CN108023135A - 可再充电电池和可再充电电池模块 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及可再充电电池和可再充电电池模块，其中所述可再充电电池可在不使用诸如传热板或传热片之类的传递介质的情况下被直接冷却，从而改善其冷却性能。本发明的示例性实施例提供一种可再充电电池，包括：壳体，被配置为将电极组件接纳在该壳体的主要空间中，所述主要空间被形成在提供于所述壳体的相对侧处的第一开口与第二开口之间；底板，被配置为闭合并密封所述壳体的所述第一开口；盖板，被配置为组合到所述壳体的所述第二开口；以及电极端子，被配置为提供在所述盖板处并电连接到所述电极组件，其中所述壳体可包括冷却通道，该冷却通道被一体地提供在所述壳体的外侧以使冷却剂流动。

Description

可再充电电池和可再充电电池模块
技术领域
本公开涉及可再充电电池的冷却。更具体地，本公开涉及可改善冷却性能的可再充电电池和可再充电电池模块。
背景技术
可再充电电池与一次电池的区别在于：可再充电电池能够反复充电和放电，而一次电池不能被再充电。低容量可再充电电池被用在诸如移动电话、笔记本电脑和便携式摄像机等的便携式电子设备中，而高容量可再充电电池可用作用于驱动混合动力车辆、电动车辆等的马达的电源。
例如，可再充电电池包括用于执行充电和放电的电极组件、用于接纳电极组件和电解质溶液的壳体、与壳体的开口组合的盖板以及提供在盖板中以电连接到电极组件的电极端子。
用在车辆中的可再充电电池在其使用期间需要适当冷却或热管理，以确保性能和安全。为了提高热管理效率，有必要将在可再充电电池中产生的热能有效地传递到换热器。
用于热性能的结构中的水冷结构包括：用于使从车辆的换热器供应的冷却水通过的传热板；以及与该传热板组合并在可再充电电池之间接触可再充电电池以执行热传递的传热片。
然而，利用接触方式的可再充电电池的热传递由于诸如传热板、传热片等的部件以及各部件的组装偏差而可能不恒定，并且可能不会满足目标性能。由此，可能发生可再充电电池的性能下降和安全性恶化。
在该背景技术部分公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景的理解，因此，其可能包含不构成在本国对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开致力于提供一种可再充电电池，其可在不使用诸如传热板或传热片之类的传递介质的情况下被直接冷却，从而改善其冷却性能。另外，本公开致力于提供一种可再充电电池模块，上述可再充电电池可应用于该可再充电电池模块。
本发明的示例性实施例提供一种可再充电电池，包括：壳体，被配置为将电极组件接纳在该壳体的主要空间中，所述主要空间被形成在提供于所述壳体的相对侧处的第一开口与第二开口之间；底板，被配置为闭合并密封所述壳体的所述第一开口；盖板，被配置为组合到所述壳体的所述第二开口；以及电极端子，被配置为提供在所述盖板处并电连接到所述电极组件，其中所述壳体包括冷却通道，该冷却通道被一体地提供在所述壳体的外侧以使冷却剂流动。
所述壳体可包括一对宽侧部和一对窄侧部，所述一对宽侧部被形成为对应于所述盖板的长度并在所述盖板的宽度方向上彼此面对，所述一对窄侧部被形成为在所述宽侧部的相对端部处对应于所述盖板的宽度并在所述盖板的长度方向上彼此面对。
所述冷却通道可被形成在所述一对窄侧部中的每个窄侧部的外表面处，以便直接冷却所述窄侧部。
所述冷却通道可沿与所述盖板的延伸平面和所述底板的延伸平面相交的方向形成。
所述壳体可通过挤压工艺被连续地加工，以便按所述第一开口与所述第二开口之间的预定长度切割。
