CN114497681A - 一种电池成组方法及动力电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电池技术领域，公开了一种电池成组方法及动力电池包。该方法包括以下步骤：S1、制备电池单体；S2、将多个电池单体电连接形成电池组并装入电池箱内，相邻电池单体之间具有第一间隙；S3、对电池组进行充电至预设电量值，充电后电池单体的体积膨胀，电池箱与电池单体之间、相邻电池单体之间均抵接并产生挤压力，且电池箱与电池单体之间、相邻电池单体之间的间隙均为零。该方法无需采用端板、侧板或绑带等结构，也无需胶粘，即可实现电池成组，电池成组效率高，制备成本低。

Description

一种电池成组方法及动力电池包
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池成组方法及动力电池包。
背景技术
随着锂电行业的迅速发展，动力电池作为电动汽车、电动自行车等工具的动力来源得到广泛的应用。在动力电池的生产制备过程中，电池成组技术越来越受到生产者的关注，减少电池成组的工序，提高电池成组效率对于提高动力电池生产效率至关重要。
现有的提高电池成组效率的方案大多是将原来的小模组变成大模组以减少成组部件的使用数量，然而，电池模组封装时通常还需要借助结构胶将电池与箱体粘结，同时需要借助端板和绑带等结构将电池限制于箱体内，零部件繁多且占用电池箱内部空间，成组工序复杂，从而降低电池的成组效率。
因此亟需提出一种电池成组方法来解决上述电池成组效率低的问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种电池成组方法，该方法无需采用端板、侧板或绑带等结构，也无需胶粘，即可实现电池成组，电池成组效率高，制备成本低。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种电池成组方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备电池单体；
S2、将多个所述电池单体电连接形成电池组并装入电池箱内，相邻所述电池单体之间具有第一间隙；
S3、对所述电池组进行充电至预设电量值，充电后所述电池单体的体积膨胀，所述电池箱与所述电池单体之间、相邻所述电池单体之间均抵接并产生挤压力，且所述电池箱与所述电池单体之间、相邻所述电池单体之间的间隙均变为零。
可选地，在将所述电池单体电连接之前，对所述电池单体进行预充电至第一电量值，所述第一电量值小于所述预设电量值。
可选地，所述第一电量值小于或等于20％。
可选地，充电前，所述电池单体的裙裕度Q1大于91％。
可选地，所述裙裕度Q1为92％～93.5％。
可选地，所述第一间隙为2～4mm。
可选地，所述预设电量值大于或等于90％。
可选地，所述电池单体充电至所述预设电量值后，所述电池单体的裙裕度Q2为90.2％～91.8％。
可选地，所述挤压力为100～500kgf。
本发明的另一个目的在于提供一种动力电池包，该电池包中的电池通过充电后膨胀固定在电池箱内，能够充分利用电池箱内的空间，减少零部件的使用，组装方便，能量密度高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种动力电池包，采用上述的电池成组方法制成，包括电池箱和多个电连接的电池单体，多个所述电池单体通过充电膨胀后的所述挤压力固定在所述电池箱内。
可选地，所述电池箱底部设有多个卡槽，每一所述电池单体的底部设置于所述卡槽中。
有益效果：
本发明提供的电池成组方法，在进行电芯的卷绕时，相较于传统的电芯，增加了卷绕层数，从而增加电池单体的裙裕度，进而增加电池包的容量和能量密度。电池单体在装入电池箱之前为非膨胀的初始状态，将多个电池单体进行电连接形成电池组，再放置到电池箱中，对电池组进行二次充电，充电后，电池单体的壳体发生膨胀，填充了相邻电池单体之间的间隙，并且相邻的电池单体之间互相挤压，依靠相互之间的作用力固定在电池箱内。上述方法中，通过电池单体充电后膨胀，提高了自身的容量，提高了电池包的载容量。通过电池单体之间的膨胀挤压，在无需采用端板、侧板或绑带等结构下实现电池单体在电池箱中的固定，从而简化模组结构，进而提高电池包的能量密度。电池箱与电池单体之间无需采用结构胶固定，减少的材料的用量，简化了电池成组的工序，有效缩短产线，成组效率得到大幅提升。
