CN203242691U - 动力型锂离子电池组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种动力型锂离子电池组，其通过将铆接这一高可靠性技术手段有效实施在电池组的组装上，在负极与端盖之间的密封铆接的同时顺带将串并联组装用的串并联联接片一并铆的方式，即单体电池未全部制造完成时串并联联接已组装完成，即降低了电池组的生产成本，有提高了可靠性和生产效率。

Description

动力型锂离子电池组

技术领域

本实用新型涉及新能源锂离子动力型电池和蓄能电站电池组有关的化学电源技术领域，尤其是指一种适用于风能和太阳能的贮能以及动力用的大容量的动力型锂离子电池组。

背景技术

目前，风能，太阳能的利用得到了迅猛发展。但是，上述产能装置有产生电能不够稳定、易对电网产生冲击的缺点。因此为了保证其更好的应用，建立相应的蓄能电站势在必行，对应的则需要可靠性高的大容量锂离子电池用于蓄能，以贮存风能，太阳能所产生的电。蓄能电站对电池的要求很高，比如高可靠性以及长使用寿命（10年以上）等。而大容量的圆柱形锂离子电池具有高能量密度（≧130wh/kg）、制造工艺简单等优点不失为一个合适选择。

无论是蓄能电站的电池组还是动力汽车电池组，均是高电压高容量，因此需要用大量单体电池进行多个串或并联联接以达其电性能要求，例如电动大客车，一般电压要求576Ⅴ，80Ah,576Ⅴ电压需要180组磷酸铁锂型电池进行串联联接来达到，对于80Ah的容量，可由2个40Ah或3个27Ah的单体电池并联来达到。

电池组组装技术是有效发挥单体电池电性能的关键，好的组装方法及技术可以提高电池组的安全性能和使用寿命，现有的组装技术是在单体电池制造完成后，将单体电池的正极及负极用连接片进行串联或并联联接完成组装，通常采用的联接方法有用螺栓螺母对联接片与进行联接固定，也有用激光焊接方法将联接片与进行联接固定，还有用电阻焊接方法或电磁高能量焊接方法联接固定，但是上述方法各有缺陷，依然无法满足现有需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服了上述缺陷，提供一种适用铆接技术的动力型锂离子电池组。

本实用新型的目的是这样实现的：一种动力型锂离子电池组，它包括串并联连接片及多个电芯；所述电芯包括壳体、正极连接柱、端盖板及负极极柱；其中，壳体呈筒状，壳体一端封闭，另一端适配所述端盖板密封；于壳体封闭的一端设有底盘孔及注液孔，所述注液孔外设有所述正极连接柱，所述端盖板中设有通孔，通孔套接有所述负极极柱；所述多个电芯的正极连接柱与负极极柱通过串并联连接片相连实现串联或并联，所述串并联连接片对应负极极柱及正极连接柱均设有通孔；所述负极极柱将所述串并联连接片及端盖板铆接固定；所述串并联连接片套接于正极连接柱上并与其焊接；

上述结构中，所述负极极柱在铆接过程中形成有一圈凸台压合所述串并联连接片及端盖板；所述负极极柱的凸台与串并联连接片之间还设有垫片；

上述结构中，所述负极极柱由铜或铝材料制成；所述串并联连接片由铝或铜或镍材料制成；所述垫片由镀镍铜材料制成；

上述结构中，所述负极极柱与端盖板之间设有绝缘片；所述负极极柱的截面呈T字形，所述绝缘片的截面呈工字形，工字形截面的绝缘片套接于端盖板的通孔中，绝缘片中空套接负极极柱，负极极柱较宽一端位于壳体内侧，且该端外尺寸大于绝缘片开孔；

上述结构中，所述串并联连接片于相邻壳体间形成有凹凸部。

相比于常见的动力型锂离子电池组的结构，本实用新型的有益效果在于提供了一种电池组结构，从而可将铆接这一高可靠性技术手段有效实施在电池组的组装上，通过在负极极柱与端盖之间的密封铆接的同时顺带将串并联组装用的串并联联接片一并铆的方式，即单体电池未全部制造完成时串并联联接已组装完成，即降低了电池组的生产成本，有提高了可靠性和生产效率。

附图说明

下面结合附图详述本实用新型的具体结构

图1为本实用新型技术方案应用在多体并联情况下的结构示意图；

图2为图1中俯视结构示意图；

图3为本实用新型技术方案应用在多体串并联情况下的结构示意图；。

1-串并联连接片；3-壳体；11-凹凸部；12-通孔；31-负极极柱；32-垫片；33-绝缘片；34-端盖板；35-注液孔；36-底盘孔；37-正极连接柱；38-凸台。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1-3，本实用新型提供了一种动力型锂离子电池组，它包括有串并联连接片1及多个电芯。所述电芯包括壳体3、正极连接柱37、端盖板34及负极极柱31。

