CN111916597A - 一种可二次修复的软包装电池模组结构及装配、拆解方法 - Google Patents

一种可二次修复的软包装电池模组结构及装配、拆解方法 Download PDF

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Abstract

一种可二次修复的软包装电池模组结构及装配、拆解方法，可解决电池电芯很难再次利用及电芯内部循环性能较低的技术问题。包括导电弹片插在电芯本体的极耳上，固定支架装到电芯本体的正极端或负极端；电芯本体两端并列设置端板，导热板固定在两端板的底部；大楔形块依次插进固定支架的楔形孔内；小楔形块依次楔入大楔形块一端，楔进固定支架内，使得大楔形块楔进固定位置；将电芯间的导电板放置在电芯本体之间，与导电弹片紧紧贴在一起并固定。本发明利用楔形力的作用，提高了机械接触导电的可靠性与大电流导电能力，避免由于焊接极耳进行串并联，解决再次利用对电芯进行二次修复与分选；另外，便于电池系统进行单电芯拆卸维护，降低客户维护成本。

Description

一种可二次修复的软包装电池模组结构及装配、拆解方法
技术领域
本发明涉及新能源储能电池技术领域，具体涉及一种可二次修复的软包装电池模组结构及装配、拆解方法。
背景技术
动力锂离子电池作为一种储能装置在纯电动汽车中得到了推广应用。当电池系统衰减到一定程度的时候，根据规定，一般电池系统当能量衰减到原来的70％或80％的时候，不足以支撑汽车的有效里程，电池系统就要退役，但是，还有10％或20％以上的能量使用价值。由于当前无论是软包装电芯还是方型电芯在组成电池系统是都采用正负极焊接方式，不能实现无破坏式拆解，使得电池不能在电芯层面再次利用；另外，电池寿命的衰减，绝大多数是由于在循环过程中，极片膨胀、电解液反应造成的电芯内部电解液相对干涸引起的循环性能衰减。
发明内容
本发明提出的一种可二次修复的软包装电池模组结构及装配、拆解方法，可解决现有的电池电芯很难再次利用及电芯内部循环性能较低的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种可二次修复的软包装电池模组结构，包括：
包括电芯本体，电芯本体包括正极和负极，
还包括小楔形块、大楔形块、导电弹片、固定支架、导热板、电池组盖、用于电芯间连接的导电板；
所述导电弹片插在电芯本体的极耳上，固定支架装到电芯本体的正极端或负极端；
电芯本体两端并列设置端板，包括端板一和端板二，所述端板一、端板二、固定支架依次固定组成模组；
还包括导热板，导热板固定在两端板的底部；
大楔形块依次插进固定支架的楔形孔内；
小楔形块依次楔入大楔形块一端，楔进固定支架内，使得大楔形块楔进固定位置，依靠楔形块楔紧力将导电弹片紧紧压在极耳上；
将电芯间的导电板放置在电芯本体之间，与导电弹片紧紧贴在一起，并与导电弹片焊接在一起；
将电芯的气囊按照同一方向整理平整，扣上电池组盖。
进一步的，
所述导电弹片由铜质箔材对折成“u”形后压平制成；两层铜箔材中间插进电芯的极耳，并在大楔形块的压力下，紧紧贴近极耳。
进一步的，
所述导电弹片由厚度.-毫米铜质箔材对折成“u”形后压平制成。
进一步的，
为了提高接触面积确保导电特性，所述导电弹片上冲压凸点，凸点与极耳接触。
进一步的，
所述凸点直径为.-毫米，数量-个。
进一步的，所述小楔形块的材料为铝和塑料；
所述大楔形块材料为金属铝材、铜材、塑料；
所述固定支架材料为塑料。
进一步的，所述导热板与电芯本体的底面间涂抹导热脂或导热垫片，同时起到震动缓冲作用。
进一步的，所述电芯间的导电板与导电弹片之间用激光焊接的方式固定。
另一方面，本发明还公开一种可二次修复的软包装电池模组结构的装配方法，基于上述的可二次修复的软包装电池模组结构，包括以下步骤：
11)先将导电弹片插在电芯本体的极耳上，然后将固定支架撞到电芯的正极端、同理负极端同样的结构，形成基本的装配单元，根据需要的串并联要求，将电芯本体、端板一、端板二并列在一起，用螺栓依次穿过端板一、端板二、固定支架上的孔，组成模组后，把导热板固定在两端板的底部，导热板与电芯本体的底面间涂抹导热脂或导热垫片，同时起到震动缓冲作用；
12)将大楔形块依次插进固定支架的楔形孔内；
13)再将小楔形块依次楔入大楔形块一端，楔进固定支架内，使得大楔形块楔进固定位置，依靠楔形块楔紧力将导电弹片紧紧压在极耳上，使得导电弹片上的凸点与极耳紧紧接触起到大电流导电作用；
14)将导电板放置在电芯本体之间，与导电弹片紧紧贴在一起，用激光焊接的方式与导电弹片焊接在一起；
