一种动力型锂离子电池单体、动力电池包和电动车的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种动力型锂离子电池单体、动力电池包和电动车。


背景技术：

2.目前，应用于电动车的金属外壳结构动力电池单体基本采用单个极耳和极柱进行连接。电芯极片越长，电池单体长时间连续大电流或者高功率放电能力会受到较大限制，甚至导致电芯极耳位置在电池进行长时间的使用过程中容易产生过热及短路现象，进而引发电池安全事故，极大地影响了电池在电动车领域的推广应用。
3.用于电动车的动力电池包主要包括包体和安装在包体内的多个电池模组，每个电池模组由多个单体电池组装而成。由于电池内阻、过流的限制，单体电池的尺寸不会设计太大，当将单体电池组装成电池模组，再将电池模组放置于电池托盘时，由于电池单体电池的尺寸较小、长度较短，单体电池的相对两端无法与电池包中相对设置的两个边梁相适配，因此容纳装置中需要设置横梁和/或纵梁以便于单体电池的装配。
4.然而，随着用户对电动车续航能力的要求逐渐提升，在车身底部空间有限的情况下，采用上述结构的动力电池包会降低包体内部空间的利用率，导致动力电池包中单体电池的体积之和与包体体积的比值过低，能量密度无法满足用户对电动车续航能力的需求，其也逐渐成为制约电动车发展的重要因素。
5.片状电池单体由于具备较小的电池厚度、较窄的宽度以及较大的电池散热面积，故电池单体的散热能力较强，安全性能相对传统的电池单体更为优异。然而，较薄的单体和较大的电池散热面积造成了电池重量比能量较低，同时扁长窄的壳体在电池入壳时需要设计更大的电池松装比，对电池单体电芯的体积能量密度亦有一定降低；此外，由于沿电池长度方向上两侧设立支撑件和排气通道进行电池的绝缘固定和排气，进一步降低了电池包的重量能量密度和体积能量密度，而在电池两端设置极柱及防爆泄压阀不仅导致电池极片在超出一定长度范围后内阻增加，从而急剧降低电池单体的倍率放电性能，不利于提高电池的快速充放电能力，同时亦导致了电池单体只能采用在沿电池厚度方向上进行平行排布的方式，大大降低了电池包组合的自由度，限制了单体电池的使用范围。
6.鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种动力型锂离子电池单体、动力电池包和电动车，其具有结构安全性能高、散热能力强、具有较好的快速充放电能力等优势，有利于在动力电池包内的整体排布，提高了动力电池包的空间利用率，扩大了动力电池包的能量密度和功率密度，进而增强了动力电池包的续航能力。
8.本发明提供一种动力型锂离子电池单体，包括壳体、电池本体和盖板，电池本体包括电芯和设置在电芯最外层的绝缘薄片层，电芯的正负极片具有两个以上的导流极耳，导
流极耳位于电芯高度方向的顶端，电池本体通过盖板封装在壳体内部，在盖板上设有防爆泄压阀、两个以上注液孔和两组以上正负极导流极柱，正负极导流极柱通过汇流条与导流极耳连接，在盖板底部设有绝缘密封件，盖板的绝缘密封件与电池本体的绝缘薄片层热熔连接。
9.本发明对壳体材料不作严格限制，例如可以采用纯铝、铝合金、不锈钢、不锈铁及镀镍碳钢等中的一种，优选为铝合金。
10.本发明的电池本体具有宽度l、高度h和厚度d，电池本体的宽度l大于高度h，电池本体的高度h大于厚度d；对电池本体的宽度l、高度h和厚度d不作严格限制；具体地，电池本体的宽度l可以为1400mm≥l≥500mm，高度h可以为180mm≥h≥80mm，厚度d可以为27mm≥d≥14mm，且宽度l与高度h满足关系：l/h＝3
‑
18。
11.进一步地，电池本体的宽度l与电池本体的能量e满足如下关系：
12.电极材料为磷酸铁锂材料时：l/e＝0.387wh/mm
‑
2.078wh/mm；
13.电极材料为三元材料时：l/e＝0.612wh/mm
‑
3.382wh/mm。
14.本发明对设置在电芯最外层的绝缘薄片层的材质不作严格限制，例如可以采用聚丙烯pp、聚乙烯pe、聚酰亚胺pi等电解液不溶性材质中的一种或多种混合；一方面，绝缘薄片层通过与盖板的绝缘密封件热熔连接，从而起到防止脱落的目的；另一方面，绝缘薄片层具有耐高温以及绝缘隔离作用，以防止电芯局部受热不均导致内部短路现象发生。
15.在本发明中，注液孔、防爆泄压阀和两组以上的正负极导流极柱均位于单体电池高度方向的顶端，对其各自的具体设置方式不作严格限制。例如，两组以上的正负极导流极柱可以对称设置在盖板的两侧，从而有利于电池单体后期的串联组合；防爆泄压阀可以设置在盖板的中心位置，防爆泄压阀能够确保电池本体在出现极端情况气压急剧升高超过设计防爆压力时打开泄压，从而避免出现起火、爆炸等危险情况发生。此外，对注液孔的设置数量不作严格限制，例如可以设置两个以上，以确保电池注液均匀。在本发明中，汇流条的一端可以通过超声波焊接机与正负极片的导流极耳焊接在一起，另一端可以通过激光焊接机与盖板上的正负极导流极柱焊接在一起。
