CN1819318A - 二次电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以近似长方体结构构造的二次电池模块。该电池模块包括：在内表面形成多个槽的一对侧面构件(右侧构件和左侧构件)，从而将单元电池的侧面牢固地配合到槽内；与侧面构件整体形成的至少一个连接构件，从而当侧面构件的槽相互面对时，侧面构件以单元电池的宽度相互隔开。使用一个或多个二次电池模块制造中型或大型电池***。二次电池模块允许在其内部以高密度安装多个单元电池。因此，电池***的总尺寸显著减少，电极之间的电连接高度稳定。此外，使工程师或使用者面临电短路的危险最小化，并大大减少因外力所致的电短路危险。

Description

二次电池模块
发明领域
本发明涉及其中安装有多个单元电池如锂离子聚合物二次电池的二次电池模块，该二次电池模块用于构成中型或大型电池***，本发明还涉及使用该二次电池模块制造电池***的方法，更具体地，本发明涉及如下二次电池模块：其具有很高的密度以使电池***的体积最小化，具有高度的稳定性以实现电极之间的连接，并使使用者面临电短路的危险最小化。
发明背景
近来，能充电和放电的二次电池已经被广泛用作无线移动装置的能源。此外，作为电动车辆和混合电动车辆的电源，二次电池引起了较多关注，开发电动车辆和混合电动车辆是为了解决许多问题，如由现有汽油和柴油车辆使用化石燃料而引起的空气污染。
通常，每个小型移动装置装置使用一个或多个电池。另一方面，中型或大型装置如车辆使用具有多个相互电连接的电池的中型或大型电池***，因为对于中型或大型装置，高输出和大容量是必需的。
袋状锂离子聚合物二次电池通常用作中型或大型电池***的单元电池，这种二次电池具有很低的机械强度。由于这个原因，将多个单元电池安装在筒内，从而将单元电池相互以串联或并联方式电连接，并将多个筒相互电连接以制造中型或大型电池***。
但是，筒以近似盘的形状形成，因此会占据大量面积。此外，筒之间的距离要很大，以有效散发由单元电池产生的热，因此增加了电池***的总体积。
并且，每个单元电池的阴极和阳极的突出面积很大，因此制造电池***的工程师或其使用者可能面临电短路的高度危险。
此外，电极之间的电连接性(串联或并联)很差，因此可能由于外力如振动和碰撞而发生短路。
发明概述
因此，本发明的目的是基本上排除常规技术的上述问题以及过去要求解决的技术问题。
本发明人进行了各种实验和研究，最终研制成用于中型或大型电池***的二次电池模块，该二次电池模块能将多个单元电池以高密度安装在其内部，从而显著减少电池***的总尺寸，使要被相互电连接的电极具有高度稳定性，并且在工程师制造电池***时或在使用者使用电池***时，使他们面临电短路的危险最小化。
根据本发明的一个方面，通过提供以近似长方体结构构造的二次电池模块，可以实现上述目的和其它目的，该二次电池模块包括：在其内表面形成多个槽的一对侧面构件(右侧构件和左侧构件)，从而将单元电池的侧面牢固地配合到槽内；和与所述侧面构件整体形成的至少一个连接构件，从而当侧面构件的槽相互面对时，侧面构件以单元电池的宽度相互隔开。
因此，将单元电池按顺序***到右侧构件和左侧构件之间，从而将单元电池的对置侧面配合到右侧构件和左侧构件的对向槽内。
槽的宽度对应于每个单元电池的厚度。但是，对槽的长度没有具体限制，只要能将单元电池稳定地安装在右侧构件和左侧构件之间。在本发明的电池模块中，将单元电池的对置侧面固定在侧面构件处，暴露单元电池的其它区域。因此散热效果非常好，即使单元电池之间的距离很小，也能实现所需的散热，由此可制造高密度的电池***。
优选地，在右侧构件和左侧构件的上端、下端、前端、和后端中的一个或多个端整体地形成连接构件。在大量提供连接构件的情况下，必须敞开右侧构件和左侧构件的前端和后端中的至少一个，从而能通过右侧构件和左侧构件的前端或后端将单元电池***到右侧构件和左侧构件之间。
在本发明的优选实施方案中，在右侧构件和左侧构件的上端提供连接突出物，在右侧构件和左侧构件的下端提供连接槽，所述连接槽与所述连接突出物相对应。因此，可以容易地将两个或多个电池模块相互连接。在上述结构中，可以不使用其它连接构件，以高密度将多个电池模块相互连接。
