電池組組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電池組組件，該電池組組件包括多個(gè)單體組件，每個(gè)單體組件包括一個(gè)或多個(gè)方形電池。框架具有腿，這些腿尺寸設(shè)計(jì)并且構(gòu)造成定位在方形電池周圍。至少一個(gè)腿包括后面、彎曲的外邊緣和側(cè)面。熱傳遞片由壓縮的膨化石墨顆粒片制成。每個(gè)熱傳遞片定位成接觸至少一個(gè)方形電池的主表面，并且在彎曲的外邊緣之上彎曲。每個(gè)熱傳遞片的至少一部分固定在熱沉和側(cè)面之間。
【專利說明】電池組組件

【背景技術(shù)】
[0001]電池和單體是本領(lǐng)域中熟知的重要能量存儲裝置。電池和單體通常包括電極和位于其間的離子傳導(dǎo)電解質(zhì)。包含鋰離子電池的電池組越來越多地用于汽車應(yīng)用和各種商業(yè)電子裝置，因?yàn)樗鼈兪强沙潆姷?，并且具有很少或者沒有記憶效應(yīng)。以最優(yōu)操作溫度存儲和操作鋰離子電池是非常重要的，以允許電池保持電量以較長時(shí)間段。
[0002]存在機(jī)會來改善現(xiàn)有的電池組組件來改善操作溫度，以確保最長可能的壽命周期、額定容量、以及名義充電和放電速度。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]根據(jù)實(shí)施例的一個(gè)方面，電池組包括多個(gè)單體組件，每個(gè)單體組件包括一個(gè)或多個(gè)方形電池。框架具有腿，這些腿尺寸設(shè)計(jì)并且構(gòu)造成定位在方形電池周圍。至少一個(gè)腿包括后面、彎曲的外邊緣和側(cè)面。熱傳遞片由壓縮的膨化石墨顆粒片制成。每個(gè)熱傳遞片定位成接觸至少一個(gè)方形電池的主表面，并且在彎曲的外邊緣之上彎曲。每個(gè)熱傳遞片的至少一部分固定在熱沉和側(cè)面之間。
[0004]根據(jù)另一方面，電池組包括多個(gè)單體組件，每個(gè)單體組件包括具有相對的主表面的至少一個(gè)方形電池?？蚣芫哂卸鄠€(gè)腿，這些腿尺寸設(shè)計(jì)并且構(gòu)造成定位在方形電池周圍。流體管道沿著多個(gè)腿中的至少一個(gè)延伸。熱傳遞片由柔性石墨片制成并且具有相對的主表面。熱傳遞片具有中央部分和至少一個(gè)凸片。中央部分的第一主表面接觸方形電池的主表面的至少一個(gè)，中央部分的另一主表面至少部分地由凸片覆蓋。凸片折疊在流體管道的至少一部分之上。
[0005]此外，本實(shí)用新型還包括以下技術(shù)方案。
[0006]1.一種電池組組件，其特征在于，包括:
[0007]多個(gè)單體組件，每個(gè)單體組件包括:
[0008]至少一個(gè)方形單體；
[0009]框架，具有多個(gè)腿，這些腿尺寸設(shè)計(jì)和構(gòu)造成定位在所述至少一個(gè)方形單體周圍，所述至少一個(gè)腿包括后面、彎曲的外邊緣和側(cè)面；以及
[0010]由柔性石墨片制成的熱傳遞片，每個(gè)所述熱傳遞片定位成接觸所述至少一個(gè)方形單體的主表面并且在所述彎曲的外邊緣上彎曲；以及
[0011]熱沉，每個(gè)所述熱傳遞片的至少一部分固定在所述熱沉和所述側(cè)面之間。
[0012]2.如技術(shù)方案I所述的電池組組件，其特征在于，所述框架還包括向前延伸的鉤狀突出部和向后延伸的鉤接收部。
[0013]3.如技術(shù)方案I所述的電池組組件，其特征在于，所述柔性石墨片包括至少大約250ff/mK的平面內(nèi)熱傳導(dǎo)性。
[0014]4.如技術(shù)方案I所述的電池組組件，其特征在于，每個(gè)所述單體組件包括兩個(gè)方形單體。
[0015]5.如技術(shù)方案I所述的電池組組件，其特征在于，所述框架的兩個(gè)相對的腿包括彎曲的外邊緣。
