电池模组和电池包的制作方法

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种电池模组和电池包。

背景技术：

电池模组广泛应用于电动汽车领域，而电池模组通常包括多个二次电池。为了提高安全性能，二次电池通常设置有防爆片，当二次电池因意外而剧烈产气时，产气能够冲破防爆片并释放到二次电池的外部，从而避免爆炸。为了实现排气功能，防爆片通常具有较小的厚度；而在二次电池的使用过程中，防爆片可能会受到电解液的腐蚀，导致防爆片失效，造成漏液，引发安全风险。

技术实现要素：

鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种电池模组和电池包，其能避免防爆片被腐蚀，提高安全性能。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种电池模组和电池包。

电池模组包括沿水平方向排列的多个电池单元，电池单元至少包括一个电池单体。电池单体包括电极组件、壳体和顶盖组件，壳体具有开口，电极组件收容于壳体内。顶盖组件包括顶盖板、防爆片和保护构件，顶盖板连接于壳体且覆盖壳体的开口。顶盖板具有通孔，防爆片连接于顶盖板并覆盖顶盖板的通孔，保护构件设置于防爆片的靠近电极组件的表面。

保护构件的材质为金、银、铜、铂、三氧化二铝、氧化铁、氧化锌、氧化镁、氧化钙、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸类塑料、环氧乙烷、环氧丙烷、聚氧乙烯、聚氯乙烯、聚磷腈、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙二醇二甲醚、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素、聚丙乙烯酸。

保护构件的厚度为0.01mm-3mm。

保护构件完全覆盖防爆片的靠近电极组件的表面。

保护构件还延伸到顶盖板上并覆盖顶盖板和防爆片的连接处。

电极组件包括第一极片、第二极片以及设置于第一极片和第二极片之间的隔膜。电极组件为卷绕式结构且为扁平状，电极组件的外表面包括两个扁平面，两个扁平面沿竖直方向相互面对；或者，电极组件为叠片式结构，第一极片、隔膜和第二极片沿竖直方向层叠。

壳体包括两个第一表面和两个第二表面，第一表面的面积大于第二表面的面积。各电池单体中的两个第二表面沿水平方向相互面对，各电池单体中的所述两个第一表面沿竖直方向相互面对。

各电池单元包括沿竖直方向排列的多个电池单体。

电池单体具有多个电极组件，多个电极组件沿竖直方向层叠设置。

所述电池模组还包括端板和扎带，端板设置于所述多个电池单元沿水平方向的两端，扎带环绕在所述多个电池单元和端板的外周。

电池包包括箱体和所述的电池模组，电池模组为多个且收容于箱体内。

本实用新型的有益效果如下：在本申请中，保护构件可以将防爆片与电解液隔开，降低防爆片被腐蚀的风险，提高安全性能。

附图说明

图1为根据本实用新型的电池包的分解图。

图2为图1的电池模组的示意图。

图3为图2的电池的示意图。

图4为图3的电池的分解图。

图5为图4的电极组件的剖视图。

图6为图3的顶盖组件的一示意图，其中保护构件省略。

图7为图3的顶盖组件的另一示意图。

其中，附图标记说明如下：

1 电池单元

11 电池单体

111 电极组件

111a 第一极片

111b 第二极片

111c 隔膜

111d 扁平面

112 壳体

112a 容纳腔室

112b 第一表面

112c 第二表面

113 顶盖组件

113a 顶盖板

113b 防爆片

113c 保护构件

113d 电极端子

113e 保护片

2 端板

3 扎带

4 箱体

41 上箱盖

42 下箱体

5 线束板

X 水平方向

Y 宽度方向

Z 竖直方向

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个以上(包括两个)；；除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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申请中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

在本申请的描述中，水平方向X为平行于水平面的方向；当然，水平方向X包括绝对平行于水平面的方向，也包括工程上常规认知的大致平行于水平面的方向。竖直方向Z为垂直于水平面的方向，当然，竖直方向Z不仅包括绝对垂直于水平面的方向，也包括工程上常规认知的大致垂直于水平面的方向。宽度方向Y为平行于水平面的方向且大体垂直于水平方向X。

本申请的电池包可应用于电动汽车。其中，电动汽车可为纯电动汽车，也可会混合动力汽车。电池包为汽车提供电能，并通过电机带动汽车行进。电池包优选水平地设置于电动汽车的车体。在电动汽车中，水平方向X可为车头指向车尾的方向。

