CN106328844B - 可再充电电池模块 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种可再充电电池模块。在包括多个单元电池的可再充电电池模块中，该多个单元电池的每个包括：电极组件，包括第一电极、第二电极以及在第一电极和第二电极之间的隔板；壳体，具有多边形柱体形状，用于容纳电极组件；以及第一板和第二板，分别密封形成在壳体的相反两侧的开口，其中所述多个单元电池中的每个单元电池的壳体的表面接触所述多个单元电池中的相邻的单元电池。

Description

可再充电电池模块
技术领域
本发明的实施方式的各方面涉及一种可再充电电池模块。
背景技术
可再充电电池与一次电池的不同在于它可以被反复地充电和放电，而后者通常不被再充电。可再充电电池经常使用在各种高技术领域中。例如，低容量的可再充电电池被使用在诸如移动电话、膝上计算机和便携式摄像机的小型便携式电子装置中，而大容量的可再充电电池被广泛地用作用于驱动混合动力车辆等的电机的电源和/或用作电力储存电池(power storage battery)。
可再充电电池可以被制造为具有各种形状，例如圆柱形、棱柱形和袋形。
圆柱形的可再充电电池与具有相同体积但不同形状的可再充电电池相比具有保证相对更高的能量密度的特性，但是由于圆柱形结构，当期望通过串联和/或并联连接各单元电池而配置模块时，圆柱形的可再充电电池与具有不同形状的可再充电电池相比会具有相对低的空间效率。
此外，由于电池模块通常包括电池分隔物(cell barrier)等用于冷却电池以防止每个单元电池变热，所以会相对更难以附接这样的冷却机构到具有圆柱形结构的单元电池的侧面，由于弯曲的结构。
在本背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本公开的背景的理解，因此它可以包含不构成现有技术的信息。
发明内容
本发明的某些实施方式的各方面包括能够显著改善冷却效率的可再充电电池模块，因为它在保持高的能量密度并改善空间效率的同时相对容易地配置，并且允许冷却部件在构成电池模块的单元电池的每个中的相对容易的安装。
本发明的各方面不限于上述的特性，以上没有描述的其它方面通过以下对本发明的详细描述对于本领域技术人员来说将变得更加明显。
根据本发明的某些示例实施方式，在包括多个单元电池的可再充电电池模块中，该多个单元电池的每个包括：电极组件，包括第一电极、第二电极以及在第一电极和第二电极之间的隔板；壳体，具有多边形的柱体形状，用于容纳电极组件；以及第一板和第二板，分别密封形成在壳体的相反两侧的开口，其中所述多个单元电池中的每个单元电池的壳体的表面接触所述多个单元电池中的相邻的单元电池。
单元电池可以包括凹槽部分，该凹槽部分平行于单元电池的长度方向延伸，在壳体的接触所述相邻的单元电池的表面在其宽度方向上的边缘处。
凹槽部分可以容纳平行于单元电池的长度方向延伸的冷却部件。
冷却部件的一端可以通过单元电池中的绝缘板连接到第二板的底表面之下的冷却板。
冷却部件在垂直于其长度方向的方向上可以具有圆形、椭圆、三角形、四边形和其它多边形截面形状中的至少一个。
冷却部件可以包括流入部件和流出部件以及在流入部件和流出部件的一端的转向部件，流入部件和流出部件一起形成在长度方向上延伸的多个管子。
流入部件、流出部件和转向部件可以配置为循环冷却液。
冷却板可以包括其中插入冷却部件的一端的多层孔。
冷却板可以具有多层结构，该多层结构包括流入层和流出层，冷却部件的流入部件连接到该流入层，冷却部件的流出部件连接到该流出层。
第一板可以包括电极端子，该电极端子电联接到电极组件的第一电极并穿过第一板以突出到第一板之外。
第二板可以电联接到电极组件的第二电极。
电极组件可以形成为果冻卷形状，第一电极、第二电极和隔板被缠绕成该果冻卷形状。
在根据本发明的某些示例实施方式的可再充电电池模块中，由于单元电池的壳体形成为具有多边形的柱体形状，所以在布置单元电池时改善了空间效率，从而使得相对容易地配置具有高能量密度的可再充电电池模块。
