專利名稱：用于中型或大型電池組的電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種用于中型或大型電池組的電池模塊，且，更具 體的，涉及一種用于中型或大型電池組的電池模塊，其包含多個(gè)單元 電池，其中該單元電池通常為板形單元電池，且當(dāng)該單元電池排列于
模組盒中以便構(gòu)成至少二列及至少二行時(shí)，該單元電池相互電性連接， 由此該電池模塊的整合性及機(jī)械強(qiáng)度提升，且該單元電池間電性連接 必要連接元件的數(shù)量減少，且中型或大型電池組以此種方式制造。
背景技術(shù)：
近來(lái)，可充電或放電的二次電池已廣泛的當(dāng)作無(wú)線移動(dòng)裝置用的 能量源使用。以及，該二次電池已吸引了相當(dāng)注意以作為電動(dòng)車及混 合電動(dòng)車的能量源，其已逐漸發(fā)展二次電池以解決問(wèn)題，例如，現(xiàn)存 使用石化燃料的汽油車及柴油車造成的空氣污染問(wèn)題。
每個(gè)小型移動(dòng)裝置使用一個(gè)或多個(gè)小型電池。另一方面，中型或 大型裝置，像是汽車，使用具有相互電性連接的多個(gè)電池的中型或大 型電池組，因?yàn)閷?duì)于該中型或大型裝置高輸出及大電容量是必需的。
用于中型或大型電池組的單元電池大約分為圓柱電池，矩形電池， 及袋形電池。對(duì)于早期中型或大型電池組，該圓柱電池被利用為單元
電池。例如，日本未審專利公開第2004-247320號(hào)揭露了通過(guò)水平方向 相互連接多個(gè)圓柱電池而制造電池組的方法，當(dāng)該圓柱電池安裝到具 有特殊形狀的固定板，且在垂直方向上利用連接環(huán)及絕緣環(huán)相互連接 該圓柱電池。然而，上述公開具有如下問(wèn)題，即，由于該圓柱電池的 結(jié)構(gòu)特征，因此多個(gè)圓柱電池間的連接需要大量的連接元件以便制造 電池組，且因此，該電池組的該組裝過(guò)程系為復(fù)雜，其大大增加了該電池組的制造成本。再者，該圓柱電池間存在大量無(wú)用的空間(dead space)?；诖死碛桑搱A柱電池對(duì)最近需求的要求緊湊結(jié)構(gòu)的電池 組具有基本的限制。
因此，已實(shí)行許多研究于板形電池，例如矩形電池及袋形電池， 其可以利用減少的連接元件數(shù)量簡(jiǎn)單地組裝且可高密度堆疊。尤其， 高度關(guān)注袋形電池，其重量輕且可以低制造成本制造。
該板形電池具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，由于該板形電池的結(jié)構(gòu)特征，該 電池組可使用少量連接元件簡(jiǎn)單制造，同時(shí)，無(wú)用空間的尺寸大大降 低。然而，該板形電池，尤其是該袋形電池，具有低機(jī)械強(qiáng)度?；?此理由，例如， 一至五個(gè)電池安裝在具有足夠機(jī)械強(qiáng)度的盒體中，或 該電池通過(guò)額外的元件連接，以便構(gòu)成電池模塊，且多個(gè)電池模塊基 于期望的容量及輸出被相互堆疊，以便制造電池組。
此電池組的典型實(shí)例被揭露于韓國(guó)未審專利公開第2005-0036751 號(hào)中，其以本專利申請(qǐng)案的申請(qǐng)人的名義提出，典型實(shí)例也揭露于日 本未審專利公開第2004-31049號(hào)，日本未審專利公開第2004-554492 號(hào)，及美國(guó)未審專利公開第2003-170535號(hào)。這些公開具有它們各自的 優(yōu)點(diǎn)，即，利用板形電池作為多個(gè)單元電池構(gòu)建該電池組。根據(jù)該公 開的揭露，該板形單元電池機(jī)械性及電性相互連接，同時(shí)，該單元電 池排列于垂直或水平方向，以便構(gòu)建電池模塊，且多個(gè)電池模塊也排 列于水平或垂直方向以便構(gòu)建中型或大型電池組。
