CN108305967A - 软包电池模组的制作方法、软包电池模组及动力电池系统 - Google Patents

软包电池模组的制作方法、软包电池模组及动力电池系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池领域，具体而言，提供了一种软包电池模组的制作方法、软包电池模组及动力电池系统。所述软包电池模组的制作方法采用多孔弹性板固定电池然后组装成软包电池模组。该方法不但能够减小电池模组的体积和重量，电池包的体积利用率更高，而且能够为电池膨胀提供空间，避免电池受压，软包电池模组的循环性更好、安全性更高。

Description

软包电池模组的制作方法、软包电池模组及动力电池系统
技术领域
本发明涉及电池领域，具体而言，涉及一种软包电池模组的制作方法、软包电池模组及动力电池系统。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对汽车的需求越来越大，但与此同时，全球环境污染和石油紧缺的问题也愈发严重。传统油煤气等矿物能源会很快枯竭，石油的形势很严峻。正在这样的一个大背景下，混合动力汽车/电动汽车(HEV/EV)应运而生，软包电池由于比能量高、循环寿命长、无污染、无记忆效应等优点，开始逐步取代铅酸电池和镍氢电池，应用于电动汽车、备用电源等领域。
目前软包电池装入动力电池包的组装方式有单体壳装入及胶水/ 胶带粘接方式两种，其中单体壳方式是先将电池装入单体壳，再将单体壳排布入电池包中，胶水粘接方式是将电池排布入电池包中后将胶水灌入电池包，胶带粘接方式是将电池用胶带粘接好后再排布入电池包中。选择何种组装方式取决于产品性能需求，但单体壳装入方式占用体积大且无效重量大，电池包内体积利用率低；胶水/胶带粘接方式虽然前期电池包内部体积利用率高，但在使用后期由于电池膨胀，电池受压，影响循环及安全性。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种软包电池模组的制作方法，该方法采用多孔弹性板固定电池然后组装成软包电池模组，不但能够减小电池模组的体积和重量，电池包的体积利用率更高，而且能够为电池膨胀提供空间，避免电池受压，软包电池模组的循环性更好、安全性更高。
本发明的第二目的在于提供一种软包电池模组，该软包电池模组的电池包内设置有至少两个电池以及用于固定电池的多孔弹性板，多孔弹性板能够将电池挤紧，从而实现电池的固定，该软包电池模组具有体积小、重量低、循环性能好和安全性能高的优点。
本发明的第三目的在于提供一种动力电池系统，该系统包括上述软包电池模组，因而具有体积小、重量低、循环性能好和安全性能高的优点。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种软包电池模组的制作方法，采用多孔弹性板固定电池然后组装成软包电池模组。
作为进一步优选的技术方案，所述多孔弹性板包括多孔橡胶板；
优选地，所述多孔弹性板包括多孔导热橡胶板。
作为进一步优选的技术方案，所述多孔弹性板主要由多孔弹性材料制成；
优选地，所述多孔弹性材料包括多孔导热橡胶。
作为进一步优选的技术方案，所述多孔弹性材料的孔隙率为 70％-85％，优选为73％-82％，进一步优选为75％-80％。
作为进一步优选的技术方案，所述多孔弹性材料的压缩率为 70％-80％，优选为72％-78％，进一步优选为74％-78％。
作为进一步优选的技术方案，所述多孔弹性板在压缩状态下的面积不小于电池面积的2/3。
作为进一步优选的技术方案，将多孔弹性材料装入柔性载体中，然后进行真空密封，从而使多孔弹性板处于压缩状态下；
优选地，所述柔性载体包括塑料袋。
作为进一步优选的技术方案，包括以下步骤：首先将电池排布于电池包内，然后将处于压缩状态的多孔弹性板放置于电池与电池之间，再使处于压缩状态的多孔弹性板充气膨胀，多孔弹性板将电池挤紧后即可得到所述软包电池模组。
