專(zhuān)利名稱(chēng)：大容量鋰離子電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，具體涉及大容量鋰離子電池模塊。
背景技術(shù)：
目前，隨著化石能源的匱乏及越來(lái)越大的環(huán)境污染壓力，做為新興綠色能源之一的鋰離子電池受到儲(chǔ)能及交通工具動(dòng)力領(lǐng)域的日益親睞，所占市場(chǎng)份額亦越來(lái)越大；同時(shí)在軍事裝備領(lǐng)域替代傳統(tǒng)電源也具有良好的應(yīng)用前景。隨著鋰離子電池在應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，鋰離子電池單體及模塊的應(yīng)用逐漸由小容量、小規(guī)模逐漸向大容量、大規(guī)模方向發(fā)展， 單體容量由五安時(shí)以下發(fā)展到數(shù)百安時(shí)以上，使用規(guī)模也由幾只電池串并聯(lián)發(fā)展到上千只電池的串并聯(lián)應(yīng)用。大容量、大規(guī)模的鋰離子電池應(yīng)用給鋰離子電池帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇， 同時(shí)也對(duì)鋰離子電池的安全性、可靠性提出了更高的要求。眾所周知，在輸出相同能量的前提下，電池模塊中所含電池單體數(shù)量越少，其內(nèi)部電路、機(jī)械結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，從而電池模塊的機(jī)械強(qiáng)度越高，輸出的電性能穩(wěn)定性、可靠性也越高；同時(shí)，由于電池模塊內(nèi)連接點(diǎn)越少，需要控制的點(diǎn)也越少，因而電池模塊的安全性可靠性也就越高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決采用數(shù)量眾多的小容量電池單體并聯(lián)組成大容量鋰離子電池模塊需要電池單體數(shù)量多、聯(lián)結(jié)點(diǎn)多，眾多單體至輸出端的電路電阻隨著位置的不同而變化，導(dǎo)致能量輸出時(shí)電池單體之間動(dòng)態(tài)均衡差，從而隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)性能分化。同時(shí)由于電池單體數(shù)量較多，會(huì)導(dǎo)致電池模塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械強(qiáng)度低，可靠性差的弱點(diǎn)。為了解決上述問(wèn)題， 本發(fā)明提供了一種大容量聚合物鋰離子電池模塊，輸出容量可高達(dá)2000-10000Ah。由12 到30個(gè)單體電池采用二級(jí)均衡并聯(lián)結(jié)構(gòu)組成，解決了由數(shù)量眾多的單體電池組成大容量電池模塊帶來(lái)的電池單體至電池模塊輸出端的差異性問(wèn)題，從而保證電池單體的電性能穩(wěn)定性，同時(shí)具有高容量、高比能量、機(jī)械強(qiáng)度高、性能可靠的優(yōu)點(diǎn)。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)路線(xiàn)是采用大容量聚合物鋰離子電池單體二級(jí)均衡并聯(lián)結(jié)構(gòu)組合成電池模塊，如圖1所示。即由電池單體組成電池單元，電池單元組成電池模塊；一個(gè)電池單元包括裝入殼體的數(shù)個(gè)電池單體；在電池單元上部有匯流排、正負(fù)極輸出極柱；采用電池單體極耳層疊的壓接并聯(lián)方式形成各個(gè)電池單元平板輸出端；從匯流排上導(dǎo)出的正或者負(fù)極輸出極柱數(shù)量與電池單元數(shù)量相同，正負(fù)極輸出極柱排列方向與電池單元排列方向一致，且各個(gè)電池單元和與之最近的正負(fù)極柱之間具有相同的距離。進(jìn)一步，其特征在于每個(gè)電池單元由2-6個(gè)電池單體組成，每個(gè)電池模塊包含 3-9個(gè)電池單元。進(jìn)一步，其特征在于電池模塊包含不超過(guò)30個(gè)電池單體。采用電池單體極耳層疊的壓接并聯(lián)方式形成電池單元平板輸出端，其平行于電池單體極片的方向?yàn)殚L(zhǎng)度方向，與模塊充放電時(shí)到極柱的電流移動(dòng)方向平行。多個(gè)電池極柱設(shè)置在匯流排的兩側(cè)，并呈直線(xiàn)排列，排列方向與電池單元排列的方向一致，數(shù)量與電池單元數(shù)量相同。