CN108886183B - 具有散热封装材料的电池模块及其方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种包括封装材料的电池模块，表现出改善的热传递特性和散热特性。在一个示例性实施例中，电池模块包括单电池的“堆叠体”，其中，至少一些单电池以及可选地、每个单电池没有被金属板或片状散热层分隔开，相反，这些单电池基本上被封装材料包围并直接彼此堆叠。

Description

具有散热封装材料的电池模块及其方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年4月1日提交的发明名称为“具有散热封装材料的电池模块及其方法”的美国临时申请62/317,370的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文中以用于所有目的。
技术领域
本申请一般涉及电池模块和用于制造电池模块的方法。
背景技术和发明内容
锂离子(Li-ion)电池是一种二次(可充电)电池，通过电化学反应产生能量。锂离子电池可包括单电池，该单电池具有正电极、负电极、离子电解质溶液、以及多孔隔膜，其中离子电解质溶液可促进离子在这两个电极之间来回移动，多孔隔膜允许电极之间的离子移动并进一步确保这两个电极不相互接触。
电池性能可能受温度影响，因此一些电池模块可能包括各种散热器以散热。例如，在包括堆叠在一起的多个电池单体的模块中，各单电池之间可置有金属片，金属片的端部与外壳接触，以将热量传递到外壳并由此传递到外壳所处的环境。例如，散热材料可以放置在棱柱形单电池之间，使得单电池不直接彼此接触。
发明人在此意识到，上述构造需要复杂的工艺和/或设计以确保分隔单电池的金属片各自能充分地从单电池吸取热量。此外，可能同样复杂的是确保每个片充分接触外壳，从而提供从每个片至外壳的热传导路径，以便将足够的热量从模块传递出去。这些传统的散热器设计可以包括L形构造，其中散热器部件与棱柱形单电池和模块的外护套或外壳面对面接触，并且除非确保L形散热器和模块的外壳之间紧密接触，否则温度效应可能导致电池性能下降。
作为一个示例，上述缺点可以通过以下方式来得到解决，即：提供利用导热封装材料的电池模块，以从模块内更好地散热，从而可以减少单电池之间的散热器装置的数量或者完全不使用这类散热器装置。
应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施例。
附图说明
图1A示出了电池模块的示例性实施例的平面图。
图1B示出了示例性电池模块实施例的等距侧视图。
图2A示出了示例性电池模块实施例的正视图。
图2B示出了示例性电池模块实施例的侧面轮廓图。
图3示出了具有透明外壳的示例性电池模块实施例的等距侧视图。
图4示出了具有透明外壳的示例性电池模块实施例的等距仰视图。
图5示出了具有透明外壳的电池模块的一个实施例的侧面轮廓图。
图6示出了具有透明外壳的电池模块的一个实施例的正视图。
图7示出了具有透明外壳的电池模块实施例。
图8示出了具有透明外壳的第二示例性电池实施例的等距视图。
图9示出了第二示例性电池模块的正面轮廓图。
图10示出了第二示例性电池模块的侧面轮廓图。
图11示出了第二示例性电池模块的等距仰视图。
图12A示出了将液体封装剂引入外壳中。
图12B示出了将多个棱柱形单电池布置到模块外壳中。
图12C示出了包括封装剂的电池模块实施例的内部的剖视图。
图12D提供了由封装剂包围的电池堆叠体的放大视图。
图13示出了示例性电池模块实施例的前剖视图。
图14A是示出设置在外壳中的电池堆叠体的照片。
图14B是示出围绕设置在外壳内的电池堆叠体的固化的封装材料的照片。图1-图11、图12A、图12B和图13-图14是按比例绘制，但是也可以使用其他相对尺寸。
具体实施方式
现在将参考附图在此更详细地描述本公开，附图中示出了本发明的示例性实施例。特定实施例本质上仅是示例性的，不旨在限制本发明的范围、其应用或用途可以变化。结合本文包括的非限制性定义和术语描述本文公开的实施例。这些定义和术语不旨在用作对本发明的范围或实施的限制，而是仅出于说明性和描述性目的而呈现的。尽管可以按照单个步骤的顺序或者使用特定材料来描述过程和/或组合物，但是应当理解，各个步骤或各个材料是可互换的，使得本公开的描述可以包括以许多不同的方式排列的多个部分或步骤。
