发明的其他实施例中,隔板300可以是1个或者大于2个,同时,每
个容纳腔400内可以像图1中所示的仅容纳一个极芯组200,也可以在一个容纳腔400内并排
容纳多个极芯组200,比如2个或者3个。本发明中,一个容纳腔400内容纳一个极芯组200是
最为理想的状态,能够达到最好的隔离效果。
流入到隔板300另一侧的容纳腔400中。所述导液孔310还可以平衡隔板300两侧的容纳腔
400中的气压,例如当隔板300一侧的容纳腔400中的极芯组200过充而导致容纳腔400的气
压增大时,可通过导液孔310降低该容纳腔400的气压,避免容纳腔400气压过大而发生爆
炸,其提高电池安全性。
孔312(如图5b和图6所示),阻挡机构500上设置有导通孔510(如图6所示);阻挡机构500位
于第一状态时,第一导液孔311和第二导液孔312通过导通孔510连通,以连通隔板300两侧
相邻的两个容纳腔400;阻挡机构500位于第二状态时,阻挡机构500隔开第一导液孔311和
第二导液孔312,以断开隔板300两侧相邻的两个容纳腔400之间的连通;阻挡机构500可由
第一状态旋转至第二状态。
B为电池正常工作时朝向地面的方向,例如第一状态是阻挡机构500位于距离地面高度为第
一高度的状态,第二状态是阻挡机构500位于距离地面高度为第二高度的状态,也就是说阻
挡机构500在旋转过程中还改变了距离地面的高度。第一状态和第二状态还可以是阻挡机
构500围绕自身轴线自转到不同的角度的两个状态,例如第一状态为阻挡机构500围绕自身
轴线旋转第一角度的状态,第二状态为阻挡机构500围绕自身轴线旋转第二角度的状态,也
就是说阻挡机构500在旋转过程中只改变了角度,没有改变距离地面的高度。
500位于第一状态,电解液可以在容纳腔400之间流通。在电池10过充或者短路时,引起的容
纳腔400的气压升高,当气压升高过大时会有爆炸的风险,此时将阻挡机构500位于第一状
态,导通孔510与导液孔310连通,可以平衡容纳腔400之间的气压,降低爆炸的风险。
进入相邻的容纳腔400中,防止电流短路。
210,也可以是叠片的方式制成的极芯210;一般情况下,极芯210至少包括正极片、隔膜和负
极片以及电解液,极芯210一般是指未完全密封的组件。因而,在本申请提到的电池,为电池
10,不能因其包含多个极芯210,而将其简单的理解为电池模组或电池组。在本申请中,极芯
组200可以是由一个单独的极芯210组成;也可以包括至少两个极芯210,且至少两个极芯
210并联连接,构成所述极芯组200。例如,两个极芯210并联后,形成极芯组200;或者四个极
芯210并联后,构成极芯组200。
例,电位差大约为4.0~7.6V),位于其中的电解液会因电位差较大导致分解,影响电池性
能;特在相邻的极芯组200之间设置隔板300。优选地,为了更好的起到绝缘隔离的作用,可
以选择隔板300本身为绝缘材料制成,即隔板300为绝缘隔板300。如此,无需进行其他操作,
可以直接通过隔板300隔离两个相邻的极芯组200且保持两者之间的绝缘。
用一个隔板300,因而,本申请记载的电池10不同于现有技术中的电池模组
容纳腔400的腔壁包括位于容纳腔400端部的隔板300或端盖410(如图1所示),以及位于相
邻两个隔板300之间或者隔板300与端盖410之间的壳体100。以电池10有两个隔板300,以及
由两个隔板300隔开的三个容纳腔400为例,电池10两端的容纳腔400的腔壁是由隔板300和
端盖410,以及两者之间的壳体100组成,电池中间的容纳腔400的腔壁是由两个隔板300以
及两个隔板300之间的壳体100组成。
减少外设的动力连接件、降低成本、节省空间、降低内耗。
520的圆周面530上相对设置有第一开孔540和第二开孔550,第一开孔540和第二开孔550沿
着阻挡机构500的径向连通以形成导通孔510。阻挡机构500的圆周面530是指阻挡结构500
两个端面之间的表面。
二状态时,靠近第一端面520的圆周面530上没有开孔的部分对准第一导液孔311和第二导
液孔312,从而阻挡第一导液孔311和第二导液孔312连通,进而阻断隔板300两侧的容纳腔
400之间连通。在本实施例中,所述第一状态是指阻挡机构500围绕自身轴线旋转第一角度
的状态,第二状态为阻挡机构500围绕自身轴线旋转第二角度的状态,也就是说阻挡机构
500在旋转过程中只改变了角度,没有改变距离地面的高度。
第二开孔550之间的圆周面部分能够完全封闭第一导液孔311和第二导液孔312。
500在阻挡机构收容空间320中自身旋转,或者在第二方向B上下旋转。
对导液孔310进行阻挡密封的阻挡机构500的收容空间,另一方面可用于电池10注入电解液
的注液孔。
防呆部561;防呆部561用于指示导通孔510对第一导液孔311和第二导液孔312的连通状态,
连通状态包括第一导液孔311和第二导液孔312与导通孔510平行设置而使第一导液孔311
和第二导液孔312通过导通孔510连通的状态。通过防呆部561的设置,可以让使用者更清楚
的知晓阻挡机构500阻挡导通孔510的状态,提升操作便利性。
