本發(fā)明涉及電池，尤其涉及一種控制模組長度和內(nèi)部擠壓力的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、方形鋰離子電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，模組與箱體一般通過焊接或螺栓固定，為了保證模組安裝孔與箱體安裝孔對齊，需要控制模組的長度尺寸。

2、方形鋰離子電池模組的設(shè)計中，通常在相鄰方形鋰離子電芯之間設(shè)置絕緣隔片，主要起到絕緣防護(hù)作用。

3、目前，鋰離子電池行業(yè)最新研究表明：方形鋰離子電芯在適當(dāng)?shù)臄D壓力下，電芯內(nèi)部析鋰、鋰枝晶產(chǎn)生可得到延緩、抑制，電芯循環(huán)壽命能提升，因此控制模組內(nèi)部擠壓力是模組設(shè)計重要參數(shù)指標(biāo)。

4、在實際生產(chǎn)中，由于方形鋰離子電芯的厚度并不穩(wěn)定，單一規(guī)格厚度的絕緣隔片無法滿足對模組長度、內(nèi)部擠壓力同時控制的設(shè)計需求，以往的做法是保證模組長度，忽略對內(nèi)部擠壓力的控制。例如公布號為cn116826271a的專利文獻(xiàn)公開了一種電池模組的組裝方法，先將多個電芯層疊排布后施加預(yù)壓力，通過這一預(yù)壓力模擬電芯在被固定件擠壓固定時的變形情況，再將電芯被施力后的長度與電芯組所要達(dá)到的長度進(jìn)行比較，二者的長度差即為電芯之間所有的隔片的總厚度，之后再依據(jù)隔片的數(shù)量，確定好每個隔片的厚度后再將隔片插設(shè)至電芯之間，最后再用固定件和端板固定形成電池模組，使得每個電池模組的長度尺寸保持一致。該組裝方法雖然保證了模組長度，但無法同時對模組內(nèi)部擠壓力同時進(jìn)行控制。

5、另外在激光焊接工序，焊接下壓機(jī)構(gòu)的壓頭間距固定不變、下壓機(jī)構(gòu)的移動按照固定尺寸位移，激光光路隨著電芯極柱位置自動移動，因電芯的實際厚度不同，若絕緣隔片厚度一致，會造成激光軌跡與壓頭不同心，嚴(yán)重時激光光路會打在壓頭上，造成焊接軌跡的不完整，影響過電流能力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于如何對模組長度和內(nèi)部擠壓力同時進(jìn)行控制。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)解決上述技術(shù)問題的：一種控制模組長度和內(nèi)部擠壓力的方法，模組包括電芯和絕緣隔片，多個電芯排成至少一列，單列電芯中相鄰電芯之間設(shè)置有絕緣隔片，設(shè)單列電芯中電芯的數(shù)量為n，則單列電芯中絕緣隔片的數(shù)量為n-1，

3、包括以下步驟：

4、步驟一，對多個單體電芯分別施加不同的擠壓力做電芯循環(huán)壽命測試，得到循環(huán)壽命最長的電芯所受的擠壓力n；

5、步驟二，將單列電芯中各電芯的厚度數(shù)據(jù)a1、a2、a3……an累加求和計為a；

6、步驟三，將電芯和絕緣隔片進(jìn)行組裝，對單列電芯施加擠壓力進(jìn)行試驗，若將模組擠壓至設(shè)計長度時擠壓力不等于n，則調(diào)整絕緣隔片厚度再次試驗，當(dāng)滿足將模組擠壓至設(shè)計長度時擠壓力恰好為n時，將單列電芯中的絕緣隔片厚度和計為pn-1；

7、步驟四，將單列電芯中各電芯的實際厚度b1、b2、b3……bn累加求和計為b，則需求絕緣隔片厚度和qn-1＝pn-1+a-b；

8、步驟五，將qn-1分解為各絕緣隔片的厚度q1、q2、q3……qn-1，然后將厚度為q1、q2、q3……qn-1的絕緣隔片依次設(shè)置于實際厚度為b1、b2、b3……bn的相鄰電芯之間；

9、步驟六，進(jìn)行模組組裝，對模組施加擠壓力，將模組擠壓至設(shè)計長度，保持?jǐn)D壓力對模組進(jìn)行固定，使模組長度和內(nèi)部擠壓力固定，然后撤去擠壓力。

