FR2979035A3 - Structure de module de batterie lithium-ion - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne une structure de module de batterie à lithium-ion, comportant un boîtier de batterie (3), qui contient une ou plusieurs cellules de batterie au lithium polymère (1) à emballage flexible, reliées en série et/ou en parallèle pour former un bloc de batteries. La structure comprend en outre une plaque de couvercle de batterie (5) soudée sur l'extrémité ouverte du boîtier de batterie, pour emballer le bloc de batteries dans le boîtier de batterie. La plaque de couvercle de batterie est équipée d'un ou plusieurs trous traversants (7), par lequel l'air présente dans le boîtier de batterie est évacué et le gaz inerte est injecté, après qu'une bille en acier (8) ait été maintenue dans chaque trou traversant pour sceller le boîtier de batterie.

Description

1 STRUCTURE DE MODULE DE BATTERIE LITHIUM-ION La présente invention concerne un module de batterie à lithium-ion, et plus particulièrement, une structure de module de batterie à lithium-ion. Actuellement, les batteries au lithium se trouvant sur le marché ont pu être classées en plusieurs sortes selon leurs matériaux d'emballage : batteries lithium-ion à boîtier en aluminium, batteries lithium-ion à boîtier en acier, et batteries lithium-ion en polymère et ainsi de suite. Dans celles-ci, les batteries lithium-ion à boîtier en aluminium/en acier présentent des avantages comme : les batteries ont une grande résistance structurelle, sont faciles à assembler, mais ayant une malléabilité plus faible comparée aux batteries lithium-ion polymère et, en raison de la grande résistance structurelle, il est difficile que la batterie libère le gaz s'y trouvant, ce qui peut conduire facilement à des accidents de sécurité tels qu'une explosion. Les batteries lithium-ion polymère sont caractérisées par : une configuration flexible, de meilleures performances en termes de sécurité, une meilleure conduction de la chaleur, une plus large plage de températures applicables, un courant de décharge plus élevé et ainsi de suite. Cependant, étant donné que leur emballage externe est fait d'un film d'emballage, il se perce facilement sous l'action d'une force externe. En outre, étant donné que les oreilles de plaque sont en forme de feuille, l'assemblage et la connexion des oreilles de plaque souples au corps de batterie ne sont pas faciles. Une batterie de puissance de lithium-ion, populaire sur le marché, se compose habituellement de plusieurs unités de batterie de grande capacité, connectées en série-parallèle. Cette approche d'ensemble présente les inconvénients suivants : 1- les coûts de remplacement ou de production pourraient être élevés lorsque se posent des problèmes en service ou concernant le contrôle de production ; 2- les batteries sont de grandes tailles du fait de leurs grandes capacités, les différences de température parmi différentes positions d'une batterie sont grandes, la chaleur produite est difficile à dissiper, ce qui résulte en une accumulation de la chaleur ; 3- en ce qui concerne la grande capacité, tout en cherchant à répondre à différentes exigences, les modules d'une même taille ne peuvent pas être universellement compatibles. Ainsi, il est nécessaire d'avoir plus de modules avec des tailles différentes pour différentes exigences, ce qui induit une augmentation intangible des coûts de développement. Afin de surmonter les inconvénients des technologies existantes, la présente invention fournit une structure pour des modules de batterie à lithium-ion de configuration raisonnable, ayant de meilleures performances en termes de sécurité, de meilleures performances de dissipation thermique, une plus longue durée de vie en service, une connectivité simple mais fiable, et une flexibilité. Dans la présente invention, la solution technique adoptée pour résoudre le problème technique est la suivante. Une structure de module de batterie à lithium-ion, comportant : un boîtier de batterie ; une ou plusieurs cellules de batterie au lithium polymère à emballage flexible contenues dans le boîtier de batterie ; un conducteur de connexion, monté sur le dessus des cellules de batterie au lithium polymère à emballage flexible pour connecter ensemble en série et/ou en parallèle les cellules de batterie au lithium polymère à emballage flexible, pour former un bloc de batteries au lithium ; des pôles positif et négatif, disposés sur le conducteur de connexion ; une plaque de couvercle de batterie, soudée sur l'extrémité ouverte du boîtier de batterie pour emballer les cellules de batterie au lithium polymère dans le boîtier de batterie ; des bornes de pôle positif et négatif, disposées sur la plaque de couvercle de batterie et soudées aux pôles positif et négatif ; dans laquelle la plaque de couvercle de batterie est équipée d'un ou plusieurs trous traversants, par lesquels l'air présente dans le boîtier de batterie est évacué et le gaz inerte est injecté dans le boîtier de batterie, après qu'une bille d'acier ait été intégrée dans chaque trou traversant pour sceller le module de batterie. La structure comprend en outre une soupape anti-explosion disposée dans la plaque de couvercle de batterie. La structure comporte en outre une sonde de tension disposée dans la plaque de couvercle de batterie.
