四棱柱型电池及电池组的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种四棱柱型电池及电池组。


背景技术：

2.相关技术中，电池在使用过程中会形成大量产热，如果不及时将热量排出，可能会出现电池热量集中过大的问题，由此可能会影响到电池的正常使用。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种四棱柱型电池及电池组，以改善四棱柱型电池的使用性能。
4.根据本实用新型的第一个方面，提供了一种四棱柱型电池，包括：
5.电芯；
6.电池壳体)，电芯设置于电池壳体内，沿电池的厚度方向上，电池的厚度为a，电池壳体的壁厚为b，a≤30mm，0.005≤b/a≤0.02，且电池壳体的导热系数≥100w/(m
·
k)。
7.本实用新型一个实施例的四棱柱型电池包括电芯和电池壳体，电芯设置于电池壳体内，在四棱柱型电池进行充放电过程中会出现大量产热。电池的厚度为a，电池壳体的壁厚为b，a≤30mm，0.005≤b/a≤0.02，且电池壳体的导热系数≥100w/(m
·
k)，从而可以使得电池壳体的壁厚和电池的厚度具有合理的比值尺寸，由此可以保证热量能够通过电池壳体实现快速传递，提高四棱柱型电池的散热能力，由此来提高四棱柱型电池的安全性能。
8.根据本实用新型的第二个方面，提供了一种电池组，包括上的四棱柱型电池。
9.本实用新型一个实施例的电池组的四棱柱型电池包括电芯和电池壳体，电芯设置于电池壳体内，在四棱柱型电池进行充放电过程中会出现大量产热。电池的厚度为a，电池壳体的壁厚为b，a≤30mm，0.005≤b/a≤0.02，且电池壳体的导热系数≥100w/(m
·
k)，从而可以使得电池壳体的壁厚和电池的厚度具有合理的比值尺寸，由此可以保证热量能够通过电池壳体实现快速传递，提高四棱柱型电池的散热能力，由此来提高电池组的安全性能。
附图说明
10.为了更好地理解本公开，可参考在下面的附图中示出的实施例。在附图中的部件未必是按比例的，并且相关的元件可能省略，以便强调和清楚地说明本公开的技术特征。另外，相关要素或部件可以有如本领域中已知的不同的设置。此外，在附图中，同样的附图标记在各个附图中表示相同或类似的部件。
11.其中：
12.图1是根据一示例性实施方式示出的一种四棱柱型电池的剖面结构示意图；
13.图2是根据一示例性实施方式示出的一种四棱柱型电池的结构示意图；
14.图3是根据另一示例性实施方式示出的一种四棱柱型电池的结构示意图；
15.图4是根据第一个示例性实施方式示出的一种电池组的结构示意图；
16.图5是根据第二个示例性实施方式示出的一种电池组的结构示意图；
17.图6是根据第三个示例性实施方式示出的一种电池组的结构示意图；
18.图7是根据第四个示例性实施方式示出的一种电池组的结构示意图；
19.图8是根据第五个示例性实施方式示出的一种电池组的局部结构示意图。
20.附图标记说明如下：
21.10、电芯；20、电池壳体；21、大表面；30、换热结构；40、箱体结构；41、底板；42、顶板；50、极柱组件。
具体实施方式
22.下面将结合本公开示例实施例中的附图，对本公开示例实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。本文中的描述的示例实施例仅仅是用于说明的目的，而并非用于限制本公开的保护范围，因此应当理解，在不脱离本公开的保护范围的情况下，可以对示例实施例进行各种修改和改变。
23.在本公开的描述中，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”是指两个或两个以上；术语“和/或”包括一个或多个相关联列出项目的任何组合和所有组合。特别地，提到“该/所述”对象或“一个”对象同样旨在表示可能的多个此类对象中的一个。
24.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。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