此外，根据本发明的某些示例实施方式的可再充电电池模块包括可插入冷却部件的凹槽部分，该凹槽部分在接触相邻单元电池的表面的在其宽度方向上的边缘处，从而显著改善可再充电电池模块的冷却效率。
附图说明
图1示出根据本发明的示例实施方式的可再充电电池模块的透视图。
图2示出图1所示的单元电池的透视图。
图3示出图2所示的单元电池的分解透视图。
图4示出图2所示的单元电池沿着线I-I剖取的截面图。
图5示出根据本发明的某些示例实施方式的可再充电电池模块的俯视平面图。
图6示范性地示出根据本发明的某些示例实施方式的可再充电电池模块中包括的冷却部件的透视图。
图7和图8分别示出根据本发明的某些示例实施方式的可再充电电池模块中包括的冷却部件的俯视平面图。
图9示出根据本发明的某些示例实施方式的可再充电电池模块的其中冷却部件插入冷却板中的状态的截面图。
具体实施方式
在下文将参照附图更全面地描述本发明的某些示例实施方式的各方面，附图中示出了本发明的示例实施方式。如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施方式可以以各种不同的方式修改，所有这些都没有脱离本发明的精神或范围。
附图和描述将被认为在本质上是说明性的而不是限制性的，相同的附图标记在整个说明书中表示相同的元件。
此外，在附图中，为了描述的方便，每个元件的尺寸和厚度可以被夸大，并且本发明不必限于附图中示出的这样的尺寸和厚度。
另外，除非明确地相反描述，词语“包括”及其变化“包含”或“含有”将被理解为表示所述元件的包含，但是不排除任何其它的元件。
将理解，在一元件或层被称为“在”另一个元件或层“上”、“连接到”或“联接到”另一个元件或层时，它可以直接在另一个元件或层上、直接连接到或联接到另一个元件或层，或者可以存在一个或多个插入的元件或层。此外，还将理解的是，在一元件或层被称为“在”两个元件或层“之间”时，它可以是在这两个元件或层之间的唯一的元件或层，或者还可以存在一个或多个插入的元件或层。
图1示出根据本发明的示例实施方式的可再充电电池模块的透视图，图2示出图1所示的单元电池的透视图，图3示出图2所示的单元电池的分解透视图。
参照图1，根据本发明的某些示例实施方式的可再充电电池模块201包括多个单元电池101。
单元电池101包括电极组件100、壳体200以及第一板300和第二板400，第一板300和第二板400分别密封形成在壳体200的相反两侧的开口。电极组件100可以用电解液浸渍。
接下来，图4示出图2所示的单元电池的沿着线I-I剖取的截面图。
参照图4，电极组件100用于执行充电和放电操作，并包括分别布置在隔板13的相反两侧而将隔板13插设在其间的第一电极11和第二电极12。电极组件100可以通过将第一电极11、第二电极12和插设在其间的用作绝缘体的隔板13缠绕成果冻卷的布置而形成。
例如，将隔板插设在其间的第一电极11和第二电极12可以缠绕几次以具有圆柱形形状。在此情况下，缠绕次数可以根据单元电池101的直径(例如，最大直径)以及隔板13、第一电极11和第二电极12的厚度来选择，并且其没有被特别限制。
用于容纳电极组件100的壳体200可以具有多边形柱体的外部形状。例如，壳体200具有其中容纳电极组件100的圆柱形的内部空间，并可以形成多边形柱体的形状，其相反两端形成有开口。
图3示出这样的结构，其中电极组件100缠绕成具有如上所述的结构的圆形果冻卷布置，并设置在壳体200的圆柱形的内部空间中。
电极组件100包括分别电联接到第一电极(例如，负电极)11和第二电极(例如，正电极)12的第一电极集流板40和第二电极集流板50。
