CN108389983A - 多功能离子袋状电池单元框架 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及多功能离子袋状电池单元框架。一种锂离子袋状电池单元包括形成电池单元的骨架并限定有孔口的刚性框架以及设置在孔口内的阳极、分隔件和阴极。阳极和阴极分别包括具有暴露的接线片部的集流体，一对端子集成到框架中，每个端子具有结合到所述集流体中的一个的内部部分和外部部分。

Description

多功能离子袋状电池单元框架
技术领域
本公开涉及离子袋状电池单元、对应的电池单元框架及其生产方法。
背景技术
锂离子袋状电池单元已在包括汽车应用的多种工业中使用。袋状电池单元设计因其减轻的重量、降低的成本以及在电池层面的优化封装效率、较高的比密度和比许多其它***更高的每电池单元电压输出而具有吸引力。因此，对于需要高比能量密度和高容量能量密度的许多应用(诸如用于电动汽车的汽车电池单元和智能手机)来说，锂离子袋状电池单元已成为首选。
发明内容
在至少一个实施例中，公开一种锂离子袋状电池单元。电池单元包括刚性框架，该刚性框架形成电池单元的骨架并限定有孔口。电池单元还包括设置在孔口内的阳极、分隔件和阴极，阳极和阴极分别包括具有暴露的接线片部的集流体。电池单元还包括集成到框架中的一对端子，每个端子具有结合到集流体中的一个的内部部分和外部部分。电池单元还可包括柔性、平坦的聚合物板，该聚合物板被布置为电池单元盖。盖可包围框架的至少一部分。所述一对端子可模制在框架内。框架可包括在框架的至少一侧内行进的流体通道。每个端子的外部部分可伸出框架的外侧。框架可包括具有双重目的的可密封的孔口，用于释放来自电池单元的气体并使电解质能够填充电池单元。电池单元还可包括互锁特征、对齐特征、电子通信装置或它们的组合。电子通信装置可包括温度传感器、应变传感器、阈值检测器、电压或电流检测器、向调节装置提供信号的传感器或它们的组合。
在另一实施例中，公开一种锂离子袋状电池单元。电池单元包括刚性框架，该刚性框架包括沿着框架的外缘布置的流体通道，框架形成电池单元的骨架并限定有孔口。电池单元还包括布置在孔口内的阳极、分隔件和阴极，阳极和阴极分别包括集流体。电池单元还包括集成到框架中的一对端子，每个端子具有结合到集流体中的一个的内部部分和外部部分。流体通道可被包封在框架内。流体通道可以是分岔的。流体通道可包括两个分支。每个分支可在端子的不同侧上行进。流体通道可沿着端子的一侧行进。流体通道可穿过框架的三侧行进。电池单元还可包括具有双重目的的可密封孔口、互锁特征、对齐特征、电子通信装置或它们的组合。
在又一替代实施例中，公开一种锂离子电池单元的堆。堆可包括第一电池单元和第二电池单元，每个电池单元包括刚性框架，该刚性框架形成每个电池单元的骨架并限定有孔口，该孔口包含布置在孔口内的阳极、分隔件和阴极，框架包括一对集成的端子，该对集成的端子连接到阳极和阴极的电池单元集流体。堆还可包括第一电池单元和第二电池单元，每个电池单元包含能够将第一电池单元结合到第二电池单元的阴型互连特征和阳型互连特征。堆还可包括位于第一电池单元和第二电池单元上的电子通信装置，该电子通信装置能够彼此感测并彼此进行通信，感测外部装置并与外部装置进行通信，或两者。堆可包括位于第一电池单元和第二电池单元上的对齐特征，该对齐特征能够将电池单元堆叠在外部结构内。
在又一替代实施例中，公开一种锂离子袋状电池单元。所述电池单元可包括刚性框架，该刚性框架形成电池单元的骨架并限定有孔口。所述电池单元还可包括设置在孔口内的阳极、分隔件和阴极。所述电池单元可包括集成到框架中的一对端子。框架可包括围绕孔口的向内的非导电部和围绕向内部的向外的导热部，使得端子不与向外部接触。