在一个或多个实施例中基本相同的组件、处理步骤和其他要素如果被确定为是同等的，则尽量不重复进行描述。然而，应注意，被确定为是同等的要素在某种程度上也可以是不同的。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而非意图进行限制。如本文所使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”旨在包括复数形式，包括“至少一个”，除非该内容另有明确说明。“或”指的是“和/或”。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。应进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包含”和/或“包括”或“含有”和/或“包括有”详细说明所阐明的特征、区域、整数、步骤、操作、要素的存在，但不排除还存在有或还可添加一个或多个其他特征、区域、整数、步骤、操作、要素、组件和/或其组。术语“其组合”或“其混合物”是指包括至少一种前述要素的组合。
除非另外定义，否则本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的至少普通技术人员之一通常理解的含义相同的含义。将进一步理解，诸如在常用词典中定义的那些术语应被解释为具有与其在相关领域和本公开的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的或过于正式的含义，除非本文明确定义。
本公开提供一种高充电容量和高放电容量的电池模块，包括一系列堆叠的电极片型单电池。在一个实施例中，电池模块或多个电池模块可以安装在包含至少一个电池模块的较大电池组内。然后，这种电池组组件可以安装在地形、船舶、航空交通工具或其他可能需要能够高充电和高放电的电池的交通工具中，这类交通工具可以进一步包括各种高功率电负载。例如，诸如用于车辆推进或一些其他形式的机械致动的、计算机控制的功率逆变器或电子电动机的部件可能需要相当大的功率容量的电池组，因此其中需要相当大的功率容量的电池模块。
例如，电气设施公司可以进一步使用多个电池模块，以帮助均衡本地配电网络发生的最坏情况供电波动事件。在本示例中，电池模块可以安装在“电池站”内，“电池站”可以包括大的、刚性的、固定的和防风雨的挤出件或外壳，该挤出件或外壳可以固定到某一类型的基座(foundation)。这些模块可以经由具有扩展坞(docks)的机架被安装和电连接，使得任何模块可以在必要时被快速连接或断开。例如，当电池站可能需要维修时，可以打开该站，并且可以移除或替换一个或多个电池模块，使得不必移动整个站。
如上所述的，为了向交通工具制造商提供完整的最终产品电池组或向电气设施公司提供完整的最终产品电池站，电池组和电池站中还可以安装有辅助子组件和其他组件，例如电子传感器模块、电子控制模块、充电模块、电接口连接器、保险丝、电线束和/或例如散热器的热管理件。
本文公开了一种电池模块，其包括封装材料，该封装材料表现出改善的热传递和散热特性。在一个示例性实施例中，电池模块还包括单电池的“堆叠体”，其中每个单电池不是由散热材料层例如平板状金属片分隔。例如，在电池模块内堆叠的棱柱形单电池中，每个单电池元件可以通过散热材料分隔，该散热材料必须与单电池和挤出件或外壳件充分接触。以这种方式，可以减小所公开的电池模块的整体尺寸，并且可以避免或减少由放置散热材料引起的潜在复杂性。例如，在制造包括多个堆叠的棱柱形单电池的电池模块的一些方法中，可以在堆叠的每个单电池之间插入L形散热板或散热片，使得散热材料与单电池以及与外挤出件壳体实质上接触。在一些情况下，例如在构造期间或在精加工步骤期间，所述散热材料在电池模块内的布局可以被改变或移位。
因此，使用封装材料，改善了介质之间的热传递特性，由此可以消除或减少技术人员在构造类似的棱柱形单电池模块时所面临的问题。
为了清楚起见，术语“棱柱形(prismatic)”是指本公开使用的单电池的物理形状，将该模块与可包括圆柱形单电池的其他模块区分开。棱柱形单电池具有两个彼此平行定位的大平面。还可以在模块外壳内的机械保持和热管理的方法中用到电池形状。电池的电端子通常从垂直于两个主表面定位的其他四个较小表面中的任何一面突出。
现在转到图1A，该图示出了根据本公开的锂离子电池模块。电池模块100可包括挤出件102，在本文中也称为壳体或外壳。在至少一个实施例中的挤出件102可以包括铝结构，并且还可以包括多个散热突起116，可以沿挤出件102的外表面、即沿着顶面和右侧面和左侧面中的每一面设置多个散热突起116。在至少一个实施例中，突起116可以与挤出件102一体形成。以这种方式，电池模块内产生的热量可以传递到与外部空气接触的外部挤出件102以及突起116，从而可以引导热量离开电池模块。
