CN101388444A - 动力电池包 - Google Patents

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方平福
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Abstract

本发明涉及一种动力电池包，该动力电池包由阳极极板(汇流排)、阴极极板(汇流排)和多个电池构成，电池为圆柱形或长方形或立方形单体电池，电池以并联的方式焊接到阳极极板和阴极极板之间，其特征在于：以电流等流程的方式从阳极极板一端引出的阳极接线端，在阴极极板上从反向的另一端引出阴极接线端。可依车载空间而设计瓦/小时并可依需要变化进行拓展、拆分W/h的有效并联和串联，适应不同型号和用途的汽车改造。实现5C充放电，15分钟可以充满电，寿命可以达到1700次，80％DOD，从根本上解决了性价比与安全耐用间的矛盾，解决了世界同行都在设法解决的技术难点问题。

Description

动力电池包
(一)技术领域
本发明涉及一种电动车用的动力电池包，具体来说是适用于磷酸亚铁锂高容量单体电池的动力电池包。
(二)背景技术
目前，国内电动车普遍采用不能实现批量生产的锰酸锂大容量50～100A以上电池进行并、串联，从而形成动力电池包的方式为车辆供电，在安全、可靠、耐用与控制系统的信息化程度方面都不能满足城市公共交通的基本需要，尤其其安全系数较磷酸亚铁锂高容量单体电池相比缺乏有效保障。
鉴于上述问题，特提出一种将磷酸亚铁锂高容量单体电池用于电动车的动力电池包，对极板、电池、制作工艺等多个方面进行改进。
(三)发明内容
【要解决的问题】
本发明的目的是提供一种可以实现3.2V、80-160-320Ah可依车载空间而拓展安培/小时的有效并联，适应不同型号和用途的汽车改造的动力电池包。
本发明的另一目的是提供一种可实现单体电池效率的最大化，并保证并联后的单体电池的电流流程均等的动力电池包。
本发明的另一目的是提供用于电池包的极耳，该极耳便于牢固地焊接到电池包极板及电池电极上。
本发明的另一目的是提供一种采用同质地材料间点焊可保证牢固度、完全满足城市公交车的使用需要的动力电池包。
【技术方案】
通过以下技术方案来实现上述目的：
一种动力电池包，该动力电池包由阳极极板、阴极极板和多个电池构成，电池为圆柱形或长方形或正方形单体电池，电池以并联的方式焊接到阳极极板和阴极极板之间，以电流等流程的方式从阳极极板一端引出阳极接线端，在阴极极板上从反向的另一端引出阴极接线端。
对于每个电池中流过的电流来说，其流经的极板路程相等即阻抗相等称为等流程
该动力电池包外罩有外壳，所述外壳上带有通气孔、通气槽和定位销，阳极极板的阳极接线端和阴极极板的阴极接线端穿过外壳伸出。
阳极极板和/或阴极极板上冲切出多个极耳，所述极耳为单舌极耳、双舌极耳或燕尾式极耳，每个极耳的拟焊接位置上都做出焊接工作点。
阳极极板和/或阴极极板采用铜板、铝板、铜铝复合板或镍/铜/工艺不锈钢的复合电极。阳极极板和/或阴极极板与极耳间组合，从而确保相同材料间的焊接。阳极极板和/或阴极极板上带有孔，通过所述孔焊接有折叠的极耳，极耳电连接电池和极板。
所述阳极极板和/或阴极极板采用铜板、铝板、铜铝复合板或镍/铜/工艺不锈钢的复合板。
【有益效果】
本发明具有以下优点：可依车载空间而拓展安培/小时的有效并联，适应不同型号和用途的汽车改造。极耳与极板之间以及极耳和电池之间的焊接，由于采用复合金属板，解决了异性材料之间焊接不可靠的问题；在冲压一体汇流排时在极耳拟焊接位置上做出焊接工作点，避免了虚焊和焊接不牢固的问题；以及极耳/极板一体的设计，实现单体电池效率的最大化，保证并联后的单体电池的电流流程均等。实现5C(5C是充放电的倍率，5C就是电池自身额定容量五倍的充放电量)充放电，15分钟可以充满电，寿命可以达到1700次，80％DOD(DOD是电池的载荷量)，从根本上解决了性价比与安全耐用间的矛盾，解决了世界同行都在设法解决的技术难点问题。
本专利动力电池的能量单位一律采用Wh—瓦/小时，Wh—瓦/小时的概念是能量。可以更清晰更直接地表达电池动力与车辆续行能力间的比量关系。不再沿用Ah—安培/小时，安培的概念是电流量。
