CN111656553A - 棱柱形-软包混合蓄电池模块 - Google Patents

棱柱形-软包混合蓄电池模块 Download PDF

Info

Publication number
CN111656553A
CN111656553A CN201880088539.3A CN201880088539A CN111656553A CN 111656553 A CN111656553 A CN 111656553A CN 201880088539 A CN201880088539 A CN 201880088539A CN 111656553 A CN111656553 A CN 111656553A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frame
battery module
cover member
peripheral edge
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880088539.3A
Other languages
English (en)
Inventor
C·米隆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN111656553A publication Critical patent/CN111656553A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/122—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/15—Lids or covers characterised by their shape for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • H01M50/273—Lids or covers for the racks or secondary casings characterised by the material
    • H01M50/276—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • H01M50/273—Lids or covers for the racks or secondary casings characterised by the material
    • H01M50/278—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • H01M50/273—Lids or covers for the racks or secondary casings characterised by the material
    • H01M50/28—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • H01M50/273—Lids or covers for the racks or secondary casings characterised by the material
    • H01M50/282—Lids or covers for the racks or secondary casings characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/296—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by terminals of battery packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

蓄电池模块包含棱柱形外壳和金属箔层叠软包外壳两者的特征，并且被配置成接收并支撑电化学电池。蓄电池模块外壳包括刚性管状框架和柔性盖元件，该柔性盖元件被连结到框架并且封闭框架的开口端部。框架具有面向电池的内表面、与内表面相对的外表面、在框架的一个开口端部处将内表面连结到外表面的第一边缘以及在框架的相对开口端部处将内表面连结到外表面的第二边缘。第一盖元件叠覆于并封闭框架的所述一个开口端部，并且第二盖元件叠覆于并封闭框架的另一开口端部。