其中，电芯的壳体3呈筒状，根据实际需要可以为圆筒状或方桶状。壳体3一端封闭，另一端适配所述端盖板34密封。于壳体3封闭的一端设有底盘孔36及注液孔35，壳体3封闭的一端在注液孔35外设置所述正极连接柱37。而在端盖板34上、通常是中部设有通孔，通孔套接所述负极极柱31。

而多个具有上述特征的电芯放置在一起后，通过在其正极连接柱37与负极极柱31之间设置串并联连接片1，进而实现多个电芯之间的串联或并联，形成电池组。

为了方便上述串并联，串并联连接片1对应负极极柱31及正极连接柱37均设有通孔12。串并联的单体电芯的负极极柱31将配置用于串并联的串并联连接片1与自身端盖板34铆接固定，而另一极的串并联连接片1则套接在正极连接柱37上并与其焊接，由此完成多个电芯之间串并联的连接。

对应的，本实用新型还提供了一种配套上述动力型锂离子电池组结构的动力型锂离子电池组的制造方法，它包括步骤：

A）、取多个电芯的壳体，按串联/并联的需求安排壳体的封闭端与密封有端盖板端的方向，并将多个电芯的壳体并排设置；

B）、根据串联/并联的需求于并排放置的相邻电芯的壳体端部设置串并联连接片，所述串并联连接片对应套接于负极极柱内；

C）、将负极极柱、串并联连接片及端盖板铆接；将电芯的壳体的封闭端上的正极连接柱与串并联连接片焊接；

D）、通过电芯的壳体的封闭端上注液孔向壳体内注液。

综上可见，本实用新型提供了一种动力型锂离子电池组结构及制造方法，将铆接这一高可靠性技术手段有效实施在电池组的组装上，通过在负极极柱与端盖之间的密封铆接的同时顺带将串并联组装用的串并联联接片一并铆的方式，即单体电池未全部制造完成时串并联联接已组装完成，即降低了电池组的生产成本，有提高了可靠性和生产效率。

下表显示了几种联接方法的优缺点的对比。

通常，在上述动力型锂离子电池组结构中，负极极柱31在铆接过程中会形成有一圈凸台38，该凸台38压合所述串并联连接片1及端盖板34。最佳的，在所述负极极柱31的凸台38与串并联连接片1之间还设有垫片32。

对应的，在上述动力型锂离子电池组的制造方法的步骤C中，首先在串并联连接片1上放置垫片32，进而对负极极柱31施加铆接力，负极极柱31在高压力的铆接压力下，负极极柱的外缘被挤压，被挤压部外径变小，下部外径由此变大形成凸台38，从而产生压力将串并联连接片1、垫片32及端盖板34压合形成铆接。

较佳的，在上述动力型锂离子电池组结构中，负极极柱31与端盖板34之间设有绝缘片33。且负极极柱31的截面呈T字形，绝缘片33的截面呈工字形，工字形截面的绝缘片33套接于端盖板34的通孔中，绝缘片33中空套接负极极柱31，负极极柱31较宽一端位于壳体3内侧，且该端外尺寸大于绝缘片33开孔，进而使得负极极柱31可当作一个铆钉使用，将串并联连接片1、端盖板34、垫片32和绝缘片33铆接。

对应该结构，在上述动力型锂离子电池组的制造方法的步骤A前还包括步骤：将于端盖板的通孔中套接截面呈工字形的绝缘片，绝缘片中空，将T字形截面的负极极柱由壳体内部穿过绝缘片中空部，负极极柱较宽一端位于壳体内侧，且该端外尺寸大于绝缘片开孔，而后将端盖板密封于壳体的开口端。在继续制造方法的后续步骤，完成铆接。

较佳的，在上述动力型锂离子电池组结构中，所述串并联连接片1于相邻壳体3间形成有凹凸部11，该凹凸部11具有缓冲作用，可防止电池在汽车上的振动时，串并联连接片直接对极柱事假过大的拉力（张力），增加了该凹凸部11后，当振动过于激烈，过大的拉力（张力）会将凹凸部拉直，因而不会对极柱造成损害。该凹凸部由制造方法中对串并联连接片折弯而形成。

