一种电芯及电池包的制作方法

1.本实用新型涉及电池散热及包内、电芯内热均衡技术领域，具体地，涉及一种电芯及电池包。


背景技术：

2.在动力电池使用场景中，高低温环境及自身消耗能量造成电池本身温度变化，使其于处于恶劣工作条件下。在恶劣条件下会产生以下问题：温度超出边界极限系统不能工作；贴近极限边界工作，性能远远偏离理想条件下参数；生命周期缩短甚至产生安全问题。
3.现有技术的方案都是在模组、整包、堆栈层面进行温度采集及进行换热平衡。为了采集到电芯内部真实温度，在环境舱内进行长时间定温存储，进行静态测试级别温度采集真实性提升。动态在计算模型中添加有限元参数校正，但依然不能完全覆盖各种复杂环境。当前业界技术方案电芯内外场温度不均、换热达到目标温度时间长。


技术实现要素：

4.为解决上述问题的至少一个方面，本实用新型提供一种电芯，包括：壳体，所述壳体围合形成收容腔，所述收容腔具有正极开口和负极开口，所述正极开口和所述负极开口开设在所述壳体上；极柱，所述极柱包括正极柱和负极柱，所述正极柱至少部分的从所述正极开口伸入所述收容腔，所述负极柱至少部分的从所述负极开口伸入所述收容腔；正极片，所述正极片设置在所述收容腔内，所述正极片的正极耳片与所述正极柱电连接；负极片，所述负极片设置在所述收容腔内，所述负极片的负极耳片与所述负极柱电连接；换热件，所述换热件成网格均匀分布在所述收容腔内，所述换热件用于通过热传导均衡所述收容腔内的温度。
5.优选地，所述壳体包括本体和上盖，所述本体和所述上盖密封连接，所述正极开口和所述负极开口开设在所述上盖上。
6.优选地，所述上盖的上方固定设置有换热上盖，所述换热上盖均匀覆盖所述上盖。
7.优选地，所述换热上盖的上表面设置有均匀分布的条形凹槽。
8.优选地，所述换热件包括至少一个换热板单元，所述至少一个换热板单元均匀分布在所述收容腔内。
9.优选地，所述换热件包括第一换热管道，所述第一换热管道均匀分布在所述收容腔内，所述第一换热管道的第一管道入口和第一管道出口分别环绕所述正极开口和所述负极开口设置。
10.优选地，所述壳体还包括第二换热管道，所述第二换热管道成网格均匀分布在所述壳体内，所述第二换热管道包括第二管道入口和第二管道出口，所述第二管道入口和所述第二管道出口在所述壳体的外壁上。
11.优选地，所述第二管道入口和所述第二管道出口分别开设在所述壳体任意一组相对的侧壁上。
12.优选地，所述第二管道入口和所述第二管道出口开设在所述壳体的顶部且分别环绕所述正极开口和所述负极开口设置。
13.另一方面提供一种电池包，包括至少一个电芯，所述电芯采用任一如前所述电芯。
14.本实用新型的电芯和电池包具有以下有益效果：
15.(1)通过在电芯内部设置换热件，并且换热件在收容腔内成网格均匀分布使电芯内部的热量通过换热件的热传导均衡分布，避免局部温度过高，增加测量温度的准确性。
16.(2)通过设置换热上盖使电芯顶部的温度进行通过热传导实现电芯顶部的均衡；通过设置换热管道提供换热介质的流到，通过换热介质在电芯内部的流动均衡电芯内部的温度。
附图说明
17.为了更好地理解本实用新型的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本实用新型的优选实施方式，对本实用新型的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。
18.图1示出了根据本实用新型实施例的电芯的结构示意图；
19.图2示出了根据本实用新型另一实施例的电芯的结构示意图；
20.图3示出了根据本实用新型又一实施例的电芯的结构示意图；
21.图4示出了根据本实用新型又一实施例的电芯的另一角度结构示意图；
22.图5示出了根据本实用新型实施例的再一实施例的电芯的结构示意图。
23.附图标记说明：
24.10、壳体；11、本体；12、上盖；13、第二换热管道；131、第二管道入口；132、第二管道出口；21、换热板单元；22、第一换热管道；221、第一管道入口；222、第一管道出口；30、换热上盖。
具体实施方式
25.以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
26.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
27.为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的实施例提出了一种电芯，包括：壳体10、极柱、正极片、负极片和换热件，壳体10围合形成收容腔，收容腔具有正极开口和负极开口，正极开口和负极开口开设在壳体10上；极柱包括正极柱和负极柱，正极柱至少部分的从正极开口伸入收容腔，负极柱至少部分的从负极开口伸
入收容腔；正极片设置在收容腔内，正极片的正极耳片与正极柱电连接；负极片设置在收容腔内，负极片的负极耳片与负极柱电连接；换热件成网格均匀分布在收容腔内，换热件用于通过热传导均衡收容腔内的温度。
