一種電池模塊、電池模組及電池模組封裝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電源技術領域，尤其涉及一種電池模塊、電池模組及電池模組封裝方法。
【背景技術】
[0002]隨著科技的進步和人類環(huán)境保護意識的增強，國內外的綠色能源產業(yè)已經進入了高速發(fā)展的階段，將碳用于負極、將鋰過渡金屬復合氧化物用于正極以及將碳酸鹽混合物用于電解質的鋰離子蓄電池已經廣為人知。在具有這種配置的鋰離子蓄電池中，由于碳酸鹽對水和其他有機溶劑的氧化和還原來說是穩(wěn)定的并且可獲得更高的電壓，故可獲得比作為水性電池(water-based battery)的鎳氫電池更大的能量密度以及更高的容量。因此電動車行業(yè)和筆記本電腦、移動電話、攝像機、數碼相機等消費類電子行業(yè)及某些特種行業(yè)都開始廣泛的使用高能量大功率的鋰離子電池作為電源，并對鋰離子電池形成的電源模塊的重量比、體積比、安全性、電池組的封裝結構和生產效率等提出了更高的要求。
[0003]鋰電離子電池組電源是由多個鋰離子電池單體組合封裝而成。在大容量、高功率的鋰離子電源的生產中，通常是將電池單體進行串聯(lián)組合實現(xiàn)高壓，將電池單體進行并聯(lián)組合提高容量。其中，電池單體按照殼體的不同，有鋁殼/鋼殼電池和軟包電池兩種。鋁殼/鋼殼電池單體具有強度好，外部組裝簡便的優(yōu)點，但其可塑性不及聚合物軟包裝鋰離子電池，當內部產生大量氣體時，因外殼剛性較強不能排放內部氣體，容易引起爆炸等安全事故。軟包裝鋰離子電池單體具有設計靈活，安全性能好，導熱導電性能好，適應溫度寬，可大電流充放電等優(yōu)點，并且基本解決了安全和壽命問題，成為目前用于制作大功率電源的首選產品。然而，現(xiàn)有技術中應用軟包裝鋰離子電池單體形成的電源，存在以下問題:
[0004]1、安全性問題:由于軟包裝鋰離子電池單體的外包裝為一層鋁塑膜，整個單體較軟，單體層疊時電池的壓實性較低，所以導致各個單體的包裝膜很容易被刺破，電池安全性，如何有效保護電芯包裝膜完好并保證電池的壓實性，從電池組的封裝結構上提高電池組安全性，使電池組在大容量、高功率、高電壓、大電流充放電的條件下安全運行成為電池組封裝結構設計要解決的一個重點難題。
[0005]2、散熱問題:在大電流充放電工作過程中，由于電池芯的發(fā)熱，電池組的熱量累積，會導致電池一致性降低，電池芯產生膨脹，影響了電池成組后各電池的一致性和均衡性的重要指標，從而降低了電池的循環(huán)壽命。如何有效的提高電池組的均熱性能和散熱性能，成為電池組封裝結構設計要解決的另一個重點難題。
[0006]3、結構復雜、成本較高問題:軟包鋰離子電池用于大容量、高功率、高電壓、大電流充放電的電源時，首先需要利用模塊化技術，將電池單體組合成合適的模塊，然后組裝成為電池模組(電池箱)。例如專利申請CN104124411A公開的電池組的冷卻兼加熱結構，以層疊狀配置有多個扁平狀的單電池和多個平板狀熱管，單電池以及平板狀熱管成為垂直狀，且平板狀熱管與單電池的至少一面熱接觸，能夠高效率地對構成電池組的單電池進行冷卻，并且即使在嚴寒地區(qū)也能在使用開始前以短時間將單電池加熱至適當溫度范圍；再例如專利申請CN104183863A公開的軟包鋰離子電池模塊，采用散熱板上的凹坑與框架的矩形腔體構成的空間容置軟包電池，軟包電池在模塊中處于平躺的狀態(tài)，能夠提升軟包電池的使用壽命。由此可見，現(xiàn)有技術中的很多封裝結構中，采用板狀結構對電池單體進行導熱和散熱，導熱板上設置相應的單體安裝結構，這種方式裝配復雜，且對導熱板以及周圍硬質框架等封裝結構的生產模具的組裝精度以及對準精度要求較高，造成生產工藝復雜和生產成本較高，同時，由于軟包電池之間的導熱板以及周圍硬質框架的存在，使得單體層疊時電池的壓實性較低。
[0007]因此，急需一種結構簡單、各電池的均熱性和散熱性高、易于組裝、又能夠對電池起到很好保護作用并提升電池單體的使用壽命的方案。
【發(fā)明內容】
[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種電池模塊、電池模組及電池模組封裝方法，能夠簡化電池模塊封裝結構，保護電池單體外包裝，改善均熱性和散熱性效果，延長使用壽命。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種電池模塊，包括殼體、散熱板、多個電池單體以及多個導熱管，所述多個電池單體以及多個導熱管層疊狀設置在所述殼體中；導熱管與電池單體相間層疊設置；每個導熱管為帶有缺口的非閉合環(huán)形熱管，環(huán)繞在相鄰的兩個電池單體的邊緣之間，且缺口設置在與電池單體的電極相對的一側；所述散熱板固定在所述殼體外側，并與導熱管直接接觸或間接接觸。
