專利名稱：一種電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)力電池，更具體的涉及一種汽車使用的動(dòng)力電池及電 池組，如混合動(dòng)力汽車使用的動(dòng)力電池組。
背景技術(shù)：
可充電的鋰電池有著很廣的應(yīng)用范圍，比如筆記本電池、手機(jī)電池、電 動(dòng)工具、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其他個(gè)人電子設(shè)備的電源。這些設(shè)備需求的電源是輕質(zhì)、 電力輸出要求中等或者更小的電池。然而，在其他設(shè)備上，可充電的鋰電池 也可以提供比上述設(shè)備需求電力更高的電力，如高輸出的鋰電池可用作工業(yè) 電源設(shè)備、高功率通信設(shè)施、電動(dòng)汽車等。在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，高輸出的鋰電 池系統(tǒng)的成熟是一個(gè)明顯的推動(dòng)力。
公眾對(duì)使用石化燃料的成本及因此造成的環(huán)境問(wèn)題日益敏感，另外就是 國(guó)家的能源需要等因素的考慮。這些使得可以降低使用成本，降低環(huán)境負(fù)擔(dān) 的混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)車等傳統(tǒng)車輛的替代品充當(dāng)著日益重要的角色。
盡管消費(fèi)者及世界各國(guó)被混合動(dòng)力車和純電動(dòng)車的使用成本低廉、環(huán)境 友好優(yōu)勢(shì)所吸引，他們?nèi)匀灰蠡旌蟿?dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車能夠提供良好的 動(dòng)力性能和高的安全性能。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，電動(dòng)車使用的動(dòng)力電池的輸出 性能和安全性都必須被解決。對(duì)此，可充電的鋰電池優(yōu)于其他的傳統(tǒng)電池， 比如充電相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)、充放電時(shí)大的電流密度、相對(duì)較小的體積等。
現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于混合動(dòng)力車和純電動(dòng)車的電池系統(tǒng)存在很多方面的不 足。使用可充電的鋰電池作為電動(dòng)車的電池系統(tǒng)的汽車還沒(méi)有商業(yè)化，在已 公開(kāi)的文獻(xiàn)中的可充電鋰電池做電動(dòng)車的電池系統(tǒng)，存在如安全性，不能滿 足大電流放電等問(wèn)題。而安全性是汽車用動(dòng)力電池的首要要求。動(dòng)力電池一般是通過(guò)多個(gè)單體 電池連接而成，每個(gè)單體電池上都設(shè)有電極端子，多個(gè)單體電池通過(guò)電極端 子連接，因此單體電池的電極端子的連接問(wèn)題就成了動(dòng)力電池安全性的一個(gè) 關(guān)鍵環(huán)節(jié)。另外，單體電池上的電極端子的設(shè)置也是動(dòng)力電池的一個(gè)關(guān)鍵技 術(shù)問(wèn)題。
為了解決單體電池之間的連接以及單體電池中連接可靠性等缺點(diǎn)，人們 嘗試了一些解決辦法。但是，進(jìn)一步看，至今尚無(wú)法保證此類多個(gè)單體電池 組成的動(dòng)力電池的安全性能，短路以及爆炸問(wèn)題還沒(méi)有充分的解決方案。而 鋰動(dòng)力電池想在混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車大量應(yīng)用，安全性必須得到有效 解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有電化學(xué)儲(chǔ)能電池的安全性缺陷的問(wèn)題，而提供了 一 種新型的適合使用在電動(dòng)車輛的電池及其系統(tǒng)。
本發(fā)明提供一種電化學(xué)儲(chǔ)能電池，包括 一電芯，包括正極片、負(fù)極片 和隔膜； 一矩形外殼，包括第一開(kāi)口端和第二開(kāi)口端，所述外殼的尺寸大小 適合容納所述電芯； 一與第一開(kāi)口端配合的第一蓋板； 一負(fù)極電極端子從電 化學(xué)儲(chǔ)能電池的內(nèi)部經(jīng)過(guò)第一蓋板延伸出電池外部； 一第一隔圈，所述第一 隔圈安全的設(shè)置在矩形外殼中第一蓋板與電芯之間，所述第一隔圈將第一蓋 板與電芯隔開(kāi)； 一與第二開(kāi)口端配合的第二蓋板； 一正極電極端子從電化學(xué) 儲(chǔ)能電池的內(nèi)部經(jīng)過(guò)第二蓋板延伸出電池外部； 一第二隔圈，所述第二隔圈 安全的設(shè)置在矩形外殼中第二蓋板與電芯之間，所述第二隔圈將第二蓋板與 電芯隔開(kāi)。
其中，所述正極片可以為包括金屬箔集流體和涂覆在金屬箔集流體上的 活性物質(zhì)；所述負(fù)極片可以為包括金屬箔集流體和涂覆在金屬箔集流體上的
11活性物質(zhì)；所述正極片、隔膜以及負(fù)極片依次層疊巻繞形成電芯，正極片的 金屬箔集流體延伸出電芯的一端隔膜，負(fù)極片的金屬箔集流體延伸出電芯的
另一端隔膜；正極片的金屬箔集流體延伸出的部分壓合且電連接形成正極
耳，負(fù)極片的金屬箔集流體延伸出來(lái)的部分壓合且電連接形成負(fù)極耳。
所述正極片上涂覆的活性物質(zhì)，所述活性物質(zhì)為一種混合晶體材料，該 混合晶體材料是通過(guò)混合至少一種鋰金屬氧化物和至少一種復(fù)合金屬氧化 物晶體材料形成的混晶材料，所述混合晶體材料含有晶體一和晶體二，所述
晶體一為通式LixM，y(X04)z、 UM，XOs、 UM，X06、 口1/1，乂207表示的化合物 中的一種或幾種，0<x/zs1， 0<y/zs1.1， M,為Na、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Ti、 V、 Y、 Mg、 Ca、 Zn中的一種或幾種，X為P、 S、 As、 Mo或W;所述晶
體二為通式AaMbNcOd表示的化合物中的一種或幾種，A、 M、 N兩兩不同， 各自為IIA、 IIIA、 IVA、 VA、 IB、 IIB、 IIIB、 IVB、 VB、 VIB、 WB或 WI族金屬元素，0sas6、 0sb^6、 0<cs6、 0<d^l2，且a、 b不同時(shí)為0; 且該正極活性物質(zhì)在25t:下的電子電導(dǎo)率為0.01-10 S/cm。
進(jìn)一步，所述第一蓋板和/或第二蓋板上設(shè)置有壓力釋放閥，所述壓力 釋放閥在矩形外殼中的壓力超過(guò)預(yù)定值時(shí)打開(kāi)釋放矩形外殼內(nèi)壓力，以防止 外殼發(fā)生爆炸。
所述壓力釋放閥可以為包括設(shè)置在所述第一蓋板和/或第二蓋板上排氣 開(kāi)口的薄膜，所述薄膜上形成有薄弱結(jié)構(gòu)槽，所述薄弱結(jié)構(gòu)槽在矩形外殼中 的壓力超過(guò)預(yù)定值時(shí)破裂釋放矩形外殼內(nèi)壓力。
所述壓力釋放閥的另一種實(shí)施方式為包括閥底座，以及固定在所述閥 底座上的可變形薄膜、閥罩和針，所述閥罩的頂部設(shè)有插槽，該插槽內(nèi)插入 并固定有針，該針的尖端指向所述可變形薄膜。所述正極片、負(fù)極片及隔膜巻繞壓平形成線圈狀電芯，所述線圈狀電 芯具有相對(duì)的兩平邊和相對(duì)的兩弧形邊，所述負(fù)極片、正極片的巻繞終止端 優(yōu)選終止在所述弧形邊。
本發(fā)明的電池的矩形外殼的高為H、寬為W，所述矩形外殼的大小滿
足如下公式0.18〈W/H 0.5。所述矩形外殼的高H和寬W滿足W〉 50 mm， hM00mm。
所述矩形外殼與第一蓋板和/或第二蓋板由金屬制成，用于保護(hù)電芯和 傳出電池內(nèi)部熱量。所述第一、第二隔圈使用熱塑材料制成。
所述第一蓋板與所述第一隔圈形成一空腔，所示電芯與所述負(fù)極電極 端子在所述空腔中電連接。所述電芯與負(fù)極電極端子的連接優(yōu)選是通過(guò)一軟 連接片連接。所述軟連接片設(shè)置在所述空腔中，所述空腔中還設(shè)置有防折斷 部件，用于防止軟連接片折斷。所述防折斷部件包括張力件和連接件，所述 張力件與所述連接件相連接或者直接為一體，所述張力件提供所述軟連接片 折彎處撐開(kāi)張力，所述連接件固定所述張力件。所述張力件可以為一圓環(huán)， 所述連接件可以為一長(zhǎng)條。
所述第二蓋板與所述第二隔圈形成一空腔，所示電芯與所述正極電極 端子在所述空腔中電連接。所述電芯與正極電極端子的連接優(yōu)選是通過(guò)一軟 連接片連接。所述軟連接片設(shè)置在所述空腔中，所述空腔中還設(shè)置有防折斷 部件，用于防止軟連接片折斷。所述防折斷部件包括張力件和連接件，所述 張力件與所述連接件相連接或者直接為一體，所述張力件提供所述軟連接片 折彎處撐開(kāi)張力，所述連接件固定所述張力件。所述張力件可以為一圓環(huán)， 所述連接件可以為一長(zhǎng)條。
本發(fā)明的電池的電芯可以由正極片、負(fù)極片及隔膜層疊巻繞形成，也 可以由正極片、負(fù)極片及隔膜依次層疊形成。
13本發(fā)明的另一種情況是一種電化學(xué)儲(chǔ)能電池，包括 一電芯，包括正 極片、負(fù)極片和隔膜； 一矩形外殼，包括第一開(kāi)口端和和第二開(kāi)口端，所述 外殼的尺寸大小適合容納所述電芯； 一與第一開(kāi)口端配合的第一蓋板； 一負(fù) 極電極端子從電化學(xué)儲(chǔ)能電池的內(nèi)部經(jīng)過(guò)第一蓋板延伸出電池外部； 一第一 隔圈，所述第一隔圈安全的設(shè)置在矩形外殼中第一蓋板與電芯之間，其中， 所述第一隔圈包括一錐形開(kāi)口保護(hù)件，以防止負(fù)極電極端子與電芯的強(qiáng)制接 觸； 一與第二開(kāi)口端配合的第二蓋板； 一正極電極端子從電化學(xué)儲(chǔ)能電池的 內(nèi)部經(jīng)過(guò)第二蓋板延伸出電池外部； 一第二隔圈，所述第二隔圈安全的設(shè)置 在矩形外殼中第二蓋板與電芯之間，其中，所述第二隔圈包括一錐形開(kāi)口保 護(hù)件，以防止正極電極端子與電芯的強(qiáng)制接觸。
其中，所述負(fù)極電極端子從第一開(kāi)口端的外殼中心線方向位置延伸出 去，所述中心線在第一與第二開(kāi)口端方向伸展。所述正極電極端子從第二開(kāi) 口端的外殼中心線方向位置延伸出去，所述中心線在第一與第二開(kāi)口端方向 伸展。
所述第一蓋板與第一隔圈形成負(fù)極連接空腔，負(fù)極電極端子終止在負(fù) 極連接空腔中，所述隔圈的錐形開(kāi)口保護(hù)件設(shè)置在負(fù)極電極端子與電芯之 間。所述的第二蓋板與第二隔圈形成正極連接空腔，正極電極端子終止在正 極連接空腔中，所述隔圈的錐形開(kāi)口保護(hù)件設(shè)置在正極電極端子與電芯之 間。
