CN108140769A - 弹性板及包括弹性板的电池单元组件 - Google Patents

Abstract

电池组包括电池壳体和以堆叠配置设置在电池壳体中的电化学电池单元。弹性构件设置在电池单元堆叠的相邻电池单元之间。每个弹性构件形成为当在横截面中看时具有弯曲或波浪形轮廓的板（例如，单厚度片），并且被配置为充当压缩弹簧，该压缩弹簧在使用期间向相邻电池单元提供预定压缩力同时容适电池单元生长。弹性构件可以包括表面特征，诸如策略性成形和/或定位的突起，所述突起被配置为允许依从性并且可以被调节以解决特定应用的要求并且允许跨电池单元的表面施加变化的刚度特性。

Description

弹性板及包括弹性板的电池单元组件

背景技术

1.技术领域

本申请涉及由电气互连的电池单元形成的电池组，并且具体地涉及布置成模块的锂（例如，锂离子\锂聚合物等）电池单元，其中电池单元与弹性元件间置。

2.背景技术

电池组为范围从便携式电子产品到可再生能源系统和环保车辆的各种技术提供电力。例如，混合动力电动车（HEV）使用电池组和电动机连同内燃机来提高燃料效率。电池组由多个电化学电池单元形成。尽管镍氢（Ni-MH）电池单元普遍用于形成用于HEV应用的电池组，但是锂离子（Li-ion）电池单元越来越多地用于HEV应用，因为它们提供大约是Ni-MH电池单元两倍的电力和能量密度。

锂离子电池单元有时被提供在具有圆柱形或棱柱形（矩形）形状的电池单元壳体中。可替换地，这样的电池单元可以是所谓的袋式电池单元的形式。无论形状如何，电池单元可以包括以所谓的果冻卷形式卷起的电极（例如，以堆叠布置提供的阴极、阳极和居间分隔体），并且与电解质一起置于电池单元壳体中 。

为了构建发电电气系统，多个电池单元被布置成堆叠并且以串联或并联电气连接。电池单元的电压取决于电池单元化学性质，电流取决于阴极和阳极之间的离子转移速率，并且容量取决于电池单元的总表区域。为了在整个电池单元寿命期间维持电池单元容量，重要的是维持跨电池单元表面的压力的均匀分布。

然而，由于电池单元充电状态中的变化，一些电池单元配置会经历体积的周期性改变。例如，在一些实例中，在充电和放电循环期间，总电池单元体积可能变化百分之五到百分之六或更多。因此存在对这样的模块组件结构的需要，该模块组件结构可以适应时变的电池单元尺寸改变以及向每个电池单元提供指定的压缩力。

发明内容

在一些方面，电池堆叠包括第一电池单元以及第二电池单元，第二电池单元定位为在与第一电池单元的堆叠布置中相邻于第一电池单元。第一和第二电池单元的每个包括电池单元壳体、正电极以及负电极。正电极和负电极与电解质一起密封在电池单元壳体内。电池堆叠还包括设置在第一电池单元与第二电池单元之间的弹性构件。弹性构件包括板，该板具有第一侧、与第一侧相对的第二侧、第一突起区的阵列以及第二突起区的阵列，其中每个第一突起区从第一侧向外突起并与形成在第二侧中的凹陷重合，其中每个第二突起区从第二侧向外突起并与形成在第一侧中的凹陷重合。

在一些方面，电池模块包括电池单元支撑元件；支撑在电池单元支撑元件上的第一电池单元，以及支撑在电池单元支撑元件上的第二电池单元。第二电池单元定位为在与第一电池单元的堆叠布置中相邻于第一电池单元。第一和第二电池单元的每个包括电池单元壳体、正电极以及负电极。正电极和负电极与电解质一起密封在电池单元壳体内。电池模块还包括设置在第一电池单元与第二电池单元之间的弹性构件。弹性构件包括板，该板具有第一侧、与第一侧相对的第二侧、第一突起区的阵列以及第二突起区的阵列，其中每个第一突起区从第一侧向外突起并与形成在第二侧中的凹陷重合，其中每个第二突起区从第二侧向外突起并与形成在第一侧中的凹陷重合。

