冷板、壳体、电池模组和电池模组的安装方法与流程

1.本发明涉及锂电池制造技术领域，具体涉及一种冷板、壳体、电池模组和电池模组的安装方法。


背景技术：

2.锂电池在使用过程中会产生大量的热量，为避免大量的热量产生火灾，一般会在电池模组的顶端或底端安装冷却通道，通过输入源源不断的水进入冷却通道使电池降温冷却。
3.现有技术采用冷板对电池散热。冷板内设有冷却通道，通过对冷却通道内不断注入水对电池降温。现有技术的冷板采用三系铝合金，三系铝合金结构强度比较低，且易变形。冷板的厚度不易过大以防止较厚的冷板降低电池的能力密度，一般采取较薄的冷板，在电池使用过程中，遇到冲击或其他恶劣工况的条件下，较薄的冷板易变形会影响冷板的使用。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种冷板、壳体、电池模组和电池模组的安装方法，以解决上述现有技术中存在的问题。
5.为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种冷板，该冷板包括基板和冲压板，基板用于连接电池的边框和为冲压板提供支撑，基板有复合铝合金材质制成。冲压板叠置于基板上并于基板连接，冲压板靠近基板的一侧向内凹陷形成冷却通道，冲压板和基板密封连接，冷却通道用于为水流提高通道以降低电池温度。应理解，也可以将基板靠近冲压板的一侧设置成向内凹陷的冷却通道，或者冷压板和基板上均设置凹陷的冷却通道，即冷却通道的形状或形成方式不受限制，只要能够使冷板发挥冷却效果即可。冷却通道具有进水口和出水口，进水口和出水口用于连通外部的水源，为冷却通道提高水流。本发明将冷板的基板采用铝合金材质，复合铝合金具有一定的刚度，可以增强冷板的硬度，冷板受到冲击或恶劣条件时，不会弯曲变形，从而保证水冷系统正常发挥对电池的降温作用。
6.在一个实施例中，所述基板包括：
7.第一层，所述第一层由三系铝合金制成
8.第二层，所述第二层由六系铝合金制成且叠置连接于所述第一层。
9.所述第一层的厚度占总基板的厚度比值范围为5％至18％。
10.在一个实施例中，所述冲压板由铝合金材质制成。
11.在一个实施例中，所述冲压板由三系铝合金制成。
12.在一个实施例中，所述进水口和所述出水口位于所述冷板的同一端部。
13.本发明还涉及一种壳体，所述壳体用于放置多个并排电芯，其特征在于，所述壳体包括：
14.四个侧板，四个所述侧板首尾相连形成边框，所述侧板由六系铝合金制成；
15.至少一个上述的冷板，所述冷板连接于所述边框的顶部和/或底部；
16.导热胶，所述导热胶设置于所述冷板靠近所述壳体内部的一侧。
17.在一个实施例中，所示冷板通过填丝焊接方式连接于边框的顶部和/或顶部。侧板与冷板焊接，由于侧板采用刘系铝合金，冷板的第二层采用六系铝合计，冷板和侧板可以采用焊接方式连接，通过填丝焊接还能保证冷板和侧板的连接强度，使电池模组在冲击或其他恶劣工况下，不会发生失效，保证电池模组的安全性，延长电池模组的寿命。
18.在一个实施例中，两个所述冷板分别连接于所述边框的顶部和底部，且两个所述冷板的进水口和出水口位于所述壳体的同一端部。
19.本发明还涉及一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括：
20.上述的壳体；
21.多排电芯，所述多排电芯安装于所述壳体内。
22.本发明还涉及一种电池模组的安装方法，包括步骤：
23.s1、将上述的边框放置于所述冷板的顶面，使所述侧板分别位于所述冷板的四周边缘，使所述侧板和所述冷板的四个侧面之间形成夹角；
24.s2、再将焊丝放置于所述侧板和所述冷板之间夹角内；
25.s3、通过激光将所述焊丝加热熔融使所述边框连接于所述冷板；
26.s4、将多排电芯安装于所述边框内，并使得所述多排电芯的抵靠所述冷板；
27.s4、将另一块冷板通过激光焊接于所述边框的顶部。
附图说明
28.图1是本发明的一个实施例的冷板的爆炸图。
29.图2是本发明的一个实施例的电池模组爆炸图。
30.图3是本发明的一个实施例的电池模组示意图。
31.图4是本发明的图3中a部的局部放大图。
32.附图标记：1、冷板；11、基板；12、冲压板；121、冷却通道；122、进水口；123、出水口；100、壳体；2、边框；21、侧板；200、电池模组；3、多排电芯；4、焊丝。
具体实施方式
33.以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