進(jìn)一步，所述正極片包括金屬箔集流體和涂覆在金屬箔集流體上的活 性物質(zhì)；所述負(fù)極片包括金屬箔集流體和涂覆在金屬箔集流體上的活性物 質(zhì)；所述正極片、隔膜以及負(fù)極片依次層疊巻繞形成電芯，正極片的金屬箔 集流體延伸出電芯的一端隔膜，負(fù)極片的金屬箔集流體延伸出電芯的另一端 隔膜；其中，正極片的金屬箔集流體延伸出的部分壓合且電連接形成正極耳， 負(fù)極片的金屬箔集流體延伸出來(lái)的部分壓合且電連接形成負(fù)極耳。所述第一蓋板和/或第二蓋板上設(shè)置有壓力釋放閥，所述壓力釋放閥在 矩形外殼中的壓力超過(guò)預(yù)定值時(shí)打開(kāi)釋放矩形外殼內(nèi)壓力，以防止外殼發(fā)生 爆炸。
所述壓力釋放閥可以為包括設(shè)置在所述第一蓋板和/或第二蓋板上排 氣開(kāi)口的薄膜，所述薄膜上形成有薄弱結(jié)構(gòu)槽，所述薄弱結(jié)構(gòu)槽在矩形外殼 中的壓力超過(guò)預(yù)定值時(shí)破裂釋放矩形外殼內(nèi)壓力。
所述壓力釋放閥也可以這樣實(shí)現(xiàn)，包括閥底座，以及固定在所述閥底 座上的可變形薄膜、閥罩和針，所述閥罩的頂部設(shè)有插槽，該插槽內(nèi)插入并 固定有針，該針的尖端指向所述可變形薄膜。
所述正極片、負(fù)極片及隔膜巻繞壓平形成線圈狀電芯，所述線圈狀電 芯具有相對(duì)的兩平邊和相對(duì)的兩弧形邊，所述負(fù)極片、正極片的巻繞終止端 優(yōu)選終止在所述弧形邊。
本發(fā)明電池的矩形外殼的高為H、寬為W，所述矩形外殼的大小滿足
如下公式0.18<W/H <0.5。所述矩形外殼的高H和寬W滿足W> 50 mm， H>100mm。
本發(fā)明還提供一種應(yīng)用于電動(dòng)車輛用的電池系統(tǒng)，包括多個(gè)電池包， 所述多個(gè)電池包之間相互串和/或并聯(lián)連接，每個(gè)電池包包括多個(gè)單體電池，
所述多個(gè)單體電池并排排列并相互之間電連接；其中，每個(gè)單體電池包括， 一電芯，包括正極片、負(fù)極片和隔膜； 一矩形外殼，包括第一開(kāi)口端和和第 二開(kāi)口端，所述外殼的尺寸大小適合容納所述電芯； 一與第一開(kāi)口端配合的 第一蓋板； 一負(fù)極電極端子從單體電池的內(nèi)部經(jīng)過(guò)第一蓋板延伸出電池外 部； 一第一隔圈，所述第一隔圈安全的設(shè)置在矩形外殼中第一蓋板與電芯之 間，其中第一隔圈將第一蓋板與電芯隔開(kāi)； 一與第二開(kāi)口端配合的第二蓋板；
一正極電極端子從單體電池的內(nèi)部經(jīng)過(guò)第二蓋板延伸出電池外部； 一第二隔圈，所述第二隔圈安全的設(shè)置在矩形外殼中第二蓋板與電芯之間，其中第二 隔圈將第二蓋板與電芯隔開(kāi)。
所述第一隔圈包括一錐形開(kāi)口保護(hù)件，用于防止負(fù)極電極端子與電芯的
強(qiáng)制接觸；第二隔圈包括一錐形開(kāi)口保護(hù)件，用于防止正極電極端子與電芯 的強(qiáng)制接觸。所述電池系統(tǒng)排列于車倆中，與電機(jī)連接提供電力以驅(qū)動(dòng)車輛。 本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)電池內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，使得鋰動(dòng)力電池可以安全的應(yīng)用于 電動(dòng)車輛上。具體的講，包括在電池內(nèi)部的電芯與電極端子之間設(shè)置了隔圈 結(jié)構(gòu)將電芯與電極端子隔開(kāi)，以及該隔圈結(jié)構(gòu)包括錐形開(kāi)口保護(hù)件，可以防 止電芯與電極端子的強(qiáng)制接觸；進(jìn)一步講，電極端子與電芯之間通過(guò)一軟連
接片連接以及防止軟連接片折斷的防折斷部件，可以更大程度的緩解電池系 統(tǒng)在電動(dòng)車輛中使用時(shí)，電池內(nèi)部短路的可能。
另外本發(fā)明還對(duì)電池的其他方面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，使其安全性大幅提 高，包括對(duì)電池的電芯巻繞方式、壓力釋放閥、電池殼體尺寸等。


以下附圖和說(shuō)明將更有利于對(duì)本發(fā)明的理解。圖中的部件尺寸不必被衡 量，重點(diǎn)是說(shuō)明本發(fā)明的原理。此外，圖中的數(shù)字表示在不同的圖中相應(yīng)的 部件。
圖1是用于巻繞形成電芯的多層電極片的截面示意圖。 圖2是單體電池用的巻繞完成的電芯側(cè)面圖。 圖2A是單體電池用的巻繞完成的電芯結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2B-2D展示了具體的無(wú)巻繞的電芯的內(nèi)部的層疊結(jié)構(gòu)。 圖3是包含圖2中巻繞電芯的電池單體300的陽(yáng)極爆破圖。 圖4是電池單體300的剖面示意圖。
圖5和圖6說(shuō)明了一種形成陰極/陽(yáng)極片的邊緣區(qū)域的方式。圖7是一個(gè)巻繞電芯實(shí)例的剖面圖。
圖8顯示了一具體實(shí)施方式
中一種易斷的彎曲連接件。
圖9說(shuō)明了另一具體實(shí)施方式
中的一種彎曲連接件。
圖IO說(shuō)明了圖8中的彎曲連接件如何與臨近電池單體相連。
圖11顯示了另一種相鄰電池單體的連接結(jié)構(gòu)。
圖12與13顯示了連接結(jié)構(gòu)如何能調(diào)節(jié)電池單體的溫度至最佳工作溫度。
圖14A顯示了一種圖8種的彎曲連接件與多個(gè)電芯連接的方式。 圖14B顯示了一種單個(gè)電芯與圖8種彎曲連接件的連接方式。 圖15是電池單體保護(hù)殼體兩端的隔圈的平面圖。 圖16， 17顯示了一種包圍電芯的保護(hù)殼體端部的密封方式。 圖18顯示了具體實(shí)施方式
中一種用于單體電池端蓋集成的釋放壓力的 組件。
圖19顯示了具體實(shí)施方式
中一種用于單體電池端蓋集成的釋放壓力的 組件的剖視圖。
圖20顯示了一種用于單體電池端蓋集成的釋放壓力組件的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖21與22顯示了可替換的釋放壓力的結(jié)構(gòu)，可用于補(bǔ)充和/或替代圖 18中的壓力釋放組件。
圖23顯示了單個(gè)包體殼中多個(gè)電池單體的相互連接結(jié)構(gòu)的框圖。
圖24到26說(shuō)明了可組合成電池包的殼體。
圖27顯示了一種用于機(jī)械及電連接相鄰電池包的連接件。
圖28顯示出圖27中的連接件的連接方式。
圖29顯示了一種電池系統(tǒng)，可給電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的車輛提供電力驅(qū)動(dòng)或接收 電板發(fā)電機(jī)的能量充電。
具體實(shí)施例方式
17鋰離子電池是一種鋰離子可以在正極負(fù)極之間遷移的可充電電池。放電 時(shí)鋰離子從負(fù)極遷移至正極，充電時(shí)從正極遷移至負(fù)極。
圖1是可巻繞形成電芯的多層結(jié)構(gòu)的電極片100的剖面圖。圖1中電極
片包含3層功能結(jié)構(gòu)， 一層負(fù)極片105， 一層正極片IIO， 一層隔膜115。負(fù) 極層105包含負(fù)極活性材料層106，所述負(fù)極活性材料涂敷在負(fù)極集流體107 的正反面，負(fù)極集流體107可以是一層或多層的金屬箔，如銅箔。所述的負(fù) 極活性材料層106可以由石墨或其他C-基材料形成。在其中的一個(gè)實(shí)施例 中，涂覆在負(fù)極集流體105上的負(fù)極活性材料層106是通過(guò)用100g天然石 墨，3g聚偏二氟乙烯PVDF粘結(jié)劑，3g乙炔黑導(dǎo)電劑，100gN-甲基吡咯垸 (NMP)制成。將這些組分在一真空混料機(jī)中混合成均勻漿料，漿料可以以 12微米的厚度涂敷在集流體107的正反面，如集流體為Cu箔，以形成一組 合厚度為100-110微米的組合層結(jié)構(gòu)，涂敷后的金屬箔可在90。C的環(huán)境下 干燥形成負(fù)極片115。
正極片110包含涂覆在正極集流體114正反面的正極活性材料層112。 正極集流體114可以由一層或多層金屬箔形成，如Al箔。正極活性材料層 112可由氧化物(如鋰鈷氧化物)，聚陰離子基材料(如磷酸亞鐵鋰)，或尖 晶石材料(如鋰錳氧化物)，而材料如TiS2 (二硫化鈦)也可被使用。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，正極集流體IIO上的活性材料層112可以是一種 混合晶體材料，該混合晶體材料是通過(guò)混合至少一種鋰金屬氧化物和至少一 種復(fù)合金屬氧化物晶體材料形成的混晶材料，所述混合晶體材料含有晶體一 和晶體二，所述晶體一為通式LixM，y(X04)z、 LiM，X05、 LiM，X06、 LiM，X207 表示的化合物中的一種或幾種，0<x/zSl， 0<y/z^l.l， M'為Na、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Ti、 V、 Y、 Mg、 Ca、 Zn中的一種或幾種，X為P、 S、 As、 Mo 或W;所述晶體二為通式AJvlbNeOd表示的化合物中的一種或幾種，A、 M、 N兩兩不同，各自為IIA、 IIIA、 IVA、 VA、 IB、 IIB、 IIIB、 IVB、 VB、VIB、 VHB或W1族金屬元素，0今S6、 0SbS6、 0<c^6、 0<d5l2，且a、 b不 同時(shí)為O;且該正極活性物質(zhì)在25。C下的電子電導(dǎo)率為0.01-10 S/cm。優(yōu)選 的情況下，所述正極活性物質(zhì)在25"C下的電子電導(dǎo)率可以為0.1-2 S/cm。
所述晶體一和晶體二的摩爾比為h 0.01-0.05。其中，M，為Fe或Fe與 Mn、 Co、 Ni、 Ti、 Y、 Mg、 Ca、 Zn中的一種或幾種，且M，中Fe所占的摩 爾比例為90-100 % 。所述晶體一 為L(zhǎng)iFeP04、 LiMnP04 、 LiCoP04 、 Li3Fe2(P04)3 、 LiTi2(P04)3、 Li3V2(P04)3、 Li2NaV2(P04)3、 Li099Y001FePO4、 LiTihFei—hP04、 LiRiFewP04、 UTiP05、 LiVMo06、 LiVW06、 LiVP207、 LiFeAs207中的一種 或幾種，其中，0<hS0.1， 0<K0.1， R為Co、 Mn、 Mg、 Ca、 Ni、 Zn中的 一種或幾禾中，所述晶體二為Bi4Ti30,2、CuNb206、MnTa04、FeW04、ZnZrNb208、 NiNb206、 NiZrNb208、 FeTiNb208、 MnTiNb208、 MgSnNb208、 ZnTa206、 Cu,Zn0.15Nb2O6、 YBa3Ti208.5、 Zr0.75Ti0.75Sn0.5O4、 HfTi04、 MgNb206中的一 種或幾種。所述晶體一優(yōu)選為L(zhǎng)iFeP04、 Li0.99Y,FePO4、 LiTihFei—h P04及 LiRiFe,.iP04表示的化合物中的一種或幾種。另外，該混合晶體還含有碳，以 所述混合晶體的總量為基準(zhǔn)，所述碳的含量為1-5重量％。