[0016]6.如技術(shù)方案I所述的電池組組件，其特征在于，所述彎曲的外邊緣的半徑大于所述熱傳遞片的將造成破碎的最小彎曲半徑。
[0017]7.一種電池組組件，其特征在于，包括:
[0018]多個(gè)單體組件，每個(gè)單體組件包括:
[0019]具有相對的主表面的至少一個(gè)方形單體；
[0020]框架，該框架具有多個(gè)腿，這些腿尺寸設(shè)計(jì)并且構(gòu)造成定位在所述至少一個(gè)方形單體周圍；
[0021]沿著所述多個(gè)腿中的至少一個(gè)延伸的流體管道；以及
[0022]由柔性石墨片制成并且具有相對的主表面的熱傳遞片，所述熱傳遞片具有中央部分和至少一個(gè)凸片，所述中央部分的一個(gè)主表面接觸所述至少一個(gè)方形單體的所述主表面中的至少一個(gè)，所述主表面中的另一個(gè)至少部分地被至少一個(gè)凸片所覆蓋，該至少一個(gè)凸片是折疊在所述流體管道之上的至少一個(gè)凸片。
[0023]8.如技術(shù)方案7所述的電池組組件，其特征在于，所述框架還包括向前延伸的鉤狀突出部和向后延伸的鉤接收部。
[0024]9.如技術(shù)方案7所述的電池組組件，其特征在于，所述熱傳遞片包括三個(gè)凸片，每個(gè)所述凸片包圍所述流體管道。
[0025]10.如技術(shù)方案7所述的電池組組件，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)凸片覆蓋所述中央部分的一側(cè)的基本整個(gè)主表面區(qū)域。
[0026]11.如技術(shù)方案7所述的電池組組件，其特征在于，所述柔性石墨片包括至少大約250ff/mK的平面內(nèi)熱傳導(dǎo)性。
[0027]12.如技術(shù)方案7所述的電池組組件，其特征在于，每個(gè)所述單體組件包括兩個(gè)方形單體。
[0028]13.如技術(shù)方案7所述的電池組組件，其特征在于，所述多個(gè)腿中的至少一個(gè)包括通道，所述通道構(gòu)造成至少部分地接收所述管道。
[0029]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是電池組組件的立體圖。
[0031]圖2是電池組組件的頂視圖，熱沉和框架被移除，以示出堆疊的單體，其中熱擴(kuò)散器位于堆疊的單體之間。
[0032]圖3是互鎖的子組件之一的立體圖。
[0033]圖4是互鎖的子組件之一的第二立體圖。
[0034]圖5是框架的立體圖。
[0035]圖6是框架的第二立體圖。
[0036]圖7是框架、電池單體和熱沉的放大的截面圖。
[0037]圖8是替代性的電池組組件的立體圖。
[0038]圖9是圖8的電池組的互鎖的子組件的立體圖。
[0039]圖10是圖9的子組件的頂視圖。
[0040]圖11未組裝和未折疊構(gòu)造的熱傳遞片的正視圖。
[0041]圖12是圍繞熱傳遞管處于折疊構(gòu)造的熱傳遞片的側(cè)視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0042]與傳統(tǒng)方形或圓柱形單體相比，大型方形鋰離子單體具有某些優(yōu)點(diǎn)。它們不但具有更高的能量密度，而且當(dāng)單體用于多單體電池組時(shí)由于“熱”單體問題導(dǎo)致電池失效的可能性低得多。電學(xué)上，通過串聯(lián)組裝多個(gè)方形鋰離子單體以增加電壓，或者并聯(lián)組裝以增加容量，從而制成電池組組件。
[0043]在一個(gè)實(shí)施例中，方形鋰離子單體通常是矩形或正方形形狀，并且具有從大約Imm至大約1mm的厚度。更優(yōu)選地,單體具有從大約3mm至大約6mm的厚度。在電池組的一個(gè)實(shí)施例中，方形鋰離子單體具有相對的主表面，每個(gè)主表面的面積是至少8平方英寸，更優(yōu)選是至少16平方英寸的面積。在一個(gè)實(shí)施例中，面積是從大約49平方英寸至大約400平方英寸。在另一實(shí)施例中，面積從大約16平方英寸至大約2500平方英寸，并且最優(yōu)選地，面積從大約400平方英寸至大約1600平方英寸。