基于本实用新型提供的技术方案，特别是结构上的铆接技术有利于解决多电芯串并联连接过程中铜铝过渡问题，所谓铜铝过渡问题即寻常的锂离子电池通常正极连接柱用的是铝，负极连接柱用的是铜，若串联联接，串并联连接片用铝或铜，均会造成铜和铝的直接接触，造成铜铝过渡，即铜和铝的接触面产生铜铝合金层，该合金层是绝缘体，由此铜和铝的接触面的电阻变大，最终造成电流无法通过而断开。而本实用新型技术中，正、负极极柱可依然由铝或铜材料制成，串并联连接片则同样可用铝或铜或镍等金属，但优选导电率高，价格低的铝片，铝的串并联连接片与铜的负极极柱连接时，负极极柱的垫片选用镀镍铜材料，铜的负极极柱铆接面压在镀镍铜的垫片上，镀镍铜的垫片压在铝的串并联连接片上，几者之间进行铆接，这样镍镀层与铝的串并联连接片相接触，避免了铜和铝的直接接触，从而避免了造成的铜铝过渡的问题。

本实用新型的动力型锂离子电池组同样适合于方型壳体的电芯的先组装后电池单体制造。

借由上述结构，本实用新型的动力型锂离子电池组具有先组装后电池单体制造的特点，其可广泛应用于将两个单体电池并联在一起的二联体，或做成三个单体电池并联在一起的三联体，甚至四联体甚至更多的应用。如图3就是一个2组3个单体电池并联后再串联形成动力型锂离子电池组的示意。

电池组组合制造具体实施例：

以电动大巴车为例：总电压要求576Ⅴ，容量要求80安时（Ah）,这需要180组磷酸铁锂型电池进行串联联接来达到，对于80Ah的容量，可由2个40Ah单体电池并联达到，实际实施，采用换电池方式，用三个箱子电池串联连接，每个箱子192V（需要60组磷酸铁锂型电池进行串联联接来达到），80安时，即16度电，由2个40Ah单体电池并联达到，箱子尺寸为：348mm×552mm×830mm，可供电池放置空间：308mm×512mm×745mm，拟选直径为55mm，高度为245mm的圆柱电池，型号定为：55245，单体电池容量为40Ah，对于308mm，拟放置五层电池，总尺寸55*5=275mm，可以放入308mm的空间，对于512mm，用245mm放置两排，总尺寸490mm，可以放入512mm的空间，对于745mm，拟放置12排电池，总尺寸55*12=660mm,可以放入745mm的空间，所以总放置电池总数：五层*两排*12排=120只电池，这说明型号55245，40安时圆柱电池，两个并联后再60组串联连接，即达到要求，本实施例采取两个单电池的负极端盖先用连接片铆接好，连接片另伸出110毫米长（待用于与另两个并联好的电池组进行串联连接），再完成两个单体电池的制造（包括正负极极片制造，再与隔膜一起卷绕成卷绕体，再与正极端盖焊接，再与连接片铆接好的负极焊接好，再分别将连接片铆接好的两个负极端盖与铝圆柱壳体（内含卷绕体，端盖等）激光焊接为一体），如图4所示。由此方式进行60组两个并联好的电池组串联连接，达到电压要求192Ⅴ，容量80安时（Ah），16度电，即一个电池箱的电性能要求，再由三个这样的电池箱的串联达到电动大巴车总电压要求的576Ⅴ，容量的80安时（Ah）。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种动力型锂离子电池组，其特征在于：它包括串并联连接片及多个电芯；

所述电芯包括壳体、正极连接柱、端盖板及负极极柱；其中，壳体呈筒状，壳体一端封闭，另一端适配所述端盖板密封；于壳体封闭的一端设有底盘孔及注液孔，所述注液孔外设有所述正极连接柱，所述端盖板中设有通孔，通孔套接有所述负极螺柱；

所述多个电芯的正极连接柱与负极极柱通过串并联连接片相连实现串联或并联，所述串并联连接片对应负极极柱及正极连接柱均设有通孔；所述负极极柱将所述串并联连接片及端盖板铆接固定；所述串并联连接片套接于正极连接柱上并与其焊接。

2.如权利要求1所述的动力型锂离子电池组，其特征在于：所述负极极柱在铆接过程中形成有一圈凸台压合所述串并联连接片及端盖板；所述负极极柱的凸台与串并联连接片之间还设有垫片。

3.如权利要求2所述的动力型锂离子电池组，其特征在于：所述负极极柱由铜或铝材料制成；所述串并联连接片由铝或铜或镍材料制成；所述垫片由镀镍铜材料制成。

4.如权利要求1所述的动力型锂离子电池组，其特征在于：所述负极极柱与端盖板之间设有绝缘片；所述负极极柱的截面呈T字形，所述绝缘片的截面呈工字形，工字形截面的绝缘片套接于端盖板的通孔中，绝缘片中空套接负极极柱，负极极柱较宽一端位于壳体内侧，且该端外尺寸大于绝缘片开孔。

5.如权利要求1-4任意一项所述的动力型锂离子电池组，其特征在于：所述串并联连接片于相邻壳体间形成有凹凸部。

Images