16.上述结构的电池单体散热能力强，在保持电池较高能量密度的基础上提高了电池单体的大电流充放电能力，且利于在动力电池包内的整体排布，从而提高了动力电池包的空间利用率、扩大了动力电池包的能量密度，进而增强了动力电池包的续航能力和安全性能。
17.本发明还提供一种动力电池包，包括包体和至少一个设置在包体内部的电池单体阵列，电池单体阵列由上述动力型锂离子电池单体叠置而成。
18.本发明对动力电池包包体的材质不作严格限制，可以采用本领域的常规材质，例如纯铝、铝合金、铝型材、工程塑料、玄武岩纤维材料等轻量化材料中的一种或多种组合。
19.此外，本发明对动力电池包中的电池单体阵列的设置数量不作严格限制，可根据实际需要合理设置；具体地，电池单体阵列在沿电池厚度方向上可以包含一个方型电池单体阵列，亦可以包含两个方型电池单体阵列，通常最多不超过两个方型电池单体阵列。
20.在本发明中，电池单体阵列中的电池单体串并组合时仅允许单体电池以一并的方式参与串联连接；具体地，多个动力型锂离子电池单体可以通过金属连接器件串联，金属连接器件具有过流熔断保护功能和一定的形变空间。本发明的动力电池包取消了电池的内并
联方式，仅采用多个串联的结构设计有利于提高电池单元的一致性。
21.在本发明的动力电池包中，包体中还可以包括用于对电池单体阵列进行固定的固定件。在本发明中，将与宽度l方向对应的两平行平面的方向设为q方向，在电池包内形成电池放置区，电池单体阵列位于该电池放置区，单体电池沿q方向从电池放置区的一侧延伸到电池放置区的另一侧。本发明的上述动力电池包，通过多个长单体电池形成电池阵列，提高了电池包的电池容量；同时，采用特定范围的宽度l(500mm≤宽度l≤1400mm)，能够提高电池包的空间利用率。
22.对电池单体阵列中电芯的叠片组装工艺不作严格限制，可以采用本领域的常规叠片工艺；特别是，在电池单体阵列的电池单体之间可以设置弹性绝缘隔热胶板，从而起到预留电池单体变形空间的作用，同时在电池单体出现内部短路、外部穿刺等极端危险情况下发生过热反应时能有效地隔绝热量向相邻的电池单体扩散，以保护相邻电池单体及电池包的安全性。
23.本发明的动力电池包可以在包体内部设置底部支撑件、侧面固定件和顶部排气系统，此时底部支撑件、侧面固定件和顶部排气系统可以共同对包体内部的电池单体阵列进行固定。
24.顶部排气系统的基本设置思路为：正对着电池单体上端盖体中心部位的防爆阀设计进气孔，将热失控发生后的气体、火焰等引导到排气通道，经排气通道排向周围环境。此时，顶部排气系统的进气孔与动力型锂离子电池单体的防爆泄压阀相对设置；此外，还可以在顶部排气系统的排气通道末端设有单向开阀系统，既保障了电池包在极端情况下排出气体，又能保证电池包的密封性能，防止外部水汽进入电池包。
25.在本发明的动力电池包中，排气通道在起排气作用的同时还起到电池单体固定的作用，电池包内电池单体之间不需要采用结构胶进行固定，从而有利于电池全生命周期完成后的二次拆解和再利用。此外，排气通道在起排气作用的同时还起到支撑电池包密封盖板的作用，可以提高密封盖板的支撑强度和对电池单体阵列的防护，提高电池包的安全性能。
26.进一步地，在电池单体阵列与底部支撑件之间可以设置弹性绝缘导热硅胶片，其能够在电池阵列出现过热或温度过低时起到导热作用，始终将电池包温度控制在合适的范围，从而提高电池包的使用寿命和续航里程。
27.可以理解，本发明的动力电池包除采用传统的有线充电接口外，还可以包括安装在电池单体阵列底部的温度调节系统以及安装在温度调节系统底部的无线充电系统。对温度调节系统和无线充电系统的具体结构和设置方式不作严格限制，可采用本领域的常规结构和设置方式。
28.温度控制系统的基本设置思路为：集中对电池单体阵列中最易导热的电池单体壳体进行温度控制；温度控制系统可以布置于电池单体阵列的底部，亦可以布置于电池单体阵列的两个侧面，亦或者两者同时采用形成高效双系温度控制系统。
29.更具体地，可以在底部支撑件和/或侧面固定件上设置用于对动力型锂离子电池单体的壳体进行温度控制的温度控制系统；此时，布置于电池单体阵列底部的温度控制系统可以与电池包底部支撑件合二为一，布置于电池单体阵列两个侧面的温度控制系统可以与电池包两个侧面固定件合二为一，温度控制系统的导热介质可以采用液体或者气体。
30.无线充电系统设置在底部支撑件的底部，无线充电系统与电池包底部支撑件底端可以合二为一，此时无线充电系统可以贴合设置在电池包底部支撑件的最下层外表面。此外，可以在电池单体阵列与底部支撑件之间设置绝缘导热胶片，无线充电系统的充电感应线圈及位置感应元件可以注塑在绝缘导热胶片内部。