附图说明
图1A描绘了在图1B中描绘的现有技术的袋状单元电池内的各个层的分解视图；
图1B描绘了示例袋状单元电池的透视图；
图2A描绘了根据一个或更多个实施例的示例电池单元的透视图；
图2B示出了沿线2B-2B截取的在图2A中描绘的电池单元的截面视图；
图3A描绘了根据一个或更多个实施例的电池单元的示例框架的俯视图；
图3B和图3C分别是沿线3B-3B和3C-3C截取的在图3A中描绘的框架的截面视图；
图3D示出了在图3A中描绘的框架的侧视图；
图3E示出了沿线3E-3E截取的在图3D中描绘的框架的截面视图；
图3F示出了框架的替代示例的俯视图；
图4A示出了具有通道部的框架的替代示例的俯视图；
图4B至图4E示出了沿线4B-4E截取的在图4A中描绘的框架的通道部的行进路线的不同示例的截面视图；
图5示出了电池单元堆的透视图；
图6示出了具有包含在框架内的示例电子器件的框架的替代实施例的俯视图。
具体实施方式
在此描述了本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅为示例，其它实施例可采用各种和可替代的形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员各种各样地利用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可以与在一个或更多个其它附图中示出的特征结合，以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。
除非明确地指出，否则在本说明书中指示尺寸或者材料特性的所有数值量均应理解为被词语“大约”修饰以描述本公开的最宽范围。
首字母缩略词或其它缩写词的首次定义适用于本文中相同缩写词的所有后续使用，并准用于最初定义的缩写词的正常的语法变体。除非明确地做出相反的说明，否则对特性的测量由前文或后文中针对相同的特性所参照的相同的技术来确定。
结合本发明的一个或更多个实施例的适于给定目的的材料组或材料分类的描述意味着该组或该分类的成员中的任意两个或更多个成员的混合物是适合的。使用化学术语进行的成分描述指的是添加到描述中的指定的任意组合时的成分，并且不必要排除一旦混合后混合物的成分之间的化学相互作用。首字母缩略词或其它缩写的首次定义应用于本文中相同缩写的所有后续使用，并且加上必要的变更应用于最初定义的缩写的常规语法变型。除非特别指明与之相反，否则由与之前或之后对同一性质提及的技术相同的技术来确定性质的测量。
随着电池的批量生产，已开发出多种电池形式。示例电池形式包括圆柱形电池单元、纽扣电池单元、棱柱形电池单元和袋状电池单元。袋状电池单元设计代表了空间的有效利用并达到约90％-95％的封装效率。导电箔接线片通常被焊接到电极并在延伸到袋的外部的同时被完全密封，而不使用金属圆柱和玻璃到金属的电馈通。通过消除金属外壳，袋状电池单元的重量被减轻。
虽然袋状电池单元是电池设计的轻量化解决方案，但袋状形式提出了诸如对支撑和扩展空间的需要的多个考虑。其它顾虑是暴露到可能缩短电池单元寿命的潮湿和高温。膨胀代表另一顾虑，例如一些类型的袋状电池单元通常在500次循环后膨胀达8％-10％。目前，袋状电池单元已变得更加流行，特别是能达到与圆柱形电池单元相同的性能标准。袋状电池单元已在消费、军事以及汽车应用中成功使用。相对较大的平坦袋状电池单元组已应用于电动动力传动***和储能***中。相对较小的袋状电池单元已用于具有高载荷电流要求的便携应用。