Description

棱柱形-软包混合蓄电池模块
技术领域
本公开大体上涉及蓄电池（battery）模块，其包括被包封在混合外壳内的电化学电池（cell），外壳包含棱柱形外壳和金属箔层叠软包（pouch）外壳两者的特征。
背景技术
蓄电池组为各种技术提供电力，范围为从便携式电子器件到可再生电力系统和环境友好型车辆。例如，混合动力汽车（HEV）将蓄电池组和电动马达与燃烧发动机结合使用以增加燃料效率。蓄电池组由多个蓄电池模块形成，其中每个蓄电池模块包括多个电化学电池。在蓄电池模块中，电池被布置成二维或三维阵列，并且串联或并联地电连接。同样地，蓄电池组内的蓄电池模块串联或并联地电连接。
发明内容
在一些方面中，蓄电池模块包括蓄电池模块外壳和被置于电池外壳中的电化学电池。电化学电池可以被设置成电池堆，并且每个电池包括正电极、负电极和分隔件，其中，分隔件被夹在正电极和负电极之间并且防止正电极和负电极之间的物理接触。蓄电池模块外壳包括围绕电池堆的圆周的刚性框架。框架具有面向电池堆的内表面、与内表面相对的外表面、在电池堆的一个端部处将内表面连结到外表面的第一边缘以及在电池堆的另一个端部处将内表面连结到外表面的第二边缘。蓄电池模块外壳包括第一盖元件和第二盖元件。第一盖元件由金属箔层叠材料形成。此外，第一盖元件叠覆于电池堆的一个端部，并且第一盖元件的周边边缘沿着第一盖元件的整个周边边缘被连结到框架。第二盖元件由金属箔层叠材料形成。第二盖元件叠覆于电池堆的另一个端部，并且第二盖元件的周边边缘沿着第二盖元件的整个周边边缘被连结到框架。第一盖元件、第二盖元件和框架协作以形成包含电池堆的模块外壳。
在一些实施例中，第一盖元件沿着第一盖元件的整个周边边缘被密封到框架，并且第二盖元件沿着第二盖元件的整个周边边缘被密封到框架。因此，第一盖元件、第二盖元件和框架协作以形成包含电池堆的密封的模块外壳。
在一些实施例中，模块外壳的内部空间处于小于大气压力的压力下。
在一些实施例中，框架包括至少一个端口，该至少一个端口被配置成当端口处于打开配置中时允许流体流通过框架，并且该至少一个端口被配置成当端口处于封闭配置中时阻止流体流通过框架。
在一些实施例中，框架包括至少一个传感器，该至少一个传感器被配置成探测电池堆的至少一个电池的操作性质。
在一些实施例中，框架包括导电端子。端子包括第一端部，该第一端部从框架的内表面向内突出并且与至少一个电池的正电极和负电极中的一个电接触，并且端子包括从框架的外表面向外突出的第二端部。
在一些实施例中，第一盖元件沿着第一盖元件的整个周边边缘被连结到第一边缘，并且第二盖元件沿着第二盖元件的整个周边边缘被连结到第二边缘。
在一些实施例中，框架包括被配置成允许框架被固定到支撑结构的一体安装特征部。
在一些实施例中，框架包括：端子开口，其被配置成允许被电连接到至少一个电池的端子通过；以及被置于端子开口中的密封件，其被配置成阻止在端子和端子开口之间的流体流。
在一些实施例中，框架包括在第一冷却通道开口和第二冷却通道开口之间延伸的冷却通道，冷却通道限定在框架内的流体流路径。
在一些方面中，蓄电池模块包括被配置成接收和支撑电化学电池阵列的蓄电池模块外壳。蓄电池模块外壳包括框架以及第一和第二盖元件。框架是刚性的并且围绕电池阵列的圆周。框架具有面向电池阵列的内表面、与内表面相对的外表面、在电池阵列的一个端部处将内表面连结到外表面的第一边缘以及在电池阵列的另一个端部处将内表面连结到外表面的第二边缘。第一盖元件由金属箔层叠材料形成。第一盖元件叠覆于电池阵列的一个端部，并且第一盖元件的周边边缘沿着第一盖元件的整个周边边缘被连结到框架。此外，第二盖元件由金属箔层叠材料形成。第二盖元件叠覆于电池阵列的另一个端部，并且第二盖元件的周边边缘沿着第二盖元件的整个周边边缘被连结到框架。第一盖元件、第二盖元件和框架协作以形成包含电化学电池的模块外壳。
在一些方面中，蓄电池模块包含棱柱形外壳和金属箔层叠软包外壳两者的特征，并且被配置成接收并支撑电化学电池。蓄电池模块外壳包括刚性管状框架和柔性盖元件，该柔性盖元件被连结到框架并且封闭框架的开口端部。框架具有面向电池的内表面、与内表面相对的外表面、在框架的一个开口端部处将内表面连结到外表面的第一边缘以及在框架的相对开口端部处将内表面连结到外表面的第二边缘。第一盖元件叠覆于并封闭框架的一个开口端部，并且第二盖元件叠覆于并封闭框架的另一开口端部。
蓄电池模块外壳的与金属箔层叠软包外壳共有的特征是使用第一和第二盖元件，这在与框架的相对端部对应的位置处提供了柔性外壳部分。由柔性金属箔层叠材料制成的第一和第二盖元件使得蓄电池模块能够适应在电池操作期间发生的电池尺寸的变化（“电池生长”）。因此，能够避免当电池被存储在完全刚性的外壳（例如棱柱形外壳）中时有时会发生的电池损坏。
蓄电池模块外壳与棱柱形外壳共有的特征是使用围绕被置于蓄电池模块外壳内的电池的刚性框架。支撑和保护被置于蓄电池模块外壳内的电池的框架能够根据应用的具体情况的要求以任意高度制造，并且因此允许存储相对于软包电池的电池堆更高的电池堆，该软包电池由于金属箔层叠材料的拉拔性质而具有有限的高度。即，本文中公开的蓄电池模块外壳不需要拉拔金属箔层叠材料，借此避免了与在深拉拔过程中形成软包电池相关联的一些问题（例如，拉拔深度限制、由于拉拔造成的材料损坏、软包材料中的复杂接头的密封）。
第一和第二盖元件被提供以作为片，其在热密封过程中被连结到框架的平坦表面。因此，密封接头简单且容易成形，并且因此是可靠的。而且，因为第一和第二盖元件被直接密封到框架，所以蓄电池模块外壳没有与将金属箔层叠材料折叠且密封到软包配置中相关联的凸缘。因此，提高了蓄电池模块与蓄电池组内的其它蓄电池模块的包装效率。
