CN221057546U - 电池托盘 - Google Patents

Abstract

在此公开了一种电池托盘，其中，充电/放电端子被插入其中的多个插入孔和用于空气流动的多个散热孔被形成在外罩的底部处，所述电池被容纳在所述外罩中，使得热量能够顺畅地流动通过所述散热孔，并且即便取决于所述托盘的中心或者外边缘，在所述电池被容纳在此处的位置方面存在差异，温度偏差也被减小。

Description

电池托盘

技术领域

该申请要求基于在2021年11月19日提交的韩国专利申请第10-2021-0160203号的优先权的利益。

本发明涉及一种能够在电池激活过程中改进温度偏差的电池托盘和一种用于使用该电池托盘制造电池的方法。

背景技术

当前市售的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等。其中，因为与镍基二次电池相比较几乎不发生记忆效应，所以锂二次电池由于它们的自由充电和放电、具有低的自放电率并且具有高能量密度的优点而备受瞩目。

这些锂二次电池主要使用锂基氧化物和碳材料分别地作为正电极活性材料和负电极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，单元单体被组合在该电极组件中，该单元单体具有在正电极集电器上涂覆有正电极活性材料的正电极板和在负电极集电器上涂覆有负电极活性材料的负电极板被布置成使得隔膜介于其间的结构；和外部材料，换言之，电池外壳，其用于将电极组件与电解质一起地密封和容纳。取决于电池外壳的形状，锂二次电池被分类成：罐型二次电池，其中电极组件被嵌入在圆柱形或者棱柱形金属罐中；和袋型二次电池，其中电极组件被嵌入在铝层压片的袋中。

同时，通过组装单体的过程和激活电池的过程来制造二次电池。在电池激活步骤中，电池被装载在托盘上，并且在激活所必要的条件下执行充电/放电和陈化。

在这个激活步骤中，由于在电池的充电和放电和高温陈化期间的化学反应，电池的自加热发生至高于设定温度的温度，并且因为电池的自加热可能引起电池性能的劣化，所以通过吹送空气通过电池，电池被冷却到适当温度，从而控制自加热。

图1是容纳多个传统圆柱形电池的传统电池托盘的顶视图。参考图1，传统电池托盘10设置有用于以恒定间距容纳多个电池的凹座12。这些凹座12分别地在X-方向(宽度方向)和Y-方向(纵向方向)上被以恒定间距形成，并且电池一个接一个地被容纳在这些凹座12中。

分隔壁11被安设在电池托盘10中，并且正方形凹座12被形成为在所有的侧上被分隔壁11包围。另外，充电/放电端子被插入其中的插入孔13被形成在底部中，并且充电/放电端子通过插入孔被电连接到存储在托盘内部的电池，使得电池能够在被存储在托盘中的同时在激活所必要的条件下被充电和放电。

同时，为了激活多个电池，电池托盘在容纳电池的多个托盘被堆叠的状态中执行激活步骤。在此情形中，传统电池托盘结构不具有顺畅的热量流动，由此取决于所容纳的电池的位置，引起了非均匀的冷却。

因此，有必要开发一项用于电池托盘的技术，当托盘被堆叠时，其能够改进在托盘的中心和外部中的热量流动以及在上部和下部中的热量流动。

发明内容

技术问题

本发明是为了解决现有技术的问题，并且它旨在提供一种新颖结构的电池托盘，其能够通过改进托盘的热量流动来改进根据电池的容纳位置的温度偏差。

技术方案

根据本发明示例性实施例的电池托盘是一种用于在电池制造过程期间容纳多个电池的电池托盘，并且在电池被容纳在其中的外罩的底部中，形成了充电/放电端子被插入其中的多个插入孔和用于空气流动的多个散热孔。

