CN101521265A - 一种电动汽车用动力电池包及其电池系统 - Google Patents

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CN101521265A CN200910003319A CN200910003319A CN101521265A CN 101521265 A CN101521265 A CN 101521265A CN 200910003319 A CN200910003319 A CN 200910003319A CN 200910003319 A CN200910003319 A CN 200910003319A CN 101521265 A CN101521265 A CN 101521265A
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顾红娟
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吴光麟
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李成亮
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Abstract

本发明提供一种电池包及电池系统，以及使用该电池系统的电动车辆。所述电池包包括多个单体电池，单体电池上设有电极端子，多个单体电池通过电极端子串和/或并联连接形成电池包。多个电池包通过一弹性连接件连接形成电池系统，将该电池系统应用于电动车辆。本发明通过弹性连接件安全的连接多个电池包，以及对电池包的固定、温度调节，实现电池系统安全、稳定的应用于电动车辆。

Description

一种电动汽车用动力电池包及其电池系统
技术领域
本发明涉及一种动力电池包，更具体的涉及一种汽车使用的动力电池包，如混合动力汽车使用的动力电池包及其电池系统。
背景技术
可充电的锂电池有着很广的应用范围，比如笔记本电池、手机电池、电动工具、网络设备及其他个人电子设备的电源。这些设备需求的电源是轻质、电力输出要求中等或者更小的电池。然而，在其他设备上，可充电的锂电池也可以提供比上述设备需求电力更高的电力，如高输出的锂电池可用作工业电源设备、高功率通信设施、电动汽车等。在电动汽车领域，高输出的锂电池系统的成熟是一个明显的推动力。
公众对使用石化燃料的成本及因此造成的环境问题日益敏感，另外就是国家的能源需要等因素的考虑。这些使得可以降低使用成本，降低环境负担的混合动力汽车、纯电动车等传统车辆的替代品充当着日益重要的角色。
尽管消费者及世界各国被混合动力车和纯电动车的使用成本低廉、环境友好优势所吸引，他们仍然要求混合动力汽车和纯电动汽车能够提供良好的动力性能和高的安全性能。要达到这个目标，电动车使用的动力电池的输出性能和安全性都必须被解决。对此，可充电的锂电池优于其他的传统电池，比如充电相对容易实现、充放电时大的电流密度、相对较小的体积等。
现有技术中，关于混合动力车和纯电动车的电池系统存在很多方面的不足。使用可充电的锂电池作为电动车的电池系统的汽车还没有商业化，在已公开的文献中的可充电锂电池做电动车的电池系统，存在如安全性，不能满足大电流放电等问题。
而安全性是汽车用动力电池的首要要求。动力电池一般是通过多个单体电池连接而成，每个单体电池上都设有电极端子，多个单体电池通过电极端子连接，因此单体电池的电极端子的连接问题就成了动力电池安全性的一个关键环节。另外，单体电池上的电极端子的设置也是动力电池的一个关键技术问题。
为了解决单体电池之间的连接以及单体电池中连接可靠性等缺点，人们尝试了一些解决办法。但是，进一步看，至今尚无法保证此类多个单体电池组成的动力电池的安全性能，短路以及爆炸问题还没有充分的解决方案。而锂动力电池想在混合动力汽车和纯电动汽车大量应用，安全性必须得到有效解决。
发明内容
本发明为了解决现有锂电池组应用于电动车辆时存在的缺陷问题，而提供了一种新型的能够安全的应用于电动车辆的锂电池包。
本发明提供一种电池包，一种电池包，包括：多个单体电池，每个单体电池包括一矩形棱柱体，所述矩形棱柱体的长大于高且厚小于高，因而形成两端、两小面、两大面三部分；每个单体电池括一正极电极端子设置在一端，负极电极端子设置在另一端；所述正极电极端子包括一个大体平行于单体电池大面的平面，负极电极端子包括一个大体平行于单体电池另外一个大面的平面；所述电池包壳体中包括多个单体电池，相邻单体电池的大面直接相对并行排列，多个单体电池相互串和/或并联连接形成电池包。
所述电池包壳体还包括：第一对绝缘板固定设置在多个单体电池的第一轴线方向防止其移动；第二对绝缘板固定设置在多个单体电池的第二轴线方向防止其移动；第三对绝缘板固定设置在多个单体电池的第三轴线方向防止其移动，所述第一、第二及第三轴线正交。
所述第一对绝缘板包括挡板，所述挡板设置在多个单体电池的电极端子直接对应的一端，形成一通道可用于流体介质通过，所述电极端子部分处在所述流体通道中。所述流体介质优选为空气。所述电池包壳体进一步包括：一第一套拉杆用于固定第一对绝缘板；一第二套拉杆用于固定第二对绝缘板。所述电池包壳体更优选还包括：一第三套拉杆用于固定第三对绝缘板。
本发明还提供一种电池系统，包括：第一和第二电池包，其中，每个电池包包括，第一电极端和第二电极端，所述第一电极端和第二电极端设置在电池包壳体上；多个矩形棱柱体单体电池，每个单体电池一端设有正极电极端子，另一端设有负极电极端子，多个单体电池的电极端子内部相互串和/或并联连接，在电池包壳体上形成第一和第二电极端输出电能；一弹性连接件，电的机械的连接第一电池包的第一电极端、第二电极端与第二电池包的第一电极端、第二电极端，所述弹性连接件在第一和第二电池包的连接中起缓冲作用。
所述弹性连接件包括：一与第一电池包的第一或第二电极端连接的第一导电片；一与第二电池包的第一或第二电极端连接的第二导电片；一弓形片电的机械的连接第一和第二导电片。所述弓形片由多层金属箔层叠形成，也可以为一金属网。所述弓形片还包括接合部，所述接合部分别与第一、第二导电片连接。所述第一和第二导电片优选都包括一用于放置焊接金属丝的槽，便于第一、第二电池包的电极端与第一、第二导电片焊接。
第一、第二电池包与其他电池包电连接成系列。
所述每个单体电池的长大于高且厚小于高，因而形成两端、两小面、两大面三部分，所述多个单体电池大面相对并行排列串和/或并联形成电池包。所述电池包还包括设置于相邻单体电池之间的隔板。
所述电池包壳体包括：第一对绝缘板固定设置在多个单体电池的第一轴线方向防止其移动；第二对绝缘板固定设置在多个单体电池的第二轴线方向防止其移动；第三对绝缘板固定设置在多个单体电池的第三轴线方向防止其移动，所述第一、第二及第三轴线正交。所述第一对绝缘板包括挡板，所述挡板设置在多个单体电池的电极端子直接对应的一端，形成一通道可用于流体介质通过，所述电极端子部分处在所述流体通道中。所述流体介质优选为空气。
进一步所述电池包壳体还包括：一第一套拉杆用于固定第一对绝缘板；一第二套拉杆用于固定第二对绝缘板。所述电池包壳体更优选还包括：一第三套拉杆用于固定第三对绝缘板。
本发明提供一种使用本发明电池包的电动车辆，包括：一电动机或发电机；多个电池包相互连接提供电能给所述电动机，所述发电机用于提供电能多个电池包，所述电池包包括，第一电极端和第二电极端，所述第一电极端和第二电极端设置在电池包壳体上；多个矩形棱柱体的单体电池，每个单体电池的一端设有正极电极端子，另一端设有负极电极端子，其中，多个单体电池的电极端子相互串和/或并联连接，在电池包壳体上形成第一和第二电极端提供电能；至少一对相邻的电池包通过弹性连接件连接，所述连接为第一电池包的电极端与第二电池包的电极端电的机械的连接，所述弹性连接在相邻电池包之间的连接中起缓冲作用。所述多个电池包相互之间电连接成系列。