15)将电芯的气囊按照同一方向整理平整，扣上电池组盖，完成电池模块的装配。
本发明还公开一种可二次修复的软包装电池模组结构的拆解方法，也基于上述的可二次修复的软包装电池模组结构，
包括以下步骤：
21)将小楔形块取出；
22)将大楔形块楔紧力卸下；
23)整体取出导电板与导电弹片；
24)卸下电池组盖、导热板；
25)松开固定螺栓，卸下端板一、端板二，将电芯本体及其它组件分离；
26)把固定支架卸下，电芯本体分别存放。
由上述技术方案可知，本发明的可二次修复的软包装电池模组结构具有以下有益效果：
1、与传统软包装电芯不同，取消终封折边工序，保留注液时的气囊设计电池PACK结构，以便再次补液二次终封；
2、在PACK结构设计时，利用楔形力的作用，提高了机械接触导电的可靠性与大电流导电能力，避免由于焊接极耳进行串并联，解决再次利用对电芯进行二次修复与分选；另外，便于电池系统进行单电芯拆卸维护，降低客户维护成本；
3、提出一种突破传统电芯封装时厚度极限的难点的封装结构，并有利于电芯内部导热，提高电池组的成组率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的局部结构示意图；
图3是本发明的导电弹片结构示意图；
图4是本发明导电弹片的俯视结构示意图；
图5是本发明的内部构成示意图；
图6是本发明的导热板和电池组盖组合后侧视结构示意图；
图7是本发明端板并列组合示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1-图7所示的本发明实施例的软包装电芯在成组PACK时的极耳连接与电芯固定时免焊接的结构示意图。为了说明本机构，以正极端结构为例，负极端结构相同。
本结构由小楔形块1、大楔形块2、导电弹片3、固定支架4组成。其中，导电弹片3如图3所示，由厚度0.3-1毫米铜质箔材对折成“u”形后压平制成，两层铜箔材中间以便插进电芯5的极耳5，在大楔形块2的压力下，紧紧贴近极耳5.为了提高接触面积确保导电特性，其上冲压凸点，凸点与极耳5接触，凸点直径0.5-3毫米，数量50-150个。小楔形块1材料可以为铝、塑料等，大楔形块2材料可以为金属铝材、铜材、塑料等，固定支架4材料为塑料等。
如图5、6、7所示，为一种实施例的电池组构成。其组成由小楔形块1、大楔形块2、导电弹片3、固定支架4、电芯6、导热板7、电池组盖8、端板9、端板10、电芯间连接的导电板11以及连接固定用的4根长螺栓组成。
其装配顺序与作用如下：
1、先将导电弹片3插在电芯6的极耳5上，然后将固定支架4撞到电芯的正极端、同理负极端同样的结构。形成基本的装配单元，根据需要的串并联要求，将电芯、端板9、10并列在一起如图7所示，用螺栓依次穿过端板9、10、固定支架4上的孔，组成模组后，把导热板7固定在两端板的底部，导热板7与电芯6的底面间涂抹导热脂或导热垫片，同时起到震动缓冲作用；
2、将大楔形块2依次插进固定支架2的楔形孔内；
3、再将小楔形块1依次楔入大楔形块2一端，楔进固定支架4内，使得大楔形块2楔进固定位置，依靠楔形块楔紧力将导电弹片3紧紧压在极耳5上，使得导电弹片3上的凸点与极耳5紧紧接触起到大电流导电作用；
4、将导电板11放置在电芯6之间，与导电弹片3紧紧贴在一起，用激光焊接的方式与导电弹片3焊接在一起；
5、将电芯的气囊按照同一方向整理平整，扣上电池组盖8，完成本发明的电池模块的装配。
同时本发明实施例的电池组完成第一阶段的使用寿命后，退役到梯次利用阶段。可以按照以下顺序将电池组拆解:
(1)将小楔形块1取出，(2)将大楔形块2楔紧力卸下，(3)整体取出导电板8与导电弹片3，(4)卸下电池组盖8、导热板7,(5)松开固定螺栓，卸下端板9、10，将电芯6及其它组件分离，(6)把固定支架4卸下，电芯6分别存放。电芯6就可以进行修复或者再次利用。
本发明实施例的电芯结构的修复方法。将电芯6进行充放电处理，进行分容分组，然后放电到截止电压2.75或者到理论上不破坏电池的截止电压值。再特制的注液机上进行分组补液，封口，搁置后，分容，进行重新按照本发明的方式装配、使用。
由上可见，原来的组装制造工艺为叠片-焊接-包装(包装膜成型-顶封-侧缝)-烘干-注液-预封-化成-初封-裁切气囊-精封-折边-分容-老化-入库；
本发明实施例的结构电芯的工艺为：叠片-焊接-包装(顶封-侧封)-烘干-注液-预封-化成-抽气终封(尽可能大的保留气囊)-整形-分容-老化-入库。区别在于组装工艺中保留化成后的气囊。
