專利名稱：采用沖擊吸收構件的中型或大型蓄電池模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種包括沖擊吸收構件的中型或大型蓄電池模塊，并 且更具體而言，涉及一種使用每個都具有被安裝在包括樹脂層和金屬 層的蓄電池殼體中的電極組件的蓄電池單元作為單元電池的蓄電池模 塊，其中每個蓄電池單元具有包括密封部分的薄上端，該密封部分形 成于那放置電極端子的區(qū)域處，并且在每個蓄電池單元上端安裝沖擊 吸收構件，由此防止了當外力施加到各個單元電池的電極端子與密封 部分上時蓄電池殼體的破裂或短路的發(fā)生。
背景技術：
近來，可重復充放電的二次蓄電池，已廣泛的用作無線移動設備 的能源。而且，該二次蓄電池作為電動車輛和混合電動車輛的能源日 益受到矚目，該種能源已經(jīng)被開發(fā)以解決由現(xiàn)行的使用化石燃料的汽 油和柴油車輛所造成的諸如空氣污染之類的問題。因此，由于二次蓄 電池的優(yōu)點而使得使用二次蓄電池的各種應用不斷增加，并且今后二 次蓄電池預期會應用于比現(xiàn)在更多的應用和產(chǎn)品上。由于二次蓄電池可應用的應用和產(chǎn)品的種類不斷增加，所以蓄電池的種類也在增加，以便蓄電池可以提供對應于不同應用和產(chǎn)品的輸 出及容量。此外，也迫切需要降低那些被應用于相應應用和產(chǎn)品中的 蓄電池的尺寸與重量。小型移動設備，例如移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)碼相機、 及膝上型計算機，根據(jù)相應產(chǎn)品尺寸和重量的降低，針對每個設備使 用一個或多個小型、輕質(zhì)的蓄電池單元。另一方面，中型或大型設備， 例如電動自行車、電動摩托車、電動車輛、及混合電動車輛，則使用 具有多個互相電連接的蓄電池單元的中型或大型的蓄電池模塊(或中 型或大型蓄電池組)，因為中型或大型的設備需高輸出和大容量。這 些蓄電池模塊的尺寸和重量與相應的中型或大型尺寸設備的接收空間 和輸出直接相關。基于此理由，制造商嘗試制造小型、輕質(zhì)的蓄電池
模塊。此外，那些經(jīng)受大量的外部沖擊和振動的設備，例如電動自行 車與電動汽車，要求構成蓄電池模塊的組件之間有穩(wěn)定的電連接與物 理連接。另外，利用多個蓄電池單元來完成高輸出和大容量，并且因 此，蓄電池模塊的安全性也很被看重?；谒鼈兊男螤?，用作蓄電池模塊或蓄電池組的單元電池的二次 蓄電池通常被分成圓柱形蓄電池，棱柱形蓄電池和袋形蓄電池。其中， 由于袋形蓄電池可高度整合地被堆疊、每單位重量具有高能量密度、 價格低廉且并且易于修改，所以袋形蓄電池一直備受矚目。袋形蓄電池是以這樣的電池結構來構造的蓄電池具有陰極/分隔 件/陽極結構的電極組件被安裝在袋形蓄電池殼體中，該袋形蓄電池殼 體由例如鋁層壓板制成，同時電極組件以密封狀態(tài)被電解液浸潤。袋 形蓄電池的代表性實例可以是鋰離子聚合物蓄電池(LiPB)。該LiPB 的結構是，陰極、陽極、分隔件彼此連接，同時分隔件分別置于那些 陰極和陽極之間，以及那些連接的陰極、陽極和分隔件被鋰電解液浸 潤，從而最大程度地防止電解液泄漏。通常，電極組件是通過將各個 分隔件的相對側涂上粘合層，并將施加活性材料的陰極和陽極熱熔接 至相應的分隔件而制成的。圖1典型地圖示了包括堆疊類型電極組件的代表性LiPB的一般 結構。參考圖1 , LiPB 100以這樣的結構來構造電極組件120以密封 狀態(tài)安裝在袋形蓄電池殼體110中，而電連接至電極組件120的陰極 和陽極接頭122和124的兩個電極導線(lead) 130和140暴露于蓄 電池殼體110之外，其中該電極組件120包括陰極、陽極和分別置于 陰極和陽極之間的分隔件。蓄電池殼體IIO由諸如鋁層壓板之類的軟性包裝材料制成。蓄電 池殼體IIO包括殼體本體112和蓋113，該殼體本體112具有中空的 接收部分lll，用于接收電極組件120，并且該蓋113集成連接至殼體 本體112。除了以圖1所示的堆疊型結構構造之外，LiPB 100的電極組件120 還可以以膠巻(jelly-roll )型結構來構造。堆疊型電極組件120是 以這樣的結構來構造的陰極接頭122和陽極接頭124分別被熔接到
