[發明專利]一種層式軟包鋰離子電池模塊及其電池組

有效

• 申請號: 201410181694.3
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN105024022B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 張軍;韓旭;胡春嬌
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H01M2/10
• 分類號: H01M2/10;H01M2/20;H01M10/613;H01M10/6551
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司44260
• 代理人: 王翀,葉舟

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池模塊，特別是涉及一種由軟包鋰離子電池構成的層式電池模塊及其電池組。

背景技術

發展節能和新能源汽車已經成為我國能源戰略的必然選擇，根據發展規劃，當前重點是推進純電動汽車和插電式混合動力汽車產業化。在我國，電動汽車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，而且會對環境帶來負面影響，使得廠家必須另找替代；混合動力汽車以前常采用鎳氫電池，但是鎳氫電池能量密度偏低，不適合用于插電式混合動力汽車。鋰離子電池因為具有更高的能量密度，成為純電動汽車和插電式混合動力汽車的首選。

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汽車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汽車首先需要利用模塊化技術，將電池單體組合成合適的模塊，然后組裝成為電池組/箱。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、比功率等參數達不到單體水平，使用壽命較單體電池縮短，導致系統使用和維護成本增加，成為制約電動車輛產業化發展和應用的瓶頸問題之一。提高電動汽車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，這已經成為電動汽車行業的共識。

軟包鋰離子電池構成模塊時，單體在空間狀態主要有以下幾種方案。方案一是直立，該方案便于組裝和連接，通用汽車VOLT即采用了此方案；方案二是側立，該方案在高度上占用空間小，便于布置，韓國LG公司采用了此方案；方案三是平躺，該方案對電池的使用壽命最有利，但是安裝與連接則會帶來不便。

例如，專利文獻200680016005.7公開了一種用于中型或大型電池組的電池模塊。

該模塊包含多個通常為板形的單元電池，當該單元電池排列于模組盒以便構成至少二列及二行時，該單元電池相互電性連接。根據該發明電池模塊的整合性大為提高，尤其該電池模塊垂直方向的機械強度進一步提升，且該單元電池間電性連接必要連接元件的數量減少。該專利針對的是正、負兩個極耳從同一端伸出的電池。一端出極耳的電池在充放電倍率，可靠性等方面稍遜于兩端出極耳的電池。而且該模塊結構優選是4個電池構成的2×2模塊，用最少的連接元件實現4個電池的串聯。模塊之間進行的連接需要另外的元件實現，整體的一致性稍差。

市場急需一種結構簡單、易于擴展、方便維修又能夠對電池起到很好保護作用的模塊方案。

發明內容

本發明的目的就是要克服現有電池模塊的不足，提供結構簡單、易于擴展、方便維修又對電池起到良好保護的模塊方案，提高電動汽車鋰離子電池組的使用壽命。

為解決以上技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種層式軟包鋰離子電池模塊，包含多個基本單元，其中基本單元包括軟包鋰離子動力電池、外框、散熱板、彈性減振墊等部分。其中外框由絕緣材料鑄造而成，散熱板嵌入框架之中，彈性減振墊置于散熱板之上，散熱板與外框及減振墊構成凹陷的空間，電池平躺在此空間內。

所述軟包鋰離子電池為兩端出極耳，一端出正極，另一端出負極，且相鄰兩個軟包鋰離子電池極性相互交錯分布。

所述散熱板與外框及彈性減振墊構成凹陷的空間對平板形狀的鋰離子電池起到定位與限位的作用；減振墊由橡膠材料制成，可以明顯衰減從車體傳來的振動，對電池起到保護作用，有利于延長電池的使用壽命；框架是非金屬材料鑄造而成，在框架鑄造時將散熱板直接嵌入；所述散熱板由整塊金屬板沖壓而成，且可以根據散熱的需要進行厚度的調整。

電池串聯時是將橫向相鄰的兩個電池進行連接，相鄰的兩個電池一端需要連接在一起，其另一端則需要隔開以免短路，為此電池極耳處的外框相應位置有凸起，將可能發生短路的兩個電池的極耳隔開，減少在裝配、連接、維修時出現短路的可能。

所述外框四周及凸起處設置有安裝定位孔，方便模塊疊加時固定。

一種軟包鋰離子電池組，由多個上述的層式軟包鋰離子電池模塊基于期望的容量堆疊而成，通過導電片連接，實現各個電池模塊間的并聯或是串聯。單層模塊由多個基本單元擴展而成，每個單層模塊的基本單元數可根據各種客觀條件的需要進行調整。

所述電池組共有M層，每層N個電池；在進行電連接時若要K個電池單體并聯，則將K個層式模塊上電池的極性按相同規律布置，并聯時將這K層模塊在層疊方向上相同位置的電池極耳通過導電片連接即可；若要進行串聯，則是通過將橫向相鄰電池的極耳進行連接來實現；其中，M，N≥2，且M為K的整數倍。