CN100405634C - 二次电池及具有二次电池的二次电池模块 - Google Patents

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Abstract

一种二次电池包括具有正电极、负电极和隔板的电极组件，以及在其中安装该电极组件的壳体。该壳体具有多个通道，适于与相邻二次电池的通道一起形成流体路径。

Description

二次电池及具有二次电池的二次电池模块
技术领域
本发明涉及二次电池，特别地，涉及二次电池的壳体。
背景技术
和一次电池不同，二次电池是可再充电的。二次电池可以分为低容量电池和高容量电池，其中低容量电池用作例如蜂窝电话、便携式计算机和可携式摄像机的小型便携式电器设备的电源，而高容量电池用作驱动混合电动车等中的电动机的电源。
二次电池可以形成多种形状，例如圆柱形和棱柱形。为了驱动需要高电能的电动车的电动机，多个高容量二次电池彼此相连，从而形成电池模块。
因为电池模块是通过互联多个二次电池构成的，所以应该很好地发散在各自二次电池中产生的热量。特别地，当使用电池模块驱动电子洗涤机、电动小型摩托车或机动车(电动车或混合电动车)的电动机时，充分的散热非常重要。
如果热量不能充分散掉，从二次电池产生的热量会引起电池模块整个温度的升高，因此，具有该电池模块的装置可能会出现故障。
特别地，在电池模块用于机动车的情况下，电池在强电流下充电放电，在使用过程中由于二次电池内部反应产生的热量可能升高到相当大的程度。这严重影响了电池的固有属性，并恶化了它们的固有容量。
随着二次电池的内部压力由于其内部化学反应而升高，电池的形状可能扭曲，以致影响了它的固有属性。当电池的宽度与长度的比值变成相似于棱柱形二次电池的宽度与长度的比值时，这个问题可能特别地严重。
因此，常规的电池模块具有设置在相邻二次电池之间的障壁，以支撑电池并产生用于流通冷空气的间隙。这样，可以冷却二次电池，并防止它们的结构变形。
然而，附加障壁使得二次电池模块的体积增大，这通常是不愿意看到的，因为电池模块安装在限定的区域内。此外，形成障壁需要更多的加工步骤，这会导致产品成本增加以及价格竞争力降低。
发明内容
本发明提供一种二次电池，在二次电池模块的构造过程中不使用单独的电池障壁而具有提高的散热效率。
该二次电池包括具有正电极、负电极和隔板的电极组件，以及用于在其中安装该电极组件的壳体。该壳体具有多个通道，以当相邻壳体的通道对齐时形成流体路径。所述通道由形成在所述壳体表面上的凹入部分和一对凸起部分形成。所述凹入和凸起部分由所述壳体表面上间隔开的肋形成，并且所述肋整个地与所述壳体形成为一体。所述肋的上表面具有平坦的形状。所述肋沿着平行于所述壳体的纵向高度设置。所述肋具有梯形的纵向横截面形状。所述通道对称地形成在所述壳体彼此相对设置的表面上。所述壳体具有一对彼此相对设置的开口部分，并且所述壳体通过注入成型法形成。
二次电池模块包括多个如上所述的二次电池。相邻的二次电池设置成第一电池的各自肋面对并粘附第二电池的各自肋。可替代地，所述相邻二次电池可以设置成所述电池之一的各自肋设置并粘附在另一电池的各自肋之间。
附图说明
图1是根据本发明一个示例性实施例的二次电池的透视图。
图2是根据图1实施例的二次电池的分解透视图。
图3是沿着图1的II-II线得到的二次电池的部分截面图。
图4A和图4B是肋的可替代实施例的截面图。
图5是根据本发明另一示例性实施例的二次电池模块的示意截面图。
图6是根据本发明一个实施例的二次电池模块的部分透视图，示出了二次电池的布置。
图7是图6所示的二次电池布置结构的部分截面图，示出了相邻二次电池彼此的紧密粘附状态。
图8是二次电池可替代布置结构的部分截面图，示出了相邻二次电池彼此紧密粘附的状态。
图9是示出根据本发明一个实施例的二次电池组驱动电动机的示意框图。
具体实施方式
参见图1和图2，根据本发明一个实施例的二次电池10包括安装在大致成棱柱形的壳体11内的电极组件20，壳体11沿着垂直方向(沿着图中Z轴方向)纵向进行，并具有整体上在壳体11上的肋111和被盖板30密封的壳体11的开口部分11a。
在这个实施例中，电极组件20通过将绝缘隔板26插入正负电极22、24之间、将它们卷绕成胶卷形并用压力将它们压成棱柱形而形成。
壳体11由导电金属材料形成，例如铝、铝合金和镀镍钢，或者由高密度分子绝缘材料形成，例如聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯。壳体11大致是棱柱形，具有第一开口部分11a，通过它电极组件20可以插入壳体11中。
在这个实施例中，壳体11也可以具有与第一开口部分11a相对的第二开口部分11b。
具有分别电连接到电极组件20的正负电极22、24的正负电极端子60、70的盖板30，被焊接到壳体11的第一开口部分11a上。进一步，独立的底板32被焊接到壳体11的第二开口部分11b上。