25.进一步地，本公开的描述中，需要理解的是，本公开的示例实施例中所描述的“上”、“下”、“内”、“外”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本公开的示例实施例的限定。还需要理解的是，在上下文中，当提到一个元件或特征连接在另外元件(一个或多个)“上”、“下”、或者“内”、“外”时，其不仅能够直接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”，也可以通过中间元件间接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”。
26.本实用新型的一个实施例提供了一种四棱柱型电池，请参考图1至图3，四棱柱型电池包括：电芯10；电池壳体20，电芯10设置于电池壳体20内，沿电池的厚度方向上，电池的厚度为a，电池壳体20的壁厚为b，a≤30mm，0.005≤b/a≤0.02，且电池壳体20的导热系数≥100w/(m
·
k)。
27.本实用新型一个实施例的四棱柱型电池包括电芯10和电池壳体20，电芯10设置于电池壳体20内，在四棱柱型电池进行充放电过程中会出现大量产热。电池的厚度为a，电池壳体20的壁厚为b，a≤30mm，0.005≤b/a≤0.02，且电池壳体20的导热系数≥100w/(m
·
k)，从而可以使得电池壳体20的壁厚和电池的厚度具有合理的比值尺寸，由此可以保证热量能够通过电池壳体20实现快速传递，提高四棱柱型电池的散热能力，由此来提高四棱柱型电池的安全性能。
28.需要说明的是，电芯10设置于电池壳体20内，电池壳体20内可以设置有一个或者多个电芯10。沿电池的厚度方向上，电池的厚度为a，电池的厚度方向可以是垂直于电池壳体20的大表面21。电池壳体20的大表面21可以是电池壳体20面积最大的表面，例如，电池壳
体20为矩形壳体，此时，矩形可以具有相对的两个大表面21。
29.结合图1所示，电池的厚度方向表示为a，电池的厚度为a，电池壳体20的壁厚为b，a≤30mm，0.005≤b/a≤0.02，即电池的厚度a不会过大，并且电池壳体20的壁厚b与电池的厚度a的比值可以为0.005-0.02，在保证电池壳体20结构强度的基础上，也可以增加电芯10的极片之间的热传递速度，并且可以进一步通过电池壳体20加快热量传递的速度，由此提高电池的散热能力，进而来保证四棱柱型电池的安全性能。
30.相关技术中的四棱柱型电池的导热路径，一般通过底部冷板到导热结构胶再到电芯底部，由底部向上垂直传热，一般由于电芯的极片与极片之间传热路径较慢，且电池壳体较厚，因此热量传递路径垂直设置。本实施例中，通过使得电池的厚度为a，电池壳体20的壁厚为b，a≤30mm，0.005≤b/a≤0.02，且电池壳体20的导热系数≥100w/(m
·
k)，可以提高四棱柱型电池的散热能力。
31.当电池壳体20较薄且电芯10厚度较小时，此时电池壳体20传热路径通过电池壳体20实现热量的快速传递，并迅速通过电芯10的极片与极片之间快速传递。电池壳体20的壁厚b与电池的厚度a的比值较小时，电池壳体20厚度较小导致电池整体强度较弱，电池壳体20的壁厚b与电池的厚度a的比值较大时，电池壳体20厚度较大导致电池整体传热速率较慢。
32.电池的厚度a可以为30mm、28mm、25mm、22mm、20mm、18mm或者15mm等等。
33.电池壳体20的壁厚b与电池的厚度a的比值可以为0.005、0.006、0.008、0.01、0.011、0.015、0.018或者0.02等等。
34.在一个实施例中，电池壳体20的导热系数≥100w/(m
·
k)，且电池壳体20的导热系数≤250w/(m
·
k)，从而可以保证电池壳体20能够可靠散热，提高四棱柱型电池的整体导热速率，实现电芯10的极片与极片之间的快速散热，且可以避免电池壳体20的导热能力过大，不利于充分发挥电芯10的电性能。
35.电池壳体20的导热系数可以为100w/(m
·
k)、110w/(m
·
k)、120w/(m
·
k)、130w/(m
·