Le bloc de batteries au lithium, se composant ici d'une ou plusieurs cellules de batterie au lithium polymère à emballage flexible, est maintenu dans le boîtier de batterie, et une gaine d'isolation est agencée sur la partie supérieure du bloc de batteries au lithium. Comme dans la présente invention, les cellules de batterie lithium-ion polymère 1 à emballage flexible et une double structure de scellage du boîtier de batterie 5 sont adoptées, la résistance du module entier est sensiblement augmentée, empêchant de cette manière les problèmes de dégradation des performances ou de mise au rebut du module de batterie provoqués par la rupture de l'emballage dans les coins ou en d'autres positions. Le rendement de production est ainsi amélioré. En outre, le module se compose intérieurement d'une ou plusieurs cellules de batterie de lithium-ion polymère à emballage flexible, qui pourraient être connectées en série, en parallèle, ou en série-parallèle, fournissant de cette manière une flexibilité au niveau de l'assemblage. De plus, les modules d'une même taille peuvent avoir diverses configurations, facilitant la généralisation de la standardisation des modules. En plus de ce qui a été dit ci-dessus, après une utilisation à long terme, il est difficile pour les batteries/modules lithium-ion conventionnels, produit par injection directe de l'électrolyte dans des boîtiers en aluminium/en acier conventionnels, d'empêcher l'infiltration d'eau, conduisant à une dégradation des performances et finalement une mise au rebut, ce qui ne permet pas d'atteindre la durée de vie en service prévue. Au lieu de cela, le module de batterie selon la présente invention est plein de gaz inerte et n'a pas d'air à l'intérieur, et contient le bloc de batteries composé des cellules de batterie de lithium-ion polymère à emballage flexible ; le double scellage de la présente invention peut effectivement et de manière significative améliorer les performances en termes de sécurité et la durée de vie du module de batterie. Dans la présente invention, dans la plaque de couvercle de batterie 5 est prévue une soupape anti-explosion 9, qui pourrait être ouverte sous l'effet de la pression d'une valeur comprise entre 2 et 3 kg pour libérer la pression, de manière que les performances de sécurité de la batterie soient sensiblement améliorées, et que le risque d'une explosion provoquée par une pression excessive soit éliminé. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de la présente invention ; - la figure 2 est une vue partielle en coupe de la présente invention ; - la figure 3 est une vue éclatée de la présente invention ; - la figure 4 est une vue schématique de la présente invention avec une sonde de tension. Comme représenté sur les figures 1, 2 et 3, la structure du module de batterie à lithium-ion selon la présente invention comporte un boîtier de batterie 3, qui contient une pluralité de cellules de batterie de lithium-ion polymère 1 à emballage flexible, au-dessus desquelles un conducteur de connexion 2 est monté pour connecter ces cellules ensemble en série et/ou en parallèle pour former un bloc de batteries lithium-ion. Les pôles positif et négatif 4 du bloc de batteries sont également agencés sur le conducteur de connexion 2. Une plaque de couvercle de batterie 5 est soudée sur l'extrémité ouverte du boîtier de batterie 3 afin d'emballer les cellules de batterie 1 de lithium-ion polymère à emballage flexible dans le boîtier de batterie 3. Les pôles positif et négatif 4 du bloc de batteries sont soudés aux bornes 6 des pôles positif et négatif agencées sur la plaque de couvercle de batterie 5. Deux trous traversants 7 sont prévus dans le boîtier de batterie 5. L'air contenu dans le boîtier de batterie 3 est évacué par ces trous traversants 7, et une bille d'acier 8 est enfoncée dans chaque trou traversant 7 pour sceller le boîtier de batterie 3. Les cellules de batterie lithium-ion polymère 1 à emballage flexible sont déjà scellées et ont de grandes performances. Comme dans la présente invention, les cellules de batterie lithium-ion polymère 1 à emballage flexible et une double structure de scellage du boîtier de batterie 5 sont adoptées, la résistance du module entier est sensiblement augmentée, empêchant de cette manière les problèmes de dégradation des performances ou de mise au rebut du module de batterie provoqués par la rupture du bloc dans les coins ou en d'autres positions. Le rendement de production est ainsi amélioré. En outre, le module se compose intérieurement de plusieurs cellules de batterie lithium-ion polymère 1 à emballage flexible, qui