具有改善可靠性的電池模塊和包括該電池模塊的大中型電池組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電池模塊，該電池模塊具有被依次堆疊的呈片形的多個電池單元，其中電池模塊由被層壓和串聯(lián)地連接的兩個或者更多個六面體的單元電池形成，并且單元電池由被串聯(lián)地連接的兩個或者更多個電池單元組成，并且被彼此粘附。來自于單元電池當(dāng)中的最外面的電池單元的電極端子（最外面的電極端子）被連接到電池模塊的外部輸入/輸出端子，并且具有比剩余的電池單元的電極端子寬的豎直截面積使得能夠防止由于外部沖擊的破壞。
【專利說明】具有改善可靠性的電池模塊和包括該電池模塊的大中型電池組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池模塊，該電池模塊包括被依次堆疊的多個板狀電池單元，其中，電池模塊被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，即，在該結(jié)構(gòu)中，在六面體的電池單元被堆疊的狀態(tài)下兩個或者更多個六面體的單元電池被彼此串聯(lián)地連接，單元電池中的每一個被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，即，在該結(jié)構(gòu)中，在電池單元被彼此緊密接觸的狀態(tài)下兩個或者更多個電池單元被彼此串聯(lián)地連接，并且單元電池的最外面的電池單元的電極端子(最外面的電極端子)連接到電池模塊的外部輸入輸出端子，最外面的電極端子具有比另一個電池單元的電極端子大的豎直截面積，從而防止最外面的電極端子被外力破壞。
【背景技術(shù)】
[0002]能夠充電或者放電的二次電池已經(jīng)被廣泛地用作無線移動裝置的能源。另外，二次電池作為用于要求高輸出和大容量的裝置，諸如電動車輛(EV)、混合動力電動車輛(HEV)以及插電式混合動力電動車輛(插電式HEV)的電源，已引起了非常大的關(guān)注，已經(jīng)開發(fā)了上述這些車輛來解決由現(xiàn)有的使用化石燃料的汽油車輛和柴油車輛引起的問題，諸如空氣污染。
[0003]這樣的裝置使用具有被彼此電連接的多個電池單元的中型或大型電池模塊以提供高輸出和大容量。
[0004]優(yōu)選地，中型或大型電池模塊被制造成具有盡可能小的尺寸和重量。為此，通常使用能夠以高的集成度進(jìn)行堆疊并具有小的重量容量比的棱柱狀電池或袋狀電池作為中型或大型電池模塊的電池單元(單元電池)。特別地，當(dāng)前很多興趣都集中在使用鋁層壓片作為護(hù)套構(gòu)件的袋狀電池上，這是因?yàn)榇鼱铍姵氐闹亓枯p，袋狀電池的制造成本低，并且容易改變袋裝電池的形狀。
[0005]同時，在電池組中，當(dāng)前組成被安裝在用于車輛的電池組中的電池模塊的電池單元的電極端子具有相同的尺寸。
[0006]另外，電極端子中的每一個通常是由具有0.5_或者更小的厚度的箔形成。因此，在振動和沖擊被連續(xù)地施加到安裝在車輛中的電池組的情況下，電極端子可能被破壞。
[0007]特別地，在材料方面，由鋁形成的陰極端子呈現(xiàn)比由銅形成的陽極端子小的強(qiáng)度。結(jié)果，陰極端子呈現(xiàn)相對于外部沖擊和振動的低阻力。
[0008]另外，匯流條被固定到電池模塊。在振動被施加到電池模塊的情況下，在電池單元和電池模塊之間發(fā)生相對運(yùn)動，因此,被連接在匯流條和相對應(yīng)的電池單元之間的電極端子在結(jié)構(gòu)上比被連接在各個電池單元之間的電極端子弱。
[0009]此外，通常通過激光焊接或者超聲焊接實(shí)現(xiàn)在各個電極端子之間或者在電極端子和匯流條之間的連接，這對批量生產(chǎn)是適合的。然而，當(dāng)電極端子中的每一個的厚度增加時，對于焊接所必要的能量的量增加，另外，不良率增加。
[0010]因此，存在對于能夠防止電池單元的電極端子由于外部沖擊被內(nèi)部短路或者破壞同時提供高輸出和大容量的高度需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]技術(shù)問題
[0012]因此，已經(jīng)做出本發(fā)明以解決上述問題和尚待解決的其它技術(shù)問題。
[0013]本發(fā)明的目的是為了提供一種電池模塊，該電池模塊被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，gp，在該結(jié)構(gòu)中，單元電池的最外面的電池單元的電極端子具有比其它電池單元的電極端子大的豎直截面積，從而甚至當(dāng)外力諸如沖擊或者振動被施加到電池模塊時確保電極引線之間的連接可靠性。
[0014]本發(fā)明的另一個目的是為了提供一種包括單元電池和電池模塊的高輸出和大容量的中型或大型電池組，該中型或大型電池組能夠使電池組的重量和尺寸最小化同時有效地加強(qiáng)電池單元的低的機(jī)械剛度。
[0015]技術(shù)方案
