本申請涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電池夾具，其用于連接多個電池單體而形成電池模組。

背景技術(shù)：

鋰離子可充電池是當(dāng)前比能量最高，使用壽命最長的蓄電池，其技術(shù)已經(jīng)成熟，生產(chǎn)量巨大，已走入人民生活的各個領(lǐng)域?，F(xiàn)有的圓柱形鋰離子電池模組一般包括全絕緣材質(zhì)的且其上開設(shè)眾多電池插裝孔的電池夾具、分別嵌入各個電池插裝孔中的眾多電池串聯(lián)片、同時(shí)嵌入各個電池插裝孔中且與各個電池串聯(lián)片接觸連接的一張并聯(lián)網(wǎng)、分別插設(shè)在各個電池插裝孔中且與對應(yīng)電池串聯(lián)片相連(直接接觸連接或焊接)的眾多電池單體。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，這些電池單體依靠前述并聯(lián)網(wǎng)相互并聯(lián)，依靠前述串聯(lián)片與插入電池夾具另一側(cè)的電池單體實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，如此將多個電池模組組裝在一起而形成大容量的鋰離子電池。

但是鋰離子電池模組的一些致命弱點(diǎn)并未從根本上徹底解決，如安全性，仍有起火爆炸的危險(xiǎn)。從事該行業(yè)的工程技術(shù)人員正在采取多種措施消除這種危險(xiǎn)。例如中國專利申請cn101369649a中提出了一種電池連接機(jī)構(gòu)，用一種彈性連接片夾持圓柱電池的負(fù)極殼實(shí)現(xiàn)電連接,從而免除了對負(fù)極的焊接加工，消除了焊接熱可能對電池核心構(gòu)件造成的傷害。不僅提高了安全性，而且提高了電池組的加工性能和剛性，更適合于機(jī)械化操作。2012年河南科隆集團(tuán)也提出了相似的專利，說明了此方法的有效性。但是此方法的彈簧片觸點(diǎn)少，電阻仍嫌大。而且，向外擴(kuò)展不方便，散熱也不理想。

目前大多數(shù)企業(yè)做電池組裝的方法依然是用薄金屬連接片和電池的正負(fù)極焊接，達(dá)到串聯(lián)和并聯(lián)。連接片很薄，窄而長，導(dǎo)電能力差，連接電阻高，能耗大。而且能耗轉(zhuǎn)為發(fā)熱，促進(jìn)電池溫度上升。溫度升高會縮短電池的使用壽命。更不要說負(fù)極焊接帶來的潛在危險(xiǎn)。

為了提高電池的散熱能力也創(chuàng)造出很多很好的方法。例如張恒運(yùn)等在中國專利申請cn201610144883.2中提出給電池加導(dǎo)熱套筒和導(dǎo)熱管，并用調(diào)溫氣體或液體將熱量排出。使不同位置的電池在大電流充電時(shí)最高溫度溫差縮小到只有1.5℃.古煥隆等在中國專利申請cn2009102097104中提出在電池組內(nèi)灌注導(dǎo)熱膠，也有很好的效果。

王懷云在中國專利申請cn201220400944.4中提出，用薄金屬板拉伸出多個電池插孔的并聯(lián)框架，插孔周邊帶彈性爪固定電池負(fù)極，實(shí)現(xiàn)多電池并聯(lián)。不僅連接方便且導(dǎo)熱性良好。

用連接片焊接正負(fù)極做組合連接，連接電阻高。尤其是對負(fù)極焊接，焊接熱傳到電池內(nèi)部，靠近焊接處有隔膜極板等核心構(gòu)件，它們都怕熱。若將它們燙傷，有可能在使用中發(fā)展成為內(nèi)短路。而內(nèi)短路有轉(zhuǎn)化為熱失控的危險(xiǎn)，熱失控是引起失火爆炸的重要原因。而且用連接片焊接的組件松散，操作中移動困難，大件更難于加工，不適合于機(jī)械化作業(yè)。

用彈簧片(帶有彈爪的串聯(lián)片)的方法去掉了負(fù)極焊接，但是用燕尾和燕尾槽向外擴(kuò)展很麻煩，而且散熱不太好。加導(dǎo)熱套導(dǎo)熱管和導(dǎo)熱膠的散熱效果很好，但這些附加件除了調(diào)溫沒有其他用處，提高了成本和復(fù)雜性。多孔并聯(lián)框架既導(dǎo)電好又散熱好，但是幾十個孔同時(shí)沖壓、拉伸，加工困難。而且由于結(jié)構(gòu)限制，彈性爪很短，因此彈力很難控制，插入的電池也容易歪斜。