因此，锂离子袋状电池单元代表呈蛤壳式构造(clamshell construction)的由溶剂和气体不可渗透膜制成的袋。在其最简化的版本中，两片膜通常在三个侧面上热封在一起，以形成用于电池单元内容物的口袋，该口袋填充有电解质并在第四边缘上密封，以包封电池单元和电解质。在初始密封操作中，通常使用伸出穿过膜密封区域的焊接到电池单元电极的集流体的薄的金属端子来提供与电池单元的电接触，并且围绕端子热封袋材料。
在图1A和图1B中描绘了示例的现有技术的锂离子袋状电池单元10。如在图1A和图1B中可见，袋状电池单元10在袋12中具有层压结构。袋12包括具有电池接线片或端子16的阴极14、具有电池接线片或端子20的阳极18和夹在阴极14与阳极18之间的分隔件22。在层压的层14、18和22被组装在一起并***到袋12中后，用电解质填充袋12并且随后以例如使接线片16和20位于袋12外部的方式密封袋12。
为了提高围绕电端子密封的鲁棒性，通常在单独的、初步的操作中将薄的热熔聚合物涂层施用到端子。在缝密封期间，袋材料被熔入到添加的密封材料中。尽管从制造角度来看在袋中进行封装是廉价和容易的方法，但对于电池单元封装来说该方法存在几个弊端。
首先，尽管在端子上使用了热熔涂层，但要围绕端子实现足够的密封而不遭受偶然的泄漏是困难的。这主要是由于需要熔化相对的袋膜和完全围绕端子的边缘的端子密封材料以实现连续的密封。跨任意不连续处进行的密封引入聚合物从两个相对膜不完全“聚结(knitting)”的可能性。虽然已开发出预涂覆的接线片来解决这个问题，但由于在焊接操作期间端子的预涂覆区域必须谨慎定位以确保密封表面在密封区域中正确对齐，因此所述方法增加了制造操作和复杂性。
当前袋状电池单元制造工艺的第二个缺点是袋必须被“预成形”以生成容纳电池单元厚度的口袋。需要如此是为了避免在电池单元在两层膜之间真空密封时的可导致泄漏的膜的显著的变形和皱起(wrinkling)。预成形是通过在模仿电池单元内容物的形状的模上冷成形或真空成形袋材料的片而实现的。该工艺拉伸膜并可在袋材料的被包含以限制气体渗透的层中产生薄点或断裂。因此，为了在预成形期间确保渗透限制层中少有断裂，袋材料的成本显著提高。目前，多数袋仍为扁平的并且不变形。由于不存在容易或廉价的方式来放置气体渗透屏障的区域(该区域较厚，以在预成形操作期间适应变形)，因此渗透限制层必须相对于袋的大部分区域的需要性能而过度设计。
另一缺点在于袋状电池单元的密封的边对于抵抗对电池单元的易受损边缘的机械损坏提供很少的保护。由于袋材料必须薄，因此其具有很小的机械强度并且无法对电池单元边缘上的冲击提供显著阻力。在锂离子袋组装的现有方法中，将袋状电池单元装载到对齐的槽中，使用槽的缝隙来使电池单元对齐。但电池单元对齐引导件必须允许在组装期间易于***到模块中，因此可能无法完全约束电池单元，从而使电池单元在车辆使用期间易受到源自振动的磨损和损坏。
此外，袋状电池单元通常可能不包括可以释放通过电解质溶剂与活性材料之间的反应而形成的气体的专用气孔。袋状电池单元通常被约束在压力板之间，以确保在故障状况下由气体产生所引起的内部压力的增大在缝隙上施加最大的应力并产生较慢的气体释放。目前，来自电池单元测试的经验表明气体释放不以可预测的方式在一致的压力下或一致的位置处产生。
此外，柔性袋材料的导热通常不好。在一个热管理的常见方案中，袋状电池单元在不同的袋状电池单元之间设有金属冷却板。但在电池单元内容物与冷却板之间通过电池单元内部与袋材料之间的界面、通过袋材料自身并且随后通过袋材料冷却板界面进行导热。通常，发现热界面显著增大了导热过程的热阻，特别是对于异种材料来讲。
最后，袋状电池单元通常不提供允许并入额外特征(诸如传感器、馈通和/或电子器件)的鲁棒性的合适的支撑结构。为作为单元的电池单元提供额外功能的多用性因此受限。类似地，袋状电池单元与其它装置相接的能力受到限制。
