CN102340022B - 一种动力型电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种动力型电池组及其制造方法，该动力型电池的制造方法包括以下步骤：获取多个单体电池并测试其性能参数；将性能参数符合要求的所述多个单体电池分成多组，每组包含n个性能参数一致的所述单体电池，并将所述n个单体电池并联成电池单元模块；对所述电池单元模块进行性能测试；将性能参数一致的m个电池单元模块串联成电池组；其中，n和m均为大于1的整数。该制造方法不仅能够获得比容量、比功率高的动力型电池，而且可以获得充电均衡、安全性和使用寿命高的动力型电池。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种动力型电池及其制造方法。
背景技术
经济发展、资源利用和环境保护是新世纪关注的焦点，而且随着石油能源的日益枯竭和汽车尾气污染的日益严重，迫切需要研发和生产新一代洁净能源汽车，如电动汽车，以缓解石油危机以及降低环境污染。
众所周知，电动汽车的核心为高容量、大功率的电池，电池一般由多个单体电池串联而成。单体电池可以为锂离子二次电池、镍一金属氢化物电池或其它二次电池，也可以为诸如电容器等的蓄电元件。
如，日本专利申请特开JP2001-57196公开了一种车载电池组，该车载电池组是将多个形状相同的镍-金属氢化物二次电池串联在一起而形成。
又如，中国专利CN1976112B公开了一种大容量动力型锂离子电池组的制造方法，其同样采用多个单体电池组合而成。由该制造方法制造出的锂离子电池组由并联的多个电池次组合模块组成，每个电池次组合模块由串联的多个电池单元模块组成，而每个电池单元模块又由并联的多个单电池组成。
虽然上述日本专利和中国专利记载的两种结构的动力型电池均能够获得高容量、大功率的容量，然而其存在充电不均衡、安全性差以及使用寿命短等缺点。
发明内容
本发明提出了一种动力型电池的制造方法，由该方法制作的动力型电池不仅比容量高、比功率高，而且充电均衡、安全性高以及使用寿命长。
本发明还提出了一种动力型电池，该动力型电池不仅比容量高、比功率高，而且充电均衡、安全性高以及使用寿命长。
为了达到上述目的，本发明提出了一种动力型电池的制造方法，包括以下步骤：获取多个单体电池并测试其性能参数；将性能参数符合要求的所述多个单体电池分成多组，每组包含n个性能参数一致的所述单体电池，并将所述n个单体电池并联成电池单元模块；对所述电池单元模块进行性能测试；将性能参数一致的m个电池单元模块串联成电池组；其中，n和m均为大于1的整数。
优选的，所述单体电池进行的性能测试包括：所述单体电池的抗震动能力、陈化能力、内阻、电压、重量以及电压降。
优选的，所述单体电池进行的性能测试还包括：
对所述单体电池进行三次以上1C充放电循环，测试所述单体电池的恒流百分比、放电效率以及放电容量。
优选的，所述电池单元模块进行的性能测试包括：
对所述电池单元模块进行两次以上1C充放电循环，测试所述电池单元模块的恒流百分比、放电效率、放电容量以及每个所述单体电池的温度；
将所述电池单元模块充电到动力型电池组的组合电压，并搁置24h以上。
本发明还提供一种动力型电池，包括外壳和电池组，所述电池组采用本发明提供的所述的动力型电池的制造方法来选取和连接。
优选的，所述电池单元模块通过软连接方式串联在一起。
优选的，在所述电池单元模块中，所述单体电池采用金属铜制的集流排连接。
优选的，所述电池组的总输出端串接有用于监测所述电池单体工作状态的BMS管理***和均衡器。
优选的，在所述电池组的总输出端串联有用于防止高电压对所述单体电池造成损害的高压保护***。
优选的，在所述外壳与所述电池组之间设有紧固所述电池组的绝缘环氧树脂板。
与现有技术相比，本发明具有下述有益效果：
本发明提出的动力型电池的制造方法，用性能参数一致的单体电池并联成电池单元模块，再将性能参数一致的电池单元模块串联成电池组，该制造方法不仅能够获得比容量、比功率高的动力型电池，而且可以获得充电均衡、安全性和使用寿命高的动力型电池。
本发明提出的动力型电池中，不仅每个电池单元模块的性能参数一致，而且组成电池单元模块的每个单体电池的性能参数也一致，这不仅使动力型电池具有高比容量、高比功率，而且可以使动力型电池充电均衡，提高其安全性以及使用寿命。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的动力型电池制造方法的流程图；
图2为本发明提出的动力型电池结构简图；