在一些方面，电池组包括电池组壳体；设置在壳体中的第一电池单元以及设置在壳体中的第二电池单元。第二电池单元定位为在堆叠布置中相邻于第一电池单元。第一和第二电池单元的每个包括电池单元壳体、正电极以及负电极。正电极和负电极与电解质一起密封在电池单元壳体内。电池组还包括设置在第一电池单元与第二电池单元之间的弹性构件。弹性构件包括板，该板具有第一侧、与第一侧相对的第二侧、第一突起区的阵列以及第二突起区的阵列，其中每个第一突起区从第一侧向外突起并与形成在第二侧中的凹陷重合，其中每个第二突起区从第二侧向外突起并与形成在第一侧中的凹陷重合。

电池堆叠、电池模块和/或电池组的每个可以包括以下特征中的一个或多个。板总地驻留于平面内，第一突起区在第一方向上突起于该平面，第二突起区在第二方向上突起于该平面，并且第二方向与第一方向相反。板总地驻留于平面内，并且包括居间区，该居间区设置在相邻的第一突起区和第二突起区之间并与该平面共面。第一突起区布置成由行和列限定的网格图案，并且每个第二突起区设置在相邻的第一突起区之间的间隙空间中。第一突起区布置成由行和列限定的网格图案，并且每个第二突起区沿着行和列设置以与第一突起区交替。第一突起区中的至少一些沿着曲线与第二突起区中的至少一些以交替方式布置。第一突起区和第二突起区在板的中心区中的密度大于在板的周边中的密度。

电池堆叠、电池模块和/或电池组的每个可以包括以下附加特征中的一个或多个。板被配置为使得沿着板的平面部分与第一突起区之间的过渡部以及沿着板的平面部分与第二突起区之间的过渡部不形成开口。板包括细长开口，所述细长开口沿着板的平面部分与第一突起区之间的过渡部以及沿着板的平面部分与第二突起区之间的过渡部形成。开口形成在第一突起区和第二突起区的每个的相对侧上。第一突起区和第二突起区总地为矩形。第一突起区和第二突起区具有对应于三角柱的外形。所有第一突起区和第二突起区具有相同形状。第一突起区的形状不同于第二突起区的形状。所有第一突起区和第二突起区具有相同尺寸。第一突起区的尺寸不同于第二突起区的尺寸。弹性构件被配置为将压缩力施加到第一电池单元和第二电池单元中的每个的电池单元壳体的表面。弹性构件被配置为使得所施加的压缩力在所述表面的中心区中比在所述表面的周边区中大。

在一些方面，电池模块包括间置有呈波状轮廓的（contoured）板的形式的弹性构件的棱柱形锂离子电池单元的堆叠布置，所述弹性构件被设计为容适电池单元的循环体积扩张以及为每个电池单元提供指定的压缩力。

弹性构件可以使用普通且相对低成本的制造工艺来制造，所述制造工艺包括但不限于金属冲压、塑料片材成形、片材焊接等，以形成具有波状轮廓的横截面外形的单片厚度板。例如，在一些实施例中，片的表面包括沿着两个正交轴线的波浪，以形成三维板簧。此外，弹性构件在电池模块中提供低成本、轻质顺应式结构构件，其允许电池单元生长，同时在电池的使用寿命期间维持所需的电池单元压缩力，以使得电池单元的寿命能够最大化。

弹性构件包括诸如突起的特征，当弹性构件定位为相邻于电池单元时所述突起与电池单元壳体接触。在一些实施例中，突起可以绕弹性构件的表面相等地分布。在其他实施例中，弹性构件可以具有策略性地布置在电池单元的表面上以容适电池单元壳体扩张的突起。例如，在棱柱形电池单元壳体的扩张跨电池单元表面不均匀的情况下，突起可以不相等地分布在弹性构件的表面上。在一些实施例中，突起在弹性构件的中心区中的数量和/或突起的刚度相对于在弹性构件的周边区增加，以解决电池单元表面的中心区中的相对更大的扩张。弹性构件的刚度可以通过改变突起的尺寸和/或几何形状来调整。

