一種電動車用軟包鋰離子電池模塊的制作方法
【專利摘要】一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，包括軟包鋰離子電池單元、底板、上蓋、緊固螺栓；軟包鋰離子電池單元包括軟包鋰離子電池、散熱板，所述散熱板基本呈矩形結構，由至少一個基本呈矩形的盒體構成，盒體的3個側面端部各延設有一卡槽；軟包鋰離子電池設置在散熱板的盒體中，整體構成軟包鋰離子電池單元；至少兩個軟包鋰離子電池單元沿豎直方向疊置通過緊固螺栓固定安裝在底板與上蓋之間，構成軟包鋰離子電池模塊。相鄰散熱板的卡槽形成風道，利于電池的散熱。本實用新型提供的一種軟包鋰離子電池模塊，結構緊湊，維修方便，擴展容易；對電池具有保護作用，電氣連接方便；電池單體相互隔離，散熱性能好。對提高電動汽車鋰電池組使用壽命和能量密度具有顯著的作用。適于工業(yè)化生產。
【專利說明】
—種電動車用軟包鋰離子電池模塊

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種鋰離子電池模塊，特別是涉及一種電動車用軟包鋰離子電池模塊。屬于軟包鋰離子電池制備【技術領域】。

【背景技術】
[0002]發(fā)展節(jié)能和新能源汽車已經成為我國能源戰(zhàn)略的必然選擇。在我國，電動車輛以前常采用鉛酸電池作為動力電池，但是鉛酸電池能量密度低，而且會對環(huán)境帶來負面影響，使得廠家必須另找替代。鋰離子電池因為具有更高的能量密度，成為電動車輛的首選。
[0003]我國鋰離子電池的生產歷史并不短，但是生產專門用于電動車輛的軟包鋰離子電池則是近幾年才剛開始。軟包鋰離子電池用于電動車輛需要利用模塊化技術，將電池單體組合成合適的模塊提供給電動車輛生產廠家。但鋰離子動力電池在電動汽車上模塊化應用時，由于連接方式、一致性、環(huán)境溫度差異等因素的影響，動力電池模塊比能量、比功率等參數(shù)達不到單體水平，使用壽命較單體電池縮短，導致系統(tǒng)使用和維護成本增加，成為制約電動車輛產業(yè)化發(fā)展和應用的瓶頸問題之一。提高電動車輛動力電源的壽命除提高電池自身技術外，還要從電池集成方法或者模塊結構展開研究，使電池模塊壽命接近或達到電池單體水平。
[0004]軟包鋰離子電池構成模塊時，單體在空間狀態(tài)主要有以下幾種方案。方案一是直立，;方案二是側立；方案三是平躺。其中方案三對電池的使用壽命最有利，但是安裝與連接則會帶來不便。軟包鋰離子電池構成模塊的另一個主要問題是能量密度問題，目前國家對電動車輛電池模塊能量密度提出的要求是達到140Wh/kg，目前一般的電池模塊均達不到這一指標。
[0005]例如，專利文獻CN103168387A公開了一種用于電動車輛的電池組。
[0006]該電池組的電池單體采用直立方案，單體之間有電絕緣和導熱的中間板體。中間板體一直延伸至電池底部，在底部設置有導熱層，導熱層下面有散熱層。電池產生的熱量通過中間板體與導熱層，在散熱層將熱量散發(fā)。該方案的散熱結構相對來說比較復雜，制造成本較高，同時直立的方案對電池的使用壽命不利。
[0007]市場急需一種結構簡單、能量密度高，又能夠對電池起到很好保護作用的模塊方案。
實用新型內容
[0008]本實用新型的目的就是要克服現(xiàn)有軟包鋰離子電池模塊的不足，提供一種結構簡單、能量密度高、方便維修的電動車用軟包鋰離子電池模塊，提高電動車輛鋰離子電池組的使用壽命。