图3为本发明提出的电池单元模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提出的动力型电池及其制造方法进行详细描述。
本发明还提出了一种动力型电池的制造方法，请参阅图1，本发明提出的动力型电池的制造方法如下：
步骤s10，获取多个单体电池并对其性能进行测试。
在步骤s10中，首先要选取合格的单体电池，然后按照国家标准化指导性技术文件的要求对每个单体电池依次进行如下测试：
第一，抗振动能力测试。振动处理后观察单体电池是否能够正常工作，将不能正常工作的单体电池排除。
第二，陈化能力。在常温下搁置单体电池15天，观察单体电池是否有漏液、发鼓等问题，将有漏液、发鼓问题的单体电池排除。在放置单体电池的过程中，可以使单体电池内的电解液充分浸润，从而使单体电池的容量稳定发挥。
第三，测量每个单体电池的内阻、电压、重量以及电压降等性能参数，将性能参数一致的单体电池进行预配组。
步骤s20，将所述多个单体电池分成多组，每组包含n个性能参数一致的所述单体电池，并将所述n个单体电池并联成电池单元模块。
对步骤s10中预配组的每个单体电池进行三次或更多次1C充放电循环，检测单体电池的恒流百分数、放电效率以及放电容量，然后选取1C充放电数据基本一致的n个单体电池进行配组；再采用金属制成的集流排，如铜集流排将n个单体电池并联成电池单元模块，并使电池单元模块能够满足动力型电池所需的容量。
步骤s30，对所述电池单元模块进行性能测试。
对电池单元模块进行两次以上1C充放电循环，优选2～5次1C充放电循环，测试电池单元模块的恒流百分比、放电效率、放电容量以及每个单体电池的温度、电压等性能参数。然后将性能参数基本一致的电池单元模块充电到动力型电池组的组合电压，并搁置24h以上，以进一步观察电池单元模块中的单体电池是否有漏液、发鼓等问题，将有漏液、发鼓问题的单体电池更换，并重新测试该电池单元模块的性能参数。在电池单元模块的搁置过程中，可以使单体电池内的电解液充分浸润，从而使电池单元模块的容量稳定。
步骤s40，将性能参数一致的m个电池单元模块串联成电池组。
选取性能参数一致的m个电池单元模块，并采用铜网以软连接方式将m个电池单元模块串联成动力型电池，其中，m为大于1的整数。软连接方式可以增加电池单元模块之间连接的韧性，从而可以避免因车辆震动而导致电池单元模块之间的连接松动，这可以避免接触内阻增加，从而可以避免因单体电池过热而损坏，进而提高动力型电池的使用寿命。
步骤s50，在电池组的输出端连接BMS管理***(锂离子电池管理***)和均衡器。
BMS管理***可以对每个电池单元模块的电压、温度、电流状态以及荷电状态进行检测。当某个电池单元模块存在问题时，BMS管理***将发出报警指示，从而可以防止单体电池的电流过大、过充电、过放电及温度过高，进而可以更有效的保证电池组的均衡和稳定。具体地，均衡器采用充电均衡和放电均衡相结合的方式，在充电的时候，对少数电压偏高的单体电池进行放电，以确保动力型电池得到最大的能量补给；在行驶放电的过程中，对电压偏低的单体电池进行充电，补充能量，以提高动力型电池的的放电能力和续航能力。均衡器可以较好地解决动力型电池一致性带来的问题，从而可以将动力型电池的循环次数提高到500次以上。
步骤s60，将电池组放入动力型电池的外壳内，并用绝缘环氧树脂板填充到整个电池组和外壳之间的空隙，从而将电池组牢固地固定在外壳内。
步骤s70，在电池组的输出端连接ADS***(高压保护***)，以防止负载产生的高压对电池组造成损坏，从而提高动力型电池的安全性。
步骤s80，在动力型电池的输出端且位于外壳的外侧设置防护型橡胶件(图中未示出)，以防止电池组因长时间搁置而造成损坏，同时对动力型电池整体进行防水、防尘、防短路处理。
本实施例提出的动力型电池的制造方法，用性能参数一致的单体电池并联成电池单元模块，再将性能参数一致的电池单元模块串联成电池组，这不仅能够获得比容量、比功率高的动力型电池，而且可以获得充电均衡、安全性以及使用寿命高的动力型电池。具体地，比功率可以达到150w/kg，比能量可以达到75wh/kg，循环寿命可以达到500次以上。
本实施例还提供一种动力型电池。图2为本发明提出的动力型电池结构简图，图3为本发明提出的电池单元模块的结构示意图。请一并参阅图2和图3，动力型电池包括外壳1以及设置在外壳1内的电池组2、BMS管理***和均衡器4、ADS***5，电池组2包括14个电池单元模块21，用于获得动力型电池所需的电压；每个电池单元模块21包括并联的4个单体电池22，以获得动力型电池所需的容量。