電極導線130和140上，并且絕緣薄膜150結合于電極導線130和140 的上、下表面，以確保電極導線130、 140和蓄電池殼體IIO之間的電 絕緣及密封性。圖2示出了如上所述地構造的LiPB 100。為了方《更敘述，將LiPB 稱為蓄電池單元。參考圖2，當蓄電池殼體IIO被熱熔接，同時電極組件(未示出) 安裝在蓄電池殼體110中時，密封部分114和115形成于蓄電池殼體 IIO的上端及相對側。其中，側面密封部分115被垂直向上彎曲，以 便側面密封部分115與蓄電池單元本體116緊密接觸，從而降低蓄電 池殼體110的整體尺寸。另一方面，由于電極導線130和140穿過上 端密封部分114從蓄電池殼體110突出，因此上端密封部分114不彎 曲。使用蓄電池單元的中型或大型蓄電池模塊可以不同方式來構造。 例如， 一至四個蓄電池單元可以被安裝在附加的構件上，例如安裝在 一盒子內(nèi)，并且多個盒子可以堆疊起來，并使這些盒子相互電連接。 替代地，不需使用附加的盒子，將多個蓄電池單元堆疊，使蓄電池單 元相互電連接。前一個實例中蓄電池模塊具有結構穩(wěn)定的優(yōu)點，但其 缺點是蓄電池模塊的制作成本高，并且蓄電池模塊的尺寸大。后一個 實例具有與前一實例完全相反的優(yōu)點及缺點。然而，雖然蓄電池模塊可由任何結構構成，如圖2所示的蓄電池 單元具有低的機械強度。因此，該蓄電池模塊的缺點在于包括蓄電池 單元的蓄電池模塊不耐外力沖擊。尤其是，如圖2的虛線范圍A所示 的、包括電極導線(電極端子)和密封部分的蓄電池單元的上端，特 別不耐下落或外力沖擊。例如，該電極端子被連接至附加的連接構件 用于電連接。當由于蓄電池模塊下落或向該蓄電池模塊施加外部沖擊 而導致該蓄電池單元移向電極端子時，就會使蓄電池單元本體與連接 構件或結合構件接觸，從而造成蓄電池殼體易于破裂。而且，由于蓄 電池單元本體與電極端子或連接構件之間的接觸而使得很容易發(fā)生短 路。因此，非常需要一種措施來有效地解決上述問題
發(fā)明內(nèi)容
因此，為了解決上述問題以及尚未解決的其他技術問題而作出本 發(fā)明。具體地，本發(fā)明的第一目的是提供一種蓄電池模塊，該蓄電池模 塊能夠防止諸如電極端子和密封部分等的蓄電池單元的脆弱的上部 分，因蓄電池模塊的下落或向蓄電池模塊施加外部沖擊而導致的蓄電 池單元移動，而發(fā)生蓄電池模塊的破裂或蓄電池模塊內(nèi)的短路。本發(fā)明的第二目的是提供一種蓄電池模塊，該蓄電池模塊以這樣 的結構來構造，其中蓄電池模塊可根據(jù)期望的容量與輸出靈活地延伸 和收縮，用于電連接構成蓄電池模塊的各組件的電線是緊湊的，并且 穩(wěn)定實現(xiàn)了蓄電池模塊的組件之間的電連接。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可通過提供一種使用每個都具有被安裝 在包括樹脂層和金屬層的蓄電池殼體中的電極組件的蓄電池單元作為 單元電池的蓄電池模塊來實現(xiàn)上述的和其他的目的，其中每個蓄電池 單元具有包括密封部分的薄上端，該密封部分形成于那放置電極端子 的區(qū)域處，并且在每個蓄電池單元上端安裝沖擊吸收構件。本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當蓄電池模塊下落或向蓄電池模塊施加外 部沖擊時，每個蓄電池單元的上端被損壞。具體地，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由 于電池本體向每個蓄電池單元的電極端子移動，所以使得安裝到電極 端子的連接構件或結合構件與薄弱的蓄電池殼體接觸，結果導致蓄電 池殼體破裂或發(fā)生短路。當根據(jù)本發(fā)明在每個蓄電池單元薄上端安裝 沖擊吸收構件用于吸收施加到蓄電池單元的沖擊時，可以彈性抑制電 池本體的移動并且防止電極端子和電池本體的接觸，從而防止蓄電池 殼體破裂或發(fā)生短路。因此，沖擊吸收構件用作吸收外部沖擊，同時 加強因厚度太薄而機械上薄弱的蓄電池單元的上端，從而改善蓄電池 模塊的結構安全性。根據(jù)本發(fā)明，蓄電池殼體可以由層壓板制成，該層壓板包括樹脂 層和金屬層。優(yōu)選地，蓄電池殼體是用鋁層壓板制成的袋形殼體。當 蓄電池殼體被熱熔接，同時電極組件被安裝于蓄電池殼體中時，側密封部分及上端密封部分如前面對圖2所做的描述那樣形成。當沖擊吸收構件安裝在每個蓄電池單元上端時，沖擊吸收構件可 以具有大致對應于每個蓄電池單元的上端的長度以及大致對應于每個 蓄電池單元的厚度。另一方面，當蓄電池模塊的結構被構造成使多個 蓄電池單元一個在另一個之上地順序堆疊，并且沖擊吸收構件是由彈性材質(zhì)制成時，安裝在一個蓄電池單元u)的上端的沖擊吸收構件會被堆疊于蓄電池單元(a)上的另一蓄電池單元(b)部分壓縮。