所述弹性连接件包括：一与第一电池包的第一或第二电极端连接的第一导电片；一与第二电池包的第一或第二电极端连接的第二导电片；一弓形片电的机械的连接第一和第二导电片。
本发明提供另一种情况使用本发明电池包的电动车辆一种车辆，包括：至少一电动机或发电机；一向所述电动机提供电能电池系统，所述发电机用于提供电能给电池系统，所述电池系统包括，多个电池包，每个电池包包括多个单体电池，所述多个单体电池在每个电池包中相互电连接成系列，所述多个电池包也电连接成系列；一腔体包含所述电池系统，所述腔体便于所述电池系统与电动机或发电机电连接。
所述每个电池包都是防水的，所述每个电池包壳体至少设有一对用于流体介质在其中流通的开口。进一步包括相邻的电池包之间设有与开口相连通的流体通道。所述单体电池的电极端子部分处在所述流体通道中。
所述腔体部分设置在座椅下方，另外部分腔体设置在车辆后备箱中。所述腔体位置也可以适合的设置在车辆的底盘中。
所述电池系统包括至少5个电池包，更优选包括10，每个电池包至少包括5个单体电池，更优选包括10。
每个单体电池有一矩形棱柱体壳体，所述壳体的长大于高且厚小于高，因而形成两端、两小面、两大面三部分，相邻单体电池的大面相对并行排列串和/或并联连接形成电池包。
所述电池包设置在腔体中，所述腔体设置在车辆中，电池的以其长度相对车辆的前进方向横向设置。所述电池包沿车辆的前进方向优选设置成两列。
本发明提供一种使用本发明电池系统的电动车辆，包括：至少一电动机或发电机；一向所述电动机提供电能电池系统，所述发电机用于提供电能给电池系统，所述电池系统包括，多个电池包，每个电池包包括，电池包壳体上设有电极端，多个单体电池并列排列且相互之间通过正极电极端子、负极电极端子串和/或并联连接在电池包中，从电池包的电极端提供电能，电池包的一端设有第一电极端及另一端设有第二电极端；电池包的壳体的平板形成内部流体通道，所述电极端子部分处在所述内部流体通道中。本发明的使用的电极端子为金属材质，而且电极端子是电流输出的主要通道，而且动力电池的大电流要求，使得电极端子上的电流密度很大，因此电极端子是电池系统最容易发热、实际也是温度最高的区域。因而本发明将电极端子的部分设置在流体通道便于其降温，极大的提高了电池的安全性。
本发明提供的一种用于电动车辆的电池系统，包括：多个电池包，每个电池包包括，每个电池包壳体设有电极端，多个单体电池并列排列且相互之间通过正极电极端子、负极电极端子串和/或并联连接在电池包中，从电池包的电极端提供电能，电池包的一端设有第一电极端及另一端设有第二电极端；一电池包温度调节系统包括，电池包的壳体的平板形成内部流体通道，所述电极端子部分处在所述内部流体通道中；一驱动流体介质在流体通道中流动的泵。
所述泵驱动流体介质通过加热冷却单元，然后提供给流体通道。所述加热冷却单元包括，一冷却流体介质的冷凝器，一加热流体介质的加热器。所述冷凝器当电池系统的温度超过预定值时开启，所述加热器当电池系统的温度低于预定值时开启。所述流体介质填充于所述流通通道中，所述流通通道与所述泵的流入口连接，并与所述泵的流出口连接，从而形成所述流体介质的循环回路。
本发明提供的由锂单体电池组成的电池包，解决了电池组在应用于电动车辆时遇到的存在的问题。本发明通过将多个电池包使用弹性连接件连接，有效缓解电池包之间连接断路等不安全的问题；通过电池包壳体将多个单体电池在三维空间中进行稳定的固定，使其不能随意位置，提高单体电池的连接稳定性和电池包的安全性。
另外，本发明还解决了电池系统的温度调节问题，通过本发明的温度调节系统，能够有效调节电池系统的在电动车辆中使用时的温度；而本发明流体介质在电池系统中的内循环调节问题，效率更高。
附图说明
以下附图和说明将更有利于对本发明的理解。图中的部件尺寸不必被衡量，重点是说明本发明的原理。此外，图中的数字表示在不同的图中相应的部件。
图1是用于卷绕形成电芯的多层电极片的截面示意图。
图2是单体电池用的卷绕完成的电芯侧面图。
图2A是单体电池用的卷绕完成的电芯结构示意图。
图2B-2D展示了具体的无卷绕的电芯的内部的层叠结构。
图3是包含图2中卷绕电芯的电池单体300的阳极爆破图。
图4是电池单体300的剖面示意图。
图5和图6说明了一种形成阴极/阳极片的边缘区域的方式。
图7是一个卷绕电芯实例的剖面图。
图8显示了一具体实施方式中一种易断的弯曲连接件。
图9说明了另一具体实施方式中的一种弯曲连接件。
图10说明了图8中的弯曲连接件如何与临近电池单体相连。
图11显示了另一种相邻电池单体的连接结构。
图12与13显示了连接结构如何能调节电池单体的温度至最佳工作温度。
图14A显示了一种图8种的弯曲连接件与多个电芯连接的方式。
图14B显示了一种单个电芯与图8种弯曲连接件的连接方式。
图15是电池单体保护壳体两端的隔圈的平面图。
图16，17显示了一种包围电芯的保护壳体端部的密封方式。
图18显示了具体实施方式中一种用于单体电池端盖集成的释放压力的组件。
图19显示了具体实施方式中一种用于单体电池端盖集成的释放压力的组件的剖视图。
图20显示了一种用于单体电池端盖集成的释放压力组件的结构示意图。
图21与22显示了可替换的释放压力的结构，可用于补充和/或替代图18中的压力释放组件。
图23显示了单个包体壳中多个电池单体的相互连接结构的框图。
图24到26说明了可组合成电池包的壳体。
图27显示了一种用于机械及电连接相邻电池包的连接件。
图28显示出图27中的连接件的连接方式。
图29显示了一种电池系统，可给电动驱动的车辆提供电力驱动或接收电机/发电机的能量充电。
具体实施方式
锂离子电池是一种锂离子可以在正极负极之间迁移的可充电电池。放电时锂离子从负极迁移至正极，充电时从正极迁移至负极。
图1是可卷绕形成电芯的多层结构的电极片100的剖面图。图1中电极片包含3层功能结构，一层负极片105，一层正极片110，一层隔膜115。负极层105包含负极活性材料层106，所述负极活性材料涂敷在负极集流体107的正反面，负极集流体107可以是一层或多层的金属箔，如铜箔。所述的负极活性材料层106可以由石墨或其他C-基材料形成。在其中的一个实施例中，涂覆在负极集流体105上的负极活性材料层106是通过用100g天然石墨，3g聚偏二氟乙烯PVDF粘结剂，3g乙炔黑导电剂，100gN-甲基吡咯烷(NMP)制成。将这些组分在一真空混料机中混合成均匀浆料，浆料可以以12微米的厚度涂敷在集流体107的正反面，如集流体为Cu箔，以形成一组合厚度为100-110微米的组合层结构，涂敷后的金属箔可在90℃的环境下干燥形成负极片115。
正极片110包含涂覆在正极集流体114正反面的正极活性材料层112。正极集流体114可以由一层或多层金属箔形成，如Al箔。正极活性材料层112可由氧化物(如锂钴氧化物)，聚阴离子基材料(如磷酸亚铁锂)，或尖晶石材料(如锂锰氧化物)，而材料如TiS2(二硫化钛)也可被使用。
在其中一个实施例中，正极集流体110上的活性材料层112可以是一种混合晶体材料，该混合晶体材料是通过混合至少一种锂金属氧化物和至少一种复合金属氧化物晶体材料形成的混晶材料，所述混合晶体材料含有晶体一和晶体二，所述晶体一为通式LixM’y(XO4)z、LiM’XO5、LiM’XO6、LiM’X2O7表示的化合物中的一种或几种，0<x/z≤1，0<y/z≤1.1，M’为Na、Mn、Fe、Co、Ni、Ti、V、Y、Mg、Ca、Zn中的一种或几种，X为P、S、As、Mo或W；所述晶体二为通式AaMbNcOd表示的化合物中的一种或几种，A、M、N两两不同，各自为IIA、IIIA、IVA、VA、IB、IIB、IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB或VIII族金属元素，0≤a≤6、0≤b≤6、0<c≤6、0<d≤12，且a、b不同时为0；且该正极活性物质在25℃下的电子电导率为0.01-10S/cm。优选的情况下，所述正极活性物质在25℃下的电子电导率可以为0.1-2S/cm。