本实施例中，并联的单体电池22通过金属集流排连接，串联的电池单元模块21采用铜网3软连接，这种连接方式可以避免单体电池22之间以及电池单元模块21之间的电连接损坏。
在电池组的总输出端串联有BMS管理***(锂离子电池管理***)4和均衡器4保护控制。BMS管理***和均衡器4可以检测每个单体电池22的电压、温度、电流状态以及荷电状态。当某个单体电池22出现问题时，BMS管理***和均衡器4发出报警指示，提醒操作人员检查该单体电池22，从而可以防止因该单体电池22的电流过大、过充电、过放电以及温度过高而影响动力型电池的稳定性。
在电池组2的输出端还设有ADS***(高压保护***)5，以防止负载产生的高压对电池组造成损坏，从而提高动力型电池的安全性。
在电池组2与外壳1之间设有用于紧固电池组2的绝缘板(图中未示出)，绝缘板采用绝缘环氧树脂板，借助绝缘板可以将电池组牢固地固定在外壳1内，从而可以避免电池组2松动而损坏。
在电池组2的输出端且位于外壳1的外侧设有防护型橡胶件7，以避免动力型电池长时间搁置而损坏。
本实施例提出的动力型电池中，单体电池22可以采用锂离子电池、镍-金属氢化物电池或其它二次电池。
需要说明的是，本实施例中，动力型电池设有14个电池单元模块21，而且每个电池单元模块21包括4个单体电池，然而，本发明并不绝限于此。动力型电池中可以包括两个以上个电池单元模块21，而且每个电池单元模块21可以包括两个以上个单体电池22，即本发明提出的动力型电池可以包括m个电池单元模块21，而且，每个电池单元模块21可以包括n个单体电池22，其中，m、n为大于1的整数。
本发明提出的动力型电池中，不仅每个电池单元模块的性能一致，而且组成电池单元模块的每个单体电池的性能也一致，这不仅使动力型电池具有高比容量、高比功率，而且可以使动力型电池充电均衡，提高其安全性以及使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种动力型电池的制造方法，用于电动汽车，其特征在于，包括以下步骤：
获取多个单体电池并测试其性能参数；其中，所述单体电池进行的性能测试包括：所述单体电池的抗震动能力、陈化能力、内阻、电压、重量以及电压降；
具体地，对每个单体电池依次进行如下测试：
第一，抗振动能力测试；振动处理后观察单体电池是否能够正常工作，将不能正常工作的单体电池排除；
第二，陈化能力；在常温下搁置单体电池15天，观察单体电池是否有漏液、发鼓问题，将有漏液、发鼓问题的单体电池排除，在放置单体电池的过程中，使单体电池内的电解液充分浸润，以使单体电池的容量稳定发挥；
第三，测量每个单体电池的内阻、电压、重量以及电压降这些性能参数，将上述性能参数一致的单体电池进行预配组；
将性能参数符合要求的所述预配组中的多个单体电池分成多组，每组包含n个性能参数一致的所述单体电池，并将所述n个单体电池并联成电池单元模块；
对所述电池单元模块进行性能测试；
将性能参数一致的m个电池单元模块串联成电池组；
其中，n和m均为大于1的整数。
2.如权利要求1所述的动力型电池的制造方法，其特征在于，所述单体电池进行的性能测试还包括：
对所述单体电池进行三次以上1C充放电循环，测试所述单体电池的恒流百分比、放电效率以及放电容量。
3.如权利要求1所述的动力型电池的制造方法，其特征在于，所述电池单元模块进行的性能测试包括：
对所述电池单元模块进行两次以上1C充放电循环，测试所述电池单元模块的恒流百分比、放电效率、放电容量以及每个所述单体电池的温度；
将所述电池单元模块充电到动力型电池组的组合电压，并搁置24h以上。
4.一种动力型电池，包括外壳和电池组，其特征在于，所述电池组采用权利要求1-3任意一项所述的动力型电池的制造方法来选取和连接。
5.如权利要求4所述的动力型电池，其特征在于，所述电池单元模块通过软连接方式串联在一起。
6.如权利要求4所述的动力型电池，其特征在于，在所述电池单元模块中，所述单体电池采用金属铜制的集流排连接。
7.如权利要求4所述的动力型电池，其特征在于，所述电池组的总输出端串接有用于监测所述电池单体工作状态的BMS管理***和均衡器。
8.如权利要求7所述的动力型电池，其特征在于，在所述电池组的总输出端串联有用于防止高电压对所述单体电池造成损害的高压保护***。
9.如权利要求4所述的动力型电池，其特征在于，在所述外壳与所述电池组之间设有紧固所述电池组的绝缘环氧树脂板。
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