31.在本发明中，可以将电流连接导线、电压采集线、温度采集系统和顶部排气系统设置在导流极耳凸出结构的小尺寸空间内，并经绝缘导线槽集中进行固定；该排布方式充分利用了极耳等小尺寸凸出结构的空间，有利于在动力电池包内的整体排布，提高了动力电池包的空间利用率并扩大了动力电池包的能量密度，进而增强了动力电池包的续航能力和安全性能。
32.本发明的上述动力型锂离子电池单体及动力电池包制备工艺简单可行，可实现规模化生产，具有较高的体积能量密度和体积利用率，是一种无模组ctp结构电池包，尤其适用于ctc设计方案，即电池包和电动车底盘合二为一的结构设计方案。
33.本发明还提供一种电动车，包括上述动力电池包。
34.本发明的实施，至少具有以下优势：
35.1)本发明的单体电池散热能力强，在保持电池较高能量密度的基础上提高了电池单体的大电流充放电能力，各部件的整体排布紧凑合理，并且能够充分利用极耳等小尺寸凸出结构的空间，从而有利于提高动力电池包的空间利用率，扩大动力电池包的能量密度和充放电功率密度，进而增强动力电池包的续航能力和安全性能；
36.2)本发明的动力电池包仅采用多个串联的结构设计，有利于提高电池单元的一致性；同时，电池包内电池单体之间无需结构胶来固定，有利于电池一次生命周期完成后的拆解和二次再利用，该动力电池包一种无模组ctp结构电池包，尤其适用于ctc设计方案，即电池包和电动车底盘合而为一的结构设计方案。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
38.图1为本发明一实施方式的电池单体的结构示意图；
39.图2为本发明一实施方式的电池单体的主视图；
40.图3为本发明一实施方式的动力电池包的外观结构示意图；
41.图4为本发明一实施方式的动力电池包的爆炸结构示意图；
42.图5为本发明一实施方式的动力电池包防爆泄压排气系统的结构示意图；
43.图6为本发明一实施方式的动力电池包防爆泄压排气系统的侧视图；
44.图7为本发明一实施方式的动力电池包电池单体单阵列的摆放结构示意图；
45.图8为本发明一实施方式的动力电池包电池单体单阵列的排布结构示意图；
46.图9为本发明一实施方式的动力电池包电池单体双阵列的排布结构示意图；
47.图10为本发明一实施方式的动力电池包电池单体金属连接器件的结构示意图；
48.图11为本发明一实施方式的动力电池包温度控制系统管道组件示意图；
49.图12为本发明一实施方式的动力电池包无线充电线圈组件透视图；
50.图13为本发明一实施方式的动力电池包无线充电线圈组件俯视图。
51.附图标记说明：
52.1：壳体；2：盖板；3：第一注液孔；4：第二注液孔；5：第三注液孔；6：第四注液孔；7：防爆泄压阀；8：第一正极导流极柱；9：第一负极导流极柱；10：第二正极导流极柱；11：第二负极导流极柱；12：第一正极导流极柱绝缘件；13：第一负极导流极柱绝缘件；14：第二正极导流极柱绝缘件；15：第二负极导流极柱绝缘件；16：排气孔；17：排气管；18：排气通道；19：包体；20：上盖；21：密封固定件；22：电池单体阵列；23：第一绝缘导线槽；24：第二绝缘导线槽；25：第三绝缘导线槽；26：第四绝缘导线槽；27：泄压排气系统；28：控制元件安装区；29：电池单体阵列隔断；30：第一温控进水管；31：第二温控进水管；32：温控出水管；33：电池连接件；34：电池单体第一阵列；35：电池单体第二阵列；36：泄压排气通道；37：绝缘隔热胶板；38：导热硅胶垫；39：温控管道组合件；40：密封条；41：无线充电感应线圈组件；42：连接片焊接a端；43：连接片焊接b端；44：连接片熔断点；45：进水方向；46：出水方向；47：底部支撑件；48：绝缘导热胶片；49：无线充电感应元件；50：无线充电感应线圈a端；51：无线充电感应线圈b端。
具体实施方式
53.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
54.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
55.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
56.结合图1至图13所示，各实施例的动力型锂离子电池单体及动力电池包的结构如下：