所述晶体一和晶体二的摩尔比为1：0.01-0.05。其中，M’为Fe或Fe与Mn、Co、Ni、Ti、Y、Mg、Ca、Zn中的一种或几种，且M’中Fe所占的摩尔比例为90-100％。所述晶体一为LiFePO4、LiMnPO4、LiCoPO4、Li3Fe2(PO4)3、LiTi2(PO4)3、Li3V2(PO4)3、Li2NaV2(PO4)3、Li0.99Y0.01FePO4、LiTihFe1-hPO4、LiRiFe1-iPO4、LiTiPO5、LiVMoO6、LiVWO6、LiVP2O7、LiFeAs2O7中的一种或几种，其中，0<h≤0.1，0<i≤0.1，R为Co、Mn、Mg、Ca、Ni、Zn中的一种或几种，所述晶体二为Bi4Ti3O12、CuNb2O6、MnTaO4、FeWO4、ZnZrNb2O8、NiNb2O6、NiZrNb2O8、FeTiNb2O8、MnTiNb2O8、MgSnNb2O8、ZnTa2O6、Cu0.85Zn0.15Nb2O6、YBa3Ti2O8.5、Zr0.75Ti0.75Sn0.5O4、HfTiO4、MgNb2O6中的一种或几种。所述晶体一优选为LiFePO4、Li0.99Y0.01FePO4、LiTihFe1-hPO4及LiRiFe1-iPO4表示的化合物中的一种或几种。另外，该混合晶体还含有碳，以所述混合晶体的总量为基准，所述碳的含量为1-5重量％。
正极活性材料包含晶体一组分和晶体二组分。晶体二组分可分散在晶体一化合物中以形成复合化合物。晶体一组分可通过加热包含至少一锂源，至少一铁源，至少一磷源的化合物形成，而晶体二化合物可通过加热至少两种金属氧化物形成。
在形成正极活性材料过程中，媒介或晶体化合物中可能形成很多晶体缺陷，如电子态和复合金属氧化物结构的改变。混合晶体的金属化合物因此可包含大量的氧空位和缺失的氧原子。这些氧空位可以使电子更容易传导，从而提高了混晶正极材料的导电性。在这里，复合金属化合物因有比锂化合物更小的晶格，因而它可以被附着或者分散在锂化合物中。可替换地，金属化合物可被附着或分散在两个或多个大晶格之间。更进一步看，复合金属化合物可分散在锂化合物晶界的边界中。最后，复合金属化合物可分散在锂化合物的晶粒外表面。在上述每种情况下，复合氧化物可以作为锂离子迁移的一个或多个晶格间的桥梁，锂离子可被充分释放，主要提高了正极活性物质的导电性，另外整个电池的容量、循环性能也随着提高。
一种混合晶体材料的制备方法：包括将一种混合物烧结，该混合物含有原料一和原料二，所述原料一为锂源、铁源、磷源和碳源，所述原料二为通式AaMbNcOd表示的化合物中的一种或几种，A、M、N两两不同，各自为IIA、IIIA、IVA、VA、IB、IIB、IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB或VIII族金属元素，0≤a≤6、0≤b≤6、0<c≤6、0<d≤12，且a、b不同时为0，所述锂源、铁源和磷源的用量使得Fe：Li：P的摩尔比为1：0.95-1.1：0.95-1.1，所述锂源为能够与铁源、磷源烧结得到磷酸亚铁锂的含锂物质。以磷原子计，所述磷源和原料二的摩尔比为1：0.01-0.05。
其中，所述原料二是通过将A的含氧化合物、M的含氧化合物和N的含氧化合物以摩尔比A：M：N＝a：b：c的比例在400-1000℃下烧结8-15小时而得到的。所述原料二为Bi4Ti3O12、CuNb2O6、MnTaO4、FeWO4、ZnZrNb2O8、NiNb2O6、NiZrNb2O8、FeTiNb2O8、MnTiNb2O8、MgSnNb2O8、ZnTa2O6、Cu0.85Zn0.15Nb2O6、YBa3Ti2O8.5、Zr0.75Ti0.75Sn0.5O4、HfTiO4、MgNb2O6中的一种或几种。
所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂、醋酸锂中的一种或几种，所述铁源为草酸亚铁、碳酸亚铁、醋酸铁、三氧化二铁、磷酸铁、焦磷酸铁、硝酸铁中的一种或几种，所述磷源为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸铁、磷酸、磷酸二氢锂中的一种或几种。
所述碳源的用量使得生成的正极活性物质中碳的含量为1-5重量％；所述碳源为炭黑、乙炔黑、石墨、葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、淀粉、糊精、聚乙二醇中的一种或几种。所述烧结的条件包括升温的速率为5-20℃/min，烧结的温度为500-850℃，烧结的时间为5-32小时。
将上述原料一和原料二的混合物在球磨机上研磨时，再加入一种或多种溶剂，如乙醇、丙酮或去离子水。在其他的实施例中，可加入其他的混合媒介及溶剂。下一步，将混合物料在40-80℃干燥，或搅拌至干燥。
另外，所述烧结在惰性气体的保护下进行，可用的惰性气体有氦、氖、氩、氪、氙、氡、氮气等。不过，还原性气体包含氢气、一氧化碳或两者混合气体等气体也可使用。
正极片110可用上述的一种正极活性材料浆料涂覆在集流体上形成。正极活性浆料可通过混合粘结剂、正极活性材料及溶剂制成。首先粘结剂与胶粘剂形成胶体溶液，然后形成的胶体溶液、溶剂、与活性材料在双行星混合机中混合。最后，一部分溶剂与粘结剂之后再次加入至行星混合机中进一步的混合。
胶体溶液、正极活性材料及溶剂可在双行星混合机中按照特定混合顺序来混合。在此，胶体溶液、活性材料及溶剂可在2-20Hz逐渐降低至更低的0-2Hz转动频率下混合3-5分钟；然后，胶体溶液、活性材料及溶剂在35-60Hz逐渐降低的转动频率下混合30-50分钟。为此，双行星混合机可形成一真空持续3-5分钟，从而混合在0.0005MPa至大约0.05MPa压力下进行。剩余溶剂和粘结剂之后加入到双行星混合机中以35-60Hz逐渐降低的转动频率混合5-10分钟。再次，双行星混合机可形成一真空持续3-5分钟，从而混合在0.0005MPa至大约0.05MPa压力下进行。最后，在转动频率为10-25Hz逐渐递减至0的条件下混合20-35分钟。
正极活性材料、粘结剂、胶粘剂及溶剂的重量百分比可为100:(0.05-10):(0.01-10):(50-150)。当胶体溶液和正极活性材料混合时，溶剂的重量百分比是0.1-30％；当加入胶粘剂时，溶剂重量百分比是8-20％。
正极片110可通过涂敷正极浆料到集流体上，如Al箔形成。浆料可以通过一滚动操作涂敷或浆料涂覆机涂覆，也可使用其他方法。集流体与浆料干燥后形成正极片110。正极片的厚度优选为100-110微米，其他厚度也可使用。
隔膜115可以是多微孔的聚丙烯和/或聚乙烯电解质膜等锂离子电池隔膜，这些电解质膜可向美国Celgard of Charlotte，北卡罗莱纳州购得。
再如说明书附图1所示，负极片105包含了其集流体107上不包含负极活性材料106的区域，更确切的说，Cu基集流体107边沿暴露并可利于正极片的电连接，集流体107的暴露区域沿着正极片105的长度方向延伸，以至于当电极片100被卷绕成电芯200(如说明书附图2所示)时正极片105的第一端边缘定义为导电区107。导电区107可通过控制集流体层涂覆活性物质106的涂敷范围来形成。另外，也可以通过根据正极片105上涂覆层，或可选择地去除预定宽度的敷料形成导电区107，去除的方法可以是物理或化学方法。
正极片110包含了其集流体114上不包含正极活性材料112的区域，更确切的说，Al基集流体114边沿暴露并可利于正极片的电连接，集流体114的暴露区域沿着正极片110的长度方向延伸，以至于当电极片100被卷绕成电芯200(如说明书附图2所示)时正极片105的第二端边缘定义为导电区114。导电区114可通过控制集流体层涂覆活性物质112的涂敷范围来形成。另外，也可以通过根据正极片110上涂覆层，或可选择地去除预定宽度的敷料形成导电区114，去除的方法可以是物理或化学方法。