为了克服上述问题，公开了锂离子袋状单元电池100。在一个或更多个实施例中，例如在图2A中描绘的，袋状单元电池100包括形成电池单元100的骨架的框架(未描绘)。在图3A至图3E中描绘了示例框架。框架126限定有孔口128。如图2B所描绘的，孔口128被设计为容纳阳极118、阴极114和位于阳极118与阴极114之间的分隔件122。如图2A进一步示出的，袋状电池单元100包括布置为电池单元盖140的板，以将框架包封在电池单元100内。
如图3A至图3E所示，框架126可以是刚性框架126。框架126可以围绕袋状电池单元100的整个外缘延伸。框架126还可仅在袋状单元100的外缘的一部分或多个部分旁延伸。框架126可在电池单元100的内侧与外侧之间形成边界。框架126可将阳极、阴极和分隔件捕获、保持、包封和/或密封在孔口128内。因此，框架126提供了保护，以防止受到电池单元100可能暴露于的对阳极、阴极和分隔件的机械应力的影响。
框架126可以是空心或实心的。框架126可具有均匀或变化的尺寸(诸如厚度)。框架126可由任意适合的非导电材料形成。该材料应与电池单元的电解质基本上不发生反应。框架126可由聚合物材料、陶瓷、玻璃或它们的组合中的一种或更多种制成。该材料可以是复合材料。该材料可利用纤维、玻璃或其它材料加强。聚合物材料可以是非极性聚合物。聚合物材料可以是热固性或热塑性的。聚合物材料可以是诸如聚丙烯(PP)的聚烯烃、低密度或高密度聚乙烯(LDPE、HDPE)、聚亚酰胺(PI)等或它们的组合。
聚合物材料可包含改变材料性质的添加剂。例如，聚合物材料可包括一种或更多种提高框架126的导热性并从而提高散热、保持相对低的导电性、增大抗UV光能力、增大机械强度、增大在温度极限下的抗变形能力等的填料、增塑剂、着色剂或它们的组合。
整个框架126可由一种类型的材料形成。可选地，如图3F所示，框架126'的至少一部分可由与框架126'的其余部分不同的材料制成。例如，框架126'可包括围绕孔口128的向内的非导电部127和围绕向内部127的向外的导热部129。在这种实施例中，端子134不与向外部129接触。导热部129可与外部换热器131接触。这种实施例因导热材料的存在而提供了增强的热传递。而与此同时，端子134与框架126'的导热部129隔离。非导电部127可由上文认同的一种或更多种材料(诸如各种塑料)制成。导热部129可由诸如铝、铜、镁、镍、锌等的一种或更多种金属或具有期望的导热性的非金属材料或它们的组合制成。
框架126可由电池单元盖140覆盖，电池单元盖140的示例在图2A中描绘。因此，电池单元盖140可保持阴极、阳极、分隔件、电解质和框架126。电池单元盖140可以以紧密或松散的方式围绕框架126布置。整个框架126或框架126的一部分可以由电池单元盖140覆盖。因此，电池单元盖140包围框架126的至少一部分。
电池单元盖140可以是柔性的。电池单元盖140可以是半刚性的。电池单元盖140可以是刚性的。电池单元盖140可比框架126更具柔性。虽然电池单元100的外缘因框架126包括在电池单元盖140内而是刚性的，但电池单元的面或者顶部142和底部143可因在孔口128内缺少刚性结构而保持柔性。电池单元盖140可以是平坦的，使得电池单元盖140抵靠框架结构126平放。可选地，电池单元盖140可包括至少一个突起部。电池单元盖140可粘合到框架126，以完成对电池单元100的包封。