附图说明

图1是电池组的分解透视图。

图2是设置在两个电池单元之间的弹性构件的透视图。

图3是图2的弹性构件的横截面视图。

图4是具有间置在相邻电池单元之间的弹性构件的电池单元堆叠的示意性视图。

图5是具有间置在相邻电池单元之间并设置在电池单元堆叠的每个端部上的弹性构件的电池单元堆叠的示意性视图。

图6是设置在相邻电池单元之间的另一实施例弹性构件的透视图。

图7是图6的弹性构件的横截面视图。

图8是另一实施例弹性构件的透视图。

图9是图8的弹性构件沿图8中线9-9看到的横截面视图。

图10是另一实施例弹性构件的透视图。

图11是图10的弹性构件沿图10中线11-11看到的横截面视图。

图12是图10的弹性构件呈部分折叠配置的透视图。

图13是另一实施例弹性构件的透视图。

图14是图13的弹性构件沿图13中线14-14看到的横截面视图。

图15是图13的突起区的可替换布置的示意性图示。

图16是图13的突起区的另一可替换布置的示意性图示。

图17是图13的突起区的另一可替换布置的示意性图示。

图18是图13的突起区的另一可替换布置的示意性图示。

图19是另一实施例弹性构件的透视横截面视图。

图20是图19的突起区的可替换布置的示意性图示。

图21是图19的突起区的另一可替换布置的示意性图示。

图22是另一实施例弹性构件的透视图。

图23是另一实施例弹性构件的透视图。

具体实施方式

参照图1，用于提供电力的电池组10包括电气互连并以有组织的方式存储在电池组壳体12内的棱柱形电化学电池单元20。这里所使用的术语“棱柱形”是指具有矩形形状。电池单元20以并排配置布置以形成堆叠18，并且堆叠布置中的数个电池单元20被束在一起以形成电池模块15。在电池模块15内，电池单元20的堆叠群组可以共同地支撑在支撑板17上并且通过带16在压缩下结合在一起。尽管电池模块15的所图示实施例包括六个电池单元20，但电池模块15可以包括更多或更少数量的电池单元20。数个电池模块15集合到子单元14中，并且数个子单元14被布置在电池组壳体12内。如下面进一步讨论的，弹性构件30设置在堆叠18的每个电池单元20之间以维持电池单元20上的压缩力并且允许电池单元20以受控方式在充电和放电期间扩张和收缩。

电池单元20是棱柱形锂离子电池单元。每个电池单元20包括电池单元壳体19。电极组件（未示出）与电解质一起密封在电池单元壳体19内以形成发电和功率存储单元。电极组件可以是“果冻卷”电极组件，其包括以堆叠且卷起布置提供的正电极、负电极和居间分隔体。

每个电池单元壳体19包括第一侧21和与第一侧21相对的第二侧22。第一和第二侧21、22对应于矩形电池单元壳体19的宽侧。电池单元壳体19还包括在第一侧21和第二侧22之间延伸的四个相对窄的端表面23、24、25、26。在所图示实施例中，第一端表面23和第三端表面25在电池单元20的相对侧上并且比第二端表面24和第四端表面26长。第二和第四端表面24、26垂直于第一和第三端表面23、25延伸。每个电池单元20包括从第一端表面23突起的端子27、28。每个电池单元20还包括通过第一端表面23开口的通气口29。

参照图2-3，弹性构件30是填充流体的囊。弹性构件30充当压缩弹簧，并包括第一片31和与第一片31分层的第二片32。第一片31和第二片32沿着形成弹性构件30的周边边缘的密封线34接合。密封线34包围这样的区域，该区域与电池单元第一和第二侧21、22的区域形状相同，并且在电池单元第一和第二侧21、22的区域的80％至120％的范围内。在一些实施例中，密封线34包围约为电池单元第一和第二侧21、22的区域的100％的区域。密封线34可以使用包括加热、焊接或粘合剂的已知方法形成。限定在密封线34内的内部空间35填充有诸如空气的流体，达到第一片31在与密封线34间隔开的内部位置处与第二片32间隔开的程度。在制造时流体被捕获在内部空间35内，并且弹性构件30没有流体入口和出口。

参照图4-5，弹性构件30设置在堆叠18的每个电池单元20之间以维持电池单元20上的压缩力并且允许电池单元20在充电和放电期间以受控方式扩张和收缩。弹性构件30利用流体的压缩以及片材的复原性（resiliency）和弹性来在电池单元20上提供可预测且均匀的压缩力。对于包含六个电池单元20的堆叠18的电池模块15，电池模块15将包括五个弹性构件30，一个弹性构件30设置在每对相邻的电池单元20之间（图4）。在其他实施例中，除了包括设置在每对相邻电池单元20之间的一个弹性构件30之外，电池模块15还可以包括设置在堆叠18的每个最外侧电池单元20的面向外的侧上的弹性构件30（图5）。在该配置中，最外侧弹性构件30可以由诸如电池模块带17、相邻电池模块15的最外侧电池单元20、电池组壳体内表面等的相邻结构构件支撑。