例如，第二电极12的集流器(例如，铝薄膜上的没有涂覆活性材料的未涂覆区域12a)可以在第二电极12的长度方向(例如，y轴方向)上沿着其长度方向形成在第二电极12的下端，从而接触第二电极集流板50。另外，第一电极11的集流器(例如，铜薄膜的边缘上的没有涂覆第一电极的活性材料的未涂覆区域11a)可以沿着其长度方向布置在第一电极11的长度方向(例如，y轴方向)上的第一电极11的上端处，从而电联接到第一电极集流板40。
用于容纳电极组件100的壳体200形成为导体，使得它能够用作电极端子。例如，壳体200由导电金属诸如铝、铝合金或镀镍钢形成，并电联接到电极组件100的第二电极12，从而用作正电极端子。
当壳体200用作第二电极12(例如，正电极端子)时，包括在第一板300中的电极端子350可以电联接到电极组件100的第一电极11(例如，负电极11)，从而用作负电极端子。相反地，壳体200可以用作负电极端子，而包括在第一板300中的电极端子350可以用作正电极端子。
图5示出根据本发明的某些示例实施方式的可再充电电池模块201的俯视平面图。
参照图5，壳体200可以具有六边形柱体形状。
然而，这是说明性的，壳体200可以具有包括接触相邻单元电池101的表面的任何多边形柱体形状，但是本发明的实施方式不特别限定于此。在此情况下，由于壳体200可以利用挤压法(extrusion method)制造，所以与通过深冲压等制造的壳体相比可以降低制造成本和缺陷率，这可以改善生产率。
接下来，参照图3至图5，形成在壳体200的在其长度方向(例如，y轴方向)上的相反两侧的开口可以分别通过第一板300和第二板400密封。在此情况下，密封可以通过焊接实现。
第一板300可以包括电联接到电极组件100的第一电极11的电极端子350。在此情况下，电极端子350可以穿过第一板300以突出到第一板300之外。例如，电极端子350可以如图4所示经由电极引线35连接，电极引线35连接到负电极集流板40，负电极集流板40电联接到电极组件100的第一电极11。
如果必要，第一电极11的未涂覆区域11a可以直接焊接到电极端子350，以将电极组件100的第一电极11电联接到电极端子350。
第二板400密封壳体200在其长度方向(例如，y轴方向)上的下部，并可以电联接到电极组件100的第二电极12。例如，如图4所示，由于电联接到电极组件100的第二电极12的正电极集流板50被焊接到第二板400，所以壳体200与第二电极12相同地(或基本上相同地)带电以用作正电极端子。
第二电极12的未涂覆区域12a可以直接焊接到第二板400或者经由引线与其连接，所以下部被第二板400密封的壳体200可以与第二电极12相同地(或基本上相同地)带电。
根据本发明的某些示例实施方式，如上所述，因为电池壳体200形成为多边形柱体形状，所以保证了相邻的单元电池101的平坦表面，相邻的单元电池101通过所述平坦表面能够彼此表面接触。因此，当利用它们配置电池模块时，可以相对容易地配置电池模块，因为与利用圆柱形电池配置的可选的模块布置相比可以相对容易地保证空间效率。
另外，即使当单元电池的由于过充电或过放电引起的膨胀发生时，电池壳体200形成为多边形柱体形状，从而提供结构加强并因此改善电池的使用寿命。
返回参照图2和图3，在根据本发明的某些示例实施方式的可再充电电池模块201中，每个单元电池101可以包括凹槽部分H，凹槽部分H形成在用于接触相邻单元电池101的表面在其宽度方向上的边缘处并平行于单元电池的长度方向。
凹槽部分H凹陷地形成在壳体200内以在其长度方向上延伸。例如，凹槽部分H根据以下描述的冷却部件500的形状而成形。
也就是，冷却部件500靠近凹槽部分H布置，凹槽部分H形成在每个单元电池101的壳体200的每个拐角处，从而能够相对容易保证用于冷却每个单元电池101的冷却机构所在的空间的特性。
另外，冷却剂可以通过冷却部件500在可再充电电池模块201中包括的单元电池101的长度方向(例如，y轴方向)上引入和排出，所以当热从电池释放时，所产生的热可以被有效冷却。
图6示出包括在根据本发明的某些示例实施方式的可再充电电池模块中的冷却部件。