电池单元盖140可由聚合物材料制成。电池单元盖140可以是柔性板。电池单元盖140可由热塑性膜制成。电池单元盖140可由聚乙烯(PE)、聚酯、酰亚胺、酮、含氟聚合物、砜类聚合物、树脂或它们的组合制成。电池单元盖140可由生物塑料和/或生物可降解材料制成。电池单元盖140可以是单层或者可选地包括多个层。板可被层压并包括作为夹在聚合物材料之间的中间层的金属箔。电池单元盖140可以是共挤膜。电池单元盖140的厚度可以是从大约80μm至200μm、从100μm至180μm、从120μm至150μm。
多种特征可包含到框架126结构中。例如，如图3A至图3F中可见，一对端子134可集成到框架126中。每个端子134均可具有外部部分136和内部部分138。内部部分138可结合到阳极118或阴极114的集流体130(在图2B中描绘的)和/或结合到集流体130的暴露的接线片132。外部部分136可向框架126的外侧伸出。可选地，外部部分136可与框架126的外缘对齐。
一对端子134可模制到框架126结构中。可选地，可在没有端子134的情况下形成框架126，端子134稍后可***到框架126内。目前，将一对端子134作为框架126的一体的部分形成而使得在端子134与框架结构126之间存在气密是有利的。端子134是携带电流的接线片。端子134在电池单元内部与电池单元外部之间提供电连通。
端子134集成到框架126中并且电极的集流体130由金属制成。两个端子134可由相同或不同的金属制成。端子134与端子134附连到的集流体130可由相同的金属制成。例如，该金属可以是铜、铝等。
可包含到框架中的其它特征可以是一个或更多个通道。在图4A至图4E描绘的实施例中，电池单元200的框架226可以以这样的方式制造：使一个或更多个内部通路244穿过框架226行进。可在框架226的一侧或更多侧上包括通路或通道244。框架的全部侧均可包括通道244。通道244可沿着框架226的外缘布置。通道244可具有均匀或不同的尺寸。通道244可以分岔，如图4B和图4C所描绘的。分岔的通道244具有两个分支245，每个分支245沿着端子234的不同侧行进。分支245可以以多种方式行进。例如，在图4C中描绘的实施例中，一个分支245'可在端子234'的左侧行进并在至少两个接触点246处与在端子234'的右侧行进的另一分支245”连接。可选地，在图4D示出的示例中，通道244”可沿着第一端子234”的一侧行进，随后沿着第二端子234”的相对的另一侧行进。然而，在至少一个额外的实施例中，在图4E中描绘的，通道244”'的全部长度可沿着端子234”'的同一侧行进。
通道244可被包封在框架226内。通道244可具有一个或更多个部分244。通道部244中的至少一个可通过入口220或出口221与电池单元的外部接触。例如，在图4A中，三个描绘的通道部244中的一个与进入通道244的流体接触，该流体源自电池单元200的外侧。箭头指示流体在通道部244内移动的方向。流体可以是引起电池单元200或电池单元堆内期望的温度变化的任意流体。流体可以是诸如空气、氧气、水或其它液体冷却剂的冷却剂。可选地，流体可向电池单元100提供热。可选地，通道部244可用于加热和冷却两者。
一个或更多个通道可提供在一个电池单元的框架结构内包含的流体流。可选地，如图5所描绘的，一个或更多个通道可在相邻的框架、外部冷却装置等或它们的组合之间提供流体流。在图5中，三个相邻的电池单元300对齐并在彼此旁边互锁以形成单个单元或电池组350。每个框架326包括集成在单个框架326内的一个或更多个通道部344。此外，共用流体通道352穿过相邻的电池单元300行进。共用流体通道352可以是多个。可选地，单个共用通道可存在于电池组350中。至少一个共用通道352可与至少一个电池单元300的至少一个通道部344接触。