正極活性材料包含晶體一組分和晶體二組分。晶體二組分可分散在晶體 一化合物中以形成復(fù)合化合物。晶體一組分可通過(guò)加熱包含至少一鋰源，至 少一鐵源，至少一磷源的化合物形成，而晶體二化合物可通過(guò)加熱至少兩種 金屬氧化物形成。
在形成正極活性材料過(guò)程中，媒介或晶體化合物中可能形成很多晶體缺 陷，如電子態(tài)和復(fù)合金屬氧化物結(jié)構(gòu)的改變。混合晶體的金屬化合物因此可 包含大量的氧空位和缺失的氧原子。這些氧空位可以使電子更容易傳導(dǎo)，從 而提高了混晶正極材料的導(dǎo)電性。在這里，復(fù)合金屬化合物因有比鋰化合物 更小的晶格，因而它可以被附著或者分散在鋰化合物中?？商鎿Q地，金屬化 合物可被附著或分散在兩個(gè)或多個(gè)大晶格之間。更進(jìn)一步看，復(fù)合金屬化合
19物可分散在鋰化合物晶界的邊界中。最后，復(fù)合金屬化合物可分散在鋰化合 物的晶粒外表面。在上述每種情況下，復(fù)合氧化物可以作為鋰離子遷移的 一個(gè)或多個(gè)晶格間的橋梁，鋰離子可被充分釋放，主要提高了正極活性物質(zhì) 的導(dǎo)電性，另外整個(gè)電池的容量、循環(huán)性能也隨著提高。
一種混合晶體材料的制備方法包括將一種混合物燒結(jié)，該混合物含有 原料一和原料二，所述原料一為鋰源、鐵源、磷源和碳源，所述原料二為通
式AaMbNeOd表示的化合物中的一種或幾種，A、 M、N兩兩不同，各自為IIA、 IIIA、 WA、 VA、 IB、 IIB、 IIIB、 IVB、 VB、 VIB、 WB或歸夷金屬元素， 0SaS6、 0SbS6、 0<cS6、 0<d￡l2，且a、 b不同時(shí)為0，所述鋰源、鐵源和 磷源的用量使得Fe: Li: P的摩爾比為1: 0.95-1.1: 0.95-1.1，所述鋰源為 能夠與鐵源、磷源燒結(jié)得到磷酸亞鐵鋰的含鋰物質(zhì)。以磷原子計(jì)，所述磷源 和原料二的摩爾比為l: 0.01-0,05。
其中，所述原料二是通過(guò)將A的含氧化合物、M的含氧化合物和N的 含氧化合物以摩爾比A: M: N二a: b: c的比例在400-100(TC下燒結(jié)8-15 小時(shí)而得到的。所述原料二為Bi4Ti3012、 CuNb206、 MnTa04、 FeW04、 ZnZrNb208、 NiNb206、 NiZrNb2Os、 FeTiNb208、 MnTiNb208、 MgSnNb208、 ZnTa206、 Cu0.85Zn0.15Nb2O6、 YBa3Ti208.5、 Zr0.75Ti0.75Sn0.5O4、 HfTi04、 MgNb206 中的一種或幾種。
所述鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、草酸鋰、醋酸鋰中的一種或幾種，所述 鐵源為草酸亞鐵、碳酸亞鐵、醋酸鐵、三氧化二鐵、磷酸鐵、焦磷酸鐵、硝 酸鐵中的一種或幾種，所述磷源為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨、磷酸 鐵、磷酸、磷酸二氫鋰中的一種或幾種。
所述碳源的用量使得生成的正極活性物質(zhì)中碳的含量為1-5重量％;所 述碳源為炭黑、乙炔黑、石墨、葡萄糖、蔗糖、檸檬酸、淀粉、糊精、聚乙 二醇中的一種或幾種。所述燒結(jié)的條件包括升溫的速率為5-2(TC/min，燒結(jié)的溫度為500-850°C，燒結(jié)的時(shí)間為5-32小時(shí)。
將上述原料一和原料二的混合物在球磨機(jī)上研磨時(shí)，再加入一種或多種 溶劑，如乙醇、丙酮或去離子水。在其他的實(shí)施例中，可加入其他的混合媒 介及溶劑。下一步，將混合物料在40-80°C干燥，或攪拌至干燥。
另外，所述燒結(jié)在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行，可用的惰性氣體有氦、氖、 氬、氪、氙、氡、氮?dú)獾?。不過(guò)，還原性氣體包含氫氣、 一氧化碳或兩者混 合氣體等氣體也可使用。
正極片110可用上述的一種正極活性材料漿料涂覆在集流體上形成。正 極活性漿料可通過(guò)混合粘結(jié)劑、正極活性材料及溶劑制成。首先粘結(jié)劑與膠 粘劑形成膠體溶液，然后形成的膠體溶液、溶劑、與活性材料在雙行星混合 機(jī)中混合。最后， 一部分溶劑與粘結(jié)劑之后再次加入至行星混合機(jī)中進(jìn)一步 的混合。
膠體溶液、正極活性材料及溶劑可在雙行星混合機(jī)中按照特定混合順序 來(lái)混合。在此，膠體溶液、活性材料及溶劑可在2-20Hz逐漸降低至更低的 0-2Hz轉(zhuǎn)動(dòng)頻率下混合3-5分鐘；然后，膠體溶液、活性材料及溶劑在35-60Hz 逐漸降低的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率下混合30-50分鐘。為此，雙行星混合機(jī)可形成一真空 持續(xù)3-5分鐘，從而混合在0.0005 MPa至大約0.05MPa壓力下進(jìn)行。剩余 溶劑和粘結(jié)劑之后加入到雙行星混合機(jī)中以35-60Hz逐漸降低的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率混 合5-10分鐘。再次，雙行星混合機(jī)可形成一真空持續(xù)3-5分鐘，從而混合在 0.0005MPa至大約0.05MPa壓力下進(jìn)行。最后，在轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為10-25Hz逐漸 遞減至0的條件下混合20-35分鐘。
正極活性材料、粘結(jié)劑、膠粘劑及溶劑的重量百分比可為 100:(0.05-10):(0.01-10):(50-150)。當(dāng)膠體溶液和正極活性材料混合時(shí)，溶劑 的重量百分比是0.1-30%;當(dāng)加入膠粘劑時(shí)，溶劑重量百分比是8-20%。正極片IIO可通過(guò)涂敷正極漿料到集流體上，如A1箔形成。漿料可以 通過(guò)一滾動(dòng)操作涂敷或漿料涂覆機(jī)涂覆，也可使用其他方法。集流體與漿料
干燥后形成正極片IIO。正極片的厚度優(yōu)選為100-110微米，其他厚度也可使用。
隔膜115可以是多微孔的聚丙烯和/或聚乙烯電解質(zhì)膜等鋰離子電池隔 膜，這些電解質(zhì)膜可向美國(guó)Celgard of Charlotte,北卡羅萊納州購(gòu)得。
再如說(shuō)明書(shū)附圖1所示，負(fù)極片105包含了其集流體107上不包含負(fù)極 活性材料106的區(qū)域，更確切的說(shuō)，Cu基集流體107邊沿暴露并可利于正 極片的電連接，集流體107的暴露區(qū)域沿著正極片105的長(zhǎng)度方向延伸，以 至于當(dāng)電極片100被巻繞成電芯200 (如說(shuō)明書(shū)附圖2所示)時(shí)正極片105 的第一端邊緣定義為導(dǎo)電區(qū)107。導(dǎo)電區(qū)107可通過(guò)控制集流體層涂覆活性 物質(zhì)106的涂敷范圍來(lái)形成。另外，也可以通過(guò)根據(jù)正極片105上涂覆層， 或可選擇地去除預(yù)定寬度的敷料形成導(dǎo)電區(qū)107，去除的方法可以是物理或 化學(xué)方法。
正極片110包含了其集流體U4上不包含正極活性材料112的區(qū)域，更 確切的說(shuō)，Al基集流體114邊沿暴露并可利于正極片的電連接，集流體114 的暴露區(qū)域沿著正極片110的長(zhǎng)度方向延伸，以至于當(dāng)電極片IOO被巻繞成 電芯200 (如說(shuō)明書(shū)附圖2所示)時(shí)正極片105的第二端邊緣定義為導(dǎo)電區(qū) 114。導(dǎo)電區(qū)114可通過(guò)控制集流體層涂覆活性物質(zhì)112的涂敷范圍來(lái)形成。 另外，也可以通過(guò)根據(jù)正極片110上涂覆層，或可選擇地去除預(yù)定寬度的敷 料形成導(dǎo)電區(qū)114,去除的方法可以是物理或化學(xué)方法。
如說(shuō)明書(shū)附圖2所示，負(fù)極片105、正極片110及隔膜115巻繞形成電 芯200。導(dǎo)電區(qū)114形成了電芯200中多層的正極耳區(qū)，而導(dǎo)電區(qū)107形成 了電芯200中多層的負(fù)極耳區(qū)。正極耳區(qū)與負(fù)極耳區(qū)分布在電芯200的兩寬
22度方向，并提供了低阻抗的連接，導(dǎo)電面積擴(kuò)大，因此可傳導(dǎo)極大的電流；另外在電芯200兩端直接形成極耳也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。
極耳區(qū)可以通過(guò)不同的方法來(lái)形成。如，極耳區(qū)可以由導(dǎo)電區(qū)(未敷料區(qū)或除料區(qū))直接巻繞形成，也可以另外也可以通過(guò)在電芯200巻繞之前，沿正極片、負(fù)極片長(zhǎng)度方向增加一導(dǎo)電帶狀材料來(lái)形成。
電芯200的最外層材料是絕緣的。在其中一個(gè)實(shí)施例中，隔膜115長(zhǎng)于負(fù)極片105和正極片110，并且負(fù)極片105及正極片110在電芯200巻繞過(guò)程中提前于隔膜115終結(jié)結(jié)束。隔膜115超出的長(zhǎng)度以一定預(yù)計(jì)的圈數(shù)(如l圈或更多)繼續(xù)巻繞在電芯200外圈以形成外部絕緣層115。本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了電芯200的加工工藝，進(jìn)一步增加了電芯結(jié)構(gòu)的一致性和安全性。