34.在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本技术相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
35.在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
36.在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
37.本发明涉及一种冷板1，该冷板1包括基板11和冲压板12，基板11用于连接电池的边框2和为冲压板12提供支撑，基板11由复合铝合金材质制成。冲压板12叠置于基板11上并与基板11连接，如图1所示，冲压板12靠近基板11的一侧向内凹陷形成冷却通道121，冲压板12和基板11密封连接防止冷却通道121内的液体泄漏，冷却通道121用于为水流提高通道以降低电池温度。应理解，在其他实施例中，也可以将基板11靠近冲压板12的一侧设置成向内凹陷的冷却通道121，或者冷压板和基板11上均设置凹陷的冷却通道121，即冷却通道121的形状或形成方式不受限制，只要能够使冷板1发挥冷却效果即可。冷却通道121具有进水口122和出水口123，进水口122和出水口123用于连通外部的水源，为冷却通道121提供水流。本发明中的冷板1的基板11采用复合铝合金材质，复合铝合金具有一定的刚度，可以增强冷板1的硬度，冷板1受到冲击或恶劣条件下，不会弯曲变形，从而保证水冷系统正常发挥对电池的降温作用。
38.基板11和冲压板12的形状根据电池的形状确定，尺寸也需要根据电池的尺寸确定，不同的电池尺寸也不同，基板11和冲压板12的尺寸优选能够全面覆盖于电池的顶部。基板11需连接壳体100的边框2形成壳体100的顶部，基板11的尺寸需略微大于电池顶部的尺寸以保证电池能够安装入壳体100内。在图2和图3所示的实施例中，电池为多个电芯堆叠形成的长方体堆叠体，基板11和冲压板12均为矩形。
39.基板11可以选择多种铝合金材质复合，比如四系铝、五系铝或六系铝、七系铝。五系铝以镁为主要合金元素，耐受性、耐疲劳性和焊接性能都比较好、硬度较高，适合用作基板11材质。六系铝以镁和硅为主要合金元素，焊接性能、耐腐蚀性和刚度都较好，是目前应用比较广泛的铝合金。基板11可以选用上述任意的铝合金复合，都可以满足需求，保证冷板1不会被冲击挤压变形。
40.目前铝合金有很多种，一系至七系，每个系中又分不同的种类，可以组合的方式也又很多种，但是不管哪种组合都需要保证整体基本的刚度要求。一般来说，一系至三系中的铝含量较多，质量较轻，价格较贵。三系以上的铝含量较少，其他金属的含量较多，铝合金的硬度得到提高，所以三系以下的铝合金需和三系以上的铝合金混合以提高基板11的硬度，四系至七系之间的铝合金可以随意混合。优选地，一系至三系的铝合金和四系至七系的铝合金混合，基板11的硬度得到提高，而且还能控制混合铝合金的重量。
41.复合铝合金可以包括两种铝合金复合，也可以包括多种铝合金复合。铝合金复合的形式也可以有很多种，可以沿基板11厚度方向混合，将多种片状的铝合金叠置连接，还可以将多种铝合金融入重铸成混合体，混合的方式不受限制，能够保证整体基板11的硬度即可。
42.可选地，基板11包括两层，第一层由三系铝合金制成，第二层由六系铝合金制成，第一层和第二次叠置并连接在一起。六系铝以镁和硅为主，硬度较大，强度适中，焊接性能较好。三系铝是以锰为主要合金元素的铝合金，耐腐蚀和焊接性能较好，质量较轻，六系铝和三系铝组合后，可以很好地控制基板11的重量，降低价格，还能提高整体基板11的硬度和强度。由于三系铝含铝比较多，容易变形弯折，所以需要控制三系铝的含量。优选地，第一层
的厚度占总基板11的厚度比值范围为5％至18％，三系铝的含铝控制在5％至18％的范围内，即混合铝合金中以六系铝为主。六系铝的强度和硬度都较好，在不改变铝板厚度和维持电池能量密度的情况下，六系铝在此范围内的比例能够保证整体基板11的强度和硬度，同时还能降低铝板的重量。
43.冲压板12由铝合金材质制成，冲压板12与基板11焊接在一起，冲压板12可以选用任意一种的铝合金都可以提高整体冷板1的硬度，优选三系铝合金和五系铝合金，三系铝合金的质量较轻，硬度和强度比纯铝提高不少，冲压板12采用三系铝合金后再和基板11的铝合金配合一起能够保证整体冷板1的强度。五系铝合金以镁为主，硬度和强度均可以满足需求。冲压板12可以和基板11混合采用不同的铝合金，优选地，冲压板12采用三系铝合金，基板11采用六系铝合金，冲压板12配合基板11可以提高冷板1的强度，而且冲压板12可以通过钎焊的方式连接于基板11。