盖板30和底板32被形成为它们与开口部分11a、11b相对应。正负电极端子60、70固定在盖板30上，以便它们通过盖板30的开口部分(未示出)向外突出出壳体11。
盖板30进一步具有通风口40，其在预定的压力下破裂，以将壳体11内的气体释放到外部，因此避免电池爆炸。
壳体11进一步具有多个适于允许冷却物流动的通道113。通道113可以用形成在壳体11表面上的凹入和凸起部分制成。
特别地，通道113形成在壳体11表面上分隔开的相邻肋111之间。也就是说，肋111对应于凸起部分，肋111之间的间隔对应于凹入部分，从而形成了通道113。
如上所述，通道113由肋111形成，但是通道的构成结构不局限于此。通道可以为任意形状，只要它们允许冷却物向外流出壳体。
在这个实施例中，带有平坦上表面111a的肋111相对于壳体11纵向(沿着图中Z轴方向)设置。如图3所示，当肋111的侧壁112从壳体11延伸时，它们就朝向各自的中心纵轴逐渐变细，形成梯形的截面形状。
图4A和图4B示出肋的多种横截面形状。如图4A所示，肋111’可以形成大致矩形的截面形状，或者如图4B所示，肋111”可以形成大致半圆形状。
尽管有这些变化，但是肋111’和肋111”都具有平坦的上表面111a’和111a”。
当设置多个二次电池以形成二次电池模块时，肋111可以有选择地形成在相邻二次电池彼此接触的区域。
如图5所示，当二次电池10形成二次电池模块时，二次电池10彼此平行设置，因此，肋111对应于壳体11的纵向侧形成在壳体11的外表面。特别地，肋111对称地形成在壳体11彼此相对设置的外表面。
在根据本发明的二次电池10中，壳体11可以通过模塑法和注入成型法形成。壳体11可以整体地与肋111形成为一体。
正负极端子60、70设置在固定在壳体11上开口部分11a的盖板30上。然而，正负极端子可以安装在固定在壳体上下开口部分的盖板和底板上，并与电极组件的正负电极电连接。
根据本实施例的二次电池10可以设置成如图5所示的二次电池模块1。这将在下面详细说明。
如图5和图6所示，多个二次电池10彼此相连并安装在外壳100内。多个二次电池10沿着一条线或两条线设置，并且端板14和15设置在两端，以便端板粘附到这个排列结构。端板14、15用连接杆16彼此固定，连接杆16用例如螺丝钉连接到端板上。
通过将端板14、15连接在外壳100上，多个二次电池10固定地安装在外壳100内。
外壳100在一侧具有入口孔101，以允许用于控制二次电池10温度的冷却空气传入，在另一侧底部具有出口孔103，以释放通过二次电池10的空气。外壳100的结构以及入口孔101和出口孔103的位置不局限于以上所述。
如图6所示，容纳在外壳100内的多个二次电池10设置成相邻二次电池10的肋111彼此面对。彼此面对的各自二次电池10的肋111在其上端111a彼此接触，在这种状态下，多个二次电池10彼此邻接。
如图7所示，流体路径G由于相邻通道113a、113b形成在相邻二次电池10之间。经由外壳100的入口孔101传入外壳100内的温度控制气体，经由流体路径G穿过二次电池10，并经由外壳100的出口孔103释放掉，从而冷却了二次电池10。
如上所述，当二次电池模块通过整体上形成在壳体11外表面的肋111构成时，流体路径充分形成，以在相邻的二次电池之间通过温度控制气体而不用单独提供障壁。
图8是二次电池模块的部分截面图，示出了二次电池的可替代布置结构。在这种结构中，当相邻二次电池彼此紧密粘附时，形成在壳体21上的通道213彼此交迭形成流体路径G′。为了制成这样的结构，第一二次电池的肋211进入第二相邻二次电池的通道213，允许第一电池的前端211a紧密地粘附在二次电池壳体21的表面上。
由于第一二次电池的肋211可以交替地固定在相邻二次电池的通道213中，所以二次电池很容易彼此结合制成期望的布置结构。
在二次电池用导电材料制成的情况下，可以将非导体设置在电池之间，以当肋接触壳体时避免短路。
图9是图5所讨论的二次电池模块1驱动电动机50的示意框图。
根据本发明的二次电池模块有效地用作驱动电动机的电源，例如混合电动车(HEV)、电动车(EV)、无线清洁器、电动自行车、电动小摩托车等中的电动机。进一步，电池模块也可以用来满足高功率/高容量的需要。
如上所述，改进了二次电池的壳体形状，以便不用在相邻二次电池之间单独安装用于流通冷却气体的障壁就可以简化气体流通结构，并且由于省略了障壁还可以缩减电池模块的体积。
进一步，相关加工步骤的数量和产品元件的数量都可以减少，因此降低了二次电池模块的产品成本。
尽管以上已经详细描述了本发明的示例性实施例，但是应该理解可能出现在本领域技术人员所得知的基本发明思想内的各种变化和/或修改仍然落入权利要求所限定的本发明的精神和范围之内。