[0009]本實用新型一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，所述模塊包括軟包鋰離子電池單元、底板、上蓋、緊固螺栓；所述軟包鋰離子電池單元包括軟包鋰離子電池、散熱板，所述散熱板基本呈矩形結構，由至少一個基本呈矩形的盒體構成，所述盒體的上端面及一條短邊的側面均呈開口狀，其余三條邊延伸出的盒體側面與底面不垂直，形成底面小、頂面大的基本呈矩形的開口盒體結構，所述盒體的3個側面端部各延設有一卡槽，所述卡槽的橫截面基本呈矩形、底面開口，所述卡槽的開口方向與所述盒體的上端面開口方向相反；所述軟包鋰離子電池設置在所述散熱板的盒體中，整體構成軟包鋰離子電池單元；所述散熱板上設置有螺栓孔；
[0010]至少兩個軟包鋰離子電池單元沿豎直方向疊置通過緊固螺栓穿裝在設于散熱板、底板、上蓋上的螺栓孔中，將多個軟包鋰離子電池單元固定安裝在底板與上蓋之間，構成軟包鋰離子電池模塊。
[0011]本實用新型一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，散熱板的盒體的三條邊延伸出的盒體側面與底面呈80-85°或95-100°夾角；
[0012]本實用新型一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，所述軟包鋰離子電池模塊中，處于上層的軟包鋰離子電池單元的盒體底面嵌入相鄰下層軟包鋰離子電池單元的盒體中與設置于散熱板盒體中的軟包鋰離子電池接觸，通過緊固螺栓固定，使軟包鋰離子電池實現(xiàn)豎直方向定位。
[0013]本實用新型一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，所述軟包鋰離子電池模塊中，與底板接觸的軟包鋰離子電池單元的盒體三個側面端部延設的卡槽與底板之間，分別沿盒體三個側面形成三條通道，作為軟包鋰離子電池模塊最下面一層的散熱通道；相鄰兩軟包鋰離子電池單元之間，上層軟包鋰離子電池單元與下層軟包鋰離子電池單元的盒體三個側面端部延設的卡槽之間，分別沿盒體三個側面形成三條通道，作為相鄰兩軟包鋰離子電池單元中上層軟包鋰離子電池單元的散熱通道。
[0014]本實用新型一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，散熱板三條邊延伸出的盒體的每一個側面上設有至少2個與盒體內腔聯(lián)通的散熱通孔。
[0015]本實用新型一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，所述散熱板由金屬材料沖壓成型，所述金屬材料選自鋁、銅、鋅或其合金板。
[0016]本實用新型一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，所述軟包鋰離子電池單元之間通過導電片連接，實現(xiàn)并聯(lián)或串聯(lián)。
[0017]本實用新型一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，所述導電片分為端部導電片與中間導電片。
[0018]本實用新型一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，所述中間導電片為長方形，其上設有沿長方形軸線對稱分布的兩組通槽，每一組通槽中至少包含兩個相互平行的長條形通槽。
[0019]本實用新型一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，所述端部導電片為長方形，沿長方形的長度方向均布有長條形通槽；所述端部導電片上設置的長條形通槽的數(shù)量與所述中間導電片上設置的長條形通槽數(shù)量相同；或
[0020]所述端部導電片上設置的長條形通槽的數(shù)量是所述中間導電片上設置的長條形通槽數(shù)量的一半。
[0021]本實用新型一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，端部導電片或中間導電片上的每一個長條形通槽的寬度比所述軟包鋰離子電池極耳厚度大0.5-1_，相鄰長條形通槽之間的間距為所述軟包鋰離子電池的厚度與散熱片厚度之和。
