一种适用于大型圆柱形外壳的电池封装结构

技术领域

本发明属于电池封装技术领域，具体涉及一种适用于大型圆柱形外壳的电池封装结构。

背景技术

随着社会的不断进步与发展，世界范围内能源短缺、环境污染等问题日益突出，而锂离子电池由于具有工作电压高、比能量高、自放电率低以及对环境无污染的优势，主要作为动力电池广泛应用在各个领域中。

为了保证锂离子电池的使用安全稳定性，在使用前需要对多组锂离子电池进行装配封装，通过封装的方式使得多组锂离子电池配合形成电池模组，从而起到提供动力能源的作用，目前常见的电池封装结构根据结构不同可以分为：圆柱形电池封装结构、方形电池封装结构以及软包电池封装结构几类，其中，圆柱形电池封装结构由于具有锂离子电池一致性较高、电池产品良率高以及生产成本低的优点应用较为广泛。

现有技术中的圆柱形电池封装结构大多采用钢壳或铝壳对多个电池组进行封装保护，内部锂离子电池的模块化程度较低，多组锂离子电池的安装便捷性较差，空间利用率较低，对锂离子电池进行圆柱形封装的可靠性与实用性较差。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种适用于大型圆柱形外壳的电池封装结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于大型圆柱形外壳的电池封装结构，以解决上述圆柱形封装机构的空间利用率低、封装可靠性与实用性较差的问题。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种适用于大型圆柱形外壳的电池封装结构，包括：圆筒壳体、多组模块化电池装配机构、装配导向机构、一对法兰连接机构。

多组所述模块化电池装配机构设于所述圆筒壳体内，所述模块化电池装配机构包括多组电路板，多组所述电路板的一侧均设有多个均匀分布的方形框架，多个所述方形框架内均设有电池，所述电路板与多个电池电性连接，多个所述方形框架的外侧套设有打包带，多组所述电路板的两侧均连接有底板。

所述装配导向机构设于所述圆筒壳体与多组模块化电池装配机构之间，所述装配导向机构包括多组横筋，多组所述横筋均匀分布于圆筒壳体内，且多组所述横筋与圆筒壳体的内壁均固定连接，多组所述横筋之间固定连接有多个均匀分布的纵筋，多个所述纵筋远离横筋的一侧套设有U型铝型材，所述纵筋与U型铝型材之间设有垫板。

一对所述法兰连接机构对称分布于所述圆筒壳体的两端，所述法兰连接机构包括法兰连接环，所述法兰连接环与圆筒壳体固定连接。

进一步地，所述电路板与底板对应位置均开设有固定孔。便于通过开设固定孔对螺栓连接件提供安装空间，从而便于对电路板与底板进行装配固定。从而便于通过一对底板对多个电池进行辅助夹持限位，提高了对多个电池进行装配固定的稳定性。所述固定孔内连接有螺栓连接件，所述电路板与底板通过螺栓连接件进行连接。通过螺栓连接件对电路板与底板进行连接固定的方式提高了对多个电池进行装配的稳定性。

进一步地，所述电路板的个数为3组，3组所述电路板呈品字形排列。通过将3组电路板呈品字形排列的方式提高了圆筒壳体的空间利用率。且3组所述电路板采用串联或并联的方式电性连接。便于通过对3组电路板进行串联或并联，对多个电池起到连接导通的作用。多个所述电池通过极耳与底板电性连接。便于通过电路板对多个电池进行电性连接的方式对多个电池进行导通控制。

进一步地，所述底板远离方形框架的一侧均固定连接有多个辅助顶块。通过多个辅助顶块对多个相邻的底板起到支撑限位的作用，提高了底板对多个电池进行辅助装配固定的稳定性。

进一步地，所述底板的外侧开设有多个均匀分布的固定凹槽，多个所述固定凹槽与U型铝型材对应设置。便于通过固定凹槽与U型铝型材的相互配合对底板起到装配导向限位的作用，简化了对多个底板进行装配的便捷性与准确性。且多个所述固定凹槽内均开设有锁止螺纹孔。通过锁止螺纹孔与沉头螺钉相互配合的方式使得U型铝型材与底板固定连接，从而进一步提高了对多个电池进行装配限位的稳固性。

进一步地，多个所述横筋与纵筋均采用焊接的方式与圆筒壳体的内壁固定连接。通过焊接的方式对横筋与纵筋进行连接，提高了对横筋与纵筋进行连接固定的稳定性。避免了横筋与纵筋在使用过程中出现连接不稳定而脱落的情况。

进一步地，所述U型铝型材、垫板与纵筋之间连接有多个固定螺栓件。通过多个固定螺栓件对纵筋、U型铝型材与垫板起到连接固定的作用。所述U型铝型材内连接有沉头螺钉，所述U型铝型材与底板通过沉头螺钉相连接。便于通过沉头螺钉对U型铝型材与底板进行连接固定，提高了对底板进行固定限位的稳定性。