一旦電芯200巻繞形成，負(fù)極耳區(qū)107與正極耳區(qū)U4擠壓以使其橫截面積小于電芯200內(nèi)部未擠壓部分，因此，負(fù)極耳區(qū)107形成負(fù)極耳，正極耳區(qū)114形成正極耳。電芯200中負(fù)極耳區(qū)層107可焊接在一起形成負(fù)極耳，也可以用機(jī)械扣件連接和/或使用粘結(jié)劑粘合在一起等；電芯200中正極耳區(qū)層107可焊接在一起形成正極耳，也可以用機(jī)械扣件連接和/或使用粘結(jié)劑粘合在一起等。優(yōu)選地，極耳區(qū)在整個(gè)長(zhǎng)度或者部分長(zhǎng)度方向焊接形成極耳。一種層疊結(jié)構(gòu)的電芯200，如說(shuō)明書(shū)附圖2B至2D中所示。在本實(shí)施方式中，多層負(fù)極片正極片及隔膜依次層疊放置，然而與前述的電芯結(jié)構(gòu)不同是用于形成電芯的電極片未被巻繞，更確切的是，電芯200包含多層平坦的片材，如圖2B所示。該電芯200的俯視圖如2C所示，而側(cè)面圖如2D所示。優(yōu)選地，電芯200的最外層是絕緣材料，更優(yōu)選地是一或多層隔膜115。正極片和負(fù)極片之間的隔膜延伸超出正極片負(fù)極片邊緣以隔開(kāi)極片片材，其他用于隔開(kāi)正負(fù)極極片及防止其接觸的方法也可使用。盡管2B至2D中極耳是從延伸出來(lái)的正負(fù)極片形成，但也可通過(guò)帶狀導(dǎo)電片材連接至極片集流體來(lái)形成。圖3顯示了一設(shè)置有電芯200的電池300負(fù)極端的展開(kāi)圖，電池300包含保護(hù)殼體305，其中裝有電芯200。極耳310與電極端子325的第一端320通過(guò)蓋板335連接。電極端子325的另一端330伸出蓋板335以提供電池300的外部連接出口。
如圖3所示，保護(hù)殼體305呈矩形并有特定尺寸，使電芯200可合適地置于其中。盡管殼體305和相應(yīng)的電芯200可以有各種尺寸，但是殼體305的高H和寬W都有一定的要求W>50mm， H>100mm。優(yōu)選地，殼體305的大小規(guī)格滿足如下公式0.18<W/H <0.5。本尺寸也適用于限制其電芯的尺寸，如此設(shè)計(jì)可以使形成的電池300容量和大電流輸出性能提高。
當(dāng)W/H的比值大于0.5時(shí)，這時(shí)電池300的寬度很寬，電池殼體305的寬度方向面積過(guò)大，殼體本身的強(qiáng)度明顯減弱，無(wú)法承受過(guò)大的壓力。當(dāng)電池內(nèi)部氣壓增大或者外部施加壓力時(shí)殼體將受到影響而嚴(yán)重的變形，這將對(duì)電池造成安全隱患。當(dāng)W/H的比值小于0.18時(shí)，電池的寬度很小，整個(gè)電池形成一個(gè)細(xì)長(zhǎng)條的形狀，電池內(nèi)部的空間利用率將明顯降低，不利于電池容量的增加。
圖4是電池300負(fù)極端的截面示意圖。在本實(shí)施例中，蓋板335包含了一成角度折彎兩次的電極端子405，并延伸出蓋板335，該電極端子405是Z型的。負(fù)極耳310可由上述方法形成。為方便表述，圖4中僅詮釋了負(fù)極耳的情況。軟連接片410的一端電連接電極端子405，另一端電連接負(fù)極耳310。軟連接片410可由多層金屬箔層疊形成，或單層金屬箔巻繞形成，金屬箔可選自Cu箔、Al箔等。軟連接片410與電極端子405和負(fù)極耳310以焊接方式電連接，這種方式連接加工簡(jiǎn)潔。進(jìn)一步，本實(shí)施例提供的連接方式降低了內(nèi)部連接件的阻抗，提高電流導(dǎo)通性；還有利于電池內(nèi)部散熱以保持電池安全。圖5和圖6顯示了形成負(fù)極片105與/或正極片110接近導(dǎo)電區(qū)107和/或114的區(qū)域形成方法。為方便闡述，在此僅說(shuō)明負(fù)極耳區(qū)107的情況，正極耳區(qū)114也是同樣的基本結(jié)構(gòu)。
圖5中， 一定寬度的負(fù)極片105，負(fù)極活性材料層106涂敷于集流體上形成負(fù)極片105。其中，可選擇地，通過(guò)控制負(fù)極活性材料層的涂覆寬度或者通過(guò)去除集流體邊緣一部分活性材料涂覆層形成集流體邊沿的未涂覆區(qū)，及導(dǎo)電區(qū)107。進(jìn)一步，活性材料涂覆邊緣逐漸減薄形成寬度為520的區(qū)域，520左邊的106層是完全敷料區(qū)，并形成減薄過(guò)渡區(qū)525，其余部分為未敷料區(qū)。另外，可以使用一絕緣膠帶或涂膠層覆蓋于520區(qū)域，其寬度完全遮住減薄過(guò)渡區(qū)域直至露出集流體。絕緣膠帶/膠涂層須為電子和離子絕緣，并可在高溫條件下穩(wěn)定，如PPS。圖6為本結(jié)構(gòu)的展開(kāi)示意圖，負(fù)極片的總寬度為605，完全敷料區(qū)610，敷料減薄過(guò)渡區(qū)630。使用本實(shí)施例的這種結(jié)構(gòu)可提高容量，防止正負(fù)極片的接觸短路從而更安全，進(jìn)一步看，還可以避免極片在巻繞時(shí)起皺使巻繞不平，提高產(chǎn)品合格率。
圖7是一電芯200的截面示意圖。在電芯200中，正極片、負(fù)極片以及隔膜若巻繞終止在A或B區(qū)域，電池的厚度和/或壓力變化會(huì)引起安全問(wèn)題。為了避免或減小此問(wèn)題，巻繞時(shí)負(fù)極片105、正極片110的巻繞終止端需要終止在圓弧區(qū)C和/或D而不能終止在A和/或B區(qū)。如圖7所示意，負(fù)極片105終止在圓弧區(qū)C的705，正極片110終止在圓弧區(qū)D的710，隔膜115延伸超過(guò)終端705與710巻繞形成電芯200的外層，隔膜115終止于電芯200的715圓弧區(qū)。巻繞方向如箭頭720所示。在本結(jié)構(gòu)中，正極片110可長(zhǎng)于負(fù)極片105。
與圖7中電芯200結(jié)構(gòu)一致，A、 B區(qū)相對(duì)平整無(wú)明顯的厚度變化。因此可減少褶皺引起的充放電過(guò)程中的電芯200的膨脹。此類褶皺形成是由于A-B面不平整，受力不均。減少此類褶皺可提高壽命，同樣的，潛在安全問(wèn)
25題褶皺引起的充放電過(guò)程中的電芯200的膨脹被解決了 (如電芯200中由于褶鈹區(qū)形成Li晶枝造成短路可引起爆炸。)。
圖8說(shuō)明了一實(shí)施例中彎折連接件800用于圖4中電極端子325。彎折連接件800由導(dǎo)電材料形成，其寬度優(yōu)選為圖3中殼體305寬度W的至少25%。圖8中彎折連接件800通常是Z型的，并包括一第一伸出端805和第二伸出端810，所述的810由內(nèi)向外延伸并與橫向的815接合。橫向的815部分置于電池殼體外部并810 、 805與電連接。所述的彎折連接件800可由一體金屬板材彎折形成，因此彎折連接件800優(yōu)選為片狀體。第一伸出端部分805形成電終端并可與電芯200的正極耳/負(fù)極耳導(dǎo)通。
彎折連接件800可包括一脆弱結(jié)構(gòu)，如820所示的槽，使800可在一定的超常壓力下斷裂，如車輛遇事故時(shí)。在圖8中，單一槽820延橫向的800寬度延伸。優(yōu)選的槽820設(shè)置在彎折連接件800的815部分，815設(shè)置在電池殼體外部。另外，該彎折連接件800可設(shè)置多個(gè)脆弱結(jié)構(gòu)的連接。
基于低電阻性能選材形成的彎折連接件800，其上槽820不可避免地增加了其內(nèi)阻。在這種情況下，820槽可填充延展性好的導(dǎo)電材料，無(wú)限制的如錫、導(dǎo)電橡膠及其它材料。從而降低了 820的阻值，并保證相應(yīng)的安全性能。
圖9顯示了另一種實(shí)施方式的彎折連接件900，可用于圖4中的電極端子325。彎折連接件900由導(dǎo)電材料形成，其寬度優(yōu)選為圖3中殼體305寬度W的至少25y。。圖9中彎折連接件900通常是L型的，并包含一伸出端910，其由內(nèi)向外延伸并與橫向的915接合，橫向的915部分置于電池蓋板外部。所述的彎折連接件900可由一體金屬板材彎折形成，因此彎折連接件900優(yōu)選為片狀體。伸出端部分910形成電終端并可與電芯200的正極耳/負(fù)極耳導(dǎo)通。彎折連接件900可包含一脆弱結(jié)構(gòu)，如920所示的槽，使900可在一定 的超常壓力下斷裂，如車輛遇事故時(shí)。在圖9中，單一槽920延橫向的900 寬度延伸。優(yōu)選的槽920設(shè)置在彎折連接件900的915部分，915設(shè)置在電 池殼體外部。另外，該彎折連接件900可設(shè)置多個(gè)脆弱結(jié)構(gòu)的連接。
基于低的電阻性能選材形成的彎折連接件900，其上槽920不可避免地 增加了其內(nèi)阻。在這種情況下，920槽可填充可延展的導(dǎo)電材料，無(wú)限制的 如錫、導(dǎo)電橡膠及其它材料。從而降低了 920的阻值，并保證相應(yīng)的安全性 能。
彎折連接件800、 900中的槽820與920的尺寸選擇依賴于形成800、 900 的材料。若彎折連接件由Cu形成，則槽深為橫向厚度的50%-90%，槽寬可 為槽深的100%-500%;若彎折連接件由A1形成，則槽深為橫向厚度的 30%-80%，槽寬可為槽深的100%-300°/0。
圖IO顯示了使用圖8中的彎折連接件作為電池的電極端子連接相鄰的 單體電池的方式。如圖10所示，單體電池300a與單體電池300b相鄰放置， 300a包括一端蓋組件335a、 一電極端子800a從300a電池中由內(nèi)向外延伸并 在電池內(nèi)部電連接了相應(yīng)電芯的負(fù)極耳(沒(méi)顯示)，電極端子800a橫向的 815a沿著靠近300b電池的方向彎折。同樣地，300b包括一端蓋組件335b、 一電極端子800b從300b電池中由內(nèi)向外延伸并在電池內(nèi)部電連接了相應(yīng)電 芯的負(fù)極耳(沒(méi)顯示)，電極端子800b橫向的815b沿著靠近300b電池的 方向彎折。
電極端子800a與800b的第一伸出端805a、 805b形成相對(duì)面貼合1005， 貼合1005可通過(guò)焊接進(jìn)行連接，或者通過(guò)粘接如利用一導(dǎo)電橡膠，或者通 過(guò)扣件機(jī)械連接，或其它類似的結(jié)合結(jié)構(gòu)和/或方法。通過(guò)相互連接電極端子 800a與800b的第一伸出端部分，在300a正極端與300b負(fù)極端形成了低阻 抗的大電流通導(dǎo)面積的連接。同樣結(jié)構(gòu)也可用于300a和300b的另外一端，
27在300a負(fù)極端與300b正極端可形成低阻抗的大電流通導(dǎo)面積的連接。這種
連接方式可將電池串聯(lián)起來(lái)，也可以將電池并聯(lián)。
另外，電極端子800a與800b都相應(yīng)包含脆弱結(jié)構(gòu)槽820a與820b。當(dāng) 電池中有一者或兩者因車輛原因突然受震，槽820a和/或與820b區(qū)的材料 會(huì)斷裂，從而使電池300a與300b電連接終斷，這樣提高了車用電池的安全 性能。
圖11顯示了另一種相鄰單體電池300a與300b之間連接的實(shí)施方式。 單體電池之間的連接大體和圖10中的相同，不同是電極端子800a和800b 的第一伸出端部分形成的貼合1105部分。電極端子800a和800b的第一伸 出端形成的相對(duì)面貼合1105部分分散有熔斷材料，熔斷材料1105可為錫、 鉛焊料或其它類似可在特定大電流時(shí)熔化或蒸發(fā)的材料。特大電流可能由于 300a、 300b和/或包含300a與300b的電池系統(tǒng)的失效造成。在此，105的 厚度、寬度、長(zhǎng)度及組分的選擇可以根據(jù)電流超出預(yù)定值使800a與800b之 間的連接可斷開(kāi)為標(biāo)準(zhǔn)確定。從而改善300a與300b在過(guò)流情況下的保護(hù)， 提高電池系統(tǒng)的安全性。