本发明提供的动力电池包，采用上述的电池成组技术，通过电池单体自身壳体的膨胀，将多个电池单体固定在电池箱的内部，提高电池系统的载容量，从而实现提高新能源汽车单位重量的续航能力。
附图说明
图1是本发明提供的电池成组方法的流程图；
图2是本发明提供的电池包的结构示意图；
图3是本发明提供的电池包的主视图；
图4是本发明提供的电池包的俯视图；
图5是本发明提供的电池包在二次充电之前X-X处的截面示意图；
图6是图5在A处的局部放大图；
图7是本发明提供的电池包在二次充电之后X-X处的截面示意图；
图8是图7在B处的局部放大图。
图中：
100、电池单体；200、电池箱；300、第一间隙。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
现有技术中的电池包，通常是将多个电池单体沿其厚度方向排列呈行，形成电池组，在电池组排列方向的前端和后端均设置一个端板，同时，在电池单体排列方向的两侧均设置一个侧板，将侧板和端板通过焊接、螺纹连接、绑带或其他方式进行固定，从而将电池组固定在端板与侧板围成的空间内，以固定电池单体的位置，最后再固定到电池箱内，完成电池包的组装。采用这种方式成组的电池包，需要利用端板、侧板等多种其他零部件，不利于电池包整体结构的轻量化，同时，导致在装配上工序繁多，操作复杂等的问题，成组效率较低，且生产成本较高。而本申请所提供的方法能够有效解决上述问题。
本实施例提供的电池成组方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
S1、制备电池单体100；
S2、将多个电池单体100电连接形成电池组并装入电池箱200内，相邻电池单体100之间具有第一间隙300；
S3、对电池组进行充电至预设电量值，充电后电池单体100的体积膨胀，电池箱200与电池单体100之间、相邻电池单体100之间均抵接并产生挤压力，且电池箱200与电池单体100之间、相邻电池单体100之间的间隙均变为零。
上述电池成组方法合理设置电芯的卷绕层数，从而使电池单体100的裙裕度在合理范围内，同时设置电池单体100的电量值，使其处于非膨胀的初始状态，将多个电池单体100电连接形成电池组后装入到电池箱200内，同时，保证相邻电池单体100之间具有第一间隙300，再对电池组进行充电，充电后，电池单体100的壳体发生膨胀，填充了电池单体100之间以及电池单体100和电池箱200之间的间隙，相邻的电池单体100依靠彼此之间的作用力相互挤压，电池单体100的壳体膨胀后，受到电池箱200侧壁的限制，固定在电池箱200内。上述方法中，电池单体100通过自身壳体的膨胀提高容量，提高了电池包的载容量。在进行成组时，无需采用端板、侧板或绑带等结构，减少了电池箱200中零部件的使用量，降低了生产成本，提高了电池箱200体积的利用率，减少电池箱200在空间上的浪费，同时，减轻电池包的多余重量，从而达到提高电池包能量密度的目的。无需借助结构胶将电池单体100和电池箱200之间进行粘结，因此也简化了电池成组的工序，有效缩短产线，生产效率得到大幅提升，是真正意义上的无模组技术的成组方案。
以方形电池磷酸铁锂电池LF50F为例，在进行制备电池单体100时，使电芯的卷绕层数增加1～5层。原有电池单体100的裙裕度为91％，采用本方法制备的电池单体100的裙裕度Q1大于91％。可选地，裙裕度Q1为92％～93.5％，示例性地，可以为92％、92.5％、93％或93.5％等。电芯卷绕层数增加后，电池包的容量在原来的基础上约提升了5％，电池包能量密度的提升在15％以上。
进一步地，在将电池单体100电连接之前，可以对电池单体100进行预充电至第一电量值，第一电量值小于预设电量值。可选地，第一电量值小于或等于20％SOC，电池处于非膨胀的状态。示例性地，第一电量值可以为5％SOC、10％SOC、15％SOC或20％SOC等。