k)、140w/(m
·
k)、150w/(m
·
k)、160w/(m
·
k)、170w/(m
·
k)、180w/(m
·
k)、190w/(m
·
k)、200w/(m
·
k)、210w/(m
·
k)、220w/(m
·
k)、230w/(m
·
k)、240w/(m
·
k)或者250w/(m
·
k)等等。
36.在一个实施例中，电池壳体20的导热系数为150w/(m
·
k)-200w/(m
·
k)，在保证电池壳体20能够将电芯10产生的热量快速导出的基础上，提高四棱柱型电池的安全使用性能，且可以避免电池壳体20导热过快而不利于四棱柱型电池保持温度均衡。
37.在一个实施例中，电池的厚度为a，15mm≤a≤27mm，即电池的厚度a可以为15mm-27mm，从而可以使得电池的厚度较小，由此提高电池的散热能力。
38.电池的厚度a可以为15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm或者27mm等等。
39.在一个实施例中，电池壳体20的壁厚为b，0.2mm≤b≤0.5mm，从而可以有效控制电池壳体20的结构强度和热传递能力，由此提高四棱柱型电池的安全使用性能。
40.电池壳体20的壁厚b可以为0.2mm、0.22mm、0.25mm、0.28mm、0.3mm、0.32mm、0.35mm、0.38mm、0.4mm、0.42mm、0.45mm、0.48mm或者0.5mm等等。
41.电池壳体20的壁厚b可以认为是将电池壳体20切开，电池壳体20的截面厚度即为
电池壳体20的壁厚b。
42.在一个实施例中，电池壳体20为铝壳，不仅可以降低电池壳体20的重量，提高四棱柱型电池的能量密度，并且铝壳也可以具有可靠的导热能力，提高四棱柱型电池的散热能力，进而来保证四棱柱型电池的安全使用性能。
43.在一个实施例中，电池壳体20为铜壳，在保证电池壳体20结构强度的基础上，也可以保证电池壳体20能够具有可靠的散热能力，由此来保证四棱柱型电池的安全使用性能。
44.在某些实施例中，电池壳体20也可以为复合金属结构，例如，电池壳体20可以是铜铝复合壳体。
45.需要说明的是，四棱柱型电池主要是指外形为棱柱形状，但不严格限定棱柱每条边是否一定为严格意义的直线，边与边之间的拐角不一定为直角，可以为圆弧过渡。
46.电池包括电芯和电解质，能够进行诸如充电/放电的电化学反应的最小单元。电芯是指将堆叠部卷绕或层压形成的单元，该堆叠部包括第一极片、分隔物以及第二极片。当第一极片为正极片时，第二极片为负极片。其中，第一极片和第二极片的极性可以互换。第一极片和第二极片涂布活性物质。
47.电池可以为叠片式电池，不仅成组方便，且可以加工得到长度较长的电池。具体的，电芯为叠片式电芯，电芯具有相互层叠的第一极片、与第一极片电性相反的第二极片以及设置在第一极片和第二极片之间的隔膜片，从而使得多对第一极片和第二极片堆叠形成叠片式电芯。
48.或者，电池可以为卷绕式电池，即将第一极片、与第一极片电性相反的第二极片以及设置在第一极片和第二极片之间的隔膜片进行卷绕，得到卷绕式电芯。
49.需要说明的是，电池的厚度方向可以是指垂直于堆叠部的大面的方向，例如，一个堆叠部可以由第一极片、分隔物以及第二极片组成，此时，电池的厚度方向为垂直于第一极片的大面的方向。
50.在一个实施例中，电池的松紧比≥90％，不仅可以保证电池的能量密度，也可以使得电芯10与电池壳体20能够具有可靠的接触面积，从而来提高电芯10与电池壳体20之间的热传递能力，进而可以提高电池的安全使用性能。
51.将电池沿与电芯10的极片层叠方向平行的切面切开，电芯截面与电池壳体的腔体截面的比值即为电池的松紧比。例如，当电芯为卷绕式电芯时，上述切面为垂直于卷绕式电芯轴向的切面，当电芯为叠片电芯时，上述切面为与极片垂直的切面。
52.在一个实施例中，电池的长度为300mm-1500mm，从而可以保证四棱柱型电池能够具有可靠的容量，并且可以方便后续电池的成组，提高电池组的空间利用率。
53.而电池的长度为300mm-1500mm，即电池的长度相对较大，通过使得电池壳体20的导热系数≥100w/(m