此外，电池模块100可以包括前盖板104，前盖板104可以基本上密封模块并保护堆叠在其中的单电池。在至少一个实施例中，单电池端子106、108可以设置在前盖板104的顶部外表面上。以这种方式，例如，电池模块可以直接连接到负载，或者可以连接到更大的电池组内的其他电池模块。另外，前外部排气口110可以沿前盖板104的前外表面设置。可以设置排气口110以提供多种功能。例如，所设置的排气口110可以用作提供通风的排气口，以防止在电池模块的内部和包括所述电池模块的电池组内潜在的冷凝物积聚。另外，排气口110可以用作用于由过充电事件条件产生的潜在气体的出口。以这种方式，可以改善电池模块的安全性和包括一个或多个电池模块的电池组的安全性。
对于图1B，该图提供了图1A中提供的电池模块100的等距视图。在该视图中，可以使附加部件可视化，该附加部件在此类合适的应用中还可以有助于布置和/或连接电池模块。在一些实施例中，前盖板104还可包括下定位件114，下定位件114可用于允许电池模块与诸如较大的电池组内部或电池站内的其他部件之间的充分连接。
在图2A中，提供了电池模块实施例的正面轮廓图。在该视图中，可以看到电池端子106、108以交错模式沿前盖板104的正面设置。以这种方式，可以隔绝或隔离每个端子的连接，使得可以不提供这两个端子之间的连接。如此，可以减少使电池模块短路的潜在可能性。另外，可沿前盖板104的前外表面设置定位凹口或凹槽202。在一些实施例中，定位凹槽202可以为电池模块提供额外的耦合能力。例如，在一些电池组或电池站中，在内表面上可以包括突起。本示例的突起可以与所提供的凹槽202的形状匹配，使得电池模块可以牢固地保持在电池组或电池站中。另外，定位凹槽202可以包括除了所提供的矩形形状之外的形状，使得凹槽202可以以基本上固定电池模块的方式匹配突起或其他这样的定位件。
图2B示出了图1A中提供的电池模块实施例的侧面轮廓图。在该视图中，可以看到端子106、端子108以使得不会升高到前盖板104的顶面之上的方式来被定位。另外，前盖板104可包括一个或多个定位件或紧固件，例如排气口110和定位件114。如上所述，可以提供这样的定位件或紧固件以允许额外的安装能力和/或改变电池模块在各种用途中的适用性。
现在转到图3，提供了根据本发明的完整构造的电池模块，其中模块挤出件102是透明的。以这种方式，可以更清楚地看到电池模块300的各种内部组件。在至少一个实施例中，电池模块可包括锂离子电池302的堆叠体(进一步包括多个单电池)、该堆叠体任一侧上的端板304，端板304可将电池堆叠体牢固地保持在模块挤出件102内。另外，模块可包括电路板306、保险丝308、继电器组件310，以及设置在模块挤出件102内部的一个或多个隔离部件312，挤出件102界定了模块的外壳。在至少一个实施例中，继电器310可以包括48V继电器，但是在本文中也可以考虑其他电压。虽然公开了锂离子电池，但如果需要，可以使用其他电池化学成分，例如镍金属氢化物。
所提供的单电池302的堆叠体可以定位在电池挤出件102的内部，并且还可以通过包括端板304而保持在安全位置。端板304可沿电池堆叠体的两个最纵向侧中的每一侧设置。此外，在至少一个示例性实施例中，电池堆叠体内的每个单电池可以彼此直接面对面接触。以这种方式，可以减少由于包含散热材料而产生的附加厚度，散热材料通常可以设置在每个单电池之间。如此，则单电池内部散热的需求可能增加。因此，即使在各单电池之间不包括散热层的情况下，下面公开的封装材料也可以为单电池提供热传递能力。
图4提供了电池模块的实施例的等距侧视图。类似于图3，提供了根据本发明的完整构造的电池模块，其中模块挤出件102是透明的。以这种方式，电池模块300的各种内部部件可以更清晰可见。在至少一个实施例中，电池模块可包括单电池302的堆叠体(进一步包括多个单电池)、该堆叠体任一侧上的端板304，端板304可将电池堆叠体牢固地保持在模块挤出件102内。另外，模块可包括电路板306、保险丝308，继电器组件310以及设置在模块挤出件102内部的一个或多个隔离部件312，挤出件102界定了模块的外壳。
所提供的单电池302的堆叠体可以定位在模块挤出件102的内部，并且还可以通过包括端板304而保持在安全位置。端板304可沿电池堆叠体的两个最纵向侧中的每一侧设置。此外，在至少一个示例性实施例中，电池堆叠体内的每个单电池可以彼此直接面对面接触。以这种方式，可以减少由于包含散热材料而产生的附加厚度，散热材料通常可以设置在每个单电池之间。如此，则单电池内部散热的需求可能增加。因此，具有优异的热传递特性的封装材料可用于这种电池模块应用中。