57.动力型锂离子电池单体包括壳体1、电池本体和盖板2，电池本体包括电芯和设置在电芯最外层的绝缘薄片层，电芯的正负极片具有两个以上的导流极耳，导流极耳位于电芯高度方向的顶端，电池本体通过盖板2封装在壳体1内部，在盖板2上设有防爆泄压阀7、两个以上注液孔和两组以上正负极导流极柱，正负极导流极柱通过汇流条与导流极耳连接，在盖板2底部设有绝缘密封件，盖板2的绝缘密封件与电池本体的绝缘薄片层热熔连接。
58.更具体地，如图1、图2所示，防爆泄压阀7设置在动力型锂离子电池单体的中心位置，在防爆泄压阀7的左侧设有第一注液孔3、第二注液孔4，在防爆泄压阀7的右侧设有第三注液孔5和第四注液孔6，第一正极导流极柱8设置在第一注液孔3与第二注液孔4之间，第一负极导流极柱9设置在第二注液孔4与防爆泄压阀7之间，第二正极导流极柱10设置在防爆
泄压阀7与第三注液孔5之间，第二负极导流极柱11设置在第三注液孔5与第四注液孔6之间；在第一正极导流极柱8、第一负极导流极柱9、第二正极导流极柱10、第二负极导流极柱11的外周分别设有第一正极导流极柱绝缘件12、第一负极导流极柱绝缘件13、第二正极导流极柱绝缘件14和第二负极导流极柱绝缘件15；汇流条的一端可以通过超声波焊接机与正负极片的导流极耳焊接在一起，另一端可以通过激光焊接机与盖板2上的正负极导流极柱焊接在一起。
59.电池本体的宽度l为1400mm≥l≥500mm，高度h为180mm≥h≥80mm，厚度d为27mm≥d≥14mm，且宽度l与高度h满足关系：l/h＝3
‑
18；电池本体的宽度l与电池本体的能量e满足如下关系：
60.电极材料为磷酸铁锂材料时：l/e＝0.387wh/mm
‑
2.078wh/mm；
61.电极材料为三元材料时：l/e＝0.612wh/mm
‑
3.382wh/mm。
62.结合图3至图13所示，动力电池包包括包体19和至少一个设置在包体19内部的电池单体阵列22，电池单体阵列22由上述动力型锂离子电池单体叠置而成。对电池单体阵列22的设置数量不作严格限制，可以在沿电池厚度方向上设置一个方型电池单体阵列22，亦可以设置两个方型电池单体阵列(即电池单体第一阵列34、电池单体第二阵列35)。
63.如图3、图4所示，在动力电池包中还设有多个绝缘导线槽(即第一绝缘导线槽23、第二绝缘导线槽24、第三绝缘导线槽25、第四绝缘导线槽26)、多个电池连接件33、泄压排气通道36、绝缘隔热胶板37、导热硅胶垫38、温控管道组合件39、密封条40和无线充电感应线圈组件41等组件，在将各组件安装并连接好后，通过密封固定件21(例如密封螺丝等)将上盖20封装在包体19上，即构成整体的动力电池包。绝缘隔热胶板37能够起到预留电池单体变形空间的作用，同时在电池单体出现内部短路、外部穿刺等极端危险情况下发生过热反应时能有效地隔绝热量向相邻的电池单体扩散，以保护相邻电池单体及电池包的安全性。此外，上述动力电池包在包体19内部设有底部支撑件47、侧面固定件和顶部排气系统，底部支撑件47、侧面固定件和顶部排气系统共同对包体19内部的电池单体阵列22进行固定，从而无需采用结构胶进行固定，有利于电池一次生命周期完成后的拆解和二次再利用。
64.如图5、图6所示，在动力电池包中设有多个排气孔16，多个排气孔16通过排气管17与排气通道18连通；此外，顶部排气系统的进气孔与动力型锂离子电池单体的防爆泄压阀7相对设置，在顶部排气系统的排气通道18末端设有单向开阀系统。通过在正对着电池单体上端盖体中心部位的防爆阀设计排气孔16，能够将热失控发生后的气体、火焰等通过排气管17引导到排气通道18，经排气通道18排向周围环境，有利于保障电池包在极端情况下排出气体。
65.如图7至图9示出动力电池包的电池单体单阵列和电池单体双阵列的排布示意图。将与宽度l方向对应的两平行平面的方向设为q方向，在电池包内形成电池放置区，电池单体阵列22位于该电池放置区，单体电池沿q方向从电池放置区的一侧延伸到电池放置区的另一侧，将多个电池单体在包体19中的电池放置区叠置摆放好后，通过电池连接件33进行连接，即形成电池单体阵列22；同时，在包体19的一侧设有控制元件安装区28以安装相关的控制元件，并且在包体19内设有泄压排气系统27，电池单体阵列可以通过电池单体阵列隔断29进行隔断。此外，在包体19中还设有第一温控进水管30、第二温控进水管31以及温控进出管32以进行温度控制。
66.上述动力电池包通过多个长单体电池形成电池阵列，提高了电池包的电池容量；同时，采用特定范围的宽度l(500mm≤宽度l≤1400mm)，能够提高电池包的空间利用率。
67.电池单体可以通过金属连接器件串联；如图10所示，电池包中电池串联所用的金属连接器件具有连接片焊接a端42、连接片焊接b端43和连接片熔断点44，其具有过流熔断保护功能和容纳一定形变空间的作用。