圖12和圖13顯示了一種電池溫度調(diào)節(jié)裝置，可當(dāng)外界溫度低于預(yù)定值 時(shí)用于調(diào)整電池單體溫度。圖12顯示了電池溫度調(diào)節(jié)裝置的加熱件1200與 電極端子800的連接方式。1200包括加熱元件1205，如陶瓷加熱器；1025 與電極端子800配合，加熱元件1205與電極端子800之間涂布導(dǎo)熱材料層 1210。加熱元件1205可為L(zhǎng)型截面形狀，尺寸與配合的電極端子800的保 持一致。導(dǎo)熱材料層1210可以由熱導(dǎo)性橡膠形成，其特性為導(dǎo)熱、絕緣， 并且可以將加熱元件1205與電極端子800粘結(jié)在一起。另外，電極端子800 與加熱元件1205可通過(guò)絕緣扣件機(jī)械連接，如PA66。
圖13顯示了一種電池升溫系統(tǒng)。圖13中，該系統(tǒng)包括溫度傳感器1305、 控制系統(tǒng)1310， 1305用于監(jiān)測(cè)車外溫度環(huán)境溫度、電池300的溫度和/或其它需要監(jiān)測(cè)的溫度；1305監(jiān)測(cè)到的溫度信息提供給控制系統(tǒng)1310，控制系 統(tǒng)1310根據(jù)信息判斷是否低于預(yù)定值，如是，1310控制電力加熱元件1205 加熱。電力可由與內(nèi)燃機(jī)相連發(fā)電機(jī)發(fā)的電或電池組提供。1205將電力轉(zhuǎn)為 熱量通過(guò)1210層傳給電極端子800，依次地，800同樣作為熱導(dǎo)元件加熱電心。
圖14A顯示了一種電池內(nèi)部多個(gè)電芯結(jié)構(gòu)1450與電極端子800的連接 方式。在本實(shí)施例中，多電芯結(jié)構(gòu)1450含3個(gè)分開(kāi)的電芯，每個(gè)電芯與200 相同。為方便表述，圖中只顯示了一個(gè)電池300，而相同連接方式可用于連 接電池另一端1450與電極端子800。
在圖14A中，多電芯結(jié)構(gòu)1450分布在矩形保護(hù)殼體305中。電池300 的一端蓋板組件335與殼體305的一端密封連接。殼體305內(nèi)部設(shè)有一隔圈 1405設(shè)置在蓋板組件335與多電芯結(jié)構(gòu)1450之間，隔圈1405由絕緣材料形 成。電極端子800從電池殼體305內(nèi)部延伸出蓋板組件335，并以使之偏置 于殼體305的經(jīng)度中心線。
隔圈1405的平面圖如圖15所示。隔圈1405包含3個(gè)開(kāi)口， 1505、 1510 和1515。每個(gè)開(kāi)口都是一個(gè)截面為梯形狀的開(kāi)口，開(kāi)口 1515由輪廓線1530 與輪廓線1535確定，而開(kāi)口 1510由輪廓線1525與1520確定，開(kāi)口 1505 由輪廓線1540與1545確定。每個(gè)開(kāi)口的梯形截面的下底邊接近電芯200， 上邊接近或者對(duì)著蓋板組件335。輪廓線1520、 1535與1540所形成的開(kāi)口 大小比輪廓線1525、 1530與1545所形成的開(kāi)口更大。因此，輪廓線1520、 1535與1540所形成的開(kāi)口的平坦表面放置電芯200，以防電極端子800在 車輛碰撞時(shí)以不正常力擠壓電芯200。
再次看圖14A，極耳1415由每個(gè)電芯200延伸出來(lái)，每個(gè)極耳都可由 未敷料的多層金屬箔層的集流體壓合形成。另外每個(gè)極耳也可由單層的金屬 箔電連接在電芯上形成。在此，極耳1415a、 1415b和1415c都由電芯200的敷料的多層金屬箔層的集流體壓合形成，并且這些極耳從相應(yīng)開(kāi)口 1505、
1510與1515中延伸出并進(jìn)入隔圈1405與蓋板組件335形成的空腔1420中。 在空腔1420中，每個(gè)極耳1415a、 1415b及1415c電連接至軟連接片1425a、 1425b、 1425c，所述的連接方式可以是多種，包含但不限制于超聲波焊、電 阻焊、激光焊、和/或機(jī)械連接及其它連接工藝。
如圖14A所示，軟連接片1425a、 1425b、 1425c在空腔1420中彎曲， 并其一端與電極端子800連接。由于電極端子800偏置設(shè)置，因此1425b和 1425c在空腔1420中，需要更長(zhǎng)長(zhǎng)度來(lái)彎曲以達(dá)到與電極端子800連接。因 此，軟連接片1425b和1425c比軟連接片1425a具有更大的彎曲空間與電極 端子800連接。因而軟連接片1425c和1425b的彎曲角度較為平緩，即彎折 角更大些；平緩的角度是期望的，如此軟連接片才最小可能在彎折處發(fā)生折 斷而破壞。然而1425a在空腔1420中彎折空間較小，因此想達(dá)到更大彎折 角度，以和電極端子800相連，就需要另行設(shè)計(jì)。如1425a的彎折角度很小， 會(huì)使電極端子800和極耳1415與其的機(jī)械連接和熱傳遞更加不可靠，容易 形成1425a的軟連接片斷裂破壞。本實(shí)施例中所述的軟連接片可由多層金屬 箔層疊而成，或由單層金屬箔巻繞而成。在極耳與電極端子之間增加軟連接 片連接，可以在電池受到外界撞擊等條件下，使極耳與電極端子之間的連接 有所緩沖，進(jìn)一步增加了電池的可靠性和安全性。
為使1425a彎曲結(jié)構(gòu)更可靠，設(shè)置一防折斷結(jié)構(gòu)1430包含一固定連接 部分1435和一圓形防折斷部分1140。所述固定連接部分1435將1430固定， 所述圓形防折斷部分1140提供所述軟連接片折彎處撐開(kāi)張力，防止軟連接 片彎折角度過(guò)小而折斷。固定部分1435與1425a、 1425b和1425c依次層疊 的連接在電極端子800上。圓形部分1440用于撐開(kāi)1425a彎折部分的彎折 角，并使彎曲角度平緩過(guò)渡，使連接更可靠。進(jìn)一步看，防折斷結(jié)構(gòu)1430 也可設(shè)置在1425b及1425c的折彎處，以使它們的連接更加可靠。同樣的對(duì)1425b與1425c的長(zhǎng)度進(jìn)行選擇，以合適的長(zhǎng)度與電極端子連接，并將其限 定在空腔中。因此，由此制得的電池的可靠性及安全性大幅提高。
防折斷結(jié)構(gòu)1430可以在多于3個(gè)電芯的結(jié)構(gòu)或者至少一個(gè)電芯的結(jié)構(gòu) 中使用。在每種情況下，防折斷結(jié)構(gòu)1430優(yōu)選設(shè)置在沒(méi)有從800下面繞過(guò) 的軟連接片的折彎處，且在靠近電極端子800的相反一面。這是由于軟連接 片繞過(guò)電極端子800，電極端子800在其折彎處也起到了防折斷的作用。
圖14B顯示了電池300與電極端子800的一種連接方式。在本實(shí)施例中， 僅使用了一個(gè)電芯200，相應(yīng)得只有一個(gè)極耳1415從電芯200中延伸出來(lái)， 并與電極端子800電連接。為減少1425到達(dá)電極端子800的彎曲程度，極 耳1415從離電極端子800最遠(yuǎn)的開(kāi)口 1515伸出。在其它結(jié)構(gòu)部分，圖14 中的蓋板組件335如圖14A中所示。
隔圈1405可含凸起1410，主要用于連接電池殼體305與隔圈1405。另 外的，或可替換的，隔圈1405可與305殼體焊接，或通過(guò)一種或多種機(jī)械 連接，或通過(guò)粘結(jié)劑，或其它連接機(jī)構(gòu)連接。
隔圈1405從不同方面起到保護(hù)電芯200的作用。如隔圈1405接近電芯 200的部分幫助保持電芯200在殼體305內(nèi)部適當(dāng)?shù)目v向排列，并防止電芯 移動(dòng)。隔圈1405也阻止了電極端子800和其表面的連接結(jié)構(gòu)在受到?jīng)_擊或 機(jī)械失效時(shí)接觸電芯200。在制作電池時(shí)，逐漸變窄的隔圈開(kāi)口 1505、 1510 及1515幫助引導(dǎo)極耳1415a、 1415b與1415c進(jìn)入空腔1420中，更進(jìn)一步， 隔圈1405還能夠起到加強(qiáng)殼體的作用以為電芯200提供更好的保護(hù)。
圖16和圖17顯示了一種蓋板組件335的密封實(shí)施方式。圖16是蓋板 組件335橫向截面剖視圖，而圖17是蓋板組件335的縱向剖視圖。
蓋板組件335包含了一蓋板1605、 一緊固件1610、電極端子800，以及 密封件1615。為了加工制作335，蓋板1605和緊固件1610可以焊接在一起 以形成集成結(jié)構(gòu)，焊接方式?jīng)]有限制，可以為激光、氬弧及其它焊接方式。1605與1610可由不銹鋼材制成。 一旦蓋板1605和緊固件1610焊接形成集 成結(jié)構(gòu)，它們就可以套住由內(nèi)向外延伸的電極端子800。蓋板1605與緊固件 1610焊接后加工過(guò)程不會(huì)強(qiáng)烈放熱，從而，其它蓋板組件在蓋板加工過(guò)程中 損傷可能性也降低了。另外，所述蓋板組件也可以一體注塑形成。
蓋板1605和緊固件1610可用不銹鋼形成，在進(jìn)一步加工前，蓋板1605、 緊固件1610、電極端子800，將要接觸密封件1615的部分先做表面粗燥化 處理，以增強(qiáng)與密封件的粘接性能。
如圖16和17所示，電極端子800還包含其上面部分的通槽1620， 1620 分布在800的正反兩面；及下面部分的通槽1625， 1625分布在800正反兩 面。1620與1625沿著電極端子800的寬度方向延伸，設(shè)計(jì)1620和1625使 電極端子800與1610連接更緊密。
電極端子800還包含了一系列通孔1635， 1635沿著厚度方向穿透，多 個(gè)1635沿著電極端子的寬度方向排列。如圖16所示通孔1635可形成突出 唇狀結(jié)構(gòu)1640;如圖17所示，通孔1635分布在800寬度方向的通槽1620 與1625之間。
一旦蓋板1605和緊固件1610焊接完成后，800穿過(guò)蓋板孔設(shè)置在需求 的位置即在緊固件1610中，密封材料被高壓注射進(jìn)800、 1610、 1605之間 的間隙，以及高壓注射進(jìn)1620、 1625，通過(guò)1635及內(nèi)部突出唇狀1630、 1640 形成密封件1615。
密封件1615的密封材料可以選自塑料(如PFA、 PES、 PPS、改性PP 等)，橡膠，樹(shù)脂(如環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛改性環(huán)氧樹(shù)脂等)，粘合橡膠(如雙 組分環(huán)氧、熱熔膠)等。密封材料是絕緣體并可以承受暴露于電池電解質(zhì)的 腐蝕。更進(jìn)一步要求，這些密封材料應(yīng)該可以與各種用于形成電極端子800、 緊固件1610、蓋板1605的金屬材料(如Cu， Al，不銹鋼及其他金屬)結(jié)合。密封件1615延伸出緊固件1610上部分邊沿，形成翻遍結(jié)構(gòu)。更具體說(shuō)， 密封件1615填充1610、 800之間的內(nèi)部區(qū)域并在1610邊緣翻邊形成保護(hù)翻 遍1645。保護(hù)翻遍1645提高了密封的性能。進(jìn)一步看，保護(hù)翻遍1645可以 吸收部分對(duì)電極端子800的震動(dòng)和沖擊力。