因此， 當沖擊吸收構件安裝在蓄電池單元(a)的上端時，沖擊吸收構件的厚 度可略大于蓄電池單元(a)的厚度。沖擊吸收構件并未被特別地限定，只要沖擊吸收構件是吸收沖擊 的材料制成、彈性抑制每個蓄電池單元的移動并且電絕緣即可。例如， 沖擊吸收構件可以是由天然橡膠、合成橡膠或合成樹脂材料制成。優(yōu) 選地，沖擊吸收構件是由彈性多孔結構來構造，以提供高彈性。優(yōu)選地，將粘合層施加于沖擊吸收構件的底部，以便沖擊吸收構 件可固定于每個蓄電池單元的上端。根據(jù)情況，其他的粘合層可以施 加于沖擊吸收構件的頂部，以便沖擊吸收構件也可以固定于另一已堆 疊的蓄電池單元的對應區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的蓄電池模塊的結構可以被構造成使其中的單元電池 被堆疊，同時單元電池安裝在諸如盒子的附加構件中，或者被構造成 使其中的單元電池被堆疊但不使用該種盒子。對于其中未使用盒子的蓄電池模塊，該蓄電池模塊的總尺寸減少了，例如其中的電極端子用 作電連接并且也用作構造蓄電池模塊的機械連接的蓄電池模塊，但每 個蓄電池單元上端的機械強度特別脆弱。因此，當根據(jù)本發(fā)明將沖擊 吸收構件安裝在每個蓄電池單元的上端時，可進一步改善蓄電池模塊 的安全性。在優(yōu)選實施方案中，單元電池被堆疊，使具有相同極性的電極端 子指向相同方向，電極端子具有連接通孔，連接到模塊殼體的連接構 件插入穿過該連接通孔。所述兩種電極端子，即陽極端與陰極端，都可以形成于每個蓄電 池單元的一側。替代地，所述電極端子可以成形于每個蓄電池單元的 兩側。例如，當陽極端子和陰極端子互相相對時，陽極端子和陰極端 子可以成形于每個蓄電池單元的上端和下端。在優(yōu)選實施方案中，蓄電池模塊包括絕緣構件，所述絕緣構件
位于相鄰單元電池的電極端子之間，用于電絕緣相鄰單元電池的電極端子，該絕緣構件具有可連接到所述通孔中的凸起；和連接構件，所 述連接構件連接該絕緣構件，用于將那些連接到絕緣構件的單元電池 的電極端子串聯(lián)或并聯(lián)地電連接。在這種情況下，絕緣構件還用于通過凸起機械互連電極端子。優(yōu) 選的，凸起具有內(nèi)徑小于電極端子的通孔內(nèi)徑的通孔，由此在單元電 池被堆疊，而同時絕緣構件被置于兩相鄰的單元電池之間以后，連接 構件通過凸起的通孔插入，以使單元電池相互連接。韓國專利申請編號2004-112590中詳細描述了所述絕緣構件與連 接構件，該申請已經(jīng)以本申請申請人的名義提交。通過引用的方式將 該申請的公開納入本說明書。未使用附加的盒子的蓄電池模塊具有緊湊的結構，因此，該蓄電 池模塊可以優(yōu)選地用于具有有限安裝空間的設備中。在優(yōu)選實施方案中，蓄電池模塊包括其上堆疊有單元電池的板， 以及用于控制單元電池的運行的電路單元。該板并未被特別地限定，只要該板的結構被構造成使單元電池堆 疊在其上即可。例如，該板被構造成具有殼體結構，該殼體結構具有 對應于每個單元電池尺寸大小的接收部分，以^t單元電池可以^艮容易 地被安裝在該板上。優(yōu)選地，該殼體是分離型結構，用于覆蓋該已堆 疊的單元電池的頂部及底部。在優(yōu)選實施方案，二次蓄電池模塊包括多個被用作單元電池的 二次蓄電池，所述多個二次蓄電池可以;故充電和放電；下殼體，所述 下殼體具有上端接收部分，在該上端接收部中，單元電池一個在另一 個之上地順序堆疊；上殼體，所述上殼體具有下端接收部分，用于覆 蓋堆疊在下殼體上的單元電池頂部；第一電路單元，所述第一電路單 元用于電連接已堆疊的單元電池，該第一電路單元具有用于感側單元 電池的電壓、電流和/或溫度的感應板組件；第二電路單元，所述第二 電路單元與第一電路單元電連接，該第二電路單元具有用于控制蓄電 池模塊的整體運行的主板組件；以及第三電路單元，所述第三電路單 元與第二電路單元電連接，該第三電路單元與外部輸出端子連接，同 時防止單元電池的過度充電、過度放電和/或過電流。