Claims (7)

1.一种二次电池，包括：
具有正电极、负电极和隔板的电极组件；和
用于在其中安装该电极组件的壳体，
其中该壳体包括在壳体外侧间隔分布的多个肋，在所述肋之间形成多个通道，所述通道适于与相邻二次电池的通道一起形成流体路径；
所述肋沿壳体的高度方向设置，并在该方向上具有梯形的横截面；
所述肋与所述壳体形成为一体；
所述通道对称地形成在所述壳体的彼此相对的外侧；
并且，所述壳体具有棱柱形状。
2.如权利要求1所述的二次电池，其中所述壳体在沿着壳体高度方向的壳体各自端包括一对开口部分。
3.如权利要求1所述的二次电池，其中所述壳体通过注入成型法形成。
4.如权利要求1所述的二次电池，其中所述二次电池是适于驱动电动机的二次电池模块的一部分。
5.一种二次电池模块，包括：
多个权利要求1～4中任意一项所述的二次电池；
并且，设置所述多个二次电池，使得相邻二次电池设置成第一电池的肋面对并粘附第二相邻电池的肋，或者第一电池的肋设置在第二相邻电池的肋之间。
6.如权利要求5所述的二次电池模块，其中所述壳体在沿着壳体高度方向的壳体各自端包括一对开口部分。
7.如权利要求5所述的二次电池模块，进一步包括适于容纳所述多个二次电池的外壳。
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