参照图6，冷却部件500不仅包括被包括在多个管子502中的流入部件502b和流出部件502a，而且包括位于流入部件502b和流出部件502a的一端处的转向部件503。
在冷却部件500中，包括在多个管子502中的流入部件502b和流出部件502a可以分别形成为在长度方向上延伸的管子形状。在此情况下，包括流入部件502b和流出部件502a的多个管子502可以包括两个或更多个管子，该两个或更多个管子能够分隔地划分流入部件502b和流出部件502a。也就是，如果提供两个或更多个管子，则冷却部件500可以包括三个管子、四个管子或更多个管子，本发明的实施方式没有被特别限制。
在图6中，流出部件502a被示出为形成在流入部件502b内侧，但是流入部件502b可以形成在流出部件502a内侧。
如上所述，当冷却部件500配置为包括多个管子时，容易保证通过其引入和排出冷却剂的空间，并且当使用这样的多个管子时，可以额外地改善可再充电电池模块201的冷却效率。
多个管子502可以具有如图7所示的圆形截面形状，或者可以具有如图8所示的多边形截面形状，但是本发明的实施方式不限于此。也就是，当配置可再充电电池模块201时，该多个管子502可以具有椭圆形、三角形或四边形截面形状，只要它们不降低空间效率。然而，就容易制造而言，多个管子502可以具有圆形形状。
在此情况下，使冷却液循环的操作通过流入部件502b、流出部件502a和转向部件503进行，并且在此情况下，冷却液可以是冷却水，但是本发明的实施方式不限于此。
例如，冷却液可以经由流入部件502b从单元电池101的底部到顶部在其长度方向(例如，y轴方向)上引入，可以在位于多个管子502的上部的转向部件503中进行在如图6所示的箭头方向上的U型转弯，并可以经由流出部件502a在其长度方向(例如，y轴方向)上从单元电池101的顶部到底部排出。
随后，冷却部件500的与转向部件503所在的一侧相反的一侧(即冷却部件500的下部)连接到冷却板600。
在此情况下，冷却板600可以通过绝缘板布置在每个单元电池101的第二板400的底表面之下。
根据本发明的某些实施方式，第二板400和冷却板600可以由诸如铝或铝合金的金属材料形成。当构造电池模块时，每个单元电池的第二板400和冷却板600可以采用诸如焊接等的方法容易地附接，如果它们由相同的金属材料形成。
然而，在此情况下，为了防止或减小电池被短路的情况，可以提供用于第二板400和冷却板600之间的绝缘的绝缘板。绝缘板的形状没有被特别限制，只要它能够在第二板400和冷却板600之间绝缘。
可选地，当冷却板600自身由绝缘材料制成时，可以不安装绝缘板。
因此，用于形成冷却板600的材料可以是诸如铝或其合金的金属材料或包括聚合物树脂的绝缘材料，但是本发明的实施方式不特别地限于此。
在此情况下，冷却部件500被插入孔501中，孔501具有形成在冷却板600中的多层结构，所以冷却部件500插入其中的一端可以如图6所示形成，使得流出部件502a比流入部件502b进一步突出。
为了说明，图9示出根据本发明的某些实施方式的可再充电电池模块201的其中一个冷却部件500被插入到冷却板600中的状态的截面图。
参照图9，冷却板600包括多层孔501，该多层孔501根据冷却部件500的在其长度方向(例如，y轴方向)上的下端成形，并且冷却部件500的下端可以被插入多层孔501中。
另外，冷却板600可以具有多层结构，该多层结构包括流入层602b和流出层602a，冷却部件500的通过其引入冷却剂的流入部件502b连接到流入层602b，冷却部件500的通过其排出冷却剂的流出部件502a连接到流出层602a。
也就是，冷却板600可以具有多层结构，该多层结构包括与形成在冷却部件500中的多个管子502的数量对应的层。
因此，当冷却部件500包括三个管子时冷却板600可以包括三层，并且当冷却部件500包括四个管子时冷却板600可以包括四层。