在本发明的另一个优选实施方案中，在右侧构件和左侧构件的上端或下端以及其前端或后端处形成连接构件，电池模块还包括：附加的覆盖构件，用于当单元电池安装到右侧构件和左侧构件之间时，覆盖右侧构件和左侧构件的敞口后端或敞口前端。
优选地，覆盖构件包括可被***到单元电池的电极连接部分之间的多个电绝缘分隔物。电极连接部分是一个单元电池的电极与相邻的另一个单元电池的电极进行电连接的区域。电连接为串联或并联。优选地，电连接为串联。
在电池模块的装配完成后，用分隔物将电极连接部分相互电绝缘。由此，使工程师或使用者面临电短路的危险最小化，并在使用电池模块的过程中，大大减少因外力所致的电短路危险。
对本发明二次电池模块的材料没有具体限制。优选地，将电绝缘材料如聚丙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂用于二次电池模块的材料。
对安装在本发明电池模块内的单元电池没有具体限制。优选地，单元电池为袋状锂离子聚合物二次电池。
根据本发明的另一个方面，提供了一种使用上述二次电池模块制造中型或大型电池***的方法。具体地，该电池***制造方法包括以下步骤：(i)将一个单元电池的对置侧面***到第一最低槽内以固定所述一个单元电池，所述第一最低槽在电池模块的右侧构件和左侧构件处形成，并使所述槽相互面对，然后将另一个单元电池的对置侧面***到电池模块的右侧构件和左侧构件的第二最低槽内，以固定所述另一个单元电池，从而在由右侧构件和左侧构件形成的空间内堆积多个单元电池；(ii)将单元电池的电极引线相互串联，或者在单元电池的电极引线相互并联后再相互串联；和(iii)将内部安装了相互电连接的单元电池的一个或多个电池模块电连接，以形成阴极端子和阳极端子。
优选地，步骤(i)包括：将粘合剂或树脂如硅涂敷或部分地填充到槽内，从而将单元电池更稳定地固定在槽内。
优选地，步骤(ii)包括：将具有狭缝的绝缘辅助构件设置在单元电池上，通过该狭缝***该单元电池的电极引线；将暴露在辅助构件上的单元电池电极引线电连接，由此使电极之间的连接更牢固和更容易地实现。优选地，通过使导电汇流条定位在要相互连接的电极引线上，并进行激光焊接，从而实现电极之间的电连接。通常，用激光焊接使电极引线相互连接，从而使电极引线具有高度的可靠性和稳定性。但是，当单元电池的池体暴露于激光束时，可能会损坏单元电池。根据本发明，通过提供上述绝缘辅助构件来排除上述问题。
在步骤(iii)中，可以仅使用一个其中安装有多个单元电池的电池模块来制造中型或大型电池***。或者，可以使用两个或多个电池模块来制造中型或大型电池***。当使用两个或多个电池模块来制造中型或大型电池***时，优选在右侧构件和左侧构件的上端提供连接突出物，在右侧构件和左侧构件的下端提供连接槽，所述连接槽与所述连接突出物相对应，如上所述。
根据环境，电池***制造方法还包括以下步骤：在步骤(ii)或步骤(iii)之后，将上述覆盖构件安装在电极连接部分，由此使工程师或使用者面临电短路的危险最小化，并且在制造或使用电池模块的过程中，大大减少了电极连接部分之间的电短路。
附图简述
通过下面的详细描述并结合附图，会更清楚地理解本发明的上述和其它的目的、特征和其它优点，其中：
图1为说明本发明优选实施方案的二次电池模块的典型透视图；
图2为说明两个二次电池模块之间的连接的局部放大图，其中一个二次电池模块示于图1中；
图3为说明根据本发明的优选实施方案，使用辅助构件的单元电池的电极引线之间电连接的典型透视图；和
图4为说明本发明优选实施方案的覆盖构件的典型透视图。
优选实施方案详述
现在，将参考附图详细描述本发明的优选实施方案。但是应该指出，本发明的范围不受所述实施方案的限制。
图1为说明本发明优选实施方案的二次电池模块100的典型透视图。
参照图1，以近似长方体的结构构造电池模块100，它具有敞口顶部和敞口前部。