包含在框架内的另一特征可以是一个或更多个开口270，其示例在图4B至图4E以及图5中描绘。开口270可作为用于释放积累在电池单元内的气体压力的通风口。通风口可被构造为用于在电池单元中的气压的危险聚集的事件中的一次性动作。可选地，开口270可作为用于将电解质供应到电池单元中的填充口。开口270可以是可密封的。密封可以是永久的或临时的。开口270可用于多于一个的功能或目的。例如，开口可用作通风口和填充口。在这种实施例中，开口270可允许电池单元的电解质填充，并在此之后相同的开口270可被设置为气体释放口。气体释放口可包括诸如***隔膜(burst disk)的气体释放机构。开口270可包括布置为密封件的一个或更多个膜。膜可以是金属薄膜或聚合物薄膜。
在一个或更多个实施例中，可以连接多个电池单元以形成电池单元组。电池单元组可包括一个至数百个电池单元。在图5中描绘了示例电池单元组350。在图5中，框架326可包括允许电池组350内的相邻电池单元300互相连接从而形成单个元件的特征354。特征354可以是互锁和/或对齐特征。对齐特征确保了各个电池单元300和它们的特征(诸如共用通道352或通道部344)的恰当对齐，和/或确保在电池单元300外部的结构内的电池单元300的恰当对齐。对齐特征可提供电池组350中的电池单元300的互锁。可选地，在对齐特征允许电池单元300更精确地集成到外部结构中的情况下，特征354还可以使特征能够在电池单元300之间或与外部结构进行交互。同一特征354可确保对齐并提供互锁。特征354可包括能够将一个框架326结合到另一框架326的阳型配对件和阴型配对件。特征354可包括螺钉、螺栓、锁定夹、接线片、槽口、沟槽、伸出部或突起。至少第一特征354可形成第一框架的一侧的一部分，同时装配到第一特征354中或与第一特征354连接的配对件第二特征354可位于与第一框架的一侧面对的第二框架的一侧上。
上述外部结构可以是电子通信和/或感测装置、温度传感器、应变传感器、阈值检测器、电压检测器、电流检测器、向调节装置提供信号的传感器、逻辑计算装置、通信装置或容纳任意传感器、馈通或电子器件等的通路或它们的组合。
在一个或更多个实施例中，一个或更多个电子器件可包含到框架结构中。电子器件可启用感测诸如电池电控制模块(BECM)的外部装置和/或与该外部装置进行通信，以报告电池单元的健康状态。在图6中描绘了具有嵌入电子通信器件的示例框架426。框架426具有通风口传感器458、嵌入式传感器460、温度传感器462、外部装置接口464、内部传感器馈通466和信号调节和通信电路468。可包括诸如电压传感器或诸如电压检测器、电流检测器、温度检测器、应变检测器、损坏阈值检测器的检测器的其它装置。馈通装置可提供到电池单元内部的传感器的连接。
需要信号调节的传感器可将信号提供到调节装置，诸如放大器、微控制器或现场可编程门阵列(FPGA)。在一些实施例中，来自每个电池单元的信号可通过有线连接、通过光纤连接、通过无线电波信号的传输(例如，WiFi或蓝牙)或任何合适的方式传输到外部监测***。在其它实施例中，通过使用诸如LED灯的视觉指示器可将电池单元的状态显示在电池单元自身处。
此外，公开了一种生产如上所述的电池单元的方法。电池单元的框架可模制，例如，使用注射模制或通过类似的方法形成。建立用于框架的模具并以如上所述的适于生产框架的材料填充。通过将端子置于模具中，端子可作为框架的一体部分被包含到框架结构中，使得外部部分延伸出模具的外缘并且端子的至少一部分伸到模具中。模具随后以熔化的材料填充。因此，端子被包覆模制(over-mold)，这消除了围绕端子密封的问题。框架材料与端子之间的密封是气密封。