刚性框架允许辅助结构（诸如端子、带阀端口和/或传感器）被容易且牢固地安装在电池附近。由于框架的刚度，与在软包型外壳中提供这样的结构时相比，辅助结构在模块外壳内的密封变得不那么复杂且更可靠。
本公开的一个或更多个特征、方面、实施方式和优点的细节在附图、具体实施方式和所附权利要求中进行阐述。
附图说明
图1是蓄电池模块的分解立体图，其包括蓄电池模块外壳和被置于外壳内的电化学电池堆。
图2是贯穿图1的线2-2观察的蓄电池模块外壳的横截面图。
图3是电化学电池的横截面图。
图4是贯穿图1的线4-4观察的蓄电池模块外壳的横截面图。
图5是贯穿图1的线4-4观察的替代性实施例蓄电池模块外壳的横截面图。
图6是替代性实施例蓄电池模块的分解立体图，其包括替代性实施例蓄电池模块外壳和被置于外壳内的电化学电池堆。
图7是贯穿图6的线7-7观察的蓄电池模块外壳的横截面图。
具体实施方式
参考图1和图2，蓄电池模块1是包括电化学电池102的能量存储装置，电化学电池102相互电连接并且以有组织的方式被存储在蓄电池模块外壳2内。电池102能够例如通过堆叠被布置在模块外壳2内。在蓄电池模块外壳2内，电池102串联或并联地电连接。多个蓄电池模块1可以被置于蓄电池组外壳（未示出）中以形成蓄电池组，并且在蓄电池组外壳内，蓄电池模块1串联或并联地电连接。蓄电池模块外壳2具有棱柱形设计和软包设计二者的特征，如下文具体描述。
参考图3，每个电池102包括电池外壳104和被密封在电池外壳104内的电极组件105。电池外壳104是软包型外壳，通过将金属箔层叠在薄塑料层之间以形成以柔性软包的形式被折叠和密封的薄膜来形成该软包型外壳。在所图示的实施例中，电池外壳104具有低轮廓的矩形形状，不过不限于这种配置。
被置于电池102中的电极组件105包括一系列堆叠的单独正电极板（例如，正电极）106，该单独正电极板106与单独负电极板（例如，负电极）108交替且被中间分隔板（例如，分隔件）110分开。正电极106、负电极108和分隔件110形成沿着电极堆叠轴线112对准的电池堆。
正和负电极106、108可以均具有层状结构以有助于锂离子的插入和/或运动。例如，在所图示的实施例中，正电极106包括由第一导电材料（诸如铜）形成的第一基底（未示出）。此外，正电极106包括被置于第一基底的至少一个侧面上的第一活性材料（未示出），诸如石墨。例如在打印过程中，第一活性材料被提供在第一基底上。
负电极108包括由第二导电材料（诸如铝）形成的第二基底（未示出）。此外，负电极108包括被置于第二基底的至少一个侧面上的第二活性材料（未示出），诸如锂化金属氧化物涂层。例如在打印过程中，第二活性材料被提供在第二基底上。
分隔件110是可渗透膜，其用于保持正电极106和负电极板108分开，以防止电短路，同时还允许离子电荷载体通过，该离子电荷载体在电解质中被提供并且在电池102内在电流的通过期间被需要以闭合电路。分隔件110由电绝缘材料形成，诸如三层聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯膜。
再次参考图1和图2，电池102以二或三维阵列被布置在蓄电池模块外壳2内，例如以被称为电池堆114的对准的堆叠布置被布置。在电池堆114内，电池102的堆叠方向平行于电极堆叠轴线112。
蓄电池模块外壳2包括框架4、第一盖元件60和第二盖元件80，其协作来形成容纳电池堆114的封闭密封容器。
框架4是刚性的矩形管状结构，其围绕（例如，完全包绕）电池堆114的圆周。框架4包括四个梁元件5a、5b、5c、5d，其在相对端部处连接以形成在每个端部处开口的壁结构（例如，以形成封闭区段）。框架4具有面向电池堆114的内表面6和与内表面6相对的外表面8。框架4包括在电池堆114的一个端部116处将内表面6连结到外表面8的第一边缘10以及在电池堆114的相对端部118处将内表面6连结到外表面8的第二边缘12。
在一些实施例中，框架4由不导电塑料形成。在另一些实施例中，框架4由金属形成。框架4具有足够刚性来物理上支撑电池堆114并且在使用期间将电池堆114保持在期望位置和取向中。此外，框架4可以具有足够刚性，以防止在电池堆114内的电池102由于在正常处理和使用过程中以及在极端条件期间（诸如在蓄电池模块1掉落时能够发生）可以发生的冲击而变形。
框架4是薄壁的，因为框架4的厚度t相对框架4的高度h和梁5（或者替代性地，框架4的圆周）的长度L是小的，其中框架厚度t对应于在框架内表面6和框架外表面8之间的距离，框架高度h对应于在第一边缘10和第二边缘12之间的距离，并且梁长度L在横向于厚度和高度方向的方向上进行测量。框架高度h被设定成对应于或者稍稍大于电池堆114的高度。
框架4包括封闭相对的框架开口端部的第一和第二盖元件60、80。第一盖元件60由金属箔层叠材料形成，并且叠覆于电池堆114的一个端部116。第一盖元件60的大小和形状对应于由框架4的第一边缘10限定的大小和形状。第一盖元件60的周边边缘66沿着第一盖元件60的整个周边边缘66被密封到框架4的第一边缘10。例如，在一些实施例中，加热元件能够被用于形成将第一盖元件60连结到框架第一边缘10的密封线68。密封线68沿着第一边缘10的整个长度延伸以形成闭环，借此第一盖元件60封闭并密封框架4的一个端部。