[0010]進一步的，所述殼體用于固定散熱板的側壁為面板，所述散熱板通過所述面板與所述導熱管間接接觸；或者，所述殼體用于固定散熱板的側壁為面框，所述散熱板直接與所述導熱管直接接觸。
[0011]進一步的，所述殼體用于固定散熱板的側壁底部設有向外伸出的伸出板，所述伸出板與所述散熱板上設有用于固定連接的相適配的連接組件。
[0012]進一步的，每個電池單體的四周設有封邊，導熱管放置在相鄰兩電池單體及及其封邊圍城的容納空間內。
[0013]進一步的，所述殼體為導熱體，且所述殼體的內表面和/或外表面上涂覆一層耐高溫導熱絕緣漆；和/或，在導熱管、電池單體及殼體的接觸面之間涂覆或填充有導熱劑。
[0014]本發(fā)明還提供一種電池模組，包括:頂板，底板、冷卻管及多組上述的電池模塊；多組所述電池模塊由上往下排列并固定在所述頂板和底板形成的空間之內；所述冷卻管設置在所有電池模塊的兩側，內儲有循環(huán)冷卻液。
[0015]進一步的，所述電池模組還包括多個內螺桿和外螺桿以及頂部的中間壓板和彈簧，所述中間壓板設置在頂板與最上端的電池模組殼體之間，所述冷卻管依次從頂部的中間壓板、各電池模塊的散熱板及殼體穿過后，再依次從最下端的電池模塊的殼體、各電池模塊的殼體及散熱板穿回至頂部的中間壓板；外螺桿依次穿過頂板及頂部的中間壓板，再與底板螺紋連接；內螺桿依次穿過頂板、頂部的中間壓板、各電池模塊的散熱板及殼體，再與底板螺紋連接；所述彈簧安裝于頂板和頂部的中間壓板的限位盲孔內。
[0016]進一步的，所述中間壓板與所述最頂端的電池模塊的殼體一體成型，所述限位盲孔設置在所述殼體的頂部外表面上。
[0017]本發(fā)明還提供一種電池模組封裝方法，包括:
[0018]提供頂板、底板、中間壓板、冷卻管、彈簧、內螺桿、外螺桿以及多組上述的電池模塊；
[0019]多組電池模塊由上往下依次排列在所述中間壓板和底板形成的空間之內；
[0020]將冷卻管依次從中間壓板、各電池模塊的散熱板及殼體穿過后，再依次從最下端的電池模塊的殼體及散熱板、其他各電池模塊的殼體及散熱板穿回至中間壓板；
[0021]將頂板放置在中間壓板上方，并在頂板和中間壓板之間安裝彈簧；
[0022]將多個內螺桿依次穿過頂板、中間壓板、各電池模塊的散熱板及殼體后，再與底板螺紋連接；
[0023]將多個外螺桿依次穿過頂板、中間壓板，再與底板螺紋連接。
[0024]進一步的，提供每組所述電池模塊的步驟包括:
[0025]提供殼體、多個電極單體、多個導熱管和多個散熱板，且每個導熱管為帶有缺口的非閉合環(huán)形熱管，每個電極單體帶有封邊；
[0026]將電極單體和導熱管相間層疊放置，并將導熱管環(huán)繞在相鄰的兩個電池單體的封邊之間，同時將導熱管的缺口放置在與電池單體的電極相對的一側；
[0027]將散熱板貼在殼體側壁的外表面上，并與殼體側壁底部的伸出板固定。
[0028]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明公開的技術方案，通過在相鄰電池單體之間設置帶有缺口的非閉合環(huán)形熱管，所述非閉合環(huán)形熱管沿所述電池單體邊緣環(huán)繞，且其缺口設置在與電池單體的電極相對的一側，因此該非閉合環(huán)形熱管從電池發(fā)熱較多的電極處通過，能將電極產生的熱量導至電池模塊的殼體處散出；同時散熱板設置在電池模塊側面，電池單體之間僅有可壓縮的非閉合環(huán)形熱管，因此電池單體更加壓實可靠，均熱散熱性能力強，安全性高，有效提高了該電池模塊的工作效率和使用壽命；此外，殼體和散熱板的配合能夠將電池單體簡便靈活地封裝在殼體中，節(jié)省了封裝工藝時間和成本。而且由多個電池模塊組裝的電池模組，通過設置冷卻管，而具有了較好的安全性和較好的散熱性能，能夠在大容量、高功率、高電壓、大電流充放電的條件下安全運行；并可以靈活配置頂板和底板之間放置的電池模塊的數目，以滿足不同的容量、功率需求。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明具體實施例的電池模塊的立體結構圖；
[0030]圖2是圖1所示的電池模塊的爆炸結構圖；
[0031]圖3是圖1所示的電池模塊的結構剖視圖；
[0032]圖4是本發(fā)明具體實施例的電池模組的立體結構圖；
[0033]圖5是圖4所示的電池模組的局部結構爆炸圖；
[0034]圖6是圖4所示的電池模組的封裝方法流程圖；
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