[發明專利]用于軟包電池模組的輕量化多功能結構

在審

• 申請號: 201910967898.2
• 申請日: 2019-10-12
• 公開（公告）號: CN110676410A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 陳浩森;何杰;宋維力;方岱寧;楊樂;王琳;陳健
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01M2/10
• 分類號: H01M2/10;H01M10/613;H01M10/625;H01M10/6562
• 代理公司: 11639 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 鄔曉楠

本發明公開的用于軟包電池模組的輕量化多功能結構，屬于能源電池領域，本發明采用點陣結構板，點陣結構板采用復合材料，點陣結構板的剛度需要有效地限制軟包電池的膨脹，且為軟包電池提供抑制膨脹的壓力。點陣結構板需要在保證剛度的前提下盡量選用輕質復合材料進而減小軟包電池模組的質量。采用輕質復合材料點陣結構剛性板固定軟包電池之后組裝成軟包電池模組，不僅能夠減少現有軟包電池模組的重量，提高軟包電池模組的能量密度，而且能夠有效地限制軟包電池的膨脹，為模組中軟包電池提供抑制膨脹的壓力，此外通過散熱結構及時地擴散軟包電池循環過程中產生的熱量，預防電池熱失控的發生，從而提高軟包電池模組的循環性能和安全性能。

技術領域

本發明屬于能源電池領域，涉及一種用于軟包電池模組的輕量化多功能結構。

背景技術

隨著社會的不斷發展，化石能源不斷地枯竭，人們對電動化的需求越來越高，并且在日常生活中也離不開汽車。由于汽車要消耗大量的化石燃料，但是化石燃料不斷減少，因此在這個背景下，電動汽車應運而生和不斷發展。最初使用的鉛酸蓄電池和鎳氫電池難以滿足電動汽車對于能量密度的要求，因此，鋰離子軟包電池由于其高能量密度、污染小、循環壽命長的優點在電動車領域取代了傳統的鉛酸和鎳氫電池的地位。

目前常鋰電池能量密度可以暫且滿足電動汽車的能量需求，但是無法滿足下一代電動汽車的需求。為了緩解電動汽車用戶的里程焦慮，開發高容量的鋰離子電池迫在眉睫。下一代鋰電池的發展方向就是高能量密度，由于電池能量密度的提高，單體電池在充放電過程中必然會有明顯的體積變化，從而多個單體電池組成的電池模組中產生更大的體積變形和應力變化。同時，鋰電池在充放電過程中會伴隨著熱量的產生，并且隨著電池容量的增加以及電池模組總能量的提升，軟包電池的熱安全性問題日益提升。

為了緩解在電池模組中單體軟包電池的體積變形，一些專利采用彈性軟隔板固定電池，通過隔板的彈性變化吸收軟包電池在充放電過程中的體積變形，有一定的效果，但是在軟包電池長循環過程中產生的性能劣化導致的軟包電池體積發生不可逆的變形無法通過彈性隔板進行解決，影響軟包電池后續的循環性能和安全性。

軟包電池的單體能量密度可以達到300Wh/kg，但是在軟包電池模組中系統能量密度只能達到100-150Wh/kg，能量密度的下降主要是由于軟包電池模組中除了軟包電池之外還需要有大量結構承載部件，這些結構承載部件對能量密度沒有貢獻，因此對軟包電池模組中的結構部件進行輕量化設計也是很有必要的。

發明內容

本發明公開的一種用于軟包電池模組的輕量化多功能結構要解決的技術問題是：采用輕質復合材料點陣結構剛性板固定軟包電池之后組裝成軟包電池模組，不僅能夠減少現有軟包電池模組的重量，提高軟包電池模組的能量密度，而且能夠有效地限制軟包電池的膨脹，為模組中軟包電池提供抑制膨脹的壓力，此外通過散熱結構及時地擴散軟包電池循環過程中產生的熱量，預防電池熱失控現象的發生，從而提高軟包電池模組的循環性能和安全性能。

為了實現本發明的上述目的，采用以下技術方案進行實現。

本發明公開的用于軟包電池模組的輕量化多功能結構，輕量化多功能結構間隔夾放在軟包電池模組的軟包電池之間。所述輕量化多功能結構采用點陣結構板，所述點陣結構板采用復合材料，點陣結構板的剛度需要有效地限制軟包電池的膨脹，且為軟包電池提供抑制膨脹的壓力。點陣結構板需要在保證剛度的前提下盡量選用輕質復合材料進而減小軟包電池模組的質量。

作為優選，所述點陣結構板的材質為輕質碳纖維增強復合材料。作為進一步優選，所述碳纖維增強復合材料的碳纖維含量為80％-95％。

作為優選，為了提高點陣結構板的剛度，滿足限制軟包電池膨脹變形的要求，所述點陣結構板的點陣結構形式采用二維或三維點陣結構。

作為進一步優選，由于周期性排列的三維金字塔點陣結構具有比強度高和抗彎性能好的優點，點陣結構的結構形式為周期性排列的三維金字塔點陣結構。