專利名稱：一種車載動(dòng)力電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池模塊，更具體的是涉及一種車載動(dòng)力電池模塊。
背景技術(shù)：
近年來，隨著石油危機(jī)的影響、以及環(huán)保的高層次要求，混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車已成為汽車的主要發(fā)展趨勢。而作為混合動(dòng)力汽車以及純電動(dòng)汽車的最主要的動(dòng)力來源裝置一車載動(dòng)力電池模塊亦作為研究的重點(diǎn)。混合動(dòng)力汽車以及純電動(dòng)汽車的剎車制動(dòng)方式不同于傳統(tǒng)燃油車，燃油車的制動(dòng)方式為機(jī)械剎車，該方式制動(dòng)器磨損嚴(yán)重，并且產(chǎn)生大量的熱會(huì)導(dǎo)致熱衰退現(xiàn)象。而混合動(dòng)力汽車以及純電動(dòng)汽車的剎車制動(dòng)方式為再生制動(dòng)方式，其將剎車時(shí)產(chǎn)生的能量反饋給車載電池。其避免能量的浪費(fèi)，還可以提高續(xù)駛里程。而混合動(dòng)力汽車以及純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程指標(biāo)是非常重要的。但是能量反饋是以剎車時(shí)的短時(shí)間脈沖電流對動(dòng)力電池模塊充電?，F(xiàn)有的車載動(dòng)力電池模塊一般是鋰離子動(dòng)力電池模塊，該模塊由若干鋰離子單體電池串聯(lián)組成。但是剎車的脈沖電流一般在200A以上，持續(xù)時(shí)間10s。如此高的電流，對電池模塊產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊，電池的損傷也較為嚴(yán)重，常出現(xiàn)是問題是電解液副反應(yīng)加劇或者負(fù)極產(chǎn)生鋰枝晶，這都會(huì)嚴(yán)重影響電池的安全使用以及循環(huán)性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，現(xiàn)有技術(shù)中剎車脈沖電流對車載動(dòng)力電池模塊造成的損傷較大，從而提供一種可有效緩解剎車脈沖電流沖擊的車載動(dòng)力電池模塊。一種車載動(dòng)力電池模塊，其包括動(dòng)力電池組，動(dòng)力電池組由若干單體電池串聯(lián)組成；還包括與動(dòng)力電池組并聯(lián)的脈沖緩沖電池組，所述脈沖緩沖電池組由若干脈沖緩沖單體電池串聯(lián)組成，所述動(dòng)力電池組與脈沖緩沖電池組的兩端電壓相等，所述動(dòng)力單體電池的極化內(nèi)阻與所述脈沖緩沖單體電池的極化內(nèi)阻之比為2 1-10 1;所述極化內(nèi)阻是指常溫下IOC充電下的極化內(nèi)阻。本發(fā)明的發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，在剎車時(shí)產(chǎn)生的脈沖電流沖擊下，單體電池的極化內(nèi)阻突然增大，從而導(dǎo)致單體電池內(nèi)部產(chǎn)生較大的極化電壓，極化電壓過大會(huì)容易導(dǎo)致電解液分解，或者負(fù)極產(chǎn)生鋰枝晶。這對電池的循環(huán)性能以及安全性能都造成了嚴(yán)重的損傷。而本發(fā)明的發(fā)明人意外發(fā)現(xiàn)，通過在動(dòng)力電池組并聯(lián)脈沖緩沖電池組，可以有效降低剎車時(shí)的脈沖電流的沖擊，減少電池的傷害。本發(fā)明的發(fā)明人推定的原因是電池的內(nèi)阻為歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻的總和。歐姆內(nèi)阻一般為固定值，不隨使用環(huán)境、工作電流的變化。但是極化內(nèi)阻受電流以及環(huán)境的影響較大，電流密度越大則極化內(nèi)阻越大。并且在大電流的情況下，極化內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于歐姆內(nèi)阻，所以電池內(nèi)阻主要取決于極化內(nèi)阻。由于脈沖緩沖電池組的極化電阻較小，從而其電池內(nèi)阻也小，可以有效將脈沖的大電流卸去，從而避免了動(dòng)力電池組受到脈沖電流的沖擊。而脈沖緩沖電池組本身由于極化內(nèi)阻較小，所以產(chǎn)生的極化電壓也較小，也不會(huì)受到脈沖電流的沖擊。