[0044]每個(gè)電池單體的外殼可以由硬化的金屬和/或塑料殼體制成?；蛘?，外殼可以是鋁箔層壓的塑料膜。電池單體外殼優(yōu)選以鋁箔層壓的塑料膜制成，其具有從大約20μπι至大約200 μ m的厚度。更優(yōu)選地，鋁箔層壓的塑料膜具有從大約30 μ m至大約100 μ m的厚度。最優(yōu)選地，鋁箔層壓的塑料膜具有從大約40 μ m至大約50 μ m的厚度。正電極可以是鋰離子正電極，負(fù)電極可以是鋰離子負(fù)電極，電解質(zhì)可以是鋰離子電解質(zhì)。此外，電解質(zhì)可以是液體鋰離子電解質(zhì)或聚合物鋰離子電解質(zhì)。
[0045]優(yōu)選地，鋰離子單體具有大于200wh/kg的比能量密度,更優(yōu)選大于210wh/kg,最優(yōu)選大約220wh/kg或更大。在另一實(shí)施例中，大型鋰離子單體具有至少450wh/L的能量密度，優(yōu)選至少500wh/L,更優(yōu)選至少510wh/L,最優(yōu)選至少520wh/L。在另一實(shí)施例中，大型鋰離子電池組具有至少16kWh的能量密度容量，優(yōu)選至少24kWh，更優(yōu)選至少53kWh，最優(yōu)選至少 10kWh。
[0046]如本文所用，術(shù)語“單體”或“電池單體”指的是由至少一個(gè)正電極、至少一個(gè)負(fù)電極、電解質(zhì)以及分離膜制成的電化學(xué)單體。術(shù)語“單體”和“電池單體”可互換地使用?！半姵亍被颉半姵亟M”指的是由多于兩個(gè)的單體制成的電存儲裝置。術(shù)語“電池”和“電池組”可互換地使用。
[0047]大型方形單體優(yōu)選地以堆疊構(gòu)造組裝成電池組，其中每個(gè)單體的主表面面對相鄰單體的主表面。該堆疊的布置最大化了能量密度，但無益于從單體傳遞走熱量。這對于離電池組的外表面之一較遠(yuǎn)的電池組的內(nèi)部單體來說尤其如此。為了便于熱傳遞，在堆疊的方形單體之間的空間中可以插入導(dǎo)熱片或板“熱擴(kuò)散器”。通過降低片的平面中的熱梯度，并且將熱直接傳遞給組的周圍或熱沉，熱擴(kuò)散器改善了單體的性能和壽命。
[0048]現(xiàn)在參照圖1,附圖標(biāo)記10示出且總體指示電池組。電池組10包括多個(gè)單體組件12，如同將在以下更詳細(xì)所述，單體組件12可以布置成互連的堆疊構(gòu)造。在一個(gè)實(shí)施例中，電池組還包括位于單體組件12的堆的相對側(cè)上的一對熱沉14。在其它實(shí)施例中，可提供僅一個(gè)熱沉14。應(yīng)該意識到，電池組10可以承載或包含在外殼體(未示出)中，該外殼體可以用于保護(hù)組10不受到污染、溫度、振動和/或沖擊。
[0049]在一個(gè)實(shí)施例中，熱沉14可以是具有管16或其它通道的冷板或歧管，熱傳遞流體流過該冷板或歧管。在其它實(shí)施例中，熱沉可以不包括熱傳遞流體，而是包括表面特征，諸如翅片，以增加有效的表面面積。在該實(shí)施例或其它實(shí)施例中，熱沉14可以由導(dǎo)熱金屬制成，包括例如銅或鋁。在其它實(shí)施例中，熱沉14可以由基于石墨的材料制成。在另外的實(shí)施例中，熱沉可以由壓縮膨脹天然石墨制成。在該實(shí)施例或其它實(shí)施例中，壓縮膨脹天然石墨可以是樹脂浸潰的。在該實(shí)施例或其它實(shí)施例中，熱沉14可以包括包封在其中的相變材料。在其它實(shí)施例中，熱沉14可包括裝置的外表面或殼體。
[0050]每個(gè)單體組件12可包括框架18，該框架提供結(jié)構(gòu)以承載和支撐一個(gè)或多個(gè)電池單體20以及一個(gè)或多個(gè)熱傳遞片22?？蚣?8的尺寸設(shè)計(jì)并且構(gòu)造成在其中接收一個(gè)或多個(gè)電池單體20。因此，框架18是大致矩形，由限定開放內(nèi)部26的四個(gè)腿24形成?？蚣?8可包括一個(gè)或多個(gè)向內(nèi)延伸的檐28，這些檐28構(gòu)造成在其中固定或其它方式定位電池單體20。
