电芯模组及电池包的制作方法

本发明涉及电池，具体涉及一种电芯模组及电池包。

背景技术：

1、软包电芯作为锂离子电池的重要类型之一，具有以下关键优势：软包电芯采用铝塑膜封装，相比钢壳或铝壳电池重量较轻，同时具备更高的体积和质量能量密度，有利于提升电动汽车续航里程及便携设备的使用效率；在发生热失控等安全问题时，软包电芯通常表现为鼓胀而非爆炸，有效降低事故风险，为用户争取更多反应时间。

2、在电芯模组中，模组端板能够为电芯模组提供稳定的结构支撑，有效抵抗软包电芯在充放电循环中产生的叠加膨胀力，防止模组变形；并且在车辆遭遇振动、冲击或挤压等极端工况时，端板能保护模组内部的软包电芯和连接件。

3、相关技术中，端板结构刚度较低，在电池包做挤压试验时，模组端板容易断裂，从而刺破软包电芯导致出现电池包内短路、外短路、绝缘失效或软包电芯漏液等情况，影响电池包的安全性。而且在日常使用过程中，软包电芯膨胀力导致端板断裂失效，影响电池包循环寿命。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种电芯模组及电池包，以解决因端板刚度过低导致电池包挤压、膨胀力以及在使用时端板断裂，造成电池包短路或者软包电芯漏液的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种电芯模组，包括：

3、多个软包电芯，沿所述电芯模组的x方向排列设置；

4、端板，沿x方向，所述端板位于所述多个软包电芯的两端的外侧；所述端板包括板体和位于所述板体上的若干镂空槽，所述板体具有靠近所述软包电芯一侧的内侧面和与所述内侧面相对设置的外侧面，若干所述镂空槽由所述内侧面沿x方向向内凹陷；所述外侧面呈外凸的弧面，沿y方向，所述弧面与所述内侧面的两端分别通过侧面连接；

5、所述板体上设有沿y方向延伸的横向加强筋和沿z方向延伸的纵向加强筋，所述横向加强筋和所述纵向加强筋交叉设置并将所述板体划分为多个镂空区域，每个所述镂空区域均设有若干斜筋，若干所述斜筋相交围成若干所述镂空槽。

6、有益效果：通过在板体上设置若干镂空槽，并且镂空槽从端板的内侧面沿x方向向内凹陷，从而在保证板体承力能力的前提下，除去低应力区域的材料，可以有效减少端板整体的材料用量，以便于降低端板的重量。同时，在板体上，使镂空槽仅从板体的内侧面进行凹陷，使得板体外侧的弧面保持完整且连续，不会破坏拱形结构的力学整体性，应力分布更均匀，降低出现端板中部应力集中的薄弱点的风险。

7、进一步地，通过在板体上设有沿y方向延伸的横向加强筋，以及沿z方向延伸的纵向加强筋，将整块端板划分成多个矩形的镂空区域。横纵交叉的加强筋构建了端板整体刚度框架，可以分别抵抗z向和y向的弯曲变形，保证端板在全尺寸范围内的平整度与抗扭能力，从而保证端板的整体刚度。在每个矩形镂空区域内，均设置若干斜向筋条；若干斜筋相互交叉，以在镂空区域内围合形成多个独立的镂空槽。镂空区域内的斜筋不仅可以补充端板局部的承力能力，分散多个方向的载荷分力，避免矩形镂空区域的边部变形；还可以通过斜筋围出镂空槽，去除了应力水平低的区域材料，将材料集中在高承力的筋条位置，从而在保证端板整体刚度的同时，降低端板整体材料用量，提高电池模组的能量密度。有效降低在冲击载荷下端板出现裂纹和发生断裂的风险，提升了结构的抗冲击可靠性，并且有效降低了因端板刚度过低导致电池包挤压、膨胀力以及在日常使用时端板断裂，造成电池包短路或者软包电芯漏液等风险。

8、在一些可选的实施方式中，沿y方向，所述软包电芯的长度为l1，所述端板的长度为l2，满足1.2l1≤l2≤1.3l1；沿z方向，所述软包电芯的宽度为w1，所述端板的宽度为w2，满足1.05w1≤w2≤1.1w1；

9、沿y方向，在所述纵向加强筋处，所述板体沿x方向的高度h1，满足0.12l2≤h1≤0.18l2；在所述板体远离所述纵向加强筋的一侧，所述板体沿x方向的厚度为h2，满足0.6h1≤h2≤0.8h1。

10、有益效果：通过合理设置端板的长度和宽度，可以预留出软包电芯极耳的空间和侧边结构件的安装空间，保证胶层、缓冲材料覆盖软包电芯端面，同时避免胶水、泡棉溢出到端板外侧。通过合理设置端板的高度与长度的比值，以及板体远离板体中部一侧的厚度，可以有效降低端板的材料用量；而且还可以从端板端部到中间的平滑厚度过渡，让端板整体应力分布更均匀，既避免了中间应力集中断裂，也降低了端部过薄失效的风险。