圖1本發(fā)明采用的脈沖電流電壓補(bǔ)償法測試電池極化內(nèi)阻的脈沖電流與時(shí)間的
關(guān)系圖。 圖2本發(fā)明采用的脈沖電流電壓補(bǔ)償法測試電池極化內(nèi)阻的電池電壓與時(shí)間的
關(guān)系圖。圖3本發(fā)明實(shí)施例1連接示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。一種車載動(dòng)力電池模塊，其包括動(dòng)力電池組，動(dòng)力電池組由若干單體電池串聯(lián)組成；還包括與動(dòng)力電池組并聯(lián)的脈沖緩沖電池組，所述脈沖緩沖電池組由若干脈沖緩沖單體電池串聯(lián)組成，所述動(dòng)力電池組與脈沖緩沖電池組的兩端電壓相等，所述動(dòng)力單體電池的極化內(nèi)阻與所述脈沖緩沖單體電池的極化內(nèi)阻之比為1 0.5-1 0.1。其中，極化內(nèi)阻為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的概念。一般是指電化學(xué)反應(yīng)時(shí)由極化引起的電阻，包括電化學(xué)極化內(nèi)阻和濃差極化內(nèi)阻。本發(fā)明中極化內(nèi)阻是指在常溫、充電電流為IOC條件下的測的極化內(nèi)阻。其中C 為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的單位；在此不作贅述。本發(fā)明中將動(dòng)力單體電池的極化內(nèi)阻記作Rfl，脈沖緩沖單體電池的極化內(nèi)阻記作
Rf2 ο電池的內(nèi)部環(huán)境、正負(fù)極材料、材料的粒徑、極片的壓實(shí)密度等因素都影響電池的極化內(nèi)阻。優(yōu)選情況下，本發(fā)明的動(dòng)力單體電池的極化內(nèi)阻Rfl與脈沖緩沖單體電池的極化內(nèi)阻Rf2之比為1 0.4-1 0.2。這樣可以使車載動(dòng)力電池模塊的充放電性能更加優(yōu)異。本發(fā)明優(yōu)選脈沖緩沖單體電池的容量為1 50Ah。單體電池包括電池殼、極芯和電解液，極芯和電解液密封容納在電池殼內(nèi)，極芯包括正極、負(fù)極和位于正極與負(fù)極之間的隔膜，正極包括集流體和負(fù)載在集流體上的正極材料，正極材料包括正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑以及粘結(jié)劑；負(fù)極包括集流體和負(fù)載在集流體上的負(fù)極材料，負(fù)極材料包括負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑以及粘結(jié)劑。優(yōu)選情況下，本發(fā)明動(dòng)力單體電池的極化內(nèi)阻為0. 5 ΙΟπιΩ。本發(fā)明更優(yōu)選動(dòng)力單體電池的正極活性物質(zhì)優(yōu)選為磷酸鐵鋰材料。磷酸鐵鋰材料包括磷酸鐵鋰以及對磷酸鐵鋰進(jìn)行摻雜、包覆處理后得到的材料。本發(fā)明動(dòng)力單體電池的負(fù)極材料沒有特別的限制。負(fù)極活性物質(zhì)可以采用現(xiàn)有技術(shù)中常用的各種負(fù)極活性物質(zhì)，例如碳材料。所述碳材料可以是非石墨化炭、石墨或由多炔類高分子材料通過高溫氧化得到的炭，也可使用其它碳材料例如熱解炭、焦炭、有機(jī)高分子燒結(jié)物、活性炭等。所述有機(jī)高分子燒結(jié)物可以是通過將酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等燒結(jié)并炭化后所得的產(chǎn)物。磷酸鐵鋰電池的原料主要成分為鐵和鋰元素，成本低；并且其循環(huán)性能好，循環(huán)壽命達(dá)2000次以上；在高溫下不會(huì)產(chǎn)生氧氣，安全性能好；環(huán)保，不含有毒的或污染環(huán)境的物質(zhì)。