如说明书附图2所示，负极片105、正极片110及隔膜115卷绕形成电芯200。导电区114形成了电芯200中多层的正极耳区，而导电区107形成了电芯200中多层的负极耳区。正极耳区与负极耳区分布在电芯200的两宽度方向，并提供了低阻抗的连接，导电面积扩大，因此可传导极大的电流；另外在电芯200两端直接形成极耳也简化了生产工艺。
极耳区可以通过不同的方法来形成。如，极耳区可以由导电区(未敷料区或除料区)直接卷绕形成，也可以另外也可以通过在电芯200卷绕之前，沿正极片、负极片长度方向增加一导电带状材料来形成。
电芯200的最外层材料是绝缘的。在其中一个实施例中，隔膜115长于负极片105和正极片110，并且负极片105及正极片110在电芯200卷绕过程中提前于隔膜115终结结束。隔膜115超出的长度以一定预计的圈数(如1圈或更多)继续卷绕在电芯200外圈以形成外部绝缘层115。本结构简化了电芯200的加工工艺，进一步增加了电芯结构的一致性和安全性。
一旦电芯200卷绕形成，负极耳区107与正极耳区114挤压以使其横截面积小于电芯200内部未挤压部分，因此，负极耳区107形成负极耳，正极耳区114形成正极耳。电芯200中负极耳区层107可焊接在一起形成负极耳，也可以用机械扣件连接和/或使用粘结剂粘合在一起等；电芯200中正极耳区层107可焊接在一起形成正极耳，也可以用机械扣件连接和/或使用粘结剂粘合在一起等。优选地，极耳区在整个长度或者部分长度方向焊接形成极耳。
一种层叠结构的电芯200，如说明书附图2B至2D中所示。在本实施方式中，多层负极片正极片及隔膜依次层叠放置，然而与前述的电芯结构不同是用于形成电芯的电极片未被卷绕，更确切的是，电芯200包含多层平坦的片材，如图2B所示。该电芯200的俯视图如2C所示，而侧面图如2D所示。优选地，电芯200的最外层是绝缘材料，更优选地是一或多层隔膜115。正极片和负极片之间的隔膜延伸超出正极片负极片边缘以隔开极片片材，其他用于隔开正负极极片及防止其接触的方法也可使用。尽管2B至2D中极耳是从延伸出来的正负极片形成，但也可通过带状导电片材连接至极片集流体来形成。
图3显示了一设置有电芯200的电池300负极端的展开图，电池300包含保护壳体305，其中装有电芯200。极耳310与电极端子325的第一端320通过盖板335连接。电极端子325的另一端330伸出盖板335以提供电池300的外部连接出口。
如图3所示，保护壳体305呈矩形并有特定尺寸，使电芯200可合适地置于其中。尽管壳体305和相应的电芯200可以有各种尺寸，但是壳体305的高H和宽W都有一定的要求：W>50mm，H>100mm。优选地，壳体305的大小规格满足如下公式：0.18<W/H<0.5。本尺寸也适用于限制其电芯的尺寸，如此设计可以使形成的电池300容量和大电流输出性能提高。
当W/H的比值大于0.5时，这时电池300的宽度很宽，电池壳体305的宽度方向面积过大，壳体本身的强度明显减弱，无法承受过大的压力。当电池内部气压增大或者外部施加压力时壳体将受到影响而严重的变形，这将对电池造成安全隐患。当W/H的比值小于0.18时，电池的宽度很小，整个电池形成一个细长条的形状，电池内部的空间利用率将明显降低，不利于电池容量的增加。
图4是电池300负极端的截面示意图。在本实施例中，盖板335包含了一成角度折弯两次的电极端子405，并延伸出盖板335，该电极端子405是Z型的。负极耳310可由上述方法形成。为方便表述，图4中仅诠释了负极耳的情况。软连接片410的一端电连接电极端子405，另一端电连接负极耳310。软连接片410可由多层金属箔层叠形成，或单层金属箔卷绕形成，金属箔可选自Cu箔、Al箔等。软连接片410与电极端子405和负极耳310以焊接方式电连接，这种方式连接加工简洁。进一步，本实施例提供的连接方式降低了内部连接件的阻抗，提高电流导通性；还有利于电池内部散热以保持电池安全。
图5和图6显示了形成负极片105与/或正极片110接近导电区107和/或114的区域形成方法。为方便阐述，在此仅说明负极耳区107的情况，正极耳区114也是同样的基本结构。
图5中，一定宽度的负极片105，负极活性材料层106涂敷于集流体上形成负极片105。其中，可选择地，通过控制负极活性材料层的涂覆宽度或者通过去除集流体边缘一部分活性材料涂覆层形成集流体边沿的未涂覆区，及导电区107。进一步，活性材料涂覆边缘逐渐减薄形成宽度为520的区域，520左边的106层是完全敷料区，并形成减薄过渡区525，其余部分为未敷料区。另外，可以使用一绝缘胶带或涂胶层覆盖于520区域，其宽度完全遮住减薄过渡区域直至露出集流体。绝缘胶带/胶涂层须为电子和离子绝缘，并可在高温条件下稳定，如PPS。图6为本结构的展开示意图，负极片的总宽度为605，完全敷料区610，敷料减薄过渡区630。使用本实施例的这种结构可提高容量，防止正负极片的接触短路从而更安全，进一步看，还可以避免极片在卷绕时起皱使卷绕不平，提高产品合格率。
图7是一电芯200的截面示意图。在电芯200中，正极片、负极片以及隔膜若卷绕终止在A或B区域，电池的厚度和/或压力变化会引起安全问题。为了避免或减小此问题，卷绕时负极片105、正极片110的卷绕终止端需要终止在圆弧区C和/或D而不能终止在A和/或B区。如图7所示意，负极片105终止在圆弧区C的705，正极片110终止在圆弧区D的710，隔膜115延伸超过终端705与710卷绕形成电芯200的外层，隔膜115终止于电芯200的715圆弧区。卷绕方向如箭头720所示。在本结构中，正极片110可长于负极片105。
与图7中电芯200结构一致，A、B区相对平整无明显的厚度变化。因此可减少褶皱引起的充放电过程中的电芯200的膨胀。此类褶皱形成是由于A-B面不平整，受力不均。减少此类褶皱可提高寿命，同样的，潜在安全问题褶皱引起的充放电过程中的电芯200的膨胀被解决了(如电芯200中由于褶皱区形成Li晶枝造成短路可引起爆炸。)。
图8说明了一实施例中弯折连接件800用于图4中电极端子325。弯折连接件800由导电材料形成，其宽度优选为图3中壳体305宽度W的至少25％。图8中弯折连接件800通常是Z型的，并包括一第一伸出端805和第二伸出端810，所述的810由内向外延伸并与横向的815接合。横向的815部分置于电池壳体外部并810、805与电连接。所述的弯折连接件800可由一体金属板材弯折形成，因此弯折连接件800优选为片状体。第一伸出端部分805形成电终端并可与电芯200的正极耳/负极耳导通。
弯折连接件800可包括一脆弱结构，如820所示的槽，使800可在一定的超常压力下断裂，如车辆遇事故时。在图8中，单一槽820延横向的800宽度延伸。优选的槽820设置在弯折连接件800的815部分，815设置在电池壳体外部。另外，该弯折连接件800可设置多个脆弱结构的连接。
基于低电阻性能选材形成的弯折连接件800，其上槽820不可避免地增加了其内阻。在这种情况下，820槽可填充延展性好的导电材料，无限制的如锡、导电橡胶及其它材料。从而降低了820的阻值，并保证相应的安全性能。
图9显示了另一种实施方式的弯折连接件900，可用于图4中的电极端子325。弯折连接件900由导电材料形成，其宽度优选为图3中壳体305宽度W的至少25％。图9中弯折连接件900通常是L型的，并包含一伸出端910，其由内向外延伸并与横向的915接合，横向的915部分置于电池盖板外部。所述的弯折连接件900可由一体金属板材弯折形成，因此弯折连接件900优选为片状体。伸出端部分910形成电终端并可与电芯200的正极耳/负极耳导通。