根据本发明示例性实施例的所述电池托盘包括分隔壁，所述分隔壁形成用于一个接一个地存储电池的多个矩形凹座。

在本发明的一个示例性实施例中，一个插入孔被形成在每一个凹座的所述底部处。

在本发明的一个示例性实施例中，所述插入孔被形成在所述凹座的所述底部的中心处。

在本发明的一个示例性实施例中，所述散热孔被形成在所述插入孔的外周边上。

在本发明的一个示例性实施例中，2到5个散热孔被形成在每一个插入孔的所述外周边上。

在本发明的一个示例性实施例中，所述散热孔的直径是3mm到12mm。

在本发明的一个示例性实施例中，所述外罩包括：所述底部；和侧壁，所述侧壁每一个从所述底部的四个边缘部竖直地延伸并且具有预定高度。

在本发明的一个示例性实施例中，多个侧壁散热孔被形成在所述侧壁中。

根据本发明示例性实施例的所述电池托盘具有能够在竖直方向上堆叠多个电池托盘的结构。

根据本发明示例性实施例的所述电池托盘使得所述电池托盘的顶侧打开，并且所述凹座允许圆柱形电池以立起状态被存储在所述凹座中。

本发明的电池的制造方法通过在所述电池托盘中容纳多个电池来执行激活过程。

有利的效果

本发明的电池托盘在底部处设置有散热孔，使得从电池产生的热量顺畅地流动通过散热孔，并且即便取决于托盘的中心或者外边缘，电池被容纳在此处的位置存在差异，温度偏差也被减小。

另外，就传统托盘而言，存在改进由于通过在托盘的中心部中具有不良热量流动对存储在相应的位置中的电池的冷却效率降低而可能引起电池劣化的问题的效果。

附图说明

图1是容纳多个传统圆柱形电池的传统电池托盘的顶视图。

图2是根据本发明示例性实施例的电池托盘的透视图。

图3是根据本发明示例性实施例的电池托盘的顶视图。

图4是示出根据本发明示例性实施例的其中电池托盘被堆叠的状态的图。

图5是在根据本发明的另一个示例性实施例的电池托盘的顶视图中的一个顶点的放大图。

图6是相对于本发明的示例2的托盘示出试验示例的温度测量结果的曲线图。

图7是相对于对照示例的托盘示出试验示例的温度测量结果的曲线图。

附图标记

10、100、200：电池托盘

110：外罩

112：侧壁

13、120、220：插入孔

130、230：散热孔

12、140、240：凹座

11、150、250：分隔壁

160：侧壁散热孔

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。首先，在该说明书和权利要求中使用的术语和单词不应该被解释为被限制于通常使用的含义或者词典的含义，而是应该基于本发明人已经适当地定义术语的概念从而以最佳方式描述本发明的原则，被解释为与本发明的范围一致的含义和概念。

因此，在本说明书中描述的示例性实施例和在图中示出的构造仅仅是本发明的最优选的示例性实施例，而不代表本发明的全部技术范围，从而应该理解，在提交该申请时可能存在能够替代它们的各种等同和修改。

在下文中，将参考图2到图4描述本发明的一个示例性实施例。

图2是根据本发明示例性实施例的电池托盘的透视图，图3是根据本发明示例性实施例的电池托盘的顶视图，并且图4是示出根据本发明示例性实施例的其中电池托盘被堆叠的状态的图。

参考图2到图4，在电池托盘100中，电池被容纳在其中的外罩110被形成为顶侧打开的正方形形状，并且多个电池可以以立起状态被容纳在其中。在电池托盘100中，充电/放电端子被插入其中的多个插入孔120和用于空气流动的多个散热孔130被形成在外罩110的底部处。

散热孔促进从电池产生的热量从托盘的中心部到外部的流动，并且当托盘被堆叠时，它促进热量从托盘堆的下部到上部的流动。因此，因为本发明的电池托盘促进在激活过程期间从电池发射的热量的流动，所以它减小了根据电池被容纳在此处的位置的在电池之间的温度偏差。并且在传统托盘结构中，在被容纳在托盘的中心中的电池的情形中，热量不移动到外侧并且原样停留，从而由于不能够被适当地冷却，电池性能可能劣化，并且也可以改进这种问题。

多个凹座140被设置在电池托盘100中从而以恒定间距容纳多个电池。这些凹座140分别地在X-方向(宽度方向)和Y-方向(纵向方向)上被以恒定间距形成，并且电池被一个接一个地容纳在这些凹座140中。

分隔壁150被安设在电池托盘100中，并且具有矩形形状的凹座140被形成为在所有的侧上被分隔壁150包围。分隔壁150被沿着电池托盘的宽度方向(X-方向)和纵向方向(Y-方向)形成。

凹座140允许圆柱形电池被保持在竖立的状态中。换言之，凹座被设计成使得圆柱形电池能够以立起状态被容纳在其中。在凹座的底部处，圆柱形电池被放置在竖立的状态中。

关于插入孔120，一个插入孔被设置在每一个凹座140的底部的中心处，并且电池的充电/放电端子能够被插入该插入孔中。

散热孔130促进在激活过程期间从电池产生的热量的流动，并且被形成在托盘的底部处。散热孔被形成在插入孔的外周边上，并且2到5个散热孔被形成在每一个插入孔的外周边上。

