一种大容量电池和单体电池制造技术

本实用新型专利技术涉及电池领域，具体为一种大容量电池和单体电池。克服现有电池组因各个单体电池性能具有差异性而导致电池组容量上限及循环次数受限以及安全性能较低的问题。大容量电池包括电池组主体及至少一个中空构件；电池组主体包括多个沿x方向排布且依次并联的单体电池；定义单体电池高度方向为z方向；各个单体电池内腔包括气体区和电解液区；中空构件沿x方向延伸，与电池组主体侧壁固定连接；各个单体电池的气体区和电解液区均通过同一个所述中空构件连通；在z方向上，中空构件的尺寸和各个单体电池尺寸相同。单体电池壳体侧壁设有第一通孔，第一通孔处，设有密封第一通孔的密封组件。组件。组件。

【技术实现步骤摘要】
一种大容量电池和单体电池


[0001]本技术涉及电池领域，具体为一种大容量电池和单体电池。

技术介绍

[0002]现有的大容量电池(也称为电池模组或电池组)通常是将多个单体电池进行并联或串联后制作而成，如中国专利CN106531913B公开一种方形电池模组，包括多个方形电池单体和模组架，模组架为上端敞口的壳体，多个方形电池单体按设计需求排布成任一串并联组合的电池模块后固定在模组架内。这种直接通过串并联方式制作出的大容量电池由于木桶效应的存在，往往会受到性能最差的一块单体电池影响，导致整个大容量电池的容量上限及循环次数极大受限。
[0003]另外，由于各个单体电池性能无法保证一致，在系统同一工作条件下，单体电池的差异会随着循环次数的增加而被不断放大，如某个单体电池内产生的气体较多，那么，这个单体电池的内压就会升高，从而极易导致该单体电池发生热失控，降低整个电池组的安全性。再如，某个单体电池内电解液较少，导致其性能较差，那么整个大容量电池的容量上限及循环次数因该单体电池性能较差而降低。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种大容量电池和单体电池，克服现有电池组因各个单体电池性能具有差异性而导致电池组容量上限及循环次数受限以及安全性能较低的问题。
[0005]本技术的技术方案是：
[0006]一种大容量电池，其特殊之处在于：包括电池组主体及至少一个中空构件；电池组主体包括多个沿x方向排布且依次并联的单体电池；定义单体电池高度方向为z方向；
[0007]各个单体电池内腔包括气体区和电解液区；
[0008]中空构件沿x方向延伸，与电池组主体侧壁固定连接；
[0009]各个单体电池的气体区和电解液区均通过同一个上述中空构件连通；
[0010]在z方向上，中空构件的尺寸和各个单体电池尺寸相同。
[0011]进一步地，各个单体电池的壳体侧壁设有n个第一通孔；其中n为大于等于1的整数；
[0012]n等于1，第一通孔沿z方向的尺寸需满足：各个单体电池气体区的气体以及电解液区的电解液可以同时通过该第一通孔；
[0013]n大于1，至少一个第一通孔与单体电池内腔气体区贯通，至少另一个第一通孔与单体电池内腔电解液区贯通；
[0014]中空构件开设有与各个单体电池的第一通孔一一对应且贯通的第二通孔。
[0015]进一步地，当在各个单体电池的壳体侧壁开设两个第一通孔，相应在中空构件开设两个第二通孔时，在中空构件内腔设有沿x方向延伸的气液分隔板，将中空构件分割为气体腔和电解液腔，两个第二通孔分别和气体腔、电解液腔贯通。
[0016]进一步地，为了能够实现批量化生产，中空构件由顶部敞口的中空箱体以及用于覆盖敞口的盖板构成；第二通孔开设在中空箱体的底部；
[0017]第二通孔在各个单体电池的壳体侧壁的投影完全覆盖对应第一通孔；第二通孔边沿与各个单体电池的壳体侧壁密封焊接，使得各个单体电池的第一通孔与对应第二通孔贯通；盖板与中空箱体的顶部敞口焊接。
[0018]进一步地，为了防止焊接过程影响各个单体电池内腔环境，该大容量电池还可以包括与第一通孔一一对应的若干子中空构件，子中空构件的一端密封固定在第一通孔周边区域，并与第一通孔贯通，另一端插入第二通孔；子中空构件插入第二通孔的一端封闭，且在靠近封闭端的部位设有薄弱部，借助外力可以从该薄弱部打开第二中空构件的封闭端。通过该结构，在焊接前可以利用子中空构件将第一通孔密封，固定方式简单，在焊接后利用开包刀具打开子中空构件的封闭端，使得各个单体电池内腔和中空构件贯通。
[0019]进一步地，该大容量电池还包括设置开包刀具；
[0020]在中空构件内壁还设有沿其长度方向延伸的导向槽；
[0021]开包刀具在外力作用下能够沿导向槽移动，沿子中空构件的薄弱部将子中空构件封闭端切开，使得各个单体电池内腔和中空构件贯通。需要说明的是，开包刀具用于切割封闭端的部位可以直接设在中空构件内腔。
[0022]进一步地，为了加固中空构件与各个单体电池的连接强度，中空箱体的底部与各个单体电池的壳体侧壁焊接。
[0023]进一步地，在中空构件位于yz平面的侧壁上设有泄爆部和注液口，在z方向，注液口高于泄爆部。