图5中提供的图示示出了根据本公开的电池模块的一个实施例的侧视图。类似于图3和图4，提供了根据本公开的完整构造的电池模块，其中模块挤出件102是透明的。以这种方式，电池模块300的各种内部部件可以更清晰可见。在至少一个实施例中，电池模块可包括单电池302的堆叠体(进一步包括多个单电池)、在该堆叠体任一侧上的端板304，端板304可将电池堆叠体牢固地保持在模块挤出件102内。另外，模块可包括电路板306、保险丝308、继电器组件310以及设置在模块挤出件102的内部的一个或多个隔离部件312，挤出件102界定了模块的外壳。
所提供的单电池302的堆叠体可以定位在模块挤出件102的内部，并且还可以通过包括端板304而保持在安全位置。端板304可沿电池堆叠体的两个最纵向侧中的每一侧设置。此外，在至少一个示例性实施例中，电池堆叠体内的每个单电池可以彼此直接面对面接触。以这种方式，可以减少由于包含散热材料而产生的附加厚度，散热材料通常可以设置在每个单电池之间。如此，则单电池内部散热的需求可能增加。因此，具有优异的热传递特性的封装材料可用于这种电池模块应用中。
图6中提供了示例性电池模块实施例的正视图。同样，模块的外壳或挤出件102以透明的方式呈现，以有助于模块的内部部件的可视化。在该视图中，沿着电池模块的正面设置的附加外部部件是可见的。模块可包括电路板306、至少一个保险丝308、可包括48V继电器或另一电压继电器的继电器310、两个电池端子106、108和电连接构件112。
在一些实施例中，可以设置电连接构件112以允许电池模块与负载之间的连接，以及/或者一个或多个附加电池模块之间的连接，例如在电池组的情况下。在其他示例中，电连接构件112可以用作电池的媒介通信通道。另外，连接构件112可以提供电通信，以便向电池模块的继电器提供电力。以这种方式，可以扩展电池模块的适用性，继而也可以扩展包括根据本公开的一个或多个电池模块的电池组的适应性。
图7中提供了完整构造的电池模块的一个实施例的图示。在该图中，前盖板104以透明的方式示出，以有助于由盖板104容纳的某些部件的可视化。前盖板104可以通过沿着模块挤出件的正面的外周定位的一个或多个螺钉702被固定到模块挤出件102。
对于图8，提供了根据本公开的电池模块的第二实施例。在至少一个实施例中，电池模块可包括模块挤出件102内的锂离子电池的堆叠体(进一步包括多个单电池)、电连接构件112和一个或多个电池端子106、108。另外，模块可以包括电路板306、保险丝308、继电器组件310和继电器连接件802。在至少一个实施例中，继电器310可以包括48V继电器，但是本文也可以考虑其他电压。虽然公开了锂离子电池，但如果需要，可以使用其他电池化学成分，例如镍金属氢化物。
所提供的电池302的堆叠体可以定位在模块挤出件102的内部，并且可以被硅树脂封装材料完全包围和包封。此外，在至少一个示例性实施例中，电池堆叠体内的每个单电池可以彼此直接面对面接触。以这种方式，可以减少由于包含散热材料而产生的附加厚度，散热材料通常可以设置在各个单电池之间。如此，则对电池内部散热的需求可能增加。因此，下面公开的封装材料即使在各单电池之间不包括散热层的情况下，也可以为单电池提供热传递性能。
图9中提供的图示示出了根据本公开的电池模块的第二实施例的正视图。在至少一个实施例中，电池模块可包括模块挤出件102内的锂离子电池的堆叠体(进一步包括多个单电池)，电连接构件112和一个或多个电池端子106、108。另外，模块可以包括电路板306，保险丝308，继电器组件310和继电器连接802。在至少一个实施例中，继电器310可以包括48V继电器，但是本文也可考虑其他电压。虽然公开了锂离子电池，但如果需要，可以使用其他电池化学成分，例如镍金属氢化物。
所提供的电池302的堆叠体可以定位在模块挤出件102的内部，并且可以被硅树脂封装材料完全包围和包封。此外，在至少一个示例性实施例中，电池堆叠体内的各个单电池可以彼此直接面对面接触。以这种方式，可以减少由于包含散热材料而产生的附加厚度，散热材料通常可以设置在各个单电池之间。如此，则对单电池内部散热的需求增加。因此下面公开的封装材料即使在各单电池之间不包括散热层的情况下，也可以为单电池提供热传递性能。
