CN100369295C - 二次电池组件和在该组件中使用的端板 - Google Patents

Abstract

一种二次电池组件，它包括：在一个电池组中彼此邻近放置的单元电池，该电池组具有最外的表面；放置在该最外的表面中的一个上的第一个端板；放置在该最外的表面中的另一个上的第二个端板；通过紧固件固定在该第一个端板和该第二个端板上的一个连接杆；该第一个端板的厚度比该第一个紧固件的厚度小。

Description

二次电池组件和在该组件中使用的端板

技术领域

本发明涉及二次电池，更具体地说，涉及通过将多个单元电池互相连接构成的一个电池组件。

背景技术

与不能充电的一次电池不同，二次电池是可以再充电的。已经制造了各种形状的二次电池，例如圆柱形状，方形状等。

容量小的二次电池作为各种便携式的小尺寸的电子装置-例如移动电话，笔记本电脑和摄录像机的电源使用。大容量的二次电池普通作为混合式汽车等的电机驱动电源使用。

每一个都具有高输出的多个二次电池通常互相串联连接，构成一个大容量的二次电池。该大容量的二次电池可以用于诸如需要大的功率的装置-例如电动汽车等一类的驱动电机中。

这样，一个大容量的二次电池(以后，在整个说明书中，简单地称为电池组件)由多个互相串联连接的二次电池(以后，在整个说明书中，简单地称为单元电池)组成。

每一个单元电池包括一个电极组件，一个壳体，一个盖组件和阳极与阴极端子。在该电极组件中，一个阳极板和一个阴极板层叠，其间放置一个隔板。该壳体具有放置该电极组件的一个空间。该盖组件与该壳体连接，以屏蔽该壳体。该阳极和阴极端子与向着该盖组件突出，并设置在该电极组件中的阳极和阴极板的集电器电气上连接。

多个单元电池放置成一行，在相邻的单元电池的阴极和阳极端子之间，导电体通过螺母连接，并形成一个电池组件。

在上述的电池组件中，几个至几十个单元电池互相连接，构成一个电池组件。因此，要使用一块端板，将层叠的单元电池固定。

该端板放置层叠的单元电池的最外侧，利用连接杆和螺母固定，并锁紧。单元电池固定在该端板之间。根据这个结构，该端板受到螺母加的大的应力。

如果为了保证该端板的强度，利用高强度的材料制造该端板，则该端板和电池组件的制造成本增加。为了这个理由，一般增加该端板的厚度，增加该端板的强度，以防止该端板的变形或破坏。

然而，如果增加端板的厚度，则电池组件的总重量增加，使安装该电池组件的装置的性能降低。

为了改善该装置的性能，减小在诸如混合式电动汽车(HEV)，电动自行车，电动小型摩托车等一类装置中使用的驱动电机的二次电池的重量是有利的。然而，根据该相关的技术，存在增加该电池组件的重量和减小该电池组件的输出的问题，因此，一般不使用这些电池组件来驱动这种电机。

发明内容

因此，本发明的一些实施例减小该电池组件和在该电池组件中使用的端板的重量。

通过增加端板上应力集中的部分的强度，可以减小该电池组件的重量和可以防止该端板由于应力作用而变形或破坏。

本发明提供一种二次电池组件，包括：

在电池组中彼此邻近放置的单元电池，该电池组具有最外的表面；

放置在该最外的表面中的一个上的第一端板；

放置在该最外的表面中的另一个上的第二端板；

从该第一端板和该第二端板的边缘突出出来的多个紧固件；和

通过该紧固件固定在该第一端板和该第二端板上的连接杆；

其中，该第一端板的厚度比从该第一端板突出的至少一个紧固件的厚度小，并且该第二端板的厚度比从该第二端板突出的至少一个紧固件的厚度小。

优选，至少一个最外的表面设置在层叠的单元电池上。

优选，它还包括分别放置在相应的单元电池之间的障碍肋。

优选，至少一个最外的表面放置在一个障碍肋上。

优选，它还包括在第一方向从单元电池延伸出来的端子，其中，该第一端板还包括与该最外的表面中的一个接触并且尺寸相应于该最外的表面中的一个的尺寸的平板件；和

其中，至少两个紧固件沿着该第一方向在该平板件的相反的端部突出出来，并且具有其上作出通孔的表面。

优选，该二次电池组件具有顶部边缘、底部边缘和相对的侧边缘，该二次电池组件还包括从该二次电池组件的顶部边缘伸出的端子；其中，形成至少两个紧固件，使它们从第一端板的相对的侧边缘上突出出来。

