一种大容量电池及其组装方法技术

本申请公开了一种大容量电池，包括壳体，设置在所述壳体内的电池组、设置在所述壳体外的换热装置；所述换热装置包括设置在所述壳体上盖板外侧的半导体模块、设置在所述壳体内的两个相同的散热组件，所述散热组件的冷凝端伸出所述壳体上盖板与所述半导体模块连接；所述散热组件包括与所述电池组正/负极连接的导电排、与所述导电排连接且具有外壁凹槽的中空极柱、设置在所述外壁凹槽内的导热灭火管，本申请有效的控制了大容量锂离子电池的内部温度，提高了大容量锂离子电池的可靠性、安全性和使用寿命。用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种大容量电池及其组装方法


[0001]本申请涉及电池领域，尤其涉及一种大容量锂离子电池及其组装方法。

技术介绍

[0002]目前，我国在大容量储能电池的研发上基本上是空白，主要受限于生产设备、安全技 术、废品率高、量产成本等因素，储能成本的高低是储能系统发展的关键。在现有的锂电 池应用中，常涉及超大容量电池的使用。目前市场上主流的大容量单体方形锂电池为300Ah， 最大容量的单体圆柱电池不大于100Ah，受到单体电池容量的影响，锂电池在储能应用时 需要将多个单体电池进行并联来实现所需容量要求的，对于超大容量储能电池系统，为了 实现其超大的容量需求，就需要使用大量的单体电池进行并联组成电池模块，再与其他的 电池模块串联以提高整体电池系统的电压进行多个单体电池的串并联。大容量锂电池在制 作时需要将多组电芯并联，多组电芯在并联过程中如果存在连接、对位不当，很容易出现 电芯的容量、电阻、电压等性能参数参差不齐，或者如果其中一个电芯有质量问题，将会 影响整个大容量电池的性能，导致各个电芯并联后一致性差，使得大容量电池性能不稳定 且废品率高；同时现有的大容量锂电池大都是各自独立充注、使用电解液，导致大容量锂 电池整体工作性能差。
[0003][0004]目前现有的大容量锂离子电池，大多数是通过将多个小容量电池并联形成一个大容量 锂离子电池，而大容量锂离子电池在使用时，又需要通过串联之后才能满足用电需求，从 而使得联接零配件种类繁多，联接步骤复杂繁琐，耗时耗力，电池管理系统和线材、电池 箱的用量巨大，造成储能成本居高不下，而且这种连接方式因其连接线繁杂，内阻不同， 造成电流差异，非常容易引起电池发热，长期使用后电池的一致性会越来越差，不仅存在 安全隐患，而且严重影响电池的使用寿命。
[0005]CN 211957777 U提供了一种大容量电池，是将30个磷酸铁锂正极
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石墨负极卷芯体 做成3.2V,450Ah的卷芯组，加入吸液板和吸液棒后做成卷芯簇，而后将4个卷芯簇并联为 卷芯堆，由此制造出3.2V1800Ah的超大容量电池。本申请直接并联多个280Ah方形单体 电池，具有安装工艺简单，连接件少，电池组温度可控，质量可靠，成本低等特点。
[0006]CN 104883861A公开了一种具有散热装置的大容量电池，是将多个带有夹片的散热片 塞在并联的若干圆柱型电池间的夹缝处，散热片与圆柱电池单体紧贴，提高电池散热效率， 确保电池内部温度一致。本申请大容量电池散热结构简单，单体池数量少，故障率小，成 品率高，依靠电池组外部TEC半导体制冷散热模块管控制电池内部温度，通带有空腔和 外壁凹槽的极柱设计，空腔内设有均热排，加热片，外壁凹槽内嵌入导热灭火管，兼备散 热降温功能，加热升温功能，热量均衡功能。其在散热功能方面与本专利差距明显。
[0007]CN 202695665U公开了一种公用电解液的并联大容量电池，至少6个单体大容量电芯 组合封装在同一个大的塑胶壳中，各单体电芯之间用含微孔的隔板隔开，各电池之间电解 液是共享的。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题，本申请采用的技术方案如下：