在一个或更多个实施例中，每个端子的一部分(外部部分)可与熔化的框架材料隔离，其意图是将裸露金属保持在电池单元外部。端子的另一部分可与熔化的框架材料隔离以形成裸露金属部，该裸露金属部位于电池单元框架内侧并作为用于电极集流体的连接。因此，在两端处，端子的部分与模具隔开，以为了到电池单元电极的电连接和/或外部电连接提供未改变的区域。在框架结构内模制端子允许端子被可靠地固定在刚性框架结构中，这提供了较高的机械完整性、较容易的密封和防止对电池单元的机械损坏的增强保护。
在冷却之后，具有一体端子和/或其它特征的框架可从模具移除。
所述方法可包括以这样的方式形成框架，使得结构的本质包括可以用作如上所述的通道的一个或更多个通路。例如，利用横贯到袋或电池单元的面、顶部和底部的通路，可将框架形成为蜂窝状结构。蜂窝状结构可被构造为使得流体可流过电池单元或电池单元堆内的通路。在这种实施例中，对齐的框架可形成穿过多个框架的连续的流体路径。
框架可由多个子部件形成，该子部件可作为单独件生产并互相连接以形成框架。例如，可形成框架的上半部，该上半部包含端子，并在稍后将框架的上半部连接到不包含端子的单独形成的下半部。可选地，两个单独形成的部分可各自包括一个端子。可选地，可单独形成框架的两个半部，一个半部形成框架的顶部并且另一个半部形成框架的底部。一旦形成，金属端子可***到框架的顶半部与底半部之间的端子槽内并固定。子部件可以以这样的方式互锁：在框架的相邻子部件之间提供气密封，例如，通过物理压力。可选地，子部件可通过粘合剂、螺钉、螺栓等或它们的组合进行连接。
可在框架中设置诸如一个或更多个开口、端口、通气口、通道、电子器件的其它特征。例如，可创建模具，使得特征在材料填充模具时形成，特征可在制造框架期间就地模制(molded-in-place)。可选地，在框架被模制并冷却之后，特征可通过焊接、粘合等形成和/或附连到框架。
所述方法还可包括将阴极和阳极的集流体连接到端子。所述连接可通过建立低电阻连接的任意合适的方法(诸如通过焊接、通过使用导电粘合剂、通过钎焊或通过机械的方式)来实现。集流体可附连到端子的内部部分。在组装电极和分隔件的堆之后，可将堆***到框架中并将集流体接线片附连到端子。随后，可使用如上所述的电池单元盖来形成框架的面、顶部和底部。可使用任何适合的密封方法附连电池单元盖，诸如热封、焊接(例如，热或超声波)、通过与施用到框架或盖的压感粘合剂接触、通过施用诸如环氧密封剂或活性硫化密封剂的固化粘合剂、或提供气密封的接合材料的任意化学或物理方法或者它们的任何组合。电池单元盖包括具有阳极、阴极和分隔件的框架，使得框架的至少一部分形成电池单元的内部部分。在至少一个实施例中，整个框架结构位于电池单元盖内。
一旦电池单元包括电池单元盖，如果在制造框架期间未曾设置电解质填充口，可形成开口以作为电解质填充口。经由填充口以液体电解质填充电池单元。填充口可被气密封。可选地，如上所述，填充口可起到不同或额外的作用，诸如用于释放来自电池单元内的进气压力的专用通气口。
所述方法还可包括组装根据上述方法形成的电池单元的堆。多个电池单元被布置为彼此靠近、对齐、互锁或它们的组合。在至少一个实施例中，在每个框架接纳阳极、分隔件和阴极之后但在框架接纳电池单元盖之前，框架可被组装、对齐、互锁或它们的组合。在这种实施例中，对齐和/或相互连接的框架设置有堆盖。堆盖可等效于上述的电池单元盖，但堆盖是多个框架共用的并且将多个框架包封在堆内。例如，全部框架均可被包括在共用盖内。
虽然上文描述了示例性实施例，但并非意味着这些实施例描述了本公开的所有可能的形式。相反，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可进行各种改变。此外，可组合各个实施的实施例的特征以形成本公开的进一步的实施例。