然而，當(dāng)該板形電池只排列于水平方向，目卩，在該板形電池的橫 向方向上，從而構(gòu)建電池模塊時(shí)，該電池模塊形成為薄板形結(jié)構(gòu)。結(jié) 果，該電池模塊的該機(jī)械強(qiáng)度低，且大量元件(例如，匯流條)必須 用于該板形電池的電極端間的電性連接。另一方面，當(dāng)該板形電池只 排列于垂直方向，即，于該板形電池的厚度方向，額外需要電池模塊 間水平方向上的機(jī)械連接以構(gòu)建該電池組。于是，該電池組的組裝過(guò) 程很復(fù)雜。
因此，電池模塊非常需要具有以下特點(diǎn)可容易制造，具有足夠 的機(jī)械強(qiáng)度，及可使電池組更有效率地制造。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明旨在解決上述問(wèn)題，及其他還未解決的技術(shù)問(wèn)題。
尤其，本發(fā)明的目標(biāo)是提供電池模塊，其具有高結(jié)構(gòu)整合性及高 機(jī)械強(qiáng)度，且該電池模塊的多個(gè)單元電池間的電性連接所使用的額外 連接元件減至最少。
本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供包含多個(gè)電池模塊的電池組，其每一個(gè) 具有高結(jié)構(gòu)整合性及高機(jī)械強(qiáng)度，該電池組用于高輸出，大電容量的 電池系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，上述及其他目標(biāo)可通過(guò)提供用于中型或大 型電池組的電池模塊達(dá)成，包含多個(gè)單元電池，其中該單元電池通常 為多個(gè)板形單元電池，且該單元電池相互電性連接，同時(shí)，該單元電 池排列于模組盒以便構(gòu)建至少二列及至少二行。
根據(jù)本發(fā)明的該電池模塊，多個(gè)單元電池以至少2x2矩陣排列于 該模組盒。于是，該電池模塊在水平及垂直方向具有預(yù)定厚度。因此， 該電池模塊的整體機(jī)械強(qiáng)度增加，且該單元電池間電性連接必要連接 元件的數(shù)量減少。
本發(fā)明中，名詞"列"意指該板形電池厚度方向，且，有時(shí)，名 詞"列"表示為"垂直方向"。另一方面，名詞"行"意指該板形電 池橫向方向，且，有時(shí)，名詞"行"表示為"水平方向"。因此，當(dāng) 四個(gè)板形電池如傳統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)連續(xù)排列于平面，該四個(gè)板形電池排列
于平面以便構(gòu)建一行及四列，其通過(guò)lx4矩陣表示。
根據(jù)本發(fā)明，該板形單元電池排列于該模組盒以便構(gòu)建二或更多
列及二或更多行。因此，該單元電池可以2x2矩陣，2x3矩陣，2x4矩 陣，2x5矩陣，3x2矩陣，3x2矩陣…等排列。較佳的是，該單元電池 以2x2矩陣，2x3矩陣，或3x2矩陣排列。
該板形電池具有大寬度及小厚度。因此，例如，當(dāng)該電池模塊的 該單元電池如傳統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)以lx4矩陣排列，該電池模塊的水平方向 長(zhǎng)度(寬度)對(duì)應(yīng)于四個(gè)單元電池寬度總和，及該電池模塊的垂直方 向長(zhǎng)度(厚度)對(duì)應(yīng)一個(gè)單元電池厚度。結(jié)果，該電池模塊具有大寬 度及小厚度，即，該電池模塊以薄結(jié)構(gòu)構(gòu)建，且因此，該電池模塊的 機(jī)械強(qiáng)度降低。根據(jù)本發(fā)明，另一方面，該電池模塊對(duì)應(yīng)至少二個(gè)或 更多單元電池厚度總和的厚度。因此，該電池模塊的機(jī)械強(qiáng)度提升。