[0022]本實用新型一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，在上蓋與最上一層軟包鋰離子電池單元之間設有彈性墊；所述彈性墊用于調整施加在電池上的壓緊力，給擰緊對穿螺栓的力提供依據(jù)；彈性墊還具有減振功能。
[0023]本實用新型采用上述結構，與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:
[0024]1、采用散熱板三個側面構成的盒體結構容置軟包電池，利用了金屬散熱板本身強度較高的性能，對軟包鋰離子電池起到良好的保護作用，有利于延長電池的使用壽命，另夕卜，軟包電池在模塊中處于平躺的狀態(tài)，進一步提升軟包電池的使用壽命。
[0025]2、同一散熱板分別與相鄰兩個電池的一個表面實現(xiàn)貼合，配合散熱板三個側面端部的卡槽構成的散熱通道，有利于電池的散熱。
[0026]3、散熱板采用金屬沖壓成型，使電池模塊的可擴展性好，可以根據(jù)使用的要求對層單元電池個數(shù)以及模塊層單元的層數(shù)進行靈活地調整，便于布置；特別是采用散熱板側面與底面呈一定角度，形成一定錐度的盒體結構，使相鄰軟包鋰離子電池單元之間形成嵌裝結構，一方面，實現(xiàn)軟包鋰離子電池實現(xiàn)豎直方向定位具；另一方面，軟包鋰離子電池單元之間緊密結合，使電池模塊結構緊湊，比能量高，可達到138Wh/Kg。
[0027]4、利用上下層之間散熱板三個側面端部的卡槽結構，在軟包鋰離子電池三個側面形成冷卻風道，使模塊具有良好的散熱功能，有效提升了軟包鋰離子電池的使用壽命及軟包電池模塊工作的穩(wěn)定性和可靠性。
[0028]5、采用端部導電片與中間導電片相結合的連接結構，導電片與極耳的連接可靠，電池之間可以方便的實現(xiàn)串、并聯(lián)連接以構成電壓、容量等參數(shù)滿足要求的電池模塊；且連接以橫向連接為主，給維修時拆換電池帶來便利，同時，導電片截面積損失小，可降低導電片厚度。
[0029]6、采用在軟包鋰離子電池單元與上蓋或底板之間設置彈性墊的結構；可以方便的調整施加在電池上的壓緊力，保證電池在理想的壓力環(huán)境下工作，同時，彈性墊還具有減振功能，保證電池在顛簸、振動環(huán)境下工作的穩(wěn)定可靠性。
[0030]本實用新型提供了一種軟包鋰離子電池模塊方案，模塊結構緊湊，散熱效果好。既方便維修，又容易擴展；既能夠對電池起到保護作用，又很好地實現(xiàn)了電氣連接；既實現(xiàn)單體的隔離，又達到散熱的要求?？傊?，本實用新型的軟包鋰離子電池模塊可以有效提高電動車輛鋰離子電池組的能量密度和使用壽命。
[0031]綜上所述，本實用新型提供的一種軟包鋰離子電池模塊，具有結構緊湊，維修方便，擴展容易；既能夠對電池起到良好的保護作用，又很好地實現(xiàn)了電氣連接；既實現(xiàn)單體的隔離，又達到散熱的要求。對提高電動汽車鋰電池組使用壽命和能量密度具有顯著的作用。適于工業(yè)化生產。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]附圖1為本實用新型軟包鋰離子電池模塊組成結構爆炸示意圖；
[0033]附圖2為本實用新型實施例1構成的4X4模塊電連接圖；
[0034]附圖3為本實用新型實施例1構成的4X20模塊電連接圖；
[0035]附圖4為本實用新型的中間導電連接片結構示意圖；
[0036]附圖5為本實用新型的一種端部導電連接片結構示意圖；
[0037]附圖6為本實用新型的另一種端部導電連接片結構示意圖；
