CN212907904U - 用于电池堆叠的间隔物和包括该电池堆叠的电池模块 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于布置在电池堆叠的电池单元之间的间隔物和包括该电池堆叠的电池模块。该间隔物包括矩形框架主体和成对的定位元件，所述成对的定位元件从框架主体的平面垂直地升起并且在公共的第一纵向边的两个拐角上延伸。

Description

用于电池堆叠的间隔物和包括该电池堆叠的电池模块

技术领域

本申请涉及用于布置在电池堆叠的两个棱柱形电池单元之间的间隔物。本申请还涉及包括电池堆叠的电池模块，该电池堆叠包括电池单元和间隔物的交替布置。

背景技术

近年来，已开发了使用电力作为运动源运输货物和人员的车辆。这样的电动车辆是使用储存在可再充电电池中的能量由电动马达驱动的机动车。电动车辆可以仅由电池提供电力，或者可以是由例如汽油发电机提供电力的混合动力车辆的形式。此外，车辆可以包括电动马达和传统内燃机的组合。一般而言，电动车辆电池(EVB)或牵引电池是用于为电池电动车辆(BEV) 的推进提供电力的电池。电动车辆电池与起动电池、照明电池和点火电池不同，因为它们被设计为在持续的时间段内供应电力。可再充电电池或二次电池与一次电池不同在于它能重复地充电和放电，而一次电池仅提供化学能到电能的不可逆转换。低容量可再充电电池用作诸如蜂窝电话、笔记本计算机和便携式摄像机的小型电子设备的电源，而高容量可再充电电池用作混合动力车辆等的电源。

一般而言，可再充电电池包括：电极组件，包括正电极、负电极和插置在正电极与负电极之间的隔板；容纳电极组件的壳体；以及电连接到电极组件的电极端子。电解质溶液被注入到壳体中，以便使电池能够经由正电极、负电极和电解质溶液的电化学反应进行充电和放电。壳体的形状，例如圆筒形或矩形，取决于电池的预期用途。经由其在膝上型计算机和消费电子产品中的使用而广为人知的锂离子(和类似的锂聚合物)电池在处于开发中的最近一批电动车辆中占据主导地位。

可再充电电池可以用作由串联和/或并联联接的多个单位电池单元形成的电池模块，从而提供高能量密度，特别是，给混合动力车辆的马达驱动提供高能量密度。也就是，电池模块通过取决于所需的电力的量并且为了实现高功率可再充电电池而将多个单位电池单元的电极端子相互连接来形成。特别是，矩形电池单元通常作为紧凑电池堆叠提供在共用的电池模块外壳内。所述电池堆叠可以包括一对刚性端板以及例如放置在相邻电池单元之间的若干冷却板。

电池单元在常规操作期间可能例如由于温度变化而膨胀。在膨胀的情况下，膨胀力可以沿着电池堆叠朝向一对端板传递并累积。因此，端板通常被加固以承受机械应力并减少端板的弯曲。然而，布置在电池堆叠两端靠近端板的电池单元上仍可能存在显著的机械应力。由此，可能增加单元老化。为了减小由膨胀引起的机械应力，可以在电池单元之间布置间隔物，从而至少部分地补偿膨胀力。

例如，EP 1701404 B1涉及包括多个棱柱形电池单元和设置在其间的单元屏障的电池模块。具体地，不同强度的单元屏障被放置在电池单元之间，从而避免归因于膨胀的模块变形。屏障可以具有穿过其的冷却通道。

US 9,023,504 B2涉及包括棱柱形电池单元和间隔物的交替布置的二次电池模块。每个间隔物包括：基础部分，接触矩形电池单元的侧表面；翼部分，从基础部分朝向相邻电池间隔物凸出并包围电池单元的小的侧表面的至少一部分；以及在翼部分上的紧固部分。紧固部分被设计用于将间隔物联接到相邻的间隔物。基础部分可以被设计成周边框架。电池单元可以在膨胀期间膨胀到框架所包围的自由空间中。

US 2017/0365837 A1公开了包括棱柱形电池单元和间隔物的交替布置的另一种电池模块。间隔物应被设计为与电池单元壳体的最大膨胀的区域对应。间隔物可以悬挂于电池单元壳体的外围边缘。

实用新型内容

本公开的实施方式涉及一种用于布置在电池堆叠的电池单元之间的间隔物。该间隔物包括：矩形框架主体；以及成对的定位元件，从框架主体的平面垂直地升起并且在公共的第一纵向边的两个拐角上延伸。

换言之，提供了用于由多个棱柱形(二次)电池单元组成的电池堆叠的间隔物。该间隔物将被布置在电池堆叠的相邻电池单元之间。该间隔物的目的是在电池单元之间建立空间，该空间允许补偿膨胀，特别是电池单元的中央部分的膨胀。由此，可以减小电池堆叠的端板和最外面的电池单元上由膨胀引起的机械应力，并且可以增加电池堆叠的寿命。机械应力可以更均匀地分布在电池堆叠的所有电池单元上。而且，所述成对的定位元件有助于电池堆叠的组装过程。借助于定位元件，间隔物被简单地附接到电池单元的一侧，这有助于制造过程的自动化。随着两个定位元件越过拐角，间隔物在电池堆叠中在水平方向和竖直方向上的位置被预先确定。