[0051]每個(gè)框架18可包括一個(gè)或多個(gè)向前延伸的鉤狀突出部30。每個(gè)框架18還可包括一個(gè)或多個(gè)從框架向后延伸的匹配鉤狀接收部32。以此方式，當(dāng)定位成彼此相鄰時(shí)，向前延伸的鉤狀突出部30將接合相鄰框架18的匹配鉤接合部32并且鎖在其中。因此，多個(gè)單體組件12可以簡單地組裝并且以堆疊構(gòu)造彼此附接。
[0052]在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)腿24可包括彎曲的外邊緣40。在其它實(shí)施例中，兩個(gè)相對的腿24包括彎曲的外邊緣。在其它實(shí)施例中，兩個(gè)或更多個(gè)腿包括彎曲的外邊緣。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，彎曲的外邊緣40從大致平行于腿24的后面42延伸到大致平行于腿24的側(cè)面44。在一個(gè)實(shí)施例中，彎曲的外邊緣的半徑可以在大約Imm和大約1mm之間。在其它實(shí)施例中，該半徑可以在大約Imm和大約5_之間。在這些和其它實(shí)施例中，該半徑可以小于大約10mm。在其它實(shí)施例中，該半徑小于大約5mm。彎曲的外邊緣的半徑應(yīng)該大于熱傳遞片22的最小彎曲半徑，以防止熱傳遞片的破裂。通過優(yōu)選地將石墨熱傳遞片保持為連續(xù)的形式，沒有破裂或結(jié)構(gòu)的其它分裂，增強(qiáng)了熱傳導(dǎo)性。
[0053]如可見，熱傳遞片22可以從大致平行于腿24的后面42的構(gòu)造彎曲為大致平行于腿24的側(cè)面44并與其平齊的構(gòu)造。當(dāng)組裝時(shí)，熱傳遞片22的一部分46因此定位在側(cè)面44和熱沉14之間。因此，熱傳遞片22與電池單體20的至少一個(gè)主表面操作地?zé)峤佑|，優(yōu)選地與兩個(gè)相鄰電池單體20的主表面并且還與熱沉14操作地?zé)峤佑|。以此方式，熱傳遞片22可以有效地?cái)U(kuò)散并且將熱能從電池單體20傳導(dǎo)至熱沉14，此后在熱沉14處，熱能可以傳遞至周圍空氣或以其它方式被移除。
[0054]熱傳遞片22定位在至少兩個(gè)相鄰的電池單體20之間。在一個(gè)實(shí)施例中，傳遞片22接觸電池組件12中的一個(gè)單體20的主表面以及相鄰單體組件12的單體20的主表面。盡管附圖示出了每個(gè)單體組件12具有兩個(gè)單體，但應(yīng)該懂得，每個(gè)單體組件12可包括僅一個(gè)單體20，在此情況下，熱傳遞片22定位在電池組10的每個(gè)電池單體20之間。在另外的實(shí)施例中，熱傳遞片22定位在電池組10中的每隔一個(gè)電池單體20之間。在這些實(shí)施例或其它實(shí)施例中，熱傳遞片22與電池單體20面對熱傳遞片22的主表面的至少70%接觸。在其它實(shí)施例中，熱傳遞片22與電池單體20面對熱傳遞片22的主表面的至少90%接觸。在其它實(shí)施例中，熱傳遞片22與電池單體20面對熱傳遞片22的幾乎整個(gè)主表面接觸。
[0055]彎曲的外邊緣40和側(cè)面44作為頂桿，使得熱傳遞片22在組裝期間能夠被彎曲和定位在適當(dāng)位置。上述電池組組件10可以根據(jù)以下方法有利地組裝。單體20可以定位在框架18之內(nèi)。大致平坦的熱傳遞片22可以定位成與后單體20的主表面相鄰。由于熱傳遞片22的相對柔性，它們可以原地彎曲。熱傳遞片22然后可以在彎曲的外邊緣40上彎曲并且與側(cè)面44接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，傳遞片22在至少一側(cè)上可包括粘合劑涂層。因此，當(dāng)粘合劑涂層接觸電池單體20的主表面、后面42、彎曲的外邊緣40和側(cè)面44時(shí)，熱傳遞片22可以被保持就位。然后，以上述方式，單體組件12可以固定到其它單體組件12，以產(chǎn)生電池單體堆。
