軟包電池固定裝置以及軟包電池模組的製作方法
2023-05-07 13:48:43 3
本實用新型涉及軟包電池固定裝置以及軟包電池模組。
背景技術：
軟包電池具有工作電壓高、能量密度高、循環壽命長、無記憶效應等優點，成為動力電池的首選，特別是軟包鋰離子電池憑藉其高安全性、高能量密度和高靈活性等優點，成為目前電動車輛普遍使用的動力電池。
軟包電池一般呈扁平狀，在電池的一端或者相對兩端具有極耳，極耳一般也呈扁平狀。軟包電池一般採用鋁塑膜為外殼，採用熱壓工藝將電芯部分(正極、負極以及隔膜)封裝在鋁塑膜內。當軟包電池成型後，中間部分一般為具有一定厚度(例如10毫米以內)的本體部分(電芯部分)，而在邊緣處均有由兩片鋁塑膜疊加而形成的邊緣部，邊緣部的寬度一般在一釐米左右。邊緣部是軟包電池上沒有實質作用但是又不可消除的部分，且邊緣部易被彎折或撕裂，甚至導致電池本體的損壞。
軟包電池邊緣部的存在，也給軟包電池的成組帶來了不便。目前軟包電池成組一般所採用的方法是：先將一定數目的軟包電池置於一個形狀類似盒子或者箱子的電池盒內，再將軟包電池的極耳進行串聯或者並聯連接。過程中所使用的電池盒的長和寬必須大於軟包電池的長和寬，深度須大於多個軟包電池疊加的厚度，最終的總的極耳(集流體)延伸出電池盒，從而形成一個軟包電池模組。
通過上述方法製作而成的軟包電池模組存在以下缺陷：1)所使用的電池盒尺寸比多個軟包電池的組合更大，形成的軟包電池模組的體積能量密度較低；2)電池盒內的多個軟包電池一般是疊加在一起，相互之間沒有固定機構，在使用過程中，由於顛簸或者震動，軟包電池之間可能會發生相對位移，從而產生電池單體或者極耳的擠壓或扭折，使得整個電池模組的可靠性降低。
為提高體積能量密度，一種成組方法是：電池固定支架與軟包電池密集排布，支架緊貼軟包電池，軟包電池和支架之間以及兩個支架之間密不通風。這樣動力電池模組在大電流充放電過程中，電池內部會積聚大量的熱，若熱量不及時排出則電池模組溫度急劇升高。特別是大容量電池模組，通常放熱量更高更易積累熱 量，從而導致熱失控，進一步帶來電池釋放氣體、冒煙、漏液的後果，甚至導致電池發生燃燒。另一方面，經過長時間運行，軟包電池會有一定量的膨脹，所以需要有空間容納這個膨脹體積，否則引起受力擠壓，影響使用壽命甚至導致爆炸。可見，軟包動力電池容納膨脹的空間設計以及電池模組的散熱顯得尤為重要。
技術實現要素：
本實用新型的主要目的在於提出一種軟包電池固定裝置，以克服使用現有的固定支架製作而成的軟包電池模組存在的體積能量密度較低、散熱性能差以及無膨脹容納空間等缺陷。
本實用新型為達上述目的所提出的軟包電池固定裝置如下：
一種軟包電池固定裝置，包括兩個相同的塑膠支架和兩塊相同的金屬板，所述金屬板具有用於容納軟包電池的電池容納槽；所述兩塊相同的金屬板分別固定至所述兩個相同的塑膠支架上，形成兩個相同的電池放置單元，並且所述兩個相同的電池放置單元相對連接固定，使得所述兩塊相同的金屬板的兩個電池容納槽對接形成電池放置腔；所述電池放置腔用於放置軟包電池以使所述軟包電池固定裝置和電池放置腔內的軟包電池共同構成一個軟包電池單元。本技術方案提供的軟包電池固定裝置，通過採用塑膠支架與金屬板配合連接而形成，不僅設計簡單，而且可靈活組合以便於將多個軟包電池單元集成為軟包電池模組，由於與軟包電池完全接觸的部分為導熱性能良好的金屬板，而起到支撐和銜接作用的塑膠支架本身由於是支架型的設計，其結構不大會阻擋熱量的散發，使得整個所述固定裝置在保證了結構緊、高能量密度的同時還能具有良好的散熱效果。
優選地，所述塑膠支架為中空的方形框架，方形框架具有上、下頂邊和兩條相對側邊，其中兩條相對側邊上對稱地設置有與所述金屬板配合的配合部以及用於固定所述金屬板的固定部，其中配合部設於側邊的內壁，固定部設於側邊的外壁；所述金屬板的兩相對側邊分別設有安裝部，所述電池容納槽置於所述塑膠支架的中空部分並通過所述配合部進行支撐，所述安裝部與所述塑膠支架上的固定部相互配合連接，以形成所述電池放置單元。