在图10中，提供了第二示例性电池模块实施例的局部剖视侧面轮廓图。在至少一个实施例中，电池模块可包括模块挤出件102内的锂离子单电池的堆叠体(进一步包括多个单电池)、电连接构件112和一个或多个电池端子106、108。另外，模块可以包括电路板306、保险丝308、继电器组件310和继电器连接件802。在至少一个实施例中，继电器310可以包括48V继电器，虽然本文也可考虑其他电压。虽然公开了锂离子电池，但如果需要，可以使用其他电池化学成分，例如镍金属氢化物。
所提供的电池302的堆叠体可以定位在模块挤出件102的内部，并且可以被硅树脂封装材料完全包围和包封。此外，在至少一个示例性实施例中，电池堆叠体内的各单电池可以彼此直接面对面接触。以这种方式，可以减少由于包含散热材料而产生的附加厚度，散热材料通常可以设置在各单电池之间。如此，则对单电池内部散热的需求可能增加。因此，下面公开的封装材料即使在各单电池之间不包括散热层的情况下，也可以为单电池提供热传递性能。
图11提供了根据本公开的电池模块的第二示例性实施例的另一视图。在至少一个实施例中，电池模块可包括模块挤出件102内的进一步包括多个单独电池的锂离子电池堆、电连接构件112和一个或多个电池接线端106、电池接线端108。另外，模块可以包括电路板306、保险丝308、继电器组件310和继电器连接802。在至少一个实施例中，尽管本文考虑了其他电压，继电器310可以包括48V继电器。虽然公开了锂离子电池，但如果需要，可以使用其他电池化学成分，例如镍金属氢化物。
所提供的电池302的堆叠体可以定位在电池挤出件102的内部，并且可以被硅树脂封装材料完全包围和包封。此外，在至少一个示例性实施例中，电池堆叠体内的各单电池可以彼此直接面对面接触。以这种方式，可以减少由于包含散热材料而产生的附加厚度，散热材料通常可以设置在各单电池之间。如此，则对单电池内部散热的需求可能增加。因此，下面公开的封装材料即使在各单电池之间不包括散热层的情况下，也可以为单电池提供热传递性能。
现在转到图12A、图12B、图12C和图12D。这些图提供了说明性示例，详细说明了所公开的电池模块的结构。
首先，图12A示出了电池模块的挤出件102的部件，在挤出件102中可以插入封装材料。在一个实施例中，封装材料可包括液体并且还可包括硅树脂材料。在一个示例性实施例中，硅树脂封装剂可以是材料LORD Thermoset SC-309或表现出优异的热传递特性或改善的热传递特性的其他合适的此种硅树脂材料。在其他示例中，表现出改善的热传递特性的其他材料可以用作替代的封装材料。
封装材料经特别地选择，从而当材料固化时表现出对设置在模块内的其他组件的低收缩和应力，保持与其它高导热材料相比的低粘度以便于组件封装，提供优异的抗热冲击性，并且表现出优异的阻燃性。
应当理解，可以根据本文公开的电池模块的各种应用来选择其他导热硅树脂封装材料。
这种导热硅树脂封装材料的制备可包括混合和施加的步骤。例如，当使用LORDThermoset SC-309作为封装材料时，材料的每个组分必须彻底混合。具体地，SC-309树脂是一种灰色液体，具有在25℃3500cps的粘度，表现出1.66的特定比重；SC-309树脂必须与SC-309硬化剂以1：1的重量或体积比混合；SC-309硬化剂是白色液体，具有在25℃3500cps的粘度，表现出1.66的特定比重。组合时，Thermoset SC-309封装材料为浅灰色液体形式，具有在25℃3600cps的粘度和1.66的特定比重。尽管本文考虑了其他混合方法，在一些示例中可以使用自动计量混合设备。
在硅树脂封装材料的制备中，重要的是要注意必须非常小心地使空气量最小化，并因此使混合期间或催化混合物时引入封装剂系统的气泡最小化。当留在在封装剂内的气泡减少时，硅树脂封装剂的电特性更显而易见且最佳。因此，在极高电压或其他这样的关键应用中，真空应用可能是合适的。
一旦混合物完全结合，可以将封装剂混合物供应到电池模块的挤出件的内部区域，然后可以将堆叠的电极组件插入挤出件中，使得封装剂完全包围单电池。一旦将单电池插入挤出件中，可以对混合物进行固化步骤。在一个示例性实施例中，使封装剂在室温下固化24小时。在另一个实施例中，使混合物在100℃下固化15分钟，在又一个实施例中，使混合物在120℃下固化10分钟。
固化后，硅树脂封装剂可以表现出在25℃时4.3*1013Ω/cm的体积电阻率、1.0W/mk的导热系数、190ppm/℃的线性热膨胀系数、0.34Mpa的抗拉强度、小于0.5％的吸湿率、600V/密耳的介电强度，25℃时4.0的介电常数和25℃时0.004％的损耗因子。通过使用诸如硅树脂封装剂的这种材料，提供传统的散热器部件可能是不再有利的。