类似地，第二盖元件80由金属箔层叠材料形成，并且叠覆于电池堆114的相对端部118。第二盖元件80的大小和形状对应于由框架4的第二边缘12限定的大小和形状。第二盖元件80的周边边缘86沿着第二盖元件80的整个周边边缘86被密封到框架4的第二边缘12。例如，在一些实施例中，加热元件能够被用于形成将第二盖元件80连结到框架第二边缘12的密封线88。密封线88沿着第二边缘12的整个长度延伸以便形成闭环，借此第二盖元件80封闭并密封框架4的相对端部。
金属箔层叠材料是多层材料，其包括被夹在聚酰胺层和聚丙烯层之间的中央金属箔（例如铝箔）层。在一种示例中，金属箔层叠材料可以具有下述三层（其通过相邻层之间的薄粘结剂被连结）：定向尼龙/铝箔/聚丙烯。在另一种示例中，金属箔层叠材料可以具有下述四层（其通过相邻层之间的薄粘结剂被连结）：聚对苯二甲酸乙二醇酯/定向尼龙/铝箔/聚丙烯。由于这种构造，金属箔层叠材料是柔性片。通过提供由在框架4的每个端部上的金属箔层叠材料形成的且被布置成使得盖元件处于横向于电池和电极堆叠方向（例如，横向于电极堆叠轴线112）的盖元件60、80，蓄电池模块1被配置成适应在电池操作期间发生的电池尺寸的变化（“电池生长”），借此能够避免在电池存储在完全刚性的外壳中时有时会发生的电池损坏。
因为第一和第二盖元件60、80封闭且密封框架4的相对开口端部，所以模块外壳2限定密封的内部空间3。在一些实施例中，模块外壳2的内部空间3处于比大气压力更小的压力下。通过在模块外壳2内提供真空，相对于不处于真空下的类似结构，可以改善蓄电池模块1的结构完整性。
框架4可以包括带阀端口，该带阀端口被配置成允许在框架内和外表面6、8之间通过框架4的流体流。例如，框架4可以包括除气带阀端口26和/或电解质填充带阀端口28。带阀端口26、28被配置成使得当端口26、28处于打开配置中时，流体能够在蓄电池模块外壳2的内部空间3和外部之间通过，并且当端口26、28处于封闭配置中时，阻止流体在蓄电池模块外壳2的内部空间3和外部之间通过。
框架4可以包括至少一个传感器，该至少一个传感器被配置成探测电池堆114的至少一个电池102的操作性质。例如，框架4可以包括用于探测电池102或电池堆114的充电状态的电压传感器32、用于探测电池堆112的电池102的温度的温度传感器34和/或有助于监控和/或控制蓄电池模块外壳2内的电池102的其它合适的传感器。
参考图1和图4，在一些实施例中，框架4包括第一和第二导电端子36、38。端子36、38均包括第一端部37，该第一端部37从框架4的内表面6向内突出并且具有与至少一个电池102的正电极106和负电极108中的一个的电连接。端子36、38包括第二端部39，该第二端部39从框架4的外表面8向外突出以允许至外部结构的电连接。在其它实施例中，框架4'不包括端子36、38而是包括密封的贯通端子开口136。端子开口136的形状和尺寸被设定成接收例如从至少一个电池102的正电极106和负电极108中的一个突出的端子或引线凸片（leadtab）135。端子开口136包括诸如垫圈137的密封件，该密封件防止流体流通过端子开口136。
框架4可以包括被配置成允许框架4被固定到支撑结构的一个或更多个一体安装特征部29。在所图示的实施例中，一体安装特征部29包括从框架外表面8向外突出的凸台30和在第一和第二边缘10、12之间延伸的居中在凸台30内的通孔31。通孔31被配置成接收诸如螺钉的紧固件（未示出）。
框架4可以包括在第一冷却通道开口42和第二冷却通道开口44之间延伸的一个或更多个冷却通道40。第一和第二冷却通道开口42、44通向框架4的外部，即，在外表面8处，并且冷却通道40限定在框架4内的流体流路径。冷却通道40被配置成接收诸如空气或者液体冷却剂的流体，并且流体可以以被动或者主动驱动的方式流动通过通道40。
参考图6和图7，替代性蓄电池模块外壳202包括与图1中所图示的蓄电池模块外壳2共同的特征，并且共同的元件使用共同的附图标记来指代。图6中所示的蓄电池模块外壳202与之前描述的实施例的不同之处在于其包括替代性的第一和第二盖元件260、280。第一和第二盖元件260、280的尺寸被设定成延伸超出框架的第一和第二边缘10、12，借此第一和第二盖元件260、280的周边边缘266、286叠覆且被密封到框架4的外表面8。具体地，第一和第二盖元件260、280沿着密封线268、288被连结到框架4，所述密封线268、288绕框架4的圆周延伸以便形成闭环。
虽然本文中描述的电池102是其中每个电池102包括处于堆叠布置中的多个正和负电极对的软包型电池，不过电池102不限于这种电极布置。例如，在一些实施例中，电池102可以包括单个细长电极对，其被滚卷以提供“果冻卷”电极布置并且被容纳在电池外壳内。在其它实施例中，每个电池102具有由分隔件分开且以堆叠配置被布置成的单个电极对。单个电极对可以被容纳在电池外壳（例如，软包型外壳或者软包-棱柱形混合外壳）中。替代性地，单个电极对可以是无外壳的，其中电极用作外壳和电池端子二者。
虽然本文中描述的电池102是具有被布置成形成低轮廓柔性软包的金属箔层叠电池外壳104的软包型电池，不过蓄电池模块外壳2能够适应具有其它类型的电池外壳（包括棱柱形和圆柱形）的电池。
以上所描述的实施例以示例的方式示出，并且应当理解，这些实施例可以易于进行各种修改和替代形式。应当进一步理解的是，权利要求不限于所公开的特定形式，而是涵盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等价物和替代物。