[0009]本申请公开了一种大容量电池，包括壳体，其特征在于，设置在所述壳体内的电池组、 设置在所述壳体外的换热装置；所述换热装置包括设置在所述壳体上盖板外侧的TEC半 导体模块、设置在壳体内的两个相同的散热组件，所述散热组件的冷凝端伸出所述壳体上 盖板与所述TEC半导体模块连接；所述散热组件包括与所述电池组正/负极连接的导电排、 与所述导电排连接且具有外壁凹槽的中空极柱、设置在所述外壁凹槽内的导热灭火管。
[0010]进一步地，在本申请提供的实施例中，所述极柱内嵌有均热排，所述均热排与所述 TEC半导体模块连接；当电池温度过高时，所述均热排将极柱的温度传导至所述TEC半 导体模块，通过所述TEC半导体模块进行散热。所述极柱内还嵌有加热片；当电池温度 过低时，加热片开始工作，对所述极柱进行加热。
[0011]进一步地，在本申请提供的实施例中，所述TEC半导体模块与所述壳体上盖板之间 设有双层绝缘垫。所述双层绝缘垫包括上层绝缘垫和下层绝缘垫；所述下层绝缘垫上设有 与均热排匹配的两个凹槽。
[0012]进一步地，在本申请提供的实施例中，所述散热组件与所述壳体上盖板之间通过注塑 件密封；所述注塑件为上下两层翻边结构。
[0013]进一步地，在本申请提供的实施例中，包括将两个散热组件进行固定和保护的定位套， 所述定位套包括：上端定位套和下端定位套；所述上端定位套套设在紧靠所述注塑件的下 方；所述下端定位套与所述极柱通过螺栓连接。
[0014]进一步地，在本申请提供的实施例中，所述导热灭火管内填充有导热灭火材料；当电 池的温度升高时，导热灭火管内部的导热灭火材料从封闭端流出，抑制电池爆炸。
[0015]进一步地，在本申请提供的实施例中，所述壳体下盖板的内侧设有绝缘增高垫。
[0016]进一步地，在本申请提供的实施例中，所述壳体上盖板设注液泄爆口；所述注液泄爆 口上设有压力阀或泄压膜。
[0017]进一步地，在本申请提供的实施例中，所述壳体外侧对立的两侧分别设有把手。
[0018]本申请实施例还提供了一种大容量电池的组装方法，包括以下步骤：
[0019]S100：将多个单体方形电池的电极同向设置进行排列，使电极的正极和负极分别在同 一侧，形成电池组；
[0020]S200：将电池组的正极和负极分别与导电排进行连接，然后所述导电排均连接带有外 壁凹槽的中空极柱，在所述外壁凹槽内嵌入导热灭火管，形成具有两组散热组件的电池组；
[0021]S300：通过定位套将两组散热组件进行固定、保护；
[0022]S400：在两个所述散热组件中的所述中空极柱内嵌入均热排，所述均热排通过双层绝 缘垫与TEC半导体模块连接；
[0023]S500：在壳体底部设置增高绝缘垫，然后将步骤S400形成的电池组放入壳体中，通 过上盖板和注塑件进行密封，组成大容量电池。
[0024]进一步地，在本申请提供的实施例中，在步骤S400中，所述极柱内还可嵌入加热片， 通过所述加热片对所述极柱进行加热。
[0025]进一步地，在本申请提供的实施例中，在步骤S500中，所述壳体外对立的两个侧面 均焊接把手。
[0026]进一步地，在本申请提供的实施例中，在步骤S500中，所述上盖板的注液泄爆口上 设置压力阀或泄压膜。
[0027]本申请的大容量锂离子电池，通过L型导电排与极柱将单体电池并联，通过定位套的 固定，通过在锂离子电池极柱内部嵌入均热片、加热片和外部镶嵌导热灭火管，通过电池 壳体外TEC半导体模块控制，有效的控制了大容量锂离子电池的内部温度，提高了大容 量锂离子电池的可靠性、安全性和使用寿命。