根據(jù)本發(fā)明，板形電池被使用為單元電池。該板形電池的典型實(shí) 例可為多個(gè)矩形電池及多個(gè)袋形電池。這些電池構(gòu)建成如下結(jié)構(gòu)，其 中可充電及放電的電極組件以密封狀態(tài)設(shè)置于矩形盒體或袋形盒體。 該電極組件以堆疊式結(jié)構(gòu)或巻筒式結(jié)構(gòu)構(gòu)建，其中多個(gè)微小孔狀分隔 器配置于對(duì)應(yīng)的負(fù)極與正極之間。較佳的是，重量輕，便宜，及有低 電解液泄露可能的該袋形電池被使用為該板形電池。
在該板形電池中，多個(gè)電極端通常可從該板形電池中電池的側(cè)突 出?；蛘?，該電極端從該電池不同的二側(cè)突出，像是該電池的上端及 下端或該電池的右側(cè)及左側(cè)。例如，該袋形電池的該電極端可為多個(gè) 電極接頭，其從該電極組成突出且暴露于該板形電池的電池組體的外 側(cè)，或多個(gè)電極導(dǎo)線，其連接于該電極接頭且暴露于該板形電池的該 電池組體的外側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的該模組盒體并無(wú)特別限制只要該單元電池可連接于 該模組盒體形成單元。例如，該模組盒體可以筒狀結(jié)構(gòu)構(gòu)建，其揭露
于韓國(guó)公開案第2005-0036751號(hào)，其以本專利申請(qǐng)案的申請(qǐng)人名義提 出。上述公開的揭露并入?yún)⒖吉q如于此完整提出。然而，根據(jù)本發(fā)明 的該模組盒體不同于該公開所揭露的該筒狀，該電池模塊中的該單元 電池以至少2x2矩陣排列，且因此，該模組盒體的厚度為兩倍或更大 于該公開所揭露的該筒狀。再者，根據(jù)本發(fā)明的該模組盒體為供該單 元電池連接成單元。因此，只有些該單元電池可連接于該模組盒體以 便達(dá)成該單元電池與該模組盒體間的機(jī)械連接。
根據(jù)本發(fā)明的該模組盒體，該單元電池間的電性連接可以許多形 式達(dá)成，取決于該單元電池的串聯(lián)及/或并聯(lián)。當(dāng)該單元電池以水平方 向排列，該單元電池的該電極端間具有大間隔距離，且因此，該單元 電池間的電性連接可利用多個(gè)連接元件達(dá)成，例如，多個(gè)匯流條或印 刷電路板(PCB)。該連接可以各種形式達(dá)成，像是熔接，焊接，及機(jī) 械連接。即使當(dāng)該單元電池以垂直方向排列，上述多個(gè)連接元件及上 述電性連接可應(yīng)用于該單元電池。然而，在后者的情況，該單元電池 的該電極端間具有小間隔距離，且因此，當(dāng)該單元電池為多個(gè)袋形電 池時(shí)，提供當(dāng)該電極端的該電極接頭或該電極導(dǎo)線彎曲以使其相互接 觸，然后該電極接頭或該電極導(dǎo)線的多個(gè)接觸部分通過(guò)熔接，焊接， 或機(jī)械連接相互緊密固定，由此達(dá)成該單元電池間的電性連接。于是， 該電池模塊電性連接的必要連接元件的數(shù)量大大減少。
在上述描述中，利用該印刷電路板的連接意指該電性連接系通過(guò) 熔接，焊接，或機(jī)械連接該單元電池的該電極端于該印刷電路板而達(dá) 成，于該印刷電路板上，該單元電池的該電極端用的連接電路同時(shí)被 印刷。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，其提供中型或大型電池組包含二或更多 上述的電池模塊。
該電池模塊通常以矩形結(jié)構(gòu)構(gòu)建，且因此，該電池模塊可以高密 度堆疊以便構(gòu)建該中型或大型電池組。根據(jù)本發(fā)明的該電池組系通過(guò) 決定該電池模塊的數(shù)量，排列該電池模塊，及電性連接該電池模塊而 制造，該電池模塊的數(shù)量系基于期望的容量及輸出。該電池模塊的排
列并無(wú)特別限制。例如，該電池模塊可以lxN矩陣，Nxl矩陣，或NaxNb 矩陣排列(其中，N， Na，及Nb各自獨(dú)立為2或以上)。較佳的是， 該電池模塊以Nxl矩陣或NaxNb矩陣排列(其中，Na<Nb)，其提高 該電池組空間性的利用。