一旦填充有封装材料，如图12A所示，单电池302的堆叠体可以插入模块挤出件102中，使得设置在其内的封装材料可以完全包围并有效地封装单电池，如图12B所示。以这种方式，可以提供可以不考虑模块内的热间隙、作为传统散热器部件的替代、表现出优异的热传递特性的封装剂。
图12C提供了示例性电池模块实施例的剖视图，并且示出了单电池302、封装剂1204和挤出件102之间的内部关系。在该视图中，视觉上显而易见的是，封装材料1204完全包围模块内部的间隙或凹口。以这种方式，可以在整个电池模块中建立导热率。此外，在一些实施例中可以设置热间隙垫或柔性垫1202以将单电池与模块挤出件102隔离，以及提供用于从单电池内散热的另一路径。单电池302还可包括至少一个集流极耳1206，集流极耳1206可将所提供的电流传送出单电池/模块并传送进入需要电负载的装置或设备。
图12D提供了放大视图，示出了在各单电池1212之间没有设置单独的散热片或散热板。然而，应当理解，界面1208可以通过包括电池堆叠体的各单电池1212的亲密共面接触来形成。另外，如在图12D中视觉上显而易见的，封装材料可以完全包围单电池和/或单电池的堆叠体。具体地，封装材料可以沿着单电池部件的四个侧面中的每一个设置。以这种方式，可以在整个电池模块中充分利用封装材料的导热率。
在图13中提供了根据本公开的电池模块的一个实施例的进一步说明。这里，提供了根据本公开的电池模块的示例性图。在该视图中，单电池302的堆叠体设置在电池模块挤出件102中。另外，通过包括一个或多个热间隙垫1202，单电池302可以进一步与挤出件102隔离，其中热间隙垫1202可以额外提供单电池与模块外部的隔离。如上所述，封装材料1204可以设置在模块挤出件102内，使得整个单电池的堆叠体完全被封装材料包围。然而，在一些示例中，封装材料可以仅沿着单电池的较短的两侧中的每一侧设置。以这种方式，可以提供电池模块的灵活配置。
在图13中，电池堆叠体包括的各单电池的集流极耳1206是可见的。在电池堆叠体包括的各单电池上设置延伸的集流极耳1206，可以将电池模块内保持的电荷完全转移到外部负载。还应理解，在至少一个实施例中，本文使用的硅树脂封装材料可基本上围绕集流极耳。在另一个实施例中，集流极耳可以至少部分地与封装材料分离，以提供额外的连接可能性。
同样，将进一步注意到，如本文所使用的，由电极堆叠体组成的单电池的堆叠体不包括设置在其间的散热器。具体地，在本文公开的至少一个实施例中，各单电池可以彼此直接共面接触，使得部件之间的间隔减小。
最后，图14A和图14B提供了根据本公开的电池模块实施例的其他视图。如上所述，堆叠的单电池302设置在挤出件102的内部区域内，并且封装材料在其中被固化。尽管在图14A和图14B中不容易看到封装材料，在各单电池之间没有设置散热器部件。
根据本公开使用硅树脂封装材料的示例性技术效果是：可以消除或减少使用从电池模块内散热的传统方法，诸如散热器。
作为一个实例，公开了一种电池模块，其包括：多个电化学单电池，其中多个电化学单电池可以布置成棱柱形堆叠体；挤出式外壳，其容纳多个电化学单电池、并用于从电池模块引导余热；硅树脂封装材料，其设置在挤出式外壳内并用于从电池模块接收余热，其中硅树脂封装剂基本上包围电化学单电池的棱柱形堆叠体；以及前盖板，其可拆卸地耦合至挤出式外壳。另一实施例可任选地包括前述示例，并且还可包括：多个电化学电池之间不设置散热器部件。第三示例性实施例可选地包括第一示例至第二示例中的任何一个，并且还可以包括电池模块，其中硅树脂封装材料的介电常数在3.0至5.0的范围。第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的任何一个，并且还可以包括电池模块，其中硅树脂封装材料包括LORD Thermoset SC-309。该电池模块的另一个示例可选地包括第一示例至第四示例中的任何一个，并且还可以包括挤出式外壳，该挤出式外壳包括沿着挤出式外壳的顶面和各个侧面的多个散热突起。
作为另一个示例，提供了一种电池模块，该电池模块包括固体外壳；设置在固体外壳内的一个或多个棱柱形电化学单电池；可通信地耦合一个或多个棱柱形电化学单电池的电路板；设置在固态外壳内的硅树脂封装材料，用于从电池模块接收和散发热量；以及可释放地耦合到固体外壳的前盖板。上述电池模块的第二示例可以包括第一示例的组件，并且还可以包括模块，其中一个或多个棱柱形电化学单电池不包括散热器。第三示例性实施例可以可选地包括第一示例和第二示例中的任何一个，并且还可以包括模块，其中硅树脂封装材料的介电常数在3.0至5.0的范围。第四实例可任选地包括第一示例至第三实例中的任一个，并且还可包括模块，其中硅树脂封装材料包含LORD Thermoset SC-309。另一示例性实施例可任选地包括第一示例至第四示例中的任一个，并且还可包括固体外壳，该固体外壳包括沿着固体外壳的顶面和每个侧面的多个散热突起。