蓄電池模塊的寬度與長度略大于已堆疊的單元電池的寬度與長 度，因此，蓄電池模塊的整體尺寸是非常小的。因此，可以最小化蓄 電池模塊的尺寸，由此可以將蓄電池模塊有效地安裝于應用蓄電池模 塊的外部裝置或系統(tǒng)處。而且，上殼體與下殼體是彼此分離的。因此， 當需要改變蓄電池模塊的容量和輸出時，可以增加或減少堆疊在上殼 體與下殼體之間的單元電池數(shù)量，因此，可以靈活地設計蓄電池模塊。上殼體和下殼體的整體尺寸大致與每個單元電池的尺寸相當。因 此，接收單元電池的下殼體的上端接收部分與接收單元電池的上殼體 的下端接收部分的尺寸和單元電池的電池本體的尺寸相對應。優(yōu)選的，蓄電池模塊還包括一板形、高強度的安全構件，其布置 在已堆疊的單元電池中最外面的一個單元電池與上殼體之間，并使安 全構件和最外面的單元電池的電極板平行布置。通常，緊湊的、重量輕的蓄電池模塊具有低的機械安全性。例如， 蓄電池模塊會由于外部沖擊而下落或者與固體或結構發(fā)生碰撞。而且， 當針型的導體刺入單元電池時，蓄電池模塊的單元電池中可能會發(fā)生 內(nèi)部短路。特別是，當沿布置單元電池的電極板的方向向蓄電池模塊 施加外部沖擊時，蓄電池模塊的安全性也會嚴重降低。因此，當板形、 高強度安全構件安裝于上殼體內(nèi)部，使安全構件與單元電池的電極板 平行布置時，蓄電池模塊雖然重量稍微增加但具有很高的機械安全性。優(yōu)選地，安全構件由高強度金屬材料制成。更優(yōu)選地，安全構件 由不銹鋼制成。優(yōu)選地，安全構件具有與單元電池相對應的表面區(qū)域 以及適當?shù)暮穸取．敯踩珮嫾暮穸忍r，安全構件就不能提供期 望的機械強度。另一方面，當安全構件的厚度太大時，蓄電池模塊的 重量就顯著增加。在優(yōu)選實施方案中，雙面粘合構件置于已堆疊的單元電池之間。 雙面粘合構件使得單元電池更穩(wěn)固地堆疊并固定在蓄電池模塊中。雙面粘合構件可以是雙面膠帶；然而，雙面粘合構件并不限定于雙面膠 帶。優(yōu)選地，兩個或多個雙面粘合構件被設置于一個已堆疊的單元電 池處，并使雙面粘合構件彼此間隔放置。在這種情況下，雙面膠帶在 堆疊單元電池之間提供了預定的間隙。通過已堆疊的單元電池之間的 間隙，容許了在單元電池充電與^:電期間，單元電池容積的改變，并
且容許了單元電池充電與放電期間熱量從單元電池有效地耗散。第一電路單元包括連接構件和感應板組件，所述連接構件用于互 相串聯(lián)或并聯(lián)連接單元電池，所述感應板組件用于感測各個單元電池 的電壓、電流和/或溫度。優(yōu)選地，第一電路單元自單元電池接收電壓 和溫度信號。可以通過感應板組件或主板組件測量溫度，作為單元電 池的整個溫度。優(yōu)選地，第一電路單元結合于蓄電池模塊上與單元電 池的電極端子相鄰的一側。連接構件的結構并沒有被特別地限定，只要單元電池可以通過該 連接構件互相并聯(lián)或串聯(lián)連接即可。優(yōu)選地，安全元件連接在連接構 件之間，用于當發(fā)生過電壓或過熱時中斷電流。安全元件可以包括保險絲、雙金屬、以及正溫度系數(shù)(PTC)元件。優(yōu)選地，感應板組件是由印刷電路板(PCB)制成，并且感應板組 件與各個單元電池電連接。第二電路單元可與第一電路單元一起結合于蓄電池模塊上與單元 電池的電極端子相鄰的一側，其可以安裝在下殼體的下端接收部分， 或可以結合于蓄電池模塊的相對側，以使第二電路單元與第一電路單 元相對。優(yōu)選地，第二電路單元安裝在下殼體的下端接收部分。在這 種情況下，單元電池經(jīng)由第一電路單元電連接于安裝在下殼體的下端 接收部分的第二電路單元，而且蓄電池模塊的運轉由第二電路單元的 主板組件控制。第三電路單元可以和第一電路單元一起結合于蓄電池模塊上與單 元電池的電極端子相鄰的一側，其可以安裝在下殼體的下端接收部分， 或可以結合于蓄電池模塊的相對側，以使第二電路單元和第一電路單 元相對，該第三電路單元是蓄電池模塊連接到外部設備的最后元件， 用于控制在單元電池的充電與放電期間單元電池的過度充電、過度放 電以及過電流。優(yōu)選地，第三電路單元結合于蓄電池模塊的相對端， 以使第三電路單元與第一電路單元相對。電路單元可以部分或全部被置入。優(yōu)選地，第二電路單元安裝在 下殼體的下端接收部分，并且第三電路單元結合于蓄電池模塊的相對 側，以使第三電路單元和第一電路單元相對。在這種情況下，根據(jù)本 發(fā)明的蓄電池模塊被構造成具有如下的結構，其中涉及單元電池的運