[0056]每個(gè)熱傳遞片22可以可選地是薄的和片狀，具有兩個(gè)相對的主表面。在一個(gè)實(shí)施例中，熱傳遞片22可以小于大約2_厚。在其它實(shí)施例中，熱傳遞片22可以小于大約1_厚。在其它實(shí)施例中，熱傳遞片可以小于大約0.5mm厚。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，熱傳遞片22可以是一片壓縮的膨化石墨顆粒、一片石墨化聚酰亞胺或它們的組合。
[0057]每個(gè)熱傳遞片22在室溫下可以具有大于大約250W/mK的平面內(nèi)(in-plane)熱傳導(dǎo)性(在大約25°C的室溫下使用Angstrom方法測試)。在另一實(shí)施例中，熱傳遞片22的平面內(nèi)熱傳導(dǎo)性為至少大約400W/mK。在又一實(shí)施例中，熱傳遞片22的平面內(nèi)熱傳導(dǎo)性可以為至少大約550W/mK。在其它實(shí)施例中，平面內(nèi)熱傳導(dǎo)性可以從至少250W/mK到至少大約1500W/mK。進(jìn)一步優(yōu)選的是，熱傳遞片中的至少一個(gè)的平面內(nèi)熱傳導(dǎo)性是鋁的平面內(nèi)熱傳導(dǎo)性的至少大約兩倍。另外，每個(gè)熱傳遞片22可以具有相同或者不同的平面內(nèi)熱傳導(dǎo)性?？梢詫?shí)現(xiàn)以上平面內(nèi)熱傳導(dǎo)性的任何組合。在一個(gè)實(shí)施例中，石墨片材料可以從10至1500微米厚。在其它實(shí)施例中，石墨片材料可以從20至40微米厚。在例如美國專利5091025和3404061中公開了適當(dāng)?shù)氖推圃旃に?它們的內(nèi)容通過引用而結(jié)合在本文中。
[0058]在可選的實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)熱傳遞片22可以是樹脂加強(qiáng)的。樹脂可以用于例如改善熱傳遞片22的剛度和/或熱傳遞片22的不滲透性。與樹脂加強(qiáng)相結(jié)合，或者替代性地，一個(gè)或多個(gè)熱傳遞片22可包括碳和/或石墨纖維加強(qiáng)。優(yōu)選地，熱傳遞片22可包括充分量的加強(qiáng)，以輔助熱傳遞片22或者為熱傳遞片26提供結(jié)構(gòu)完整性。
[0059]熱傳遞片22是比組中用于熱擴(kuò)散的傳統(tǒng)材料(例如鋁)更順應(yīng)的材料。與單體20和用于熱傳遞片的傳統(tǒng)材料相比，熱傳遞片22的使用降低了熱傳遞片22和單體20之間的界面熱傳遞阻力。由于熱傳遞片22更順應(yīng)，具有非平坦主表面的單體20之間的界面熱傳遞比傳統(tǒng)材料更好。順應(yīng)性和導(dǎo)致的界面熱傳遞阻力的降低能夠減少或甚至不需要對熱傳遞片22的表面施加熱傳導(dǎo)油脂或膏體，而這是為了克服傳統(tǒng)材料的界面阻力所經(jīng)常采用的。
[0060]如果期望單體間電隔離，熱傳遞片22可以選擇性地在一個(gè)或兩個(gè)主表面上涂覆電絕緣膜，其中該膜充分地薄，以便不會顯著妨礙對熱傳遞片22的熱傳遞。示例性膜包括PET膜和聚酰亞胺膜。熱傳遞片還可以包括表面處理，諸如起皺或滾花，以幫助降低最小可能的彎曲半徑，而不會顯著降低其熱傳導(dǎo)性。