優(yōu)選情況下，脈沖緩沖單體電池的極化內(nèi)阻為0. 1 5m Ω。本發(fā)明更優(yōu)選脈沖緩沖單體電池的正極材料為鋰鎳復(fù)合材料，鋰鎳復(fù)合材料包括鋰鎳復(fù)合氧化物以及對鋰鎳復(fù)合氧化物進(jìn)行摻雜、包覆處理后得到的材料；負(fù)極活性物質(zhì)為鈦酸鋰材料，鈦酸鋰材料包括鈦酸鋰以及對鈦酸鋰進(jìn)行摻雜、包覆處理后得到的材料。鈦酸鋰材料的離子電導(dǎo)率高，低溫性能好，最重要的是其制成的電池極化內(nèi)阻相對其它電池小很多。由于導(dǎo)電劑用于增加電極的導(dǎo)電性，降低電池的內(nèi)阻，因此本發(fā)明優(yōu)選含有導(dǎo)電齊U。導(dǎo)電劑的含量和種類為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，以負(fù)極材料為基準(zhǔn)，導(dǎo)電劑的含量一般為0. 1 12wt%。所述導(dǎo)電劑可以選自導(dǎo)電碳黑、鎳粉、銅粉中的一種或幾種。粘合劑可以選自鋰離子電池常規(guī)的粘結(jié)劑，如聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羥甲基纖維素(CMC)、丁苯橡膠(SBR)中的一種或幾種。一般來說，所述粘結(jié)劑的含量為負(fù)極活性物質(zhì)的0. 5 8wt%，優(yōu)選為2 5wt%。本發(fā)明用于正極材料和負(fù)極材料的溶劑可以選自本領(lǐng)域內(nèi)常規(guī)使用的溶劑，如可以選自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二乙基甲酰胺(DEF)、二甲亞砜(DMSO)、四氫呋喃(THF)以及水和醇類中的一種或幾種。溶劑的用量使所述漿料能夠涂覆到所述集流體上即可。一般來說，溶劑的用量為使?jié){液中正極活性物質(zhì)的濃度為40 90wt %，優(yōu)選為 50 85wt %。在本發(fā)明的鋰離子電池中，電解液可以為非水電解液。所述非水電解液為電解質(zhì)鋰鹽在非水溶劑中形成的溶液，可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的常規(guī)的非水電解液。如電解質(zhì)鋰鹽可以選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰(LiClO4)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、六氟砷酸鋰(LiAsF6)、六氟硅酸鋰(LiSiF6)、四苯基硼酸鋰(LiB(C6H5)4)、氯化鋰(LiCl)、溴化鋰 (LiBr)、氯鋁酸鋰(LiAlCl4)及氟烴基磺酸鋰(LiC(SO2CF3)3)、LiCH3SO3^ LiN(SO2CF3)2 中的一種或幾種。非水溶劑可以選自鏈狀酸酯和環(huán)狀酸酯混合溶液，其中鏈狀酸酯可以為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC) 以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的鏈狀有機(jī)酯類中的一種或幾種。環(huán)狀酸酯可以為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、Y-丁內(nèi)酯(Y-BL)、磺內(nèi)酯以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的環(huán)狀有機(jī)酯類中的一種或幾種。在所述非水電解液中，電解質(zhì)鋰鹽的濃度一般為0. l-2mol/L，優(yōu)選為0. 8-1. 2mol/L。在單體電池中，隔膜設(shè)置于正極和負(fù)極之間，具有電絕緣性能和液體保持性能。所述隔膜可以選自本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的鋰離子電池中所用的各種隔膜，例如聚烯烴微多孔膜(PP)、聚乙烯氈(PE)、玻璃纖維氈、超細(xì)玻璃纖維紙、PP/PE/PP或者聚酰亞胺薄膜。 