行的電路單元圍繞蓄電池模塊，由此蓄電池模塊的整個尺寸大幅減小。 在優(yōu)選實施方案中，第三電路單元包括切換板和散熱器結構，所 述切換板包括用于控制二次蓄電池模塊的充電與放電的切換元件，所 述散熱器結構與切換元件相連接。優(yōu)選地，此切換板是包括相關電路的印刷電路板(PCB)。切換元件與組成蓄電池模塊的單元電池串聯(lián)，用于控制在單元電 池內(nèi)流動的電流。切換元件也被連接至用于感測單元電池的電壓和/ 或電流以控制切換元件的保護電路。切換元件并未被特別地限定，只 要該切換元件可以控制單元電池的過度充電、過度放電或過電流即可。 例如，場效應晶體管(FET)元件或晶體管可以用作切換元件。優(yōu)選地， FET元件被用作切換元件。以充電為目的的切換元件是用于控制單元電池的充電狀態(tài)的切換 元件，并且以放電為目的的切換元件是用于控制單元電池的放電狀態(tài) 的切換元件。通常，蓄電池模塊的切換元件包括以充電為目的的切換 元件和以;改電為目的的切換元件。的控制電路連接。根據(jù)控制電路的信號輸出，控制切換元件被控制為 打開(0N)或關閉(OFF)。具體地，控制電路維持切換元件(以充電 為目的的切換元件和以放電為目的的切換元件)處于打開狀態(tài)。另一 方面，當在單元電池充電期間發(fā)生異常狀態(tài)時，就關閉以充電為目的 的切換元件以中斷充電電流。當在單元電池放電期間發(fā)生異常狀態(tài)時， 就關閉以放電為目的的切換元件以中斷放電電流。而且，當在單元電 池充電期間單元電池的電壓超過預定的最大電壓值時，控制電路輸出 關閉以充電為目的的切換元件的信號以防止單元電池過度充電。另一 方面，當在單元電池放電期間單元電池的電壓低于預定的最小電壓值 時，控制電路輸出關閉以放電為目的的切換元件的信號以防止單元電 池過度放電。因此，當單元電池的輸出側短路，并因此而使過電流流 過單元電池時，或當由于單元電池的異常運行使高充電電壓施加于單 元電池，并因此而使過電流流過單元電池時，控制電路感測流入單元 電池的過電流并輸出關閉切換元件的信號?？刂魄袚Q元件的控制電路 可以被包括在印刷電路板或附加電路構件中。
根據(jù)本發(fā)明的蓄電池模塊優(yōu)選用于具有高輸出和大容量的中型或 大型蓄電池系統(tǒng)中。該高輸出和大容量并沒有被特別地限定。例如，根據(jù)本發(fā)明的蓄電池模塊可以用作各種應用和產(chǎn)品的電源，包括車輛的電源，例如應用于電動自行車(e-bikes)，電動摩托車， 電動車輛，或混合電動車。特別地，由于該蓄電池模塊以緊湊結構構 造，因此根據(jù)本發(fā)明的蓄電池模塊優(yōu)選用作電動自行車的電源。


通過以下結合附圖所做的詳細描述，可以更清楚地理解本發(fā)明的 以上目的和其它目的、特征和其它優(yōu)點，其中圖l和圖2示出了包括堆疊型電極組件的常規(guī)鋰離子聚合蓄電池 (LiPB)的通常結構的典型示圖；圖3和圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的用于將沖擊吸收 構件結合到包括密封部分的蓄電池單元的上端的過程的典型視圖；圖5和圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的蓄電池模塊的立 體圖和側視圖；圖7示出了圖5所示的蓄電池模塊的下殼體的頂部的立體圖； 圖8示出了第二電路單元安裝于其上的下殼體的底部的立體圖；以及圖9示出了圖5所示的其上安裝安全構件的蓄電池模塊的上殼體 的底部的立體圖。
具體實施方式
現(xiàn)在，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。然而，應當 注意的是，本發(fā)明的范圍并未受限于所說明的實施方案。圖3和圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的用于將沖擊吸收 構件結合于包括密封部分的蓄電池單元的上端的過程的典型視圖。參考這些附圖，如先前結合圖2所描述的，側面密封部分115向 上彎曲，以便使得側面密封部分緊密接觸電池本體116。陰極端子130 和陽極端子140自上端密封部分114突出，同時陰極端子130和陽極 端子140被包覆絕緣膜(未示出)。包括熱熔接的上端密封部分114的