将多个电池单体100进行电连接形成电池组为成熟的现有技术，在此不再进行赘述。如图2至图4所示，形成电池组后装入到电池箱200中。图5所示为电池包二次充电之前在X-X处的截面示意图，图6为图5在A处的局部放大图，由图5和图6可以看出，为了给电池单体100的膨胀预留空间，在进行电池组的连接时，相邻电池单体100之间设置第一间隙，第一间隙可以为2～4mm，示例性地，可以为2mm、3mm或4mm等。可选地，预设电量值可以为大于或等于90％SOC，示例性地，可以为90％SOC，95％SOC或100％SOC等。图7所示为电池包二次充电之后在X-X处的截面示意图，图8为图7在A处的局部放大图，参见图7和图8，充电后，电池单体100的壳体发生膨胀，整体体积变大，宽度和厚度增加5％～8％，从而第一间隙300消失，电池单体100之间相互挤压，其作用力能够使电池单体100相互限制在电池箱200内，从而实现电池单体100与电池箱200之间的固定，无需在采用胶体进行粘接，也不会影响电池的性能。电池单体100充电至预设电量值后，电池单体100的裙裕度Q2为90.2％～91.8％，示例性地，可以为90.2％、90.6％、91.4％或91.8％等。可选地，电池单体100充电至预设电量值后，相邻电池单体100之间的挤压力为100～500kgf,示例性地，可以为100kgf、300kgf或500kgf等，保证电池单体100能够通过挤压力固定在电池箱200内即可。
可以理解地，电池单体100的裙裕度、电量值、壳体的膨胀量以及电池单体100间的挤压力等参数的大小及其之间的关系可以通过计算或测量获得，从而确保电芯的膨胀量刚好符合填充电池单体100之间第一间隙300的要求，电池单体100之间的挤压力刚好能够使其固定在电池箱200内，计算和测量方式均为现有技术，在此不再进行赘述。
本实施例还提供一种动力电池包，该动力电池包采用上述的电池成组方法制成，包括多个电池箱200和多个电连接的电池单体100，多个电池单体100通过充电膨胀后的挤压力固定在电池箱200内。进一步地，电池箱200包括箱体和箱盖，箱盖扣合在箱体上，和箱体进行密封连接。电池箱200可以为长方体，箱体的四个侧壁作为框架，承受电池单体100膨胀后的挤压力，将电池单体100挤压固定在电池箱200内，能够起到传统电池组中端板、侧板及绑带的作用。可选地，还可以在电池箱200的底部设置多个卡槽，将电池单体100的底部设置在卡槽中，对电池单体100起到限位的作用。卡槽的数量和大小根据实际需要进行设置即可。由于减少了零部件的使用，电池包的重量有所降低，有利于实现轻量化的目的，同时，电池箱200内的体积能够被充分利用，极大程度上提高了电池包的能量密度，从而采用该动力电池包的新能源汽车在续航力上得到提升。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电池成组方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备电池单体(100)；
S2、将多个所述电池单体(100)电连接形成电池组并装入电池箱(200)内，相邻所述电池单体(100)之间具有第一间隙(300)；
S3、对所述电池组进行充电至预设电量值，充电后所述电池单体(100)的体积膨胀，所述电池箱(200)与所述电池单体(100)之间、相邻所述电池单体(100)之间均抵接并产生挤压力，且所述电池箱(200)与所述电池单体(100)之间、相邻所述电池单体(100)之间的间隙均变为零。
2.根据权利要求1所述的电池成组方法，其特征在于，在将所述电池单体(100)电连接之前，对所述电池单体(100)进行预充电至第一电量值，所述第一电量值小于所述预设电量值。
3.根据权利要求2所述的电池成组方法，其特征在于，所述第一电量值小于或等于20％。
4.根据权利要求1所述的电池成组方法，其特征在于，充电前，所述电池单体(100)的裙裕度Q1大于91％。
5.根据权利要求4所述的电池成组方法，其特征在于，所述裙裕度Q1为92％～93.5％。
6.根据权利要求1所述的电池成组方法，其特征在于，所述第一间隙(300)为2～4mm。
7.根据权利要求1所述的电池成组方法，其特征在于，所述预设电量值大于或等于90％。
8.根据权利要求1所述的电池成组方法，其特征在于，所述电池单体(100)充电至所述预设电量值后，所述电池单体(100)的裙裕度Q2为90.2％～91.8％。
9.根据权利要求1-8任一项所述的电池成组方法，其特征在于，所述挤压力为100～500kgf。
10.一种动力电池包，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的电池成组方法制成，包括电池箱(200)和多个电连接的电池单体(100)，多个所述电池单体(100)通过充电膨胀后的所述挤压力固定在所述电池箱(200)内。
11.根据权利要求10所述的动力电池包，其特征在于，所述电池箱(200)底部设有多个卡槽，每一所述电池单体(100)的底部设置于所述卡槽中。
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