在左侧构件200和右侧构件300处分别形成槽210和310，将它们布置在侧面构件200和300的内表面上，使槽210和310相互面对。侧面构件200和300之间的距离(更具体地，在左侧构件200的槽210和右侧构件300的槽310之间的距离)等于或稍大于***到它们之间的每个单元电池(未显示)的宽度。此外，侧面构件200和300的槽210和310的宽度W等于或稍大于每个单元电池的厚度。对槽210和310的深度D没有具体限制，只要能将单元电池稳定地配合到槽210和310内。
侧面构件200和300与连接构件400是整体形成的，所述连接构件400构成电池模块100的底部。在电池模块100后部设置另一个连接构件500，该连接构件500与侧面构件200和300以及连接构件400连接，或者与侧面构件200和300以及连接构件400整体形成。
图1的电池模块100可以单独使用，或与至少另一个电池模块100组合使用。为了实现两个或多个电池模块100之间的牢固连接，在侧面构件200和300的上端形成连接突出物220，在侧面构件200和300的下端形成连接槽230。连接槽230与连接突出物220相对应。
图2为说明两个二次电池模块101和102之间连接的局部放大图。
参照图2，在一个电池模块即第一电池模块101的侧面构件201的上端提供钩形连接突出物221，在所述电池模块内安装有多个单元电池600。在侧面构件201的下端形成连接槽231，其与连接突出物221相对应。在第一电池模块101的连接槽231内牢固地接合连接突出物222，该连接突出物222形成于其他电池模块即第二电池模块102的侧面构件202处。
图3为说明当使用辅助构件600的单元电池501、502……被安装在本发明电池模块内时，在所述单元电池501、502……之间的电连接的典型透视图。为了易于描述和理解，在图3中没有显示电池模块。
参照图3，当将单元电池501、502……安装在电池模块(未显示)内时，所述单元电池501、502……的电极引线501c、502a、502c、503a……向上伸出。辅助构件600为电绝缘构件，它具有多个狭缝610，通过狭缝610***单元电池501、502……的电极引线501c、502a、502c、503a……。
为了实现单元电池501、502……之间的电连接，将辅助构件600设置在单元电池501、502……上，从而能通过辅助构件600的狭缝610，将单元电池501、502……的电极引线501c、502a、502c、503a……暴露在辅助构件600上。然后，将暴露在辅助构件600上的电极引线501c、502a、502c、503a……弯曲，然后将汇流条700安装在单元电池501、502……的弯曲电极引线501c、502a、502c、503a……上。例如，为了实现第一单元电池501与第二单元电池502之间的串联，将第一单元电池501的阴极引线501c与第二单元电池502的阳极引线502a弯曲，从而使第一单元电池501的弯曲阴极引线501c与第二单元电池502的弯曲阳极引线502a相对，然后将汇流条700安装在第一单元电池501的弯曲阴极引线501c与第二单元电池502的弯曲阳极引线502a上。类似地，为了实现第二单元电池502与第三单元电池503之间的串联，将第二单元电池502的阴极引线502c与第三单元电池503的阳极引线503a弯曲，从而使第二单元电池502的弯曲阴极引线502c与第三单元电池503的弯曲阳极引线503a相对，然后将汇流条700安装在第二单元电池502的弯曲阴极引线502c与第三单元电池503的弯曲阳极引线503a上。对其它单元电池实施上述过程。最后，用激光束照射在单元电池501、502……的电极引线501c、502a、502c、503a……和汇流条700之间的接触区域，以焊接该接触区域。虽然用激光束焊接了单元电池501、502……的电极引线501c、502a、502c、503a和汇流条700，但是通过提供绝缘辅助构件600，单元电池的池体没有受到严重影响。因此，使用更强的激光束可实现高度可靠的焊接操作。激光焊接操作完成后，除去辅助构件600。结果是，单元电池501、502……相互连接，同时单元电池501、502……包括电极连接部分710。
图4为说明本发明优选实施方案的覆盖构件800的典型透视图，在按图3所示实现单元电池之间的电连接后，覆盖构件800能覆盖电池模块的敞口区域，更具体地，覆盖构件800能覆盖电极连接部分710。