综上，本发明实施例解决了软包装电芯在成组时将极耳焊接在汇流排上，从而造成永久性固定，在梯次利用时无法实施电芯层级利用。同时采用了新的电芯结构与组装工艺，解决了软包装电芯底部导热以及梯次利用前的补液功能，延长梯次利用的使用循环次数。本发明实施例的pack结构适用所有薄片式极耳的软包电芯。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种可二次修复的软包装电池模组结构，包括电芯本体(6)，电芯本体(6)包括正极和负极，其特征在于：
还包括小楔形块(1)、大楔形块(2)、导电弹片(3)、固定支架(4)、导热板(7)、电池组盖(8)、用于电芯间连接的导电板(11)；
所述导电弹片(3)插在电芯本体(6)的极耳(5)上，固定支架(4)装到电芯本体(6)的正极端或负极端；
电芯本体(6)两端并列设置端板，包括端板一(9)和端板二(10)，所述端板一(9)、端板二(10)、固定支架(4)依次固定组成模组；
还包括导热板(7)，导热板(7)固定在两端板的底部；
大楔形块(2)依次插进固定支架(4)的楔形孔内；
小楔形块(1)依次楔入大楔形块(2)一端，楔进固定支架(4)内，使得大楔形块(2)楔进固定位置，依靠楔形块楔紧力将导电弹片(3)紧紧压在极耳(5)上；
将电芯间的导电板(11)放置在电芯本体(6)之间，与导电弹片(3)紧紧贴在一起，并与导电弹片(3)焊接在一起；
将电芯的气囊按照同一方向整理平整，扣上电池组盖(8)。
2.根据权利要求1所述的可二次修复的软包装电池模组结构，其特征在于：
所述导电弹片(3)由铜质箔材对折成“u”形后压平制成；两层铜箔材中间插进电芯的极耳，并在大楔形块(2)的压力下，紧紧贴近极耳。
3.根据权利要求2所述的可二次修复的软包装电池模组结构，其特征在于：所述导电弹片(3)由厚度0.3-1毫米铜质箔材对折成“u”形后压平制成。
4.根据权利要求1所述的可二次修复的软包装电池模组结构，其特征在于：所述导电弹片(3)上冲压凸点，凸点与极耳(5)接触。
5.根据权利要求4所述的可二次修复的软包装电池模组结构，其特征在于：所述凸点直径为0.5-3毫米，数量50-150个。
6.根据权利要求1所述的可二次修复的软包装电池模组结构，其特征在于：
所述小楔形块(1)的材料为铝和塑料；
所述大楔形块(2)材料为金属铝材、铜材、塑料；
所述固定支架(4)材料为塑料。
7.根据权利要求1所述的可二次修复的软包装电池模组结构，其特征在于：
所述导热板(7)与电芯本体(6)的底面间涂抹导热脂或导热垫片，同时起到震动缓冲作用。
8.根据权利要求1所述的可二次修复的软包装电池模组结构，其特征在于：
所述电芯间的导电板(11)与导电弹片(3)之间用激光焊接的方式固定。
9.一种可二次修复的软包装电池模组结构的装配方法，基于权利要求1-8任意一项所述的可二次修复的软包装电池模组结构，其特征在于：
包括以下步骤：
11)先将导电弹片(3)插在电芯本体(6)的极耳(5)上，然后将固定支架(4)撞到电芯的正极端、同理负极端同样的结构，形成基本的装配单元，根据需要的串并联要求，将电芯本体(6)、端板一(9)、端板二(10)并列在一起，用螺栓依次穿过端板一(9)、端板二(10)、固定支架(4)上的孔，组成模组后，把导热板(7)固定在两端板的底部，导热板(7)与电芯本体(6)的底面间涂抹导热脂或导热垫片，同时起到震动缓冲作用；
12)将大楔形块(2)依次插进固定支架(4)的楔形孔内；
13)再将小楔形块(1)依次楔入大楔形块(2)一端，楔进固定支架(4)内，使得大楔形块(2)楔进固定位置，依靠楔形块楔紧力将导电弹片(3)紧紧压在极耳(5)上，使得导电弹片(3)上的凸点与极耳(5)紧紧接触起到大电流导电作用；
14)将导电板(11)放置在电芯本体(6)之间，与导电弹片(3)紧紧贴在一起，用激光焊接的方式与导电弹片(3)焊接在一起；
15)将电芯的气囊按照同一方向整理平整，扣上电池组盖(8)，完成电池模块的装配。
10.一种可二次修复的软包装电池模组结构的拆解方法，基于权利要求1-8任意一项所述的可二次修复的软包装电池模组结构，其特征在于：
包括以下步骤：
21)将小楔形块(1)取出；
22)将大楔形块(2)楔紧力卸下；
23)整体取出导电板(8)与导电弹片(3)；
24)卸下电池组盖(8)、导热板(7)；
25)松开固定螺栓，卸下端板一(9)、端板二(10)，将电芯本体(6)及其它组件分离；
26)把固定支架(4)卸下，电芯本体(6)分别存放。
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