CN107195831A - 一种硬壳动力电池模组及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种应用于新能源汽车电池技术领域的硬壳动力电池模组，本发明还涉及硬壳动力电池模组的制作方法，所述的硬壳动力电池模组的每个电池芯(2)上套装一个垫圈(6)，垫圈(6)为橡胶材料制作而成的结构，每个所述的垫圈(6)内表面设置涂胶层(7)，涂胶层(7)设置为能够将垫圈(6)与电池芯侧面(8)粘贴连接在一起的结构，本发明的硬壳动力电池模组及其制作方法，成本低，在电池模组工作过程中电池芯发生膨胀时，能够有效吸收消除电池芯膨胀后电池芯体积变化对动力电池模组壳体造成的挤压，确保每个电池芯的性能得到充分发挥，从而全面提高电池整体安全性能和使用寿命。

Description

一种硬壳动力电池模组及其制作方法
技术领域
本发明属于新能源汽车电池技术领域，更具体地说，是涉及一种硬壳动力电池模组，本发明还涉及硬壳动力电池模组的制作方法。
背景技术
近年来电动汽车的研究和应用越来越受到人们的重视，电动汽车的化学储能装置选择了能量密度高的锂离子电池。由于单个电池芯(锂离子电池芯)无法满足电动汽车的能量和电压需求，电动汽车的储能装置通常由很多电池芯经过串联和并联连接而成。由于需要的电池芯数量太多，为了保证可靠性和加工维修的方便，动力电池通常又先将多个电池芯做成动力电池模组，再将多个电池模组组装为电池PACK。动力电池的主流有圆柱、硬壳和软壳三种。由于软包电池具有更好的安全性和能量密度，现有技术中用于软包类电池的模组已有很多种设计，但用于硬壳类动力电池的设计还比较少，一般是硬壳电池紧密排列称为行和列，多个电池芯通过机械固定成为一个电池模组。从锂电池的工作机理来看，充电时，锂离子脱嵌，正极体积膨胀；放电时，锂离子从正极嵌入，负极膨胀；电池老化过程中，由于SEI膜生长和活性材料粉化，都会造成实体膨胀。简单的紧密排列，显然会造成电池膨胀时的外壳压力大增，传导到电芯内部，影响电池的安全性、寿命和性能的发挥，因此，现有的电池存在隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构简单，在电池模组工作过程中电池芯发生膨胀时，能够有效吸收消除电池芯膨胀后电池芯体积变化对动力电池模组壳体造成的挤压，确保每个电池芯的性能得到充分发挥，从而全面提高电池整体安全性能和使用寿命的硬壳动力电池模组。
要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明为一种硬壳动力电池模组，所述的硬壳动力电池模组包括多个电池芯，多个电池芯设置为能够贴合在一起的结构，多个电池芯最左侧的电池芯外侧设置左端面板，多个电池芯最右侧的电池芯外侧设置右端面板，左端面板下端面和右端面板下端面分别与底面板焊接连接，每个电池芯上套装一个垫圈，垫圈为橡胶材料制作而成的结构，每个所述的垫圈内表面设置涂胶层，涂胶层设置为能够将垫圈与电池芯侧面粘贴连接在一起的结构。
所述的硬壳动力电池模组还包括侧面板Ⅰ和侧面板Ⅱ，侧面板Ⅰ下端面与底面板一侧边沿部焊接连接，侧面部Ⅰ一侧面与左端面板侧面焊接连接，侧面部Ⅰ另一侧棉与右端面板侧面焊接连接，侧面板Ⅱ下端棉与底面板一侧边沿部连接，侧面部Ⅱ一侧面与左端面板侧面焊接连接，侧面部Ⅱ另一侧面与右端面板侧面焊接连接。
所述的硬壳动力电池模组的多个电池芯贴合在一起时，每个电池芯上套装的垫圈设置为能同时贴合在与该电池芯相邻的另一个电池芯上的结构。
所述的硬壳动力电池模组还包括定位板，集流体设置在定位板上，端面板包括左端面板和右端面板，侧面板包括侧面板Ⅰ和侧面板Ⅱ，定位板侧面设置为能够与一个端面板连接或一个侧面板连接的结构。