优选，它还包括在第一方向上从该单元电池伸出的端子；其中，形成至少两个紧固件，使它们沿着该第一方向从该第一端板的相反的端部突出出来。

优选，该连接杆包括在其端部上作出的螺纹，该螺纹由紧固螺母紧固。

优选，该第一端板在连接部分处与至少一个紧固件连接，其中，该连接部分的横截面为圆弧形。

本发明提供一种二次电池组件，包括：

层叠在电池组中的单元电池，该电池组具有最外的表面；

端板，每一块端板放置在该电池组的最外的表面上；和

彼此固定各端板使得应力集中在端板的应力区域中的连接杆和螺母；

其中，该端板具有位于端板的应力区域中的增强部分。

优选，该增强部分由强度比该端板的另一部分大的材料制成。

优选，该增强部分靠近该连接杆和螺母。

优选，还包括：

在至少一块端板上的平板件，该平板件靠近该电池组的最外表面；和

放置在该平板件上并且互相相对的紧固件，该紧固件的拉伸强度比该平板件大，并且至少一个紧固件在其中心作出供连接杆通过用的孔。

优选，它还包括在该孔周围形成的孔周边部分，该孔周边部分由强度比该平板件大的材料制成。

优选，该孔周边部分由强度比至少一个紧固件大的材料制成。

优选，至少一个紧固件由铝3003制成。

优选，该孔周边部分由不锈钢304制成。

优选，该二次电池组件具有顶部边缘，底部边缘和多个相对的侧边缘，该二次电池组件还包括从该二次电池组件的顶部边缘伸出的端子；其中，形成至少两个紧固件，使它们从至少一个端板的相对的侧边缘上突出出来。

优选，还包括在第一方向上从单元电池突出出来的端子，其中，在该第一方向上，该紧固件在至少一块端板的相对的末端上突出出来。

根据本发明的一个方面，一种二次电池组件，它包括：在一个电池组中彼此邻近放置的单元电池，该电池组具有最外的表面；放置在该最外的表面中的一个上的第一端板；放置在该最外的表面中的另一个上的第二端板；通过该紧固件固定在该第一端板和该第二端板上的一个连接件；该第一端板的厚度比该第一个紧固件的厚度小。

这样，可以减小端板的厚度和减小电池组件的重量。

在一个实施例中，形成端板，使该端板具有可耐受所加的应力的最小厚度，同时将该单元电池压紧在一起，使它们彼此靠近放置。

另外，在一个电池组件中，在单元电池之间设置电池障碍肋，使得在该单元电池之间保持预先确定的间隔，并且冷却介质可在它们之间循环。

该最外的表面可以设置在一个层叠的单元电池或一个障碍肋上。

紧固件可以作成在一个端板的侧边末端突出，彼此相对，并且，形成该紧固件的位置可以为该端板的侧向末端的中心部分或在前端上。在一个实施例中，该端板的前端表面可均匀地将压力加在该单元电池上。该紧固件的位置和数目可以改变。

在设在该单元电池上的端子朝上的状态下，该紧固件可以放置在该单元电池的两侧面和顶部和底部表面上。

该紧固件的前端表面可以带有一个连接杆可通过的孔。

该连接杆可以为螺钉形式，并可通过将螺母固定在该连接杆的末端上作出的螺纹上而固定。

该端板和该紧固件之间的连接部分的横截面可以为圆弧形。

因此，在各个实施例中，加在该连接部分上的拉力可以均匀地分散，可以防止该紧固件由于集中的拉力造成破坏或变形。

在一个实施例中，该端板具有一个平板件，其尺寸与方形的单元电池的侧面的尺寸相适应，并与该单元电池的侧面接触。紧固件在该平板件的上端和下端突出出来。每一个紧固件有一个作出一个通孔的前端表面。另外，该平板件的厚度比该紧固件小。

在一个实施例中，在该端板中，该平板件和该紧固件之间的连接部分具有圆弧形横截面。

在一个实施例中，拉力集中的该端板的一部分由强度大的材料制成。

根据本发明的另一个方面，二次电池组件包括：多个单元电池；每一块都放置在该多个单元电池层叠的一个电池组的最外侧上的端板；插入该端板中的连接杆；和将该连接杆固定在该端板上的螺母。

该端板包括通过一个单元电池的一个平板件。紧固件设在该平板件的二个前部末端上，彼此相对。在该紧固件的中心作出连接杆通过的孔。孔周边部分位于该孔的周边上，并且螺母将力加在该孔周边部分上。

