CN105261793B - 锂离子动力电池模块及组装方法、配套工装 - Google Patents

Abstract

一种锂离子动力电池模块及组装方法、配套工装，包括由多块可充电锂离子动力电池(1)及与所述电池(1)交替间隔设置的多个绝缘板(2)构成的排列，两个束缚板(6)，设置在所述排列的最外侧；其特征在于还包括：束缚压条(4)，其两端部分别与左右两个束缚板(6)连接，并用于从上方对电池(1)进行限位；喉箍(7)，围绕电池模块的四周实现紧固作用，以确定电池模块长度，限制电池1在水平方向的移动。

Description

锂离子动力电池模块及组装方法、配套工装

技术领域

本发明涉及一种可充电电池模块，尤其涉及一种锂离子动力电池模块及组装方法以及配套工装。

背景技术

随着近几年来全球能源危机的日益突出，新能源的开发与应用成为了科技人员研究的重点，其中可再充电电池技术发展迅猛，其中包括铅酸电池、镍氢电池及锂离子电池等等。可再充电电池不仅在便携式电子设备上如手机、数码相机和手提电脑得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、混合动力汽车、大型充电电源、二次充电及储能设备等。

锂离子电池是世界公认的新能源汽车首选动力，具有电压高、循环寿命长；倍率性能卓越、动力强劲；不含贵金属、成本低价格便宜；无毒污染、绿色环保；无燃烧、不爆炸、热稳定性好，安全可靠的特点。随着锂离子电池技术的进步及材料的不断改进，锂离子电池在安全性上比之前提高了很多。因此锂离子电池越来越往大型化发展。尤其是电动汽车使用的锂离子动力电池。

在电池组装成模块过程中，需要考虑电池模块的有效性、成本、质量、是否易于安装等方面因素。现在的技术有以下几个问题，电池模块成本高，组装时不易摆放，搬运模块时缺少把手，电池裸露在外与金属接触易于短路，散热效果不理想。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术的不足，致力于提供一种安全性及可靠性更好的可再充电的电池。

本发明的提供了一种锂离子电池模块，包括由多块可充电锂离子动力电池及与所述电池交替间隔设置的多个绝缘板构成的排列，其中排列的起始或末端的元件可以是电池或绝缘板，两个束缚板，设置在所述排列的外侧；其特征在于还包括：束缚压条，其两端部分别与左右两个束缚板连接，并用于从上方对电池进行限位；喉箍，围绕电池模块的四周实现紧固作用，以确定电池模块长度，限制电池在水平方向的移动。

进一步地，其中所述束缚压条与所述束缚板的连接方式为，在束缚板向内弯折一定角度形成的片状结构。

进一步地，其中所述片状结构进一步从其某一侧边向下弯折一定角度，形成截面为L形结构。

进一步地，其中所述弯折角度为90-110度，优选为90度。

进一步地，其中所述束缚压条与所述束缚板的连接方式为，束缚压条末端具有螺纹结构，在束缚板6上设有通孔，通过螺母将两者固定。

进一步地，其中还包括电池侧边绝缘板设置于电池的平行于排列方向的侧边。

进一步地，其中还包括电极板的引脚从长条形板的中间向侧面引出，形成一大致T形结构。

进一步地，其中绝缘板，的结构为：具有一板状基底，其一侧或两侧上分布有多个凸起，在无凸起的位置形成多个通孔。

进一步地，其中在绝缘板的边缘具有卯榫结构。

进一步地，其中束缚板上边弯折可以充当把手，方便操作人员搬运或者机器吊装。

本发明还提供了一种电池模块的工装结构，包括底板和安装在底板上两侧板，用于安装权利要求1-10任一项所述的电池模块，其中侧边的长度对应电池模块束缚板之间的距离，侧板间的距离对应于垂直排列方向的电池模块的尺寸，当安装电池模块时，先在工装底板上安装一块束缚板，使束缚板端面紧贴侧板一端，并固定到底板上；随后再依次间隔摆放电池、绝缘板，形成一个排列，随后在排列的末端放置另一束缚板；随后使用喉箍从电池模块的四周将其紧固，使另一端未固定束缚板6紧贴侧板9端面，进而确定电池模块长度，限制电池1在x方向和y方向移动。