参照图6-7，可替换实施例弹性构件130是被限制在周界处并且在周界内的策略性位置中的囊。例如，弹性构件130由多个通过带状物（webbing）接合的填充流体的囊138形成。与弹性构件30类似，弹性构件130充当压缩弹簧，并且包括第一片131和与第一片131分层的第二片132。第一和第二片131、132由复原性的弹性材料形成。第一片131和第二片132沿着形成弹性构件130的周边边缘的第一密封线134接合。第一密封线134包围这样的区域，该区域与电池单元第一和第二侧21、22的区域形状相同，并且在电池单元第一和第二侧21、22的区域的80％至120％的范围内。在一些实施例中，第一密封线134包围约为电池单元第一和第二侧21、22的区域的100％的区域。第一片131和第二片132沿着与第一密封线134间隔开的第二密封线136接合。第二密封线136形成诸如圆形（示出）或矩形的闭合形状。第一和第二密封线134、136可以使用包括加热、焊接或粘合剂的已知方法形成。

第一内部空间135限定在第一片131、第二片132、第一密封线134和第二密封线136之间。此外，第二内部空间137限定在第一片131、第二片132之间并且限定在第二密封线136内。在图5所图示的实施例中，第二内部空间137至少部分地膨胀，从而形成流体填充的囊138，并且第一内部空间135没有膨胀，从而提供围绕流体填充的囊138的带状物。弹性构件130包括数个均匀且紧密间隔开的第二密封线136，每个第二密封线136限定对应于流体填充的囊138的第二内部空间137。

在所图示实施例中，流体填充的囊138的每个具有相同的形状和尺寸，并均匀分布在由第一密封线134限定的区域内。然而，流体填充的囊138不限于这种配置。在一些实施例中，流体填充的囊138被成形、定尺寸和/或分布为在由第一密封线134限定的区域上提供不均匀的弹簧特性。例如，由于棱柱形电池单元20倾向于在电池单元第一侧21和第二侧22的中心区经历相对于电池单元第一侧21和第二侧22的周边更大的变形，所以弹性构件130可以被配置为在弹性构件130的中心区中提供比周边区中更集中的流体填充的囊138。可替换地或附加地，弹性构件130可以被配置为例如通过根据位置调节流体填充的囊130的形状和/或尺寸来提供在中心区比在周边区中的那些更刚性（stiff）的流体填充的囊130。

在一些实施例中，第一密封线134被省略，并且第一内部空间135被限定在第一片131、第二片132、弹性构件130的周边边缘以及第二密封线136之间。在这样的实施例中，第一内部空间135沿着周边边缘开口，并且处于大气压力下。

参照图8-9，另一可替换实施例弹性构件230是被限制在周界处并且在周界内的策略性位置中的囊。例如，弹性构件230是在周界内具有多个受限区的单个流体填充的囊238。像弹性构件30一样，弹性构件230充当压缩弹簧，并包括第一片231和与第一片231分层的第二片232。第一和第二片231、232由复原性的弹性材料形成。第一片231和第二片232沿着形成弹性构件230的公共周边边缘的第一密封线234接合。第一密封线234包围这样的区域，该区域与电池单元第一和第二侧21、22的区域形状相同，并且在电池单元第一和第二侧21、22的区域的80％至120％的范围内。在一些实施例中，第一密封线234包围约为电池单元第一和第二侧21、22的区域的100％的区域。第一片231和第二片232沿着与第一密封线234间隔开的第二密封线236接合。第二密封线236形成诸如圆形（示出）或矩形的闭合形状，并在流体填充的囊238内提供受限区239。第一和第二密封线234、236可以使用包括加热、焊接或粘合剂的已知方法形成。

第一内部空间235限定在第一片231、第二片232、第一密封线234和第二密封线236之间。此外，第二内部空间237限定在第一片231、第二片232之间并且限定在第二密封线236内。第一内部空间235和第二内部空间237中的一个至少部分膨胀，并且第一内部空间235和第二内部空间237中的另一个比第一内部空间235和第二内部空间中的该一个膨胀得较少。在图8中所图示的实施例中，第一内部空间235至少部分膨胀，从而形成流体填充的囊238，并且第二内部空间237没有膨胀。另外，可以去除与第二内部空间237对应的材料，从而在弹性构件230中形成开口240。在其他实施例中（未示出），对应于第二内部空间237的材料保持完整并且可以缺少膨胀。弹性构件230包括数个均匀间隔开的第二密封线236，每个第二密封线236限定对应于受限区239的第二内部空间237。