如圖17，蓋板組件335包含壓力釋放閥1800， 1800用以防止電池的事 故，如內(nèi)部壓力達(dá)到不安全水平，壓力釋放閥打開(kāi)，釋放內(nèi)部壓力。如壓力 不釋放，電池300可能會(huì)爆炸。
圖18、圖19和圖20顯示了一種蓋板組件335上設(shè)置的壓力釋放閥1800 的結(jié)構(gòu)示意圖。1800包含一閥罩1805、針1810、闊底座1815。如圖所示， 1800設(shè)置在設(shè)有排氣孔1820的蓋板1605上。
閥罩1805可以是底面開(kāi)口的倒錐體， 一系列排氣口 1825設(shè)置在1805 的側(cè)面上，而且累計(jì)排氣面積大于1820開(kāi)口面積。針1810通過(guò)如點(diǎn)焊或這 卡扣等方式固定在1805上，并從其頂上延伸下來(lái)。
在圖19中，閥座1815包括了環(huán)形圈1830、邊緣1835，以及可變形薄 膜1840，薄膜1840焊接或擠壓在環(huán)形區(qū)域內(nèi)部空的開(kāi)口處。1830直徑優(yōu) 選為小于整個(gè)內(nèi)部開(kāi)口的70°/。，進(jìn)一步，環(huán)形圈1830的唇1845優(yōu)選為不超 過(guò)排氣孔1820寬度的70% -80%。
可變形的薄膜1840可選自由蓋板1605材料形成(如AL、不銹鋼金屬 箔等)，厚度在0.01mm-0.1mm的范圍，優(yōu)選0.01 mm - 0.05 mm。 1840 厚度可以根據(jù)1800破裂時(shí)的過(guò)壓水平調(diào)整。1840可焊接密封1830的開(kāi)口， 1840可從金屬箔如AL箔，Cu箔形成。
閥座1815與蓋板1605通過(guò)高能如激光或電子束焊接。
當(dāng)電池300內(nèi)部壓力增大時(shí)，可變形薄膜朝針的方向鼓起變形，達(dá)到臨 界點(diǎn)之后，1840被刺穿釋放電池內(nèi)部壓力。針刺破薄膜的壓力可以通過(guò)調(diào)整 針與1840的距離來(lái)調(diào)整。進(jìn)一步，為了達(dá)到很好的刺穿效果，1810針的形狀可用各種形狀。更進(jìn)一步，在檢測(cè)挑選電池組合電池組時(shí)，當(dāng)單體電池300
的內(nèi)部氣體被釋放，薄膜1840有反向的收縮變形時(shí)增加了針與薄膜的距離，
該特征說(shuō)明了這個(gè)單體電池不合格。本特征可用于快速挑選正常電池或容易 除去不正常電池。
圖21與圖22顯示了一種可替換的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單的壓力釋放閥2100和 2200。每個(gè)釋放閥都是密封在電池蓋板335上留得相應(yīng)的排氣開(kāi)口，另外也 可以設(shè)置在電池的殼體上。2100是通過(guò)可變形的薄膜2105形成一薄弱結(jié)構(gòu) 槽2110;同樣的，2200由可變形的薄膜2205形成一薄弱結(jié)構(gòu)槽。兩者的主 要區(qū)別是形狀上的差別。2110槽和2210槽的尺寸及深度可以根據(jù)不同的爆 破壓力來(lái)調(diào)整。當(dāng)電池內(nèi)部壓力增加且大于臨界值時(shí)，壓力釋放閥的薄弱結(jié) 構(gòu)槽爆破，釋放電池內(nèi)部壓力，避免電池爆炸。
圖23是一種10節(jié)單體電池組成的電池包2300的示意圖。10個(gè)單體電 池相互連接組合成一電池組放置于包體2305中形成電池包2300。單體電池 300在每個(gè)包體2505中的數(shù)量是8-15個(gè)，優(yōu)選10個(gè)。包體連接件2810在 電池包2300的兩端以提供電池包之間的電連接或機(jī)械連接。2305包體優(yōu)選 為密封、防水的，但是還包括管道接口，管道2310可以接受熱或冷的流體。 2310形成于電池包的相對(duì)的兩端，從而流體可以接近電極端子800。當(dāng)流體 流動(dòng)時(shí)，可加熱或冷卻電極端子800，進(jìn)一步加熱或冷卻單體電池300。相 互連接的單體電池之間可直接接觸或通過(guò)隔板隔開(kāi)放置。
圖24顯示了電池包2305的結(jié)構(gòu)展開(kāi)示意圖。在本實(shí)施例中，電池包2305 包括了一系列相互連接的單體電池300，單體電池300之間的連接方式如圖 23所示；以及一絕緣材料制成的隔板2405將相鄰單體電池隔開(kāi)使殼體間無(wú) 電接觸。相鄰單體電池優(yōu)選地，不使用隔板接觸，更確切說(shuō)，優(yōu)選單體電池 殼體直接接觸。多個(gè)相互連接的單體電池300 (簡(jiǎn)稱電池組)放置于底板2410與頂板 2415之間，限制了其y軸向的位移；擋板2420設(shè)置在電池的橫向兩側(cè)，限 制了其x軸方向的運(yùn)動(dòng)；側(cè)板2425加在電池兩端沿電池組的寬度方向延伸， 限制了電池組300在z軸方向的位移。
擋板2420可以采用絕緣材料制成，如塑膠，材質(zhì)要求絕緣、有一定的 機(jī)械強(qiáng)度、熱變性小、低溫脆變和耐化學(xué)腐蝕好。擋板由平板、加強(qiáng)筋、拉 桿孔組成，整體厚度為3-15mm，擋板基體厚度3-5mm，加強(qiáng)筋厚度5-12mm， 加強(qiáng)筋根據(jù)擋板的受力情況，縱橫分布在平板上。擋板2420上設(shè)有與底板 2410、頂板2415配合的L型結(jié)構(gòu)，擋板2420上的L型結(jié)構(gòu)上設(shè)有螺紋孔 2440與頂板2415上設(shè)的通孔2445配合，通過(guò)螺釘或插銷將擋板2420、底 板2410、頂板2415固定連接，防止兩者之間發(fā)生竄動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組 在x和y方向上的限位。
所述的底板2410與頂板2415也采用絕緣材料，如塑膠，材質(zhì)要求絕緣、 有一定的機(jī)械強(qiáng)度、熱變性小、低溫脆變和耐化學(xué)腐蝕好。底板2410、底板 2415由平板、加強(qiáng)筋，以及x方向螺紋孔2445和z方向螺紋孔2450組成。 2410與2415的整體厚度為3-15mm，擋板厚度3-5mm，加強(qiáng)筋厚度5-10mm， 加強(qiáng)筋根據(jù)平板的受力情況，縱橫分布在平板上。2445螺紋孔與擋板2420 上設(shè)置的2440配合，限位電池組的x方向和y方向。另夕卜，2450所在的L 型結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)設(shè)有凸臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電池單體在z方向的限位。
所述的側(cè)板2425也采用絕緣材料，如塑膠，材質(zhì)要求絕緣、有一定的 機(jī)械強(qiáng)度、熱變性小、低溫脆變和耐化學(xué)腐蝕好。側(cè)板2425上預(yù)留通孔， 通過(guò)螺釘可以實(shí)現(xiàn)與底板和頂板之間的連接。
另夕卜，底板2410、頂板2415與擋板2420以及側(cè)板2425之間可以實(shí)現(xiàn) 密封連接。之所以形成密封連接結(jié)構(gòu)，是因?yàn)榭煞乐褂捎谝粋€(gè)單體電池漏液 造成電池短路的問(wèn)題。
35電池包殼體2305有很多優(yōu)勢(shì)。首先，其能夠?qū)﹄姵亟M的單體電池各個(gè) 方向進(jìn)行很好的限位，提高電池組可靠性，延長(zhǎng)電池使用壽命。其次，通過(guò)
擋板2420和底板頂板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就實(shí)現(xiàn)了三個(gè)方向的固定，降低了車載 動(dòng)力電池包2300占用體積，同時(shí)也簡(jiǎn)化了電池包制作工序。再次，通過(guò)絕 緣材料形成2305，短路風(fēng)險(xiǎn)減小，因?yàn)閱误w電池300不會(huì)通過(guò)殼體2305與 其他電池包電連接。還有，通過(guò)使用塑膠擋板、側(cè)板與頂板底板，大大降低 了電池包重量，進(jìn)而減輕了整車質(zhì)量。最后，電池包采用了密封結(jié)構(gòu)，可以 防止電池受到損失時(shí)發(fā)生漏液而導(dǎo)致短路等情況的發(fā)生。
圖27顯示了一種相鄰電池包2300之間的連接件2700。連接件2700包 括一第一導(dǎo)電片2705和第二導(dǎo)電片2710， 2705與2710通過(guò)一弓形片2715 相互連接。所述弓形片2715可以單層的技術(shù)箔，優(yōu)選由多層金屬箔層疊形 成，如Cu箔形成，使之易于焊接。弓形片2715的厚度大概是0.01 mm-5.0 mm。 可替換的，第一導(dǎo)電片2705與第二導(dǎo)電片2710及弓形片2715也可用Ni、 A或其他金屬形成。優(yōu)選地，導(dǎo)電片2705與2710及弓形片2715是用相同 材質(zhì)形成的，從而可增加連接件2700的整體導(dǎo)電性能。形成弓形片2715的 方法可包括熱壓一系列金屬箔以成型成弓形的結(jié)構(gòu)。每個(gè)導(dǎo)電片2705與 2710包含一 L型接合部2720，接合部2720接近弓形片2715處與弓形片2715 焊接和/或熱壓連接。導(dǎo)電片2705、 2710及弓形片2715的尺寸由需要使用的 連接件2700的電池包的電極端子及需求導(dǎo)電率決定。弓形片2715可以做特 別設(shè)計(jì)以使其在超出預(yù)定沖擊力時(shí)將相鄰電池包之間的連接斷開(kāi)。更進(jìn)一 步，弓形片2715可被設(shè)計(jì)為熔斷結(jié)構(gòu)，在電池包體之間電流超出預(yù)定值時(shí)， 弓形片2715可熔斷。
圖28顯示了一種使用連接件2700將電池包2805a與2805b相互連接的 示意圖。圖中顯示的是電池包2805a與2805b電極端對(duì)電極端使用連接件 2700連接的，然而電池包2805a與2805b也可并排平行利用連接件2700連
36接。如圖所示，電池包體2805a與2805b每個(gè)都有一對(duì)輸出端子，分布在每 個(gè)電池包側(cè)邊的兩端。輸出端子當(dāng)承受超常外力時(shí)如車輛事故及類似情況， 可斷開(kāi)連接。連接件2700將兩電池包輸出端子相互電連接，以及使兩電池 包間建立機(jī)械連接。為方便表述，僅說(shuō)明2810a與2810b之間的連接，而同 樣的結(jié)構(gòu)可應(yīng)用至其他相鄰電池包連接上。2810a與2810b之間輸出端子通 過(guò)連接件2700連接，提供了電池包機(jī)械緩沖；更進(jìn)一步，連接件2700可被 設(shè)計(jì)以使之在遇到車輛以外等超常外力時(shí)可切斷電池包之間的連接。