優選地，所述配合部為所述塑膠支架的所述側邊的內壁延伸出的臺階，當所述電池容納槽位於所述塑膠支架的中空部分時，所述臺階支撐所述電池容納槽的底部；所述固定部為所述塑膠支架的所述側邊的外壁上的凸起，所述安裝部為所 述金屬板的所述側邊延伸出的直角狀折邊，且直角狀折邊上具有與所述凸起匹配的安裝孔，所述直角狀折邊扣壓於所述塑膠支架的所述側邊上，以使所述凸起扣入所述安裝孔，實現所述塑膠支架與所述金屬板的固定。金屬板的直角狀折邊有效地將電池熱量導出。
優選地，所述塑膠支架的所述配合部為雙面對稱，以使得所述塑膠支架雙面均可固定所述金屬板；同時，所述固定部在塑膠支架的側面的外壁上錯開形成不同的兩組，其中一組用於固定位於塑膠支架一面的金屬板，另一組用於固定位於塑膠支架另一面的金屬板。這樣一來，在將多個軟包電池單元集成為軟包電池模組的時候，相鄰的兩個軟包電池單元之間就可以共用一個塑膠支架，該共用的塑膠支架雙面各固定一個金屬板，雙面所固定的該兩塊金屬板分屬於相鄰的兩個軟包電池單元。使得整個軟包電池模組的能量密度更高，散熱性能更好。
優選地，所述塑膠支架的四角各開設有一個通孔，各通孔內設置有金屬鑲件，各金屬鑲件上具有連接孔，通過兩個塑膠支架的對應位置的金屬鑲件相互扣接，並通過螺杆穿過所述連接孔，採用螺母進行固定以將兩個塑膠支架上對應位置的金屬鑲件進行連接固定，從而實現所述兩個電池放置單元的相對連接固定。在通孔內的金屬鑲件也有利於軟包電池熱量的導出。
優選地，同一塑膠支架上，其中兩個處於對角線的銜接件在塑膠支架的一面凸出於所述通孔而在另一面不凸出於所述通孔，同時，另外兩個處於對角線的銜接件在塑膠支架的所述一面不凸出於所述通孔而在所述另一面凸出於所述通孔。這樣的設計便於兩個塑膠支架之間的固定和定位。
優選地，所述塑膠支架的兩條相對側邊的上頂部分別設有倒鉤部位，用於在形成軟包電池模組後固定上蓋；所述塑膠支架的各條邊上均開設有多個減重孔。減重孔同時也有利於散熱。
優選地，所述金屬板的電池容納槽的底部和邊緣設置有加強筋。
本實用新型另還提出一種軟包電池模組，由多個軟包電池單元集成，各所述軟包電池單元包括前述的軟包電池固定裝置以及位於所述軟包電池固定裝置的電池放置腔內的軟包電池。
優選地，相鄰兩個軟包電池單元之間的銜接處共用一個塑膠支架，該共用的塑膠支架雙面均固定金屬板；每塊金屬板的電池容納槽內放置一個軟包電池。這 樣可以避免在使用過程中，電池放置腔內有過多堆疊的電池而導致電池相互之間的相對位移，造成電池模組的可靠性下降。
附圖說明
圖1-1是一個軟包電池單元的示意圖；
圖1-2是圖1-1所示的軟包電池單元的爆炸圖；
圖2-1是塑膠支架的立體示意圖；
圖2-2是圖2-1的塑膠支架的主視圖；
圖2-3是圖2-1中局部A的放大示意圖；
圖2-4是圖2-1中局部B的放大示意圖；
圖2-5是圖2-1中局部C的放大示意圖；
圖3是金屬板的立體示意圖；
圖4是一個塑膠支架雙面固定金屬板的爆炸示意圖；
圖5是一個軟包電池模組的示意圖。
具體實施方式
下面對照附圖並結合優選的實施方式對本實用新型作進一步說明。
本實用新型的具體實施方式提供一種軟包電池固定裝置，參考圖1-2，該軟包電池固定裝置包括兩個相同的塑膠支架10和兩塊相同的金屬板20，金屬板20具有用於容納軟包電池的電池容納槽22；該兩塊相同的金屬板分別固定至該兩個相同的塑膠支架上(即一塊金屬板與一個塑膠支架對應連接)，形成兩個相同的電池放置單元30，並且所述兩個相同的電池放置單元相對連接固定，使得所述兩塊相同的金屬板的兩個電池容納槽對接形成電池放置腔；所述電池放置腔用於放置軟包電池40以使所述軟包電池固定裝置和電池放置腔內的軟包電池共同構成一個軟包電池單元100。多個軟包電池單元可集成軟包電池模組。
前述提供的軟包電池固定裝置，優選的方案是，每塊金屬板的電池容納槽設計為與一個軟包電池的尺寸對應，即每個電池放置單元放置一個軟包電池，即在一個軟包電池單元中，軟包電池固定裝置內具有兩個軟包電池。將這樣的軟包電池單元進行重複性擴展和排布，形成軟包電池模組。