在所图示实施例中，受限区239的每个具有相同的形状和尺寸，并均匀分布在由第一密封线234限定的区域内。然而，受限区239不限于这种配置。在一些实施例中，受限区239被成形、定尺寸和或分布为在由第一密封线234限定的区域上提供不均匀的弹簧特性。例如，弹性构件230可以被配置为在弹性构件230的中心区中提供比在周边区中更集中的受限区239。可替换地或附加地，例如通过根据位置调节受限区239的形状和/或尺寸，弹性构件230可以被配置为在中心区比在周边区中的那些更刚性。

第一和第二片31、32、131、132、231、232由复原性的弹性材料形成。例如，用于形成第一和第二片的材料可以选自包括但不限于橡胶（基于天然橡胶的材料）、弹性体（合成橡胶材料）和聚合物（塑料）的群组。

参照图10-12，另一可替换实施例弹性构件330是由一对板部分331、332形成的囊，该对板部分331、332协作形成波纹管式压缩弹簧。第一板部分331在形式上与第二板部分332基本上相似，由此将仅详细描述第一板部分331，并且将使用共同附图标记来指代共同的要素。

第一板部分331的尺寸和形状为矩形以符合电池单元第一和第二侧21、22的尺寸和形状。第一板部分331限定平面335并且包括与平面335不共面的偏移区337、339。特别地，第一板部分331包括偏离并平行于平面335的周边凸缘337。凸缘337围绕第一板部分331的周边边缘336。另外，第一板部分331包括突起339，突起339从平面335突起与凸缘337的偏移相对应的距离，并且在与凸缘337偏移的相同方向上突起。突起339是在由第一板部分331的周边边缘336限定的区域内居中的单个突起。

第二板部分332在堆叠配置中与第一板部分331分层。另外，第二板部分332被布置为相对于第一板部分331呈镜像取向，使得第一板部分凸缘337（1）接触第二板部分凸缘337（2），第一板部分突起339（1）与第二板部分突起339（2）接触，并且第一板部分平面335（1）与第二板部分平面335（2）间隔开。该配置形成波纹管，当弹性构件330设置在相邻的电池单元20之间时，该波纹管允许依从性。另外，中央突起339（1）、339（2）为波纹管布置提供了一些刚度，所述刚度可通过调整突起339（1）、339（2）的形状和/或尺寸来调整。

尽管图10-12中图示出的实施例包括具有在相应的板部分331、332的周边内居中的单个突起339（1）、339（2）的板部分331、332，但是弹性部件330不限于具有单个居中的突起339（ 1）、339（2）。例如，在一些实施例中，弹性构件330包括具有多个突起339（1）、339（2）的板部分331、332，多个突起339（1）、339（2）跨由相应凸缘337（1）、337（2）围绕的区域均匀地分布。在其他实施例中，弹性构件330包括具有多个突起339（1）、339（2）的板部分331、332，多个突起339（1）、339（2）集中在由相应凸缘337（1）、337（2）围绕的区域的中心区中。

在一些实施例中，第一板部分331与第二板部分332分离地形成并且不接合到第二板部分332。结果，第一板部分331相对于第二板部分332可移动。

在其他实施例中，第一板部分331与第二板部分332分离地形成并且后续接合到第二板部分332。例如，第一板部分331可以沿着所有接触表面（例如，沿着凸缘337和突起339）连接到第二板部分332，或者可替换地，例如在点焊过程中在接触表面的策略性部分处连接到第二板部分332。结果，第一板部分331的接触表面相对于第二板部分332的接触表面被固定。

在再其他实施例中，例如在冲压操作中，第一板部分331与第二板部分332一起由单件材料形成。在该实施例中，第一板部分331与第二板部分332共享周边边缘336的一部分。共享边缘部分充当折叠线340，并且在使用中，弹性构件330沿折叠线340折叠，使得第一板部分331覆盖第二板部分332（参见图12，其图示出了弹性构件330的部分折叠的配置）。