该连接杆与螺母连接，锁紧该紧固件，使该平板件将压力给予电池组，并且螺母将大的应力加在该孔周边部分上。另外，加在该孔周边部分上的力传递至该紧固件，并向着该电池组的内侧传递。

在一个实施例中，带有较大应力的该紧固件，利用拉伸强度比该平板件大的材料制成。同样，由螺母直接加力的该孔周边部分可以利用拉伸强度比该平板件大的材料制成。在一个实施例中，该孔周边部分可以利用拉伸强度比紧固件大的材料制成。

根据本发明的各种二次电池组件可以用作在诸如HEV，电动汽车(EV)，无绳吸尘器，电动自行车，电动小型摩托车等一类利用电机工作的装置中，作为驱动电机的能源。但本发明不是仅限于此。

附图说明

从下面结合附图对实施例例子的说明中，将可了解本发明的实施例的这些和/或其他方面和特点。其中：

图1为表示根据本发明的一个实施例的二次电池组件的结构的透视图；

图2为图1所示的二次电池组件的横截面的示意性侧视图；

图3为表示图1和图2所示的二次电池组件的端板的结构的横截面图；

图4为表示根据本发明的另一个实施例的二次电池组件的结构的透视图；

图5为表示根据本发明的另一个实施例的二次电池组件的结构的分解透视图；

图6为表示图5所示的二次电池组件的端板的结构的正视图；

图7为表示根据本发明的再一个实施例的二次电池组件的结构的分解透视图；和

图8为表示根据本发明的一个实施例，驱动一个电机的二次电池组件的示意性方框图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施例的例子，使这些例子能够容易地被业内人士制造和使用。然而，本发明不是仅限于所述的实施例的例子，可以用各种形式实施。

参见图1，根据本实施例的电池组件10为大容量的电池组件，并包括以预先确定的间隔连续地设置的多个单元电池11。

在下述的实施例的例子中，每一个单元电池11为一个方形的单元电池，但本发明不是仅限于此。

在这个实施例中，该方形的二次电池包括单元电池11，每一个单元电池11具有一个层叠着阳极板和阴极板的一个电极组件。在该阳极和阴极板之间放置一个隔板。该二次电池的结构可使充入和放出预先确定量的电力。

在单元电池11之间设有电池障碍肋12，使得在单元电池11之间保持一个间隔，和冷却介质可在该单元电池11之间循环。

因此，多个单元电池11是在它们被放置在该单元电池之间的电池障碍肋12以预先确定的间隔彼此隔开的状态下连续地放置的，以构成一个电池组。

二个端板20紧密地结合在位于构成该电池组的单元电池11的最外侧上的单元电池11的外表面上，并且该电池组由与端板20连接用的连接杆30固定，形成一个电池组件10。

如图2所示，该端板20的尺寸与单元电池11的前表面的尺寸相适应，并且包括一个平板件21和紧固件22。该平板件21靠近该单元电池的前端表面，而该紧固件22与该平板件21的上端和下端作成一个整体，并向着该平板件21的外侧突出。

以后，将该平板件21的上端定为前端，它在设在该单元电池11中，并向外突出的端子由纸面向着上侧的状态下，与该单元电池的上端相应。另外，将该平板件21的下端定义为与该单元电池的下端相应的前端。

现在更详细地说明紧固件22和连接杆30的安装结构。在紧固件22的前端表面上作出插入连接杆30的孔24。该连接杆30为螺钉形式，在其前端作出螺纹。该连接杆30穿过该紧固件22的孔24，并通过螺母31固定在该紧固件22上。

这样，如果该连接杆30穿过该紧固件22的孔24，并通过螺母31固定在紧固件22上，则该单元电池被在电池组的两个侧面上的端板20锁紧和固定。

从图3中可更详细地看出，平板件21的厚度d比紧固件22的厚度D小。连接杆30安装在产生应力的紧固件22上。这样，该紧固件22的厚度D增加，可以保证克服应力的刚度。另外，该平板件21的厚度d减小，使该端板20的重量减小。这样，可以减小电池组件10的重量。

因此，单元电池11的紧固力可以增加，结果使该电池组件10的重量轻。

另外，如图3所示，在该平板件21和端板20的紧固件22之间的连接部分23的结构为向着沿着厚度方向的内侧具有圆弧形横截面，使得向着该内侧成为凹形。

因此，该端板20和紧固件22可以互相平稳地连接，与该端板20和紧固件22的厚度差别没有关系。另外，加在连接部分23上的应力，在圆弧形状的整个连接部分23上分散，因此可以防止该连接部分23，因应力集中而被切断。