进一步地，本发明还提供了一种针上述电池模块的安装方法，其特征在于，包括工装结构，其由底板和安装在底板上两侧板组成，安装步骤如下：

1)根据设计要求，确定两侧板的长度及间距，随后将两侧板安装到底板上，；

2)在工装底板上安装一块束缚板，使束缚板端面紧贴侧板一端，并固定到底板上；

3)紧贴禁锢的束缚板端面依次间隔摆放电池、绝缘板，形成一个排列，排列的起始或末端的部件可以是电池或绝缘板，随后在排列的最外侧放置另一束缚板6；

4)使用喉箍7从电池模块的四周将其紧固，使另一端未固定束缚板6紧贴侧板9端面，进而确定电池模块长度，限制电池1在x方向和y方向移动。

进一步碟，其中在上述步骤3)之后，还包括在电池1的平行排列方向的短边侧面设置电池侧边绝缘板。

本发明还提供了一种锂离子电池模块，包括由多块可充电锂离子动力电池及与所述电池交替间隔设置的多个绝缘板构成的排列，两个束缚板，设置在所述排列的最外侧；其特征在于还包括：安装在束缚板上的侧束缚板和上束缚板，以及装在上束缚板下表面的风扇，其中侧束缚板和所述束缚板一起限制电池在水平方向移动；上束缚板和风扇一起限制电池向上方向的移动。

进一步地，在束缚板的上侧具有通孔，其用于与另一电池模块的束缚板下侧的通孔连接，以实现多个电池模块的叠加。

附图说明

图1是实施方式一的电池模块图(1a、1b分别是主视图、俯视图)

图2是实施方式一的电池模块安装步骤图

图3是绝缘板的结构图(3a、3b、3c分别是主视图、左视图和A-A剖视图)

图4是另一绝缘结构图

图5是另一方案中电池模块俯视图

图6是电极板结构图

图7是实施方式二电池模块主视图

图8是实施方式二电池模块俯视图

图9是电池模块组合视图

图10是侧束缚板结构图

具体实施方式

为了使本技术领域人员更好的理解本发明，下面结合附图和实施方法对本发明作进一步的详细描述。

图中，1-可充电锂离子动力电池；2-电池间绝缘板；3-电池侧边绝缘板；4-束缚压条；5-极板；6-束缚板；7-喉箍；8-底板；9-侧板；10-绝缘板；11-侧束缚板；12-上束缚板；13-风扇；14-束缚杆；15-凸起；16-通孔；17-突台；18-榫卯结构；19-弹性垫。

实施例方式一：

参照图1，根据本实施例的可充电锂离子电池模块，包括多块可充电锂离子动力电池1；设置在电池1之间的绝缘板2；两个束缚板6，设置在电池左右两侧；电池侧边绝缘板3，设置在电池短边侧的；束缚压条4，其两端部分别与左右两个束缚板连接，并用于从上方对电池1进行限位；极板5用于与电池电极连接；喉箍7，围绕电池模块的四周实现紧固作用，以确定电池模块长度，限制电池1x方向和y方向移动。

其中电池间绝缘板2材料为云母，或其它绝缘、阻燃、质量轻、易于弹性变形的平板。

其中，束缚压条4材料可以为塑料、电木板等绝缘材料，也可以为包覆绝缘膜的金属，只要具有一定强度能够限制电池在Z方向移动即可，优选的方案中，采用电木板，绝缘，质量轻，价格低廉。

参见图3，在优选方案中，电池间绝缘板采用图中的结构可以提高散热性能。绝缘板2具有一板状基底，其一侧或两侧上分布有多个凸起15，在无凸起的位置形成多个通孔16，这样，绝缘板2放置在电池中间时，其基底与电池1之间有缝隙，基底平面有孔，便于排风，易于散热。而且绝缘板2上的凸起15能和电池紧密接触，防止电池充放电发生形变。

在一优选的绝缘板方案中，绝缘板四周存在突台17，可以起到限制电池1移动延Y、Z方向的移动，同时突台17起绝缘作用，阻隔电池1与喉箍7或金属横梁14接触。

参见图4，在一优选的绝缘板方案中，其与图3结构大体相同，不同之处在于在绝缘板2的边缘增加了榫卯结构18或其它连接结构，方便电池组与外界连接。

在一个优选方案中，束缚板6上边折弯可以作为把手，方便操作人员搬运或者机器吊装，这在实际电池模块安装过程中，非常方便。束缚板6下边有孔，用于通过螺栓固连到安装平面。

