储能电芯单元、储能电池装置和储能电站的制作方法

1.本实用新型涉及电能存储技术领域，更具体地说，涉及一种储能电芯单元，一种储能电池装置，还涉及一种储能电站。


背景技术：

2.随着对新能源、可再生能源的研究和开发，储能电池也呈规模化发展，其中，刀片电池的应用也越来越广泛。
3.刀片电池相较于传统储能电池省去了模组和大部分支撑结构，能有效提升单位体积能量密度，但是现有刀片电池中所有电芯成多层上下排布，易发生下层电芯因承受过多上层电芯的重量而发生损坏的情况，可靠性差。
4.因此，如何解决现有刀片电池在应用中因下层电芯承受过多上层电芯重量而发生损坏的问题，是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供一种储能电芯单元，其单体刀片电池元件布置在封装壳的容置仓内，各层容置仓中单体刀片电池元件的重力分别由该封装壳承受，相比于现有刀片电池，避免下层容置仓内单体刀片电池元件承受上层容置仓内单体刀片电池元件的重量而发生损坏，可靠性高。本实用新型还提供应用上述储能电芯单元的储能电池装置以及应用该储能电池装置的储能电站，能可靠运行。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种储能电芯单元，包括：
8.封装壳，所述封装壳内设有多个沿数值方向依次排布的容置仓；
9.单体刀片电池元件，所述单体刀片电池元件为多个，并分别布置在所述容置仓内；每个所述容置仓内分别设有预设数量的单体刀片电池元件；
10.其中，所述封装壳中所有单体刀片电池元件经串并联后由所述封装壳的接口引出电极。
11.优选的，上述储能电芯单元中，所述预设数量为1。
12.优选的，上述储能电芯单元中，所述单体刀片电池元件的正极和负极由该单体刀片电池元件的同侧引出，或者由该单体刀片电池元件的不同侧引出。
13.优选的，上述储能电芯单元中，所述单体刀片电池元件的正极和负极分别由该单体刀片电池元件中相对的第一侧面和第二侧面引出。
14.优选的，上述储能电芯单元中，所述第一侧面和所述第二侧面为所述单体刀片电池元件上沿预设方向的两个端面。
15.优选的，上述储能电芯单元中，所述储能电芯单元中所有单体刀片电池元件的第一侧面相互平行，并且各单体刀片电池元件的第一侧面分别与竖直方向平行。
16.优选的，上述储能电芯单元中，还包括液冷板，所述液冷板固定于所述封装壳外
部，并与所述单体刀片电池元件的第一侧面平行。
17.优选的，上述储能电芯单元中，所述封装壳中各容置仓平行布置；
18.所述封装壳包括壳体和隔板；所述隔板固定在所述壳体内，并将所述壳体的内部空间分隔成多个所述容置仓。
19.优选的，上述储能电芯单元中，所述封装壳的外部设有把手；所述接口与所述把手位于所述封装壳的同侧。
20.优选的，上述储能电芯单元中，所述单体刀片电池元件为单体刀片电池元件或卷芯。
21.一种储能电池装置，包括箱体和安装于所述箱体的储能电芯单元，所述储能电芯单元为上述技术方案中任意一项所述的储能电芯单元。
22.优选的，上述储能电池装置中，所述箱体内设有导轨，所述储能电芯单元通过沿所述导轨滑动装入和抽出所述箱体；
23.所述导轨包括与同一个所述储能电芯单元配合的顶部导轨和底部导轨；所述顶部导轨设置于所述箱体的顶壁、所述底部导轨设置于所述箱体的底壁；所述箱体的一侧开口，并且所述箱体中与所述开口对应的侧面设有与所述储能电芯单元配合的竖向卡槽。
24.一种储能电站，包括储能电池装置，所述储能电池装置为上述技术方案中任意一项所述的储能电池装置。
25.本实用新型提供一种储能电芯单元，包括封装壳和单体刀片电池元件；封装壳内设有多个沿竖直方向依次排布的容置仓；单体刀片电池元件为多个，并且单体刀片电池元件布置在容置仓内；每个容置仓内分别设有预设数量的单体刀片电池元件；封装壳中所有单体刀片电池元件经串并联后由封装壳的接口引出电极。
26.上述储能电芯单元中，单体刀片电池元件布置在封装壳的容置仓内，各层容置仓内的单体刀片电池元件分别由封装壳保持支撑，不会在应用中出现下层容置仓内单体刀片电池元件承托上层容置仓内单体刀片电池元件的情况，相比于现有刀片电池，能避免下层容置仓内单体刀片电池元件因承受过多上层容置仓内单体刀片电池元件的重量而发生损坏，提高该储能电芯单元的可靠性和安全性。
27.本实用新型还提供一种应用上述储能电芯单元的储能电池装置，该储能电池装置中单体刀片电池元件布置在容置仓中，不会产生下层单体刀片电池元件承受过上层单体刀片电池元件重量而发生损坏的情况，提高可靠性，于保证正常运行有利。