·
k)，且电池壳体20的壁厚b与电池的厚度a的比值为0.005-0.02，可以有效实现极片大面之间的快速散热，提高电池的快充性能和电池的充放电速率。
54.电池的长度可以为300mm、350mm、400mm、450mm、500mm、550mm、600mm、650mm、700mm、800mm、900mm、1100mm、1150mm、1200mm、1250mm、1300mm、1350mm、1400mm、1450mm或者1500mm等等。
55.在一个实施例中，如图2所示，四棱柱型电池还可以包括极柱组件50，极柱组件50可以设置在电池壳体20上，极柱组件50可以为两个，两个极柱组件50可以分别设置于电池
壳体20的相对两个小表面上。两个极柱组件50可以分别为正极极柱和负极极柱。
56.在一个实施例中，如图3所示，四棱柱型电池还可以包括极柱组件50，极柱组件50可以设置在电池壳体20上，极柱组件50可以为两个，两个极柱组件50可以设置于电池壳体20的一个表面上，进一步的，两个极柱组件50可以设置于电池壳体20的一个大表面上。两个极柱组件50可以分别为正极极柱和负极极柱。
57.在一些实施例中，四棱柱型电池还可以包括极柱组件50，极柱组件50可以是两个，两个极柱组件50可以设置于一个小表面上。
58.需要说明的是，电池壳体20可以具有大表面和小表面，大表面的面积大于小表面的面积，四棱柱型电池可以具有两个相对的大表面和四个小表面。
59.本实用新型的一个实施例还提供了一种电池组，包括上述的四棱柱型电池。
60.本实用新型一个实施例的电池组的四棱柱型电池包括电芯10和电池壳体20，电芯10设置于电池壳体20内，在四棱柱型电池进行充放电过程中会出现大量产热。电池的厚度为a，电池壳体20的壁厚为b，a≤30mm，0.005≤b/a≤0.02，且电池壳体20的导热系数≥100w/(m
·
k)，从而可以使得电池壳体20的壁厚和电池的厚度具有合理的比值尺寸，由此可以保证热量能够通过电池壳体20实现快速传递，提高四棱柱型电池的散热能力，由此来提高电池组的安全性能。
61.在一个实施例中，电池为多个，多个电池的堆叠方向平行于电池的厚度方向，电池的堆叠方向垂直电池壳体20的大表面21，从而可以提高电池组的空间利用率，有利于提高电池组的能量密度。
62.在一个实施例中，如图4所示，电池组还包括换热结构30，换热结构30设置于相邻电池之间，换热结构30与大表面21换热接触，从而可以使得换热结构30能够形成对四棱柱型电池的高效散热，提高电池组的安全使用性能。
63.在一个实施例中，电池组还包括箱体结构40，电池设置于箱体结构40，电池壳体20与箱体结构40换热接触，不仅可以使得箱体结构40形成对电池的保护，并且可以使得电池壳体20与箱体结构40之间形成热量传递，从而来提高电池的散热能力，由此来保证电池组的安全使用性能。
64.在一个实施例中，如图5所示，箱体结构40包括底板41，电池壳体20与底板41换热接触，从而可以使得底板41实现对电池的散热，由此来提高电池组的安全使用性能。
65.在一个实施例中，如图6所示，箱体结构40包括顶板42，电池壳体20与顶板42换热接触，从而可以使得顶板42实现对电池的散热，由此来提高电池组的安全使用性能。
66.在一个实施例中，如图7所示，箱体结构40包括底板41和顶板42，电池壳体20与底板41换热接触，电池壳体20与顶板42换热接触，从而可以使得底板41和顶板42同步形成对电池的散热。
67.需要说明的是，图5至图7中示出的仅是箱体结构40的一部分，箱体结构40还可以包括侧部边框结构等等，此处不作限定。
68.在一个实施例中，如图8所示，箱体结构40内可以设置有多个电池，多个电池堆叠设置于箱体结构40内，多个电池的堆叠方向可以为电池的厚度方向。
69.在一个实施例中，底板41和顶板42中的至少之一为换热板，从而可以使得换热板能够快速形成对电池的换热，提高电池组的整体换热能力，由此提高电池组的安全使用性
能。
70.需要说明的是，底板41和顶板42中的至少之一可以与电池之间设置有导热部，导热部可以是相关技术中的导热材料，例如，导热部可以包括石墨烯片、导热硅胶片、导热硅脂等等，此处不作限定。