[0061]熱傳遞片22可以選擇性地在一個(gè)或兩個(gè)主表面上涂覆膜粘合劑，其中該粘合劑層充分地薄，以便不會顯著妨礙對熱傳遞片的熱傳遞。使用結(jié)合有粘合劑層的熱傳遞片22并且供應(yīng)到釋放襯底能夠通過“即撕即貼”應(yīng)用于各個(gè)電池單體而簡化電池組的組裝。另夕卜，組裝有結(jié)合了膜粘合劑的熱傳遞片22的電池組可以減少或基本上不需要用于防止單體在慣性力和振動下移動的封裝化合物(諸如硅樹脂或聚氨酯)，而這是在結(jié)合有傳統(tǒng)的熱傳遞材料的電池組構(gòu)造中通常所做的。
[0062]在一個(gè)實(shí)施例中，相鄰的熱傳遞片22之間或者熱傳遞片22和相鄰單體20之間的空間中的至少一個(gè)可以至少部分地填充一層相變材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，相鄰的熱傳遞片22之間或者熱傳遞片22和相鄰單體20之間的空間中的至少一個(gè)完全地填充一層相變材料。在這些或其它實(shí)施例中，熱傳遞片22之間或者熱傳遞片22和相鄰單體20之間的幾乎所有空間包括相變材料。相變材料可以自由流動并且至少部分地由熱傳遞片22所包含或約束?；蛘?，相變材料可以物理地吸收進(jìn)入承載基質(zhì)中。例如，相變材料可以被吸收和承載在壓縮膨脹石墨墊或碳泡沫中。相變材料將幫助減小電池組中的溫度變化幅度和速度。相變材料的熔化溫度范圍可以優(yōu)選地大致等于電池組內(nèi)的電池單體的推薦操作溫度范圍。適當(dāng)?shù)南嘧儾牧系囊粋€(gè)示例是石臘。
[0063]現(xiàn)在參照圖8-12，附圖標(biāo)記100示出且總體指示電池組的替代性實(shí)施例，其中，相同附圖標(biāo)記指示相同元件。電池組100包括多個(gè)單體組件112,如以上所述,單體組件112可以布置成互連的堆疊構(gòu)造。
[0064]每個(gè)單體組件112可包括框架118，該框架提供結(jié)構(gòu)以承載和支撐一個(gè)或多個(gè)電池單體20以及一個(gè)或多個(gè)熱傳遞片122?？蚣?18的尺寸設(shè)計(jì)并且構(gòu)造成在其中接收一個(gè)或多個(gè)電池單體20。因此，框架118是大致矩形，由限定開放內(nèi)部26的四個(gè)腿24形成?？蚣?18可包括一個(gè)或多個(gè)向內(nèi)延伸的檐，這些檐構(gòu)造成在其中固定或其它方式定位電池單體20。
[0065]每個(gè)框架118可包括一個(gè)或多個(gè)向前延伸的鉤狀突出部30。每個(gè)框架118還可包括一個(gè)或多個(gè)從框架向后延伸的匹配鉤狀接收部32。以此方式，當(dāng)定位成彼此相鄰時(shí)，向前延伸的鉤狀突出部30將接合相鄰框架18的匹配鉤接合部32并且鎖在其中。因此，多個(gè)單體組件112可以簡單地組裝并且以堆疊構(gòu)造彼此附接。
[0066]頂部腿24a包括凹口 134，電池單體20的電導(dǎo)線136可以延伸通過凹口 134。偵^腿24b和底腿24c包括在相對側(cè)上的通道138并且延伸其長度。如可見，以此方式，在每個(gè)框架118的兩側(cè)上形成連續(xù)的大致U形的通道。在一個(gè)實(shí)施例中，通道138的橫截面是大致半圓形。通道138構(gòu)造成在其中接收管道140。流體可以被引導(dǎo)通過管道140，以便從單體組件112移除熱能，如同將在以下更詳細(xì)所述。
[0067]熱傳遞片122包括大致矩形的中央部分142。在一個(gè)實(shí)施例中，中央部分142與電池單體20的主表面大致相同面積。熱傳遞片122還包括從中央部分142延伸的一個(gè)或多個(gè)凸片144。在圖11和12所示的實(shí)施例中，熱傳遞片122包括三個(gè)凸片144，然而，應(yīng)該懂得，可以使用更多或更少的凸片。每個(gè)凸片144構(gòu)造成在管道140的一部分上折疊并且回到中央部分142上。通過將凸片144折疊到管道140上，管道140的大部分與熱傳遞片122物理接觸，該熱傳遞片122又增加從熱傳遞片122至管道140并且最終進(jìn)入在管道140中流動的流體的熱傳遞。