28.具体地，如图1所示，壳体10围合形成封闭的收容腔，负极片、正极片和换热件均设置在收容腔内，本领域技术人员可以理解地，收容腔内还设置有电解液。其中，负极片和正极片依次间隔设置；或者，在另外的实施例中，负极片和正极片叠放成卷状设置在收容腔内。壳体10上开设有用于正极柱和负极柱伸入收容腔的正极开口和负极开口。正极柱和负极柱分别与正极耳片和负极耳片电连接，以提供与电芯电连接的端子。换热件采用具有热传导功能的金属或合金材料，换热件采用单体结构均匀分布在收容腔内，或者在另外的实施例中，换热件采用多个单体成网格均匀分布在收容腔内。在一些实施例中，换热件的单体结构或多个单体结构组合成平面分布在收容腔内。在另外的实施例中，换热件的单体结构或者多个单体结构组合环绕负极片和正极片均匀分布。
29.需要指出的是，换热件设置在电芯的收容腔内，细分为最小网格化的换热件，最小网格数量可以从一个至无穷多个区间取值，使电芯表面采集温度近似等于内部温度。本领域技术人员可以理解地，本技术方案中所称换热件成网格均匀分布包括但不限于成平面、球面等任意曲面的分布，以可以实现针对收容腔内负极片和正极片的分布进行热传导以均衡其内部温度即可。换热件的网格均匀分布结构以实施热均衡，不仅仅是散热、冷却，同时可包含加热，使整个电芯近似于理想等温体，具体地通过热扩散、自然对流、风冷、液态介质、气态介质等实现热传导。
30.在一些实施例中，壳体10包括本体11和上盖12，本体11和上盖12密封连接，正极开口和负极开口开设在上盖12上。
31.具体地，如图1和图2所示，本体11和上盖12密封连接使其内部形成收容腔，上盖12上开设用于正极耳片和负极耳片伸出的正极开口和负极开口，且上盖12在正极开口和负极开口处于正极柱和负极柱紧密连接，以避免收容腔内部的电解液泄露。
32.在一些实施例中，上盖12的上方固定设置有换热上盖30，换热上盖30均匀覆盖上盖12。
33.具体地，如图1和图2所示，换热上盖30采用具有热传导功能的金属或合金材料，换热上盖30均匀覆盖在上盖12的上表面，以实现电芯的上盖12对应区域的热量的均衡分布，避免电芯局部过热。进一步地，在一些实施例中，换热上盖30的上表面设置有均匀分布的条形凹槽。通过设置条形凹槽增加热传导效率。
34.在一些实施例中，换热件包括至少一个换热板单元21，至少一个换热板单元21均匀分布在收容腔内。
35.具体地，换热板单元21采用多个平板组成的工字型结构均匀分布在收容腔内。在另外的实施例中，如图1所示，换热件包括多个工字型结构的换热板单元21，多个换热板单元21依次排列成网格均匀分布在收容腔内。
36.在另一些实施例中，换热件包括第一换热管道22，第一换热管道22均匀分布在收容腔内，第一换热管道22的第一管道入口221和第一管道出口222分别环绕正极开口和负极开口设置。
37.具体地，如图2所示，第一换热管道22包括入口管道、出口管道和多个支管道，第一
管道入口221开设在入口管道的一端，第一管道出口222开设在出口管道的一端，多个支管的两端分别连接入口管道和出口管道，且多个支管沿入口管道和出口管道的延长方向均匀分布。第一换热管道22用于提供换热介质的流动通道，换热介质从第一管道入口221流入，依次流经入口管道、多个支管道和出口管道后从第一管道出口222流出。换热介质采用气体、液体或凝胶等流动介质，以可以在第一换热管道22内流动即可。在其他的实施例中，第一换热管道22在收容腔内弯曲排列，并成网格均匀分布在收容腔内。
38.在一些实施例中，壳体10还包括第二换热管道13，第二换热管道13成网格均匀分布在壳体10内，第二换热管道13包括第二管道入口131和第二管道出口132，第二管道入口131和第二管道出口132在壳体10的外壁上。
39.具体地，如图3至图5所示，壳体10采用空腔结构，壳体10的空腔内设置第二换热管道13。第二换热管道13成网格均匀分部在壳体10的空腔结构内。在一些实施例中，壳体10采用立方体空腔结构，第二换热管道13的内部连通且沿壳体10的各个棱分布，第二管道入口131和第二管道出口132在壳体10的外壁上开设在壳体10的空腔结构的外壁上。在另外的实施例中，第二换热管道13包括成网格均匀分布在壳体10的各侧壁的空腔结构内的管道单元。
40.在一些实施例中，如图3和图4所示，第二管道入口131和第二管道出口132分别开设在壳体10任意一组相对的侧壁上。在另外的实施例中，如图5所示，第二管道入口131和第二管道出口132开设在壳体10的顶部且分别环绕正极开口和负极开口设置。
41.另一方面提供一种电池包，包括至少一个电芯，该电芯采用如前任一所述电芯。具体地，多个电芯按照预设的顺序组合成用于车辆、航空器、船舶的电池包。
42.本实用新型的电芯和电池包可用于车辆、航空器、船舶用电池包及储能系统堆栈，电池电芯或者电芯组合构成的异形模组热均衡技术方案。采用此技术的电芯或者电芯组合构成的异形模组，在构成驱动车辆的动力电池包及储能堆栈时能够快速与外部进行热量交换，电芯内部温度场均匀。电芯及电芯组合构成的异形模组外部传感采集的温度精确接近于电芯或者电芯组合构成的异形模组内部温度。为控制系统提供真实、精确的电池温度，以便在控制模型计算中更好的进行热管理、充电、放电、均衡控制。从而提高电池充放电效率，精确的soh管理，提高电池使用寿命。
43.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文。