Claims (21)

1.一种锂离子袋状电池单元，包括：
刚性框架，形成电池单元的骨架并限定有孔口；
阳极、分隔件和阴极，设置在孔口内，阳极和阴极分别包括具有暴露的接线片部的集流体；
一对端子，集成到所述框架中，每个端子具有结合到所述集流体中的一个的内部部分和外部部分。
2.如权利要求1所述的电池单元，其中，所述电池单元还包括柔性、平坦的聚合物板，所述聚合物板被布置为电池单元盖。
3.如权利要求2所述的电池单元，其中，所述盖包围所述框架的至少一部分。
4.如权利要求1所述的电池单元，其中，所述一对端子被模制在所述框架内。
5.如权利要求1所述的电池单元，其中，所述框架包括流体通道，所述流体通道在所述框架的至少一侧内行进。
6.如权利要求1所述的电池单元，其中，每个端子的外部部分伸出所述框架的外侧。
7.如权利要求1所述的电池单元，其中，所述框架包括具有双重目的的可密封的孔口，用于释放来自电池单元的气体并使电解质能够填充电池单元。
8.如权利要求1所述的电池单元，还包括互锁特征、对齐特征、电子通信装置或它们的组合。
9.如权利要求8所述的电池单元，其中，电子通信装置包括温度传感器、应变传感器、阈值检测器、电压或电流检测器、向调节装置提供信号的传感器或它们的组合。
10.一种锂离子袋状电池单元，包括：
刚性框架，包括沿着所述框架的外缘布置的流体通道，所述框架形成所述电池单元的骨架并限定有孔口；
阳极、分隔件和阴极，布置在所述孔口内，阳极和阴极分别包括集流体；
一对端子，集成到所述框架中，分别具有结合到所述集流体中的一个的内部部分和外部部分。
11.如权利要求10所述的电池单元，其中，所述流体通道被包封在所述框架内。
12.如权利要求10所述的电池单元，其中，所述流体通道是分岔的。
13.如权利要求10所述的电池单元，其中，所述流体通道包括两个分支，每个分支在端子的不同侧上行进。
14.如权利要求10所述的电池单元，其中，所述流体通道沿着端子的一侧行进。
15.如权利要求10所述的电池单元，其中，所述流体通道穿过所述框架的三侧行进。
16.如权利要求10所述的电池单元，还包括具有双重目的的可密封孔口、互锁特征、对齐特征、电子通信装置或它们的组合。
17.一种锂离子电池单元的堆，包括：
第一电池单元和第二电池单元，每个电池单元包括刚性框架，所述刚性框架形成每个电池单元的骨架并限定有孔口，所述孔口包含布置在孔口内的阳极、分隔件和阴极，所述框架包括一对集成的端子，所述一对集成的端子连接到阳极和阴极的电池单元集流体，
第一电池单元和第二电池单元均包含能够将第一电池单元结合到第二电池单元的阴型互连特征和阳型互连特征。
18.如权利要求17所述的堆，还包括集成在第一电池单元和第二电池单元的框架中的流体通道，使得所述流体通道能够穿过第一电池单元和第二电池单元运输流体。
19.如权利要求17所述的堆，还包括位于第一电池单元和第二电池单元上的一个或更多个电子通信装置，所述电子通信装置能够彼此感测并彼此进行通信，感测外部装置并与外部装置进行通信，或者既能够彼此感测和通信又能够感测外部装置和与外部装置进行通信。
20.如权利要求17所述的堆，还包括位于第一电池单元和第二电池单元上的对齐特征，所述对齐特征能够将电池单元堆叠在外部结构内。
21.一种锂离子袋状电池单元，包括：
刚性框架，形成所述电池单元的骨架并限定有孔口；
阳极、分隔件和阴极，设置在所述孔口内；
一对端子，集成到所述框架中，所述框架包括围绕所述孔口的向内的非导电部和围绕向内部的向外的导热部，使得所述端子不与向外部接触。
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