68.在底部支撑件47和/或侧面固定件上设有用于对动力型锂离子电池单体的壳体1进行温度控制的温度控制系统，温度控制系统的设置方式为集中对电池单体阵列22中最易导热的电池单体壳体1进行温度控制；温度控制系统可以布置于电池单体阵列22的底部，亦可以布置于电池单体阵列22的两个侧面，亦或者两者同时采用形成高效双系温度控制系统；如图11所示，温度控制系统可以包括呈蛇形排布在底部支撑件47上的水管，水管具有两个进水方向45和一个出水方向46，布置于电池单体阵列22底部的温度控制系统可以与电池包底部支撑件47合二为一，温度控制系统的导热介质可以采用液体或者气体。
69.如图12、图13所示，在底部支撑件47的底部设有无线充电系统，在电池单体阵列22与底部支撑件47之间可以设置绝缘导热胶片48，绝缘导热胶片48能够在电池阵列出现过热或温度过低时起到导热作用，始终将电池包温度控制在合适的范围，从而提高电池包的使用寿命和续航里程；此时，无线充电系统的无线充电感应线圈及无线充电感应元件49可以注塑在绝缘导热胶片48的内部。可以理解，无线充电感应线圈具有a端和b端，此时无线充电感应线圈a端50和无线充电感应线圈b端51可以自绝缘导热胶片48伸出。
70.此外，电流连接导线、电压采集线、温度采集系统和顶部排气系统可以设置在导流极耳凸出结构的小尺寸空间内，并经绝缘导线槽集中进行固定，从而充分利用极耳等小尺寸凸出结构的空间，有利于动力电池包内各组件的整体排布，提高动力电池包的空间利用率并扩大动力电池包的能量密度，进而增强动力电池包的续航能力和安全性能。
71.下面结合各实施例进行具体说明。
72.实施例1
73.在本实施例中，电池包外形尺寸为：长度为1814mm，宽度为1450mm，厚度为135mm，电池包的总体积349.01l，电池包配电箱有效体积为44.52l，电池包的有效体积为305.07l，电池单体阵列有效体积为187.00l，电池单体有效体积为173.64l，电池包外壳(即包体)与内部电池管理系统及其它配电模块所占体积的综合为305.07
‑
187.00＝118.07l，电池单体在电池包中的体积利用率为173.64/305.07＝56.91％。电池包中电池单体的排布方式为双阵列排布：电池单体尺寸为18
×
638
×
105mm，电池单体体积为1.2058l；电池单体容量为222ah，电池单体电压为3.6v，电池单体电量为799.2wh，电池单体重量为3.09kg，电池单体重量能量密度为258.71wh/kg，电池单体体积能量密度为662.78wh/l；电池串联数为144串，电池包电压为518.4v，最高充电电压为604.8v；电池包箱体结构件重量为99kg，电池包管理系统及连接件重量为15kg，电池单体总重量为：444.96kg，电池包总重量为559kg，电池包重量能量密度为205.876wh/kg，电池包体积能量密度为377.237wh/l；电池包总电量为115.08kwh。电池包充电：10min实现20％
‑
90％soc超充、1h快充及4h慢充充满功能；电池包放电：具备6
‑
8c的连续峰值放电功率。
74.实施例2
75.在本实施例中，电池包外形尺寸为:长度为2274mm,宽度为1450mm,厚度为135mm，
电池包的总体积439.06l，电池包配电箱有效体积为39.84l，电池包的有效体积为388.29l，电池单体阵列有效体积为249.80l，电池单体有效体积为231.52l，电池包外壳与内部电池管理系统及其它配电模块所占体积的综合为388.29
‑
249.80＝138.49l，电池单体在电池包中的体积利用率为231.52/388.29＝59.62％。电池包中电池单体的排布方式为双阵列排布：电池单体尺寸为18
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638
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105mm，电池单体体积为1.20582l；电池单体容量为222ah，电池单体电压为3.6v，电池单体电量为799.2wh，电池单体重量为3.09kg,电池单体重量能量密度为258.71wh/kg，电池单体体积能量密度为662.78wh/l；电池串联数为192串，电池包电压为691.2v，最高充电电压为806.4v；电池包箱体结构件重量为124kg，电池包管理系统及连接件重量为15kg，电池单体总重量为：593.28kg，电池包总重量为732.28kg，电池包重量能量密度为209.55wh/kg，电池包体积能量密度为395.19wh/l；电池包总电量为153.45kwh。电池包充电：10min实现20％
‑
90％soc超充、1h快充及4h慢充充满功能；电池包放电：具备6
‑