散热孔的直径是3mm到12mm，优选地4mm到10mm，并且更优选地5mm到9mm。散热孔的直径越大，托盘中的空气流动越顺畅，就热量流动而言这是有利的，但是如果散热孔的直径太大，则电池托盘的刚性可能减弱，从而散热孔的直径优选地在以上范围内。

同时，为了确保均匀的空气流动，如在图3中所示，单个凹座的底部中的散热孔的布置形式为散热孔被围绕凹座底部的四个顶点中的每一个布置。

外罩110在其中容纳多个电池，并且包括：底部；和侧壁112，所述侧壁112每一个从底部的四个边缘部竖直地延伸并且具有预定高度。

底部是接触容纳在外罩内部的电池的下表面的部分，并且具有矩形形状。在竖直方向上延伸的侧壁被分别地安设在底部的4个外侧上，所述4个外侧是在纵向方向上的左侧、在纵向方向上的右侧、在宽度方向上的左侧和在宽度方向上的右侧。

类似于底部，多个侧壁散热孔160被形成在侧壁112上以促进托盘的热量流动。这些侧壁散热孔160被形成在四个侧壁中的每一个上，并且侧壁散热孔可以被以恒定间隔彼此隔开。通过在侧壁上形成散热孔，从电池产生的热量能够流动通过托盘的侧部，这在实现本发明的目的时更有效。

参考图4，本发明的电池托盘具有能够在竖直方向上堆叠多个电池托盘的结构。

侧壁的高度高于分隔壁的高度，使得当电池托盘被堆叠在竖直方向上时，下托盘的分隔壁不妨碍上托盘的底表面。具体地，分隔壁的高度可以是侧壁的高度的50％到95％。

这种电池托盘可以通过工业热塑性塑料诸如工程塑料的注射模制来制造。当在考虑到本发明的分隔壁、插入孔和散热孔将用于制造电池托盘的模具的模腔制造成一定形状之后执行注射模制时，可以制造分隔壁、插入孔和散热孔被一体地形成在其中的电池托盘。

同时，本发明提供一种用于制造电池的方法，其通过容纳多个电池来执行激活过程。

激活方法可以包括：将电池初始充电到SOC 20％到60％的过程、对电池进行陈化的过程、和对电池进行完全充电和完全放电从而可以使用其中已经完成电池组装的电池的过程，并且因为激活过程的具体细节取决于已知方法，所以将省略进一步的描述。

因为本发明的电池托盘具有改进的热量流动，所以当在电池被容纳在本发明的电池托盘中的状态中执行激活过程时，存在通过使得温度增加速率和冷却速率均匀化来减小根据电池的容纳位置的温度偏差并且显著改进容量偏差的效果。

图5是根据本发明的另一个示例性实施例的电池托盘的顶视图。参考图5，分隔壁250被安设在本发明的电池托盘200中，并且正方形凹座240被形成为在所有的侧上被分隔壁250包围。分隔壁250被沿着电池托盘200的对角方向形成。与图2和图3所示示例性实施例的凹座相对比，在图5所示的示例性实施例中，凹座的布置被改变。即，图5所示示例性实施例的电池托盘被构造成凹座被旋转45°(即，沿着电池托盘200的对角方向面对面彼此接触)的形式，由此减少浪费的空间并且允许容纳更多的电池。

参考图5，最左列的最下凹座与在宽度方向上的下侧接触，并且接着的右列的最上凹座与在宽度方向上的上侧接触。以此方式，它被布置成凹座以锯齿形错列的形式，使得当比较两个相邻列时，一列与在宽度方向上的下侧接触并且另一列与在宽度方向上的上侧接触。换言之，并不是简单地置放一些行，这些行被布置在纵向方向上从而凹座的边缘在宽度方向上彼此相遇，而是通过在没有任何空闲的空间的情况下拼贴一个面向下的列和接着的面向上的列来将几个行布置在宽度方向上。结果，更多的凹座能够被布置在电池托盘上而不浪费空间，并且更多的凹座能够被布置在相同区域内。

在下文中，将通过示例性实施例等更详细地描述本发明。然而，因为在在该说明书中描述的示例性实施例中描述的构造仅仅是本发明的示例性实施例而不代表本发明的全部技术范围，所以应该理解在提交该申请时可能存在能够替代它们的各种等同和修改。