在一種優選的實施例中，塑膠支架10為中空的方形框架，如圖2-1和圖2-2所示，該方形框架具有上、下頂邊11、13和兩條相對側邊12、14，其中兩條相 對側邊12、14上對稱地設置有與所述金屬板20配合的配合部120、140以及用於固定所述金屬板20的固定部，其中配合部設於側邊的內壁，固定部設於側邊的外壁。
一種具體的例子是，參考圖2-4，所述固定部為塑膠支架10的側邊12、14的外壁上的凸起121、122、123、124……(此處表示凸起的數量不限於四個)；圖1-2中金屬板20的具體結構如圖3所示，在金屬板的兩相對側邊分別設有安裝部21和23，所述電池容納槽置於所述塑膠支架10的中空部分並通過所述配合部120、140進行支撐，安裝部21、23與塑膠支架10上的固定部相互配合連接，以形成所述電池放置單元30。
參考圖3，所述安裝部為所述金屬板的所述側邊延伸出的直角狀折邊，且直角狀折邊上具有與所述凸起匹配的安裝孔，所述直角狀折邊扣壓於所述塑膠支架的側邊上，以使所述凸起扣入所述安裝孔，實現塑膠支架與金屬板的固定連接。
在一種具體的實施例中，如圖2-3所示，所述配合部120、140為塑膠支架的側邊12、14的內壁延伸出的臺階，當所述電池容納槽位於所述塑膠支架的中空部分時，所述臺階支撐所述電池容納槽的底部。該配合部在塑膠支架的雙面是對稱的，即該延伸出的臺階位於側邊內壁的中部，使得塑膠支架雙面均可固定金屬板，與此同時，所述固定部在塑膠支架的側面的外壁上錯開形成不同的兩組，其中一組用於固定位於塑膠支架一面的金屬板，另一組用於固定位於塑膠支架另一面的金屬板。
例如，參考圖2-4，所述固定部為楔形凸起，在側邊12外壁上的凸起121～124按照楔形的傾斜方向和是否處於一條直線上分為兩組，例如位於中間的凸起122和123為第一組，傾斜方向一致，處於一條與側邊平行的直線上；位於兩端的凸起121和124為第二組，傾斜方向與第一組凸起剛好相反，處於另一條與側邊平行的直線上。而在側邊14外壁上，具有與側邊12相對稱的凸起。這樣一來，一個塑膠支架可同時在兩面各固定一塊金屬板。
在另一優選的實施例中，如圖2-5所示，所述塑膠支架10的四角各開設有一個通孔15，各通孔15內設置有銜接件16，通過兩個塑膠支架的對應位置的銜接件相互連接，可以實現兩個電池放置單元的相對連接固定，形成圖1-1所示的一個軟包電池單元。所述銜接件16例如可以是金屬鑲件，各金屬鑲件上具有連 接孔，通過兩個塑膠支架的對應位置的金屬鑲件相互扣接，並通過尺寸相適應的螺杆穿過連接孔，再用螺母固定，以將兩個塑膠支架上對應位置的金屬鑲件進行連接固定，從而實現所述兩個電池放置單元的相對連接固定。優選地，同一塑膠支架上，其中兩個處於對角線的銜接件在塑膠支架的一面凸出於所述通孔而在另一面不凸出於所述通孔，同時，另外兩個處於對角線的銜接件在塑膠支架的所述一面不凸出於所述通孔而在所述另一面凸出於所述通孔，這樣設計可以方便兩個塑膠支架相互連接固定時的定位和無縫對接。
在一種優選的實施例中，如圖2-1和圖2-2所示，所述塑膠支架的兩條相對側邊的上頂部分別設有倒鉤部位17，用於在形成軟包電池模組後固定上蓋。
在另一優選實施例中，如圖3，所述金屬板的電池容納槽的底部設有加強筋25，四周邊緣處也可以設置有加強筋(圖中未示)。
在另一優選實施例中，如圖2-3，所述塑膠支架的各條邊上均開設有多個減重孔18。減重孔同時也有利於散熱。
在一種優選的實施方案中，軟包電池模組內相鄰兩個軟包電池單元之間的銜接處共用一個塑膠支架，該共用的塑膠支架雙面均固定金屬板(可參考圖4)。形成如圖5所示的軟包電池模組。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限於這些說明。對於本實用新型所屬技術領域的技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬於本實用新型的保護範圍。