8c的连续峰值放电功率。
76.实施例3
77.在本实施例中，电池包外形尺寸为:长度为2274mm,宽度为1450mm,厚度为135mm，电池包的总体积439.06l，电池包配电箱有效体积为39.84l，电池包的有效体积为388.29l，电池单体阵列有效体积为248.43l，电池单体有效体积为233.33l，电池包外壳与内部电池管理系统及其它配电模块所占体积的综合为388.29
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248.43＝139.86l，电池单体在电池包中的体积利用率为233.33/388.29＝60.09％。电池包中电池单体的排布方式为单阵列排布：电池单体尺寸为16
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1298
×
105mm，电池单体体积为2.18064l；电池单体容量为416ah，电池单体电压为3.6v，电池单体电量为1497.6wh，电池单体重量为5.8kg,电池单体重量能量密度为261.49wh/kg，电池单体体积能量密度为686.77wh/l；电池串联数为107串，电池包电压为385.2v，最高充电电压为449.4v；电池包箱体结构件重量为124kg，电池包管理系统及连接件重量为15kg，电池单体总重量为：620.6kg，电池包总重量为759.6kg，电池包重量能量密度为210.68wh/kg，电池包体积能量密度为412.69wh/l；电池包总电量为160.24kwh。电池包充电：10min实现20％
‑
90％soc超充、1h快充及4h慢充充满功能；电池包放电：具备6
‑
8c的连续峰值放电功率。
78.实施例4
79.在本实施例中，电池包外形尺寸为:长度为2274mm,宽度为1450mm,厚度为135mm，电池包的总体积439.06l，电池包配电箱有效体积为39.84l，电池包的有效体积为388.29l，电池单体阵列有效体积为249.80l，电池单体有效体积为231.52l，电池包外壳与内部电池管理系统及其它配电模块所占体积的综合为388.29
‑
249.80＝138.49l，电池单体在电池包中的体积利用率为231.52/388.29＝59.62％。电池包中电池单体的排布方式为双阵列排布：电池单体尺寸为18
×
638
×
105mm，电池单体体积为1.20582l；电池单体容量为152ah，电池单体电压为3.2v，电池单体电量为486.4wh，电池单体重量为2.795kg,电池单体重量能量密度为174.15wh/kg，电池单体体积能量密度为403.38wh/l；电池串联数为192串，电池包电压为614.4v，最高充电电压为710.4v；电池包箱体结构件重量为124kg，电池包管理系统及连接件重量为15kg，电池单体总重量为：536.64kg，电池包总重量为675.6kg，电池包重量能量密度为138.23wh/kg，电池包体积能量密度为240.51wh/l；电池包总电量为93.39kwh。电池包充电：10min实现20％
‑
90％soc超充、1h快充及4h慢充充满功能；电池包放电：具备6
‑
8c
的连续峰值放电功率。
80.实施例5
81.在本实施例中，电池包外形尺寸为:长度为2274mm,宽度为1450mm,厚度为135mm，电池包的总体积439.06l，电池包配电箱有效体积为39.84l，电池包的有效体积为388.29l，电池单体阵列有效体积为248.43l，电池单体有效体积为233.33l，电池包外壳与内部电池管理系统及其它配电模块所占体积的综合为388.29
‑
248.43＝139.86l，电池单体在电池包中的体积利用率为233.33/388.29＝60.09％。电池包中电池单体的排布方式为单阵列排布：电池单体尺寸为16
×
1298
×
105mm，电池单体体积为2.18064l；电池单体容量为278ah，电池单体电压为3.2v，电池单体电量为889.6wh，电池单体重量为5.15kg,电池单体重量能量密度为175.34wh/kg，电池单体体积能量密度为407.95wh/l；电池串联数为107串，电池包电压为342.4v，最高充电电压为395.9v；电池包箱体结构件重量为124kg，电池包管理系统及连接件重量为15kg，电池单体总重量为：550.52kg，电池包总重量为689.5kg，电池包重量能量密度为138.05wh/kg，电池包体积能量密度为245.15wh/l；电池包总电量为95.19kwh。电池包充电：10min实现20％
‑
90％soc超充、1h快充及4h慢充充满功能；电池包放电：具备6
‑
8c的连续峰值放电功率。
82.实施例6