所述冷却通道可通过将半四边形或半圆形构件焊接到所述壳体的外侧而形成，所述半四边形或半圆形构件的侧向上的一侧和长度方向上的相对端被开口。
本发明的另一实施例提供一种可再充电电池模块，包括：各个单元电池，其中第一开口和第二开口被提供在接纳电极组件的壳体的相对侧，所述第一开口和所述第二开口分别由底板和盖板闭合并密封，电连接到所述电极组件的电极端子被提供在所述盖板处，并且使冷却剂流动的冷却通道被一体地提供在所述壳体的外侧；汇流条，被配置为电连接所述单元电池的所述电极端子；以及冷却剂管，被配置为连接所述冷却通道以使所述冷却剂循环。
所述壳体可包括一对宽侧部和一对窄侧部，所述一对宽侧部被形成为对应于所述盖板的长度并在所述盖板的宽度方向上彼此面对，所述一对窄侧部被形成为在所述宽侧部的相对端部处对应于所述盖板的宽度并在所述盖板的长度方向上彼此面对；并且所述单元电池可被设置为基于所述宽侧部彼此面对。
在单元电池中，所述窄侧部可被设置在所述单元电池的上部和下部，并且所述宽侧部可被设置在所述单元电池的横向部。
所述冷却通道可被形成为在所述窄侧部的外表面处沿着与所述盖板的延伸平面和所述底板的延伸平面相交的方向延伸，并且所述冷却剂管可沿与所述冷却通道的延伸方向相交的水平方向设置，以将所述单元电池的所述冷却通道彼此连接。
在单元电池中，所述宽侧部可被设置在所述单元电池的上部和下部，并且所述窄侧部可被设置在所述单元电池的横向部。
所述冷却通道可被形成为在所述窄侧部的外表面处沿着与所述盖板的延伸平面和所述底板的延伸平面相交的方向延伸，并且所述冷却剂管可沿与所述冷却通道的延伸方向相交的竖向方向设置，以将所述单元电池的所述冷却通道彼此连接。
根据本发明的实施例，由于冷却通道与壳体的外侧成一体以使冷却剂流动，所以可以在不单独使用传递介质(例如，传热板和传热片)的情况下利用冷却剂直接冷却壳体。由此，可改善可再充电电池和可再充电电池模块的冷却性能。
另外，由于在可再充电电池和可再充电电池模块中不使用传热介质，所以可省去用于冷却的部件并消除各部件的组装偏差。由此，可容易地确保目标性能。也就是说，可改善可再充电电池的性能和安全性。
附图说明
图1例示根据本发明的第一示例性实施例的可再充电电池的立体图。
图2例示沿图1的线II-II截取的剖视图。
图3例示根据本发明的第二示例性实施例的可再充电电池的局部分解立体图。
图4例示根据本发明的第三示例性实施例的可再充电电池的局部俯视图。
图5例示根据本发明的第一示例性实施例的可再充电电池模块的立体图。
图6例示图5的主视图。
图7例示根据本发明的第二示例性实施例的可再充电电池模块的主视图。
具体实施方式
在下文中将参考示出本发明的示例性实施例的附图更充分地描述本发明。如本领域技术人员会认识到的那样，所描述的实施例可以各种不同的方式进行修改，全部都不脱离本发明的范围。附图和描述本质上应被视为例示性的而非限制性的，并且相同的附图标记在整个说明书中指代相同的元件。
图1例示根据本发明的第一示例性实施例的可再充电电池的立体图，图2例示沿图1的线II-II截取的剖视图。参见图1和图2，根据第一示例性实施例的可再充电电池1包括：用于充电或放电的电极组件10；用于接纳电极组件10和电解质溶液的壳体15；用于闭合并密封壳体15的第一开口151的底板16；与壳体15的第二开口152组合的盖板20；以及提供在盖板20处的电极端子21和22。
例如，在电极组件10中，电极(例如，负电极11和正电极12)被设置在相当于绝缘体的隔板13的相对侧，负电极11、隔板13和正电极12被螺旋卷绕成果子冻卷状态。可替代地，在电极组件中，负电极、隔板和正电极可被堆叠(未示出)。