連接件2700可通過(guò)連接第二導(dǎo)電片2710至2810a輸出端子的連接板 2830a;及連接第一導(dǎo)電片2705至2810b輸出端子的連接板2830b完成電池 包2800a與2800b的相互連接。每個(gè)導(dǎo)電片2705與2710包含了接受焊接金 屬絲的槽2725 (如圖27);進(jìn)一步，每個(gè)導(dǎo)電片2705與2710包含一系列 通孔2730 (如圖27)用于機(jī)械固定連接電池包輸出端子。為連接相鄰電池 包2805a與2805b，在每個(gè)槽2725中放置焊接金屬絲，然后焊接每個(gè)導(dǎo)電片 2705、 2710至相應(yīng)的電池包的輸出端子的連接板上，如使用銅焊、激光焊、 超聲焊等。優(yōu)選地，每個(gè)導(dǎo)電片與相應(yīng)的輸出端子間用銅焊連接，這是由于 銅焊易于維持電池包間的相互連接；并且，由于加熱焊接處的金屬合金可分 離電池包，進(jìn)一步方便了電池包的替換。另外，也可使用如螺釘、螺栓及其 他類似零件可插入至通孔2730中，與相應(yīng)輸出端子的通孔配合以建立更可 靠的導(dǎo)電片輸出端子間的連接。連接件2700與輸出端子之間的焊接，以及 其他這些連接方法可使電池包之間阻抗降低，導(dǎo)電率提高。相鄰電池包可并 聯(lián)或串聯(lián)，但優(yōu)選相互串聯(lián)。
圖29顯示了一種可向電動(dòng)車輛電機(jī)/發(fā)電機(jī)提供電能及接收電能的電池 包系統(tǒng)2900。電池包系統(tǒng)2900包含多個(gè)電池包2805，電池包的數(shù)量可以是 5-15個(gè)，優(yōu)選為10;每個(gè)電池包2805包含多個(gè)單體電池300，可以為8-15個(gè)，優(yōu)選為10個(gè)。電池包2805中的單體電池300相互串聯(lián)，多個(gè)電池包2805 進(jìn)一步相互串聯(lián)。
車輛為電池包系統(tǒng)2900提供了腔體，腔體使電池包系統(tǒng)可與電機(jī)/發(fā)電 機(jī)電連接。每個(gè)電池包2805的殼體2305相對(duì)外界環(huán)境密封(如水密性)， 除了電池包2805的靠近端子的區(qū)域有開(kāi)口，這些開(kāi)口可通過(guò)管道連接，以 實(shí)現(xiàn)電池包之間冷卻流體的內(nèi)循環(huán)。
放置電池包系統(tǒng)2900的腔體，可按一定尺寸比例的部分或者全部設(shè)計(jì) 在座椅下方，另外部分或者全部設(shè)計(jì)在車輛后備箱中?？商鎿Q的，腔體也可 部分或者全部設(shè)計(jì)在車輛底盤(pán)下方。
如圖29，電池包系統(tǒng)還包括一溫度控制系統(tǒng)，包括泵2905、溫度調(diào)節(jié) 單元2915及流體通道(包括2930、 2940)。流體介質(zhì)如空氣可被泵2905 驅(qū)動(dòng)在電池包系統(tǒng)2900中流動(dòng)，如圖中指示箭頭2910的方向流動(dòng)。如箭頭 所指，泵2905在往中央流體管道2930的進(jìn)口 2927提供流體介質(zhì)之前，通 過(guò)溫度調(diào)節(jié)單元2915，中央流體管道2930最終分流給電池包系統(tǒng)2900的其 他部分。溫度調(diào)節(jié)單元2915可包含一冷凝器2920用于冷卻流體介質(zhì)，及一 加熱器2925加熱流體介質(zhì)。當(dāng)電池包系統(tǒng)2900的溫度超出預(yù)定值時(shí)冷凝器 2920運(yùn)行，同樣的，當(dāng)電池包系統(tǒng)2900的溫度低于預(yù)定值時(shí)，啟動(dòng)加熱器 2925。
當(dāng)流體介質(zhì)在2930、 2940管道中循環(huán)時(shí)，既可以加熱也可以冷卻電池 包2805中的電極端子部分。當(dāng)流體管道的流體循環(huán)結(jié)束時(shí)，流體介質(zhì)可被 導(dǎo)出到電池包系統(tǒng)2900外部管道，這使得流體介質(zhì)加熱或冷卻了電池包系 統(tǒng)，因此電池包2805中的單體電池可在最佳溫度環(huán)境工作。部分熱的流體 介質(zhì)可通過(guò)電池包系統(tǒng)2900的管道流通至車廂，在這種情況下，電池發(fā)熱 可用于提高車廂內(nèi)溫度；流入車廂內(nèi)流體的量可根據(jù)車廂內(nèi)人操作以調(diào)整車 廂溫度。經(jīng)過(guò)對(duì)本發(fā)明各種具體實(shí)施方式
的描述，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可顯而易見(jiàn) 地了解本發(fā)明范圍內(nèi)更多的實(shí)施方式。相應(yīng)地，所有等同替換及基于本發(fā)明 的一切不經(jīng)創(chuàng)造性勞動(dòng)的實(shí)施方式都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種電化學(xué)儲(chǔ)能電池，包括一電芯，包括正極片、負(fù)極片和隔膜；一矩形外殼，包括第一開(kāi)口端和第二開(kāi)口端，所述外殼的尺寸大小適合容納所述電芯；一與第一開(kāi)口端配合的第一蓋板；一負(fù)極電極端子從電化學(xué)儲(chǔ)能電池的內(nèi)部經(jīng)過(guò)第一蓋板延伸出電池外部；一第一隔圈，所述第一隔圈安全的設(shè)置在矩形外殼中第一蓋板與電芯之間，所述第一隔圈將第一蓋板與電芯隔開(kāi)；一與第二開(kāi)口端配合的第二蓋板；一正極電極端子從電化學(xué)儲(chǔ)能電池的內(nèi)部經(jīng)過(guò)第二蓋板延伸出電池外部；一第二隔圈，所述第二隔圈安全的設(shè)置在矩形外殼中第二蓋板與電芯之間，所述第二隔圈將第二蓋板與電芯隔開(kāi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中， 所述正極片包括金屬箔集流體和涂覆在金屬箔集流體上的活性物質(zhì)；所述負(fù)極片包括金屬箔集流體和涂覆在金屬箔集流體上的活性物質(zhì)；所述正極片、隔膜以及負(fù)極片依次層疊巻繞形成電芯，正極片的 金屬箔集流體延伸出電芯的一端隔膜，負(fù)極片的金屬箔集流體延伸出電芯的 另一端隔膜；其中，正極片的金屬箔集流體延伸出的部分壓合且電連接形成正 極耳，負(fù)極片的金屬箔集流體延伸出來(lái)的部分壓合且電連接形成負(fù)極耳。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述正極片上涂覆的活性物 質(zhì)，所述活性物質(zhì)為一種混合晶體材料，該混合晶體材料是通過(guò)混合至少一 種鋰金屬氧化物和至少一種復(fù)合金屬氧化物晶體材料形成的混晶材料，所述混合晶體材料含有晶體一和晶體二，所述晶體一為通式LixM，y(X04)z、 LiM，X05、 LiM'X06、匚1/1乂207表示的化合物中的一種或幾種，0<x/zS1， 0<y/z^l.1， M，為Na、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Ti、 V、 Y、 Mg、 Ca、 Zn中的 一種或幾種，X為P、 S、 As、 Mo或W;所述晶體二為通式AaMbNcOd表 示的化合物中的一種或幾種，A、 M、 N兩兩不同，各自為IIA、 IIIA、 IVA、 VA、 IB、 IIB、 II舊、IVB、 VB、 VIB、 VIIB或WI族金屬元素， 0sas6、 0$b56、 0<c^6、 0<c^12，且a、 b不同時(shí)為0;且該正極活性物 質(zhì)在25"下的電子電導(dǎo)率為0.01-10 S/cm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述第一蓋板和/或第二蓋板 上設(shè)置有壓力釋放闊，所述壓力釋放閥在矩形外殼中的壓力超過(guò)預(yù)定值時(shí)打 開(kāi)釋放矩形外殼內(nèi)壓力，以防止外殼發(fā)生爆炸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池，其中，所述壓力釋放閥包括設(shè)置在 所述第一蓋板和/或第二蓋板上排氣開(kāi)口的薄膜，所述薄膜上形成有薄弱結(jié)構(gòu) 槽，所述薄弱結(jié)構(gòu)槽在矩形外殼中的壓力超過(guò)預(yù)定值時(shí)破裂釋放矩形外殼內(nèi) 壓力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池，其中，所述壓力釋放閥包括閥底座， 以及固定在所述閥底座上的可變形薄膜、閥罩和針，所述閥罩的頂部設(shè)有插 槽，該插槽內(nèi)插入并固定有針，該針的尖端指向所述可變形薄膜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述正極片、負(fù)極片及隔膜巻繞壓平形成線圈狀電芯，所述線圈狀電芯具有相對(duì)的兩平邊和相對(duì)的兩弧 形邊，所述負(fù)極片、正極片的巻繞終止端終止在所述弧形邊。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述矩形外殼的高為H、寬 為W，所述矩形外殼的大小滿足如下公式0.18<W/H<0.5。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池，其中，所述矩形外殼的高H和寬W 滿足W〉50mm， HM00mm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述矩形外殼與第一蓋板和/ 或第二蓋板由金屬制成，用于保護(hù)電芯和傳出電池內(nèi)部熱量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述每個(gè)隔圈使用熱塑材料制成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述第一蓋板與所述第一隔 圈形成一空腔，所示電芯與所述負(fù)極電極端子在所述空腔中電連接。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的電池，其中，所述電芯與負(fù)極電極端子的 連接是通過(guò)一軟連接片連接。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池，其中，所述軟連接片設(shè)置在所述空 腔中，所述空腔中還設(shè)置有防折斷部件，用于防止軟連接片折斷。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電池，其中，所述防折斷部件包括張力件 和連接件，所述張力件與所述連接件相連接或者直接為一體，所述張力件提 供所述軟連接片折彎處撐開(kāi)張力，所述連接件固定所述張力件。