根据一个实施方式，框架主体的厚度在0.5mm至1.5mm的范围内。如果框架主体的厚度小于0.5mm，则间隔物可能不具有适当的机械稳定性，并且框架主体内提供的空间对于补偿电池单元的膨胀来说太小。如果框架主体的厚度大于1.5mm，则由于目前传统二次电池单元在正常操作条件下不延伸超过1.5mm，因此电池堆叠的重量和尺寸不需要地增大。

框架主体和定位元件可以一体地形成。由此，可以简化间隔物的制造过程，并且可以提高间隔物的机械稳定性。

根据另一实施方式，间隔物还包括距离元件，其被布置在第一纵向边上并且在与定位元件相反的方向上从框架主体的平面垂直地升起。距离元件具有在0.5mm至1.0mm的范围内的长度。换言之，距离元件定位在框架主体的第一纵向边的一侧表面上，该侧表面与定位元件从其突出的侧表面相反。这在相邻的电池单元之间创建了细的间隙，这允许了用于冷却电池堆叠的空气循环。

距离元件可以布置在第一纵向边的外边缘处。例如，距离元件可以是在两个定位元件之间连续延伸的被90°折叠的折叠部。此外，框架主体和距离元件可以一体地形成，特别是与上述定位元件一起一体地形成。这可以简化间隔物的制造过程并提高其机械稳定性。

根据再一实施方式，框架主体、定位元件和/或距离元件由塑料制成。优选地，间隔物的所有被提及的元件由相同的塑料制成。所述塑料可以具有刚性或弹性特性。

而且，粘合层可以提供在框架主体的面向与定位元件相同方向的侧表面上，特别是在框架主体的第二纵向边的侧表面上。在电池堆叠的组装过程期间，粘合层将接触电池单元的侧表面，间隔物通过其定位元件被放置在该侧表面上。因此，粘合层允许在电池堆叠内永久地固定间隔物的期望位置。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于车辆的电池模块。该电池模块包括电池堆叠，该电池堆叠包括如上所述的电池单元和间隔物的交替布置。

本公开的其它方面可以从以下描述中了解。

附图说明

通过参照附图详细描述示例性实施方式，特征对本领域普通技术人员将变得明显，附图中：

图1示出了关于根据一实施方式的包括电池堆叠的电池模块的一部分的分解视图；以及

图2示出了在组装图1的电池堆叠中使用的间隔物。

具体实施方式

通过参照以下对实施方式的详细描述及附图，可以更容易地理解本申请构思的特征和实现其的方法。然而，本申请可以体现为各种不同的形式，并且不应被解释为仅限于这里示出的实施方式。更确切地，该实施方式作为示例被提供，使得本公开将是全面且完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本申请的方面和特征。

图1示出了关于根据一示例性实施方式的包括电池堆叠110的电池模块 100的一部分的分解视图。电池堆叠110将被容纳在电池模块100的外壳中。为了简化，该图仅示出了所述外壳的底板120和侧部垫130。电池堆叠110 将被放置在底板120上。

电池堆叠110包括在一个方向上对准的多个电池单元10。一对端板12 锁定电池堆叠110。这里，每个电池单元10是棱柱形(或矩形)单元，单元的宽平坦表面堆叠在一起以形成电池堆叠110。每个电池单元10包括构造用于容纳电极组件和电解质的电池壳体13。电池壳体13由盖组件14气密地密封。盖组件14被提供有具有不同极性的正电极端子16和负电极端子18、以及排气口20。排气口20是电池单元10的安全装置，其用作通道，电池单元 10中产生的气体通过该通道被排放到电池单元10外部。电池壳体13的侧表面可以用绝缘箔22覆盖。相邻电池单元10的正电极端子16和负电极端子 18通过汇流条(未示出)电连接。因此，通过将多个电池单元10电连接成一捆，电池模块100可以用作电源单元。

电池堆叠110还包括多个间隔物50。间隔物50和电池单元10在电池堆叠110中交替地布置。图2是在组装图1的电池堆叠110中使用的间隔物50 之一的放大图。

示例性间隔物50具有矩形形状并包括框架主体52。框架主体52包围开口54，其目的将在下面更详细地说明。框架主体52包含第一纵向边52.1(也称为纵向边52.1)，其在电池堆叠110中位于盖组件14的高度处。框架主体52的第二纵向边52.2(也称为纵向边52.2)面对外壳的底板120。示例性间隔物50的第二纵向边52.2稍向内偏移，从而在间隔物50的底部提供小的间隙56。两个横向边52.3和52.4连接框架主体52的两个纵向边52.1和52.2。框架主体52的厚度，即纵向边52.1和52.2以及横向边52.3和52.4中的每个的厚度可以在0.5mm至1.5mm的范围内，例如，为约1mm。

