專利名稱：具有在電池單元之間的附著部件的電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有在電池單元之間的附著部件的電池模塊，并且更具體地涉及構(gòu)造成如下結(jié)構(gòu)的電池模塊，在該結(jié)構(gòu)中，多個板狀電池單元相互疊置，其中有附著部件置于電池單元之間，以防止電池單元由于外部沖擊而滑動，并且還吸收這種外部沖擊。
背景技術(shù)：
最近，可以充電和放電的二次電池已經(jīng)廣泛地用作無線移動裝置的電源。而且，電動車(EV)和混合電動車(HEV)已被研制出用來解決一些問題，例如由現(xiàn)有的使用化學(xué)燃料的汽油車和柴油車引起的空氣污染，二次電池作為用于電動車(EV)和混合電動車(HEV)的電源吸引了相當(dāng)大的關(guān)注。
每一個小尺寸移動裝置使用一個或數(shù)個小尺寸的電池單元。在另一方面，由于中型尺寸或大尺寸裝置需要具有較高輸出和較大容量，因此例如車輛的中型尺寸或大尺寸裝置使用具有相互電連接的多個電池單元的中型尺寸或大尺寸的電池模塊。
如果可能，優(yōu)選制造體小量輕的中型尺寸或大尺寸的電池模塊。為此，通常將以高集成度疊置且具有小重量-容量比的棱柱形電池或袋狀電池用作中型尺寸或大尺寸的電池模塊的電池單元。尤其是使用鋁層疊片作為電池外殼的袋狀電池目前引起了很大的關(guān)注。
圖1是典型地示出現(xiàn)有代表性的袋狀電池10的透視圖。圖1所示的袋狀電池10構(gòu)造為這樣一種結(jié)構(gòu)，其中，兩個電極引線11和12分別從電池本體13的上端和下端突出，而電極引線11和12彼此相對。通過把電極組件(未示出)容納在電池外殼14中并連接電池外殼14的相對側(cè)14a和上下端14b和14c而制得袋狀電池10。
電池外殼14通常構(gòu)造成樹脂層/金屬薄膜層/樹脂層的層疊結(jié)構(gòu)。例如，在電池外殼14的表面由取向尼龍層形成的情況下，當(dāng)多個電池單元疊置以構(gòu)成中型尺寸或大尺寸的電池模塊時，電池外殼15可能由于外部沖擊而容易地滑動。因此，為了防止電池單元的滑動并穩(wěn)定地保持電池單元的疊置結(jié)構(gòu)，將諸如粘性粘合劑(例如雙面粘性帶或化學(xué)粘合劑，當(dāng)粘合該化學(xué)粘合劑時，化學(xué)粘合劑由于化學(xué)反應(yīng)而可以連接)這樣的附著部件連接到相應(yīng)的電池外殼的表面，并隨后把電池單元相互疊置起來以構(gòu)造中型尺寸或大尺寸的電池模塊。
然而，在上述附著部件中，長期使用附著部件后，附著部件的粘性變差，因此附著部件的粘合強度大大減小。此外，電池單元通過附著部件直接相互連接。因此，當(dāng)有諸如剪應(yīng)力的外力直接施加到電池單元之間的附著層時，附著層很容易從電池單元分離。結(jié)果，無法保持電池單元的疊置結(jié)構(gòu)。尤其是還限制了附著部件在用作電動車和混合電動車(必須保證其使用壽命大于十年或更長)的電源的中型尺寸或大尺寸的電池模塊中的應(yīng)用。
因此，對于附著部件非常必要的是，即使在長時間使用后附著部件的連接強度也不減小，并且附著部件穩(wěn)定地保持電池單元的疊置結(jié)構(gòu)，使得附著部件可應(yīng)用到中型尺寸或大尺寸的電池模塊。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明用來解決上述問題，以及尚未解決的其它技術(shù)問題。
作為為解決上述問題而進行的許多廣泛且深入的研究和實驗的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用陰性Velcro帶和陽性Velcro帶作為布置在構(gòu)成電池模塊的電池單元之間的附著部件來制造電池模塊時，電池單元借助陰性Velcro帶和陽性Velcro帶之間的配合而彼此牢固連接，因而有效地防止了由外部沖擊引起的電池單元的滑動；當(dāng)有外部沖擊施加到電池單元時，陰性Velcro帶和陽性Velcro帶彈性地變形以吸收外部沖擊；由于陰性Velcro帶和陽性Velcro帶的結(jié)構(gòu)特性，可以使諸如空氣的冷卻劑穿過連接的Velcro帶，從而提高電池模塊的冷卻效率；并且確保陰性Velcro帶和陽性Velcro帶的長期使用，而連接強度不會減小，因而穩(wěn)定地保持電池模塊的疊置結(jié)構(gòu)?；谶@些發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明得以實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，通過提供構(gòu)造成多個板狀電池單元相互疊置的結(jié)構(gòu)的電池模塊，可實現(xiàn)上述目的和其它目的，其中電池模塊具有置于電池單元之間的附著部件，以防止電池單元由于外部沖擊而滑動，并且還吸收外部沖擊。