每個(gè)電池單元與匯流排的連接面積相同、電池單元輸出端之間的間距相同，且到與之最近的正負(fù)極柱的之間的距離相同，因而每個(gè)電池單元和與之最近的正負(fù)極柱形成一個(gè)獨(dú)立的電流通道，并且每個(gè)電池單元形成的電流通道具有相同的電阻，從而各個(gè)電池單元在輸入輸出電流時(shí)具有具有等效的電路結(jié)構(gòu)。電池單體采用高分子樹(shù)脂材料進(jìn)行封裝，對(duì)強(qiáng)度較低，相對(duì)容易磨損、漏液的聚合物鋰離子電池封邊進(jìn)行保護(hù)。將電池單體極耳沖出數(shù)個(gè)U形槽，如圖2所示。其中封裝邊框1、3的厚度與電池單體的厚度相同，2、4的厚度要超出電池本體厚度0. 5-2mm。將電池單體按照正極與正極對(duì)應(yīng)、負(fù)極與負(fù)極對(duì)應(yīng)的順序，放置于電池單元的殼體中，一個(gè)電池單元由2-6個(gè)電池單體組成，如圖3所示。電池單元的殼體厚度在1. 5到3mm之間，底部和平行于電池極片的兩個(gè)面開(kāi)有通孔，保證單體之間的通風(fēng)和散熱。同時(shí)，由封裝邊框形成的電池單體之間的距離形成自然的散熱、通風(fēng)通道，同時(shí)滿(mǎn)足了鋰離子電池極片的膨脹對(duì)空間的要求。將電池單元內(nèi)的電池單體正極和負(fù)極采用壓接的方式分別并聯(lián)到一起。銅質(zhì)電池單體并聯(lián)底板，在底部開(kāi)有方形槽，在方形槽內(nèi)開(kāi)有數(shù)個(gè)通孔，將方頭螺釘垂直穿過(guò)通孔， 保持與方形槽內(nèi)平面緊密接觸，螺釘方形頭部嵌入方形槽中，且平面與底板平面相平，焊接成一個(gè)整體，如圖4所示。將電池單元內(nèi)的電池極耳進(jìn)行彎折整形，使帶螺釘?shù)牡装迥軌蚍胖糜诰又械膬蓚€(gè)電池單體極耳之間。然后將底板平行于電池上封裝邊框方向放置，并保持U形槽與螺釘相對(duì)應(yīng)。讓后按順序依次將電池極耳彎折，保持每個(gè)U性槽穿過(guò)螺釘，并且彎折后的極耳與地板保持平行。將每個(gè)螺釘穿過(guò)電池單體上并聯(lián)板的通孔，然后依次用螺母鎖緊，完成電池單體的并聯(lián)。將電池單元按照正正相對(duì)、負(fù)負(fù)相對(duì)的方向依次放入電池模塊殼體內(nèi)，將電池單元的螺母卸掉后，將已集成電池模塊正、負(fù)極輸出極柱為一體的的正、負(fù)極匯流排(如圖5 所示)分別穿過(guò)電池單體并聯(lián)底板的螺釘，然后逐次鎖緊。安裝上定位檔塊，完成電池單體、電池單元的結(jié)構(gòu)固定。將電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)引出的溫度、電壓檢測(cè)線(xiàn)分別固定在單體電池及匯流排上。


圖1電池模塊示意2電池單體示意3電池單元組裝示意4電池單體并聯(lián)底板示意5匯流排示意 62110 充電，0. 2110、110、2110、5110、10110、放電曲線(xiàn) 70. 2110、110,2110,5110,10110 充電、2110 放曲線(xiàn)80. 2110恒流恒壓充電，0.21 10恒流放電循環(huán)500次曲線(xiàn)圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施效果較好的優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例1 采用本公司生產(chǎn)的500Ah電池單體，采用環(huán)氧樹(shù)脂材料對(duì)邊框進(jìn)行封裝，固化完全后將電池單體極耳沖出5個(gè)U形槽，如圖2所示。其中封裝邊框1、3的厚度與電池單體的厚度相同，2、4的厚度要超出電池厚度3mm，單邊超出電池厚度1. 5mm。一個(gè)電池單元由4 個(gè)500Ah電池單體組成，將電池單體按照正極與正極對(duì)應(yīng)、負(fù)極與負(fù)極對(duì)應(yīng)的順序，放置于電池單元的殼體中，如圖3所示。電池單元的殼體厚度為2mm，底部和平行于電池極片的兩個(gè)面開(kāi)有通孔，保證電池的散熱。同時(shí)，由封裝邊框形成的電池單體之間的3mm固定間距自然形成的通道可滿(mǎn)足電池的通風(fēng)、散熱的要求，同時(shí)可滿(mǎn)足鋰離子電池充放電時(shí)極片膨脹對(duì)空間的要求。將電池單元內(nèi)的電池單體正極和負(fù)極采用壓接的方式分別并聯(lián)到一起。