電池組的制作方法
【專利說明】電池組
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2014年8月11日提交的美國臨時專利申請62/035890的優(yōu)先權，其全部內(nèi)容合并于此。
技術領域
[0003]本實用新型涉及電池組，更為具體地，涉及具有相變材料的電池組。
【背景技術】
[0004]電池組可以包括一個或多個電池單元，并且每個電池單元通常包括正電極、負電極、設置為防止電極之間短路的分離器以及外罩或封蓋。電解液促進電極之間的電荷轉移。用于電極或電解質(zhì)的材料取決于電池的化學成分。
[0005]多個電池單元可以共同配置在一個電池組中。電池組可以為便攜充電的電池組，且這樣的電池組可以用于電動工具或電子設備。
[0006]在操作期間，當電池組放電并向工具或電子設備提供電力，或當連接電源充電或再次充電時，電池單元產(chǎn)生熱量。熱量導致電池單元溫度的升高。電池組在正常運行期間，電池單元溫度不會對電池單元或電池組有不利的影響。然而，在某些操作的情況下，例如長時間使用或釋放高電流(例如，40A或更多)時，電池單元可能產(chǎn)生多余的熱量，過度提高電池單元的溫度。由于暴露于高溫而引起的電池單元損傷和降解，使得縮短了電池單元和電池組的使用壽命。
[0007]電池組可以包括溫度管理組件，以解決高溫情況。例如，電池組可以包括熱電偶，以監(jiān)控電池單元的溫度，并且使每個電池單元在高溫情況下的損壞最小化，使超過最大溫度極值的任何電池單元電力失效。電池組通常維持失效狀態(tài)直到電池單元冷卻，且溫度降至預設閾值以下。
[0008]不幸的是，當電池單元由于高溫工況而失效時，電池組不能向有關工具或電子備提供電力。因此，當電池組面臨失效時，使用者不能繼續(xù)使用工具或電子設備。
[0009]此外，溫度管理組件試圖減小由于高溫情況導致的電池單元的潛在損壞，但仍有可能發(fā)生損壞，這將導致電池單元和電池組使用壽命的縮短。此外，在電池單元中儲存的能量完全釋放(放電結束)之前，高溫情況通常導致電池單元失效。因此，使用者可能在工具或電子設備完成使用之前擁有失效的電池組。
【實用新型內(nèi)容】
[0010]在一個獨立的方面，電池組通?？砂んw;支撐在所述殼體中的至少一個電池單元，所述電池單元包括外罩，通過所述外罩限定的開口以及位于所述殼體中且至少部分地封裝電池單元的相變材料，所述相變材料通過所述開口接觸所述電池單元。
[0011]所述電池組可以包括多個電池單元，每個電池單元包括外罩、通過每個所述電池單元的所述外罩限定的開口、以及可以通過相關開口接觸每個所述電池單元的相變材料。所述外罩可由塑料形成。所述電池組可以包括與所述相變材料處于傳熱關系中的散熱器，所述散熱器延伸至所述殼體的外部。
[0012]所述電池組可以包括支撐在殼體中的密封腔，所述相變材料被包含在所述腔中。所述電池單元可以包含在所述密封腔中。所述相變材料可以包括固-液相變材料，所述相變材料在固態(tài)和在液態(tài)下具有不同的體積。所述腔限定的內(nèi)部體積可以大于所述相變材料在固態(tài)和液態(tài)時的體積。所述腔可以包括柔性壁，以適應相變材料在固態(tài)與液態(tài)之間的體積變化。
[0013]所述相變材料可以包括固體石蠟和微晶相變材料化合物。所述電池組可以包括溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以可操作地測量所述電池單元的溫度，如果測量溫度超過預設溫度，將使所述電池單元失效。在測量溫度超過預設溫度之前，所述相變材料可以改變相態(tài)。
[0014]在另一獨立方面，電池組通?？梢园んw、支撐在殼體中的至少一個電池單元；位于殼體中且至少部分地封裝電池單元的相變材料，所述相變材料與電池單元處于傳熱關系中；以及與相變材料處于傳熱關系中的散熱器，所述散熱器延伸至所述殼體的外部。
[0015]在另一個獨立方面，電池組通常可以包括殼體;支撐在殼體中的至少一個電池單元;位于殼體中且至少部分地封裝電池單元的相變材料；以及支撐在殼體中的密封腔，所述相變材料包含在所述腔中。
[0016]在另一個獨立方面，電池組通?？梢园んw;支撐在殼體中的至少一個電池單元；以及位于殼體中且至少部分地封裝電池單元的相變材料，相變材料包括固體石蠟和微晶相變化合物。
[0017]在另一個獨立方面，電池組通常可以包括殼體;支撐在殼體中的至少一個電池單元;相變材料；以及包含所述相變材料的囊狀物，所述囊狀物限定具有開口的通道，所述囊狀物與至少一個電池單元處于傳熱關系中。
[0018]在另一個獨立方面，電池組通?？梢园んw;相變材料;包含相變材料且限定通道的囊狀物，所述相變材料圍繞所述通道的一部分；以及多個電池單元，該多個電池單元相對于所述囊狀物均勻設置并與所述囊狀物處于傳熱關系中。
[0019]在另一個獨立方面，電池組通?？梢园んw;相變材料;包含相變材料的至少一個囊狀物；以及多個電池單元，該多個電池單元相對于至少一個所述囊狀物均勻、等間距設置并與至少一個所述囊狀物處于傳熱關系中。
[0020]本實用新型的其他獨立特征和獨立方面將通過參考下面的具體描述、權利要求和附圖而顯而易見。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是電池組的等軸測圖；
[0022]圖2是圖1的電池組的等軸測圖，其中移除殼體和相變材料以顯示電池單元和相關組件；
[0023]圖3是圖2的電池組的等軸測圖，用于顯示相對面；
[0024]圖4是圖2的電池組底部的等軸測圖；
[0025]圖5是圖2的電池組的等軸測圖，其中移除電池單元支架部的一部分和多個電池單元以顯示保持電池單元的單元插座；
[0026]圖6是移除殼體部的圖1的電池組的等軸測圖，以顯示電路板和封裝電池單元支架部和電池單元的相變材料；
[0027]圖7是圖1的電池組的側面示意圖，用于顯示設置在密封容器中的相變材料，該密封容器具有便于散熱的散熱器；
[0028]圖8是移除殼體和電路的圖1的電池組的結構的等軸測圖，用于顯示管理相變期間相變材料的材料體積的系統(tǒng)；
[0029]圖9是從相對面觀察圖8的電池組的等軸測圖；
[0030]圖10是通常沿圖8中的線10-10剖開的圖8的電池組的剖視圖；
[0031]圖11是圖8的電池組的等軸測圖，其中移除電池單元支架并且分解部分囊狀物(bladders)以顯示電池單元、單元插座和接收囊狀物的孔；
[0032]圖12是通常沿圖8中的線12-12剖開的圖8的電池組的剖視圖；
[0033]圖13是用于圖8的電池組中的囊狀物的等軸測圖；
[0034]圖14是從相對面觀察的圖13的囊狀物的等軸測圖；
[0035]圖15是圖13的囊狀物的正面視圖；
[0036]圖16是圖15的囊狀物的剖視圖；
[0037]圖17是移除電池殼體和電路的圖1的電池組的結構的等軸測圖，以顯示管理相變期間相變材料的材料體積的另一種系統(tǒng)；
[0038]圖18是具有從相變殼體移除的電池單元支架的圖17的電池組的爆炸圖；
[0039]圖19是用于圖17的電池組的組合電池單元支架的爆炸等軸測圖；
[0040]圖20是從相對面觀察的圖19的組合電池單元支架爆炸等軸測圖；
[0041]圖21是電池單元溫度(y軸)與時間(X軸)的圖表，用于顯示不具有相變材料的電池單元在放電期間的溫度，以及具有相變材料的圖1的電池單元在放電期間的溫度。
【具體實施方式】
[0042]在具體解釋本實用新型的一些獨立的實施方式之前，應該理解的是本實用新型并不局限于其應用細節(jié)或者不限于在附圖中顯示或在以下描述的組件的結構和設置。本實用新型的其他獨立的實施方式能夠通過不同的方式實施或體現(xiàn)。
[0043]應該理解的是【具體實施方式】的描述并不用于限定在被公開的構思和范圍內(nèi)的所有的修改、等同和備選方案的公開。同樣，應該理解的是在此使用的措辭和術語僅用于說明的目的，并不應該視為限制。
[0044]圖1至圖7顯示了一種電池系統(tǒng)10，該電池系統(tǒng)10包括具有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電池組
14。該溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)通常包括集成到電池組14中的相變材料18。圖8至圖20顯示了包括具有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電池組14的電池系統(tǒng)10，例如，該溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有一種用于可操作的控制相變材料18的系統(tǒng)，以在相變時管理相變材料18的材料體積等。
[0045]相變材料18通常具有一個熔化熱，該熔化熱充分吸收由電池單元22產(chǎn)生的多余熱量，其可以延遲電池組14中的高溫條件。例如，可以通過使電池單元22最小化地暴露于高溫條件和潛在性損傷或降解(degradat