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過提供一種電池模塊能夠完成以上和其它的目的，該電池模塊包括被依次堆疊的多個板狀電池單元，其中，電池模塊被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，即，在該結(jié)構(gòu)中，在六面體的電池單元被堆疊的狀態(tài)下，兩個或者更多個六面體的單元電池被彼此串聯(lián)地連接，單元電池中的每一個被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，即，在該結(jié)構(gòu)中，在電池單元彼此緊密接觸的狀態(tài)下，兩個或者更多個電池單元被彼此串聯(lián)地連接，并且單元電池的最外面的電池單元的電極端子(最外面的電極端子)被連接到電池模塊的外部輸入輸出端子，最外面的電極端子具有比其它電池單元的電極端子大的豎直截面積，從而防止最外面的電極端子被外力破壞。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的電池模塊中，在電池單元的電極端子當(dāng)中，被連接到外部輸入輸出端子的最外面的電極端子具有比其它電池單元的電極端子大的豎直截面積。因此，防止最外面的電極端子被外部沖擊或者振動破壞，從而大大地改善電池模塊的可靠性和安全性。另外，排除最外面的電極端子的其它電池單元的電極端子具有比最外面的電極端子小的豎直截面積。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)容易的焊接，從而實(shí)現(xiàn)容易的制造。
[0018]例如，最外面的電極端子的豎直截面積是其它電池單元的電極端子的豎直截面積的 110% 至 500%。
[0019]在優(yōu)選實(shí)例中，最外面的電極端子可以具有比其它電池單元的電極端子大的厚度。
[0020]在這樣的情況下，當(dāng)將最外面的電極端子與其它電極端子相比較時，可以考慮最外面的電極端子具有與其它電極端子相同的寬度并且具有比其它電極端子大的厚度的結(jié)構(gòu)，或者最外面的電極端子具有比其它電極端子大的寬度和厚度的結(jié)構(gòu)。前述的結(jié)構(gòu)是更優(yōu)選的。
[0021]在電池單元的電極端子當(dāng)中，被連接到外部輸入輸出端子的最外面的電極端子比如上所述的其它電池單元的電極端子厚的情況下，能夠改善電池模塊的可靠性和安全性，并且另外，容易地焊接電極端子。
[0022]同時，例如，最外面的電極端子可以被聯(lián)接到被連接到外部輸入輸出端子的匯流條。[0023]因此，在被直接地連接到匯流條的最外面的電極端子的厚度大于其它電池單元的電極端子的厚度的情況下，能夠加強(qiáng)電池模塊的結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)。
[0024]匯流條中的每一個可以由鍍有鎳的銅形成，因此匯流條可以被容易地焊接到最外面的電極端子。
[0025]在具體實(shí)例中，最外面的電極端子的厚度可以是其它電池單元的電極端子的120%至300%。具體地，如果最外面的電極端子的厚度小于其它電池單元的電極端子的厚度的120%時，難以防止最外面的電極端子被破壞，這不是優(yōu)選的。另一方面，如果最外面的電極端子的厚度大于其它電池單元的電極端子的厚度的30%，則在最外面的電極端子和匯流條之間的焊接性被降低，這不是優(yōu)選的。
[0026]更優(yōu)選地，最外面的電極端子的厚度是其它電池單元的電極端子的厚度的150%至 250%。
[0027]電池單元中的每一個的電極端子可以包括由鋁形成的陰極端子和由被鍍有鎳的銅形成的陽極端子。優(yōu)選地，陰極端子可以具有比陽極端子大的厚度。
[0028]因此，在由鋁形成的陰極端子的厚度大于由被鍍有鎳的銅形成的陽極端子的厚度的情況下，能夠加強(qiáng)材料的弱點(diǎn)。
[0029]在具體實(shí)例中，下面的表1示出每種材料的陰極端子和陽極端子的機(jī)械特性。如從表1中能夠看到的，由鋁形成的陰極端子具有比由銅形成的陽極端子低的抗拉強(qiáng)度。
[0030]〈表1>基于電池單元的用于電極引線的材料的抗拉強(qiáng)度的差別
【權(quán)利要求】
1.一種電池模塊，所述電池模塊包括依次堆疊的多個板狀電池單元，其中: 所述電池模塊被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，即，在所述結(jié)構(gòu)中，兩個或者更多個六面體的單元電池在所述六面體的電池單元被堆疊的狀態(tài)下彼此串聯(lián)地連接， 所述單元電池中的每一個被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，即，在所述結(jié)構(gòu)中，兩個或者更多個電池單元在所述電池單元彼此緊密接觸的狀態(tài)下彼此串聯(lián)地連接，并且 所述單元電池的最外面的電池單元的電極端子(最外面的電極端子)被連接到所述電池模塊的外部輸入輸出端子，所述最外面的電極端子具有比其它電池單元的電極端子大的豎直截面積，從而防止所述最外面的電極端子被外力破壞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，所述最外面的電極端子的豎直截面積是其它電池單元的電極端子的豎直截面積的110%至500%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，所述最外面的電極端子具有比其它電池單元的電極端子大的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，所述最外面的電極端子被聯(lián)接到與所述外部輸入輸出端子連接的匯流條。