弯折连接件900可包含一脆弱结构，如920所示的槽，使900可在一定的超常压力下断裂，如车辆遇事故时。在图9中，单一槽920延横向的900宽度延伸。优选的槽920设置在弯折连接件900的915部分，915设置在电池壳体外部。另外，该弯折连接件900可设置多个脆弱结构的连接。
基于低的电阻性能选材形成的弯折连接件900，其上槽920不可避免地增加了其内阻。在这种情况下，920槽可填充可延展的导电材料，无限制的如锡、导电橡胶及其它材料。从而降低了920的阻值，并保证相应的安全性能。
弯折连接件800、900中的槽820与920的尺寸选择依赖于形成800、900的材料。若弯折连接件由Cu形成，则槽深为横向厚度的50％-90％，槽宽可为槽深的100％-500％；若弯折连接件由A1形成，则槽深为横向厚度的30％-80％，槽宽可为槽深的100％-300％。
图10显示了使用图8中的弯折连接件作为电池的电极端子连接相邻的单体电池的方式。如图10所示，单体电池300a与单体电池300b相邻放置，300a包括一端盖组件335a、一电极端子800a从300a电池中由内向外延伸并在电池内部电连接了相应电芯的负极耳(没显示)，电极端子800a横向的815a沿着靠近300b电池的方向弯折。同样地，300b包括一端盖组件335b、一电极端子800b从300b电池中由内向外延伸并在电池内部电连接了相应电芯的负极耳(没显示)，电极端子800b横向的815b沿着靠近300b电池的方向弯折。
电极端子800a与800b的第一伸出端805a、805b形成相对面贴合1005，贴合1005可通过焊接进行连接，或者通过粘接如利用一导电橡胶，或者通过扣件机械连接，或其它类似的结合结构和/或方法。通过相互连接电极端子800a与800b的第一伸出端部分，在300a正极端与300b负极端形成了低阻抗的大电流通导面积的连接。同样结构也可用于300a和300b的另外一端，在300a负极端与300b正极端可形成低阻抗的大电流通导面积的连接。这种连接方式可将电池串联起来，也可以将电池并联。
另外，电极端子800a与800b都相应包含脆弱结构槽820a与820b。当电池中有一者或两者因车辆原因突然受震，槽820a和/或与820b区的材料会断裂，从而使电池300a与300b电连接终断，这样提高了车用电池的安全性能。
图11显示了另一种相邻单体电池300a与300b之间连接的实施方式。单体电池之间的连接大体和图10中的相同，不同是电极端子800a和800b的第一伸出端部分形成的贴合1105部分。电极端子800a和800b的第一伸出端形成的相对面贴合1105部分分散有熔断材料，熔断材料1105可为锡、铅焊料或其它类似可在特定大电流时熔化或蒸发的材料。特大电流可能由于300a、300b和/或包含300a与300b的电池系统的失效造成。在此，1105的厚度、宽度、长度及组分的选择可以根据电流超出预定值使800a与800b之间的连接可断开为标准确定。从而改善300a与300b在过流情况下的保护，提高电池系统的安全性。
图12和图13显示了一种电池温度调节装置，可当外界温度低于预定值时用于调整电池单体温度。图12显示了电池温度调节装置的加热件1200与电极端子800的连接方式。1200包括加热元件1205，如陶瓷加热器；1025与电极端子800配合，加热元件1205与电极端子800之间涂布导热材料层1210。加热元件1205可为L型截面形状，尺寸与配合的电极端子800的保持一致。导热材料层1210可以由热导性橡胶形成，其特性为导热、绝缘，并且可以将加热元件1205与电极端子800粘结在一起。另外，电极端子800与加热元件1205可通过绝缘扣件机械连接，如PA66。
图13显示了一种电池升温系统。图13中，该系统包括温度传感器1305、控制系统1310，1305用于监测车外温度环境温度、电池300的温度和/或其它需要监测的温度；1305监测到的温度信息提供给控制系统1310，控制系统1310根据信息判断是否低于预定值，如是，1310控制电力加热元件1205加热。电力可由与内燃机相连发电机发的电或电池组提供。1205将电力转为热量通过1210层传给电极端子800，依次地，800同样作为热导元件加热电芯。
图14A显示了一种电池内部多个电芯结构1450与电极端子800的连接方式。在本实施例中，多电芯结构1450含3个分开的电芯，每个电芯与200相同。为方便表述，图中只显示了一个电池300，而相同连接方式可用于连接电池另一端1450与电极端子800。
在图14A中，多电芯结构1450分布在矩形保护壳体305中。电池300的一端盖板组件335与壳体305的一端密封连接。壳体305内部设有一垫圈1405设置在盖板组件335与多电芯结构1450之间，垫圈1405由绝缘材料形成。电极端子800从电池壳体305内部延伸出盖板组件335，并以使之偏置于壳体305的经度中心线。
垫圈1405的平面图如图15所示。垫圈1405包含3个开口，1505、1510和1515。每个开口都是一个截面为梯形状的开口，开口1515由轮廓线1530与轮廓线1535确定，而开口1510由轮廓线1525与1520确定，开口1505由轮廓线1540与1545确定。每个开口的梯形截面的下底边接近电芯200，上边接近或者对着盖板组件335。轮廓线1520、1535与1540所形成的开口大小比轮廓线1525、1530与1545所形成的开口更大。因此，轮廓线1520、1535与1540所形成的开口的平坦表面放置电芯200，以防电极端子800在车辆碰撞时以不正常力挤压电芯200。
再次看图14A，极耳1415由每个电芯200延伸出来，每个极耳都可由未敷料的多层金属箔层的集流体压合形成。另外每个极耳也可由单层的金属箔电连接在电芯上形成。在此，极耳1415a、1415b和1415c都由电芯200的敷料的多层金属箔层的集流体压合形成，并且这些极耳从相应开口1505、1510与1515中延伸出并进入垫圈1405与盖板组件335形成的空腔1420中。在空腔1420中，每个极耳1415a、1415b及1415c电连接至软连接片1425a、1425b、1425c，所述的连接方式可以是多种，包含但不限制于超声波焊、电阻焊、激光焊、和/或机械连接及其它连接工艺。
如图14A所示，软连接片1425a、1425b、1425c在空腔1420中弯曲，并其一端与电极端子800连接。由于电极端子800偏置设置，因此1425b和1425c在空腔1420中，需要更长长度来弯曲以达到与电极端子800连接。因此，软连接片1425b和1425c比软连接片1425a具有更大的弯曲空间与电极端子800连接。因而软连接片1425c和1425b的弯曲角度较为平缓，即弯折角更大些；平缓的角度是期望的，如此软连接片才最小可能在弯折处发生折断而破坏。然而1425a在空腔1420中弯折空间较小，因此想达到更大弯折角度，以和电极端子800相连，就需要另行设计。如1425a的弯折角度很小，会使电极端子800和极耳1415与其的机械连接和热传递更加不可靠，容易形成1425a的软连接片断裂破坏。本实施例中所述的软连接片可由多层金属箔层叠而成，或由单层金属箔卷绕而成。在极耳与电极端子之间增加软连接片连接，可以在电池受到外界撞击等条件下，使极耳与电极端子之间的连接有所缓冲，进一步增加了电池的可靠性和安全性。
为使1425a弯曲结构更可靠，设置一防折断结构1430包含一固定部分1435和一圆形部分1140。固定部分1435与1425a、1425b和1425c依次层叠的连接在电极端子800上。圆形部分1440用于撑开1425a弯折部分的弯折角，并使弯曲角度平缓过渡，使连接更可靠。进一步看，防折断结构1430也可设置在1425b及1425c的折弯处，以使它们的连接更加可靠。同样的对1425b与1425c的长度进行选择，以合适的长度与电极端子连接，并将其限定在空腔中。因此，由此制得的电池的可靠性及安全性大幅提高。