参照图1，电池包可包括电池模组和箱体4。箱体4可包括上箱盖41和下箱体42，上箱盖41和下箱体42密封连接，且在两者之间形成空腔。电池模组可为多个并收容于箱体4的空腔中。箱体4可由铝、铝合金或其它金属材料制成。

在电动汽车中，受到电动汽车的底盘高度的限制，电池包能够在竖直方向Z上利用的空间有限。因此，电池包中的多个电池模组优选沿水平方向X或宽度方向Y排列，以降低电池包在竖直方向Z上占用的空间。

在本申请中，电池模组的顶部可粘接于上箱盖41，电池模组的底部可粘接于下箱体42。

参照图2，本申请的电池模组可包括多个沿水平方向X依次排列的电池单元1，而各电池单元1至少包括一个电池单体11。

电池单体11可为棱柱形的锂离子电池。具体地，参照图3和图4，各电池单体11包括电极组件111、壳体112和顶盖组件113。

参照图5，电极组件111包括第一极片111a、第二极片111b和隔膜111c，隔膜111c将第一极片111a和第二极片111b隔开。

本申请的电极组件111可为卷绕式结构，具体地，第一极片111a、第二极片111b和隔膜111c均为带状结构，将第一极片111a、隔膜111c和第二极片111b依次层叠并卷绕两圈以上以形成电极组件111，并且电极组件111呈扁平状。在制备电极组件111时，电极组件111可先卷绕成中空的柱形结构，卷绕后再压平为扁平状。图5为电极组件111的外形轮廓的示意图，电极组件111的外表面包括两个扁平面111d，两个扁平面111d沿竖直方向Z相互面对。扁平面111d可以是相对平整的表面，并不要求是纯平面。

可替代地，电极组件111也可包括多个第一极片111a和多个第二极片111b，所述第一极片111a和所述多个第二极片111b沿竖直方向Z交替堆叠，且相邻的第一极片111a和第二极片111b之间设有隔膜111c。

参照图4，壳体112内部形成有容纳腔室112a，以收容电极组件111和电解液。容纳腔室112a一端具有开口，而电极组件111可经由所述开口放置到容纳腔室112a。壳体112可由铝或铝合金等导电金属的材料制成。

参照图4，顶盖组件113包括顶盖板113a、防爆片113b、电极端子113d和保护片113e。顶盖板113a连接于壳体112且覆盖壳体112的开口，从而将电极组件111密封在壳体112内。

顶盖板113a具有通孔，防爆片113b连接于顶盖板113a并覆盖顶盖板113a的通孔。防爆片113b可设置于顶盖板113a的靠近电极组件111的一侧，且通过焊接等方式密封地固定于顶盖板113a。防爆片113b可设有刻痕等结构，以形成薄弱区域。当电池单体11因短路等原因而剧烈产气时，防爆片113b在薄弱区域断裂，从而将顶盖板113a的通孔打开，及时释放出内部产气，避免爆炸。

保护片113e可固定于顶盖板113a的外侧并覆盖顶盖板113a的通孔，从而避免外部的杂质污染防爆片113b。

电极端子113d设置于顶盖板113a。电极端子113d可为两个，一个与第一极片111a电连接，另一个与第二极片111b电连接。

然而，在电池模组的使用过程中，电池单体11内部的电解液容易与防爆片113b接触。而由于防爆片113b较薄，很容易在薄弱区域被腐蚀贯穿，造成电解液泄漏，引发安全风险。

因此，优选地，本申请的顶盖组件113还包括保护构件113c，保护构件113c设置于防爆片113b的靠近电极组件111的表面。在本申请中，保护构件113c可以将防爆片113b与电解液隔开，降低防爆片113b被腐蚀的风险，提高安全性能。

保护构件113c的材质为耐电解液材料。具体地，保护构件113c的材质可为金、银、铜、铂等惰性金属，也可为三氧化二铝、氧化铁、氧化锌、氧化镁、氧化钙等无机化合物，也可为PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PET(聚对苯二甲酸类塑料)、环氧乙烷、环氧丙烷、聚氧乙烯、聚氯乙烯、MEEP(聚磷腈)、PEG(聚乙二醇)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙二醇二甲醚、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素、聚丙乙烯酸等有机物。