該電池模塊于該電池組中可以各種形式電性連接。例如，當(dāng)該電 池模塊以Nxl矩陣中NaxNb矩陣排列，垂直方向的該電池模塊可以相 同方向結(jié)構(gòu)排列，其中該電池模塊相同的該電極端相互鄰近，或垂直 方向的該電池模塊可以交替方向結(jié)構(gòu)排列，其中該電池模塊相反的該 電極端相互鄰近。當(dāng)該電池模塊以相同方向結(jié)構(gòu)相互串聯(lián)，多個(gè)連接 元件，像是多個(gè)匯流條，連接于該電極端之間，同時(shí)，該連接元件斜 向跨越該電池模塊之間。當(dāng)該電池模塊以該交替方向結(jié)構(gòu)相互串聯(lián)， 多個(gè)連接元件連接于該電極端之間，同時(shí)，該連接元件垂直跨越在該 電池模塊之間。
另一方面，當(dāng)該電池模塊于水平方向以lxN矩陣或NaxNb矩陣相 互串聯(lián)，該電池模塊的該電極端利用多個(gè)連接元件，像是多個(gè)匯流條， 相互連接，同時(shí)，該電池模塊定位使得該電池模塊相反的該電極端相 互鄰近。
該電池模塊可以其他各種結(jié)構(gòu)排列及定位，其應(yīng)理解為屬于本發(fā) 明的范圍。


本發(fā)明上述及其他目標(biāo)，特征及其他優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下列伴隨圖示的 詳細(xì)描述而更清楚了解，其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電池模塊的典型圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電池組的典型圖，該電池
組包含多個(gè)電池模塊，其中之一顯示于圖l，以相同方向結(jié)構(gòu)排列。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的電池組的典型圖，該
電池組包含多個(gè)電池模塊，其中之一顯示于圖1，以交替方向結(jié)構(gòu)排列。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的還一優(yōu)選實(shí)施例的電池組的典型圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將參考伴隨的圖示詳細(xì)說(shuō)明。然而， 應(yīng)注意的是本發(fā)明的范圍不受限于例示的具體實(shí)施例。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電池模塊的典型圖。圖1 清楚地顯示了構(gòu)建該電池模塊的多個(gè)單元電池的排列以及該單元電池 間的電性連接。
參考圖1，該電池模塊100以如下結(jié)構(gòu)構(gòu)建，其中四個(gè)單元電池 200， 201， 202及203設(shè)置于模組盒體110中。第一單元電池200及第 二單元電池201于水平方向排列。第一單元電池200及第三單元電池 202于垂直方向排列，且第二單元電池201及第四單元電池203也于垂 直方向排列。換句話說(shuō)，四單元電池200, 201， 202，及203以2x2矩 陣排列以便構(gòu)建單元電池模塊IOO。因此，該電池模塊100的垂直長(zhǎng)度 (厚度)至少大于二個(gè)單元電池厚度的總和。具有上述定義厚度的電 池模塊比起如下結(jié)構(gòu)的電池模塊具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，所述結(jié)構(gòu)是指 單元電池200， 201， 202，及203只在水平方向排列，即，lx4矩陣。
在圖1所顯示的電池模塊100中，單元電池200， 201， 202，及 203以串聯(lián)結(jié)構(gòu)相互電性連接。尤其，第一單元電池200的正極端210 通過(guò)匯流條300連接到第二單元電池201的負(fù)極端221。
當(dāng)單元電池200， 201， 202，及203為袋形電池，且因此，每個(gè)
袋形電池的多個(gè)電極接頭或多個(gè)電極引線從電池單元的外表面向外突 出，另一方面，可以不用額外的匯流條實(shí)現(xiàn)第一單元電池200與第三
