[發(fā)明專利]一種電池箱及動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電池箱壓緊力的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510272599.9
• 申請(qǐng)日: 2015-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN104979602B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方海峰;沙煉;蔡李花;何曉崐;吳群彪;范紀(jì)華;張金錚;魏久焱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M10/6567
• 分類號(hào): H01M10/6567;H01M2/10;H01M10/6554
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池箱及動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電池箱壓緊力的方法。

背景技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步和人類環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，國內(nèi)外的綠色能源產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展的階段，將碳用于負(fù)極、將鋰過渡金屬復(fù)合氧化物用于正極以及將碳酸鹽混合物用于電解質(zhì)的鋰離子蓄電池已經(jīng)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(duì)水和其他有機(jī)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(dòng)車行業(yè)和筆記本電腦、移動(dòng)電話、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等消費(fèi)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(duì)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(jié)構(gòu)和生產(chǎn)效率等提出了更高的要求。

鋰電離子電池組電源是由多個(gè)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(chǎn)中，通常是將電池單體進(jìn)行串聯(lián)組合實(shí)現(xiàn)高壓，將電池單體進(jìn)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(qiáng)度好，外部組裝簡便的優(yōu)點(diǎn)，但其可塑性不及聚合物軟包裝鋰離子電池，當(dāng)內(nèi)部產(chǎn)生大量氣體時(shí)，因外殼剛性較強(qiáng)不能排放內(nèi)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(shè)計(jì)靈活，安全性能好，導(dǎo)熱導(dǎo)電性能好，適應(yīng)溫度寬，可大電流充放電等優(yōu)點(diǎn)，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(chǎn)品。然而，現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用軟包裝鋰離子電池單體形成的電源，存在以下問題：

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(gè)單體較軟，單體層疊時(shí)電池的壓實(shí)性較低，所以導(dǎo)致各個(gè)單體的包裝膜很容易被刺破，電池安全性，如何有效保護(hù)電芯包裝膜完好并保證電池的壓實(shí)性，從電池組的封裝結(jié)構(gòu)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(yùn)行成為電池組封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要解決的一個(gè)重點(diǎn)難題。

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(huì)導(dǎo)致電池一致性降低，電池芯產(chǎn)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(biāo)，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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要解決的另一個(gè)重點(diǎn)難題。

3、放電效率問題：電池工作時(shí)的所受的壓力對(duì)其放電效率有著較大影響，當(dāng)電池在某一特定壓力下工作時(shí)，其放電效率可以達(dá)到峰值，而現(xiàn)有的大多數(shù)電池模組的內(nèi)部組件的組裝通常是固定的，尤其是壓緊板的固定，給堆疊在內(nèi)部的各個(gè)電池單元上施加了相對(duì)恒定壓力，且該壓力通常由電池單元制造商制造時(shí)規(guī)定好的，以防止在使用期間電池單元發(fā)生分層，并期望使用期間能達(dá)到電池最大的充放電效率。然而，這種通過固定的壓緊板對(duì)電池進(jìn)行單一壓緊的組裝方式，沒有考慮電池在工作工程中發(fā)熱膨脹而引起的壓緊力增大的問題，因此不能保證電池工作在最大的放電效率的狀態(tài)上。

為了規(guī)避上述缺陷，現(xiàn)有技術(shù)中也有一些對(duì)電池組件進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓力調(diào)整的技術(shù)，例如公開號(hào)為CN104541385A的專利申請(qǐng)?zhí)峁┑碾姵亟M件的動(dòng)態(tài)壓力控制方案，將壓力控制系統(tǒng)的部分并入用于電池組件的冷卻劑系統(tǒng)中，并通過傳感器實(shí)時(shí)采集電池單元在充電和/或放電操作期間的充電和/或放電速率、電荷狀態(tài)或溫度等操作參數(shù)，來動(dòng)態(tài)改變相鄰電池單元之間流動(dòng)的所述冷卻劑的流速壓力、溫度，以對(duì)施加至電池單元的壓力進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。該技術(shù)方案需要通過改裝冷卻劑系統(tǒng)，例如增加限制器和容積泵(限制器約束冷卻劑的流動(dòng)，容積泵允許冷卻劑單方向流動(dòng)以改變相鄰電池單元之間的壓力)或增加與冷卻劑接觸的致動(dòng)器控制型膜片或活塞(膜片或活塞可以調(diào)節(jié)施加至冷卻劑的壓力，并將冷卻功能(或流速)與壓力控制功能隔開)，以將壓力控制系統(tǒng)的部分并入用于電池組件的冷卻劑系統(tǒng)中，改裝過程相對(duì)比較繁瑣。

因此，急需一種新的方案，能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整電池箱的壓緊力，保證電池箱的安全性、一致性和均衡性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種電池箱，結(jié)構(gòu)簡單，無需復(fù)雜的改裝，能動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電池箱壓緊力，維持電池始終處于最合適的壓力下，保證電池的安全性、一致性和均衡性，制作成本低。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電池箱壓緊力的方法，簡單實(shí)用，能夠改變電池箱的壓緊板的壓力，維持電池始終處于最合適的壓力下，保證電池的安全性、一致性和均衡性。