负电极11和正电极12分别包括涂覆区域11a和12a并分别包括未涂覆区域11b和12b，在涂覆区域11a和12a，活性物质被涂覆在由金属板制成的集流体上，在未涂覆区域11b和12b，活性物质不被涂覆在由金属板制成的集流体上，并且未涂覆区域11b和12b被形成为暴露的集流体。
负电极11的未涂覆区域11b沿着卷绕的负电极11被提供在负电极11的一个端部。正电极12的未涂覆区域12b沿着卷绕的正电极12被提供在正电极12的一个端部。也就是说，未涂覆区域11b和12b分别被设置在电极组件10的相对的端部。
壳体15大体上被形成为长方体，从而电极组件10可被接纳在壳体15的主要内部空间中。壳体15将电极组件10接纳在该壳体15的主要空间中，该主要空间形成在沿着长度方向(z轴方向)彼此面对的第一开口151与第二开口152之间。
由于壳体15的第一开口151和第二开口152被提供在长方体的相对侧，壳体15可被挤压成型。也就是说，壳体15可通过按第一开口151与第二开口152之间的距离内的预定长度来切割借助挤压成型工艺挤出的构件而形成。根据挤压成型，壳体15的制造成本可减少。
例如，底板16被组合并焊接至壳体15的第一开口151，以闭合并密封形成壳体15的下部的第一开口151。相应地，电极组件10可通过第二开口152被插入到壳体15中。
盖板20被组合并焊接至壳体15的第二开口152，以闭合并密封形成壳体15的上部的第二开口152。例如，壳体15和盖板20可由铝制成，并可彼此焊接。也就是说，在闭合并密封壳体15的第一开口151并将电极组件10插入到壳体15中之后，盖板20被焊接至壳体15的第二开口152。
盖板20包括至少一个开口，例如，包括端子孔H1和H2以及通气孔24。电极端子21和22分别被提供在盖板20的端子孔H1和H2中，以被电连接到电极组件10。
也就是说，电极端子21和22分别被电连接到电极组件10的负电极11和正电极12。相应地，电极组件10可通过电极端子21和22被引出至壳体15之外。
电极端子21和22包括设置在盖板20的外侧对应于端子孔H1和H2的板端子21c和22c，以及电连接到电极组件10并穿过端子孔H1和H2以被紧固至板端子21c和22c的铆接端子21a和22a。
板端子21c和22c包括通孔H3和H4。铆接端子21a和22a向上穿过端子孔H1和H2，以被插入到通孔H3和H4中。电极端子21和22包括在盖板20的内侧较宽地与铆接端子21a和22a一体化的法兰21b和22b。
在连接到负电极11的电极端子21处，介于板端子21c与盖板20之间的绝缘构件31将板端子21c和盖板20电绝缘。也就是说，盖板20维持与电极组件10和负电极11电绝缘的状态。
通过将绝缘构件31和板端子21c组合至铆接端子21a的上端部并且随后铆接或焊接铆接端子21a的上端部，绝缘构件31和板端子21c被紧固至铆接端子21a的上端部。板端子21c被提供在盖板20的外侧，绝缘构件31位于板端子21c和盖板20之间。
在连接到正电极12的电极端子22处，介于板端子22c与盖板20之间的导电顶板41将板端子22c和盖板20电连接。也就是说，盖板20维持与电极组件10和正电极12电连接的状态。
通过将顶板41和板端子22c与铆接端子22a的上端部组合并且随后铆接或焊接铆接端子22a的上端部，顶板41和板端子22c被紧固至铆接端子22a的上端部。板端子22c被提供在盖板20的外侧，顶板41位于板端子22c和盖板20之间。
衬垫33和34被提供在电极端子21和22的铆接端子21a和22a与盖板20的端子孔H1和H2的内表面之间，以便在铆接端子21a和22a与盖板20之间进行密封和电绝缘。