并聯(lián)網(wǎng)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)各電池的并聯(lián)，但是其在裝配時(shí)需要與電池串聯(lián)片焊接固定，裝配困難。此外，雖然并聯(lián)網(wǎng)與電池單體接觸連接，能夠在一定程度上吸收并傳遞電池的熱量，但是由于并聯(lián)網(wǎng)非常薄，其傳熱速度非常慢。而且并聯(lián)通常嵌入電池夾具內(nèi)，其很難與外界散熱機(jī)構(gòu)的直接連接，并不能將熱量導(dǎo)出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請目的是：針對上述技術(shù)問題，本申請?zhí)岢鲆环N新型結(jié)構(gòu)的電池夾具，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，裝配方便，且具有優(yōu)良的導(dǎo)電能力和散熱能力。

本申請的技術(shù)方案是：一種用于電池模組的電池夾具，其上設(shè)置有若干用于插裝電池單體的電池插裝孔，所述電池夾具包括位于下層的一絕緣支架和位于上層的一導(dǎo)電支架，所述絕緣支架與所述導(dǎo)電支架緊挨布置且相互固定，所述絕緣支架上制有若干絕緣支架孔，所述導(dǎo)電支架上制有若干導(dǎo)電支架孔，所述絕緣支架孔和導(dǎo)電支架孔共同形成所述電池插裝孔。

本申請?jiān)谏鲜黾夹g(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括以下優(yōu)選方案：

還包括嵌于所述電池插裝孔中的電池串聯(lián)片1，所述電池串聯(lián)片1與所述導(dǎo)電支架孔401的孔壁彈性接觸連接。

所述絕緣支架孔和所述導(dǎo)電支架孔均為圓孔。

所述絕緣支架孔的軸線上端成型有一圈徑向向內(nèi)凸出的環(huán)形凸緣。

所述導(dǎo)電支架為金屬材質(zhì)，優(yōu)選為鋁制。

所述導(dǎo)電支架包括若干個呈矩陣分布且相互平行的金屬管以及固定圍設(shè)在所述金屬管外圍的側(cè)圍板，這些金屬管焊接固定或燒結(jié)固定在一起。

所述導(dǎo)電支架為其上開設(shè)有若干通孔的鋁板。

所述導(dǎo)電支架和絕緣支架的外輪廓均為矩形，且二者的外緣邊平齊布置。所述導(dǎo)電支架在所述電池插裝孔軸線方向的厚度尺寸不小于5mm。

所述導(dǎo)電支架與絕緣支架是通過固定銷固定連接在一起的，所述導(dǎo)電支架和絕緣支架均分別開設(shè)有若干銷孔，所述固定銷固定塞嵌于所述導(dǎo)電支架和絕緣支架的銷孔中，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電支架與絕緣支架的固定連接。

本申請的優(yōu)點(diǎn)是：

1、本申請一改傳統(tǒng)電池夾具的結(jié)構(gòu)，將其設(shè)置成上下分布的絕緣支架和導(dǎo)電支架兩層結(jié)構(gòu)，電池串聯(lián)片裝入電池插裝孔中后與導(dǎo)電支架自然接觸而且接觸面積大，從而借助導(dǎo)電支架實(shí)現(xiàn)模組中各個電池的并聯(lián)連接，而且導(dǎo)電支架不同于傳統(tǒng)的并聯(lián)網(wǎng)，其具有較大的厚度，與電池及電池串聯(lián)片的接觸面積較大，可迅速吸收并傳遞電池的熱量。同時(shí)，在電池溫度較低時(shí)，導(dǎo)電支架也能夠?qū)⑼饨缂訜嵩O(shè)備的熱量迅速傳輸至電池。

2、該電池夾具中帶有強(qiáng)度較高的金屬材質(zhì)的并聯(lián)條，其抗沖擊震動能力強(qiáng)。

3、導(dǎo)電支架和每個電池單體連接不僅有好的導(dǎo)電性，且導(dǎo)熱好。通過金屬導(dǎo)電支架可以將中間電池的熱量迅速的傳遞到最末端，并且末端有散熱引出片，可以和其他散熱機(jī)構(gòu)連接，提高了散熱能力。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實(shí)施例一中電池模組的總裝圖；

圖2為本申請實(shí)施例一中電池模組的分解圖；

圖3為本申請實(shí)施例一中絕緣支架的局部放大圖；

圖4為本申請實(shí)施例一中大容量鋰離子電池的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本申請實(shí)施例二中電池模組的總裝圖；