所述的模组壳体的左端面板、右端面板、底面板、侧面板Ⅰ和侧面板Ⅱ均由铝材制作而成，集流体与每个电池芯的极柱连接。
本发明还涉及一种硬壳动力电池模组的制作方法，所述的硬壳动力电池模组的制作方法的制作步骤为：1)在硬壳动力电池模组的每个电池芯上套装一个垫圈；2)将多个电池芯排列成一排，将左端面板放置在最左侧位置的电池芯外侧，将右端面板放置在最右侧位置的电池芯外侧；3)通过压紧工装对左端面板和右端面板施加相对方向的压紧力，推动多个电池芯向一起挤靠，将侧面板Ⅰ与左端面板和右端面板分别焊接连接，将侧面板Ⅱ与左端面板和右端面板分别焊接连接，再将底面板分别与左端面板和右端面板焊接连接；4)解除压紧工装施加的压紧力，安装定位板，安装集流体，将集流体与每个电池芯的极柱焊接，完成硬壳动力电池模组的制作。
在每个电池芯上套装垫圈前，在该垫圈内壁涂抹涂胶层，将涂抹涂胶层的垫圈套装在电池芯上，垫圈与电池芯侧面固定连接；将左端面板放置在最左侧位置的电池芯外侧前，将形成动力电池模组的多个电池芯排列成一排，使得每个电池芯抵靠在一起。
将集流体与每个电池芯的极柱焊接后，将硬壳动力电池模组的左端面板通过穿过左端面板的螺杆与电池PACK箱体连接，再将硬壳动力电池模组的右端面板通过穿过右端面板的螺杆与电池PACK箱体连接。
采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：
本发明的硬壳动力电池模组，当制作电池模组时，先在硬壳动力电池模组的每个电池芯上套装一个垫圈，将多个电池芯排列成一排，将左端面板放置在最左侧位置的电池芯外侧，将右端面板放置在最右侧位置的电池芯1外侧，通过压紧工装对左端面板和右端面板施加相对方向的压紧力，推动多个电池芯向一起挤靠，将侧面板Ⅰ与左端面板和右端面板分别焊接连接，将侧面板Ⅱ与左端面板和右端面板分别焊接连接，再将底面板分别与左端面板和右端面板焊接连接，解除压紧工装施加的压紧力，安装定位板，安装集流体，将集流体与每个电池芯的极柱焊接，完成硬壳动力电池模组的制作。上述结构，由于垫圈的设置，每个电池模组的多个电池芯排列布置时，垫圈能够消除每个电池芯之间的间隙，又能够确保电池芯之间存在缓冲空间，这样，在动力电池模组工作时，当电池芯发生膨胀时，电池芯的外壳会向缓冲空间位置膨胀，而不会挤压作用在与该电池芯相邻的电池芯上，从而能够有效防止多个电池芯膨胀后挤压电池模组壳体，从而造成电池模组整体膨胀的问题，电池芯膨胀不会产生过强的挤压力，从而有效避免爆炸问题出现，有效消除安全隐患，提高电池模组以及整个电池的安全性能及使用寿命，降低电动车维护成本。本发明的硬壳动力电池模组，结构简单，成本低，在电池模组工作过程中电池芯发生膨胀时，能够有效吸收消除电池芯膨胀后电池芯体积变化对动力电池模组壳体造成的挤压，确保每个电池芯的性能得到充分发挥，全面提高电池整体安全性能和使用寿命。
附图说明
下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：
图1为本发明所述的硬壳动力电池模组的俯视结构示意图；
图2为图1所述的硬壳动力电池模组的A-A面的剖视结构示意图；
图3为本发明所述的硬壳动力电池模组的电池芯与垫圈配合的局部放大结构示意图
附图中标记为：1、电池芯；2、左端面板；3、右端面板；4、底面板；6、垫圈；7、涂胶层；8、电池芯侧面；9、侧面板Ⅰ；10、侧面板Ⅱ。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