板狀電池單元的代表性例子可以是具有電極組件的二次電池，該二次電池可以充電和放電，且安裝在電池外殼中，其密封部分通過熱焊接而形成在電池外殼的邊緣處。優(yōu)選地，二次電池構(gòu)造成這樣一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，電極組件安裝在由包括金屬層和樹脂層的層疊片制成的電池外殼中，例如袋狀電池外殼由鋁層疊片制成。具有上述結(jié)構(gòu)的二次電池可稱為袋狀電池單元。
優(yōu)選地，電池單元是具有高能量密度、高放電電壓和高輸出穩(wěn)定性的鋰二次電池。更具體地，電池單元是通過以下方法制成的鋰離子聚合物電池，該方法是通過連接陰極和陰極，同時在陰極和陽極之間分別插入多孔的聚合物隔離膜并使隔離膜充滿電解液。鋰離子聚合物電池具有最大限度地抑制電解液泄漏的優(yōu)點，并且，與使用液相電解液的電池相比，鋰離子聚合物電池著火或爆炸的可能性是很低的。鋰離子聚合物電池的部件和鋰離子聚合物電池的制造方法在本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域中是熟知的，因此將不給出其詳細描述。
在優(yōu)選實施例中，用來防止電池由于外部沖擊而滑動且用來吸收外部沖擊的附著部件包括連接到相鄰電池單元的相對主要表面的鉤狀陽性Velcro帶和環(huán)狀陰性Velcro帶。例如，陽性Velcro帶和陰性Velcro帶可連接到一個電池單元的下主要表面和另一個電池單元的上主要表面。具體地，連接到一個電池單元(第一電池單元)的上主要表面的陰性Velcro帶與連接到另一電池單元(第二電池單元)的下主要表面的陽性Velcro帶相配合，該第二電池單元被定位在第一電池單元上方，同時第一電池單元的上主要表面與第二電池單元的下主要表面相對。
附著部件可連接到每個作為一個單位部件或兩個或更多個單位部件的電池單元的至少一個主要表面。當(dāng)附著部件是Velcro帶時，單位附著部件是通過切割而相互分開的獨立的Velcro帶。單位附著部件的尺寸和位置不受具體限制。換言之，單位附著部件的尺寸和位置可以改變，只要單位附著部件可提供足夠的連接強度就行，以便當(dāng)構(gòu)成電池模塊的多個電池單元相互疊置時保持電池模塊的疊置結(jié)構(gòu)。而且，單位附著部件的尺寸對于每個單位均可以不同或相同。當(dāng)附著部件是陽性Velcro帶和陰性Velcro帶時，優(yōu)選地，將陽性Velcro帶和陰性Velcro帶連接到相鄰電池單元的相對主要表面的對應(yīng)位置。
在上述結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，Velcro帶的至少一部分由具有高導(dǎo)熱性的材料制成。這用于快速地把在電池單元的充電和放電期間產(chǎn)生的熱轉(zhuǎn)移到Velcro帶，并且使用冷卻劑除去該熱量，該冷卻劑為諸如根據(jù)陰性Velcro帶和陽性Velcro帶的結(jié)構(gòu)特性而流過連接的Velcro帶的空氣。
根據(jù)本發(fā)明，各以上述結(jié)構(gòu)連接的多個電池模塊可進行組合，以提供中型尺寸或大尺寸的、具有高輸出和高容量的電池模塊。在這種情況下，可以以除上述方式以外的各種方式實現(xiàn)每個電池模塊的連接。根據(jù)所希望的輸出和容量，電池模塊可以可變地相互組合，因而電池模塊具有很高的實用性。
優(yōu)選地，中型尺寸或大尺寸的電池模塊用作例如電動車、混合電動車、電動摩托車和電動自行車的各種裝置的電源，這些裝置需要高輸出和大容量，并且受到例如振動和沖擊的外力的作用。