蓄電池單元的上端114a的厚度小于電池本體116的厚度。具體地，蓄 電池單元的上端114a包括上端密封部分114的上側區(qū)域以及上端密封 部分114的下側區(qū)域，所述上側區(qū)域是在制造蓄電池單元期間實際執(zhí) 行熱熔接的區(qū)域，以及所述下側區(qū)域是在制造蓄電池單元期間相應于 電極組件(未示出)的外圓周彎曲的區(qū)域。蓄電池單元的上端114a厚 度薄。沖擊吸收構件170安裝在蓄電池單元的上端114a。沖擊吸收構件 170的下表面(底部表面)施加了粘合層，以便沖擊吸收構件170可 固定結合在蓄電池單元的上端114a。因此，當由于蓄電池單元下落或 向蓄電池單元施加外力而導致電池本體116朝向電極端子130和140 移動時，沖擊吸收構件170可彈性地防止電池本體116的移動。圖5和圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方案的蓄電池模塊的立 體圖和側視圖。參考這些附圖，蓄電池模塊IOOO包括上殼體200、下殼體300、 多個單元電池IOO、第一電路單元400、第二電路單元(未示出)以及 第三電路單元500。單元電池100 —個在另一個之上地堆疊在互相分 離的上殼體200與下殼體300之間。第一電路單元400位于蓄電池模 塊1000的前方，第二電路單元位于蓄電池模塊1000的底部，并且第 三電路單元500位于蓄電池模塊1000的后方。由于上殼體200和下殼體300互相分離，所以可以堆疊的單元電 池100的數(shù)目并未^皮特別地限定。因此，可以4艮據(jù)堆疊的單元電池100 的數(shù)目，通過僅修改第一電路單元400和第三電路單元500而容易地 設計出具有期望容量和輸出的蓄電池模塊1000。而且，單元電池IOO 暴露在外部，因此，可有效地實現(xiàn)單元電池100充電和放電期間，單 元電池100的熱量耗散。圖7是示出了圖5所示的其上安裝單元電池的蓄電池模塊的下殼 體的頂部的立體圖，并且圖8是示出了其上安裝有第二電路單元的下 殼體底部的立體圖。首先參考圖7，下殼體300是一種以大致對應于單元電池100的外 形的形狀而形成的結構本體。下殼體300包括上端接收部分301，用 于接收單元電池IOO。下殼體300由高強度及高電絕緣材料制成，優(yōu) 選為塑料，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸醋樹脂(PC) 或聚對苯二曱酸丁二酯(PBT)。堆疊在下殼體300上的單元電池100以這樣的結構來構成其中 陰極端子130和陽極端子140從電池本體116的上端突出，并且沖擊 吸收構件170結合于包括密封部分的單元電池100的上端。電極端子 130和140中形成連接通孔132，諸如緊固件700之類的附加的連接 構件由該連接通孔插入，同時多個單元電池IOO和101 —個在另一個 之上地堆疊在一起。緊固件700還插入穿過形成于下殼體300上的固 定孔302，然后螺母(未示出)在下殼體300的底部與緊固件700螺 旋地固定，從而4吏單元電池100和101被固定于下殼體300上。單元電池100和101之間安裝絕緣構件600，絕緣構件600位于 電極端子130和140上以實現(xiàn)電絕緣。在絕緣構件600處形成有凸起 610，該凸起結合于電極端子130和140的通孔132中。凸起610也具 有通孔620,緊固件700可插入該通孔，從而保持緊固件700與電極 端子130和140之間的電絕緣。盡管圖中未示出，當包括絕緣構件600 時，電極端子之間的電連接是由附加連接構件(未示出)實現(xiàn)的。韓 國專利申請編號2004-112590中詳細描述了該絕緣構件和連接構件， 該申請已經(jīng)以本申請申請人的名義提交。通過引用的方式將該申請所 公開的內(nèi)容納入本說明書。例如，當如圖5所示的蓄電池模塊以單元電池的電極端子130和 140向下而下落時，沖擊吸收構件170限制電池本體160的移動，此 外還防止由于電池本體160與絕緣構件600和/或緊固件700之間的接 觸而發(fā)生電池本體160的破裂或發(fā)生短路。每個單元電池100的電池本體116結合有二片雙面膠帶800，由 此進一步確保了堆疊的單元電池100和101之間的穩(wěn)定接合。此外， 已堆疊的單元電池100和101互相間隔一雙面膠帶800的厚度。通過 單元電池100和101之間的間隙，容許了在單元電池100和101的充 電和^L電期間單元電池100和101容量的改變，并且在單元電池100 和101的充電和放電期間有效地耗散來自單元電池100和101的熱量。如圖8所示，下殼體300在其底部設有第二電路單元330,該第 二電路單元安裝在下端接收部分310。在下殼體300的底部設置有用 于傳導陰極和陽極之間的電流的電線320和322，并^f吏電線320和322 連接到第一電路單元400和第三電路單元。而且，電線332和334設 置在下殼體300的底部，并使電線332和334電連接于第一電路單元 400和第三電路單元的感應板組件410。第二電路單元330由蓋336 覆蓋，該蓋用于從外部保護第二電路單元330。