束缚板6上安装束缚压条4的结构有多种，例如，束缚板6向上延伸超过电池一定高度后，一部分向内折弯一定角度(优选90-110度)形成与电池顶部平行的短片，用于将束缚压条4压在短片与电池顶部之间。优选的方案中，短片从其Y方向的侧边向下弯折一定角度，使得短片剖面为一L形结构。这样能限制束缚压条4在上下及Y正或Y负方向的移动。

在一个替换的方案中，参见图5，可以用束缚杆14替代束缚压条4，相应的，束缚杆14与束缚板6的连接方式可以采用螺纹连接，具体的在束缚板6上设有通孔，束缚杆14末端具有螺纹结构，采用螺母将束缚杆14固定在束缚板6上。

参见图6，一个优选的极板5结构，其引脚在极板的中间位置向侧面引出，从而保证同一极板连接的电池等电势，在充放电过程中，相比较边缘引脚引出的极板，电压变化小。

参见图2，其为本发明实施方式一电池模块的配套工装，其中包括底板8、侧板9，侧板9可通过多种方式固定在底板8上，例如螺纹连接、焊接、卡接、一体成形等。在对电池模块安装时，需要把模块放到工装上，两束缚板[6]之间的距离对应于侧板9的长度，电池模块前后的长度对应于两侧板9的距离。通过调节侧板9的长度保证两束缚板6之间的距离，进而可保证每个电池1之间的距离，使得极板5正好放入，并保证模块各个零部件间存在恰当的摩擦力，使模块不至于散落。

在工装上安装电池模块的过程如下：

1)根据设计要求，确定两侧板9的长度及间距，随后将两侧板9安装到底板8上，；

2)工装底板8上安装一块束缚板6，使束缚板6端面紧贴侧板9一端，并使用螺纹连接、卡接或其它紧固方式固定到底板上。

3)先放置绝缘板2紧贴禁锢的束缚板6端面，然后再依次摆放电池1、绝缘板2，沿图中x轴方向排列，在排列的末端放置另一束缚板6，其中电池数量、电池正、负极方向可以选择，具体可根据设计要求确定。

4)使用喉箍7或其它方式卡紧电池组从电池模块的四周将其紧固，使另一端未固定束缚板6紧贴侧板9端面，进而确定电池模块长度，限制电池1在x方向和y方向移动，完成模块的安装。其中喉箍的数量可以是一根、两根或多根。

其中，在上述步骤3)之后，还包括在电池1短边侧面(Y方向侧面)设置电池侧边绝缘板3。

进一步地，在上述步骤4之后，还包括步骤5)，将电池模块取出工装，按要求安装极板5，使用螺母紧固。优选的方案中模块两端的极板5留出引脚，便于与其它模块连接.。

进一步地，在上述步骤4之后，还包括将束缚压条4压在电池1上方的步骤，具体为，将束缚压条4的两端与两束缚板6上的卡接部实现卡接。

实施方式二：

参见图7-10，示出本发明实施方式二的电池模块和安装方法，该方法散热效果显著。同时，此种连接方式可不使用工装。

该模块包括可充电锂离子动力电池1、绝缘板2、束缚板6、侧束缚板11、上束缚板12、风扇13，电池间由极板5连接。

其中，侧束缚板11可以替代工装中侧板9的作用，通过调节侧束缚板11的长度保证两束缚板6之间的距离，即保证每个电池1之间的距离。束缚板6可以加高，留出容置风扇13的空间。

束缚板6把手处可以根据底面的孔的位置进行打孔，使得上面的电池模块的束缚板6下面的孔与下面电池模块束缚板6把手处的孔相对，并螺栓连接，以实现两个电池模块之间的连接。

绝缘板2四边具有凸起15结构，能限制电池1在y方向和z方向位移，同时由于绝缘板2的构造，隔绝了电池与材质为金属侧束缚板11、电池与电池之间直接相连，避免短路，方便排风。

在优选的方案中，在上下模块的束缚板连接处设置弹性垫19，以实现减振效果。

本发明实施方式二电池模块的安装步骤为：

1)先用绝缘板2紧贴一个束缚板6端面，然后依次摆放电池1、绝缘板2，延x轴方向排列，排列最终放置另一束缚板6。其中电池数量、电池正、负极方向可以选择，具体可根据设计要求确定。