示例1

制备了如在图2和图3中所示电池托盘(外部尺寸为540mm x540mm，凹座的间距为30mm，并且凹座的总数为256)。在所制备的托盘的每一个凹座的底部处，形成了用于插入充电/放电端子的一个插入孔，并且围绕四个顶点形成了每一个具有5.6mm的直径的散热孔。

示例2

制备了其中示例1的电池托盘中的散热孔的直径被改变为7.0mm的电池托盘。

示例3

制备了其中示例1的电池托盘中的散热孔的直径被改变为8.4mm的电池托盘。

对照示例

制备了其中没有散热孔被形成在示例1的电池托盘中的电池托盘。

试验示例1：温度测量

具有21.45mm的直径的圆柱形电池被容纳在示例2的每一个电池托盘凹座中，并且在容纳电池的托盘被堆叠为5层的状态中对电池执行初始充电和高温陈化。

此后，在温度为25℃的环境中，随着时间测量在处于托盘堆的中心的第三层上的托盘的中心部和外部的环境温度，并且结果在图6中示出。

对于对照示例的电池托盘，如以上描述地执行相同的试验，并且结果在图7中示出。

参考图6和图7，在根据示例2和对照示例的两个托盘中，因为托盘周围的温度由于电池的自加热而增加，所以在此处测量温度的部分的温度在开始时示出增加的模式。

在示例2的托盘中，第三层的中心部的温度升高到72℃的最大值，第三层的外部的温度升高到67℃的最大值，并且在中心部和外部之间的温差具有5℃的最大值。另外，已经发现其中热量流动有利的外部在大致6个小时之后实现了温度平衡，并且就热量流动而言相对不利的中心部在大致8个小时之后实现了温度平衡。

在对照示例的托盘中，在第三层的中心部和第三层的外部之间的温差在已经经过大致4个小时之后是大致20℃，并且在已经经过大致17个小时之后是大致10℃，从而能够看到在中心部和外部之间的温差与示例2中的托盘相比较是大的。另外，示出了在热量流动在此处相对不利的中心部中，即使在17个小时已经逝去之后，温度增加趋势也继续，从而能够确认托盘的中心部具有不良的热量流动。

试验示例2：热量流动测量

对示例1到3的托盘测量DT_max，并且结果在表1中制表。DT_max指的是横跨托盘的整个体积的最大温差，并且DT_max越小，热量流动越好。

[表1]

	示例1	示例2	示例3
				DT_max	2.8	1.5	1.0

参考表1，能够确认散热孔的直径越大，DT_max值越小，从而使其就热量流动而言是有利的。

虽然以上已经通过有限的示例性实施例和图描述了本发明，但是它不限于此，并且对于本发明所属领域技术人员而言，在将要做出的权利要求的等同的范围和本发明的技术范围内，各种改变和修改都是可能的。

Claims (11)

1.一种电池托盘，所述电池托盘用于在电池制造过程期间容纳多个电池，其特征在于，充电/放电端子被插入其中的多个插入孔和用于空气流动的多个散热孔被形成在所述电池托盘的外罩的底部处，所述电池被容纳在所述外罩中。

2.根据权利要求1所述的电池托盘，其特征在于包括：

分隔壁，所述分隔壁形成用于一个接一个地存储电池的多个矩形凹座。

3.根据权利要求2所述的电池托盘，其特征在于，

对于每一个凹座，一个插入孔被形成在每一个凹座的底部处。

4.根据权利要求3所述的电池托盘，其特征在于，

所述插入孔被形成在所述凹座的所述底部的中心处。

5.根据权利要求1所述的电池托盘，其特征在于，

所述散热孔被形成在所述插入孔的外周边上。

6.根据权利要求5所述的电池托盘，其特征在于，

对于每一个插入孔，2到5个散热孔被形成在每一个插入孔的外周边上。

7.根据权利要求1所述的电池托盘，其特征在于，

所述散热孔的直径是3mm到12mm。

8.根据权利要求1所述的电池托盘，其特征在于，

所述外罩包括：

所述底部；和

侧壁，所述侧壁中的每一个从所述底部的四个边缘部竖直地延伸并且具有预定高度。

9.根据权利要求8所述的电池托盘，其特征在于，

多个侧壁散热孔被形成在所述侧壁中。

10.根据权利要求8所述的电池托盘，其特征在于，

所述电池托盘具有能够在竖直方向上堆叠多个电池托盘的结构。

11.根据权利要求1所述的电池托盘，其特征在于，

所述电池托盘具有打开的顶侧，并且

所述凹座允许圆柱形电池以立起状态被存储在所述凹座中。