本发明的关键理念是建立了车载动力电池的产业标准。在400Wh和600Wh的标准模块下，动力电池包可以自由地由大到小地分拆或由小到大地集合，派生成不同瓦/时的可以满足所有车型动力需求的统一标准的同一质量的成批生产的产品。而其工艺也是覆盖各种Wh瓦/时动力电池包，是可以任意拓展Wh瓦/时的。
外型尺寸以定比设计为基本标准模块，根据不同车辆的不同需求从X、Y、Z三个方向接引动力线，保证在车辆可利用空间里的最大装载。发明是动力电池在实用领域里的‘拐点’虽然与已有技术连续但不可导的。
(四)附图说明
图1为动力电池包的外观示意图；
图2为动力电池包另一角度的外观示意图；
图3为动力电池包的截面示意图；
图4a为部分带有单舌极耳的极板示意图；图4b为部分带有双舌极耳的极板示意图；图4c为部分带有燕尾式极耳的极板示意图；
图5为单只电池通过极耳与极板连接的放大结构示意图；
图6为两种不同弯折方式极耳的示意图；
图7为两种不同弯折方式的另一种情况的示意图；
图8—图9为带有做点的极耳的横截面图。
(五)具体实施方式
目前，国内电动车普遍采用不能实现批量生产的锰酸锂大容量50～100A以上电池进行并串联，在安全、可靠、耐用与控制系统的信息化程度方面不能满足城市公共交通的基本需要。其安全系数较磷酸亚铁锂高容量单体电池相比缺乏有效保障，对此我们提出一种全新的动力电池包。
下面将结合附图来详细描述该动力电池包，及将磷酸亚铁锂高容量单体电池用于电动车的技术要点。如图1和图2中所示，该动力电池包的外型尺寸以定比设计为基本标准模块，根据不同车辆的不同需求从X、Y、Z三个方向接引动力线，保证在车辆可利用空间里的最大装载，同时为了对于每个电池采取等流程的连接方式，也就是说对于每个电池中流过的电流来说，其流经的极板路程相等即阻抗相等称为等流程，如图1及图2中所示，在一个方向上引出阴极电极或阳极电极9，则在相对应侧的相反方向上引出另一个电极9。在电池包的外壳上设有通气孔8、通气槽7以及相应的定位销10，分别用于内部电池的通气及电池包的定位。本发明的关键理念是建立了车载动力电池的产业标准。在400Wh和600Wh的标准模块下，动力电池包可以自由地由大到小地分拆或由小到大地集合，派生成不同瓦/时的可以满足所有车型动力需求的统一标准的同一质量的成批生产的产品。而其工艺也是覆盖各种Wh瓦/时动力电池包，是可以任意拓展Wh瓦/时的。
如图3中所示，一体汇流排即极板(阳极极板、阴极极板)是本发明的核心部分，现有的电池并、串联是极耳和电池采用拉铆、螺栓、焊接一次集合后，再与电路系统用不同方式二次集合。对此我们提出减少一次集合的理念，以增加安全系数，简化加工工艺，保证集合后的单体电池效益最大化。极耳与极板一体，极耳上预留的工作点与电池包内电池可同时、分组、逐一方式集合。该动力电池包的内部是由阳极极板1、阴极极板2和焊接于极板上的极耳3构成，在阳极极板1和阴极极板2之间盛放有多个电池4，该电池4可采用圆柱形磷酸亚铁锂高容量单体电池即可充电的干电池，阳极极板1、阴极极板2和极耳3都是铜板、铜/铝复合板或者是镍/铜/工艺不锈钢的复合板材，采用极耳3和极板1、2一体的设计，实现单体电池效率的最大化。如图3中所示，其中电池4的阳极极板1的接线端从阳极极板1的左侧(附图纸面的左侧)引出，而电池4的阴极极板2的接线端从阴极极板2的右侧(附图纸面的右侧)引出，这样对于其中的每个电池4来说其电流流经相同距离的极板，保证并联后的单体电池的电流流程均等，从而均衡使用每个电池4。
图3和图4a-4b中示出了对极耳3的设计。在图3中，极耳3穿过极板1、2上的孔一端焊接到极板上，另一端焊接到电池4上。极耳3和极板1、2一体设计中所用材料为铜板、铜/铝复合板、镍/铜/工艺不锈钢复合板材等导电板，焊接中采用折叠或弯折处理，使正负极各自对应所需的材质，从而实现同材质之间的焊接，同质地材料间点焊就可保证牢固度，巧妙地解决了异性材料间焊接的问题，使得该电池包完全满足城市公交车的使用需要。这样就能够保证所述的极耳3是折叠后焊接到阳极极板1和/或阴极极板2上的，确保同材质之间焊接。
当然，所述的极耳3是与阳极极板1和阴极极板2也可以采用一体成型的方式。如图4a-4c中所示，其中的极耳为双舌极耳、单舌极耳或燕尾式极耳(分别对应图4a、4b、4c)，这种极耳的制作方式是在极板1、2上冲切出多个孔5，并留出双舌极耳6或单舌极耳6，在双舌极耳的自由端即前端形成两个舌状端，这两个舌状端用于焊接电池电极。