参照图13-14，另一可替换实施例弹性构件430是当在横截面中看时形成为具有弯曲或波浪形轮廓的板（例如，单厚度片）。像之前描述的实施例一样，弹性构件430充当压缩弹簧。弹性构件430限定符合电池单元第一和第二侧21、22的形状和尺寸的连续（例如，非穿孔）表面。特别地，弹性构件430包括第一侧431和与第一侧431相对的第二侧432。弹性构件430包括第一突起区433的阵列和第二突起区434的阵列。每个第一突起区433是从第一侧431向外突起并与形成在第二侧432中的凹陷重合的突起。类似地，每个第二突起区434是从第二侧432向外突起、与形成在第一侧434中的凹陷重合的突起。

弹性构件430总地驻留在平面435内。第一突起区433在第一方向上（例如，在第一侧431的法线方向上）突起于平面435，并且第二突起区434在与第一方向相反的方向上突起于平面435。第一突起区433和第二突起区434彼此间隔开，并且弹性构件430居于突起区433、434之间的部分驻留在平面435中，并且被称为“居间区”436。

在一些实施例中，第一突起区433布置成由行和列限定的网格图案，并且每个第二突起区434沿着行和列设置以与相邻的第一突起区交替。该配置在图15中示意性地示出，其中“o”表示第一突起区433，并且“x”表示第二突起区434。

参照图16，在其他实施例中，第一突起区433布置成由行和列限定的网格图案，并且每个第二突起区434设置在相邻的第一突起区433之间的间隙空间中。

在图13-16中所图示出的实施例中，第一突起区433和第二突起区434跨由弹性构件周边围绕的区域均匀地分布。在其他实施例中，弹性构件430包括第一和第二突起区433、434，第一和第二突起区433、434集中在由弹性构件周边围绕的区域的中心区中，以便在该区中提供相对增加的刚度。第一突起区433和第二突起区434的不均匀分布——其中第一突起区433和第二突起区434在弹性构件430的中心区中的密度大于在弹性构件430周边中的密度——可以例如通过沿着一条线将第一突起区433的子集与第二突起区434的子集以交替方式布置来实现。在一些实施例中，该线是线性的（图17），而在其他实施例中，该线是弯曲的（图18）。

作为通过改变突起区433、434的分布来调整弹性构件430的弹簧刚度的可替换或附加方案，有可能通过改变突起区433、434的形状来调整弹性构件430的弹簧刚度。在图示的实施例中，突起区433、434总地是矩形的，具有总地垂直于平面435的侧壁437。例如，通过提供具有较不垂直于平面435的侧壁437的突起区433、434，可以减小弹性构件430的弹簧劲度系数（spring rate）。在其他实施例中，突起区433、434具有圆柱形、圆锥形或其他形状。附加和/或可替换地，通过提供其中突起433、434的几何形状跨由弹性构件周边围绕的区域改变的弹性构件，可以使得弹性构件的弹簧劲度系数跨弹性构件周边围绕的区域改变。

参照图19-20，另一可替换实施例弹性构件530是当在横截面中看时形成为具有弯曲或波浪形轮廓的板（例如，单厚度片）。像之前描述的实施例一样，弹性构件530充当压缩弹簧。弹性构件530限定符合电池单元第一和第二侧21、22的形状和尺寸的连续（例如，非穿孔）表面。特别地，弹性构件530包括第一侧531和与第一侧531相对的第二侧532。弹性构件530包括从第二侧532向外突起并且与形成在第一侧531中的凹陷重合的突起区533的阵列。

弹性构件530总地驻留在平面535内。突起区533是环形的并且以同心方式布置，并且在第二侧532的法线方向上突起于平面535。在一些实施例中，例如通过在相邻突起区533a、533b之间提供相等的间隔（图20），环形同心突起区533以均匀分布的图案布置在由弹性构件周边围绕的区域内。在其他实施例中，通过在相邻突起区533a’、533b’之间提供不相等间距，环形同心突起区533’以不均匀分布的图案布置在由弹性构件周边围绕的区域内。例如，环形突起区533a’、533b’可以在弹性构件的中心区中相对于周边中的环形突起区533c’更紧密地间隔开，以便在中心区中提供相对增加的刚度（图21）。