83.在本实施例中，电池包外形尺寸为:长度为2274mm,宽度为1586mm,厚度为135mm，电池包的总体积470.75l，电池包配电箱有效体积为44.75l，电池包的有效体积为419.74l，电池单体阵列有效体积为269.29l，电池单体有效体积为249.08l，电池包外壳与内部电池管理系统及其它配电模块所占体积的综合为419.74
‑
269.29＝150.45l，电池单体在电池包中的体积利用率为249.08/419.74＝59.34％。电池包中电池单体的排布方式为双阵列排布：电池单体尺寸为16
×
706
×
105mm，电池单体体积为1.18608l；电池单体容量为222ah，电池单体电压为3.6v，电池单体电量为799.2wh，电池单体重量为3.07kg,电池单体重量能量密度为260.69wh/kg，电池单体体积能量密度为673.82wh/l；电池串联数为210串，电池包电压为756v，最高充电电压为882v；电池包箱体结构件重量为133kg，电池包管理系统及连接件重量为15kg，电池单体总重量为：644.7kg，电池包总重量为792.7kg，电池包重量能量密度为211.72wh/kg，电池包体积能量密度为399.84wh/l；电池包总电量为167.83kwh。电池包充电：10min实现20％
‑
90％soc超充、1h快充及4h慢充充满功能；电池包放电：具备6
‑
8c的连续峰值放电功率。
84.实施例7
85.在本实施例中，电池包外形尺寸为:长度为2274mm,宽度为1586mm,厚度为135mm，电池包的总体积470.75l，电池包配电箱有效体积为44.75l，电池包的有效体积为419.74l，电池单体阵列有效体积为269.29l，电池单体有效体积为249.08l，电池包外壳与内部电池管理系统及其它配电模块所占体积的综合为419.74
‑
269.29＝150.45l，电池单体在电池包中的体积利用率为249.08/419.74＝59.34％。电池包中电池单体的排布方式为双阵列排布：电池单体尺寸为16
×
706
×
105mm，电池单体体积为1.18608l；电池单体容量为149ah，电池单体电压为3.2v，电池单体电量为476.8wh，电池单体重量为2.72kg,电池单体重量能量密度为175.52wh/kg，电池单体体积能量密度为402.00wh/l；电池串联数为210串，电池包电压为672v，最高充电电压为777v；电池包箱体结构件重量为133kg，电池包管理系统及连接
件重量为15kg，电池单体总重量为：571.2kg，电池包总重量为719.2kg，电池包重量能量密度为211.72wh/kg，电池包体积能量密度为399.84wh/l；电池包总电量为100.13kwh。电池包充电：10min实现20％
‑
90％soc超充、1h快充及4h慢充充满功能；电池包放电：具备6
‑
8c的连续峰值放电功率。
86.实施例8
87.在本实施例中，电池包外形尺寸为:长度为2630mm,宽度为1380mm,厚度为135mm，电池包的总体积483.89l，电池包配电箱有效体积为46.42l，电池包的有效体积为425.98l，电池单体阵列有效体积为273.80l，电池单体有效体积为254.53l，电池包外壳与内部电池管理系统及其它配电模块所占体积的综合为425.98
‑
273.80＝152.18l，电池单体在电池包中的体积利用率为254.53/425.98＝59.75％。电池包中电池单体的排布方式为单阵列排布：电池单体尺寸为14
×
1228
×
105mm，电池单体体积为1.80516l；电池单体容量为228ah，电池单体电压为3.2v，电池单体电量为729.6wh，电池单体重量为4.08kg,电池单体重量能量密度为178.79wh/kg，电池单体体积能量密度为404.18wh/l；电池串联数为141串，电池包电压为451.2v，最高充电电压为521.7v；电池包箱体结构件重量为137kg，电池包管理系统及连接件重量为15kg，电池单体总重量为：575.28kg，电池包总重量为729.6kg，电池包重量能量密度为141.45wh/kg，电池包体积能量密度为241.50wh/l；电池包总电量为102.87kwh。10min实现20％
‑
90％soc超充、1h快充及4h慢充充满功能；电池包放电：具备6
‑
8c的连续峰值放电功率。
88.实施例9
89.在本实施例中，电池包外形尺寸为:长度为2630mm,宽度为1380mm,厚度为135mm，电池包的总体积483.89l，电池包配电箱有效体积为46.42l，电池包的有效体积为425.98l，电池单体阵列有效体积为273.80l，电池单体有效体积为254.53l，电池包外壳与内部电池管理系统及其它配电模块所占体积的综合为425.98