單元電池202間的電性連接及第二單元電池201與第四單元電池203 間的電性連接。
例如，當(dāng)?shù)谝粏卧姵?00與第三單元電池202于垂直方向排列， 以使得第一單元電池200的上表面面向第三單元電池202的下表面， 且第一單元電池200與第三單元電池202呈交替方向結(jié)構(gòu)排列，以使 得第一單元電池200的負(fù)極端220與第三單元電池202的正極端212 相鄰，如圖l所示，通過(guò)彎曲電極端220及212，可以使電極端220及 212相互直接接觸。電極端220及212的接觸區(qū)可通過(guò)熔接，焊接，或 機(jī)械連接相互牢固地固定，由此維持電極端220及212間的電性連接。 第二單元電池201的正極端211與第四單元電池203的負(fù)極端223之 間的電性連接也應(yīng)用相同的方式。因此，使用匯流條300的數(shù)量大大 降低。
另一方面，第三單元電池202的負(fù)極端222與第四單元電池203 的正極端213分別連接于外部輸入及輸出端240及230。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的中形或大型電池組。
參考圖2，電池組400以如下結(jié)構(gòu)構(gòu)建，其中四個(gè)電池模塊IOO， 101， 102， 104于垂直方向排列，即，4xl矩陣，其中的一個(gè)顯示于圖 1。各個(gè)電池模塊IOO， 101， 102，及103以相同方向結(jié)構(gòu)相互堆疊使 得電池模塊的相同電極端相互鄰近。具體來(lái)說(shuō)，第一電池模塊100的 負(fù)極端120鄰近于第二電池模塊101的負(fù)極端121。因此，當(dāng)電池模塊 100， 101， 102，及103相互串聯(lián)連接，匯流條310連接于相反的電極 端之間，同時(shí)，匯流條310斜向跨越在電池模塊100， 101， 102，及 103之間。
圖3示出了圖2所示的該電池組的變形，其中該電池組的該電池 模塊以交替方向結(jié)構(gòu)排列。
參考圖3，電池組401等同于圖2所示的電池組400，其中電池組 的電池模塊100， 101, 102，及103以4xl矩陣排列；然而，電池組 401與電池組400不同之處在于，該電池模塊以交替方向結(jié)構(gòu)排列，其 中相反的電極端相互鄰近。因此，匯流條320垂直跨越在各個(gè)電池模 塊IOO， 101， 102，及103之間，使得匯流條320連接于對(duì)應(yīng)的電極端 之間。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的電池組的典型圖。
參考圖4，電池組402包含八個(gè)電池模塊，其以4x2矩陣排列。 尤其，四個(gè)電池模塊IOO， 101， 102，及103于垂直方向排列以便構(gòu)建 第一列410，且四個(gè)電池模塊104， 105， 106，及107于垂直方向排列 以便構(gòu)建第二列420。第一及第二列410及420于水平方向排列以便構(gòu) 建一行。第一列410的電池模塊100， 101， 102，及103以與圖3相同 的交替方向結(jié)構(gòu)排列，且第二列420的電池模塊104， 105， 106，及 107以與圖3相同的交替方向結(jié)構(gòu)排列，由此達(dá)成如圖3所示的相同的 電性連接。
同時(shí)，通過(guò)利用匯流條330相互將屬于第一列410的第四電池模 塊103的負(fù)極端123與屬于第二列420的第八電池模塊107的正極端 117相連接，實(shí)現(xiàn)了第一列410與第二列420間的電性連接。第一電池 模塊100的正極端110與第五電池模塊104的負(fù)極端124連接于電池 組402的外部輸入及輸出端(圖未示)。