根据电池组件10′的另一个实施例，如图4所示，紧固件22′在该平板件21′的两侧末端突出，并且该连接杆30′穿过该紧固件22′，利用螺母31′固定。

在这个实施例中，该平板件21′的侧面末端定义为前端，它与在每一个单元电池11的端子向着图4的上侧放置的状态下，外侧单元电池的左侧和右侧相应。

除了在平板件21′上形成紧固件22′的位置以外，端板20′和电池组件10′的结构的剩余部分与图1～3所示的实施例的结构相同。图4中没有表示的标号与图1～3中所述的标号相同，因此省略其进一步的说明。

现参照图1～4说明具有上述结构的电池组件10，10′的工作。

多个单元电池11和放置在该多个单元电池11之间的电池障碍肋12层叠成一行，并构成一个电池组。根据这些实施例的端板20，20′分别放置在该电池组的单元电池11之间的最外侧的单元电池11上。

在这种状态下，该连接杆30，30′穿过该紧固件22，22′的孔24，在端板20，20′上突出出来。

另外，螺母31，31′固定在该连接杆30，30′的前端，该连接杆30，30′则通过孔24，向着该端板20，20′的紧固件22，22′的外侧突出，将该电池组锁紧。结果，可以整体地将多个单元电池11和电池障碍肋12互相固定。

当这样装配的紧固件22，22′由连接杆30，30′和螺母31，31′向内锁紧时，在该端板20，20′和紧固件22，22′之间的连接部分23上有拉力作用。然而，加在该连接部分23上的应力在圆弧形状的整个连接部分23上分散，因此应力不集中在一个位置。

现参照图5和图6，说明根据另一个实施例的电池组件10″的端板。端板20″包括一个靠近单元电池11放置的平板件21″和设在该平板件21″的上端和下端上的紧固件22″。每一个紧固件22″的中心作出一个孔24″。在紧固件的中心和孔的周边部分25″上作出每一个孔24″，连接杆通过该孔插入。

根据本实施例的端板20″的厚度比相关技术中的端板小。紧固件22″利用强度比平板件21″高的材料制成。另外，孔周边部分25″利用强度比该平板件21″大的材料制成。

在一个实施例中，孔周边部分25″利用强度比紧固件22″大的材料制成。

结合强度互相不同的不同材料的方法没有特别的限制。例如，可以使用利用钢复合材料，复合钢等各种已知方法结合不同的材料。

因此，在根据这个实施例的端板20″中，在应力集中的部分，使用强度比由钢板制造的现有的端板20″高的材料。结果，即使端板20″的厚度减小，也可以耐受由螺母31″和连接杆30″所加的应力。

在本实施例中，在该端板20″的平板件21″由便宜的和拉伸强度为100MPa的钢板制造的情况下，该紧固件22″可以由拉伸强度为150MPa和根据日本工业标准(JIS)的铝合金3003制成。该孔周边部分25″可以用拉伸强度为300MPa和根据韩国工业标准(KS)的不锈钢304制成。

如在上述实施例中一样，当拉力集中的部分利用拉伸强度和剪切强度都大的材料制成时，可将端板20″的厚度减小至在相关技术中的端板正常厚度的(1/3～1/2)的范围。

如上所述，紧固件22″，22不但可在平板件21″的上端和下端上形成，而且如图7所示，可在平板件21的二个侧面末端上形成。

在图5～7所示的实施例中，如果端板20″，20锁紧电池组和该电池组固定，则紧固在连接杆30″，30上的螺母31″，31直接将压力加在该孔周边部分25″，25上。这时，由于该孔周边部分25″，25由强度足以耐受压力拉伸的材料制成，因此该端板20″，20不易由于压力拉伸而变形或破坏。

另外，由于加在该孔周边部分25″，25上的拉力传递至紧固件22″，22，因此拉力从与该孔周边部分25″，25接触的部分加在电池的内侧。

这时，由于紧固件22″，22由强度比钢材大的材料制成，因此它可耐受压力拉伸。该紧固件22″，22将拉力传递至平板件21″，21，使该平板件21″，21可充分地将压力向着内侧加在该单元电池上。

因此，可以更稳定地结合二次电池组件10″，10，并可以防止端板20″，20由于所加的应力而产生变形和破坏。

另外，端板20″，20的重量减小，可以改善安装该电池组件的装置的性能。

图8为如上所述的，驱动一个电机50的二次电池组件10的示意性方框图。

根据本发明的所述实施例，可以减小电池组件的重量，因此可以增加其输出。

另外，由于紧固单元电池时产生的应力分散，因此可以防止电池组件由于应力集中而破坏。结果可提高该电池组件的可靠性。

根据本发明的电池组件可以有效地用作在诸如HEVs，EVs。无绳吸尘器，电动自行车，电动小型摩托车等一类需要高输出/大容量的装置中驱动电机用的电池。然而，本发明不是仅限于这些应用。