銅質(zhì)電池單體并聯(lián)底板，在底部開(kāi)有方形槽，在方形槽內(nèi)開(kāi)有數(shù)個(gè)通孔，將方頭螺釘垂直穿過(guò)通孔， 螺釘方形頭部嵌入方形槽中，頭部保持與方形槽內(nèi)平面緊密接觸，平面與底板平面相平，焊接成一個(gè)整體，如圖4所示。將電池單元內(nèi)的電池極耳進(jìn)行彎折整形，使帶螺釘?shù)牡装迥軌蚍胖糜诰又械膬蓚€(gè)電池單體極耳之間。然后將底板平行于電池上封裝邊框方向放置，并保持U形槽與螺釘相對(duì)應(yīng)。讓后按順序依次將電池極耳彎折，保持每個(gè)U性槽穿過(guò)螺釘，并且彎折后的極耳與地板保持平行。將每個(gè)螺釘穿過(guò)電池單體上并聯(lián)板的通孔，然后依次用螺母鎖緊，完成電池單體的并聯(lián)。將4個(gè)電池單元按照正正相對(duì)、負(fù)負(fù)相對(duì)的方向依次放入電池模塊殼體內(nèi)，將電池單元的螺母卸掉后，將已集成4個(gè)正極、4個(gè)負(fù)極極柱的的正、負(fù)極匯流排(如圖5所示) 分別穿過(guò)電池單體并聯(lián)的底板的螺釘，然后逐次鎖緊。安裝上定位檔塊，完成電池單體、電池單元的固定和組裝。將采用IC控制的電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)引出的溫度、電壓檢測(cè)線(xiàn)分別固定在單體電池和匯流排上。該實(shí)施例電池模塊容量可達(dá)8000Ah，體積比能量為220Wh/L，重量比能量可達(dá) 135Wh/Kg。該實(shí)施例電池模塊的2I1Q恒流恒壓充電，0. 2I1q、I1(1、2I1(1、5I1(1、IOIltl恒流放電曲線(xiàn)如圖6所示。該實(shí)施例的0. 211Q、11Q、211Q、511Q、1011Q恒流恒壓充電、211Q恒流放曲線(xiàn)如圖7所示。該實(shí)施例的0. 2110恒流恒壓充電，0. 2110恒流放電循環(huán)500次曲線(xiàn)如圖8所示。
權(quán)利要求
1.一種大容量聚合物鋰離子電池模塊，其特征在于采用均衡二級(jí)并聯(lián)結(jié)構(gòu)即由電池單體組成電池單元，電池單元組成電池模塊；一個(gè)電池單元包括裝入殼體的數(shù)個(gè)電池單體；在電池單元上部有匯流排、正負(fù)極輸出極柱；采用電池單體極耳層疊的壓接并聯(lián)方式形成各個(gè)電池單元平板輸出端；從匯流排上導(dǎo)出的正或者負(fù)極輸出極柱數(shù)量與電池單元數(shù)量相同，正負(fù)極輸出極柱排列方向與電池單元排列方向一致，且各個(gè)電池單元和與之最近的正負(fù)極柱之間具有相同的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量聚合物鋰離子電池模塊，其特征在于每個(gè)電池單元由2-6個(gè)電池單體組成，每個(gè)電池模塊包含3-9個(gè)電池單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量聚合物鋰離子電池模塊，其特征在于電池模塊包含不超過(guò)30個(gè)電池單體。
全文摘要
大容量聚合物鋰離子電池模塊屬于鋰離子電池領(lǐng)域。其中模塊采用二級(jí)均衡并聯(lián)結(jié)構(gòu)。電池模塊由數(shù)個(gè)電池單元并聯(lián)組成，各個(gè)電池單元到模塊輸出端具有等效的電路結(jié)構(gòu)和相同的電阻。電池單元由數(shù)個(gè)經(jīng)過(guò)樹(shù)脂封裝的電池單體并聯(lián)組成，內(nèi)部不設(shè)定定位卡、槽等，單體電池之間的散熱通道由單體樹(shù)脂封裝后的邊框自然形成，在有效保證電池機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)具有良好的熱平衡性。在電池模塊上部、下部設(shè)置通風(fēng)接口，在電池單元上部有匯流排、正負(fù)極輸出極柱及電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該結(jié)構(gòu)電池模塊比能量高，能量輸出時(shí)模塊內(nèi)單體動(dòng)態(tài)均衡性好。同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足電池模塊的高沖擊、振動(dòng)的要求，容量可達(dá)2000-10000Ah。
文檔編號(hào)H01M10/058GK102340033SQ20111029459
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者王小峰, 要智勇, 鄭存衛(wèi) 申請(qǐng)人:北京神州遠(yuǎn)望科技有限公司