11、在一些可选的实施方式中，所述板体沿x方向的侧壁厚度为t1，满足3mm≤t1≤4mm；所述横向加强筋的厚度t2，满足2t1≤t2≤3t1。

12、有益效果：通过合理设置板体沿x方向的侧壁厚度，可以有效增加端板整体的结构强度，提升端板的承力能力，并且可以避免因板体的侧壁过厚而增加端板的整体重量，可以减少端板挤占软包电芯布置的空间，有利于提升电芯模组的体积能量密度。通过合理设置横向加强筋的宽度，将边缘的集中载荷均匀扩散到端板整体结构，降低局部应力峰值；在软包电芯长期循环的交变膨胀力下，能有效减少疲劳裂纹的生成，有效增加端板的使用寿命。

13、在一些可选的实施方式中，在所述镂空区域内，所述斜筋在y-z平面内包括第一斜筋、第二斜筋和第三斜筋，所述第一斜筋和所述第二斜筋之间的距离w3，满足0.06l2≤w3≤0.08l2；所述第二斜筋和所述第三斜筋之间的距离w4，满足0.08l2≤w4≤0.1l2。

14、有益效果：通过合理设置第一斜筋、第二斜筋以及第三斜筋之间的距离，可以合理设置斜筋的密度，以合理设置镂空区域内镂空槽的尺寸，有利于在保证端板承力能力的前提下，最大化减少端板整体材料的用量，从而减轻端板的整体重量。同时，在端板受到膨胀力或外部挤压力的情况下，可以使力均匀分布于端板，从而在不增加端板总重量的前提下，提升镂空区域的整体承载均匀性，实现端板刚度与轻量化的平衡。

15、在一些可选的实施方式中，所述斜筋在y-z平面内还包括第四斜筋、第五斜筋和第六斜筋，所述第二斜筋、所述第三斜筋、第五斜筋以及第六斜筋围合形成的所述镂空槽中设有十字加强筋，所述十字加强筋的端部分别连接于所述斜筋的交接处。

16、有益效果：通过设置十字加强筋可以将单个大尺寸镂空槽分割为四个三角形子区域，从而提升该斜筋处的抗鼓胀和抗屈曲能力，以有效抑制侧壁区域在循环膨胀载荷下的局部变形，降低因局部失稳导致的加强筋撕裂或端板开裂的风险。进一步将十字加强筋的四个端部分别对接在斜筋的交接节点上，保证十字加强筋与原有斜筋骨架形成连续的传力整体，可将不规则的冲击载荷均匀分散到周边斜筋骨架上并可将交点处的集中应力向四个方向分散卸力，有利于提升端板在长期循环膨胀下的疲劳寿命。

17、在一些可选的实施方式中，相邻两个所述斜筋交叉后形成的夹角α，满足90°≤α≤150°；所述斜筋的厚度t3，满足2.4mm≤t3≤3.2mm。

18、有益效果：通过合理设置相邻两个斜筋交叉后形成的夹角，使得若干斜筋可以交叉设置在镂空区域内，保证若干斜筋在镂空区域内具有足够数量的交叉节点，从而保证斜筋具有足够支撑刚度和传力路径，以便于提升板体的整体承力能力。通过合理设置斜筋的厚度，可以提升斜筋的截面面积以提升斜筋的承力能力，有利于提升端板的整体结构强度，并且降低端板的整体材料用量，从而降低端板的整体重量。

19、在一些可选的实施方式中，相邻两个所述斜筋之间的连接处具有倒角r1，所述倒角r1的半径满足r1≥1.5mm；

20、所述侧面与所述弧面的连接处均具有倒角r2，所述倒角r2的半径满足r2≥2mm。

21、有益效果：通过将两个斜筋之间连接处的角改为半径大于或等于1.5mm的圆角后，应力流可沿圆弧平滑过渡，斜筋连接处的峰值应力大幅降低，能显著提升斜筋网格在长期交变膨胀下的疲劳可靠性，避免筋条从节点处断裂失效。通过在侧面与弧面的连接处均设置倒角，并合理设置倒角的半径，使得圆角倒角可通过圆弧面让应力平滑过渡，可有效降低角部峰值应力，大幅提升端板的疲劳寿命，适配软包电芯全生命周期的交变膨胀载荷。

22、在一些可选的实施方式中，所述板体上还设有环形加强筋，所述环形加强筋位于所述板体中部，并分别连接于所述横向加强筋、所述纵向加强筋和所述斜筋；

23、所述环形加强筋的内环半径r3，满足10mm≤r3≤15mm，所述环形加强筋的外环半径r4，满足1.5r3≤r4≤2r3。

24、有益效果：通过合理设置环形加强筋的内环半径和外环半径，可以保证环形加强筋的厚度满足使用需求，避免环形加强筋干涉周边斜筋网格的布局空间，以保证端板的整体承力能力，提升端板整体结构的稳定性，并且有助于降低端板的整体重量，便于实现端板的轻量化设计。

25、在一些可选的实施方式中，在y-z平面内，所述板体分别以所述横向加强筋和所述纵向加强筋为对称中心对称设置。

26、有益效果：通过将板体分别以横向加强筋和纵向加强筋为对称中心对称设置，在软包电芯膨胀力均匀作用在端板的内侧面时，使端板对软包电芯端面的压力分布均匀，不会出现单侧压力过大、另一侧约束不足的情况，可降低软包电芯因受力不均出现局部封装失效或电解液渗漏的风险，同时保障软包电芯全界面膨胀一致，维持软包电芯循环寿命的稳定性。

27、第二方面，本发明还提供了一种电池包，包括：至少一个如上所述的电芯模组。

28、有益效果：由于电池包包括上述的电芯模组，具有与电芯模组相同的效果，在此不予赘述。