防折断结构1430可以在多于3个电芯的结构或者至少一个电芯的结构中使用。在每种情况下，防折断结构1430优选设置在没有从800下面绕过的软连接片的折弯处，且在靠近电极端子800的相反一面。这是由于软连接片绕过电极端子800，电极端子800在其折弯处也起到了防折断的作用。
图14B显示了电池300与电极端子800的一种连接方式。在本实施例中，仅使用了一个电芯200，相应得只有一个极耳1415从电芯200中延伸出来，并与电极端子800电连接。为减少1425到达电极端子800的弯曲程度，极耳1415从离电极端子800最远的开口1515伸出。在其它结构部分，图14中的盖板组件335如图14A中所示。
垫圈1405可含凸起1410，主要用于连接电池壳体305与垫圈1405。另外的，或可替换的，垫圈1405可与305壳体焊接，或通过一种或多种机械连接，或通过粘结剂，或其它连接机构连接。
垫圈1405从不同方面起到保护电芯200的作用。如垫圈1405接近电芯200的部分帮助保持电芯200在壳体305内部适当的纵向排列，并防止电芯移动。隔圈1405也阻止了电极端子800和其表面的连接结构在受到冲击或机械失效时接触电芯200。在制作电池时，逐渐变窄的隔圈开口1505、1510及1515帮助引导极耳1415a、1415b与1415c进入空腔1420中，更进一步，垫圈1405还能够起到加强壳体的作用以为电芯200提供更好的保护。
图16和图17显示了一种盖板组件335的密封实施方式。图16是盖板组件335横向截面剖视图，而图17是盖板组件335的纵向剖视图。
盖板组件335包含了一盖板1605、一紧固件1610、电极端子800，以及密封件1615。为了加工制作335，盖板1605和紧固件1610可以焊接在一起以形成集成结构，焊接方式没有限制，可以为激光、氩弧及其它焊接方式。1605与1610可由不锈钢材制成。一旦盖板1605和紧固件1610焊接形成集成结构，它们就可以套住由内向外延伸的电极端子800。盖板1605与紧固件1610焊接后加工过程不会强烈放热，从而，其它盖板组件在盖板加工过程中损伤可能性也降低了。另外，所述盖板组件也可以一体注塑形成。
盖板1605和紧固件1610可用不锈钢形成，在进一步加工前，盖板1605、紧固件1610、电极端子800，将要接触密封件1615的部分先做表面粗燥化处理，以增强与密封件的粘接性能。
如图16和17所示，电极端子800还包含其上面部分的通槽1620，1620分布在800的正反两面；及下面部分的通槽1625，1625分布在800正反两面。1620与1625沿着电极端子800的宽度方向延伸，设计1620和1625使电极端子800与1610连接更紧密。
电极端子800还包含了一系列通孔1635，1635沿着厚度方向穿透，多个1635沿着电极端子的宽度方向排列。如图16所示通孔1635可形成突出唇状结构1640；如图17所示，通孔1635分布在800宽度方向的通槽1620与1625之间。
一旦盖板1605和紧固件1610焊接完成后，800穿过盖板孔设置在需求的位置即在紧固件1610中，密封材料被高压注射进800、1610、1605之间的间隙，以及高压注射进1620、1625，通过1635及内部突出唇状1630、1640形成密封件1615。
密封件1615的密封材料可以选自塑料(如PFA、PES、PPS、改性PP等)，橡胶，树脂(如环氧树脂、酚醛改性环氧树脂等)，粘合橡胶(如双组分环氧、热熔胶)等。密封材料是绝缘体并可以承受暴露于电池电解质的腐蚀。更进一步要求，这些密封材料应该可以与各种用于形成电极端子800、紧固件1610、盖板1605的金属材料(如Cu，Al，不锈钢及其他金属)结合。
密封件1615延伸出紧固件1610上部分边沿，形成翻遍结构。更具体说，密封件1615填充1610、800之间的内部区域并在1610边缘翻边形成保护翻遍1645。保护翻遍1645提高了密封的性能。进一步看，保护翻遍1645可以吸收部分对电极端子800的震动和冲击力。
如图17，盖板组件335包含压力释放阀1800，1800用以防止电池的事故，如内部压力达到不安全水平，压力释放阀打开，释放内部压力。如压力不释放，电池300可能会爆炸。
图18、图19和图20显示了一种盖板组件335上设置的压力释放阀1800的结构示意图。1800包含一阀帽1805、针1810、阀底座1815。如图所示，1800设置在设有排气孔1820的盖板1605上。
阀帽1805可以是底面开口的倒锥体，一系列排气口1825设置在1805的侧面上，而且累计排气面积大于1820开口面积。针1810通过如点焊或这卡扣等方式固定在1805上，并从其顶上延伸下来。
在图19中，阀座1815包括了环形圈1830、边缘1835，以及可变形薄膜1840，薄膜1840焊接或挤压在环形区域内部空的开口处。1830直径优选为小于整个内部开口的70％，进一步，环形圈1830的唇1845优选为不超过排气孔1820宽度的70％-80％。
可变形的薄膜1840可选自由盖板1605材料形成(如AL、不锈钢金属箔等)，厚度在0.01mm-0.1mm的范围，优选0.01mm-0.05mm。1840厚度可以根据1800破裂时的过压水平调整。1840可焊接密封1830的开口，1840可从金属箔如AL箔，Cu箔形成。
阀座1815与盖板1605通过高能如激光或电子束焊接。
当电池300内部压力增大时，可变形薄膜朝针的方向鼓起变形，达到临界点之后，1840被刺穿释放电池内部压力。针刺破薄膜的压力可以通过调整针与1840的距离来调整。进一步，为了达到很好的刺穿效果，1810针的形状可用各种形状。更进一步，在检测挑选电池组合电池组时，当单体电池300的内部气体被释放，薄膜1840有反向的收缩变形时增加了针与薄膜的距离，该特征说明了这个单体电池不合格。本特征可用于快速挑选正常电池或容易除去不正常电池。
图21与图22显示了一种可替换的结构更加简单的压力释放阀2100和2200。每个释放阀都是密封在电池盖板335上留得相应的排气开口，另外也可以设置在电池的壳体上。2100是通过可变形的薄膜2105形成一薄弱结构槽2110；同样的，2200由可变形的薄膜2205形成一薄弱结构槽。两者的主要区别是形状上的差别。2110槽和2210槽的尺寸及深度可以根据不同的爆破压力来调整。当电池内部压力增加且大于临界值时，压力释放阀的薄弱结构槽爆破，释放电池内部压力，避免电池爆炸。
图23是一种10节单体电池组成的电池包2300的示意图。10个单体电池相互连接组合成一电池组放置于包体2305中形成电池包2300。单体电池300在每个包体2505中的数量是8-15个，优选10个。包体连接件2810在电池包2300的两端以提供电池包之间的电连接或机械连接。2305包体优选为密封、防水的，但是还包括管道接口，管道2310可以接受热或冷的流体。2310形成于电池包的相对的两端，从而流体可以接近电极端子800。当流体流动时，可加热或冷却电极端子800，进一步加热或冷却单体电池300。相互连接的单体电池之间可直接接触或通过隔板隔开放置。
图24显示了电池包2305的结构展开示意图。在本实施例中，电池包2305包括了一系列相互连接的单体电池300，单体电池300之间的连接方式如图23所示；以及一绝缘材料制成的隔板2405将相邻单体电池隔开使壳体间无电接触。相邻单体电池优选地，不使用隔板接触，更确切说，优选单体电池壳体直接接触。
多个相互连接的单体电池300(简称电池组)放置于底板2410与顶板2415之间，限制了其y轴向的位移；挡板2420设置在电池的横向两侧，限制了其x轴方向的运动；侧板2425加在电池两端沿电池组的宽度方向延伸，限制了电池组300在z轴方向的位移。