44.基板11和冲压板12优选组合方式为：基板11采用三系铝合金和六系铝合金复合料，冲压板12采用六系铝合金。基本的三系铝用于和冲压板焊接，六系铝便于和侧板21连接，保证冷板本身的钎焊质量的同时，又能满足母材强度要求，增强和壳体的连接强度。
45.冷却通道121，进水口122和所述出水口123位于冷板1的同一端部。同一端部的进水口122和出水口123可以使冷板1被十分方便地安装并连通外部的水源装置。
46.本发明还涉及一种壳体100，该壳体100用于放置多排电芯，壳体100包括四个侧板21、至少一个上述的冷板1和导热胶。四个侧板21首尾相连形成边框2，侧板21由六系铝合金制成，侧板21采用六系铝合金可以提高整体壳体100的硬度，还可以和冷板1的第二层六系铝合计焊接，增强冷板1和侧板21的连接强度。冷板1的基板11采用三系铝合金和六系铝合金复合料，冲压板12采用六系铝合金。基板11的三系铝用于和冲压板焊接，六系铝便于和侧板21连接，基板11连接于边框2的顶部，或冷板1连接于边框2的底部，或者两个冷板1分别连接于边框2的顶部和底部，冷板1和边框2形成一个壳体100，电池安装于壳体100内，冷板1内的水流可以为电池降温，而且冷板可以节省掉壳体的顶盖或底盖，节省材料。本发明的冷板1具有一定的刚度，可以不受冲击挤压而变形。本发明的壳体100具有较好的强度，冷板1本身采用复合铝合金材质，能够使其具有足够的强度抵抗冲击。侧板21采用六系铝合计，侧板21可以和冷板1焊接连接，保证其连接的强度，整个壳体100不止具有足够的强度，还可以抵抗受到的冲击。
47.导热胶设置于冷板靠近壳体100内部的一侧，电池模组安装于壳体100后，导热胶位于电池模组的顶部或底部，或者同时设置于电池模组的底部或顶部，导热胶可以电池模组的热量传输至冷板，减少热阻，提高导热效率。
48.可选地，冷板1通过填丝焊接方式连接于边框2的顶部和/或底部。如图3及图4所示，冷板1的外周尺寸基本和边框2的内周尺寸一致，冷板1放置于边框2的顶部或底部，冷板1的各个侧面和边框2的顶面之间形成一个夹角，将焊丝4放置于该夹角内，通过激光使冷板1和边框2连接。当然也可以在冷板1或侧板21上开设坡口，将焊丝4放置于坡口内焊接。填丝焊接方式可以保证冷板1和边框2的连接强度，相比于现有技术的螺栓连接，节约了螺栓的占有空间，提高电池的能量密度。
49.可选地，两个冷板1分别连接于边框2的顶部和底部，设置两个冷板1可以增加对电池的冷却效果，保证电池正常运行。两个冷板1的进水口122和出水口123可以位于壳体100
的两端，也可以设置于壳体100的同一端部，优选设置于壳体100的同一端部，如图3所示，两个冷板1连接于外部的水源装置。
50.进水口122和出水口123的开口方向也不影响冷板1的使用，两个冷板1可以都朝向电池顶部开口，也可以一个朝向电池顶部开口，另一个朝向电池底部开口，在图2和图3所示的实施例中，位于边框2顶部的冷板1的进水口122和出水口123朝向电池底部开口，位于边框2底部的冷板1的进水口122和出水口123朝向电池顶部开口。
51.本发明还涉及一种电池模组200，电池模组200包括上述的壳体100和多排电芯3，多排电芯3安装于壳体100内。本发明的电池模组200使用的壳体100的顶部或底部使用冷板1代替，而且冷板1和边框2的强度和硬度较好，能够不断降低多排电芯的温度，保证多排电芯正常发挥作用。
52.本发明还涉及一种电池模组200的安装方法，如图4所示，该方法包括以下步骤：
53.s1、将上述的边框2放置于冷板1的顶面，使侧板21分别位于冷板1的四周边缘，使侧板21和冷板1的四个侧面之间形成夹角；
54.s2、再将焊丝4放置于侧板21和冷板1之间夹角内；
55.s3、通过激光将焊丝4加热熔融使边框2连接于冷板1；
56.s4、将多排电芯3安装于边框2内，并使得多排电芯3的抵靠冷板1；
57.s4、将另一块冷板1通过激光焊接于边框2的顶部。
58.冷板1通过填丝焊接的方法连接于边框2的底部或顶部，减少边框2的体积，提高边框2的连接强度，还能够提高电池的能量密度，而且直接将冷板1焊接于边框2，使冷板1与多排电芯充分接触，更能发挥冷板1的降温作用。
59.以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。