另外，电池组包括一个或多个电池模块，电池模块包含：多个电化学单电池，其中电化学单电池布置成棱柱形堆叠体；容纳多个电化学单电池、用于从电池模块引导余热的挤出式外壳；设置在挤出外壳内并用于从电池模块接收多余热量的硅树脂封装材料，其中硅树脂封装剂基本上包围电化学单电池的棱柱形堆叠体；以及可移除地耦合到挤出式外壳的前盖板，用于完全包围一个或多个电池模块的外壳，以及用于从电池组内向负载供电的一个或多个外部设置的电连接端口的外壳。电池组的第二示例可以包括第一示例，并且还可以包括电池组，其中多个电化学单电池之间不包括散热器部件。第三示例可选地包括第一示例至第二示例中的任何一个，并且还可以包括电池组，其中硅树脂封装材料的介电常数在3.0至5.0的范围。第四示例可任选地包括第一示例至第三示例中的任一个，并且还可包括电池组，其中硅树脂封装材料包含LORDSC-309。另一个示例性实施例可任选地包括第一示例至第四示例中的任一个，并且还可包括电池组，其中挤出式外壳包括沿挤出式外壳的顶面和每个侧面的多个散热突起。
对于以上描述的领域的技术人员来说，除了本文所示和所述的那些之外，本公开的各种修改都是显而易见的。这些修改也旨在落入所附权利要求的范围内。
应理解，除非另有说明，否则所有试剂均可通过本领域已知的来源获得。
本说明书中提及的专利、出版物和申请表示本发明所属领域的技术人员的水平。这些专利、出版物和申请通过引用并入本文，如同每个单独的专利、出版物或申请通过引用具体和单独地并入本文。
前面的描述是对本发明的特定实施例的说明，但并不意味着对其实施的限制。
前面的讨论应该被理解为说明性的，并且不应该被认为是在任何意义上进行限制。虽然已经参考其优选实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由如下权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。
附图示出了具有各种组件的相对定位的示例性配置。如果示出直接彼此接触或直接耦合，则至少在一个示例中这些元件可以分别被称为直接接触或直接耦合。类似地，至少在一个示例中，示出为彼此邻接或彼此相邻的元件可以分别彼此邻接或彼此相邻。作为一个示例，彼此共面接触的部件可以被称为共面接触。作为另一个示例，可以将这样的元件彼此分开地布置，其间仅有空隙而没有其他部件。作为又一个示例，彼此上下相对、彼此侧面相对或彼此左/右相对示出的元件可以同样地相对于彼此称谓。此外，如图所示，在至少一个例子，元件的最顶部元件或点可以被称为部件的“顶部”，元件的最底部或点可以被称为部件的“底部”。如本文所用，顶部/底部、上部/下部、上面/下面，可以相对于附图的垂直轴并且可以用于描述附图的元件相对于彼此的定位。如此，在一个示例中，在其他元件上方示出的元件垂直地定位在其他元件上方。作为又一个示例，图中描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如圆形、直线形、平面形、弯曲形、圆形、倒角形、成角形等)。此外，在至少一个示例中，示出的彼此交叉的元件可以被称为交叉元件或彼此交叉元件。此外，在一个示例中，在另一元件内示出的元件或在另一元件外部示出的元件也可以如此称谓。
以下权利要求中的所有装置或步骤加上功能要素的相应结构、材料、动作和等同旨在包括：用于与其他要求保护的要素组合执行功能的任何结构、材料或动作，如具体要求保护的那样。
最后，应当理解，上文描述的制品、系统和方法是本公开的实施例-非限制性实施例，也可以预期针对该实施例的许多变化和扩展。因此，本公开包括本文公开的制品、系统和方法的所有新颖和非显而易见的组合和子组合以及其任何和所有等同物。

Claims (15)

1.一种电池模块，包括：
多个电化学单电池，所述多个电化学单电池被布置成棱柱形堆叠体并容纳于挤出式外壳中，所述外壳的材料包括固体金属铝；
封装材料，所述封装材料被设置在所述外壳内并完全包围和包封所述棱柱形堆叠体的边缘；
其中，所述封装材料包括硅树脂封装材料，所述硅树脂封装材料包括固化的液体封装剂；