[0038]圖中:1-電池；2_散熱板；3_上蓋；4_底板；5_彈性墊；6_端部導電片；7_中間導電片；8_盒體；9_卡槽；11-散熱通孔；22_螺栓孔；24_螺栓。

【具體實施方式】
[0039]下面結合附圖對本實用新型的實施方式作進一步描述。
[0040]實施例1
[0041]參見附圖1、2、4、5、6，本實用新型一種軟包鋰離子電池模塊，所述模塊包括軟包鋰離子電池單元、底板4、上蓋3、緊固螺栓；所述軟包鋰離子電池單元包括軟包鋰離子電池1、散熱板2，所述散熱板2基本呈矩形結構，由兩個基本呈矩形的盒體8構成，所述盒體8的上端面及一條短邊的側面均呈開口狀，其余三條邊延伸出的盒體側面與底面不垂直，形成底面小、頂面大的基本呈矩形的開口盒體結構，所述盒體8的3個側面端部各延設有一卡槽9，所述卡槽9的橫截面基本呈矩形、底面開口，所述卡槽9的開口方向與所述盒體8的上端面開口方向相反；所述軟包鋰離子電池I設置在所述散熱板2的盒體8中，整體構成軟包鋰離子電池單元；所述散熱板2上設置有螺栓孔22 ；
[0042]兩個軟包鋰離子電池單元沿豎直方向疊置通過緊固螺栓24穿裝在設于散熱板2、底板4、上蓋3上的螺栓孔22中，將兩個軟包鋰離子電池單元固定安裝在底板4與上蓋3之間，構成軟包鋰離子電池模塊；
[0043]本實施例中:
[0044]散熱板2的盒體的三條邊延伸出的盒體側面與底面呈80-85°或95_100°夾角；
[0045]所述軟包鋰離子電池模塊中，處于上層的軟包鋰離子電池單元的盒體8底面嵌入相鄰下層軟包鋰離子電池單元的盒體8中與設置于散熱板2盒體8中的軟包鋰離子電池I接觸，通過緊固螺栓24固定，使軟包鋰離子電池實現(xiàn)豎直方向定位；
[0046]所述軟包鋰離子電池模塊中，與底板4接觸的軟包鋰離子電池單元的盒體8三個側面端部延設的卡槽9與底板4之間，分別沿盒體8三個側面形成三條通道，作為軟包鋰離子電池模塊最下面一層的散熱通道；相鄰兩軟包鋰離子電池單元之間，上層軟包鋰離子電池單元與下層軟包鋰離子電池單元的盒體8三個側面端部延設的卡槽9之間，分別沿盒體三個側面形成三條通道，作為相鄰兩軟包鋰離子電池單元中上層軟包鋰離子電池單元的散熱通道。
[0047]散熱板三條邊延伸出的盒體8的每一個側面上設有多個與盒體8內腔聯(lián)通的散熱通孔11 ；
[0048]所述散熱板2由鋁板沖壓成型；
[0049]所述軟包鋰離子電池單元之間通過導電片連接，實現(xiàn)串聯(lián)；所述導電片分為端部導電片與中間導電片；
[0050]所述中間導電片7為長方形，其上設有沿長方形軸線對稱分布的兩組通槽，每一組通槽中有兩個相互平行的長條形通槽12 ；
[0051]所述端部導電片6為長方形，沿長方形的長度方向均布有長條形通槽12 ;所述端部導電片6上設置的長條形通槽12的數(shù)量與所述中間導電片7上設置的長條形通槽數(shù)量相同；端部導電片6或中間導電片7上的每一個長條形通槽12的寬度比所述軟包鋰離子電池I的極耳厚度大0.5-1_，相鄰長條形通槽12之間的間距為所述軟包鋰離子電池I的厚度與散熱片2厚度之和。
[0052]在上蓋3與最上一層軟包鋰離子電池單元之間設有彈性墊5 ;所述彈性墊5用于調整施加在電池上的壓緊力，給擰緊對穿螺栓的力提供依據(jù)；彈性墊還具有減振功能。
[0053]實施例2
[0054]參見附圖3、4、5、6，本實施例為本實用新型構成的4X20軟包鋰離子電池模塊，與實施例1的區(qū)別在于:
[0055]本實施例的軟包鋰離子電池模塊由20層軟包鋰離子電池層單元構成，每一層軟包鋰離子電池層單元中有4塊軟包鋰離子電池，通過端部導電片6、中間導電片7，實現(xiàn)串聯(lián)連接，最終構成72V40Ah軟包鋰離子電池模塊；
[0056]所述中間導電片7為長方形，其上設有沿長方形軸線對稱分布的兩組通槽，每一組通槽中有4個相互平行的長條形通槽12 ；