‑
273.80＝152.18l，电池单体在电池包中的体积利用率为254.53/425.98＝59.75％。电池包中电池单体的排布方式为单阵列排布：电池单体尺寸为14
×
1228
×
105mm，电池单体体积为1.80516l；电池单体容量为330ah，电池单体电压为3.6v，电池单体电量为1188wh，电池单体重量为4.525kg,电池单体重量能量密度为262.54wh/kg，电池单体体积能量密度为658.11wh/l；电池串联数为141串，电池包电压为507.6v，最高充电电压为592.2v；电池包箱体结构件重量为137kg，电池包管理系统及连接件重量为15kg，电池单体总重量为：638.03kg，电池包总重量为790.03kg，电池包重量能量密度为212.03wh/kg，电池包体积能量密度为393.23wh/l；电池包总电量为167.508kwh。电池包充电：10min实现20％
‑
90％soc超充、1h快充及4h慢充充满功能；电池包放电：具备6
‑
8c的连续峰值放电功率。
90.对比例1
91.在本实施例中，电池包外形尺寸为:长度为1814mm,宽度为1450mm,厚度为135mm，电池包的总体积349.01l，电池包配电箱有效体积为44.52l，电池包的有效体积为305.07l，电池单体阵列有效体积为187.00l，电池单体有效体积为167.65l，电池包外壳与内部电池管理系统及其它配电模块所占体积的综合为305.07
‑
187.00＝118.07l，电池单体在电池包中的体积利用率为167.65/305.07＝54.95％。电池包中电池单体的排布方式为四阵列排布：电池单体尺寸为18*308*105mm，电池单体体积为0.58212l；电池单体容量为102ah，电池
单体电压为3.6v，电池单体电量为367.2wh，电池单体重量为1.47kg,电池单体重量能量密度为249.94wh/kg，电池单体体积能量密度为630.80wh/l；电池串联数为144串，电池包电压为518.4v，最高充电电压为604.8v；电池包箱体结构件重量为105kg，电池包管理系统及连接件重量为20kg，电池单体总重量为：423.36kg，电池包总重量为548.36kg，电池包重量能量密度为192.85wh/kg，电池包体积能量密度为346.65wh/l；电池包总电量为105.75kwh。电池包充电：10min实现20％
‑
90％soc超充、1h快充及4h慢充充满功能；电池包放电：具备6
‑
8c的连续峰值放电功率。
92.实施例1
‑
9、对比例1的具体参数如表1及表2。
93.表1
[0094][0095][0096]
表2
[0097][0098][0099]
上述实施例1
‑
9和对比例1的电池单体及电池包均采用目前国内外头部企业所采用的通用尺寸。
[0100]
通过实施例1
‑
9及对比例1的数据分析可知，本发明的电池单体及电池包在重量能量密度及体积能量密度方面均较常规有较大的提升，提升效果比较明显，具体如下：
[0101]
1)对比例1、实施例1
‑
5所述尺寸通用电池包目前采用单体电压3.6v电池组合而成的590模组制作而成，电池包容量在82kwh
‑
110kwh不等，在体积不变的情况下采用本发明的电池单体及电池包可用电量可达105kwh
‑
160kwh，提升幅度在30％
‑
45％；采用3.2v铁锂电池组合而成的电池包亦可以达到95kwh的可用电量，比现有通用电池包具有接近16％的提高；电池包中电池单体体积的有效利用率(不包含电池隔板体积)均达到了60％左右的较高水平，且随着阵列数的增加而有所降低；
[0102]
2)实施例8
‑
9所述尺寸电池包为国内某知名企业所采用电池包，目前采用单体电压3.2v铁锂电池直接组合而成，电池包容量约在74kwh，相同电池体系在体积不变的情况下采用本发明的电池单体及电池包可用电量可达102.87kwh，提升幅度在40％；采用单体电压3.6v三元电池单体组合而成的电池包可用电量可达167.5kwh，提升幅度在126％；
[0103]
3)本发明的电池单体及电池包均支持快充1h/慢充4h的满充电方式，采用本发明的高效双系温度控制系统设计亦可以10min实现20％
‑
90％soc超级快充模式；
[0104]
4)本发明的电池单体及电池包均能实现6
‑
8c的连续放电功率及10
‑
12c的峰值放
电功率；
[0105]
5)本发明的电池单体及电池包均支持无线充电功能，充电功率选择以慢充模式为主。
[0106]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。