保护构件113c可通过喷涂或粘接的方式固定于防爆片113b的表面。

保护构件113c的厚度为0.01mm-3mm。如果保护构件113c的厚度小于0.01mm，那么保护构件113c的保护能力有限，无法将保护构件113c和电解液充分隔离。如果保护构件113c的厚度大于3mm，那么保护构件113c占用的空间较大，降低电池单体11的能量密度；另外，过厚的保护构件113c还会增大防爆片113b的强度，在电池单体11急剧产气时无法及时破开，引发安全隐患。

优选地，保护构件113c完全覆盖防爆片113b的靠近电极组件111的表面，以将防爆片113b与电解液完全隔开，避免防爆片113b被腐蚀。

在装配顶盖组件113时，可先将防爆片113b焊接到顶盖板113a上，然后再在防爆片113b的表面喷涂绝缘材料，以形成保护构件113c。防爆片113b与顶盖板113a的连接处形成焊印，而焊印更容易被腐蚀；因此，优选地，保护构件113c还延伸到顶盖板113a上并覆盖顶盖板113a和防爆片113b的连接处。

在电池单体11的工作过程中，极片会沿其厚度方向膨胀；在卷绕式的电极组件111中，沿垂直于扁平面111d的方向的膨胀力最大。在叠片式的电极组件111中，沿第一极片111a和第二极片111b堆叠方向所受的膨胀力最大。

在现有技术的电池模组中的电池单体中，电极组件111对壳体112施加的最大膨胀力的方向都是朝向水平方向X。由于电池模组沿水平方向X的尺寸相比于竖直方向Z的尺寸大得多，因此，现有技术的电池模组在水平方向X受到的膨胀力非常大，膨胀力挤压电池，造成电池无法正常工作，影响电池的寿命。

优选地，本申请可通过调整电池单体11的排列方式，以减小电池模组在竖直方向Z上的尺寸。电极组件111对壳体112施加的最大膨胀力的方向是朝向竖直方向Z，而电池模组在竖直方向Z上的尺寸较小，因此，相比于现有技术，本申请可以减小电池模组的膨胀力，从而避免电池单体被压坏。

壳体112包括两个第一表面112b和两个第二表面112c，第一表面112b的面积大于第二表面112c的面积；各电池单体11中的两个第二表面112c沿水平方向X相互面对，各电池单体中的所述两个第一表面112b沿竖直方向Z相互面对。

在装配电池模组和箱体4时，可在第一表面112b上涂胶，然后将电池模组粘接到箱体4。较大的第一表面112b可以提高电池与箱体4的粘接强度。

在本申请中，壳体112的开口位于壳体112沿宽度方向Y的一端，也就是说，在各电池单体11中，顶盖组件113位于电极组件111沿宽度方向Y的一侧。其中，宽度方向Y大体垂直于竖直方向Z和水平方向X。

此时，如果没有保护构件113c，防爆片113b会长期与电解液接触，很容易被腐蚀贯穿，造成电解液泄漏，引发安全风险。而本申请保护构件113c可以将防爆片113b与电解液隔开，降低防爆片113b被腐蚀的风险，提高安全性能。

在电池模组中，相邻电池单体11的电极端子113d可经由汇流排连接在一起。另外，为了采集电池模组中各电池单体11的信息，例如电压、温度等，电池包设有线束板5，线束板5靠近电池单体11的电极端子113d设置且与汇流排相连。

在已知的电池模组中，电池单体的电极端子通常位于电池单体沿竖直方向的上端；对应地，汇流排和线束板也就需要设置在电池单体沿竖直方向的上侧，导致汇流排和线束板在竖直方向上占用较大的空间。

而在本申请中，顶盖组件113位于电池单体11沿宽度方向Y的一端，对应地，参照图1，汇流排和线束板5等部件也就可以设置到电池模组沿宽度方向Y的一侧，无需在竖直方向Z上占用空间，从而降低电池包的整体高度。

各电池单元1包括沿竖直方向Z排列的多个电池单体11。优选地，各电池单元1的电池单体11为两个或三个。为了提高电池单体11的容量，各电池单体11的电极组件111优选为多个且沿竖直方向Z排列。

所述电池模组还包括端板2和扎带3，端板2设置于所述多个电池单元1沿水平方向X的两端，扎带3环绕在所述多个电池单元1和端板2的外周。

在已知技术中，电池模组中的端板需要承受较大的膨胀力，所以其需要较大的体积，导致电池模组的能量密度偏低。而本申请通过调整电池单体11的排列方式，可以降低端板2所承受的膨胀力，因此，端板2的体积可以相应的减小，进而提高能量密度。