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池模塊，其中，所述最外面的電極端子的厚度是其它電池單元的電極端子的厚度的120%至300%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，所述電池單元中的每一個的電極端子包括由鋁形成的陰極端子和由鍍有鎳的銅形成的陽極端子。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池模塊，其中，所述陰極端子具有比所述陽極端子大的厚`度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，所述最外面的電極端子的陰極端子具有比所述最外面的電極端子的陽極端子大的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池模塊，其中，所述最外面的電極端子的陰極端子的厚度是0.3至0.5mm,并且所述最外面的電極端子的陽極端子的厚度是0.1至0.3mm,處于小于所述陰極端子的厚度的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，所述最外面的電極端子具有比其它電池單元的電極端子大的寬度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池模塊，其中，所述最外面的電極端子的寬度是其它電池單元的電極端子的寬度的130%至200%。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池模塊，其中，所述匯流條中的每一個是由鍍有鎳的銅形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊中，其中，所述板狀電池單元中的每一個被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，即，在所述結(jié)構(gòu)中，具有陰極/分隔物/陽極結(jié)構(gòu)的電極組件被安裝在由包括樹脂層和金屬層的層壓片形成的電池殼體中，并且陰極端子和陽極端子從所述電池殼體的相對端部突出。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，所述單元電池中的每一個被構(gòu)造成具有下述結(jié)構(gòu)，即，在所述結(jié)構(gòu)中，在所述電池單元彼此緊密接觸的狀態(tài)下，所述電池單元被安裝在金屬外殼中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電池模塊，其中，所述金屬外殼被聯(lián)接以完全地覆蓋單元電池堆的外部，包括所述兩個或者更多個電池單元的外部，不包括所述陰極端子和所述陽極端子。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池模塊,其中，所述金屬外殼中的每一個具有與所述單元電池堆的外形相對應(yīng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且通過組裝和緊固而使所述金屬外殼彼此聯(lián)接。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池模塊，其中，所述金屬外殼的分段聯(lián)接部被構(gòu)造成具有凹凸式緊固結(jié)構(gòu)，即，在所述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)在所述金屬外殼彼此接觸以便彼此面對的狀態(tài)下所述金屬外殼被彼此推動時，通過彈性聯(lián)接而使所述金屬外殼被彼此接合。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，所述金屬外殼中的每一個由金屬片形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，所述單元電池中的每一個被構(gòu)造成具有其中兩個電池單元彼此串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，通過將第一單元電池的電極端子的末端和第二單元電池的電極端子的末端彎曲成當(dāng)在截面中看時的“η ”形狀并且焊接其重疊部分，實(shí)現(xiàn)在所述單元電池之間的串聯(lián)連接。
21.一種高輸出且大容量的電池組，基于輸出和容量，所述電池組包括兩個或者更多個根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電池組，其中，所述電池組被用作用于電動車輛、混合動力電動車輛和插電式混合動力電動車輛的電源。
【文檔編號】H01M2/26GK103688391SQ201280035381
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月25日
【發(fā)明者】盧泰煥, 崔晙碩, 張珉哲, 申寅撤, 李珍圭, 姜達(dá)模, 金汝珍, 金性泰, 金臺爀 申請人:株式會社Lg化學(xué)