實現電池失穩保護的電池模組和動力電池的制作方法

本發明涉及電池技術領域，具體而言，涉及一種實現電池失穩保護的電池模組和動力電池。

背景技術：

軟包電芯在過充、過熱或其他條件的刺激下會發生失穩現象，電芯失穩時產生大量的熱并噴出高溫高壓氣體。電芯本身的高溫環境及噴出的高溫高壓氣體可能會引起周圍電芯的失穩。傳統軟包模組均未考慮電芯失穩時的保護，導致電芯失穩時周圍電芯繼續給失穩電芯補充電能，從而導致失穩電芯反應更劇烈更持久，嚴重影響周圍電芯的溫度環境，對成組安全造成很大影響。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供了一種實現電池失穩保護的電池模組和動力電池，能夠實現對失穩電芯的熔斷保護。

本發明提供的技術方案如下：

一種實現電芯失穩保護的電池模組，用于固定多個電芯，該電池模組包括第一固定端板、第二固定端板和設置在所述第一固定端板、第二固定端板之間的多個電芯固定板，其中：

所述電芯包括電芯本體、包覆在所述電芯本體外的封裝外殼和設置在所述封裝外殼一側與所述電芯本體的正負極分別連接的兩個極耳，所述極耳包括正極極耳和負極極耳，所述封裝外殼形成突出所述電芯本體的封邊；

所述第一固定端板、第二固定端板、電芯固定板相配合形成通過壓合固定所述封邊以固定所述電芯的固定腔室，所述第一固定端板、第二固定端板或電芯固定板上設置有位于所述電芯的極耳一側的凹槽，以使每個所述固定腔室對應有至少一個凹槽，所述固定腔室固定壓合所述封邊時，所述凹槽未壓合對應位置的所述封邊；

所述電池模組還包括設置在所述極耳一側的多個集流板，每個所述集流板與一個電芯的正極極耳及相鄰另一個電芯的負極極耳連接，以使每個所述電芯固定板一側的所有所述電芯串聯，每個所述集流板包括設置在所述凹槽內的熔斷部，所述熔斷部在承受溫度超過預設溫度時或承受氣體沖擊壓力超過預設壓力值時斷裂。

優選地，所述封裝外殼在設置所述極耳的一側、與設置所述極耳的一側相鄰的兩側分別形成所述封邊，所述封邊沿所在電芯的側面延伸。

優選地，所述集流板包括與一個所述電芯的正極極耳連接的第一連接端和與相鄰的所述電芯的負極極耳連接的第二連接端，所述熔斷部將所述第一連接端和第二連接端連為一體。

優選地，所述第一固定端板一側設置有至少一個第一容置槽，所述電芯固定板遠離所述第一固定端板的一側設置有至少一個第二容置槽，每個所述第一容置槽和第二容置槽的至少一個中設置有階梯部；

所述第一固定端板和第二固定端板其中一個及所述電芯固定板其中一側設置有用于壓合固定所述封邊的凸起，所述凸起包括設置在第二固定端板一側與每個所述階梯部配合的多個第一凸起部和設置在所述電芯固定板遠離所述第一固定端板的一側與每個所述階梯部配合的多個第二凸起部；

所述第一凸起部、第二凸起部與所述階梯部配合壓合所述封邊，且使所述第一容置槽、第二容置槽與所述第一凸起部、第二凸起部配合形成所述固定腔室。

優選地，所述凹槽設置在與所述電芯上設置極耳一側對應的所述第一凸起部和第二凸起部上，每個所述固定腔室對應兩個凹槽，每一排所述固定腔室對應的凹槽設置在相鄰兩個電芯的正極極耳和負極極耳之間。