板300中,导液孔310与第一方向A平行。当旋转阻挡机构500时,发现凹痕561与导液孔310平
行时,可以判断导通孔510与导液孔310平行,从而可知阻挡机构500此时处于第一状态,导
通孔510与导液孔310连通;当旋转阻挡机构500时,发现凹痕561与导液孔310垂直时,可以
判断导通孔510与导液孔310垂直,从而可知阻挡机构500此时处于第二状态,导通孔510与
导液孔310隔断。
机构500朝向地面的端面;阻挡机构500的第一端面520上相对设置有第一开槽521和第二开
槽522,第一开槽521和第二开槽522沿着阻挡机构500的径向连通以形成导通孔510。
500朝向地面的端面;阻挡机构500靠近第一端面520的部分圆周面530向阻挡机构500的中
心轴凹陷形成导通孔510。所述导通孔510类似于阻挡机构500圆周面530上的缺口,采用该
设置,相比第一实施例中的第一开孔540和第二开孔550设置,本实施例中的缺口形状的导
通孔510的结构更易形成,简化制备工艺。
有与阻挡机构500的外表面相匹配的内螺纹321,阻挡机构500在阻挡机构收容空间320内通
过螺纹方式进行旋转。采用螺纹旋转方式,使得阻挡机构500在第二方向B上下移动,也就是
说,在本实施例中,所述第一状态是指阻挡机构500位于距离地面高度为第一高度的状态,
第二状态是阻挡机构500位于距离地面高度为第二高度的状态,也就是说阻挡机构500在旋
转过程中还改变了距离地面的高度。
构顶端570的外径大于圆柱段580的外径;阻挡机构收容空间320包括靠近隔板侧周330的顶
部通道322和靠近导液孔320的圆柱通道323,顶部通道322的内径大于圆柱通道323的内径,
当机构顶段570旋转到顶部通道322靠近导液孔320的端面时被抵接固定。进而可以使阻挡
机构500稳稳的固定在阻挡机构收容空间320中,避免因电池晃动而使阻挡机构500从阻挡
机构收容空间320松动,进而影响关闭导液孔310时的密封性。
端插入凹槽324。其中所述凹槽324开设在导液孔310朝向地面的一侧的孔壁上。以进一步将
阻挡机构500固定在隔板300中,避免因电池晃动而使阻挡机构500从阻挡机构收容空间320
松动,进而影响关闭导液孔310时的密封性。
子壳体110连接,相邻两个容纳腔400共用一个隔板300,容纳腔400的腔壁包括子壳体110以
及位于子壳体110端部的隔板300或端盖410。以电池10d有两个隔板300,以及由两个隔板
300隔开的三个容纳腔400为例,电池10两端的容纳腔400的腔壁是由隔板300和端盖410,以
及两者之间的子壳体110组成,电池中间的容纳腔400的腔壁是由两个隔板300以及两个隔
板300之间的子壳体110组成。
件700包括隔离膜600和隔板300,容纳腔400位于隔离膜600内部,隔板300间隔设于隔离膜
600内,隔板300的侧周与隔离膜600配合将隔离膜600内部分隔出若干容纳腔400,容纳腔
400的腔壁包括位于容纳腔400端部的隔板300或端盖410,以及位于相邻两个隔板300之间
或者隔板300与端盖410之间的隔离膜600。
铝壳,所以在该实施例中在壳体100与极芯组200之间设置隔离膜600,用于隔离电解液与壳
体100的接触。关于隔离膜600,具有一定的绝缘性以及耐电解液腐蚀性,隔离膜600的材料
不作特殊限制,只要能够绝缘以及不与电解液反应即可。在一些实施例中,隔离膜600的材
料可以包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或者多层复合膜,例如,在一些实施例中,多层复合膜
包括内层、外层和位于内层外层之间的中间,内层包括塑料材料,例如内层可以使用与隔离
膜内的电解液具有较少反应性并且具有绝缘性质的材来制成。例如,PP或PE,中间层包括金
属材料,能够防止电池外部的水汽渗透,同时防止内部电解液的渗出作为金属层,优选使用
铝箔、不锈钢箔、铜箔等,考虑到成型性能、重量轻和成本,最好使用铝箔,作为铝箔的材料,
优先使用纯铝基或铝铁基合金材料;外层为保护层,多采用高熔点的举止或尼龙材料,有较
强的机械性能,防止外力对电池的损伤,起到保护电池的作用。关于内膜为多层复合膜时,
其中一个实施例方式为,内膜为铝塑复合膜。
件700包括隔离膜600和隔板300,容纳腔400位于隔离膜600内部,隔离膜600包括沿第一方
向A设置的多个子隔离膜610,隔板300同时与相邻两个子隔离膜610连接,相邻两个容纳腔
400共用一个隔板300,容纳腔400的腔壁包括子隔离膜610以及位于子隔离膜610端部的隔
板300或端盖410。电池10f与第六实施例中的电池10e不同的是,隔离膜600是分体设置的,
将隔离膜600分隔为多个子隔离膜610。
自身起到支撑的作用。
能量密度较高。
来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保
护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。