衬垫33和34在法兰21b和22b与盖板20的内表面之间延伸，以便在法兰21b和22b与盖板20之间进一步进行密封和电绝缘。也就是说，衬垫33和34允许电极端子21和22安装在盖板20上，同时防止电解质通过端子孔H1和H2泄漏。
相应的引线接线片51和52将电极端子21和22电连接至电极组件10的负电极11和正电极12。也就是说，通过将引线接线片51和52与铆接端子21a和22a的下端部组合并随后填堵该下端部，引线接线片51和52被法兰21b和22b支撑，并连接到铆接端子21a和22a的下端部。
绝缘构件61和62分别被提供在引线接线片51和52与盖板20之间，以使它们之间电绝缘。进一步，绝缘构件61和62在其一侧组合至盖板20，并在其另一侧围绕引线接线片51和52、铆接端子21a和22a以及法兰21b和22b，由此稳定它们之间的连接结构。
通气孔24由通气板25闭合并密封，从而可再充电电池1的内部压力和产生的气体可被排放。当可再充电电池1的内部压力达到预定压力时，通气板25破裂以打开通气孔24。通气板25被提供有诱导破裂的凹口25a。
壳体15包括一体地提供在该壳体15的外侧以使冷却剂流动的冷却通道17。具体地，形成为长方体的壳体15包括彼此面对的一对宽侧部153和彼此面对的一对窄侧部154。
宽侧部153被形成为对应于盖板20的长度(x轴方向的长度)的x-z表面，窄侧部154被形成为在宽侧部153的x轴方向上的相对端部处的对应于盖板20的宽度(y轴方向的长度)的y-z表面。
例如，冷却通道17被提供在一对窄侧部154的外表面处，以便能够直接冷却壳体15的窄侧部154。冷却通道17被形成为沿着与盖板20的延伸平面(x-y平面)和底板16的延伸平面(x-y平面)相交的方向延伸。
由于冷却通道17被一体地形成在壳体15上以直接使冷却剂流动至壳体15的外表面，所以可省去单独的传递介质(例如，在常规技术中使用的传热板和传热片)。另外，由于冷却通道17在壳体15的x轴方向上的相对侧沿z轴方向供应冷却剂、使冷却剂流动和排放冷却剂，因而可以冷却壳体15和可再充电电池1。
进一步，由于冷却通道17被提供在壳体15的相对侧处，因而壳体可与冷却通道17一起被挤出和加工，壳体15可按第一开口151与第二开口152之间的预定长度切割并形成。相应地，冷却通道17在一个工序中与壳体15一体地加工，由此省去用于它们的单独的制造工序。
在下文中，将描述本发明的各个示例性实施例。将省略与第一示例性实施例相同的构造，并将描述不同的构造。
图3例示根据本发明的第二示例性实施例的可再充电电池的局部分解立体图。参见图3，在根据第二示例性实施例的可再充电电池2中，通过将下述半四边形构件36焊接到壳体35的外侧形成冷却通道37，该半四边形构件36的侧向(x轴方向)上的一侧和长度方向(z轴方向)上的相对端被开口，壳体35形成该壳体35的主要空间。
冷却通道37使冷却剂直接流动至壳体35的外表面，由此省去单独的传递介质。另外，由于冷却通道37在壳体35的x轴方向上的相对侧沿z轴方向供应冷却剂、使冷却剂流动和排放冷却剂，因而可以冷却壳体35和可再充电电池2。
图4例示根据本发明的第三示例性实施例的可再充电电池的局部俯视图。参见图4，在根据第三示例性实施例的可再充电电池3中，通过将半圆形构件46焊接到壳体45的外侧形成冷却通道47，该半圆形构件46的侧向上的一侧和长度方向上的相对端被开口，壳体45形成该壳体45的主要空间。
冷却通道47使冷却剂直接流动至壳体45的外表面，由此省去单独的传递介质。另外，由于冷却通道47在壳体45的x轴方向上的相对侧沿z轴方向供应冷却剂、使冷却剂流动和排放冷却剂，因而可以冷却壳体45和可再充电电池3。