本發(fā)明單體電池的制備方法按照本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的方法進(jìn)行，一般來說，該方法包括將正極、負(fù)極和位于正極與負(fù)極之間的隔膜依次卷繞形成極芯，將極芯置入電池殼中，加入電解液，然后密封，其中，所述負(fù)極包括集流體和負(fù)載在集流體上的負(fù)極活性材料，其中，所述負(fù)極活性材料為本發(fā)明提供的負(fù)極活性材料。其中，卷繞和密封的方法為本領(lǐng)域人員所公知。電解液的用量為常規(guī)用量。選取不同的正負(fù)極材料、材料的粒徑、極片的壓實(shí)密度等工藝參數(shù)制備出不同極化內(nèi)阻的單體電池，并檢測其極化內(nèi)阻。具體測試方法見電性能測試部分。本發(fā)明從中選取如下電池作為實(shí)施例以及對比例所用的單體電池如表1 表 權(quán)利要求
1.一種車載動(dòng)力電池模塊，其包括動(dòng)力電池組，所述動(dòng)力電池組由若干動(dòng)力單體電池串聯(lián)組成；其特征在于還包括與動(dòng)力電池組并聯(lián)的脈沖緩沖電池組，所述脈沖緩沖電池組由若干脈沖緩沖單體電池串聯(lián)組成；所述動(dòng)力電池組的兩端電壓與脈沖緩沖電池組的兩端電壓相等，所述動(dòng)力單體電池的極化內(nèi)阻與所述脈沖緩沖單體電池的極化內(nèi)阻之比為1 0.5 1 0.1;所述極化內(nèi)阻是指常溫下IOC充電下的極化內(nèi)阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載動(dòng)力電池模塊，其特征在于所述動(dòng)力單體電池的極化內(nèi)阻與所述脈沖緩沖單體電池的極化內(nèi)阻之比為1 0.4 1 0.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載動(dòng)力電池模塊，其特征在于所述脈沖緩沖單體電池的容量為1 50Ah。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載動(dòng)力電池模塊，其特征在于所述動(dòng)力單體電池的極化內(nèi)阻為0. 5 IOm Ω。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車載動(dòng)力電池模塊，其特征在于所述動(dòng)力單體電池的正極活性材料包括磷酸鐵鋰材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載動(dòng)力電池模塊，其特征在于所述脈沖緩沖單體電池的極化內(nèi)阻為0. 1 5m Ω。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的車載動(dòng)力電池模塊，其特征在于所述脈沖緩沖單體電池的正極活性材料包括錳酸鋰材料，負(fù)極活性材料鈦酸鋰材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于電池模塊領(lǐng)域，具體公開了一種車載動(dòng)力電池模塊。該車載動(dòng)力電池模塊包括動(dòng)力電池組，動(dòng)力電池組由若干動(dòng)力單體電池串聯(lián)組成；還包括與動(dòng)力電池組并聯(lián)的脈沖緩沖電池組，脈沖緩沖電池組由若干脈沖緩沖單體電池串聯(lián)組成；動(dòng)力電池組的兩端電壓與脈沖緩沖電池組的兩端電壓相等，動(dòng)力單體電池的極化內(nèi)阻與脈沖緩沖單體電池的極化內(nèi)阻之比為1∶0.5～1∶0.1。本發(fā)明的車載動(dòng)力電池模塊可以有效抗擊剎車脈沖電流對其造成的傷害；在脈沖電流沖擊之后，可有效保持車載動(dòng)力電池模塊的循環(huán)性能以及安全性能。
文檔編號H01M10/44GK102263300SQ20101019021
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者沈晞, 潘福中, 陶峰 申請人:比亞迪股份有限公司