從以下結(jié)合附圖的詳細描述，將更加清楚地理解本發(fā)明的上述的和其它的目的、特征和其它優(yōu)點，其中圖1為現(xiàn)有的代表性的袋狀電池的透視圖；圖2A為袋狀電池的透視圖，在該袋狀電池的上主要表面上連接有作為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例所述附著部件的Velcro帶；圖2B為連接到圖2A所示袋狀電池下主要表面的另一附著部件的透視圖；和圖3為包括多個彼此疊置的袋狀電池的電池模塊的剖視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。然而，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的范圍并不限于所述實施例。
圖2A為袋狀電池100的透視圖，在該袋狀電池的上主要表面上連接有作為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例所述附著部件的Velcro帶，而圖2B為連接到圖2A所示袋狀電池100下主要表面的另一附著部件的透視圖。
參看圖2A和2B，袋狀電池100構(gòu)造為這樣的結(jié)構(gòu)，其中，兩個電極引線110和120分別從電池外殼130的上端和下端突出，而電極引線110和120彼此相對。陰性Velcro帶200連接到電池外殼130的上主要表面131。陽性Velcro帶300連接到電池外殼130的下主要表面132。借助陰性Velcro帶200和陽性Velcro帶300之間的連接，將袋狀電池100連接到其它袋狀電池，以構(gòu)成電池模塊。電池模塊的結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖3是示出包括多個相互疊置的袋狀電池的電池模塊500的剖視圖。
參考圖3，電池模塊500構(gòu)成為這樣的結(jié)構(gòu)，其中，第一電池100布置在第二電池101下方且布置在第三電池102上方，該第一電池100具有連接到其上主要表面的陰性Velcro帶200和連接到其下主要表面的陽性Velcro帶300，該第二電池101具有連接到其下主要表面的陽性Velcro帶300，該第三電池102具有連接到其上主要表面的陰性Velcro帶200。通過陰性Velcro帶200和對應(yīng)的陽性Velcro帶300之間的連接，從而使電池模塊500的電池100、101和102相互穩(wěn)定疊置在一起。結(jié)果，由焊接部分140連接的引線120不容易由于例如切應(yīng)力這樣的外部沖擊而相互分離。因此，可容易地把電池模塊500應(yīng)用于車輛。
下文將詳細描述本發(fā)明的例子。然而，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的范圍并不限于所述例子。
將包括95％重量百分比的LiCoO2、2.5％重量百分比的Super-P(導(dǎo)電劑)和2.5％重量百分比的PVdF(耦合劑)的混合物作為陰極活性材料添加到作為溶劑的NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)，以制造陰極混合物漿體。然后，把陰極混合物漿體涂敷到鋁箔，該鋁箔經(jīng)過干燥和擠壓后用以制造陰極。類似地，將包括95％重量百分比的人造石墨、2.5％重量百分比的Super-P(導(dǎo)電劑)和2.5％重量百分比的PVdF(耦合劑)的混合物作為陽極活性材料添加到作為溶劑的NMP，以制造陽極混合物漿體。然后，把陽極混合物漿體涂敷到銅箔，該銅箔經(jīng)過干燥和擠壓后用以制造陽極。
CellGuardTM用作隔離膜。陰極、陽極和隔離膜被順序地疊置，以構(gòu)成電極組件。將電極組件安裝在由鋁層疊片制成的袋狀電池外殼中，并隨后把電解液注入電池外殼中，以完成袋狀電池。反復(fù)執(zhí)行上述過程以完成另一袋狀電池。
將陰性Velcro帶連接到一個袋狀電池的外殼表面，而將陽性Velcro帶以相同的方式連接到另一袋狀電池的外殼表面，如圖2所示。以陰性Velcro帶和陽性Velcro帶彼此相對，兩個袋狀電池相互連接，以制造電池模塊。
以相同于例子1的方式制造電池模塊，除了將雙面粘性帶連接到一個袋狀電池的外殼表面，且隨后另一袋狀電池通過所述雙面粘性帶連接到所述的一個袋狀電池。
對根據(jù)例子1和對比例子1制造的電池模塊進行Z軸振動測試，以確認(rèn)電池之間的連接(振動測試)。測試結(jié)果顯示，根據(jù)例子1制造的電池模塊與Z軸振動測試前相比幾乎沒有區(qū)別，而根據(jù)對比例子1制造的電池模塊與Z軸振動測試前相比，構(gòu)成電池模塊的各個電池之間出現(xiàn)了約10％的位置偏離。