参照图22-23，另一可替换实施例弹性构件630是当在横截面中看时形成为具有弯曲或波浪形轮廓并且符合电池单元第一和第二侧21、22的形状和尺寸的板（例如，单厚度片）。像之前描述的实施例一样，弹性构件630充当压缩弹簧。弹性构件630包括第一侧631和与第一侧631相对的第二侧632。弹性构件630包括第一突起区633的阵列和第二突起区634的阵列。每个第一突起区633是从第一侧631向外突起并与形成在第二侧532中的凹陷重合的突起。类似地，每个第二突起区634是从第二侧532向外突起、与形成在第一侧634中的凹陷重合的突起。

弹性构件630总地驻留在平面635内。第一突起区633在第一方向上（例如，在第一侧631的法线方向上）突起于平面635，并且第二突起区634在与第一方向相反的方向上突起于平面635。第一突起区633和第二突起区634彼此间隔开，并且弹性构件630居于突起区633、634之间的部分636驻留在平面635中。

与图13-21中所图示的波浪形轮廓的片不同，弹性构件630具有穿孔的表面。特别地，弹性构件630包括沿弹性构件630的居间（例如，平面内）部分636与第一突起区633之间的过渡部以及沿弹性构件630的居间部分636与第二突起区634之间的过渡部形成的穿孔（例如，细长的线性开口或狭缝）638。穿孔638形成在第一突起区633和第二突起区644中每个的相对侧上。通过提供其中突起区与穿孔638相关联的弹性构件630，弹性构件630可以具有相对于诸如图13中所图示的连续弹性构件减小的重量以及增加的依从性。

在一些实施例中，弹性构件630可以以手风琴的方式轻微打褶。第一突起区633和第二突起区634布置在褶皱的交替折叠线639上，并且穿孔638是跨褶皱的折叠线639横向延伸的狭缝。在这些实施例中，第一和第二突起633、634具有对应于三角柱的外形（图22）。

在一些实施例中，弹性构件630’可以是波纹状的（例如，可以具有交替的脊部641和凹槽640）。第一突起区633’和第二突起区634’布置在交替的凹槽640上，并且穿孔638’是跨凹槽640横向延伸的狭缝。在波纹状实施例中，第一和第二突起633’、634’具有对应于梯形（图20）的外形并且相对于脊部641向外突起。

包括第一板部分331、第二板部分332和用于形成弹性构件430、530、630的那些的板由足够弹性以充当压缩弹簧并且足够刚硬和塑性以允许在压按中成形的材料形成。例如，用于形成第一板部分的材料可以选自于包括但不限于金属（钢、铝、铜等）、聚合物（塑料）和弹性体（合成橡胶材料）的群组。

尽管电池单元20在本文中被描述为具有棱柱形状，但电池单元20不限于该形状。例如，电池单元可以具有圆形、椭圆形、袋形或其他形状。

虽然电池单元20在本文中被描述为锂离子电池单元，但电池单元20不限于这种类型。例如，电池单元20可以是碱性电池单元、铝离子电池单元、镍金属氢化物电池单元或其他类型的电池单元。

弹性构件30不限于在相邻的电池单元20a、20b之间使用，并且可以适配为在相邻的模块15和/或子单元14之间提供支撑和依从性，并且还可以适配为允许电池单元20、模块15或子单元14与电池组壳体12之间的支撑和依从性。

上面在一些细节中描述了弹性构件的选择性说明性实施例。应该理解的是，在此仅已经描述了被认为是澄清弹性构件所必需的结构。假设其他常规结构以及电池系统的附属和辅助部件的那些是本领域技术人员已知和理解的。此外，尽管上面已经描述了弹性构件的工作示例，但是弹性构件不限于上述工作示例，而是可以在不脱离权利要求中所阐述的设备的情况下进行各种设计变更。

Claims (20)