在一個(gè)實(shí)施例中，凸片144當(dāng)被折疊時(shí)覆蓋中央部分142的基本上整個(gè)區(qū)域。在該實(shí)施例或其它實(shí)施例中，熱傳遞片包括兩個(gè)凸片144，在其它實(shí)施例中，熱傳遞片142包括三個(gè)凸片144。凸片144可以尺寸設(shè)計(jì)并且構(gòu)造成使得凸片144的整個(gè)面積與中央部分142基本相同。在其它實(shí)施例中，凸片144可以尺寸設(shè)計(jì)并且構(gòu)造成使得凸片的整個(gè)面積是中央部分142的至少大約50%，更優(yōu)選至少大約75%，甚至更優(yōu)選至少大約90%。此外，凸片144可以尺寸設(shè)計(jì)并且構(gòu)造成以便有利地降低某些電池單體設(shè)計(jì)中固有的熱梯度。
[0068]當(dāng)組裝時(shí)，熱傳遞片122從而與管道140操作地?zé)徇B接。因此，熱傳遞片122與電池單體20的至少一個(gè)主表面操作地?zé)峤佑|，優(yōu)選地與兩個(gè)相鄰電池單體20的主表面并且還與管道140操作地?zé)峤佑|。以此方式，熱傳遞片22可以有效地?cái)U(kuò)散并且將熱能從電池單體20傳導(dǎo)至管道140，此后在管道140，熱能可以傳遞至在其中流動的流體。
[0069]熱傳遞片122定位在至少兩個(gè)相鄰的電池單體20之間。在一個(gè)實(shí)施例中，傳遞片122接觸電池組件112中的一個(gè)單體20的主表面以及相鄰單體組件112的單體20的主表面。盡管附圖示出了每個(gè)單體組件12具有兩個(gè)單體，但應(yīng)該懂得，每個(gè)單體組件12可包括僅一個(gè)單體20，在此情況下，熱傳遞片22定位在電池組100的每個(gè)電池單體20之間。在另外的實(shí)施例中，熱傳遞片122定位在電池組10中的每隔一個(gè)電池單體20之間。在這些實(shí)施例或其它實(shí)施例中，熱傳遞片122與電池單體20面對熱傳遞片122的主表面的至少70%接觸。在其它實(shí)施例中，熱傳遞片122與電池單體20面對熱傳遞片122的主表面的至少90%接觸。在其它實(shí)施例中，熱傳遞片122與電池單體20面對熱傳遞片122的幾乎整個(gè)主表面接觸。由于熱傳遞片122在自身上折疊，實(shí)際上兩個(gè)堆疊的熱傳遞片位于每個(gè)相鄰的電池單體之間。該構(gòu)造可以有利地改善相鄰電池單體之間的熱防護(hù)。
[0070]在任何一個(gè)或多個(gè)以上實(shí)施例中，熱傳遞片22/122還可以是復(fù)合材料。例如，每個(gè)熱傳遞片可包括一對石墨片，相變材料設(shè)置在一對石墨片之間。相變材料可以自由流動并且由石墨片所包含或約束。或者，相變材料可以物理地吸收進(jìn)入定位在相對的石墨片之間的承載基質(zhì)中。例如，相變材料可以被吸收和承載在壓縮膨脹石墨墊或碳泡沫中。在替代方案中，復(fù)合材料可包括固定到單個(gè)承載基質(zhì)層的單個(gè)石墨片層，該單個(gè)承載基質(zhì)層中吸收有相變材料。在其它實(shí)施例中，熱傳遞片22/122可包括單層的石墨片材料，相變材料吸收在該石墨片材料中。
[0071]以上所述的組件簡化了組裝，因?yàn)闊醾鬟f片的組裝和彎曲可以在同一步驟中實(shí)現(xiàn)，不需要工具或其它模具。此外，石墨結(jié)構(gòu)的連續(xù)性在彎曲期間不降低。另外，框架結(jié)構(gòu)允許電池單體組容易組裝和拆卸。