[0057]所述端部導電片6為長方形，沿長方形的長度方向均布有長條形通槽12 ；
[0058]多層軟包鋰離子電池單元之間通過導電片連接，實現(xiàn)串聯(lián)，構成一個軟包鋰離子電池單元組；
[0059]所述端部導電片6分為端部導電片6與端部導電片6a，端部導電片6b用于軟包鋰離子電池模塊中的總正極或總負極的連接，端部導電片6a用于連接相鄰的軟包鋰離子電池單元組；
[0060]本實施例中，所述端部導電片6a上設置的長條形通槽12的數(shù)量與所述中間導電片7上設置的長條形通槽數(shù)量相同；所述端部導電片6上設置的長條形通槽12的數(shù)量是所述中間導電片7上設置的長條形通槽12數(shù)量的一半。
[0061]端部導電片6或中間導電片7上的每一個長條形通槽12的寬度比所述軟包鋰離子電池I的極耳厚度大0.5-1_，相鄰長條形通槽12之間的間距為所述軟包鋰離子電池I的厚度與散熱片2厚度之和。
[0062]本實用新型的工作原理簡述于下:
[0063]本實用新型軟包鋰離子電池層單元可以橫向進行擴展，也可以多層疊壓實現(xiàn)厚度方向的擴展。
[0064]橫向的擴展和層數(shù)的擴展可以根據(jù)實際情況的需要進行調整。主要考慮因素包括安裝位置的空間限制；模塊的機械結構強度；電池組容量對電池并聯(lián)數(shù)量的要求等。
[0065]中間導電片7由鋁片或銅片沖壓而成，該導電片左右兩側各有四個I毫米左右高度的長條形通槽12，用于穿過極耳，電池的負極耳從通槽中穿入，焊接時極耳可以往上或往下翻折至與導電片接觸，然后再進行焊接；該中間導電片可以根據(jù)需要進行擴展；本實用新型的導電片連接以橫向連接為主，使導電片通電時，極耳高度方向與電流傳導方向一致，導電片上挖出穿過極耳的通槽導致導電片最大導電橫截面積的損失僅為缺口高度(Imm)與導電片厚度(0.5mm)的積(約0.5mm2)，若采用縱向連接方案，則是極耳厚度方向與電流傳導方向一致，則最大導電橫截面積的損失將為極耳高度(12mm)與導電片厚度的積(約6mm2)，導電截面積的損失大大增加。本實用新型所采用的電連接方案中導電片的連接主要是橫向的連接，導電片的最大導電橫截面積損失最小，選取導電片時截面積減小，降低了鋁材或銅材的消耗。
[0066]端部導電片6由鋁片或銅片沖壓而成，該導電片用于電池模塊在端部的導電連接；可實現(xiàn)將最左側并聯(lián)的四個電池正極并聯(lián)起來，或者將最右側并聯(lián)的四個電池負極并聯(lián)起來。該端部導電片6可以根據(jù)需要進行擴展，例如要實現(xiàn)將最左側并聯(lián)的N個電池正極并聯(lián)起來，則應將導電片上下高度調整，在左右兩側各開N個I毫米左右高度的長條形通槽，用于穿過極耳。
[0067]端部導電片6a由鋁片或銅片沖壓而成，用于軟包鋰離子電池層單元組之間的串聯(lián)，被串聯(lián)的兩個電池層單元組其電池的極耳極性順序應該相反。
[0068]模塊中散熱板、頂板、底板對電池構成垂直方向的約束，裝配好的模塊對電池施加一定的壓力。電池承受一定的壓力使得電池在使用過程中不會發(fā)生水平面上的縱、橫向位移，避免電池與邊框發(fā)生碰撞而導致的損壞。
【權利要求】
1.一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，所述模塊包括軟包鋰離子電池單元、底板、上蓋、緊固螺栓；所述軟包鋰離子電池單元包括軟包鋰離子電池、散熱板，其特征在于:所述散熱板基本呈矩形結構，由至少一個基本呈矩形的盒體構成，所述盒體的上端面及一條短邊的側面均呈開口狀，其余三條邊延伸出的盒體側面與底面不垂直，形成底面小、頂面大的基本呈矩形的開口盒體結構，所述盒體的3個側面端部各延設有一卡槽，所述卡槽的橫截面基本呈矩形、底面開口，所述卡槽的開口方向與所述盒體的上端面開口方向相反；所述軟包鋰離子電池設置在所述散熱板的盒體中，整體構成軟包鋰離子電池單元；所述散熱板上設置有螺栓孔； 