1.一种电池堆叠，包括：

第一电池单元，

第二电池单元，定位为在与第一电池单元的堆叠布置中相邻于第一电池单元，第一和第二电池单元的每个包括：

电池单元壳体，

正电极，以及

负电极，

正电极和负电极与电解质一起密封在电池单元壳体内，以及

设置在第一电池单元与第二电池单元之间的弹性构件，弹性构件包括：

具有以下的板：

第一侧，

与第一侧相对的第二侧，

第一突起区的阵列，其中每个第一突起区从第一侧向外突起并与形成在第二侧中的凹陷重合，以及

第二突起区的阵列，其中每个第二突起区从第二侧向外突起并与形成在第一侧中的凹陷重合。

2.如权利要求1所述的电池堆叠，其中板总地驻留于平面内，第一突起区在第一方向上突起于所述平面，第二突起区在第二方向上突起于所述平面，并且第二方向与第一方向相反。

3.如权利要求1所述的电池堆叠，其中板总地驻留于平面内，并且包括居间区，所述居间区

设置在相邻的第一突起区和第二突起区之间，并且

与所述平面共面。

4.如权利要求1所述的电池堆叠，其中第一突起区布置成由行和列限定的网格图案，并且每个第二突起区设置在相邻的第一突起区之间的间隙空间中。

5.如权利要求1所述的电池堆叠，其中第一突起区布置成由行和列限定的网格图案，并且每个第二突起区沿着行和列设置以与第一突起区交替。

6.如权利要求1所述的电池堆叠，其中第一突起区中的至少一些沿着曲线与第二突起区中的至少一些以交替方式布置。

7.如权利要求1所述的电池堆叠，其中第一突起区和第二突起区在板的中心区中的密度大于在板的周边中的密度。

8.如权利要求1所述的电池堆叠，其中板包括细长开口，所述细长开口沿着板的平面部分与第一突起区之间的过渡部以及沿着板的平面部分与第二突起区之间的过渡部形成。

9.如权利要求8所述的电池堆叠，其中开口形成在第一突起区和第二突起区中每个的相对侧上。

10.如权利要求1所述的电池堆叠，其中弹性构件被配置为将压缩力施加到第一电池单元和第二电池单元中每个的电池单元壳体的表面。

11.如权利要求10所述的电池堆叠，其中弹性构件被配置为使得所施加的压缩力在所述表面的中心区中比在所述表面的周边区中大。

12.一种电池模块，包括：

电池单元支撑元件；

支撑在电池单元支撑元件上的第一电池单元，

支撑在电池单元支撑元件上的第二电池单元，第二电池单元定位为在与第一电池单元的堆叠布置中相邻于第一电池单元，第一和第二电池单元的每个包括：

电池单元壳体，

正电极，以及

负电极，

正电极和负电极与电解质一起密封在电池单元壳体内，以及

设置在第一电池单元与第二电池单元之间的弹性构件，弹性构件包括：

具有以下的板：

第一侧，

与第一侧相对的第二侧，

第一突起区的阵列，其中每个第一突起区从第一侧向外突起并与形成在第二侧中的凹陷重合，以及

第二突起区的阵列，其中每个第二突起区从第二侧向外突起并与形成在第一侧中的凹陷重合。

13.如权利要求12所述的电池模块，其中板总地驻留于平面内，第一突起区在第一方向上突起于所述平面，第二突起区在第二方向上突起于所述平面，并且第二方向与第一方向相反。

14.如权利要求12所述的电池模块，其中板总地驻留于平面内，并且包括居间区，所述居间区

设置在相邻的第一突起区和第二突起区之间，并且

与所述平面共面。

15.如权利要求12所述的电池模块，其中第一突起区和第二突起区在板的中心区中的密度大于在板的周边中的密度。

16.如权利要求12所述的电池模块，其中板包括细长开口，所述细长开口沿着板的平面部分与第一突起区之间的过渡部以及沿着板的平面部分与第二突起区之间的过渡部形成。

17.一种电池组，包括：

电池组壳体；

设置在壳体中的第一电池单元，

设置在壳体中的第二电池单元，第二电池单元定位为在堆叠布置中相邻于第一电池单元，第一和第二电池单元的每个包括：

电池单元壳体，

正电极，以及

负电极，

正电极和负电极与电解质一起密封在电池单元壳体内，以及

设置在第一电池单元与第二电池单元之间的弹性构件，弹性构件包括：

具有以下的板：

第一侧，

与第一侧相对的第二侧，

第一突起区的阵列，其中每个第一突起区从第一侧向外突起并与形成在第二侧中的凹陷重合，以及

第二突起区的阵列，其中每个第二突起区从第二侧向外突起并与形成在第一侧中的凹陷重合。

18.如权利要求17所述的电池组，其中板总地驻留于平面内，第一突起区在第一方向上突起于所述平面，第二突起区在第二方向上突起于所述平面，并且第二方向与第一方向相反。

19.如权利要求17所述的电池组，其中第一突起区和第二突起区在板的中心区中的密度大于在板的周边中的密度。

20.如权利要求17所述的电池组，其中板包括细长开口，所述细长开口沿着板的平面部分与第一突起区之间的过渡部以及沿着板的平面部分与第二突起区之间的过渡部形成。