28.本实用新型还提供一种应用上述储能电池装置的储能电站，能正常运行。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本实用新型实施例提供的储能电芯单元的爆炸图；
31.图2为本实用新型实施例提供的储能电芯单元的内部结构示意图；
32.图3为本实用新型实施例提供的具有液冷板的储能电芯单元的结构示意图；
33.图4为本实用新型实施例提供的储能电池装置的装配示意图；
34.图5为本实用新型实施例提供的储能电池装置的结构示意图；
35.其中，图1
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图5中：
36.储能电芯单元100；封装壳101；接口111；把手112；壳体113；隔板114；单体刀片电池元件102；液冷板103；箱体200；导轨201。
具体实施方式
37.本实用新型实施例公开了一种储能电芯单元，其单体刀片电池元件布置在封装壳的容置仓内，各层容置仓中单体刀片电池元件的重力分别由该封装壳承受，相比于现有刀片电池，避免下层容置仓内单体刀片电池元件承受上层容置仓内单体刀片电池元件的重量而发生损坏，可靠性高。本实用新型实施例还公开应用上述储能电芯单元的储能电池装置以及应用该储能电池装置的储能电站，能可靠运行。
38.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.请参阅图1
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图5，本实用新型实施例提供一种储能电芯单元100，包括封装壳101和单体刀片电池元件102；封装壳101内设有多个沿竖直方向依次排布的容置仓；单体刀片电池元件102为多个，并且单体刀片电池元件102布置在容置仓内；每个容置仓内分别设有预设数量的单体刀片电池元件102；封装壳101中所有单体刀片电池元件102经串并联后由封装壳101的接口111引出电极。
40.上述储能电芯单元100中，单体刀片电池元件102布置在封装壳101的容置仓内，各层容置仓内单体刀片电池元件102分别由该封装壳101保持和支撑，不会在应用中出现下层容置仓内单体刀片电池元件102承托上层容置仓内单体刀片电池元件102的情况，相比于现有刀片电池，能避免下层容置仓内单体刀片电池元件102因承受过多上层容置仓内单体刀片电池元件102的重量而发生损坏，提高该储能电芯单元100的可靠性和安全性。
41.具体的，上述预设数量可根据每个单体刀片电池元件102的重量设置为2、3、4、5、6、7、8、9、10等，但为了便于散热，上述预设数量优选设置为1，如图1、2所示。
42.单体刀片电池元件102的正极和负极可根据电连接需要设置为由该单体刀片电池元件102的同侧引出，或者由该单体刀片电池元件102的不同侧引出，本实施例不做限定。单体刀片电池元件102的正、负极由不同侧引出时，优选设置为分别由该单体刀片电池元件102中相对的第一侧面和第二侧面引出；第一侧面和第二侧面为单体刀片电池元件102上沿预设方向的两个端面。预设方向与该单体刀片电池元件102内部各电极片依次层叠布置的方向平行。第一侧面、第二侧面为单体刀片电池元件102上面积最大的表面。
43.具体的，当储能电芯单元100中各单体刀片电池元件102用于相互串联时，各单体刀片电池元件102的正、负极设置为由该单体刀片电池元件102的同侧引出，或者由该单体刀片电池元件102的不同侧引出。当储能电芯单元100中各单体刀片电池元件102用于相互并联时，各单体刀片电池元件102的正、负极优选从该单体刀片电池元件102上相对的两侧分别引出，以利于各块单体刀片电池元件102的正极在一侧互连、负极在另一侧互连。
44.为了在应用中实现可靠散热，上述储能电芯单元100在应用中相互间隔布置，以留出散热风道，或者，上述储能电芯单元100设置为还包括液冷板103，液冷板103固定于封装壳101外部。
45.上述储能电芯单元100中，封装壳101的各容置仓依次排布；所有单体刀片电池元件102的第一侧面相互平行，并且各单体刀片电池元件102的第一侧面分别与容置仓的排列方向(即竖直方向)平行。
46.优选的，液冷板103设置为与单体刀片电池元件102的第一侧面平行，以便各容置仓中单体刀片电池元件102通过面积最大的侧面进行散热，提高散热效率；液冷板103优选设置为覆盖至封装壳的所有容置仓。