Claims (11)

1.一种蓄电池模块，包括：
被布置成电池堆的电化学电池，每个电池包括正电极、负电极和分隔件，其中，所述分隔件被夹在所述正电极和所述负电极之间并且防止所述正电极和所述负电极之间的物理接触，
围绕所述电池堆的圆周的刚性框架，所述框架具有面向所述电池堆的内表面、与所述内表面相对的外表面、在所述电池堆的一个端部处将所述内表面连结到所述外表面的第一边缘以及在所述电池堆的另一个端部处将所述内表面连结到所述外表面的第二边缘，
由金属箔层叠材料形成的第一盖元件，所述第一盖元件叠覆于所述电池堆的所述一个端部并且所述第一盖元件的周边边缘沿着所述第一盖元件的整个所述周边边缘被连结到所述框架，以及
由金属箔层叠材料形成的第二盖元件，所述第二盖元件叠覆于所述电池堆的所述另一个端部，所述第二盖元件的周边边缘沿着所述第二盖元件的整个所述周边边缘被连结到所述框架，
其中，所述第一盖元件、所述第二盖元件和所述框架协作以形成包含所述电池堆的模块外壳。
2. 根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，
所述第一盖元件沿着所述第一盖元件的整个所述周边边缘被密封到所述框架，并且
所述第二盖元件沿着所述第二盖元件的整个所述周边边缘被密封到所述框架，
借此所述第一盖元件、所述第二盖元件和所述框架协作以形成包含所述电池堆的密封的模块外壳。
3.根据权利要求2所述的蓄电池模块，其中，所述模块外壳的内部空间处于小于大气压力的压力下。
4.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述框架包括至少一个端口，所述至少一个端口被配置成当所述端口处于打开配置中时允许流体流通过所述框架，并且所述至少一个端口被配置成当所述端口处于封闭配置中时阻止流体流通过所述框架。
5.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述框架包括至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成探测所述电池堆的至少一个电池的操作性质。
6.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述框架包括导电端子，所述端子包括第一端部，该第一端部从所述框架的所述内表面向内突出并且与至少一个电池的所述正电极和所述负电极中的一个电接触，所述端子包括从所述框架的所述外表面向外突出的第二端部。
7. 根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，
所述第一盖元件沿着所述第一盖元件的整个所述周边边缘被密封到所述第一边缘，并且
所述第二盖元件沿着所述第二盖元件的整个所述周边边缘被连结到所述第二边缘。
8.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述框架包括被配置成允许所述框架被固定到支撑结构的一体安装特征部。
9. 根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述框架包括：
端子开口，所述端子开口被配置成允许被电连接到至少一个电池的端子通过；以及
密封件，所述密封件被置于所述端子开口中且被配置成阻止在所述端子和所述端子开口之间的流体流。
10.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述框架包括在第一冷却通道开口和第二冷却通道开口之间延伸的冷却通道，该冷却通道限定在所述框架内的流体流路径。
11.一种蓄电池模块，包括被配置成接收并支撑电化学电池阵列的蓄电池模块外壳，所述蓄电池模块外壳包括：
围绕所述电池阵列的圆周的刚性框架，所述框架具有面向所述电池阵列的内表面、与所述内表面相对的外表面、在所述电池阵列的一个端部处将所述内表面连结到所述外表面的第一边缘以及在所述电池阵列的另一个端部处将所述内表面连结到所述外表面的第二边缘，
由金属箔层叠材料形成的第一盖元件，所述第一盖元件叠覆于所述电池阵列的所述一个端部并且所述第一盖元件的周边边缘沿着所述第一盖元件的整个所述周边边缘被连结到所述框架，以及
由金属箔层叠材料形成的第二盖元件，所述第二盖元件叠覆于所述电池阵列的所述另一个端部，所述第二盖元件的周边边缘沿着所述第二盖元件的整个所述周边边缘被连结到所述框架，
其中，所述第一盖元件、所述第二盖元件和所述框架协作以形成包含所述电化学电池的模块外壳。
CN201880088539.3A 2017-12-05 2018-11-22 棱柱形-软包混合蓄电池模块 Pending CN111656553A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/832440 2017-12-05
US15/832,440 US10734618B2 (en) 2017-12-05 2017-12-05 Prismatic-pouch hybrid battery module
PCT/EP2018/082181 WO2019110317A1 (en) 2017-12-05 2018-11-22 Prismatic-pouch hybrid battery module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111656553A true CN111656553A (zh) 2020-09-11