在下文中，将描述根据第一示例性实施例的可再充电电池模块100和200，可再充电电池1在可再充电电池模块100和200中被用作单元电池1。
图5例示根据本发明的第一示例性实施例的可再充电电池模块的立体图，图6例示图5的主视图。参见图5和图6，第一示例性实施例的可再充电电池模块100包括用于电连接单元电池1的电极端子21和22的汇流条6以及用于通过连接单元电池1的冷却通道17而使冷却剂循环的冷却剂管。
单元电池1被设置为基于宽侧部153彼此面对。也就是说，单元电池1被设置为沿y轴方向彼此相邻，同时基于x-z表面彼此面对。在单元电池1中，窄侧部154被设置在其上部和下部(x轴方向上的上部和下部)，宽侧部153被设置在其横向部(y轴方向上的相对侧部)。
在此情况下，可再充电电池模块100具有对应于盖板20的长度方向(x轴方向)的单元电池1的高度，并且其可安装在可再充电电池组、电动车辆等中。随着沿y轴方向设置的单元电池1的数量增大，可再充电电池模块100的容量可增大。
冷却剂管沿与宽侧部153的延伸平面(x-z平面)相交的水平方向(y轴方向)设置，以便连接单元电池1的冷却通道17。例如，冷却剂管包括用于供应低温冷却剂的第一供应管181和第二供应管182以及用于排放高温冷却剂的第一排放管183和第二排放管184。
也就是说，第一供应管181和第二供应管182分别将通过其相应一个端部流入的冷却剂供应至冷却通道17。穿过冷却通道17的冷却剂流入第一排放管183和第二排放管184中，然后通过其相应的端部被排放。相应地，冷却剂的循环路径可缩短大约y轴方向的距离的1/2，并且单元电池1的冷却效率可提高。
图7例示根据本方面的第二示例性实施例的可再充电电池模块的主视图。参见图7，第二实施例的可再充电电池模块200通过利用汇流条6电连接单元电池1的电极端子21和22而形成。
在单元电池1中，宽侧部153被设置在上部和下部(y轴方向上的上部和下部)，窄侧部154被设置在横向部(x轴方向上的相对侧部)。也就是说，单元电池1被设置为沿y轴方向彼此相邻，同时基于x-z表面彼此面对。
冷却剂管19沿与宽侧部153的延伸平面(x-z平面)相交的竖向方向(y轴方向)设置，以连接竖向设置的单元电池1的冷却通道17。
在第二示例性实施例的可再充电电池模块200中，通过电连接在一侧的三个单元电池1形成第一组201，并通过电连接在第一组201的x轴方向上的一侧的三个单元电池1形成第二组202。
第一组201和第二组202利用汇流条连接，以形成可再充电电池模块200。也就是说，第一组201和第二组202可降低可再充电电池模块200的高度(图7的y轴方向)。相应地，可再充电电池模块200可有效地安装在提供具有宽面积和低高度的空间的车辆中。
尽管已结合目前认为是实际示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，旨在覆盖包括在所附权利要求书的范围内的各种修改和等同布置。
符号说明
1、2、3：可再充电电池(单元电池) 6：汇流条
10：电极组件 11：负电极
11a、12a：涂覆区域 11b、12b：未涂覆区域
12：正电极 13：隔板
15、35、45：壳体 16：底板
17、37、47：冷却通道 19：冷却剂管
20：盖板 21、22：电极端子
21a、22a：铆接端子 21b、22b：法兰
21c、22c：板端子 24：通气孔
25：通气板 25a:凹口
31：绝缘构件 33、34：衬垫
36：半四边形构件 41：顶板
46：半圆形构件 51、52：引线接线片
61、62：绝缘构件
100、200：可再充电电池模块
151：第一开口 152:第二开口
153：宽侧部 154：窄侧部
181、182：第一供应管、第二供应管
183、184：第一排放管、第二排放管
201：第一组 202：第二组
H1、H2：端子孔 H3、H4：通孔

Claims (12)

1.一种可再充电电池，包括：
壳体，被配置为将电极组件接纳在该壳体的主要空间中，所述主要空间被形成在提供于所述壳体的相对侧处的第一开口与第二开口之间；
底板，被配置为闭合并密封所述壳体的所述第一开口；
盖板，被配置为组合到所述壳体的所述第二开口；以及
电极端子，被配置为提供在所述盖板处并电连接到所述电极组件，
其中所述壳体包括冷却通道，该冷却通道被一体地提供在所述壳体的外侧以使冷却剂流动。
2.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中：
所述壳体包括一对宽侧部和一对窄侧部，所述一对宽侧部被形成为对应于所述盖板的长度并在所述盖板的宽度方向上彼此面对，所述一对窄侧部被形成为在所述宽侧部的相对端部处对应于所述盖板的宽度并在所述盖板的长度方向上彼此面对。
3.根据权利要求2所述的可再充电电池，其中：
所述冷却通道被形成在所述一对窄侧部中的每个窄侧部的外表面处，以便直接冷却所述窄侧部。
4.根据权利要求3所述的可再充电电池，其中：
所述冷却通道沿与所述盖板的延伸平面和所述底板的延伸平面相交的方向形成。
5.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中：
所述壳体通过挤压工艺被连续地加工，以便按所述第一开口与所述第二开口之间的预定长度切割。
6.根据权利要求1所述的可再充电电池，其中：
所述冷却通道通过将半四边形或半圆形构件焊接到所述壳体的外侧而形成，所述半四边形或半圆形构件的侧向上的一侧和长度方向上的相对端被开口。
7.一种可再充电电池模块，包括：
各个单元电池，其中第一开口和第二开口被提供在接纳电极组件的壳体的相对侧，所述第一开口和所述第二开口分别由底板和盖板闭合并密封，电连接到所述电极组件的电极端子被提供在所述盖板处，并且使冷却剂流动的冷却通道被一体地提供在所述壳体的外侧；
汇流条，被配置为电连接所述单元电池的所述电极端子；以及
冷却剂管，被配置为连接所述冷却通道以使所述冷却剂循环。
8.根据权利要求7所述的可再充电电池模块，其中：
所述壳体包括一对宽侧部和一对窄侧部，所述一对宽侧部被形成为对应于所述盖板的长度并在所述盖板的宽度方向上彼此面对，所述一对窄侧部被形成为在所述宽侧部的相对端部处对应于所述盖板的宽度并在所述盖板的长度方向上彼此面对；并且
所述单元电池被设置为基于所述宽侧部彼此面对。
9.根据权利要求8所述的可再充电电池模块，其中：
在单元电池中，所述窄侧部被设置在所述单元电池的上部和下部，所述宽侧部被设置在所述单元电池的横向部。
10.根据权利要求9所述的可再充电电池模块，其中：
所述冷却通道被形成为在所述窄侧部的外表面处沿着与所述盖板的延伸平面和所述底板的延伸平面相交的方向延伸，并且
所述冷却剂管沿与所述冷却通道的延伸方向相交的水平方向设置，以将所述单元电池的所述冷却通道彼此连接。
11.根据权利要求8所述的可再充电电池模块，其中：
在单元电池中，所述宽侧部被设置在所述单元电池的上部和下部，并且所述窄侧部被设置在所述单元电池的横向部。
12.根据权利要求11所述的可再充电电池模块，其中：
所述冷却通道被形成为在所述窄侧部的外表面处沿着与所述盖板的延伸平面和所述底板的延伸平面相交的方向延伸，并且
所述冷却剂管沿与所述冷却通道的延伸方向相交的竖向方向设置，以将所述单元电池的所述冷却通道彼此连接。
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