專利名稱：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能及交通工具動力領(lǐng)域的日益親睞，所占市場份額亦越來越大；同時在軍事裝備領(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， 單體容量由五安時以下發(fā)展到數(shù)百安時以上，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了新的發(fā)展機(jī)遇， 同時也對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，由于電池模塊內(nèi)連接點越少，需要控制的點也越少，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)致能量輸出時電池單體之間動態(tài)均衡差，從而隨著使用時間的延長性能分化。同時由于電池單體數(shù)量較多，會導(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。為了解決上述問題， 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個單體電池采用二級均衡并聯(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的電池單體至電池模塊輸出端的差異性問題，從而保證電池單體的電性能穩(wěn)定性，同時具有高容量、高比能量、機(jī)械強(qiáng)度高、性能可靠的優(yōu)點。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)路線是采用大容量聚合物鋰離子電池單體二級均衡并聯(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；一個電池單元包括裝入殼體的數(shù)個電池單體；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，其特征在于每個電池單元由2-6個電池單體組成，每個電池模塊包含 3-9個電池單元。進(jìn)一步，其特征在于電池模塊包含不超過30個電池單體。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為長度方向，與模塊充放電時到極柱的電流移動方向平行。多個電池極柱設(shè)置在匯流排的兩側(cè)，并呈直線排列，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，因而每個電池單元和與之最近的正負(fù)極柱形成一個獨立的電流通道，并且每個電池單元形成的電流通道具有相同的電阻，從而各個電池單元在輸入輸出電流時具有具有等效的電路結(jié)構(gòu)。電池單體采用高分子樹脂材料進(jìn)行封裝，對強(qiáng)度較低，相對容易磨損、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應(yīng)、負(fù)極與負(fù)極對應(yīng)的順序，放置于電池單元的殼體中，一個電池單元由2-6個電池單體組成，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面開有通孔，保證單體之間的通風(fēng)和散熱。同時，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，同時滿足了鋰離子電池極片的膨脹對空間的要求。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，在底部開有方形槽，在方形槽內(nèi)開有數(shù)個通孔，將方頭螺釘垂直穿過通孔， 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€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形槽與螺釘相對應(yīng)。讓后按順序依次將電池極耳彎折，保持每個U性槽穿過螺釘，并且彎折后的極耳與地板保持平行。將每個螺釘穿過電池單體上并聯(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、負(fù)負(fù)相對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)測系統(tǒng)引出的溫度、電壓檢測線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 70. 2110、110,2110,5110,10110 充電、2110 放曲線80. 2110恒流恒壓充電，0.21 10恒流放電循環(huán)500次曲線圖
具體實施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的實施效果較好的優(yōu)選實施例。實施例1 采用本公司生產(chǎn)的500Ah電池單體，采用環(huán)氧樹脂材料對邊框進(jìn)行封裝，固化完全后將電池單體極耳沖出5個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。一個電池單元由4 個500Ah電池單體組成，將電池單體按照正極與正極對應(yīng)、負(fù)極與負(fù)極對應(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面開有通孔，保證電池的散熱。同時，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足電池的通風(fēng)、散熱的要求，同時可滿足鋰離子電池充放電時極片膨脹對空間的要求。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，在底部開有方形槽，在方形槽內(nèi)開有數(shù)個通孔，將方頭螺釘垂直穿過通孔， 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€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形槽與螺釘相對應(yīng)。讓后按順序依次將電池極耳彎折，保持每個U性槽穿過螺釘，并且彎折后的極耳與地板保持平行。將每個螺釘穿過電池單體上并聯(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個電池單元按照正正相對、負(fù)負(fù)相對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個正極、4個負(fù)極極柱的的正、負(fù)極匯流排(如圖5所示) 分別穿過電池單體并聯(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)測系統(tǒng)引出的溫度、電壓檢測線分別固定在單體電池和匯流排上。該實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恒流放電曲線如圖6所示。該實施例的0. 211Q、11Q、211Q、511Q、1011Q恒流恒壓充電、211Q恒流放曲線如圖7所示。該實施例的0. 2110恒流恒壓充電，0. 2110恒流放電循環(huán)500次曲線如圖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；一個電池單元包括裝入殼體的數(shù)個電池單體；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，其特征在于每個電池單元由2-6個電池單體組成，每個電池模塊包含3-9個電池單元。
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30個電池單體。
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。其中模塊采用二級均衡并聯(lián)結(jié)構(gòu)。電池模塊由數(shù)個電池單元并聯(lián)組成，各個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)個經(jīng)過樹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)測系統(tǒng)。該結(jié)構(gòu)電池模塊比能量高，能量輸出時模塊內(nèi)單體動態(tài)均衡性好。同時具有結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械強(qiáng)度高的優(yōu)點，能夠滿足電池模塊的高沖擊、振動的要求，容量可達(dá)2000-10000Ah。
文檔編號H01M10/058GK102340033SQ20111029459
公開日2012年2月1日 申請日期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) 申請人:北京神州遠(yuǎn)望科技有限公司