圖6為本申請實(shí)施例二中電池模組的分解圖；

圖7為本申請實(shí)施例二中電池串聯(lián)片和ptc元件的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-電池串聯(lián)片，2-電池單體，3-絕緣支架，301-絕緣支架孔，301a-環(huán)形凸緣，4-導(dǎo)電支架，401-導(dǎo)電支架孔，5-固定銷，6-ptc元件。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對上述方案做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說明本申請而不限于限制本申請的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。

本文中所說的上、下、左、右等指示方位的字詞僅是針對所示結(jié)構(gòu)在對應(yīng)附圖中位置而言。本文中為部件所編序號本身，例如“第一”、“第二”等，僅用于區(qū)分所描述的對象，不具有任何順序或技術(shù)含義。而本申請所說“連接”、“聯(lián)接”，如無特別說明，均包括直接和間接連接(聯(lián)接)。

實(shí)施例一：

圖1至圖4示出了本申請這種電池夾具在一電池模組中的一個具體應(yīng)用例，該電池模組為圓柱形的鋰離子電池模組，其與傳統(tǒng)電池模組相同的是，也包括電池夾具(行業(yè)內(nèi)也稱電池連接支架)，電池夾具上制有呈矩陣分布的眾多電池插裝孔，每個電池插裝孔中均嵌設(shè)有一個電池串聯(lián)片1，而且每個電池插裝孔中均插設(shè)一顆圓柱形的鋰離子電池單體2。具體的，本實(shí)施例中，電池單體2的負(fù)極端插設(shè)在電池夾具的電池插裝孔中，并且與電池插裝孔中的電池串聯(lián)片1相連接。

本實(shí)施例的關(guān)鍵改進(jìn)在于上述電池夾具采用了一種全新的結(jié)構(gòu)形式，如圖1，其主要由位于下層的一絕緣支架3和位于上層的一導(dǎo)電支架4構(gòu)成，絕緣支架3與導(dǎo)電支架4緊挨布置且相互固定。絕緣支架3上制有呈矩陣分布的眾多絕緣支架孔301，導(dǎo)電支架4上制有呈矩陣分布的眾多導(dǎo)電支架孔401。絕緣支架孔301和導(dǎo)電支架孔401共同形成上述的電池插裝孔，電池串聯(lián)片1與導(dǎo)電支架孔401的孔壁彈性接觸連接，如此使得經(jīng)過電池串聯(lián)片1的電流能夠流向?qū)щ娭Ъ?。

電池串聯(lián)片1與導(dǎo)電支架4上導(dǎo)電支架孔401的孔壁接觸連接，而電池串聯(lián)片1又與對應(yīng)的電池單體2相連，如此使得連接在同一導(dǎo)電支架4中的各個電池單體借助導(dǎo)電支架4并聯(lián)連接，從而省去了傳統(tǒng)的并聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。并且，由于導(dǎo)電支架4為金屬材質(zhì)且具有一定的厚度，其具有很好的導(dǎo)熱和散熱能力，能夠快速吸收并向外傳遞各電池單體2的熱量，從而大大提高了該電池模組的散熱性能。

上述導(dǎo)電支架4和絕緣支架3的外輪廓均近似呈矩形，且二者的外緣邊平齊布置，使得多個這種結(jié)構(gòu)的電池模組串并聯(lián)組合在一起而構(gòu)成大容量電池時(shí)，相鄰兩電池模組依靠導(dǎo)電支架4相互支撐，保證大容量電池的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。實(shí)際應(yīng)用時(shí)可將導(dǎo)電支架4與外界散熱機(jī)構(gòu)(比如電池箱的箱體內(nèi)壁、或者換熱器的換熱面)相連，以將其吸收的熱量向外傳遞出去。

為了進(jìn)一步提升該電池模組的散熱性能，最好將電池單體2與導(dǎo)電支架孔401的孔壁相接觸，而且最好保證導(dǎo)電支架4的在所述電池插裝孔軸線方向的厚度尺寸不小于5mm。

上述絕緣支架3為塑料材質(zhì)，其整體注塑而成。導(dǎo)電支架4為導(dǎo)熱性能好的金屬材質(zhì)，本例具體為鋁制。本實(shí)施例中，所述導(dǎo)電支架4包括多個呈矩陣分布且相互平行的金屬管(鋁管)，這些金屬管焊接固定(或燒結(jié)固定)在一起，而且在這些金屬管的外圍固定有一圈側(cè)圍板，該圈側(cè)圍板形成導(dǎo)電支架4的矩形外輪廓。