47.在单体刀片电池元件102不具备液冷板103的方案中，各储能电芯单元100可设置为沿与第一侧面垂直的方向依次间隔布置，以确保相邻储能电芯单元100之间形成的散热风道对单体刀片电池元件102中面积最大的第一、第二侧面进行散热，提高散热效率。
48.上述储能电芯单元100中，封装壳101中各容置仓平行布置，以充分利用封装壳101的内部空间布置单体刀片电池元件102，最大程度提高单位体积能量密度。
49.具体的，封装壳101包括壳体113和隔板114；隔板114固定在壳体113内，并将壳体113的内部空间分隔成多个容置仓。隔板114为多个，并且各隔板114相互平行。
50.上述接口111布置在壳体113上。接口111为多个，包括正极接口、负极接口和通讯接口。
51.封装壳101的外部(具体为壳体113的外部)设有把手112，以便用户对储能电芯单元100进行拆装操作。
52.优选的，接口111和把手112布置在封装壳101的同侧，如图1、3、5所示，以便用户对各储能电芯单元100进行电连接等操作。当然正、负极接口还可设置为布置在封装壳101中相对的两面(该两面分别与单体刀片电池元件102的第一侧面和第二侧面平行)，本实施例不做限定。
53.上述储能电芯单元100中，单体刀片电池元件102可设置为卷芯，相比于电芯省去了卷芯外部的铝壳，使各单体刀片电池元件102仅利用外部的封装壳101进行封装，简化结构、降低制造难度，还节约成本。封装壳101可设置为铝壳。封装壳的尺寸范围为：厚度<50mm，深度<2000mm，高度<3000mm。
54.单体刀片电池元件102还可设置为单体刀片电芯，单体刀片电芯包括卷芯和封装在卷芯外的铝壳(尤其在单个容置仓内设置多个单体刀片电池元件102的方案中)，本实施例不做限定。
55.封装壳101中容置仓的外形结构、尺寸与单体刀片电池元件102的外形结构、尺寸对应，容置仓的数量可根据单体刀片电池元件102的尺寸以及用于装配储能电芯单元100的箱体200的尺寸进行设计，本实施例不做限定。
56.本实用新型实施例还提供一种储能电池装置，包括箱体200和安装于箱体200的储能电芯单元100，储能电芯单元100为上述实施例提供的储能电芯单元100。
57.优选的，箱体200内设有导轨201，储能电芯单元100通过沿导轨201滑动实现装入和抽出箱体200。
58.本实施中，储能电芯单元100呈移门状态，用户通过对储能电芯单元100进行插拔
操作即可实现拆装，操作简便。同时，对于封装壳101外部设有把手112的储能电芯单元100，用户直接对把手112进行操作即可，更加方便。
59.进一步的，为了降低用户进行插拔操作的难度，上述储能电芯单元100中封装壳101可设置滑轮、引导条等，本实施例不做限定。
60.具体的，上述储能电池装置中，导轨201包括与同一个储能电芯单元100配合的顶部导轨和底部导轨；顶部导轨设置于箱体200的顶壁、底部导轨设置于箱体200的底壁；箱体200的一侧开口，并且箱体200中与开口对应的侧面设有与储能电芯单元100配合的竖向卡槽。顶部导轨、底部导轨和竖向卡槽相互配合，能辅助储能电芯单元100快速、精准地安装于箱体200。
61.上述储能电池装置中，储能电芯单元100为多个，并平行布置。相邻的储能电芯单元100之间设有通风间隙，以便于散热。当然，若储能电芯单元100具有液冷板103，上述通风间隙可省去，并且液冷板103优选布置在该储能电芯单元100背离相邻储能电芯单元100中液冷板103的一侧。
62.本实施例提供的储能电池装置应用上述实施例提供的储能电芯单元100，其中，单体刀片电池元件102布置在容置仓中，不会产生下层单体刀片电池元件102承受上层单体刀片电池元件102的重量而发生损坏的情况，可靠性高，于保证正常运行有利。
63.另外，本实施例提供的储能电池装置应用上述实施例提供的储能电芯单元100，具有单位体积能量密度大的优势。
64.当然，本实施例提供的储能电池装置还具有上述实施例提供的有关储能电芯单元100的其他效果，在此不再赘述。
65.本实用新型实施例还提供一种储能电站，包括储能电池装置，储能电池装置为上述实施例提供的储能电池装置。
66.该储能电站应用上述实施例提供的储能电池装置，能可靠生产，且安全性好。
67.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
68.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。