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池，其中，所述張力件為一圓環(huán)，所述連接件為一長(zhǎng)條。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述第二蓋板與所述第二隔 圈形成一空腔，所示電芯與所述正極電極端子在所述空腔中電連接。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池，其中，所述電芯與正極電極端子的 連接是通過(guò)一軟連接片連接。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電池，其中，所述軟連接片設(shè)置在所述空 腔中，所述空腔中還設(shè)置有防折斷部件，用于防止軟連接片折斷。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的電池，其中，所述防折斷部件包括張力件 和連接件，所述張力件與所述連接件相連接或者直接為一體，所述張力件提 供所述軟連接片折彎處撐開(kāi)張力，所述連接件固定所述張力件。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的電池，其中，所述張力件為一圓環(huán)，所述 連接件為一長(zhǎng)條。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述電芯由正極片、負(fù)極片 及隔膜層疊巻繞形成。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中，所述電芯由正極片、負(fù)極片 及隔膜依次層疊形成。
24. —種電化學(xué)儲(chǔ)能電池，包括 一電芯，包括正極片、負(fù)極片和隔膜；一矩形外殼，包括第一開(kāi)口端和和第二開(kāi)口端，所述外殼的尺寸 大小適合容納所述電芯；一與第一開(kāi)口端配合的第一蓋板；一負(fù)極電極端子從電化學(xué)儲(chǔ)能電池的內(nèi)部經(jīng)過(guò)第一蓋板延伸出電池外部；一第一隔圈，所述第一隔圈安全的設(shè)置在矩形外殼中第一蓋板與 電芯之間，其中，所述第一隔圈包括一錐形開(kāi)口保護(hù)件，以防止負(fù)極電極端 子與電芯的強(qiáng)制接觸；一與第二開(kāi)口端配合的第二蓋板；一正極電極端子從電化學(xué)儲(chǔ)能電池的內(nèi)部經(jīng)過(guò)第二蓋板延伸出電池外部；一第二隔圈，所述第二隔圈安全的設(shè)置在矩形外殼中第二蓋板與 電芯之間，其中，所述第二隔圈包括一錐形開(kāi)口保護(hù)件，以防止正極電極端 子與電芯的強(qiáng)制接觸。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的電池，其中，所述負(fù)極電極端子從第一開(kāi) 口端的外殼中心線方向位置延伸出去，所述中心線在第一與第二開(kāi)口端方向 伸展。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的電池，其中，所述正極電極端子從第二開(kāi) 口端的外殼中心線方向位置延伸出去，所述中心線在第一與第二開(kāi)口端方向 伸展。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的電池，其中，第一蓋板與第一隔圈形成負(fù)極連接空腔，負(fù)極電極端子終止在負(fù)極連接空腔中，所述隔圈的錐形開(kāi)口保 護(hù)件設(shè)置在負(fù)極電極端子與電芯之間。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的電池，其中，第二蓋板與第二隔圈形成正 極連接空腔，正極電極端子終止在正極連接空腔中，所述隔圈的錐形開(kāi)口保 護(hù)件設(shè)置在正極電極端子與電芯之間。
29. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的電池，其中， 所述正極片包括金屬箔集流體和涂覆在金屬箔集流體上的活性物質(zhì)；所述負(fù)極片包括金屬箔集流體和涂覆在金屬箔集流體上的活性物質(zhì)；所述正極片、隔膜以及負(fù)極片依次層疊巻繞形成電芯，正極片的 金屬箔集流體延伸出電芯的一端隔膜，負(fù)極片的金屬箔集流體延伸出電芯的 另一端隔膜； 其中，正極片的金屬箔集流體延伸出的部分壓合且電連接形成正 極耳，負(fù)極片的金屬箔集流體延伸出來(lái)的部分壓合且電連接形成負(fù)極耳。
30. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的電池，其中，所述正極片上涂覆的活性 物質(zhì)，所述活性物質(zhì)為一種混合晶體材料，該混合晶體材料是通過(guò)混合至少 一種鋰金屬氧化物和至少一種復(fù)合金屬氧化物晶體材料形成的混晶材料，所 述混合晶體材料含有晶體一和晶體二，所述晶體一為通式LixM'y(X04)z、 LiM'X05、 LiM'XOe、 1_11/1，乂207表示的化合物中的一種或幾種，0<x/z^l， 0<y/zsl1， M，為Na、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Ti、 V、 Y、 Mg、 Ca、 Zn中的 一種或幾種，X為P、 S、 As、 Mo或W;所述晶體二為通式AaMbNcOd表示的化合物中的一種或幾種，A、 M、 N兩兩不同，各自為IIA、 IIIA、 IVA、 VA、 IB、 IIB、 IIIB、 IVB、 VB、 VIB、 VHB或VDI族金屬元素， 0sas6、 0sbs6、 0<c^6、 0<ds12，且a、 b不同時(shí)為0;且該正極活性物 質(zhì)在25'C下的電子電導(dǎo)率為0.01-10 S/cm。
31. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的電池，其中，所述第一蓋板和/或第二蓋 板上設(shè)置有壓力釋放閥，所述壓力釋放閥在矩形外殼中的壓力超過(guò)預(yù)定值時(shí) 打開(kāi)釋放矩形外殼內(nèi)壓力，以防止外殼發(fā)生爆炸。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的電池，其中，所述壓力釋放閥包括設(shè)置在 所述第一蓋板和/或第二蓋板上排氣開(kāi)口的薄膜，所述薄膜上形成有薄弱結(jié)構(gòu) 槽，所述薄弱結(jié)構(gòu)槽在矩形外殼中的壓力超過(guò)預(yù)定值時(shí)破裂釋放矩形外殼內(nèi) 壓力。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的電池，其中，所述壓力釋放閥包括閥底座， 以及固定在所述閥底座上的可變形薄膜、閥罩和針，所述閥罩的頂部設(shè)有插 槽，該插槽內(nèi)插入并固定有針，該針的尖端指向所述可變形薄膜。
34. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的電池，其中，所述正極片、負(fù)極片及隔膜 巻繞壓平形成線圈狀電芯，所述線圈狀電芯具有相對(duì)的兩平邊和相對(duì)的兩弧 形邊，所述負(fù)極片、正極片的巻繞終止端終止在所述弧形邊。
35. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的電池，其中，所述矩形外殼的高為H、寬 為W，所述矩形外殼的大小滿足如下公式0.18<W/H<0.5。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的電池，其中，所述矩形外殼的高H和寬 W滿足W〉50mm， H〉100mm。
37. —種電動(dòng)車用電池系統(tǒng)，包括多個(gè)電池包，所述多個(gè)電池包之間相互串和/或并聯(lián)連接，每個(gè)電 池包包括多個(gè)單體電池，所述多個(gè)單體電池并排排列并相互之間電連接； 其中，每個(gè)單體電池包括， 一電芯，包括正極片、負(fù)極片和隔膜；一矩形外殼，包括第一幵口端和和第二開(kāi)口端，所述外殼的尺寸大小適合容納所述電芯；一與第一開(kāi)口端配合的第一蓋板；一負(fù)極電極端子從單體電池的內(nèi)部經(jīng)過(guò)第一蓋板延伸出電池外部；一第一隔圈，所述第一隔圈安全的設(shè)置在矩形外殼中第一蓋板與電芯之間，其中第一隔圈將第一蓋板與電芯隔開(kāi)； 一與第二開(kāi)口端配合的第二蓋板；一正極電極端子從單體電池的內(nèi)部經(jīng)過(guò)第二蓋板延伸出電池外部；一第二隔圈，所述第二隔圈安全的設(shè)置在矩形外殼中第二蓋板與 電芯之間，其中第二隔圈將第二蓋板與電芯隔開(kāi)。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的電池系統(tǒng)，其中，所述第一隔圈包括一錐 形開(kāi)口保護(hù)件，用于防止負(fù)極電極端子與電芯的強(qiáng)制接觸；第二隔圈包括一 錐形開(kāi)口保護(hù)件，用于防止正極電極端子與電芯的強(qiáng)制接觸。
39. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的電池系統(tǒng)，其中，所述電池系統(tǒng)排列于車 倆中，與電機(jī)連接提供電力以驅(qū)動(dòng)車輛。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電化學(xué)儲(chǔ)能電池以及應(yīng)用于電動(dòng)車輛的電池系統(tǒng)。該電池包括電芯，包括正極片、負(fù)極片和隔膜；矩形外殼，包括兩開(kāi)口端，所述外殼的尺寸大小適合容納所述電芯；與開(kāi)口端配合的蓋板；電極端子從電化學(xué)儲(chǔ)能電池的內(nèi)部經(jīng)過(guò)蓋板延伸出電池外部；隔圈，所述隔圈安全的設(shè)置在矩形外殼中蓋板與電芯之間，所述隔圈將蓋板與電芯隔開(kāi)。該電池系統(tǒng)包括多個(gè)串聯(lián)的電池包，每個(gè)電池包包括多個(gè)本發(fā)明的單體電池。本發(fā)明的單體電池安全性大幅提升，使其可以安全的使用在電動(dòng)車輛上，為電動(dòng)車輛提供動(dòng)力。
文檔編號(hào)H01M2/20GK101521294SQ200910003320
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2009年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日
發(fā)明者吳光麟, 皓 周, 佳 姚, 朱建華, 李成亮, 江文峰, 晞 沈, 潘麗英, 王昌平, 石晶晶, 浩 胡, 蔣路霞, 鄭衛(wèi)鑫, 磊 韓, 顧紅娟 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司