2)束缚板6之间使用侧束缚板11固连，优选采用通过螺钉紧固。通过调节束缚板11的长度保证两束缚板6之间的距离，并且限制电池1在x方向的位移。

3)在束缚板6上方安装上束缚板12，并在其上联接风扇13。上束缚板的连接方式可以是螺纹连接、焊接、卡接等方式。

参见图9-10，在一个优选的方案中电池模块还可以按图示方法组装，具体原理为榫卯结构，由束缚板6束缚电池模块，使用带榫头的绝缘板2隔绝电池，该榫头能够插入带卯孔的侧束缚板11，其能保证每个电池1之间的距离，并限制电池x方向位移。

本发明实施方式二的侧束缚板11、上束缚板12、风扇13以及束缚板6提手上的孔结构等也可以应用到实施方式一中，实现对实施方式一的模块更好的散热功能以及方便模块叠加安装的功能等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语仅仅是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种锂离子电池模块，包括由多块可充电锂离子动力电池(1)及与所述电池(1)交替间隔设置的多个绝缘板(2)构成的排列，其中排列的起始或末端的元件可以是电池(1)或绝缘板(2)，两个束缚板(6)，设置在所述排列的外侧；其特征在于还包括：束缚压条(4)，其两端部分别与左右两个束缚板(6)连接，并用于从上方对电池(1)进行限位，喉箍(7)，围绕电池模块的四周实现紧固作用，以确定电池模块长度，限制电池(1)在水平方向的移动，其中，所述束缚压条(4)与所述束缚板(6)的连接方式为，在束缚板(6)向内弯折一定角度形成的片状结构，所述片状结构进一步从其某一侧边向下弯折一定角度，形成截面为L形结构，以限制束缚压条(4)在上下及Y正或Y负方向的移动所述弯折角度为90-110度；

其中还包括电池侧边绝缘板(3)，设置于电池的平行于排列方向的侧边；还包括电极板(5)的引脚从长条形板的中间向侧面引出，形成一大致T形结构；

其中绝缘板(3)的结构为：具有一板状基底，其一侧或两侧上分布有多个凸起(15)，在无凸起的位置形成多个通孔；在绝缘板(2)的边缘具有卯榫结构，具体来说包括使用带榫头的绝缘板，该榫头能够插入带卯孔的侧束缚板，以及，方便电池组与外界连接。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：所述弯折角度为90度。

3.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于：束缚板(6)的上边折弯后可以充当把手，方便操作人员搬运或者机器吊装。

4.一种电池模块的工装结构，包括权利要求1-3任一项所述的电池模块、用于安装所述的电池模块的底板(8)和安装在底板上两侧板(9)，其中侧板(9)的长度对应电池模块束缚板(6)之间的距离，侧板(9)间的距离对应于垂直排列方向的电池模块的尺寸，当安装电池模块时，先在工装底板(8)上安装一块束缚板(6)，使束缚板(6)端面紧贴侧板(9)一端，并固定到底板(8)上；随后再依次间隔摆放电池(1)、绝缘板(2)，形成一个排列，随后在排列的末端放置另一束缚板(6)；随后使用喉箍(7)从电池模块的四周将其紧固，使另一端未固定束缚板(6)紧贴侧板(9)端面，进而确定电池模块长度，限制电池(1)在x方向和y方向移动。

5.一种针对权利要求1-3任一项所述电池模块的安装方法，其特征在于，还包括工装结构，其由底板(8)和安装在底板上两侧板(9)组成，安装步骤如下：

1)根据设计要求，确定两侧板(9)的长度及间距，随后将两侧板(9)安装到底板(8)上；

2)在工装底板(8)上安装一块束缚板(6)，使束缚板(6)端面紧贴侧板(9)一端，并固定到底板上；

3)紧贴禁锢的束缚板(6)端面依次间隔摆放电池(1)、绝缘板(2)，形成一个排列，排列的起始或末端的部件可以是电池(1)或绝缘板(2)，随后在排列的最外侧放置另一束缚板(6)；

4)使用喉箍(7)从电池模块的四周将其紧固，使另一端未固定束缚板(6)紧贴侧板(9)端面，进而确定电池模块长度，限制电池(1)在x方向和y方向移动。

6.根据权利要求5所述的安装方法，其特征在于：在上述步骤3)之后，还包括在电池(1)的平行排列方向的短边侧面设置电池侧边绝缘板(3)。

7.根据权利要求1-3任一项所述的电池模块，其特征在于：在束缚板(6)的上侧具有通孔，其用于与另一电池模块的束缚板(6)下侧的通孔连接，以实现多个电池模块的叠加。

8.根据权利要求7所述的所述电池模块，其特征在于：在上下模块的连接处设置弹性垫(19)，以实现减振效果。