優選地，每個所述集流板包括一個熔斷部，所述熔斷部設置在其中一個所述凹槽中。

優選地，所述熔斷部為設置在所述凹槽內的向遠離所述電芯的方向彎曲的弧形熔斷部。

優選地，所述熔斷部為鋁制。

優選地，所述電芯為聚合物電芯。

本發明還提供了一種動力電池，包括至少一個上面所述的實現電芯失穩保護的電池模組。

本申請通過將電芯的封裝外殼設置成突出的封邊，并通過固定結構將封邊壓合，且通過凹槽為電芯的爆噴預留了排氣口。在電芯出現失穩并向外噴氣時，高溫高壓的氣體可以將設置在凹槽處的集流板上的熔斷部熔斷，切斷發生爆噴的電芯與其他電芯的連接。避免其他電芯為失穩電芯補充電能，減小了單個電芯失穩時的劇烈程度和反應時間，保證整體電池模組的供電安全。

為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種實現電池失穩保護的電池模組的結構示意圖。

圖2為本發明實施例提供的一種實現電池失穩保護的電池模組的整體結構示意圖。

圖3為圖2中I部分的放大示意圖。

圖4為本發明實施例提供的電芯的結構示意圖。

圖5為本發明實施例提供的電芯固定板一側的結構示意圖。

圖6為圖5中II部分的放大示意圖。

圖7為本發明實施例提供的電芯固定板另一側的結構示意圖。

圖8為圖7中III部分的放大示意圖。

圖9為本發明實施例提供的集流板的結構示意圖。

圖10為本發明實施例提供的集流板與多個電芯連接的示意圖。

圖11為第一固定端板與相鄰的一個電芯固定板及其固定的多個電芯的結構示意圖。

圖12為圖11中IV部分的結構示意圖。

圖標：100-電池模組；101-第一固定端板；102-第二固定端板；103-電芯固定板；1031-第二容置槽；1032-階梯部；1033-第一凸起部；104-凹槽；105-集流板；1051-熔斷部；1052-第一連接端；1053-第二連接端；200-電芯；201-電芯本體；202-封邊；203-極耳。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。同時，在本發明的描述中，術語“第一”、“第二”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

本申請實施例提供一種實現電芯失穩保護的電池模組100，用于固定多個電芯200，如圖1至圖3所示，該電池模組100包括第一固定端板101、第二固定端板102和設置在所述第一固定端板101、第二固定端板102之間的多個電芯固定板103。

一個電池模組100中可以包括多個電芯200，如果其中一個電芯200發生了爆噴等失穩意外，需要將該電芯200及時從整體電池模組100中隔離。此時，如果發生爆噴等意外情況的電芯200依然接入到電路中，就會出現電池模組100中的其他正常電芯200會對出現失穩的電芯200進行電能的補充，從而加劇失穩狀況，甚至引起整個電池模組100的失穩，給電池模組100的安全運行帶來嚴重的安全影響。

在本申請實施例中，如圖4所示，所述電芯200包括電芯本體201、包覆在所述電芯本體201外的封裝外殼和設置在所述封裝外殼一側與所述電芯本體201的正負極分別連接的兩個極耳203，所述封裝外殼形成突出所述電芯本體201的封邊202；

所述第一固定端板101、第二固定端板102、電芯固定板103相配合形成通過壓合固定所述封邊202以固定所述電芯200的固定腔室，所述第一固定端板101、第二固定端板102或電芯固定板103上設置有位于所述電芯200的正極極耳一側的凹槽104，以使每個所述固定腔室對應有至少一個凹槽104，所述固定腔室固定壓合所述封邊202時，所述凹槽104未壓合對應位置的所述封邊202。

在本申請實施例中，電池模組100中固定的電芯200可以采用聚合物電池，即軟包電池。軟包電池的形狀一般為長方體形，通過在電芯本體201上包覆一封裝外殼，一般情況下，現有技術中軟包電池的封裝外殼的形狀和電芯本體201的形狀相同，封裝外殼套設在電芯本體201外。這樣的電芯200在電芯200發生脹氣、爆噴等情況時，電芯200內部的氣體會從封裝外殼的薄弱處泄露，由于不同電芯200在制造過程中封裝外殼哪一點的耐壓程度低是無法確定的。可以說，現有技術中軟包電池發生脹氣、爆噴等內部氣體向外排氣的情況時，其泄露點是隨機的。

