[發明專利]一種改善膨脹的電池模組

在審

• 申請號: 201811399643.2
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN111211263A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 吳寧寧;楊道均;毛永志;安洪力
• 申請（專利權）人: 中信國安盟固利動力科技有限公司
• 主分類號: H01M2/10
• 分類號: H01M2/10
• 代理公司: 北京市京大律師事務所 11321
• 代理人: 李光松

本發明提供一種改善膨脹的電池模組，主要包括上蓋、裸電芯和下殼體，其中，下殼體一端開口且具有多個中空腔體，裸電芯放置在所述腔體內，上蓋與下殼體密封連接，使下殼體的各腔體分別成為獨立的密封腔體；其中，相鄰兩個腔體之間的隔板設置成：在寬度方向上等距地具有截面為矩形的凸起。本發明的電池模組通過設置具有恰當的凸起結構的隔板，正好為與之貼合的裸電芯提供充足的膨脹空間，從而減少過度膨脹導致的泄漏風險和容量衰減，保證整個電池模組循環壽命和使用安全。同時，凸起設置相對于殼體整個空間改變非常小，材質統一，由于一體成型也使其相對位置固定，可靠性和耐久性均優于現有技術中的彈性材料。

技術領域

本發明涉及汽車動力電池技術領域，具體涉及一種改善膨脹的電池模組。

背景技術

電動汽車是新能源汽車領域的重要發展方向，為了保證足夠的續航里程，電動汽車需要安裝大量的電池模組，而電池模組是由若干個單體電芯組成的，這種多個電芯組成模組的成組方式存在諸多缺點，如結構件多、結構復雜、成組率低、能量密度低、可維護性差等等。

在中國專利申請號為201610164344.5的發明名稱為“一種電池模組”的文獻中，公開了一種電池模組，包括下殼體、上蓋和多個裸電芯，下殼體一端開口且內部設有多個互不想通的柵格，柵格內放置裸電芯，上蓋內設導電連接體并與裸電芯電連接，通過上蓋密封下殼體。

該方案雖然在一定程度上可提高電池模組能量密度，但在實際應用過程中，其依然存在著一些不足之處。

在鋰電池使用過程中，電極極片厚度會發生一定的變化，尤其是石墨負極。據現有數據，鋰電池經過高溫存儲和循環，容易發生鼓脹，厚度增長率約6％～20％，其中正極膨脹率為4％，負極膨脹率在20％以上。鋰電池極片厚度鼓脹的原因是受石墨的本質影響，負極石墨在嵌鋰時形成LiC_x(LiC₂₄、LiC₁₂和LiC₆等)，晶格間距變化，導致形成微觀內應力，使負極產生膨脹，而這種膨脹是不可恢復的。負極膨脹使得卷芯變形，影響負極嵌鋰程度和Li⁺擴散速率，如果不對這種膨脹采取必要措施，將會導致電池容量衰減加速和循環壽命降低。

此外，電池內部電解液中存在雜質，如水分和金屬雜質等，電解液的電化學窗口較低，在充電過程中易分解產生氣體；鋰電池組裝完成后，預化成的過程也會產生少量氣體，而且這些氣體的產生是不可避免的。電池內部產生的氣體會導致電池鼓脹。如果沒有足夠的空間用于釋放膨脹，極易造成密封處泄漏或脹破電芯，帶來安全隱患。將較大數量的裸電芯組成模組時，放置電芯的、與電芯尺寸匹配的腔體更是給了電芯外在的雙重壓力，在內外雙重力的作用下泄露或漲破發生的幾率增加，進一步地，可能造成整個模組的內短路，進而發生熱失控，這對于正在運行中的車輛是十分危險的。

現有技術中，針對這種不可避免的膨脹，通常采用在電芯與電芯之間，電芯與固定件之間放置泡棉等彈性材料作為電芯膨脹的預留空間，但這種方式很難達到理想的要求，因為泡棉的壓縮量很難控制，如果泡棉的預壓縮量過小，導致電芯的固定不穩定易出現安全問題；如果泡棉的預壓縮量過大，導致電芯的預留膨脹空間不足，電芯電性能下降。此外，泡棉等彈性材料的可靠性和耐久性還有待于進一步驗證，材料老化、變性等問題變相降低了電池本身的使用壽命。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種改善膨脹的電池模組，特別是應用于鋰離子電池的電池模組，針對電池的膨脹問題，對電池模組的結構進行改進，以期通過最小的改進實現安全和能量效率并重的效果。

具體地，本發明的電池模組采取的技術方案如下：