圖9示出了圖5所示的其上安裝安全構件的蓄電池模塊的上殼體 的底部的立體圖。參考圖9，上殼體200是由與下殼體300相同或不同的絕緣材料 制成。優(yōu)選地，上殼體200由塑料樹脂制成。上殼體200具有與單元電池100 (見圖5)的尺寸對應的下端接收 部分201，以便單元電池100容納于下端接收部分201中。上殼體上 形成有通孔，這些通孔位于與單元電池100電極端子的通孔位置相對 應的位置。板狀安全構件900安裝到上殼體200的下端接收部分201。安全 構件900的尺寸與單元電池的尺寸大致相同。安全構件900與單元電 池的電極板平行布置。下文中將更詳細描述本發(fā)明的實例。然而，應當注意，本發(fā)明的 范圍并不限于所說明的實例。實例1電極組件安裝在鋁層壓板制成的蓄電池殼體中，并且通過加熱密 封蓄電池殼體，以制造寬度大約94mm、長度大約185mm (當包括電極 接頭時則大約200mm)并且厚度大約4. 5mm的蓄電池單元。包括密封區(qū) 域的蓄電池單元的薄上端的寬度是大約12mm。如圖3和圖4所示，沖 擊吸收構件安裝于蓄電池單元上，該沖擊吸收構件的尺寸對應于蓄電 池單元上端的尺寸并且其厚度為大約4mm，并且其由多孔橡膠材料制 成?？偣仓圃炝似邆€蓄電池單元，并使蓄電池單元具有上述構造，并 且如圖5和圖6所示，所制造的蓄電池單元被堆疊在上殼體和下殼體 之間，以制造蓄電池模塊。比較例1
除了每個蓄電池單元上端沒有結合沖擊吸收構件之外，蓄電池模 塊是以與實例1相同的方式制成的。實驗例1根據(jù)實例1制造的蓄電池模塊以及根據(jù)比較例1制造的蓄電池模 塊分別以蓄電池單元的上端向下而下落。執(zhí)行該自由落體實驗以使得蓄電池模塊從地面lmm高度落至水泥地板，以確保蓄電池模塊破裂或 著火。落體實驗的結果顯示根據(jù)實例1所制造的蓄電池模塊在第47次下 落之后，蓄電池單元的上端破裂，并且各個蓄電池單元的電極組件自 蓄電池模塊脫離。另一方面，根據(jù)比較例1所制造的蓄電池模塊在第 30次下落后，蓄電池單元的上端破裂并且各個蓄電池單元的電極組件 自蓄電池模塊脫離。因此，可以確定根據(jù)實例1所制造的蓄電池模塊在蓄電池單元以 各個蓄電池單元上端向下而自由下落時具有高的安全性。實驗例2執(zhí)行該實驗以證實在比實驗例1更惡劣的條件下蓄電池模塊的安 全性。具體地，根據(jù)實例1所制造的蓄電池模塊和根據(jù)比較例1所制造 的蓄電池模塊對每一側(各個蓄電池單元的該側向下)下落5次，之后 再將根據(jù)實例1所制造的蓄電池模塊和根據(jù)比較例1所制造的蓄電池 模塊分別以蓄電池單元上端向下而反復下落。執(zhí)行該自由落體實驗以 使得蓄電池模塊自地面上lmm高度落至水泥地板，從而確保蓄電池模 塊破裂或著火。實驗結果顯示，當根據(jù)實例1所制造的蓄電池模塊對每一側(各 個蓄電池單元的該側向下)下落5次后再以各自蓄電池單元的上端向 下而下落20次時，蓄電池模塊并未破裂或著火。另一方面，當根據(jù)實 例1所制造的蓄電池模塊對每一側(各個蓄電池單元的該側向下)下落 5次后再以各自蓄電池單元的上端向下而下落4次，該蓄電池模塊由 于內(nèi)部短路而著火。 因此，可以確定根據(jù)實例1所制造的蓄電池模塊即使在非常惡劣 的情況下仍具有高安全性。工業(yè)實用性由上述描述顯而易見的是，本發(fā)明的蓄電池模塊具有以下效果， 即，防止諸如電極端子和密封部分等的蓄電池單元的脆弱的上部分， 因蓄電池模塊的下落或向蓄電池模塊施加外部沖擊而導致的蓄電池單 元移動，而發(fā)生蓄電池模塊的破裂或蓄電池模塊內(nèi)的短路。而且，根據(jù)本發(fā)明的蓄電池模塊以這樣的結構來構造，其中蓄電 池模塊可根據(jù)預期的電容量與輸出而靈活地延伸和收縮，用于電連接 構成蓄電池模塊的各組件的電線是緊湊的，并且穩(wěn)定實現(xiàn)了蓄電池模 塊組件之間的電連接。雖然出于說明的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但是本領域 的普通技術人員將理解，在不偏離如所附權利要求公開的本發(fā)明的范 圍和精神的情況下，各種修改、添加和替換是可能的。
權利要求
1. 一種蓄電池模塊，該蓄電池模塊使用每個都具有被安裝在包括樹脂層和金屬層的蓄電池殼體中的電極組件的蓄電池單元作為單元電池，其中每個蓄電池單元都有包括密封部分的薄上端，該薄上端形成于放置電極端子的區(qū)域處，并且每個蓄電池單元的上端都安裝了沖擊吸收構件。