第二方面，本发明提供了一种软包电池模组，包括电池包，所述电池包内设置有至少两个电池以及用于固定电池的多孔弹性板，所述多孔弹性板设置于电池与电池之间。
第三方面，本发明提供了一种动力电池系统，包括上述软包电池模组。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的软包电池模组的制作方法采用多孔弹性板固定电池然后组装成软包电池模组，采用多孔弹性板相对于采用单体壳能够减小电池模组的体积和重量，电池包的体积利用率更高，另外由于多孔弹性板中带有气孔，因此能够为电池膨胀提供空间，避免电池受压，相对于采用胶水或胶带固定的软包电池模组的循环性更好、安全性更高。
本发明提供的软包电池模组的电池包内设置有至少两个电池以及用于固定电池的多孔弹性板，多孔弹性板能够将电池挤紧，从而实现电池的固定，该软包电池模组具有体积小、重量低、循环性能好和安全性能高的优点。
本发明提供的动力电池系统包括上述软包电池模组，因而具有体积小、重量低、循环性能好和安全性能高的优点。
附图说明
图1为实施例1中电池装入电池包，多孔导热橡胶板处于压缩状态的结构示意图；
图2为实施例1完成组装的软包电池模组的结构示意图。
图标：1-电池；2-多孔导热橡胶板。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。
根据本发明的一个方面，在至少一个实施例中提供了一种软包电池模组的制作方法，采用多孔弹性板固定电池然后组装成软包电池模组。
软包电池是指电芯外采用铝塑膜等软性材料包装的电池，相对于采用铝合金或不锈钢等硬质材料包装而成的硬壳电池而言，其成本更低、质量更轻。
上述“多孔弹性板”是指主要采用多孔弹性材料制成的板状结构材料，多孔弹性材料具有相互贯通或封闭的孔洞，其体积压缩率为 60％以上。上述多孔弹性板包括但不限于多孔橡胶板、多孔硅胶板或多孔TPE板等。TPE：Thermoplastic Elastomer，是一种热塑性弹性体。
上述软包电池模组的制作方法采用多孔弹性板固定电池然后组装成软包电池模组，采用多孔弹性板相对于采用单体壳能够减小电池模组的体积和重量，电池包的体积利用率更高，另外由于多孔弹性板中带有气孔，因此能够为电池膨胀提供空间，避免电池受压，相对于采用胶水或胶带固定的软包电池模组的循环性更好、安全性更高。
在一种优选的实施方式中，所述多孔弹性板包括多孔橡胶板。橡胶是一种具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。上述多孔橡胶板包括但不限于多孔丁苯橡胶板、多孔硅橡胶板、多孔异戊橡胶板或多孔氯丁橡胶板等。
优选地，所述多孔弹性板包括多孔导热橡胶板。导热橡胶具有极佳的导热性，可广泛应用于电子元器件的热传递介质。采用多孔导热橡胶板能够将电池在充放电过程中产生的热能及时传递到外界，起到良好的散热作用，避免电池包内温度过高，从而延长电池模组的使用寿命。
在一种优选的实施方式中，所述多孔弹性板主要由多孔弹性材料制成。
优选地，所述多孔弹性材料包括多孔导热橡胶。
上述多孔弹性材料可选用现有技术中的任意一种，或采用现有的制备方法自行进行制备，如采用发泡剂使弹性材料内部成泡，从而制成多孔弹性材料。对于多孔导热橡胶，可选用市售的产品，也可采用现有的任意一种或几种发泡剂对导热橡胶材料进行发泡，从而制成多孔导热橡胶。典型但非限制性地，多孔导热橡胶中，按质量份数计，导热橡胶材料为100份，发泡剂为5-10份，另外，还可以包括5-8 份硫化剂，30-40份增塑剂，2-5份防老剂。多孔导热橡胶的制备工艺采用现有的海绵橡胶的制备工艺即可。
在一种优选的实施方式中，所述多孔弹性材料的孔隙率为 70％-85％，优选为73％-82％，进一步优选为75％-80％。上述孔隙率典型但非限制性的为70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、 77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％或85％。当多孔弹性材料的孔隙率为70％-85％时，能够为电池的膨胀预留充足的空间，同时也能在被压缩后及时恢复到较大的体积状态，另外还能进一步提高多孔弹性板的导热性。