[0072]在該申請中提到的所有引用專利和出版物的公開內(nèi)容以引用的方式完整地結(jié)合于本文中。本文公開的各種實(shí)施例可以以它們的任意組合來實(shí)施。以上公開旨在使得本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施本實(shí)用新型。不旨在限定詳細(xì)列出本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀該描述之后變得清楚的所有可能的變型和修改。然而，所有這種修改和變型都包括在由以下權(quán)利要求所限定的本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。權(quán)利要求旨在覆蓋能夠滿足本實(shí)用新型預(yù)期目標(biāo)的以任何布置或順序指出的元件和步驟，除非上下文特別相反地指出。
【權(quán)利要求】
1.一種電池組組件，其特征在于，包括: 多個(gè)單體組件，每個(gè)單體組件包括: 至少一個(gè)方形單體； 框架，具有多個(gè)腿，這些腿尺寸設(shè)計(jì)和構(gòu)造成定位在所述至少一個(gè)方形單體周圍，所述至少一個(gè)腿包括后面、彎曲的外邊緣和側(cè)面；以及 由柔性石墨片制成的熱傳遞片，每個(gè)所述熱傳遞片定位成接觸所述至少一個(gè)方形單體的主表面并且在所述彎曲的外邊緣上彎曲；以及 熱沉，每個(gè)所述熱傳遞片的至少一部分固定在所述熱沉和所述側(cè)面之間。
2.如權(quán)利要求1所述的電池組組件，其特征在于，所述框架還包括向前延伸的鉤狀突出部和向后延伸的鉤接收部。
3.如權(quán)利要求1所述的電池組組件，其特征在于，所述柔性石墨片包括至少大約250W/mK的平面內(nèi)熱傳導(dǎo)性。
4.如權(quán)利要求1所述的電池組組件，其特征在于，每個(gè)所述單體組件包括兩個(gè)方形單體。
5.如權(quán)利要求1所述的電池組組件，其特征在于，所述框架的兩個(gè)相對的腿包括彎曲的外邊緣。
6.如權(quán)利要求1所述的電池組組件，其特征在于，所述彎曲的外邊緣的半徑大于所述熱傳遞片的將造成破碎的最小彎曲半徑。
7.一種電池組組件，其特征在于，包括: 多個(gè)單體組件，每個(gè)單體組件包括: 具有相對的主表面的至少一個(gè)方形單體； 框架，該框架具有多個(gè)腿，這些腿尺寸設(shè)計(jì)并且構(gòu)造成定位在所述至少一個(gè)方形單體周圍； 沿著所述多個(gè)腿中的至少一個(gè)延伸的流體管道；以及 由柔性石墨片制成并且具有相對的主表面的熱傳遞片，所述熱傳遞片具有中央部分和至少一個(gè)凸片，所述中央部分的一個(gè)主表面接觸所述至少一個(gè)方形單體的所述主表面中的至少一個(gè)，所述主表面中的另一個(gè)至少部分地被至少一個(gè)凸片所覆蓋，該至少一個(gè)凸片是折疊在所述流體管道之上的至少一個(gè)凸片。
8.如權(quán)利要求7所述的電池組組件，其特征在于，所述框架還包括向前延伸的鉤狀突出部和向后延伸的鉤接收部。
9.如權(quán)利要求7所述的電池組組件，其特征在于，所述熱傳遞片包括三個(gè)凸片，每個(gè)所述凸片包圍所述流體管道。
10.如權(quán)利要求7所述的電池組組件，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)凸片覆蓋所述中央部分的一側(cè)的基本整個(gè)主表面區(qū)域。
11.如權(quán)利要求7所述的電池組組件，其特征在于，所述柔性石墨片包括至少大約250ff/mK的平面內(nèi)熱傳導(dǎo)性。
12.如權(quán)利要求7所述的電池組組件，其特征在于，每個(gè)所述單體組件包括兩個(gè)方形單體。
13.如權(quán)利要求7所述的電池組組件，其特征在于，所述多個(gè)腿中的至少一個(gè)包括通 道，所述通道構(gòu)造成至少部分地接收所述管道。
【文檔編號】H01M6/42GK203950871SQ201290000750
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月15日
【發(fā)明者】R.J.韋恩, J.A.泰勒, M.D.斯馬爾奇 申請人:格拉弗技術(shù)國際控股有限公司