[0024]进一步地，中空构件上设置有排气阀，排气阀位于中空构件上，且排气阀与中空构件内的气体区连通，用于泄压。
[0025]为了进一步地减少焊接过程对各个单体电池内腔环境的影响，单体电池内腔还设有隔板；隔板将内腔分割为相互连通的第一腔室和第二腔室，电芯组件位于第一腔室内；第一通孔开设在第二腔室的侧壁。
[0026]进一步地，还包括设置在电池组主体另外三个侧壁的夹紧板，其中位于yz平面的两块夹紧板的边沿与中空构件焊接，另两个边沿与位于xz平面的夹紧板焊接。
[0027]本技术还提供一种单体电池，包括壳体以及位于壳体内腔的电芯；壳体内腔包括气体区和电解液区；其特殊之处在于：还包括密封组件；
[0028]壳体侧壁设有n个第一通孔；其中n为大于等于1的整数；
[0029]n等于1，第一通孔沿z方向的尺寸需满足：壳体内腔气体区的气体以及电解液区的电解液可以同时通过该第一通孔；
[0030]n大于1，至少一个第一通孔与壳体内腔气体区贯通，至少另一个第一通孔与壳体内腔电解液区贯通；
[0031]所述密封组件固定在第一通孔处，密封第一通孔，通过外力作用或者电解液自身能够将该密封组件打开。
[0032]进一步地，上述密封组件包括子中空构件，子中空构件的一端密封固定在第一通孔周边区域，并与第一通孔贯通，另一端封闭，且在靠近封闭端的部位设有薄弱部，通过外力作用能够沿薄弱部打开封闭端。
[0033]本技术的有益效果是：
[0034]1、本技术提供的大容量电池，通过增设中空构件，使得各单体电池电解液和气体均共享来保障各单体电池的一致性，即，将各单体电池的电解液腔和气体腔均通过同一中空构件连通，使所有单体电池的电解液和气体均处于同一体系下，减少了各个单体电池电解液以及各个单体电池气体之间的差异，一定程度上提升了各单体电池之间的一致性，从而一定程度上提升了大容量电池的循环寿命；同时，本技术中空构件在高度方向的尺寸和各个单体电池高度相同，使得此类大容量电池外形结构规整，一方面，易于基于此类大容量电池集成储能设备；另一方面，可以将其作为一个整体，在其外部包覆绝缘膜(也可称为蓝膜或保护膜)，提高此类大容量电池的整体安全性能；另外，由于本技术中空构件在高度方向的尺寸和各个单体电池高度相同，因此，不会受到电池内气液分离层位置的限制，更加容易实现气液共享，容错率较高。且本技术通过一件中空构件即可实现气液共享，相对于通过两件中空构件分别设置在电池组主体顶部和底部实现气液共享的技术方案来说，本技术的大容量电池具有较小的体积，进而可使由多个该大容量电池组成的储能设备具有较高的能量密度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大容量电池，其特征在于：包括电池组主体及至少一个中空构件(5)；电池组主体包括多个沿x方向排布且依次并联的单体电池(1)；定义单体电池高度方向为z方向；各个单体电池(1)内腔包括气体区和电解液区；中空构件(5)沿x方向延伸，与电池组主体侧壁固定连接；各个单体电池(1)的气体区和电解液区均通过同一个所述中空构件(5)连通；在z方向上，中空构件的尺寸和各个单体电池尺寸相同。2.根据权利要求1所述大容量电池，其特征在于：各个单体电池(1)的壳体侧壁(3)设有n个第一通孔(4)；其中n为大于等于1的整数；n等于1，第一通孔(4)沿z方向的尺寸需满足：各个单体电池(1)气体区的气体以及电解液区的电解液可以同时通过该第一通孔(4)；n大于1，至少一个第一通孔(4)与单体电池(1)内腔气体区贯通，至少另一个第一通孔(4)与单体电池(1)内腔电解液区贯通；中空构件(5)开设有与各个单体电池(1)的第一通孔(4)一一对应且贯通的第二通孔(6)。3.根据权利要求2所述大容量电池，其特征在于：n等于2，在中空构件(5)内腔设有沿x方向延伸的气液分隔板，将中空构件(5)分割为气体腔和电解液腔，两个第二通孔(6)分别和气体腔、电解液腔贯通。4.根据权利要求2或3所述大容量电池，其特征在于：中空构件(5)由顶部敞口的中空箱体(8)以及用于覆盖敞口的盖板(9)构成；第二通孔(6)开设在中空箱体的底部(81)；第二通孔(6)在单体电池的壳体侧壁的投影完全覆盖对应的第一通孔(4)；第二通孔(6)边沿与单体电池的壳体侧壁密封焊接，且单体电池(1)的第一通孔(4)与对应第二通孔(6)贯通；盖板(9)与中空箱体(8)的顶部敞口焊接。5.根据权利要求4所述大容量电池，其特征在于：还包括与第一通孔一一对应的若干子中空构件(7)，子中空构件(7)的一端密封固定在第一通孔(4)周边区域，并与第一通孔(4)贯通，另一端插入第二通孔(6)；子中空构件(7)插入第二通孔的一端封闭，且在靠近封闭端(71)的部位设有薄弱部(72)。6.根据权利要求5所述大容量电池，其特征在于：还包括开...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈孟奇，刘毅，
申请(专利权)人：陕西奥林波斯电力能源有限责任公司，
类型：新型
国别省市：