而且，本實(shí)施例中，電池串聯(lián)片1與電池單體2并不是直接連接在一起的，而是在二者之間設(shè)置有ptc元件6，電流必須經(jīng)過該ptc元件6才能由電池單體2流向電池串聯(lián)片1，以對電池進(jìn)行過流保護(hù)。當(dāng)某個電池單體2出現(xiàn)故障而產(chǎn)生大電流時(shí)，與之相連的ptc元件6及時(shí)斷開該電池單體2，避免發(fā)生安全事故。

本實(shí)施例中，上述ptc元件6焊接在電池串聯(lián)片1和電池單體2之間。

電池單體2為圓柱形結(jié)構(gòu)，故而本實(shí)施例將電池夾具上的電池插裝孔設(shè)置成圓孔結(jié)構(gòu)，以更好地插設(shè)電池單體2。自然，構(gòu)成電池插裝孔的絕緣支架孔301和導(dǎo)電支架孔401也為圓孔結(jié)構(gòu)。

為了防止電池串聯(lián)片1受到電池單體2的軸向抵壓力而脫離電池插裝孔，本實(shí)施例中，絕緣支架3上絕緣支架301的孔壁處形成有一圈徑向向內(nèi)凸起的環(huán)形凸緣301a，該環(huán)形凸緣301a用于對電池單體和電池串聯(lián)片進(jìn)行限位，防止電池串聯(lián)片1受到電池單體2的軸向抵壓力而脫離電池插裝孔。

裝配完成后，在圖1中，電池串聯(lián)片1和電池單體2分別位于環(huán)形凸緣301a的軸向兩側(cè)，電池串聯(lián)片1和電池單體2通過焊接在二者之間的ptc元件6固定連接。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可配置多個圖1所示的電池模組，將其中一個電池模組上各電池單體2的下端(負(fù)極端)插入另一個電池模組上電池夾具的上部、并與該另一個電池模組上電池夾具中的電池串聯(lián)片連接，如此實(shí)現(xiàn)兩電池模組的串聯(lián)連接。多個圖1所示的電池模組串并聯(lián)組合在一起而構(gòu)成大容量鋰離子電池。

比如，圖4示出了一種大容量鋰離子電池(或稱大容量鋰離子電池組)的結(jié)構(gòu)，其包括三個圖1所示的電池模組，這三個電池模組上下插接而相互串聯(lián)，并在兩端設(shè)置并聯(lián)體，從而形成大容量電池。

實(shí)施例二：

圖5至圖7示出了本申請這種電池夾具應(yīng)用在另一電池模組中的一個具體應(yīng)用例，本實(shí)施例中電池模組的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一中電池模組的結(jié)構(gòu)基本一致，主要不同在于以下幾點(diǎn)：

第一，本實(shí)施例中導(dǎo)電支架4與實(shí)施例一中導(dǎo)電支架的結(jié)構(gòu)形式不同，本例中的導(dǎo)電支架4是一塊其上開設(shè)有若干通孔(這些通孔構(gòu)成所說的導(dǎo)電支架孔)的鋁板，而并非用多個金屬管排布在一起在焊接或燒結(jié)固定形成。該導(dǎo)電支架4可通過鋁材鑄造而成。相比于實(shí)施例一，本實(shí)施例這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電支架4整體性更強(qiáng)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更高。缺點(diǎn)在于用材較多，重量大。

第二，本實(shí)施例中，導(dǎo)電支架4與絕緣支架3是通過固定銷5固定連接在一起的。具體地，導(dǎo)電支架4和絕緣支架3上開設(shè)有多個孔徑較小的銷孔(圖中未標(biāo)注)，固定銷5固定塞嵌于導(dǎo)電支架4和絕緣支架3的銷孔中，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電支架4與絕緣支架3的固定連接。該固定銷5通常采用具有一定變形能力的塑料材質(zhì)或橡膠材質(zhì)。

第三，對比圖2和圖7，本實(shí)施例中電池串聯(lián)片1的結(jié)構(gòu)形式與實(shí)施例一中電池串聯(lián)片有所不同。

需要說明的是，本申請這種電池夾具在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，也可以不配合電池串聯(lián)片而單獨(dú)使用，只需將電池的極端插入電池插裝孔中，并保證電池極端與導(dǎo)電支架孔401直接電接觸連接，從而實(shí)現(xiàn)各電池間的并聯(lián)連接。上下層電池均插入電池插裝孔中并且正負(fù)極端直接接觸，而實(shí)現(xiàn)上下層電池的串聯(lián)連接。

上述實(shí)施例只為說明本申請的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓人們能夠了解本申請的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本申請的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本申請主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。