2. 根據(jù)權利要求1所述的蓄電池模塊，其中所述蓄電池殼體是由 鋁層壓板制成的袋形殼體。
3. 根據(jù)權利要求1所述的蓄電池模塊，其中當沖擊吸收構件安裝 在每個蓄電池單元上端時，或者當在所述沖擊吸收構件安裝在每個蓄 電池單元上端之后該沖擊吸收構件4皮彈性壓縮時，所述沖擊吸收構件 具有大致對應于每個蓄電池單元的上端的長度以及大致對應于每個蓄 電池單元的厚度。
4. 根據(jù)權利要求1所述的蓄電池模塊，其中所述沖擊吸收構件是 由具有彈性多孔結構的天然橡膠、合成橡膠或合成樹脂材料制成。
5. 根據(jù)權利要求1所述的蓄電池模塊，其中粘合層被施加到所述 沖擊吸收構件的底部或頂部和底部，以便所述沖擊吸收構件被固定在 每個蓄電池單元的上端。
6. 根據(jù)權利要求1所迷的蓄電池模塊，其中所述單元電池被堆疊， 使具有相同極性的電極端子指向相同方向，該電極端子具有連接通孔， 連接構件插入穿過該連接通孔。
7. 根據(jù)權利要求6所述的蓄電池模塊，其中所述蓄電池模塊包括 絕緣構件，所述絕緣構件位于相鄰單元電池的電極端子之間，用于電絕緣相鄰單元電池的電極端子，該絕緣構件具有可連接到所述通 孔中的凸起；連接構件，所述連接構件被連接到該絕緣構件，用于將那些連接 到該絕緣構件的單元電池的電極端子串聯(lián)或并聯(lián)地電連接。
8. 根據(jù)權利要求7所迷的蓄電池模塊，其中所述凸起具有內(nèi)徑小 于電極端子的通孔內(nèi)徑的通孔，由此在單元電池;故堆疊，同時絕緣構 件#皮置于兩相鄰的單元電池之間以后，連接構件通過凸起的通孔插入， 以使單元電池相互連接。
9. 根據(jù)權利要求1所述的蓄電池模塊，其中所述蓄電池模塊包括 其上堆疊有單元電池的板，以及用于控制單元電池的運行的電路單元。
10. 根據(jù)權利要求9所述的蓄電池模塊，其中所述板被構造成具 有殼體結構，該殼體結構具有對應于每個單元電池尺寸大小的接收部 分，以便單元電池可以容易地被安裝在所述板上，并且所述殼體是分 離型結構，用于覆蓋所述已堆疊的單元電池的頂部及底部。
11. 根據(jù)權利要求IO所述的蓄電池模塊，其中所述蓄電池模塊包括多個用作單元電池的二次蓄電池，所述多個二次蓄電池可以被充 電和放電；下殼體，所述下殼體具有上端接收部分，在該上端接收部分中， 單元電池一個在另一個之上地順序堆疊；上殼體，所述上殼體具有下端接收部分，該下端接收部分用于覆 蓋堆疊在下殼體上的單元電池頂部；第一電路單元，所述第一電路單元用于電連接已堆疊的單元電池， 所述第一電路單元具有用于感測單元電池的電壓、電流和/或溫度的感 應板組件；第二電路單元，所述第二電路單元與第一電路單元電連接，所述 第二電路單元具有用于控制蓄電池模塊的整體運行的主板組件；以及第三電路單元，所述第三電路單元與第二電路單元電連接，所述 第三電路單元與外部輸出端子連接，同時防止單元電池的過度充電、 過度》文電和/或過電 流o
12. 根據(jù)權利要求11所述的蓄電池模塊，其中所述蓄電池模塊還包括一板形、高強度的安全構件，其布置在已堆疊的單元電池中最外 面的一個單元電池與上殼體之間，并使安全構件和最外面的單元電池 的電極板平行布置。
13. 根據(jù)權利要求11所述的蓄電池模塊，其中所述蓄電池模塊還包括雙面粘合構件，所述雙面粘合構件置于已堆疊的單元電池之間， 所述雙面粘合構件具有預定的厚度。
全文摘要
在此公開了一種使用每個都具有被安裝在包括樹脂層和金屬層的蓄電池殼體中的電極組件的蓄電池單元作為單元電池的蓄電池模塊，其中每個蓄電池單元具有包括密封部分的薄上端，該密封部分形成于那放置電極端子的區(qū)域處，并且在每個蓄電池單元上端安裝沖擊吸收構件，由此防止了諸如電極端子和密封部分等的蓄電池單元的脆弱的上部分，因蓄電池模塊的下落或向蓄電池模塊施加外部沖擊而導致的蓄電池單元移動，而發(fā)生蓄電池模塊的破裂或蓄電池模塊內(nèi)的短路。而且，根據(jù)本發(fā)明的蓄電池模塊以這樣的結構來構造，其中蓄電池模塊可根據(jù)預期的電容量與輸出而靈活地延伸和收縮，用于電連接構成蓄電池模塊的各組件的電線是緊湊的，并且穩(wěn)定實現(xiàn)了蓄電池模塊組件之間的電連接。
文檔編號H01M2/10GK101401229SQ200780008913
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月9日 優(yōu)先權日2006年3月13日
發(fā)明者余在晟, 樸承燁, 樸鐘煥, 申榮埈 申請人:株式會社Lg化學