71.导热部可以为导热胶，不仅实现箱体结构40与电池之间的热传递，且可以实现箱体结构40与电池之间的可靠连接，以此提高电池的稳定性能。导热部可以是导热结构胶，箱体结构40与电池通过导热结构胶进行粘结，不仅可以保证连接的强度，并且导热结构胶可以实现热传递，以此提高电池的散热能力。
72.在一个实施例中，电池组为电池模组或电池包。
73.电池模组包括多个电池，电池模组还可以包括端板和侧板，端板和侧板用于固定多个电池。
74.需要说明的是，多个电池可以形成电池模组后设置在箱体结构40内，多个电池可以通过端板和侧板进行固定。多个电池可以直接设置在箱体结构40内，即无需对多个电池进行成组，此时，可以去除端板和侧板。
75.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型创造后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和示例实施方式仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
76.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的保护范围仅由所附的权利要求来限制。

技术特征：
1.一种四棱柱型电池，其特征在于，包括：电芯(10)；电池壳体(20)，所述电芯(10)设置于所述电池壳体(20)内，沿所述电池的厚度方向上，所述电池的厚度为a，所述电池壳体(20)的壁厚为b，a≤30mm，0.005≤b/a≤0.02，且所述电池壳体(20)的导热系数≥100w/(m
·
k)。2.根据权利要求1所述的四棱柱型电池，其特征在于，所述电池壳体(20)的导热系数≤250w/(m
·
k)。3.根据权利要求2所述的四棱柱型电池，其特征在于，所述电池壳体(20)的导热系数为150w/(m
·
k)-200w/(m
·
k)。4.根据权利要求1所述的四棱柱型电池，其特征在于，15mm≤a≤27mm。5.根据权利要求1所述的四棱柱型电池，其特征在于，0.2mm≤b≤0.5mm。6.根据权利要求1至5中任一项所述的四棱柱型电池，其特征在于，所述电池壳体(20)为铝壳，或者，所述电池壳体(20)为铜壳。7.根据权利要求1至5中任一项所述的四棱柱型电池，其特征在于，所述电池的松紧比≥90％。8.根据权利要求1至5中任一项所述的四棱柱型电池，其特征在于，所述电池的长度为300mm-1500mm。9.一种电池组，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的四棱柱型电池。10.根据权利要求9所述的电池组，其特征在于，所述电池为多个，多个所述电池的堆叠方向平行于所述电池的厚度方向，所述电池的堆叠方向垂直所述电池壳体(20)的大表面(21)。11.根据权利要求10所述的电池组，其特征在于，所述电池组还包括换热结构(30)，所述换热结构(30)设置于相邻所述电池之间，所述换热结构(30)与所述大表面(21)换热接触。12.根据权利要求9所述的电池组，其特征在于，所述电池组还包括箱体结构，所述电池设置于所述箱体结构，所述电池壳体(20)与所述箱体结构换热接触；其中，所述箱体结构包括底板，所述电池壳体(20)与所述底板换热接触，和/或，所述箱体结构包括顶板，所述电池壳体(20)与所述顶板换热接触。13.根据权利要求12所述的电池组，其特征在于，所述底板和所述顶板中的至少之一为换热板。

技术总结
本实用新型涉及电池技术领域，提出了一种四棱柱型电池及电池组。四棱柱型电池包括：电芯；电池壳体)，电芯设置于电池壳体内，沿电池的厚度方向上，电池的厚度为a，电池壳体的壁厚为b，a≤30mm，0.005≤b/a≤0.02，且电池壳体的导热系数≥100W/(m


技术研发人员：赵冬
受保护的技术使用者：中创新航科技集团股份有限公司
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/9/26