[0028]本申请的单体电池是利用现有成品方形电池，通过打开单体电池壳体顶部泄压口和底 部或侧壁开口贯通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大容量电池，包括壳体，其特征在于，设置在所述壳体内的电池组、设置在所述壳体外的换热装置；所述换热装置包括设置在所述壳体上盖板外侧的半导体模块、设置在所述壳体内的两个相同的散热组件，所述散热组件的冷凝端伸出所述壳体上盖板与所述半导体模块连接；所述散热组件包括与所述电池组正/负极连接的导电排、与所述导电排连接且具有外壁凹槽的中空极柱、设置在所述外壁凹槽内的导热灭火管。2.如权利要求1所述的一种大容量电池，其特征在于，所述导电排为L型导电排。3.如权利要求2所述的一种大容量电池，其特征在于，L型导电排的材料为具有导电作用的铝合金、纯铜。4.如权利要求1所述的一种大容量电池，其特征在于，所述极柱内嵌有均热排，所述均热排与所述半导体模块连接；当电池温度过高时，所述均热排将极柱的温度的传导至所述半导体模块，通过所述半导体模块进行散热。5.如权利要求4所述的一种大容量电池，其特征在于，所述均热排为L型；所述极柱内嵌有均热排的竖直段，所述均热排水平段与所述TEC半导体模块连接；当电池温度过高时，所述均热排将极柱的温度的传导至所述TEC半导体模块，通过所TEC半导体模块进行散热。6.如权利要求5所述的一种大容量电池，其特征在于，当电池竖直放置时，所述均热排为重力热排。7.如权利要求5所述的一种大容量电池，其特征在于，所述极柱内还嵌有加热片；当电池温度过低时，加热片开始工作，对所述极柱进行加热。8.如权利要求1所述的一种大容量电池，其特征在于，所述加热片内的材质可以为硅橡胶、聚酰亚胺、聚乙酰胺。9.如权利要求4或5所述的一种大容量电池，其特征在于，所述均热排和极柱之间缝隙填充导热材料，以起到可靠的传热作用。10.如权利要求9所述的一种大容量电池，其特征在于，导热材料为液体导热胶或双组份密封导热胶。11.如权利要求10所述的一种大容量电池，其特征在于，所述极柱的材质为铝合金、紫铜。12.如权利要求1所述的一种大容量电池，其特征在于，所述电池组是具有上下开孔的单体方形电池并联，单体电池上下贯通；所述电池组内的所有单体电池共享电解液。13.如权利要求12所述的一种大容量电池，其特征在于，所述单体电池的电芯完好，没有破损，且内阻和电压一致。14.如权利要求1所述的一种大容量电池，其特征在于，所述半导体模块与所述壳体上盖板之间设有双层绝缘垫。15.如权利要求14所述的一种大容量电池，其特征在于，所述双层绝缘垫包括上层绝缘垫和下层绝缘垫；所述下层绝缘垫上设有与均热排匹配的两个凹槽。
16.如权利要求15所述的一种大容量电池，其特征在于，所述下层绝缘垫注塑工艺成型，且注塑时与所述壳体的上盖板及极柱注塑为一体。17.如权利要求15所述的一种大容量电池，其特征在于，所述上层绝缘垫的材料为导热硅胶片，导热PPS，导热尼龙66，可耐高温260℃正常工作。18.如权利要求15所述的一种大容量电池，其特征在于，所述下层绝缘垫的材料为橡胶、PP材质，或环氧树脂材质，耐温高温130℃以上。19.如权利要求1所述的一种大容量电池，其特征在于，所述散热组件与所述壳体上盖板之间通过注塑件密封。20.如权利要求19所述的一种大容量电池，其特征在于，所述注塑件为上下两层翻边结构，与所述壳体的上盖板的上下两侧互相包裹，起到密封绝缘作用。21.如权利要求20所述的一种大容量电池，其特征在于，所述注塑件在正负极柱中间设有隔离片结构，保证正负极之间的绝缘。22.如权利要求1所述的一种大容量电池，其特征在于，包括将两个散热组件进行固定和保护的定位套，所述定位套包括：上端定位套和下端定位套；所述上端定位套套设在紧靠所...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓宇，蔡潇，雷政军，翟腾飞，刘毅，郑高锋，
申请(专利权)人：陕西奥林波斯电力能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：