Family

ID=64572314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880088539.3A Pending CN111656553A (zh) 2017-12-05 2018-11-22 棱柱形-软包混合蓄电池模块

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10734618B2 (zh)
EP (1) EP3721488A1 (zh)
JP (1) JP6952900B2 (zh)
KR (1) KR20200095536A (zh)
CN (1) CN111656553A (zh)
WO (1) WO2019110317A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115312936A (zh) * 2021-04-05 2022-11-08 泰星能源解决方案有限公司 蓄电模块用结构构件、蓄电模块及制造方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019128924A1 (de) * 2019-10-25 2021-04-29 Audi Ag Batteriemodul für eine Hochvoltbatterie sowie Verfahren zum Zusammenbau eines solchen Batteriemoduls
KR102473125B1 (ko) * 2019-11-25 2022-11-30 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
CN113285149A (zh) 2020-02-18 2021-08-20 比亚迪股份有限公司 一种电池、电池模组、电池包和电动车
CN115461919B (zh) * 2020-06-12 2024-03-12 宁德新能源科技有限公司 电池和用电装置
WO2023049507A2 (en) 2021-09-27 2023-03-30 Quantumscape Battery, Inc. Electrochemical stack and method of assembly thereof
DE102022107471B3 (de) 2022-03-30 2023-04-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriezelle und Verfahren zu ihrer Herstellung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10112296A (ja) * 1996-10-07 1998-04-28 Sony Corp 二次電池およびその製造方法
CN1716660A (zh) * 2004-06-29 2006-01-04 三星Sdi株式会社 二次电池
CN102376993A (zh) * 2010-08-10 2012-03-14 通用汽车环球科技运作有限责任公司 集成的冷却翅片和框架
US20170317324A1 (en) * 2014-11-28 2017-11-02 Technische Universität München Housing for the cell stack of a battery