进一步地，所述法兰连接环远离圆筒壳体的一侧套设有O型橡胶垫圈。通过设置垫板对法兰连接环与连接导向件起到连接缓冲的作用，提高了对法兰连接环与连接导向件进行装配连接的稳定性。所述法兰连接环远离圆筒壳体的一侧设有连接导向件。便于通过对连接导向件进行连接的方式使得圆筒壳体与外部设备进行连接。

进一步地，所述连接导向件内设有梯形垫圈，所述梯形垫圈与法兰连接环相匹配。通过梯形垫圈对连接导向件与梯形垫圈起到密封防护的作用，提高了法兰连接环与连接导向件的连接密封性。

进一步地，所述连接导向件的外侧开设有多个均匀分布的连接固定孔，多个所述连接固定孔内均设有螺栓，所述法兰连接环、O型橡胶垫圈与连接导向件在多个螺栓的作用下进行连接。便于通过多个螺栓对法兰连接环与连接导向件进行装配固定。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过圆柱形电池封装结构的设置，显著提高了圆柱形电池模组内部锂离子电池的模块化程度，简化了对多组锂离子电池进行安装的便捷性，大大提高了空间利用率，增强了对锂离子电池进行圆柱形封装的可靠性与实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中一种适用于大型圆柱形外壳的电池封装结构的立体图；

图2为图1中A处结构示意图；

图3为本发明一实施例中一种适用于大型圆柱形外壳的电池封装结构的部分结构示意图；

图4为图3中B处结构示意图；

图5为本发明一实施例中模块化电池装配机构的立体图；

图6为图5中C处结构示意图；

图7为本发明一实施例中模块化电池装配机构的部分结构示意图；

图8为本发明一实施例中电池装配示意图；

图9为图8中D处结构示意图；

图10为本发明一实施例中装配导向机构的示意图；

图11为图10中E处结构示意图；

图12为本发明一实施例中装配导向机构的部分结构示意图；

图13为图12中F处结构示意图；

图14为本发明一实施例中一种适用于大型圆柱形外壳的电池封装结构的第二部分结构示意图；

图15为本发明一实施例中法兰连接机构的立体图；

图16为本发明一实施例中法兰连接机构的结构示意图。

图中：1.圆筒壳体、2.模块化电池装配机构、201.电路板、202.方形框架、203.电池、204.打包带、205.底板、206.辅助顶块、3.装配导向机构、301.横筋、302.纵筋、303.U型铝型材、304.垫板、305.固定螺栓件、306.沉头螺钉、4.法兰连接机构、401.法兰连接环、402.O型橡胶垫圈、403.连接导向件、404.梯形垫圈、405.螺栓。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明公开了一种适用于大型圆柱形外壳的电池封装结构，参考图1-图16所示，包括：圆筒壳体1、多组模块化电池装配机构2、装配导向机构3、一对法兰连接机构4。

参考图3-图5所示，多组模块化电池装配机构2设于圆筒壳体1内。模块化电池装配机构2包括多组电路板201。通过多组电路板201对多个电池203起到连接导通的作用。同时，便于通过将多组电路板201品形设置提高了圆筒壳体1的空间利用率。

参考图5-图9所示，多组电路板201的一侧均设有多个均匀分布的方形框架202。通过方形框架202对电池203起到装配限位的作用，通过方形框架202对单个电池203进行独立装配的方式对多个方形框架202起到分隔限位的作用，为后续对单个电池203的拆装更换提供了便捷性。

参考图5-图9所示，多个方形框架202内均设有电池203，电路板201与多个电池203电性连接。通过多个电池203提供动力来源。多个方形框架202的外侧套设有打包带204，通过打包带204对多个电池203与方形框架202起到连接固定的作用。多组电路板201的两侧均连接有底板205。便于通过一对方形框架202对多组电池203起到夹持限位的作用。

具体地，通过一对底板205、多个方形框架202、电池203与打包带204的相互配合形成模块化电池模组，提高了对锂离子电池进行装配的模块化程度与装配便捷性。

其中，电路板201与底板205对应位置均开设有固定孔。便于通过开设固定孔对螺栓连接件提供安装空间，从而便于对电路板201与底板205进行装配固定。从而便于通过一对底板205对多个电池203进行辅助夹持限位，提高了对多个电池203进行装配固定的稳定性。

具体地，固定孔内连接有螺栓连接件，电路板201与底板205通过螺栓连接件进行连接。通过螺栓连接件对电路板201与底板205进行连接固定的方式提高了对多个电池203进行装配的稳定性。

参考图5-图9所示，电路板201的个数为3组，3组电路板201呈品字形排列。通过将3组电路板201呈品字形排列的方式提高了圆筒壳体1的空间利用率。且3组电路板201采用串联或并联的方式电性连接。便于通过对3组电路板201进行串联或并联，对多个电池203起到连接导通的作用。多个电池203通过极耳与底板205电性连接。便于通过电路板201对多个电池203进行电性连接的方式对多个电池203进行导通控制。

参考图5所示，底板205远离方形框架202的一侧均固定连接有多个辅助顶块206。通过多个辅助顶块206对多个相邻的底板205起到支撑限位的作用，提高了底板205对多个电池203进行辅助装配固定的稳定性。

具体地，底板205的外侧开设有多个均匀分布的固定凹槽，多个固定凹槽与U型铝型材303对应设置。便于通过固定凹槽与U型铝型材303的相互配合对底板205起到装配导向限位的作用，简化了对多个底板205进行装配的便捷性与准确性。且多个固定凹槽内均开设有锁止螺纹孔。通过锁止螺纹孔与沉头螺钉306相互配合的方式使得U型铝型材303与底板205固定连接，从而进一步提高了对多个电池203进行装配限位的稳固性。

参考图10-图13所示，装配导向机构3设于圆筒壳体1与多组模块化电池装配机构2之间。便于通过装配导向机构3对多组底板205起到装配限位导向的作用，提高了对多组底板205进行装配的便捷性与稳定性。

参考图10-图13所示，装配导向机构3包括多组横筋301，多组横筋301均匀分布于圆筒壳体1内，且多组横筋301与圆筒壳体1的内壁均固定连接，多组横筋301之间固定连接有多个均匀分布的纵筋302。通过横筋301与纵筋302的相互配合对圆筒壳体1起到强度加强的作用。同时，纵筋302可对U型铝型材303起到装配限位的作用。

优选地，多个横筋301与纵筋302均采用焊接的方式与圆筒壳体1的内壁固定连接。通过焊接的方式对横筋301与纵筋302进行连接，提高了对横筋301与纵筋302进行连接固定的稳定性。避免了横筋301与纵筋302在使用过程中出现连接不稳定而脱落的情况。

参考图10-图13所示，多个纵筋302远离横筋301的一侧套设有U型铝型材303。通过U型铝型材303与底板205上固定凹槽的相互配合，使得多个U型铝型材303对多个底板205起到装配限位的作用。纵筋302与U型铝型材303之间设有垫板304。通过垫板304对U型铝型材303与纵筋302起到支撑限位的作用。

优选地，垫板304为聚四氟乙烯板，聚四氟乙烯板具有耐高温、耐腐蚀、无污染的优点。

参考图12-图13所示，U型铝型材303、垫板304与纵筋302之间连接有多个固定螺栓件305。通过多个固定螺栓件305对纵筋302、U型铝型材303与垫板304起到连接固定的作用。U型铝型材303内连接有沉头螺钉306，U型铝型材303与底板205通过沉头螺钉306相连接。便于通过沉头螺钉306对U型铝型材303与底板205进行连接固定，提高了对底板205进行固定限位的稳定性。

参考图1所示，一对法兰连接机构4对称分布于圆筒壳体1的两端，法兰连接机构4包括法兰连接环401，法兰连接环401与圆筒壳体1固定连接。便于通过法兰连接环401对圆筒壳体1与外接设备进行连接。

优选地，法兰连接环401采用焊接的方式与圆筒壳体1固定连接。

参考图15-图16所示，法兰连接环401远离圆筒壳体1的一侧套设有O型橡胶垫圈402。通过设置垫板304对法兰连接环401与连接导向件403起到连接缓冲的作用，提高了对法兰连接环401与连接导向件403进行装配连接的稳定性。法兰连接环401远离圆筒壳体1的一侧设有连接导向件403。便于通过对连接导向件403进行连接的方式使得圆筒壳体1与外部设备进行连接。

参考图15-图16所示，连接导向件403内设有梯形垫圈404，梯形垫圈404与法兰连接环401相匹配。通过梯形垫圈404对连接导向件403与梯形垫圈404起到密封防护的作用，提高了法兰连接环401与连接导向件403的连接密封性。

参考图15-图16所示，连接导向件403的外侧开设有多个均匀分布的连接固定孔，多个连接固定孔内均设有螺栓405，法兰连接环401、O型橡胶垫圈402与连接导向件403在多个螺栓405的作用下进行连接。便于通过多个螺栓405对法兰连接环401与连接导向件403进行装配固定。

具体使用时，通过方形框架202对电池203进行装配限位，并采用多打包带204对多个装配好的方形框架202、电池203进行打包连接，并将多个电池203的极耳与电路板201连接，使得电路板201与多个电池203进行导通，通过电路板201、方形框架202、电池203与打包带204装配形成模块化电池模组。

将3组模块化电池模组按照品字形排列，并采用螺栓连接件将一对底板205与方形框架202相连接，通过一对底板205对3组模块化电池模组进行固定装配。

随后，将多个U型铝型材303安装在底板205的固定凹槽内，通过多个沉头螺钉306对U型铝型材303与底板205进行装配连接，采用焊接的方式将横筋301与纵筋302固定在圆筒壳体1的内壁上，随后，在U型铝型材303与纵筋302的配合作用下将模块化电池模组送入到圆筒壳体1内，并在U型铝型材303与纵筋302之间安装垫板304，通过多个固定螺栓件305对纵筋302、U型铝型材303与垫板304进行固定装配。

此外，可通过焊接的方式将一对法兰连接环401固定在圆筒壳体1的两端，并通过多个螺栓405对法兰连接环401、O型橡胶垫圈402与连接导向件403进行连接固定，在使用过程中，可通过对连接导向件403进行连接的方式对圆筒壳体1进行装配连接。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。