虽然以上结合实施例的例子详细说明了本发明，但应理解，本发明不是仅限于所述的示例性实施例。业内人士知道，在不偏离由所附的权利要求书及其等价文件确定的本发明的精神或范围的条件下，可对本发明作各种改造和改变。

Claims (19)

1.一种二次电池组件，包括：

在电池组中彼此邻近放置的单元电池，该电池组具有最外的表面；

放置在该最外的表面中的一个上的第一端板；

放置在该最外的表面中的另一个上的第二端板；

从该第一端板和该第二端板的边缘突出出来的多个紧固件；和

通过该紧固件固定在该第一端板和该第二端板上的连接杆；

其中，该第一端板的厚度比从该第一端板突出的至少一个紧固件的厚度小，并且该第二端板的厚度比从该第二端板突出的至少一个紧固件的厚度小。

2.如权利要求1所述的二次电池组件，其特征为，至少一个最外的表面设置在层叠的单元电池上。

3.如权利要求1所述的二次电池组件，其特征为，它还包括分别放置在相应的单元电池之间的障碍肋。

4.如权利要求3所述的二次电池组件，其特征为，至少一个最外的表面放置在一个障碍肋上。

5.如权利要求1所述的二次电池组件，其特征为，它还包括在第一方向从单元电池延伸出来的端子，其中，该第一端板还包括与该最外的表面中的一个接触并且尺寸相应于该最外的表面中的一个的尺寸的平板件；和

其中，至少两个紧固件沿着该第一方向在该平板件的相反的端部突出出来，并且具有其上作出通孔的表面。

6.如权利要求1所述的二次电池组件，其特征为，该二次电池组件具有顶部边缘、底部边缘和相对的侧边缘，该二次电池组件还包括从该二次电池组件的顶部边缘伸出的端子；其中，形成至少两个紧固件，使它们从第一端板的相对的侧边缘上突出出来。

7.如权利要求1所述的二次电池组件，其特征为，它还包括在第一方向上从该单元电池伸出的端子；其中，形成至少两个紧固件，使它们沿着该第一方向从该第一端板的相反的端部突出出来。

8.如权利要求1所述的二次电池组件，其特征为，该连接杆包括在其端部上作出的螺纹，该螺纹由紧固螺母紧固。

9.如权利要求1所述的二次电池组件，其特征为，该第一端板在连接部分处与至少一个紧固件连接，其中，该连接部分的横截面为圆弧形。

10.一种二次电池组件，包括：

层叠在电池组中的单元电池，该电池组具有最外的表面；

端板，每一块端板放置在该电池组的最外的表面上；和

彼此固定各端板使得应力集中在端板的应力区域中的连接杆和螺母；

其中，该端板具有位于端板的应力区域中的增强部分。

11.如权利要求10所述的二次电池组件，其特征为，该增强部分由强度比该端板的另一部分大的材料制成。

12.如权利要求10所述的二次电池组件，其特征为，该增强部分靠近该连接杆和螺母。

13.如权利要求10所述的二次电池组件，其特征为，还包括：

在至少一块端板上的平板件，该平板件靠近该电池组的最外表面；和

放置在该平板件上并且互相相对的紧固件，该紧固件的拉伸强度比该平板件大，并且至少一个紧固件在其中心作出供连接杆通过用的孔。

14.如权利要求13所述的二次电池组件，其特征为，它还包括在该孔周围形成的孔周边部分，该孔周边部分由强度比该平板件大的材料制成。

15.如权利要求14所述的二次电池组件，其特征为，该孔周边部分由强度比至少一个紧固件大的材料制成。

16.如权利要求13所述的二次电池组件，其特征为，至少一个紧固件由铝3003制成。

17.如权利要求14所述的二次电池组件，其特征为，该孔周边部分由不锈钢304制成。

18.如权利要求13所述的二次电池组件，其特征为，该二次电池组件具有顶部边缘，底部边缘和多个相对的侧边缘，该二次电池组件还包括从该二次电池组件的顶部边缘伸出的端子；其中，形成至少两个紧固件，使它们从至少一个端板的相对的侧边缘上突出出来。

19.如权利要求13所述的二次电池组件，其特征为，还包括在第一方向上从单元电池突出出来的端子，其中，在该第一方向上，该紧固件在至少一块端板的相对的末端上突出出来。

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