10、本發(fā)明通過使絕緣隔片的總厚度滿足將模組擠壓至設(shè)計長度時擠壓力恰好保證電芯循環(huán)壽命最長，實現(xiàn)了對模組長度和內(nèi)部擠壓力同時進(jìn)行控制，解決了模組長度、內(nèi)部擠壓力不能同時合格的難題，對電池系統(tǒng)的壽命提升具有重大意義。

11、作為優(yōu)化的技術(shù)方案，步驟一中，電芯循環(huán)壽命測試具體為，對全新單體電芯，在一定溫度下，按照每次先以恒定電流充滿電，再靜置一定時間，再以恒定電流放空電，再靜置一定時間的步驟進(jìn)行多次循環(huán)，每次循環(huán)均測試電芯放電容量，當(dāng)電芯放電容量衰退至設(shè)定容量時，所經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)即電芯循環(huán)壽命。

12、作為優(yōu)化的技術(shù)方案，步驟五中，根據(jù)單列電芯中各電芯的實際厚度b1、b2、b3……bn，按照下式將qn-1分解為各絕緣隔片的厚度q1、q2、q3……qn-1，

13、(b1+b2)/2+q1＝(b2+b3)/2+q2＝(b3+b4)/2+q3＝……＝(bn-1+bn)/2+qn-1；

14、qn-1＝[b-(b1+bn)/2+qn-1]/(n-1)-(bn-1+bn)/2。

15、本發(fā)明通分解各絕緣隔片厚度的方式，根據(jù)每個電芯的厚度匹配合適厚度的絕緣隔片，可以保證相鄰電芯中心距離的一致性，解決了相鄰電芯極柱距離不穩(wěn)定、波動大的問題，在激光焊接工序能與焊接下壓機(jī)構(gòu)壓頭的固定距離形成良好的匹配，解決了壓頭與極柱不同心、激光光路打在壓頭上、焊接軌跡不完整、焊縫過流能力不足等問題，減少了制造不良品的浪費(fèi)，使電池制造企業(yè)的制造成本得到降低；并且放寬了電芯厚度范圍，提高了電芯利用率，解決了電芯厚度過度加工造成的浪費(fèi)，對企業(yè)競爭力提升有顯著意義。

16、作為優(yōu)化的技術(shù)方案，所述模組還包括模組端板和模組側(cè)板，所述電芯和所述絕緣隔片均設(shè)置在所述模組端板與所述模組側(cè)板圍合成的框架內(nèi)部，所述模組端板位于單列電芯沿排列方向的兩端；模組組裝具體為，先將模組端板、模組側(cè)板、電芯和絕緣隔片進(jìn)行組裝，然后利用擠壓工裝從兩端的模組端板外側(cè)向模組中心施加擠壓力，擠壓工裝上設(shè)有用于顯示擠壓力的壓力傳感器，將模組擠壓至設(shè)計長度時，保持?jǐn)D壓力將模組端板與模組側(cè)板固定在一起實現(xiàn)對模組的固定。

17、作為優(yōu)化的技術(shù)方案，所述模組還包括絕緣板，多個電芯排成電芯數(shù)量相等的多列，相鄰列之間設(shè)置有絕緣板。

18、作為優(yōu)化的技術(shù)方案，所述模組還包括集成蓋板，所述集成蓋板設(shè)置在所有電芯的上方，所述集成蓋板上設(shè)有用于電流通過、溫度采集和電壓采集的結(jié)構(gòu)；所述電芯的頂部設(shè)有正極柱和負(fù)極柱，所述正極柱和所述負(fù)極柱均連接所述集成蓋板。

19、一種控制模組長度和內(nèi)部擠壓力的系統(tǒng)，模組包括電芯和絕緣隔片，多個電芯排成至少一列，單列電芯中相鄰電芯之間設(shè)置有絕緣隔片，設(shè)單列電芯中電芯的數(shù)量為n，則單列電芯中絕緣隔片的數(shù)量為n-1，包括：

20、擠壓力驗證單元，用于對多個單體電芯分別施加不同的擠壓力做電芯循環(huán)壽命測試，得到循環(huán)壽命最長的電芯所受的擠壓力n；

21、單列電芯厚度數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元，用于將單列電芯中各電芯的厚度數(shù)據(jù)a1、a2、a3……an累加求和計為a；