参照图4，覆盖构件800包括安装在电池模块(未显示)敞口区域的主体810和多个分隔物820、821、822……，所述分隔物形成于主体810的一个表面上。
主体810的尺寸和形状适于被安装在电池模块的敞口区域，将电极连接部分710设置于该敞口区域。在主体810处形成分隔物820、821、822……，从而使所述分隔物820、821、822……可被***到图3的电极连接部分710之间。对分隔物820、821、822……的高度h和宽度w没有具体限制，只要它们能将电极连接部分710相互隔开。
如图3所示，左侧电极连接部分710和右侧电极连接部分710是交替布置的。因此，如图4所示，右侧分隔物820、822……和左侧分隔物821、823……也是交替布置的，从而使分隔物820、821、822……与电极连接部分710相对应。
虽然为了说明目的公开了本发明优选实施方案，但是本领域技术人员会理解，在不背离如所附权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、增加和替换是可行的。
工业应用性
从上面的描述显而易见的是，用于中型或大型电池***的二次电池模块允许在其内部以高密度安装多个单元电池。因此，本发明能显著减少电池***的总尺寸。而且，本发明能实现电极之间高度稳定的电连接。此外，本发明具有如下效果，当工程师制造电池***时或当使用者使用电池***时，使他们面临电短路的危险最小化，并且在使用电池***的过程中，大大减少因外力所致的电短路危险。

Claims (12)

1.一种以近似长方体结构构造的二次电池模块，包括：
在内表面形成多个槽的一对侧面构件(右侧构件和左侧构件)，从而使单元电池的侧面牢固地配合到槽内；和
与侧面构件整体形成的至少一个连接构件，从而当侧面构件的槽相互面对时，侧面构件以单元电池的宽度相互隔开。
2.如权利要求1所述的电池模块，其中在右侧构件和左侧构件的上端、下端、前端、和后端中的一个或多个端整体地形成连接构件。
3.如权利要求1所述的电池模块，其中
在右侧构件和左侧构件的上端提供连接突出物；和
在右侧构件和左侧构件的下端提供连接槽，所述连接槽与所述连接突出物相对应。
4.如权利要求1所述的电池模块，其中
在右侧构件和左侧构件的上端或下端以及前端或后端处形成连接构件，并且
电池模块还包括：
附加的覆盖构件，用于当将单元电池安装到右侧构件和左侧构件之间时，覆盖右侧构件和左侧构件的敞口后端或敞口前端。
5.如权利要求4所述的电池模块，其中覆盖构件包括可被***到单元电池的电极连接部分之间的多个电绝缘分隔物。
6.如权利要求5所述的电池模块，其中电极连接部分相互串联。
7.如权利要求1所述的电池模块，其中单元电池为袋状锂离子聚合物二次电池。
8.一种使用权利要求1所述的二次电池模块制造中型或大型电池***的方法，该方法包括以下步骤：
(i)将一个单元电池的对置侧面***到第一最低槽内以固定所述一个单元电池，所述第一最低槽形成于电池模块的右侧构件和左侧构件，并使所述槽相互面对，然后将另一个单元电池的对置侧面***到电池模块右侧构件和左侧构件的第二最低槽内，以固定所述另一个单元电池，从而将多个单元电池堆积在由右侧构件和左侧构件形成的空间内；
(ii)将单元电池的电极引线相互串联，或者在单元电池的电极引线相互并联后再相互串联；和
(iii)将内部安装了相互电连接的单元电池的一个或多个电池模块电连接，以形成阴极端子和阳极端子。
9.如权利要求8所述的方法，其中步骤(i)包括：
在将单元电池***到槽内之前，将粘合剂或树脂涂敷或部分地填充到槽内。
10.如权利要求8所述的方法，其中步骤(ii)包括：
在单元电池上设置具有狭缝的绝缘辅助构件，通过该狭缝***单元电池的电极引线；和
将暴露在辅助构件上的单元电池电极引线电连接。
11.如权利要求10所述的方法，其中通过将导电汇流条定位在要相互连接的电极引线上并进行激光焊接，从而实现电极之间的电连接。
12.如权利要求8所述的方法，还包括以下步骤：
在步骤(ii)或步骤(ii)之后，在电极连接部分安装覆盖构件。
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