[实用新型]集流体以及采用该集流体的电池包

说明书

[技术领域]

本实用新型涉及一种用于电池包的集流体；另外，本实用新型还涉及一种采用了该集流体的电池包。

[背景技术]

随着石油资源的日益减少和环境的污染日渐严重，保护环境，节能减排成了目前世界上的潮流和趋势。在这个背景下，近年来，以电池为主要动力源或者部分动力源的电动车辆(主要包括混合动力车，插电式混合动力车，纯电动车)逐渐出现并日益增多，电动车辆的碳排放量要小于传统内燃机汽车，纯电动车的碳排放甚至为零，并且具有能量转换效率高的特点，这使得人们将电动汽车视为未来替代内燃机车的一个重要选择。

目前，电动汽车动力电池的主要选择是锂离子电池，传统的圆柱型锂离子电池(常见的有18650型，26650型)虽然已经广泛地应用于3C产品(手机，电脑，数码相机)的电源，但是传统锂离子电池由于其本身材料的性质以及形状设计的影响，容易产生热失控现象，在笔记本电脑电池领域就发生过多次锂离子电池燃烧导致召回的事件。这使得人们将锂离子电池在应用于电动车领域时，面临着安全性的考验。所以，为了提高锂离子电池的安全性能，近年来，人们相继开发出一些新型结构的锂离子电池，例如软包电池(soft-bag battery或称coffee-bag battery)，方形电池(Prismatic battery或称Prismatic pouch battery)，与传统的圆柱形锂离子电池相比，软包电池或者方形电池一般呈扁平状，在电池的一侧或者相对的两侧具有极耳，极耳一般也呈扁平状，软包电池一般采用铝塑膜为外壳，方形电池可以采用金属材料构成扁平长方体状外壳，也可以采用铝塑膜外壳。软包电池或者方形电池具有比圆柱形的锂离子电池具有更好的散热性能。所以，目前多数电动汽车采用软包电池单体或者方形电池单体来构成动力电池包。

在发展电动汽车动力电池包的过程中，一个核心问题就是电池成组技术，家用电动汽车(尤其是纯电动汽车)的动力电池组一般储能都在20kWh以上，而纯电动公交车，卡车的动力电池组的储能甚至可以达到上百kWh。如此巨大的能量，往往需要上百个上千个甚至上万个电池单体来构成一个电池包。对于电池成组技术是巨大的考验。虽然软包或者方形电池的散热性能要优于普通圆柱形锂离子电池，但是，当数目巨大的电池单体(或称之为电芯)集合在一个非常有限的电池包空间内时，发热量是巨大的，电池包内“热点”区域的出现难以避免，热点区域的出现又会进一步导致电池包内的环境参数不均匀，进而影响电池单体间不一致性的扩大，最终会导致电池包的损坏甚至影响整车安全问题，所以，目前为止，电芯散热问题仍然是电动汽车用电池包设计中相当困难的一个方面。目前，对于整个电池包的散热，主要有风冷和液冷这两种方法，或者两种方法联合使用。风冷是利用自然风或者空调冷风穿过电池包内的风道来对电池包进行冷却。液冷则是通过冷却液流过设置在电池包内的管路，来带走电池包内的热量，而无论是风冷或者是液冷，一般都需要借助散热部件(一般为散热片)将电池包内叠加或堆积的电芯所产生的热量导出后，再通过冷风或者冷却液将这些热量带走。

在软包或者方形电芯所组成的电池包中，目前常见的布局设计是：见图1和图2，图1为一种软包电池包的一个部分示意图，图2为图1的左视图：多个软包或者方形电池叠加并联连接(串联也可以)，每个电芯的正极极耳均与集流体相连接，集流体一般为铜质材料构成，一般而言为一块铜板。集流体与整个电池包的输出端相连接。在两个相邻的电芯中间设置有一个散热片，散热片一般为铝质，其宽度一般大于电芯的宽度。电芯所发出的热量通过散热片散发到电芯所在区域的外侧，然后再通过风冷或者液冷的方法进行散热。这种设计虽然利用了金属材料的优良导热性将电芯所发出的热量导出，但是在实际中的整体应用效果却不尽如人意。原因主要有：一方面，单体电芯在使用时，不同的区域所产生的热量值是不同的，因为极耳作为电芯的电流汇集流出/流入区域，其负担了整个电芯的电流强度(一般可以达到几十安培)，而电流所产生的热量值是和电流强度的平方成正比，所以极耳区域产生的热量是较多的，但是目前的设计却没有考虑到极耳区域热量的导出；另一方面，作为整个电池包的输出部分，通过集流体的电流强度是更为巨大的(一般可以达到上百安培)，目前的设计同样没有考虑到集流体部分的热量导出问题，集流体本身也易于由于过热而发生故障(比如引燃了周围的电缆)甚至熔断。

[实用新型内容]

本实用新型的目的即是针对上述问题，提供一种散热效果好的集流体。本实用新型的另一个目的是：提供一种散热效果好，可靠性高的电池包。