在本申請實施例中，為了避免電芯200出現通過封裝外殼上的隨機排氣的缺點，進行了兩方面的改進。一方面，將電芯200的封裝外殼設置成具有突出的封邊202的樣式，另一方面通過改進固定結構實現。

具體的，所述第一固定端板101和第二固定端板102其中一個及所述電芯固定板103其中一側設置有用于壓合固定所述封邊202的凸起，所述凸起在所述第一固定端板101、第二固定端板102、電芯固定板103扣合時形成容納所述電芯200的固定腔室，所述凸起上設置有多個凹槽104，以使每個所述固定腔室對應有至少一個所述凹槽104，所述凸起固定壓合所述封邊202時，所述凹槽104未壓合對應位置的所述封邊202且使所述固定腔室內部與外部連通。

通過設置凸起，這些凸起在固定端板和電芯固定板103扣合時，可以將電芯200的封邊202壓住，相鄰的兩塊板通過這些凸起實現對電芯200的固定。同時，這些凸起上設置有凹槽104，凹槽104將凸起形成的固定腔室的內外連通。

一個電芯固定板103一側的電芯200，需要通過連接結構實現電芯200的串聯。在本申請實施例中，電芯200的兩個極耳203設置在同一側，并且通過集流板105實現相鄰電芯200之間的串聯連接。

所述極耳203包括正極極耳和負極極耳，所述電池模組100還包括設置在所述極耳203一側的多個集流板105，一個所述集流板105包括與一個所述電芯200的正極極耳的第一連接端1052及與相鄰一個所述電芯200的負極極耳連接的第二連接端1053，以使每個所述電芯固定板103一側的所有所述電芯200串聯，所述第一連接端1052和第二連接端1053通過設置在所述凹槽104內熔斷部1051連接，所述熔斷部1051在承受溫度超過預設溫度時或承受氣體沖擊壓力超過預設壓力值時斷裂。

具體的，電芯200的封裝外殼可以形成三個側面具有封邊202的結構，電芯200的封裝外殼可以采用一整張封裝材料，將電芯200與設置極耳203相對的一側包覆住，并在設置極耳203的一側及與設置極耳203一側相鄰的兩側，共計形成三條封邊202。

為了方便使用，封邊202的設置形式可以是在每一個側面的中心線上延伸，即電芯200可以被封邊202所在的平面分割成兩個相同的部分。

在電芯200內部出現脹氣時，高溫高壓的氣體會從封裝外殼的薄弱處排氣。由于設置了壓合封邊202的凸起，且凸起上設置了凹槽104，使得凹槽104處對應的封邊202成為了電芯200封裝外殼上最薄弱的地方，電芯200內部的氣體就會沖破凹槽104處對應的封邊202，完成排氣。

如圖5至圖8所示，所述第一固定端板101一側設置有至少一個第一容置槽，所述電芯固定板103遠離所述第一固定端板101的一側設置有至少一個第二容置槽1031，每個所述第一容置槽和第二容置槽1031的至少一個中設置有階梯部1032，所述凸起包括設置在第二固定端板102一側與每個所述階梯部1032配合的多個第一凸起部1033和設置在所述電芯固定板103遠離所述第一固定端板101的一側與每個所述階梯部1032配合的多個第二凸起部，所述第一凸起部1033、第二凸起部與所述階梯部1032配合壓合所述封邊202，且使所述第一容置槽、第二容置槽1031與所述第一凸起部1033、第二凸起部配合形成所述固定腔室。

所述凹槽104設置在與所述電芯200上設置極耳203一側對應的所述第一凸起部1033和第二凸起部上，每個所述固定腔室對應兩個凹槽104，每一排所述固定腔室對應的凹槽104設置在相鄰兩個電芯200的正極極耳和負極極耳之間。