挡板2420可以采用绝缘材料制成，如塑胶，材质要求绝缘、有一定的机械强度、热变性小、低温脆变和耐化学腐蚀好。挡板由平板、加强筋、拉杆孔组成，整体厚度为3-15mm，挡板基体厚度3-5mm，加强筋厚度5-12mm，加强筋根据挡板的受力情况，纵横分布在平板上。挡板2420上设有与底板2410、顶板2415配合的L型结构，挡板2420上的L型结构上设有螺纹孔2440与顶板2415上设的通孔2445配合，通过螺钉或插销将挡板2420、底板2410、顶板2415固定连接，防止两者之间发生窜动，从而实现对电池组在x和y方向上的限位。
所述的底板2410与顶板2415也采用绝缘材料，如塑胶，材质要求绝缘、有一定的机械强度、热变性小、低温脆变和耐化学腐蚀好。底板2410、底板2415由平板、加强筋，以及x方向螺纹孔2445和z方向螺纹孔2450组成。2410与2415的整体厚度为3-15mm，挡板厚度3-5mm，加强筋厚度5-10mm，加强筋根据平板的受力情况，纵横分布在平板上。2445螺纹孔与挡板2420上设置的2440配合，限位电池组的x方向和y方向。另外，2450所在的L型结构的内侧设有凸台，实现电池单体在z方向的限位。
所述的侧板2425也采用绝缘材料，如塑胶，材质要求绝缘、有一定的机械强度、热变性小、低温脆变和耐化学腐蚀好。侧板2425上预留通孔，通过螺钉可以实现与底板和顶板之间的连接。
另外，底板2410、顶板2415与挡板2420以及侧板2425之间可以实现密封连接。之所以形成密封连接结构，是因为可防止由于一个单体电池漏液造成电池短路的问题。
电池包壳体2305有很多优势。首先，其能够对电池组的单体电池各个方向进行很好的限位，提高电池组可靠性，延长电池使用寿命。其次，通过挡板2420和底板顶板的结构设计，就实现了三个方向的固定，降低了车载动力电池包2300占用体积，同时也简化了电池包制作工序。再次，通过绝缘材料形成2305，短路风险减小，因为单体电池300不会通过壳体2305与其他电池包电连接。还有，通过使用塑胶挡板、侧板与顶板底板，大大降低了电池包重量，进而减轻了整车质量。最后，电池包采用了密封结构，可以防止电池受到损失时发生漏液而导致短路等情况的发生。
图27显示了一种相邻电池包2300之间的连接件2700。连接件2700包括一第一导电片2705和第二导电片2710，2705与2710通过一弓形片2715相互连接。所述弓形片2715可以单层的技术箔，优选由多层金属箔层叠形成，如Cu箔形成，使之易于焊接。弓形片2715的厚度大概是0.01mm-5.0mm。可替换的，第一导电片2705与第二导电片2710及弓形片2715也可用Ni、Al或其他金属形成。优选地，导电片2705与2710及弓形片2715是用相同材质形成的，从而可增加连接件2700的整体导电性能。形成弓形片2715的方法可包括热压一系列金属箔以成型成弓形的结构。每个导电片2705与2710包含一L型接合部2720，接合部2720接近弓形片2715处与弓形片2715焊接和/或热压连接。导电片2705、2710及弓形片2715的尺寸由需要使用的连接件2700的电池包的电极端子及需求导电率决定。弓形片2715可以做特别设计以使其在超出预定冲击力时将相邻电池包之间的连接断开。更进一步，弓形片2715可被设计为熔断结构，在电池包体之间电流超出预定值时，弓形片2715可熔断。
图28显示了一种使用连接件2700将电池包2805a与2805b相互连接的示意图。图中显示的是电池包2805a与2805b电极端对电极端使用连接件2700连接的，然而电池包2805a与2805b也可并排平行利用连接件2700连接。如图所示，电池包体2805a与2805b每个都有一对输出端子，分布在每个电池包侧边的两端。输出端子当承受超常外力时如车辆事故及类似情况，可断开连接。连接件2700将两电池包输出端子相互电连接，以及使两电池包间建立机械连接。为方便表述，仅说明2810a与2810b之间的连接，而同样的结构可应用至其他相邻电池包连接上。2810a与2810b之间输出端子通过连接件2700连接，提供了电池包机械缓冲；更进一步，连接件2700可被设计以使之在遇到车辆以外等超常外力时可切断电池包之间的连接。
连接件2700可通过连接第二导电片2710至2810a输出端子的连接板2830a；及连接第一导电片2705至2810b输出端子的连接板2830b完成电池包2800a与2800b的相互连接。每个导电片2705与2710包含了接受焊接金属丝的槽2725(如图27)；进一步，每个导电片2705与2710包含一系列通孔2730(如图27)用于机械固定连接电池包输出端子。为连接相邻电池包2805a与2805b，在每个槽2725中放置焊接金属丝，然后焊接每个导电片2705、2710至相应的电池包的输出端子的连接板上，如使用铜焊、激光焊、超声焊等。优选地，每个导电片与相应的输出端子间用铜焊连接，这是由于铜焊易于维持电池包间的相互连接；并且，由于加热焊接处的金属合金可分离电池包，进一步方便了电池包的替换。另外，也可使用如螺钉、螺栓及其他类似零件可插入至通孔2730中，与相应输出端子的通孔配合以建立更可靠的导电片输出端子间的连接。连接件2700与输出端子之间的焊接，以及其他这些连接方法可使电池包之间阻抗降低，导电率提高。相邻电池包可并联或串联，但优选相互串联。
图29显示了一种可向电动车辆电机/发电机提供电能及接收电能的电池包系统2900。电池包系统2900包含多个电池包2805，电池包的数量可以是5-15个，优选为10；每个电池包2805包含多个单体电池300，可以为8-15个，优选为10个。电池包2805中的单体电池300相互串联，多个电池包2805进一步相互串联。
车辆为电池包系统2900提供了腔体，腔体使电池包系统可与电机/发电机电连接。每个电池包2805的壳体2305相对外界环境密封(如水密性)，除了电池包2805的靠近端子的区域有开口，这些开口可通过管道连接，以实现电池包之间冷却流体的内循环。
放置电池包系统2900的腔体，可按一定尺寸比例的部分或者全部设计在座椅下方，另外部分或者全部设计在车辆后备箱中。可替换的，腔体也可部分或者全部设计在车辆底盘下方。
如图29，电池包系统还包括一温度控制系统，包括泵2905、温度调节单元2915及流体通道(包括2930、2940)。流体介质如空气可被泵2905驱动在电池包系统2900中流动，如图中指示箭头2910的方向流动。如箭头所指，泵2905在往中央流体管道2930的进口2927提供流体介质之前，通过温度调节单元2915，中央流体管道2930最终分流给电池包系统2900的其他部分。温度调节单元2915可包含一冷凝器2920用于冷却流体介质，及一加热器2925加热流体介质。当电池包系统2900的温度超出预定值时冷凝器2920运行，同样的，当电池包系统2900的温度低于预定值时，启动加热器2925。
当流体介质在2930、2940管道中循环时，既可以加热也可以冷却电池包2805中的电极端子部分。当流体管道的流体循环结束时，流体介质可被导出到电池包系统2900外部管道，这使得流体介质加热或冷却了电池包系统，因此电池包2805中的单体电池可在最佳温度环境工作。部分热的流体介质可通过电池包系统2900的管道流通至车厢，在这种情况下，电池发热可用于提高车厢内温度；流入车厢内流体的量可根据车厢内人操作以调整车厢温度。
经过对本发明各种具体实施方式的描述，本领域内技术人员可显而易见地了解本发明范围内更多的实施方式。相应地，所有等同替换及基于本发明的一切不经创造性劳动的实施方式都属于本发明的保护范围。

Claims (40)

1.一种电池包，包括：
多个单体电池，
每个单体电池包括一矩形棱柱体，所述矩形棱柱体的长大于高且厚小于高，因而形成两端、两小面、两大面三部分；
每个单体电池括一正极电极端子设置在一端，负极电极端子设置在另一端；
所述正极电极端子包括一个大体平行于单体电池大面的平面，负极电极端子包括一个大体平行于单体电池另外一个大面的平面；
所述电池包壳体中包括多个单体电池，相邻单体电池的大面直接相对并行排列，多个单体电池相互串和/或并联连接形成电池包。
