[發明專利]圓柱形電池單元封裝和冷卻配置

在審

• 申請號: 201980054613.4
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN112673516A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: K·W·巴特菲爾德;T·D·柯林斯;N·C·溫
• 申請（專利權）人: 瑞偉安知識產權控股有限公司
• 主分類號: H01M50/107
• 分類號: H01M50/107;H01M50/172;H01M50/30;H01M50/20;H01M10/04;H01M10/613;H01M10/625;H01M10/64;H01M10/6555;H01M10/6557;H01M10/6567;H01M10/643
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇娟;尹景娟

本發明公開了為電池提供改進的冷卻的系統和方法。根據本公開的電池系統可包括：冷卻板；耦接到所述冷卻板的一個表面的一個或多個電池單元；以及耦接到所述冷卻板的相對表面的一個或多個電池單元。所述冷卻板和對應的電池可被包括在電池模塊中，并且電連接的多個電池模塊可組成電池組。所述冷卻板可包括用于冷卻流體的通道，所述冷卻流體可從冷卻流體源被平行地提供給所述板。在所述電池單元的與所述冷卻板耦接的端部處冷卻所述電池單元可有利地提供改善的能量密度、熱管理和安全性中的一項或多項。

背景技術

當前的電動車輛平臺通常將大量的電池單元封裝到模塊中。電池單元生成熱量，并且通常需要冷卻以保持電池的安全操作和壽命。在本領域中已知的是，在模塊內的圓柱形電池單元之間鋪設冷卻管，使得管冷卻電池單元的側面的一部分。在這種配置中，冷卻管占據模塊內的空間并且限制電池單元在模塊內封裝的密封性，從而限制能量密度。因此，為電池單元提供改進的冷卻配置將是有利的。

發明內容

本文公開了為電池提供改進的冷卻的系統和方法。本公開的電池可以提供改進的能量密度、熱管理和安全性中的一項或多項。根據本公開的電池系統可包括具有第一冷卻表面和相對的第二冷卻表面的冷卻板。電池系統還可以包括兩個或更多個電池單元，其中每個電池單元包括第一端部、第二端部，以及穿過第一端部和第二端部的縱向軸線。第一電池單元的第一端部被耦接到冷卻板的第一表面，并且第二電池單元的第一端部被耦接到冷卻板的第二表面，其中一電池單元和第二電池單元在相反的方向上定向。在一些實施方案中，第一電池單元和第二電池單元的第一端部可以通過相應的耦接元件(例如，粘合劑)耦接到冷卻板。

在一些實施方案中，冷卻板可具有輸入端口和輸出端口，其中冷卻流體可分別進入和離開冷卻板。冷卻板可以是具有四個邊緣的大致矩形形狀，并且輸入端口和輸出端口可以位于矩形形狀的邊緣附近。冷卻板可以具有多個冷卻通道，冷卻流體可以行進穿過所述多個冷卻通道從輸入端口到輸出端口。在一些實施方案中，電池系統可以具有被配置為冷卻另外的電池單元的另外的冷卻板，其中這些冷卻板與冷卻流體的源并聯耦接。

在一些實施方案中，第一電池單元和第二電池單元可以分別為圓柱形狀。第一電池單元和第二電池單元的第一端部可各自包括負極面，并且第一電池單元和第二電池單元的第二端部可各自包括正極面。

在一些實施方案中，第一電池單元和第二電池單元可各自在電池單元的第二端部的中心部分處耦接到相應的正極電連接器。電池單元可各自在電池單元的第二端部的外緣部分處耦接到相應的負極電連接器。

在一些實施方案中，第一電池單元和第二電池單元的第二端部可各自具有通風口，該通風口被配置為在熱事件期間例如在電池單元過度充電或故障的情況下釋放氣體。

在一些實施方案中，電池系統可包括耦接到冷卻板的第一表面的多個第一電池單元和耦接到冷卻板的第二表面的多個第二電池單元。冷卻板的每一側上的電池單元可以布置成多行，其中每一行可以從相鄰的行偏移以例如增加電池單元的封裝密度。

在一些實施方案中，第一電池單元可以并聯電連接，并且第二電池單元可以并聯電連接。

在一些實施方案中，第一電池單元可以具有子組，其中每一個子組內的電池單元并聯電連接，并且其中子組串聯電連接。類似地，第二電池單元可以具有子組，其中每一個子組內的電池單元并聯電連接，并且其中子組串聯電連接。

在一些實施方案中，第一電池單元和第二電池單元的縱向軸線可以平行，并且第一電池單元的第一端部可以在與第一電池單元和第二電池單元的縱向軸線平行的方向上與第二電池單元的第一端部間隔小于8毫米的距離。

在一些實施方案中，電池系統可以具有多個電池模塊，其中所述多個電池模塊中的每一個電池模塊可包括冷卻板、第一電池單元和第二電池單元，并且其中所述多個電池模塊可以串聯電連接或并聯電連接以形成電池組。

在一些實施方案中，第一電池單元和第二電池單元各自在縱向上的導熱率可大于在垂直于縱向的方向上的導熱率。