上述孔隙优选为相互贯通的孔隙，相互贯通的孔隙比封闭型孔隙的导热系数要高，因此能够进一步提高导热性，提高散热效果。
在一种优选的实施方式中，所述多孔弹性材料的压缩率为 70％-80％，优选为72％-78％，进一步优选为74％-78％。上述压缩率典型但非限制性的为70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、 77％、78％、79％或80％。多孔弹性材料的压缩率为70％-80％时，所制成的多孔弹性板在处于压缩状态下的体积较小，恢复形变后更容易将电池挤紧，从而使电池固定得更加牢固。
在一种优选的实施方式中，所述多孔弹性板在压缩状态下的面积不小于电池面积的2/3。上述“多孔弹性板在压缩状态下的面积”是指多孔弹性板与电池相接触的面积，“电池面积”是指电池排布时与相邻电池相对的面的面积。多孔弹性板在压缩状态下的面积不小于电池面积的2/3能够为多孔弹性板恢复形变预留出足够的空间，同时保证多孔弹性板的面积不小于电池面积，从而将电池挤压，使电池固定得更加牢固。
在一种优选的实施方式中，将多孔弹性材料装入柔性载体中，然后进行真空密封，从而使多孔弹性板处于压缩状态下。柔性载体是指柔软的受力后易于变形的载体。进行真空密封后，多孔弹性材料内部气孔中的空气即被完全排空，多孔弹性板收缩，体积变小。
优选地，所述柔性载体包括塑料袋。塑料袋的可塑性很高，柔性很好，并且密封性能良好，能够使处于压缩状态下的多孔弹性板密封良好，避免空气进入其中。另外，塑料袋的强度较低，能够较容易地利用工具使塑料袋破损，从而使处于压缩状态的多孔弹性板快速充气膨胀。
在一种优选的实施方式中，包括以下步骤：首先将电池排布于电池包内，然后将处于压缩状态的多孔弹性板放置于电池与电池之间，再使处于压缩状态的多孔弹性板充气膨胀，多孔弹性板将电池挤紧后即可得到所述软包电池模组。上述方法工艺步骤简单，在多孔弹性板处于压缩状态时将其放置于电池与电池之间，然后再使其充气膨胀，将电池挤紧后即可，充分利用了电池包内体积，实现电池的无粘结固定，由于多孔弹性板中有空气，因而为电池的膨胀预留了足够的空间，电池之间的压力增加不至于过快，延长了电池以及电池模组的使用寿命，增加了电池的安全性。
应当理解的是，处于压缩状态的多孔弹性板的厚度应根据实际需要进行选择，如充分考虑到软包电池与电池之间的设计间隔、多孔弹性板的材质等，该厚度是本领域技术人员容易确定的，本发明对此不做特别限制。
优选地，采用破损装置使柔性载体破损，进而使处于压缩状态的多孔弹性板充气膨胀。上述破损装置包括但不限于钢针或刀片，采用钢针将柔性载体扎破，或采用刀片将柔性载体划破，从而使空气进入到多孔弹性材料中，多孔弹性材料逐渐从压缩状态充气膨胀。
优选地，上述破损装置设置于电池包内，并位于电池与电池之间，以便在将处于压缩状态的多孔弹性板放置于电池与电池之间的同时，利用上述破损装置将其表面的柔性载体破损，多孔弹性板充气膨胀，该结构设置能够提高制作软包电池模组的效率。
根据本发明的另一方面，在至少一个实施例中提供了一种软包电池模组，包括电池包，所述电池包内设置有至少两个电池以及用于固定电池的多孔弹性板，所述多孔弹性板设置于电池与电池之间。该软包电池模组的电池包内设置有至少两个电池以及用于固定电池的多孔弹性板，多孔弹性板能够将电池挤紧，从而实现电池的固定，该软包电池模组具有体积小、重量低、循环性能好和安全性能高的优点。
软包电池是指电芯外采用铝塑膜等软性材料包装的电池，相对于采用铝合金或不锈钢等硬质材料包装而成的硬壳电池而言，其成本更低、质量更轻。
上述“多孔弹性板”是指主要采用多孔弹性材料制成的板状结构材料，多孔弹性材料具有相互贯通或封闭的孔洞，其体积压缩率为 60％以上。上述多孔弹性板包括但不限于多孔橡胶板、多孔硅胶板或多孔TPE板等。TPE：Thermoplastic Elastomer，是一种热塑性弹性体。