间隔物50还包括一对定位元件60，该对定位元件60从框架主体52的平面垂直地升起到框架主体52的一侧并且在公共的第一纵向边52.1的两个拐角延伸。这里，定位元件60具有L形状，并且从框架主体52的平面延伸约5mm。如图1所示，在最终实现的单元堆叠110内，定位元件60在盖组件14上水平地定位，并且在电池壳体13的两个横向边上竖直地定位。因此，在电池堆叠110的组装过程期间，能容易地将间隔物50堆叠到电池单元10 上，这允许了工艺步骤的快速自动化。

此外，粘合层62提供在框架主体52的与定位元件60从其延伸的侧表面相同的侧表面上。这里，粘合层62提供在第二纵向边52.2的侧表面上。在间隔物50已被放置在电池单元10的侧面上之后，粘合层62粘附于电池壳体13的侧表面。

间隔物50还包括距离元件70，其布置在第一纵向边52.1上并且在与定位元件60相反的方向上从框架主体52的平面垂直地升起。例如，距离元件 70可以具有在0.5mm至1.0mm的范围内的例如约0.75mm的长度。根据示例性实施方式，距离元件70布置在第一纵向边52.1的外边缘处。示例性距离元件70具有弯曲的折叠部的形状。距离元件70在相邻的电池单元10之间提供小的蠕变距离(creepage distance)。一般而言，电池单元10在充电/ 放电的同时产生大量的热。产生的热积聚在电池单元10中，从而加速电池单元10的劣化。因此，电池模块100需要被冷却。

代替上述实施方式或除了上述实施方式之外，导热材料可以提供在分别处于外壳的底板120上的电池单元10的底侧。导热材料是用来增强单个电池单元10和提供在电池模块100的下部中的冷却系统之间的热接触。根据一个实施方式，电池堆叠110的主要部件，特别是电池单元10、间隔物50 和端板12，将伴随着施加压缩力而被组装。因此，示例性间隔物50的纵向边52.2可以稍向内偏移，从而在间隔物50的底部提供小的间隙56。在横向边52.3和52.4的下部处的自由端58.1和58.2将把施加到硬质电池单元10 的边缘的力传递到导热材料中，从而避免归因于机械应力的对电池壳体13 的损坏。而且，导热材料可以散布到间隔物50的底侧处的间隙56中，从而可以增大与电池单元10的电池壳体13的接触表面。导热材料可以被提供为例如由包括金属性颗粒的塑料材料组成的箔、层或垫。

在常规操作期间，电池单元10可能稍稍膨胀。膨胀量在电池单元10的侧表面的中央区域中将是最大的。因此，间隔物50的开口54将允许电池单元10膨胀。这避免或减少了电池堆叠110的两端处机械应力的累积。

框架主体52、定位元件60以及距离元件70可以一体地形成，即被提供为一件式部件。间隔物50的上述元件可以由相同的塑料制成，所述塑料可以是例如刚性塑料。

附图标记

10 电池单元

12 端板

13 电池壳体

14 盖组件

16 正电极端子

18 负电极端子

20 排气口

22 绝缘箔

50 间隔物

52 框架主体

52.1、52.2 框架主体的纵向边

52.3、52.4 框架主体的横向边

54 开口

56 间隙

58.1、58.2 横向边的自由端

60 定位元件

62 粘合层

70 距离元件

100 电池模块

110 电池堆叠

120 底板

130 侧部垫

Claims (10)

1.一种间隔物，该间隔物用于布置在电池堆叠的电池单元之间，其特征在于，该间隔物包括：

矩形框架主体；以及

成对的定位元件，从所述框架主体的平面垂直地升起并且在公共的第一纵向边的两个拐角上延伸。

2.根据权利要求1所述的间隔物，其特征在于，其中所述框架主体和所述定位元件一体地形成。

3.根据权利要求1所述的间隔物，其特征在于，其中所述框架主体的厚度在0.5mm至1.5mm的范围内。

4.根据权利要求1所述的间隔物，其特征在于，其中所述间隔物还包括距离元件，所述距离元件布置在所述第一纵向边上并且在与所述定位元件相反的方向上从所述框架主体的所述平面垂直地升起，所述距离元件具有在0.5mm至1.0mm的范围内的长度。

5.根据权利要求4所述的间隔物，其特征在于，其中所述距离元件布置在所述第一纵向边的外边缘处。

6.根据权利要求4所述的间隔物，其特征在于，其中所述框架主体和所述距离元件一体地形成。

7.根据权利要求4所述的间隔物，其特征在于，其中所述框架主体、所述定位元件和/或所述距离元件由塑料制成。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的间隔物，其特征在于，其中粘合层提供在所述框架主体的面向与所述定位元件相同的方向的侧表面上。

9.根据权利要求8所述的间隔物，其特征在于，其中所述粘合层提供在第二纵向边的侧表面上。

10.一种电池模块，其特征在于，该电池模块包括电池堆叠，所述电池堆叠包括如权利要求1-9中的任一项中限定的电池单元和间隔物的交替布置。

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