见图5—7，分别示出了极耳3的几种不同的弯折方式。在图5中，所采用的极板1、2为复合板，极耳3也是采用复合板折叠而成，这样就确保极耳3分别连接或焊接到极板1、2和电池4上的时候实现相同材质之间的连接或焊接。在图5中，电池4的阳极和阴极侧极耳3都是采用折叠的方式，并焊接到极板1、2上；在图6和图7中则是采用平折和折叠相组合后焊接到阳极极板1和/或阴极极板2上的，并确保同材质之间的焊接。
为了增加焊接的牢固度，我们进一步提出在极耳拟焊接位置上做出焊接工作点，简称“做点”。如图8—图9也就是在冲压一体汇流排(阳极极板、阴极极板)时，在极耳拟焊接位置上做出焊接工作点，简称做点11。所有导电性能良好的金属材料在进行异性材料焊接时会产生虚焊或牢固度等问题，做点的处理方式避免了上述问题。
该动力电池包可以实现3.2V、80-160-320Ah可依车载空间而拓展安培/小时的有效并联，适应不同型号和用途的汽车改造。还可以实现5C充放电，15分钟可以充满电，寿命可以达到1700次，80％DOD，从根本上解决了性价比与安全耐用间的矛盾，解决了世界同行都在设法解决的技术难点问题。
本专利动力电池的能量单位一律采用Wh—瓦/小时，Wh—瓦/小时的概念是能量。可以更清晰更直接地表达电池动力与车辆续行能力间的比量关系。不再沿用Ah—安培/小时，安培的概念是电流量。还建立了车载动力电池的产业标准。在400Wh和600Wh的标准模块下，动力电池包可以自由地由大到小地分拆或由小到大地集合，派生成不同瓦/时的可以满足所有车型动力需求的统一标准的同一质量的成批生产的产品。而其工艺也是覆盖各种Wh瓦/时动力电池包，是可以任意拓展Wh瓦/时的。
外型尺寸以定比设计为基本标准模块，根据不同车辆的不同需求从X、Y、Z三个方向接引动力线，保证在车辆可利用空间里的最大装载。发明是动力电池在实用领域里的‘拐点’虽然与已有技术连续但不可导的。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，但是该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更，例如，等变化的等效性实施例，均应包含于本案的专利范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池包，该动力电池包由阳极极板、阴极极板和多个电池构成，电池为圆柱形单体或长方形或立方形电池，电池以并联的方式焊接到阳极极板和阴极极板之间，其特征在于：以电流等流程的方式从阳极极板一端引出阳极接线端，在阴极极板上从反向的另一端引出阴极接线端。
2.根据权利要求1中所述的动力电池包，其特征在于：该动力电池包外罩有外壳，所述外壳上带有通气孔、通气槽和定位销，阳极极板的阳极接线端和阴极极板的阴极接线端穿过外壳伸出。
3.根据权利要求1或2中所述的动力电池包，其特征在于：阳极极板和/或阴极极板上冲切出多个极耳，所述极耳为单舌极耳、双舌极耳或燕尾式极耳，每个极耳的拟焊接位置上都做出焊接工作点。
4.根据权利要求1或2中所述的动力电池包，其特征在于：阳极极板和/或阴极极板采用铜板、铝板、铜铝复合板或镍/铜/工艺不锈钢的复合电极。
5.根据权利要求3中所述的动力电池包，其特征在于：阳极极板和/或阴极极板采用铜板、铝板、铜铝复合极或镍/铜/工艺不锈钢的复合电极。
6.根据权利要求5中所述的动力电池包，其特征在于：阳极极板和/或阴极极板与极耳间组合，从而确保相同材料间的焊接。
7.根据权利要求1或2中所述的动力电池包，其特征在于：阳极极板和/或阴极极板上带有孔，通过所述孔焊接有折叠的极耳，极耳电连接电池和极板。
8.根据权利要求1或2中所述的动力电池包，其特征在于：阳极极板和/或阴极极板上带有孔，通过所述孔焊接有弯折的极耳，极耳电连接电池和极板。
9.根据权利要求6中所述的动力电池包，其特征在于：所述阳极极板和/或阴极极板采用铜板、铝板、铜铝复合板或镍/铜/工艺不锈钢的复合板。
10.根据权利要求8中所述的动力电池包，其特征在于：所述极耳采用铜板、铝板、铜铝复合板或镍/铜/工艺不锈钢的复合板。
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