根据本发明的另一方面，在至少一个实施例中提供了一种动力电池系统，包括上述软包电池模组。该动力电池系统包括上述软包电池模组，因而具有体积小、重量低、循环性能好和安全性能高的优点。
下面结合实施例和对比例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
一种软包电池模组的制作方法，包括以下步骤：
(a)将电池排布于电池包内；
(b)将多孔导热橡胶板装入塑料袋中，然后进行真空密封，从而使多孔导热橡胶板处于压缩状态下；
(c)如图1所示，将处于压缩状态的多孔导热橡胶板2放置于电池1与电池1之间；
(d)如图2所示，扎破或划破塑料袋，使处于压缩状态的多孔导热橡胶板2充气膨胀，多孔导热橡胶板2将电池1挤紧后即可得到所述软包电池模组。
对比例1
一种软包电池模组的制作方法，包括以下步骤：将软包电池装入单体壳中，再将单体壳排布入电池包中。
对比例2
一种软包电池模组的制作方法，包括以下步骤：将软包电池排布入电池包中，然后将胶水灌入电池包内。
对比例3
一种软包电池模组的制作方法，包括以下步骤：将软包电池用胶带粘接好，然后排布入电池包内。
效果试验
实施例1和对比例1-3中的软包电池模组中，均采用5个同样大小的软包锂电池制成，对制作而成的软包电池模组进行体积测量，然后测试各软包电池模组的循环性能，结果列于表1中。
所采用的软包锂电池为1260100华友宏业聚合物软包锂电池，单个电池尺寸为100*60*12mm。
表1效果试验结果
从表1中可以看出，实施例1的软包电池模组的体积小于对比例 1，说明该电池模组具有较高的体积利用率，实施例1的循环次数高于对比例1-3，说明该电池模组的循环性能更好，使用寿命更长。综上可知，本发明提供的软包电池模组的制作方法综合了现有的单体壳装入及胶水/胶带粘接方式两种的优势，同时避免了二者的缺陷，不但能够减小电池模组的体积和重量，电池包的体积利用率更高，而且能够为电池膨胀提供空间，避免电池受压，软包电池模组的循环性更好、安全性更高。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种软包电池模组的制作方法，其特征在于，采用多孔弹性板固定电池然后组装成软包电池模组。
2.根据权利要求1所述的软包电池模组的制作方法，其特征在于，所述多孔弹性板包括多孔橡胶板；
优选地，所述多孔弹性板包括多孔导热橡胶板。
3.根据权利要求1所述的软包电池模组的制作方法，其特征在于，所述多孔弹性板主要由多孔弹性材料制成；
优选地，所述多孔弹性材料包括多孔导热橡胶。
4.根据权利要求3所述的软包电池模组的制作方法，其特征在于，所述多孔弹性材料的孔隙率为70％-85％，优选为73％-82％，进一步优选为75％-80％。
5.根据权利要求3所述的软包电池模组的制作方法，其特征在于，所述多孔弹性材料的压缩率为70％-80％，优选为72％-78％，进一步优选为74％-78％。
6.根据权利要求1所述的软包电池模组的制作方法，其特征在于，所述多孔弹性板在压缩状态下的面积不小于电池面积的2/3。
7.根据权利要求6所述的软包电池模组的制作方法，其特征在于，将多孔弹性材料装入柔性载体中，然后进行真空密封，从而使多孔弹性板处于压缩状态下；
优选地，所述柔性载体包括塑料袋。
8.根据权利要求1-7任一项所述的软包电池模组的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将电池排布于电池包内，然后将处于压缩状态的多孔弹性板放置于电池与电池之间，再使处于压缩状态的多孔弹性板充气膨胀，多孔弹性板将电池挤紧后即可得到所述软包电池模组。
9.一种软包电池模组，其特征在于，包括电池包，所述电池包内设置有至少两个电池以及用于固定电池的多孔弹性板，所述多孔弹性板设置于电池与电池之间。
10.一种动力电池系统，其特征在于，包括权利要求9所述的软包电池模组。
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