本發(fā)明在上文中已以優(yōu)選實(shí)施例揭露，然熟悉本項(xiàng)技術(shù)者應(yīng)理解 的是，該實(shí)施例僅用于描繪本發(fā)明，而不應(yīng)解讀為限制本發(fā)明的范圍。 應(yīng)注意的是，舉凡與該實(shí)施例等效的變化與置換，均應(yīng)設(shè)為涵蓋于本 發(fā)明的范疇內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以下文的權(quán)利要求所界定 者為準(zhǔn)。
工業(yè)利用性
由上述敘述清楚說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明的電池模塊以如下結(jié)構(gòu)構(gòu)建， 其中板形單元電池設(shè)置于電池模塊的盒體中，當(dāng)單元電池以垂直及水
平方向排列，即，以矩陣形式。因此，電池模塊的整合性高度改善。 尤其，電池模塊垂直方向的機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)一步提升，且單元電池間電性
連接必要的連接元件的數(shù)量減少了。
權(quán)利要求
1.一種用于中型或大型電池組的電池模塊，其包含多個(gè)單元電池，其中，該單元電池通常是板形單元電池，以及該單元電池相互電性連接，同時(shí)，該單元電池排列于模組盒體中以便構(gòu)建至少二列及至少二行。
2. 如權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，該單元電池以2x2矩陣， 2x3矩陣，或3x2矩陣排列。
3. 如權(quán)利要求l所述的電池模塊，其中，該板形單元電池為袋形 電池。
4. 如權(quán)利要求3所述的電池模塊，其中，通過(guò)至少一個(gè)連接元件相互電性連接水平方向上排列的該袋形電 池(單元電池)，以及通過(guò)彎曲該袋形電池的電極接頭或電極引線，從而相互電性連接 垂直方向上排列的該袋形電池，該袋形電池的電極接頭或電極引線作 為該袋形電池的電極端，以及電性接觸該袋形電池的彎曲的電極接頭 或電極引線，而不使用至少一個(gè)額外的連接元件。
5. —種中型或大型電池組，其包含如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所 述的兩個(gè)或更多的電池模塊。
6. 如權(quán)利要求5所述的電池組，其中，該電池模塊以lxN矩陣， Nxl矩陣，或NaxNb矩陣排列(其中，N, Na，及Nb的每一個(gè)是獨(dú) 立地為2或2以上)。
7. 如權(quán)利要求6所述的電池組，其中，該電池模塊以Nxl矩陣或 NaxNb矩陣排列(其中，Na<Nb)。
8.如權(quán)利要求7所述的電池組，其中，垂直方向的該電池模塊以相同的方向結(jié)構(gòu)排列，其中該電池模塊 的相同電極端相互鄰近，或垂直方向的該電池模塊以交替的方向結(jié)構(gòu)排列，其中該電池模塊 的相反電極端相互鄰近。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種用于中型或大型電池組的電池模塊，其包含多個(gè)單元電池，其中該單元電池通常為板形單元電池，且當(dāng)該單元電池排列于模組盒以便構(gòu)成至少二列及至少二行時(shí)，該單元電池相互電性連接。根據(jù)本發(fā)明，該電池模塊的整合性大為提高。尤其，該電池模塊垂直方向的機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)步提升，且該單元電池間電性連接必要連接元件的數(shù)量減少。
文檔編號(hào)H01M2/10GK101171702SQ200680016005
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2006年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月15日
發(fā)明者南宮檍, 尹汝源, 梁熙國(guó), 鄭道陽(yáng) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg化學(xué)