22、單列電芯擠壓試驗單元，用于將電芯和絕緣隔片進(jìn)行組裝，對單列電芯施加擠壓力進(jìn)行試驗，若將模組擠壓至設(shè)計長度時擠壓力不等于n，則調(diào)整絕緣隔片厚度再次試驗，當(dāng)滿足將模組擠壓至設(shè)計長度時擠壓力恰好為n時，將單列電芯中的絕緣隔片厚度和計為pn-1；

23、絕緣隔片厚度和計算單元，用于將單列電芯中各電芯的實際厚度b1、b2、b3……bn累加求和計為b，則需求絕緣隔片厚度和qn-1＝pn-1+a-b；

24、絕緣隔片厚度分解單元，用于將qn-1分解為各絕緣隔片的厚度q1、q2、q3……qn-1，然后將厚度為q1、q2、q3……qn-1的絕緣隔片依次設(shè)置于實際厚度為b1、b2、b3……bn的相鄰電芯之間；

25、模組長度和內(nèi)部擠壓力固定單元，用于進(jìn)行模組組裝，對模組施加擠壓力，將模組擠壓至設(shè)計長度，保持?jǐn)D壓力對模組進(jìn)行固定，使模組長度和內(nèi)部擠壓力固定，然后撤去擠壓力。

26、作為優(yōu)化的技術(shù)方案，所述擠壓力驗證單元中，電芯循環(huán)壽命測試具體為，對全新單體電芯，在一定溫度下，按照每次先以恒定電流充滿電，再靜置一定時間，再以恒定電流放空電，再靜置一定時間的步驟進(jìn)行多次循環(huán)，每次循環(huán)均測試電芯放電容量，當(dāng)電芯放電容量衰退至設(shè)定容量時，所經(jīng)歷的循環(huán)次數(shù)即電芯循環(huán)壽命。

27、作為優(yōu)化的技術(shù)方案，所述絕緣隔片厚度分解單元中，根據(jù)單列電芯中各電芯的實際厚度b1、b2、b3……bn，按照下式將qn-1分解為各絕緣隔片的厚度q1、q2、q3……qn-1，

28、(b1+b2)/2+q1＝(b2+b3)/2+q2＝(b3+b4)/2+q3＝……＝(bn-1+bn)/2+qn-1；

29、qn-1＝[b-(b1+bn)/2+qn-1]/(n-1)-(bn-1+bn)/2。

30、作為優(yōu)化的技術(shù)方案，所述模組還包括模組端板和模組側(cè)板，所述電芯和所述絕緣隔片均設(shè)置在所述模組端板與所述模組側(cè)板圍合成的框架內(nèi)部，所述模組端板位于單列電芯沿排列方向的兩端；模組組裝具體為，先將模組端板、模組側(cè)板、電芯和絕緣隔片進(jìn)行組裝，然后利用擠壓工裝從兩端的模組端板外側(cè)向模組中心施加擠壓力，擠壓工裝上設(shè)有用于顯示擠壓力的壓力傳感器，將模組擠壓至設(shè)計長度時，保持?jǐn)D壓力將模組端板與模組側(cè)板固定在一起實現(xiàn)對模組的固定。

31、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

32、1、本發(fā)明通過使絕緣隔片的總厚度滿足將模組擠壓至設(shè)計長度時擠壓力恰好保證電芯循環(huán)壽命最長，實現(xiàn)了對模組長度和內(nèi)部擠壓力同時進(jìn)行控制，解決了模組長度、內(nèi)部擠壓力不能同時合格的難題，對電池系統(tǒng)的壽命提升具有重大意義。

33、2、本發(fā)明通分解各絕緣隔片厚度的方式，根據(jù)每個電芯的厚度匹配合適厚度的絕緣隔片，可以保證相鄰電芯中心距離的一致性，解決了相鄰電芯極柱距離不穩(wěn)定、波動大的問題，在激光焊接工序能與焊接下壓機(jī)構(gòu)壓頭的固定距離形成良好的匹配，解決了壓頭與極柱不同心、激光光路打在壓頭上、焊接軌跡不完整、焊縫過流能力不足等問題，減少了制造不良品的浪費(fèi)，使電池制造企業(yè)的制造成本得到降低；并且放寬了電芯厚度范圍，提高了電芯利用率，解決了電芯厚度過度加工造成的浪費(fèi)，對企業(yè)競爭力提升有顯著意義。