至少兩個軟包鋰離子電池單元沿豎直方向疊置通過緊固螺栓穿裝在設于散熱板、底板、上蓋上的螺栓孔中，將多個軟包鋰離子電池單元固定安裝在底板與上蓋之間，構成軟包鋰離子電池模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，其特征在于:散熱板的盒體的三條邊延伸出的盒體側面與底面呈87-89°或91-93°夾角。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，其特征在于:所述軟包鋰離子電池模塊中，處于上層的軟包鋰離子電池單元的盒體底面嵌入相鄰下層軟包鋰離子電池單元的盒體中與設置于散熱板盒體中的軟包鋰離子電池接觸，通過緊固螺栓固定，使軟包鋰離子電池實現(xiàn)豎直方向定位。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，其特征在于:散熱板三條邊延伸出的盒體的每一個側面上設有至少2個與盒體內腔聯(lián)通的散熱通孔。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，其特征在于:所述散熱板由金屬材料沖壓成型，所述金屬材料選自鋁、銅、鋅或其合金板。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，其特征在于:所述軟包鋰離子電池單元之間通過導電片連接，實現(xiàn)并聯(lián)或串聯(lián)；所述導電片分為端部導電片與中間導電片。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，其特征在于:所述中間導電片為長方形，其上設有沿長方形軸線對稱分布的兩組通槽，每一組通槽中至少包含兩個相互平行的長條形通槽； 所述端部導電片為長方形，沿長方形的長度方向均布有長條形通槽；所述端部導電片上設置的長條形通槽的數(shù)量與所述中間導電片上設置的長條形通槽數(shù)量相同；或 所述端部導電片上設置的長條形通槽的數(shù)量是所述中間導電片上設置的長條形通槽數(shù)量的一半。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，其特征在于:端部導電片或中間導電片上的每一個長條形通槽的寬度比所述軟包鋰離子電池極耳厚度大0.5-1_，相鄰長條形通槽之間的間距為所述軟包鋰離子電池的厚度與散熱片厚度之和。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，其特征在于:在上蓋與最上一層軟包鋰離子電池單元之間設有彈性墊。
10.根據(jù)權利要求1-9任意一項所述的一種電動車用軟包鋰離子電池模塊，其特征在于:所述軟包鋰離子電池模塊中，與底板接觸的軟包鋰離子電池單元的盒體三個側面端部延設的卡槽與底板之間，分別沿盒體三個側面形成三條通道，作為軟包鋰離子電池模塊最下面一層的散熱通道；相鄰兩軟包鋰離子電池單元之間，上層軟包鋰離子電池單元與下層軟包鋰離子電池單元的盒體三個側面端部延設的卡槽之間，分別沿盒體三個側面形成三條通道，作為相鄰兩軟包鋰離子電池單元中上層軟包鋰離子電池單元的散熱通道。
【文檔編號】H01M10/6556GK204011534SQ201420444383
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權日:2014年8月7日
【發(fā)明者】卿劍平, 張軍, 袁桂, 肖林剛, 張華平, 張練達, 胡春嬌 申請人:湖南豐源業(yè)翔晶科新能源股份有限公司