2.根据权利要求1所述的电池包，其中，所述电池包壳体还包括：
第一对绝缘板固定设置在多个单体电池的第一轴线方向防止其移动；
第二对绝缘板固定设置在多个单体电池的第二轴线方向防止其移动；
第三对绝缘板固定设置在多个单体电池的第三轴线方向防止其移动，所述第一、第二及第三轴线正交。
3.根据权利要求2所述的电池包，其中，所述第一对绝缘板包括挡板，所述挡板设置在多个单体电池的电极端子直接对应的一端，形成一通道可用于流体介质通过，所述电极端子部分处在所述流体通道中。
4.根据权利要求3所述的电池包，其中，所述流体介质为空气。
5.根据权利要求2所述的电池包，其中，进一步包括：
一第一套拉杆用于固定第一对绝缘板；
一第二套拉杆用于固定第二对绝缘板。
6.根据权利要求5所述的电池包，其中，所述电池包壳体还包括：一第三套拉杆用于固定第三对绝缘板。
7.一种电池系统，包括：
第一和第二电池包，
其中，每个电池包包括，
第一电极端和第二电极端，所述第一电极端和第二电极端设置在电池包壳体上，
多个矩形棱柱体单体电池，每个单体电池一端设有正极电极端子，另一端设有负极电极端子，多个单体电池的电极端子内部相互串和/或并联连接，在电池包壳体上形成第一和第二电极端输出电能，
一弹性连接件，电的机械的连接第一电池包的第一电极端、第二电极端与第二电池包的第一电极端、第二电极端，所述弹性连接件在第一和第二电池包的连接中起缓冲作用。
8.根据权利要求7所述的电池系统，其中，所述弹性连接件包括：
一与第一电池包的第一或第二电极端连接的第一导电片；
一与第二电池包的第一或第二电极端连接的第二导电片；
一弓形片电的机械的连接第一和第二导电片。
9.根据权利要求8所述的电池系统，其中，所述弓形片由多层金属箔层叠形成。
10.根据权利要求8所述的电池系统，其中，所述弓形片为一金属网。
11.根据权利要求8所述的电池系统，其中，所述弓形片还包括接合部，所述接合部分别与第一、第二导电片连接。
12.根据权利要求8所述的电池系统，其中，所述第一和第二导电片都包括一用于放置焊接金属丝的槽，便于第一、第二电池包的电极端与第一、第二导电片焊接。
13.根据权利要求7所述的电池系统，其中，第一、第二电池包与其他电池包电连接成系列。
14.根据权利要求7所述的电池系统，其中，所述每个单体电池的长大于高且厚小于高，因而形成两端、两小面、两大面三部分，所述多个单体电池大面相对并行排列串和/或并联形成电池包。
15.根据权利要求14所述的电池系统，其中，所述电池包还包括设置于相邻单体电池之间的隔板。
16.根据权利要求7所述的电池系统，其中，所述电池包壳体包括：
第一对绝缘板固定设置在多个单体电池的第一轴线方向防止其移动；
第二对绝缘板固定设置在多个单体电池的第二轴线方向防止其移动；
第三对绝缘板固定设置在多个单体电池的第三轴线方向防止其移动，所述第一、第二及第三轴线正交。
17.根据权利要求16所述的电池系统，其中，所述第一对绝缘板包括挡板，所述挡板设置在多个单体电池的电极端子直接对应的一端，形成一通道可用于流体介质通过，所述电极端子部分处在所述流体通道中。
18.根据权利要求17所述的电池系统，其中，所述流体介质为空气。
19.根据权利要求16所述的电池系统，其中，进一步包括：
一第一套拉杆用于固定第一对绝缘板；
一第二套拉杆用于固定第二对绝缘板。
20.根据权利要求19所述的电池系统，其中，所述电池包壳体还包括：一第三套拉杆用于固定第三对绝缘板。
21.一种电动车辆，包括：
一电动机或发电机；
多个电池包相互连接提供电能给所述电动机，所述发电机用于提供电能多个电池包，所述电池包包括，
第一电极端和第二电极端，所述第一电极端和第二电极端设置在电池包壳体上，
多个矩形棱柱体的单体电池，每个单体电池的一端设有正极电极端子，另一端设有负极电极端子，其中，多个单体电池的电极端子相互串和/或并联连接，在电池包壳体上形成第一和第二电极端提供电能，
至少一对相邻的电池包通过弹性连接件连接，所述连接为第一电池包的电极端与第二电池包的电极端电的机械的连接，所述弹性连接在相邻电池包之间的连接中起缓冲作用。
22.根据权利要求21所述的电动车辆，其中，所述多个电池包相互之间电连接成系列。
23.根据权利要求21所述的电动车辆，其中，所述弹性连接件包括，：
一与第一电池包的第一或第二电极端连接的第一导电片；
一与第二电池包的第一或第二电极端连接的第二导电片；
一弓形片电的机械的连接第一和第二导电片。
24.一种车辆，包括：
至少一电动机或发电机；
一向所述电动机提供电能电池系统，所述发电机用于提供电能给电池系统，所述电池系统包括，
多个电池包，每个电池包包括多个单体电池，所述多个单体电池在每个电池包中相互电连接成系列，所述多个电池包也电连接成系列；
一腔体包含所述电池系统，所述腔体便于所述电池系统与电动机或发电机电连接。
25.根据权利要求24所述的车辆，其中，每个电池包都是防水的，所述每个电池包壳体至少设有一对用于流体介质在其中流通的开口。
26.根据权利要求25所述的车辆，其中，进一步包括相邻的电池包之间设有与开口相连通的流体通道。
27.根据权利要求26所述的车辆，其中，所述单体电池的电极端子部分处在所述流体通道中。
28.根据权利要求24所述的车辆，其中，所述腔体部分设置在座椅下方，另外部分腔体设置在车辆后备箱中。
29.根据权利要求24所述的车辆，其中，所述腔体位置适合的设置在车辆的底盘中。
30.根据权利要求24所述的车辆，其中，所述电池系统包括至少5个电池包，每个电池包至少包括5个单体电池。
31.根据权利要求35所述的车辆，其中，所述电池系统包括10个电池包，每个电池包包括10个单体电池。
32.根据权利要求24所述的车辆，其中，每个单体电池有一矩形棱柱体壳体，所述壳体的长大于高且厚小于高，因而形成两端、两小面、两大面三部分，相邻单体电池的大面相对并行排列串和/或并联连接形成电池包。
33.根据权利要求24所述的车辆，其中，所述电池包设置在腔体中，所述腔体设置在车辆中，电池的以其长度相对车辆的前进方向横向设置。
34.根据权利要求25所述的车辆，其中，所述电池包沿车辆的前进方向设置成两列。
35.一种车辆，包括：
至少一电动机或发电机；
一向所述电动机提供电能电池系统，所述发电机用于提供电能给电池系统，所述电池系统包括，
多个电池包，每个电池包包括，
电池包壳体上设有电极端，
多个单体电池并列排列且相互之间通过正极电极端子、负极电极端子串和/或并联连接在电池包中，从电池包的电极端提供电能，电池包的一端设有第一电极端及另一端设有第二电极端，
电池包的壳体的平板形成内部流体通道，所述电极端子部分处在所述内部流体通道中。
36.一种用于电动车辆的电池系统，包括：
多个电池包，每个电池包包括，
每个电池包壳体设有电极端，
多个单体电池并列排列且相互之间通过正极电极端子、负极电极端子串和/或并联连接在电池包中，从电池包的电极端提供电能，电池包的一端设有第一电极端及另一端设有第二电极端，
一电池包温度调节系统包括，
电池包的壳体的平板形成内部流体通道，所述电极端子部分处在所述内部流体通道中；
一驱动流体介质在流体通道中流动的泵。
37.根据权利要求36所述电池系统，其中，所述泵驱动流体介质通过加热冷却单元，然后提供给流体通道。
38.根据权利要求37所述的电池系统，其中，加热冷却单元包括，
一冷却流体介质的冷凝器，
一加热流体介质的加热器。
39.根据权利要求38所述的电池系统，其中，所述冷凝器当电池系统的温度超过预定值时开启，所述加热器当电池系统的温度低于预定值时开启。
40.根据权利要求36所述的电池系统，其中，所述流体介质填充于所述流通通道中，所述流通通道与所述泵的流入口连接，并与所述泵的流出口连接，从而形成所述流体介质的循环回路。
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