在本申請實施例中，如圖9所示，所述集流板105包括與一個所述電芯200的正極極耳連接的第一連接端1052和與相鄰的所述電芯200的負極極耳連接的第二連接端1053，所述熔斷部1051將所述第一連接端1052和第二連接端1053連為一體。由于在集流板105上設置了熔斷部1051，并且該熔斷部1051是設置在第一連接端1052和第二連接端1053之間，每個電芯200對應有一個固定腔室，且每個固定腔室可以對應有兩個用于排氣的凹槽104，兩個凹槽104分別設置在兩個電芯200的正極極耳和負極極耳之間。一個電芯200的正極與前一個電芯200的負極之間具有一個熔斷部1051，同時該電芯200的負極與下一個電芯200之間也具有一個熔斷部1051。

圖10為相鄰的三個電芯200與集流板105的連接示意圖。圖11為第一固定端板101與相鄰的一個電芯固定板103及其固定的電芯200的示意圖。圖12為圖11中的局部放大示意圖。假設設置在中間的一個電芯200出現了失穩，電芯200內部的氣體就會從凹槽104處的封邊202噴出，由于凹槽104內設置有熔斷部1051，高溫高壓的氣體就會將熔斷部1051熔斷或沖擊斷。由于一個固定腔室中設置了兩個凹槽104用于排氣，失穩的電芯200排出的氣體會從兩個凹槽104處分別排出，并將凹槽104中的熔斷部1051熔斷。切斷該失穩電芯200與相鄰電芯200之間的電連接，使該失穩的電芯200不會影響周圍的電芯200。從而保證整體電池模組100的用電安全。

優選的，所述熔斷部1051為設置在所述凹槽104內的向遠離所述電芯200的方向彎曲的弧形熔斷部1051。熔斷部1051可以采用鋁制作，在承受溫度超過預設溫度時或承受氣體沖擊壓力超過預設壓力值時斷裂。具體的材料和熔斷部1051的大小可以根據實際需要確定。一般情況下，為了保證熔斷部1051在電芯200失穩時可以及時熔斷，熔斷部1051的寬度與凹槽104的寬度可以相等。熔斷部1051可以將整個凹槽104覆蓋住，以在失穩時噴出的氣體時，及時受熱或受沖擊而斷裂。

軟包電芯200在過充、過熱或其他條件的刺激下會發生失穩現象，電芯200失穩時產生大量的熱并噴出高溫高壓氣體。電芯200本身的高溫環境及噴出的高溫高壓氣體可能會引起周圍電芯200的失穩。因此有效的控制電芯200失穩時的反應程度對成組安排至關重要。

傳統軟包模組均未考慮電芯200失穩時的熔斷結構，導致電芯200失穩時，周圍電芯200繼續給失穩電芯200補充電能，從而導致失穩電芯200反應更劇烈更持久，嚴重影響周圍電芯200的溫度環境，對電池模組100成組安全造成很大影響。

本發明設計的電芯200失穩可熔斷結構，保證電芯200在失穩噴氣時，及時通過高溫高壓氣體熔斷電芯200極耳203與集流板105的電路連接，使電芯200及時同模組電路斷開，避免了模組電路繼續給失穩電芯200補充電能，減小了電芯200失穩時的劇烈程度和失穩反應時間，從而減小對周圍電芯200的影響。

綜上所述，本申請通過將電芯200的封裝外殼設置成突出的封邊202，并通過固定結構將封邊202壓合，且通過凹槽104為電芯200的爆噴預留了排氣口。在電芯200出現失穩并向外噴氣時，高溫高壓的氣體可以將設置在凹槽104處的集流板105上的熔斷部1051熔斷，切斷發生爆噴的電芯200與其他電芯200的連接。避免其他電芯200為失穩電芯200補充電能，減小了單個電芯200失穩時的劇烈程度和反應時間，保證整體電池模組100的供電安全。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。