可选地，当冷却部件500包括两个管子并且冷却板600包括两层时，流入层602b可以设置在具有多层结构的冷却板600的上层上，而流出层602a可以设置在冷却板600的下层上，但是本发明的实施方式不特别限于此。
根据本发明的某些实施方式，如上所述，由于每个单元电池的壳体形成为具有多边形柱体形状，所以当利用它们配置模块时可以改善空间效率，所以可以更容易配置大容量电池。此外，由于与包括传统的圆柱形可再充电电池的模块相比保证了相邻单元电池之间的更宽的接触面积，所以可以分散集中在每个单元电池上的应力，从而进一步改善可再充电电池模块的稳定性。
尽管已经结合目前认为可行的示例实施方式描述了本公开，但是将理解，本公开不限于所公开的实施方式，而是相反地，本公开旨在涵盖被包括在权利要求书及其等同物的精神和范围内的各种修改和等同布置。
某些符号的描述
11：第一电极
12：第二电极
13：隔板
100：电极组件
101：单元电池
200：壳体
201：可再充电电池模块
300：第一板
400：第二板
500：冷却部件
501：多层孔
502：多个管子
502a：流出部件
502b：流入部件
503：转向部件
600：冷却板
602a：流出层
602b：流入层

Claims (12)

1.一种包括多个单元电池的可再充电电池模块，所述多个单元电池的每个包括：
电极组件，包括第一电极、第二电极以及在所述第一电极和所述第二电极之间的隔板；
壳体，具有多边形柱体形状，用于容纳所述电极组件；以及
第一板和第二板，分别密封形成在所述壳体的相反两侧的开口，
其中所述多个单元电池中的每个单元电池的所述壳体的表面接触所述多个单元电池中的相邻的单元电池，
其中所述单元电池包括凹槽部分，该凹槽部分平行于所述单元电池的长度方向延伸，
其中冷却部件设置在相邻的单元电池的所述凹槽部分中以接触相邻的单元电池，在所述多个单元电池的底表面之下的冷却板流体连接到所述冷却部件的第一端，
每个冷却部件包括第一流体管道、在第一流体管道内侧的第二流体管道、以及提供在所述冷却部件的与所述第一端相反的第二端处的转向部件，所述第一流体管道和所述第二流体管道中的一个是流入管道且另一个是流出管道，并且所述流入管道通过所述转向部件流体连接到所述流出管道。
2.如权利要求1所述的可再充电电池模块，其中所述凹槽部分设置在所述壳体的与所述相邻的单元电池接触的表面在其宽度方向上的边缘处。
3.如权利要求2所述的可再充电电池模块，其中所述凹槽部分容纳平行于所述单元电池的所述长度方向延伸的所述冷却部件。
4.如权利要求3所述的可再充电电池模块，其中所述冷却部件的所述第一端通过所述单元电池中的绝缘板连接到所述第二板的底表面之下的所述冷却板。
5.如权利要求3所述的可再充电电池模块，其中所述冷却部件在垂直于其长度方向的方向上具有圆形、椭圆形、三角形、四边形和其它多边形的截面形状中的至少一个。
6.如权利要求3所述的可再充电电池模块，其中所述流入管道和所述流出管道中的每个包括在所述长度方向上延伸的多个管子。
7.如权利要求6所述的可再充电电池模块，其中所述流入管道、所述流出管道和所述转向部件配置为循环冷却液。
8.如权利要求4所述的可再充电电池模块，其中所述冷却板包括其中插入所述冷却部件的所述第一端的多层孔。
9.如权利要求8所述的可再充电电池模块，其中所述冷却板具有多层结构，该多层结构包括连接到所述冷却部件的流入管道的流入层和连接到所述冷却部件的流出管道的流出层。
10.如权利要求1所述的可再充电电池模块，其中所述第一板包括电极端子，该电极端子电联接到所述电极组件的所述第一电极并穿过所述第一板以突出在所述第一板之外。
11.如权利要求1所述的可再充电电池模块，其中所述第二板电联接到所述电极组件的所述第二电极。
12.如权利要求1所述的可再充电电池模块，其中所述电极组件形成为果冻卷形状，所述第一电极、所述第二电极和所述隔板被缠绕为该果冻卷形状。
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