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3602797B2 (ja) 1999-03-26 2004-12-15 松下電器産業株式会社 ラミネート外装型電池
JP3729164B2 (ja) * 2002-08-05 2005-12-21 日産自動車株式会社 自動車用電池
US20040067416A1 (en) 2002-10-07 2004-04-08 Maclean Gregory K. Protective frame for rechargeable battery cells
US8029927B2 (en) 2005-03-22 2011-10-04 Blue Spark Technologies, Inc. Thin printable electrochemical cell utilizing a “picture frame” and methods of making the same
WO2006123666A1 (ja) * 2005-05-17 2006-11-23 Toyo Seikan Kaisha, Ltd. ３ピース角形缶及びその製造方法
JP2008146963A (ja) 2006-12-08 2008-06-26 Sony Corp 非水電解質二次電池用セパレータ、非水電解質二次電池及び電池パック
JP4766057B2 (ja) * 2008-01-23 2011-09-07 ソニー株式会社 非水電解質電池および非水電解質電池の製造方法
DE102009035457A1 (de) * 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Batterie, insbesondere Fahrzeugbatterie
JP5537111B2 (ja) * 2009-09-30 2014-07-02 株式会社東芝 二次電池装置
EP2325917B1 (en) * 2009-10-21 2014-03-12 Samsung SDI Co., Ltd. Battery assembly
US8518569B2 (en) 2010-03-01 2013-08-27 Apple Inc. Integrated frame battery cell
US8835037B2 (en) 2012-02-01 2014-09-16 Corvus Energy Ltd. Battery cell carrier
JP6171605B2 (ja) * 2013-06-18 2017-08-02 株式会社デンソー 電池ユニット
KR102030112B1 (ko) * 2013-11-22 2019-10-08 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
FR3023416A3 (fr) 2014-07-04 2016-01-08 Renault Sas Module de batterie a assemblage simplifie
DE102015202894A1 (de) * 2015-02-18 2016-08-18 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle
KR102065102B1 (ko) 2015-09-02 2020-01-10 주식회사 엘지화학 향상된 냉각구조를 갖는 배터리 모듈
US10062882B2 (en) * 2015-10-16 2018-08-28 Bosch Battery Systems Llc Force generating assembly for a battery pack
JP6861016B2 (ja) * 2015-11-19 2021-04-21 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池
WO2017140623A1 (en) 2016-02-17 2017-08-24 Robert Bosch Gmbh Single electrode-pair battery
KR102202417B1 (ko) * 2016-02-22 2021-01-12 주식회사 엘지화학 카트리지 및 이를 포함하는 배터리 모듈, 배터리 팩

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10112296A (ja) * 1996-10-07 1998-04-28 Sony Corp 二次電池およびその製造方法
CN1716660A (zh) * 2004-06-29 2006-01-04 三星Sdi株式会社 二次电池
CN102376993A (zh) * 2010-08-10 2012-03-14 通用汽车环球科技运作有限责任公司 集成的冷却翅片和框架
US20170317324A1 (en) * 2014-11-28 2017-11-02 Technische Universität München Housing for the cell stack of a battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115312936A (zh) * 2021-04-05 2022-11-08 泰星能源解决方案有限公司 蓄电模块用结构构件、蓄电模块及制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20190173065A1 (en) 2019-06-06
JP2021506062A (ja) 2021-02-18
WO2019110317A1 (en) 2019-06-13
US10734618B2 (en) 2020-08-04
KR20200095536A (ko) 2020-08-10
JP6952900B2 (ja) 2021-10-27
EP3721488A1 (en) 2020-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10734618B2 (en) Prismatic-pouch hybrid battery module
CN109075269B (zh) 多腔室蓄电池模块
JP6861884B2 (ja) 機械的に固定される壁貫通型集電装置
KR102618844B1 (ko) 배터리 단자 용 리드 탭
CN108391453B (zh) 用于软包电池的穿墙集流体
US10992005B2 (en) Deep pouch cell and method of manufacturing same
JP5206711B2 (ja) 蓄電モジュールと該モジュール用枠体
WO2017140623A1 (en) Single electrode-pair battery
JP4784067B2 (ja) 蓄電モジュール
US20170288194A1 (en) Electricity storage device
KR20140020375A (ko) 삽입형 온도 측정 장치를 포함하는 전지모듈

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination