[發明專利]靈活型電壓嵌套式電池模塊設計

有效

• 申請號: 200980120979.3
• 申請日: 2009-04-14
• 公開（公告）號: CN102057519A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: M·伊加茨;B·魯特科夫斯基;S·巴特;J·霍斯特勒;B·穆爾海德
• 申請（專利權）人: A123系統公司
• 主分類號: H01M2/20
• 分類號: H01M2/20;H01M2/30;H01M2/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王會卿

交叉引用

本申請是提交于2008年4月14日的美國臨時申請No.61/044,784的非臨時申請。

技術領域

根據本發明的示例性實施例總體涉及電池模塊設計，更特別地，涉及具有多個電化學電池電芯(cell)的靈活型電壓嵌套式電池模塊。

背景技術

電池模塊可以包括組合在一起的多個電化學電芯。電芯可以例如為圓柱形鋰離子電芯，每個電芯具有布置在該電芯的兩個相對端部處的兩個電源端子(正極端子和負極端子)。兩個電源端子典型地由不同的材料制成。例如，電源端子通常由鋁(正極)和銅(負極)或者鍍鎳鋼(負極)制成。

圖1是具有圓柱形電芯104的電池模塊102的頂視圖，所述圓柱形電芯布置成矩陣構造，并且在電芯104之間具有間隙106。每個模塊只能提供單一電壓，在這個意義上說，電池模塊，例如模塊102，為非靈活型的。為了提供不同的電壓，多個傳統的電池模塊必須串聯連接，從而使電池尺寸增大。同樣，圖1所示電池的包裝密度不是最優的。

就圓柱形電芯104如何機械和電連接到周圍元件上而言，傳統的電池模塊缺乏穩固的構造。另外，傳統的電池模塊具有散熱不足并且不能有效地將多個單個模塊連接在一起的缺點。因此，需要一種易于制造且提供增大的電芯包裝密度的電池模塊。

發明內容

本發明的示例性實施例提供了具有嵌套在一起的多個電芯的靈活型的多電壓電池模塊。電芯例如為圓柱形鋰離子電芯。為了提高電芯包裝密度，電芯可以設置成嵌套構造，使得相鄰電芯的中心形成等邊三角形。電芯可以放置在具有互鎖突舌的外殼或殼體(例如，塑料外殼)內，所述互鎖突舌允許多個模塊連接在一起。在模塊內，電芯可以通過位于電池電芯頂部和底部的匯流條(buss?bar)連接成不同的構造。不同的構造可以給模塊提供不同的電壓。匯流條可以包括由焊接在一起的不同材料制成的兩個部分(例如，鋁部分和銅部分)。電池模塊可以包括位于一端或兩端的散熱裝置，用于通過匯流條冷卻電池模塊。

本發明的示例性實施例還提供了具有電芯通氣管道設計的電池模塊，所述電芯通氣管道設計在不給模塊增加額外部件的情況下冷卻并重新引導高溫和高速氣體。在電池模塊中，電池電芯可以具有位于金屬匯流條的邊緣之間的電芯通氣口。匯流條可以由液體冷卻系統冷卻并且可以用于降低從電芯通氣口排出的氣體的溫度和速度。

在示例性實施例中，提供了包括電芯殼體的電池模塊。多個電池電芯布置在電芯殼體內，電池電芯分別具有端子，所述端子具有頂部和周側部。至少一個匯流條部件提供一組電池電芯之間的電連接并且跨過該組電池電芯的縱向端部延伸以接觸端子頂部。端子的周側部不受匯流條部件的阻礙，使得激光可以被引向周側部以將端子焊接到匯流條部件上。

在一個方面，電池電芯具有包括至少兩個周側部的端子，匯流條部件包括與端子接觸的突起。突起具有與端子的至少兩個周側部對準的第一側部和第二側部。在另一個方面，提供了多個匯流條部件，每個匯流條部件沿著沿一排電池電芯延伸的方向彼此隔開。

在一個方面，電芯殼體包括互鎖機構，其用于將電芯殼體聯接到相鄰的電芯殼體上。互鎖機構可以包括突舌和狹縫中的至少一種。在另一方面，互鎖機構包括用于分別與相鄰電芯殼體的狹縫和突舌接合的突舌和狹縫。

在一個方面，電池電芯組包括至少第一排和第二排，所述端子具有帶多個角部的外周形狀，使得第一排中的端子的角部之一背離第二排指向，并且第二排中的端子的角部之一背離第一排指向。端子可以具有正方形外周形狀。

在另一方面，電池模塊包括印刷電路板，其監控電池模塊的電壓和溫度中的至少一項。電池模塊還可以包括蓋，其中，所述印刷電路板沿著多個匯流條部件在所述蓋和多個匯流條部件之間延伸。

在另一方面，多個匯流條部件在電池電芯的縱向端部處形成第一匯流條構造，電池模塊包括位于電池電芯另一端部處的第二多個匯流條部件以形成第二匯流條構造。第一匯流條構造可以具有比第二匯流條構造多的部件。在更進一步的方面，提供冷卻第二匯流條構造的散熱裝置。散熱裝置沿著第二匯流條構造延伸并且包括冷卻劑入口和出口。

根據示例性實施例，電池模塊構造包括多個電芯殼體，每個電芯殼體包括多個開口。多個電池電芯布置在多個開口內，每個電芯殼體具有互鎖機構，其用于將電芯殼體聯接在一起，所述互鎖機構布置在電芯殼體的側部上。

根據一個方面，互鎖機構包括突舌和狹縫中的至少一種。電芯殼體之一的互鎖機構可以包括用于分別與另一電芯殼體的狹縫和突舌接合的突舌和狹縫。