所述封装材料完全包围所述棱柱形堆叠体的边缘包括：所述封装材料沿着所述棱柱形堆叠体的单电池部件的四个侧面中的每一个侧面设置，以使所述单电池部件的边缘均不直接接触所述外壳的任何内壁。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述棱柱形堆叠体包括多个所述电化学单电池的保护套，
所述保护套彼此共面接触，并且之间不具有金属片散热器。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块，其中，
所述封装材料直接接触所述电化学单电池的边缘和所述外壳的内壁，
对齐的堆叠体边缘全部通过所述封装材料与所述外壳的内壁间隔开。
4.一种电池模块，包括：
多个电化学单电池，其中，所述电化学单电池被布置成棱柱形堆叠体；
挤出式外壳，所述挤出式外壳用于容纳所述多个电化学单电池，并且从所述电池模块导出余热，所述挤出式外壳的材料包括固体金属铝；
硅树脂封装材料，所述硅树脂封装材料包括固化的液体封装剂，所述硅树脂封装材料设置在所述挤出式外壳内并用于从所述电池模块接收余热，其中所述硅树脂封装材料完全包围并包封所述电化学单电池的棱柱形堆叠体；以及
前盖板，所述前盖板可移除地耦合到所述挤出式外壳；
其中，所述硅树脂封装材料完全包围所述电化学单电池的棱柱形堆叠体包括：所述硅树脂封装材料沿着所述电化学单电池的棱柱形堆叠体的单电池部件的四个侧面中的每一个侧面设置，以使所述单电池部件的边缘均不直接接触所述外壳的任何内壁。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述多个电化学单电池不包括布置在其间的散热器部件。
6.根据权利要求4或5所述的电池模块，其中，所述硅树脂封装材料的介电常数在3.0至5.0范围。
7.根据权利要求4或5所述的电池模块，其中，所述挤出式外壳包括沿着所述挤出式外壳的顶面和各个侧面的多个散热突起。
8.一种电池模块，包括：
固体金属铝外壳；
一个或多个棱柱形电化学单电池，所述一个或多个棱柱形电化学单电池设置在所述外壳内；
电路板，所述电路板通信地耦合至所述一个或多个所述棱柱形电化学单电池；
硅树脂封装材料，所述硅树脂封装材料包括固化的液体封装剂，所述硅树脂封装材料设置在所述外壳内，并完全包围和包封所述一个或多个棱柱形电化学单电池，所述硅树脂封装材料用于接收和散发所述电池模块内的热量；以及
前盖板，所述前盖板可释放地耦合至所述外壳；
其中，所述硅树脂封装材料完全包围所述一个或多个棱柱形电化学单电池包括：所述硅树脂封装材料沿着所述一个或多个棱柱形电化学单电池的单电池部件的四个侧面中的每一个侧面设置，以使所述单电池部件的边缘均不直接接触所述外壳的任何内壁。
9.根据权利要求8所述的电池模块，其中，一个或多个所述棱柱形电化学单电池不包括散热器部件。
10.根据权利要求8或9所述的电池模块，其中，所述硅树脂封装材料的介电常数在3.0至5.0的范围。
11.根据权利要求8或9所述的电池模块，其中，所述外壳包括沿着所述外壳的顶面和各个侧面的多个散热突起。
12.一种电池组，包括：
一个或多个电池模块，
所述电池模块包括：
多个电化学单电池，其中，所述多个电化学单电池布置成棱柱形堆叠体；
挤出式外壳，所述挤出式外壳容纳所述多个电化学单电池、并且用于从所述电池模块导出余热，所述挤出式外壳的材料包括固体金属铝；
硅树脂封装材料，所述硅树脂封装材料包括固化的液体封装剂，所述硅树脂封装材料设置在所述挤出式外壳内、并用于从所述电池模块接收余热，其中所述硅树脂封装材料完全包围并包封所述电化学单电池的棱柱形堆叠体，以及
前盖板，所述前盖板可移除地耦合至所述挤出式外壳；
外壳，所述外壳用于完全包围所述一个或多个电池模块；以及
一个或多个外部设置的电连接端口，所述电连接端口用于从所述电池组内向负载供电；
其中，所述硅树脂封装材料完全包围所述电化学单电池的棱柱形堆叠体包括：所述硅树脂封装材料沿着所述电化学单电池的棱柱形堆叠体的单电池部件的四个侧面中的每一个侧面设置，以使所述单电池部件的边缘均不直接接触所述外壳的任何内壁。
13.根据权利要求12所述的电池组，其中，所述多个电化学单电池不包括设置于其间的散热器部件。
14.根据权利要求13所述的电池组，其中，所述硅树脂封装材料的介电常数在3.0至5.0的范围。
15.根据权利要求14所述的电池组，其中，所述挤出式外壳包括沿着所述挤出式外壳的顶面和各个侧面的多个散热突起。
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