如附图1-附图3所示，本发明为一种硬壳动力电池模组，所述的硬壳动力电池模组包括多个电池芯1，多个电池芯1设置为能够贴合在一起的结构，多个电池芯1最左侧的电池芯1外侧设置左端面板2，多个电池芯1最右侧的电池芯1外侧设置右端面板3，左端面板2下端面和右端面板3下端面分别与底面板4焊接连接，每个电池芯2上套装一个垫圈6，垫圈6为橡胶材料制作而成的结构，每个所述的垫圈6内表面设置涂胶层7，涂胶层7设置为能够将垫圈6与电池芯侧面8粘贴连接在一起的结构。上述结构，当制作电池模组时，先在硬壳动力电池模组的每个电池芯1上套装一个垫圈6，将多个电池芯1排列成一排，将左端面板2放置在最左侧位置的电池芯1外侧，将右端面板3放置在最右侧位置的电池芯1外侧，通过压紧工装对左端面板2和右端面板3施加相对方向的压紧力，推动多个电池芯1向一起挤靠，将侧面板Ⅰ9与左端面板2和右端面板3分别焊接连接，将侧面板Ⅱ10与左端面板2和右端面板3分别焊接连接，再将底面板4分别与左端面板2和右端面板3焊接连接，解除压紧工装施加的压紧力，安装定位板，安装集流体9，将集流体9与每个电池芯1的极柱焊接，完成硬壳动力电池模组的制作。上述结构，由于垫圈的设置，每个电池模组的多个电池芯排列布置时，垫圈能够消除每个电池芯之间的间隙，又确保电池芯之间存在缓冲空间，这样，在动力电池模组工作时，当电池芯发生膨胀时，电池芯的外壳会向缓冲空间位置膨胀，而不会挤压作用在与该电池芯相邻的电池芯上，从而能够有效防止多个电池芯膨胀后挤压电池模组壳体，从而造成电池模组整体膨胀的问题，电池芯膨胀不会产生过强的挤压力，有效避免爆炸问题出现，消除安全隐患，提高电池模组以及整个电池的安全性能。本发明的硬壳动力电池模组，结构简单，在电池模组工作过程中电池芯发生膨胀时，能够有效吸收消除电池芯膨胀后电池芯体积变化对动力电池模组壳体造成的挤压，确保每个电池芯的性能得到充分发挥，从而全面提高电池整体安全性能和使用寿命。
所述的硬壳动力电池模组还包括侧面板Ⅰ9和侧面板Ⅱ10，侧面板Ⅰ9下端面与底面板4一侧边沿部焊接连接，侧面部Ⅰ9一侧面与左端面板2侧面焊接连接，侧面部Ⅰ9另一侧棉与右端面板3侧面焊接连接，侧面板Ⅱ10下端棉与底面板4一侧边沿部连接，侧面部Ⅱ10一侧面与左端面板2侧面焊接连接，侧面部Ⅱ10另一侧面与右端面板3侧面焊接连接。上述结构，左端面板、右端面板、底面板、侧面板Ⅰ9和侧面板Ⅱ10的连接，能够形成约束多个电池芯的腔体，既能够固定多个电池芯，又确保电池芯不会发生晃动和窜动，确保电池芯稳定性，并且当电池模组的多个电池芯在工作过程中发生膨胀时，电池芯膨胀的力不会作用在左端面板、右端面板、底面板、侧面板Ⅰ9和侧面板Ⅱ10，也就不会作用在电池模组外部的电池模组壳体上，对电池模组起到可靠报货作用。
所述的硬壳动力电池模组的多个电池芯1贴合在一起时，每个电池芯1上套装的垫圈6设置为能同时贴合在与该电池芯1相邻的另一个电池芯1上的结构。这样，每相邻两个电池芯之间存在间隙部，用以容纳电池芯膨胀后的气体变化，而垫圈又能够对电池芯起到限位作用，避免电池芯发生晃动窜动。
所述的硬壳动力电池模组还包括定位板，集流体9设置在定位板上，端面板包括左端面板2和右端面板3，侧面板包括侧面板Ⅰ9和侧面板Ⅱ10，定位板侧面设置为能够与一个端面板连接或一个侧面板连接的结构。
所述的模组壳体1的左端面板2、右端面板3、底面板4、侧面板Ⅰ9和侧面板Ⅱ10均由铝材制作而成，集流体9与每个电池芯1的极柱连接。
本发明还针对现有技术中的不足，提供一种步骤简单，成本低，在电池模组工作过程中电池芯发生膨胀时，能够有效吸收消除电池芯膨胀后电池芯体积变化对动力电池模组壳体造成的挤压，确保每个电池芯的性能得到充分发挥，从而全面提高电池整体安全性能和使用寿命的硬壳动力电池模组的制作方法。
本发明所述的硬壳动力电池模组的制作方法的制作步骤为：1)在硬壳动力电池模组的每个电池芯1上套装一个垫圈6；2)将多个电池芯1排列成一排，将左端面板2放置在最左侧位置的电池芯1外侧，将右端面板3放置在最右侧位置的电池芯1外侧；3)通过压紧工装对左端面板2和右端面板3施加相对方向的压紧力，推动多个电池芯1向一起挤靠，将侧面板Ⅰ9与左端面板2和右端面板3分别焊接连接，将侧面板Ⅱ10与左端面板2和右端面板3分别焊接连接，再将底面板4分别与左端面板2和右端面板3焊接连接；4)解除压紧工装施加的压紧力，安装定位板，安装集流体9，将集流体9与每个电池芯1的极柱焊接，完成硬壳动力电池模组的制作。本发明的制作方法制作的动力电池模组，由于垫圈的设置，每个电池模组的多个电池芯排列布置时，垫圈能够消除每个电池芯之间的间隙，又确保电池芯之间存在缓冲空间，这样，在动力电池模组工作时，电池芯发生膨胀时，电池芯的外壳会向缓冲空间位置膨胀，而不会挤压作用在与该电池芯相邻的电池芯上，能够有效防止多个电池芯膨胀后挤压电池模组壳体，造成电池模组整体膨胀的问题，电池芯膨胀不会产生过强的挤压力，有效避免爆炸问题出现，消除安全隐患，提高电池模组以及电池的安全性能。
在每个电池芯1上套装垫圈6前，在该垫圈6内壁涂抹涂胶层7，将涂抹涂胶层7的垫圈6套装在电池芯1上，垫圈6与电池芯侧面8固定连接；将左端面板2放置在最左侧位置的电池芯1外侧前，将形成动力电池模组的多个电池芯1排列成一排，使得每个电池芯抵靠在一起。涂胶层的设置，能够有效提高垫圈与电池芯之间的连接强度，在电池芯工作过程中发生往复发生膨胀或收缩时，垫圈不会从电池芯的电池芯侧面脱落，确保连接可靠，这样，垫圈始终位置可靠，能够确保电池芯之间存在间隙，始终可靠消除电池芯膨胀的不良影响。
将集流体9与每个电池芯1的极柱焊接后，将硬壳动力电池模组的左端面板2通过穿过左端面板2的螺杆与电池PACK箱体连接，再将硬壳动力电池模组的右端面板3通过穿过右端面板3的螺杆与电池PACK箱体连接。上述结构，能够实现每个动力电池模组与电池PACK箱体的可靠连接，形成满足要求的电池。
本发明的硬壳动力电池模组的制作方法，制作电池模组时，先在硬壳动力电池模组的每个电池芯上套装一个垫圈，将多个电池芯排列成一排，将左端面板放置在最左侧位置的电池芯外侧，将右端面板放置在最右侧位置的电池芯1外侧，通过压紧工装对左端面板和右端面板施加相对方向的压紧力，推动多个电池芯向一起挤靠，将侧面板Ⅰ与左端面板和右端面板分别焊接连接，将侧面板Ⅱ与左端面板和右端面板分别焊接连接，再将底面板分别与左端面板和右端面板焊接连接，解除压紧工装施加的压紧力，安装定位板，安装集流体，将集流体与每个电池芯的极柱焊接，完成硬壳动力电池模组的制作。上述结构，由于垫圈的设置，每个电池模组的多个电池芯排列布置时，垫圈能够消除每个电池芯之间的间隙，又能够确保电池芯之间存在缓冲空间，这样，在动力电池模组工作时，电池芯发生膨胀时，电池芯的外壳会向缓冲空间位置膨胀，而不会挤压作用在与该电池芯相邻的电池芯上，能够有效防止多个电池芯膨胀后挤压电池模组壳体，从而造成电池模组整体膨胀的问题，电池芯膨胀不会产生过强的挤压力，从而有效避免爆炸问题出现，有效消除安全隐患，提高电池模组以及整个电池的安全性能及使用寿命，降低电动车维护成本。本发明的硬壳动力电池模组的制作方法，在电池模组工作过程中电池芯发生膨胀时，能够有效吸收消除电池芯膨胀后电池芯体积变化对动力电池模组壳体造成的挤压，确保每个电池芯的性能得到充分发挥，从而全面提高电池整体安全性能和使用寿命。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种硬壳动力电池模组，所述的硬壳动力电池模组包括多个电池芯(1)，多个电池芯(1)设置为能够贴合在一起的结构，其特征在于：多个电池芯(1)最左侧的电池芯(1)外侧设置左端面板(2)，多个电池芯(1)最右侧的电池芯(1)外侧设置右端面板(3)，左端面板(2)下端面和右端面板(3)下端面分别与底面板(4)焊接连接，每个电池芯(2)上套装一个垫圈(6)，垫圈(6)为橡胶材料制作而成的结构，每个所述的垫圈(6)内表面设置涂胶层(7)，涂胶层(7)设置为能够将垫圈(6)与电池芯侧面(8)粘贴连接在一起的结构。
2.根据权利要求1所述的硬壳动力电池模组，其特征在于：所述的硬壳动力电池模组还包括侧面板Ⅰ(9)和侧面板Ⅱ(10)，侧面板Ⅰ(9)下端面与底面板(4)一侧边沿部焊接连接，侧面部Ⅰ(9)一侧面与左端面板(2)侧面焊接连接，侧面部Ⅰ(9)另一侧棉与右端面板(3)侧面焊接连接，侧面板Ⅱ(10)下端棉与底面板(4)一侧边沿部连接，侧面部Ⅱ(10)一侧面与左端面板(2)侧面焊接连接，侧面部Ⅱ(10)另一侧面与右端面板(3)侧面焊接连接。
3.根据权利要求1所述的硬壳动力电池模组，其特征在于：所述的硬壳动力电池模组的多个电池芯(1)贴合在一起时，每个电池芯(1)上套装的垫圈(6)设置为能同时贴合在与该电池芯(1)相邻的另一个电池芯(1)上的结构。
4.根据权利要求2所述的硬壳动力电池模组，其特征在于：所述的硬壳动力电池模组还包括定位板，集流体(9)设置在定位板上，端面板包括左端面板(2)和右端面板(3)，侧面板包括侧面板Ⅰ(9)和侧面板Ⅱ(10)，定位板侧面设置为能够与一个端面板连接或一个侧面板连接的结构。
5.根据权利要求2所述的硬壳动力电池模组，其特征在于：所述的模组壳体(1)的左端面板(2)、右端面板(3)、底面板(4)、侧面板Ⅰ(9)和侧面板Ⅱ(10)均由铝材制作而成，集流体与每个电池芯(1)的极柱连接。
6.一种硬壳动力电池模组的制作方法，其特征在于：所述的硬壳动力电池模组的制作方法的制作步骤为：1)在硬壳动力电池模组的每个电池芯(1)上套装一个垫圈(6)；2)将多个电池芯(1)排列成一排，将左端面板(2)放置在最左侧位置的电池芯(1)外侧，将右端面板(3)放置在最右侧位置的电池芯(1)外侧；3)通过压紧工装对左端面板(2)和右端面板(3)施加相对方向的压紧力，推动多个电池芯(1)向一起挤靠，将侧面板Ⅰ(9)与左端面板(2)和右端面板(3)分别焊接连接，将侧面板Ⅱ(10)与左端面板(2)和右端面板(3)分别焊接连接，再将底面板(4)分别与左端面板(2)和右端面板(3)焊接连接；4)解除压紧工装施加的压紧力，安装定位板，安装集流体，将集流体与每个电池芯(1)的极柱焊接，完成硬壳动力电池模组的制作。
7.根据权利要求6所述的硬壳动力电池模组的制作方法，其特征在于：在每个电池芯(1)上套装垫圈(6)前，在该垫圈(6)内壁涂抹涂胶层(7)，将涂抹涂胶层(7)的垫圈(6)套装在电池芯(1)上，垫圈(6)与电池芯侧面(8)固定连接；将左端面板(2)放置在最左侧位置的电池芯(1)外侧前，将形成动力电池模组的多个电池芯(1)排列成一排，使得每个电池芯抵靠在一起。
8.根据权利要求7所述的硬壳动力电池模组的制作方法，其特征在于：将集流体与每个电池芯(1)的极柱焊接后，将硬壳动力电池模组的左端面板(2)通过穿过左端面板(2)的螺杆与电池PACK箱体连接，再将硬壳动力电池模组的右端面板(3)通过穿过右端面板(3)的螺杆与电池PACK箱体连接。
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