而且，將根據(jù)例子1和對比例子1制造的電池模塊置于高溫高濕條件(即60℃的溫度和90％的濕度)下持續(xù)七周，以確認(rèn)電池之間的連接(侵蝕測試(weathering test))。測試結(jié)果顯示，根據(jù)例子1制造的電池模塊與侵蝕測試前相比幾乎沒有區(qū)別，而根據(jù)對比例子1制造的電池模塊與侵蝕測試前相比，其粘合強度減小了30％。
此外，將根據(jù)例子1和對比例子1制造的電池模塊以高電流進行連續(xù)充電并在室溫下進行放電(冷卻效率測試)。測試結(jié)果顯示，根據(jù)例子1制造的電池模塊與冷卻效率測試前相比增加了2℃，而根據(jù)對比例子1制造的電池模塊與冷卻效率測試前相比增加了8℃。
由上述說明可明顯看出，構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的電池模塊的電池單元借助陰性Velcro帶和陽性Velcro帶之間的配合彼此牢固連接。因此，有效地防止了由于外部沖擊引起的電池單元的滑動。而且，當(dāng)有外部沖擊施加到電池單元時，陰性Velcro帶和陽性Velcro帶發(fā)生彈性變形，以吸收外部沖擊。此外，由于陰性Velcro帶和陽性Velcro帶的結(jié)構(gòu)特性，例如空氣的冷卻劑可穿過連接的Velcro帶。因此，提高了電池模塊的冷卻效率。而且，確保了即使長期使用陰性Velcro帶和陽性Velcro帶也不會降低其連接強度，因此穩(wěn)定地保持了電池模塊的疊置結(jié)構(gòu)。
雖然為示例性目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到，在不偏離如所附權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和要旨的前提下，可以進行各種修改、添加和替換。
權(quán)利要求
1.一種構(gòu)造成多個板狀電池單元相互疊置的結(jié)構(gòu)的電池模塊，其中，該電池模塊具有置于該電池單元之間的附著部件，以防止該電池單元因外部沖擊而滑動，并且還吸收外部沖擊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中所述板狀電池單元是袋狀電池單元，每一個所述袋狀電池單元都具有安裝在電池外殼中的電極組件，該電池外殼由包括金屬層和樹脂層的層疊片制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池模塊，其中所述電池單元是鋰離子聚合物電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中所述附著部件是Velcro帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中所述附著部件作為一個單位部件或兩個或更多個單位部件連接到每一個所述電池單元的至少一個主要表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池單元，其中所述Velcro帶的至少一部分由具有高導(dǎo)熱性的材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中所述電池模塊用作電動車輛和混合電動車輛的電源。
全文摘要
這里公開的是一種構(gòu)造成多個板狀電池單元相互疊置的結(jié)構(gòu)的電池模塊。該電池模塊具有置于電池單元之間的附著部件，以防止電池單元因外部沖擊而滑動，并且還吸收外部沖擊。通過諸如陰性Velcro帶和陽性Velcro帶的附著部件之間的連接，使電池單元牢固地相互連接。因此，有效地防止了由外部沖擊引起的電池單元的滑動。而且，當(dāng)有外部沖擊施加到電池單元時，陰性Velcro帶和陽性Velcro帶發(fā)生彈性變形以吸收外部沖擊。此外，由于陰性Velcro帶和陽性Velcro帶的結(jié)構(gòu)特性，諸如空氣的冷卻劑可穿過連接的Velcro帶。因此，提高了電池模塊的冷卻效率。而且，確保了陰性Velcro帶和陽性Velcro帶的長期使用而不會減小其連接強度，且因此穩(wěn)定地保持了電池模塊的疊置結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01M2/10GK101043092SQ200710088148
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月21日
發(fā)明者金起載, 金旻修 申請人:株式會社Lg化學(xué)