pourraient être connectées en série, en parallèle, ou en série-parallèle, fournissant de cette manière de la flexibilité dans l'assemblage. En outre, les modules d'une même taille peuvent présenter diverses configurations, facilitant la généralisation de la standardisation des modules, et épargnant de ce fait beaucoup de coût de développement. En plus de ce qui a été dit plus haut, après une utilisation à long terme, il est difficile pour les batteries lithiumion/modules conventionnelles produites par injection directe de l'électrolyte dans des boîtiers classiques en aluminium/acier d'empêcher l'infiltration de l'eau, ceci ayant comme conséquence la dégradation des performances et, finalement, la mise au rebut, ce qui ne permet pas d'atteindre la durée de vie en service prévue. Au lieu de cela, le module de batterie selon la présente invention est plein de gaz inerte et n'a pas d'air à l'intérieur, le contenu du bloc de batteries comprenant les cellules de batterie de lithium-ion polymère à emballage flexible. Le double scellage de la présente invention peut effectivement et de manière significative améliorer les performances en termes de sécurité et la durée de vie du module de batterie. Selon l'invention, une soupape anti-explosion 9 est prévue dans le couvercle de batterie 5 ; cette soupape pourrait être ouverte sous l'effet d'une pression d'une valeur comprise entre 2 et 3 kg pour libérer la pression, de manière à ce que les performances en termes de sécurité de la batterie soient sensiblement améliorées, et le risque d'une explosion provoquée par une pression excessive est éliminé. Dans la présente invention, une sonde de tension 10 est prévue dans la plaque de couvercle de batterie 5, de manière que le module de batterie puisse être directement connecté au panneau de protection ou au système de gestion, pour réaliser un échantillonnage et une surveillance de la tension, ce qui rend le fonctionnement aisé et approprié.
Dans la présente invention, le bloc de batteries comprenant les cellules de batterie lithium-ion polymère 1 à emballage flexible est maintenu à l'intérieur du boîtier de batterie 3, et une gaine d'isolation est arrangée sur la partie supérieure du bloc de batteries au lithium. Etant donné que les cellules de batterie internes sont directement en contact avec le boîtier de batterie 3 réalisé en aluminium ou en acier, le module de batterie présente une grande performance de conduction de la chaleur et de dissipation. La plaque de couvercle de batterie 5, faite d'aluminium ou d'acier est conçue avec deux bornes pour sortir les pôles positif et négatif 4 du bloc de batteries, l'ensemble est simple et fiable, et la sécurité et la durée de vie en service sont sensiblement améliorées. La gaine 11 d'isolation fournie pourrait effectivement empêcher que se produisent les risques potentiels en matière de sécurité, tels qu'un court-circuit provoqué par le contact entre les pôles positif et négatif du bloc de batteries et le boîtier de batterie 3. La structure du module de batterie à lithium-ion divulguée dans la présente invention a une configuration structurelle raisonnable, des performances de sécurité augmentées, une meilleure dissipation thermique, une plus longue durée de vie en service, et une connexion simple mais fiable et flexible. Elle pourrait être largement adoptée dans la production de batterie à lithium-ion.

Claims (4)

  1. REVENDICATIONS1. Structure de module de batterie lithium-ion, comprenant : un boîtier de batterie (3) ; un ou plusieurs cellules de batterie lithium polymère (1) à emballage flexible, contenues par le boîtier de batterie (3) ; un conducteur de connexion (2), monté sur le dessus des cellules de batterie lithium polymère (1) à emballage flexible, pour connecter ensemble, en série et/ou en parallèle, les cellules de batterie lithium polymère (1) à emballage flexible, pour former un bloc de batteries au lithium ; des pôles positif et négatif (4), disposés sur le conducteur de connexion ; une plaque de couvercle de batterie (5), soudée sur l'extrémité ouverte du boîtier de batterie (3), pour emballer les cellules de batterie lithium polymère dans le boîtier de batterie (3) ; des bornes de pôle positif et négatif (6), disposées sur la plaque de couvercle de batterie (5) et soudées aux pôles positif et négatif (4) ; dans laquelle, la plaque de couvercle de batterie (5) est munie d'un ou plusieurs trous traversants (7), à travers lesquels l'air présent dans le boîtier de batterie (3) est évacué et le gaz inerte est injecté dans le boîtier de batterie (3), après qu'une bille en acier (8) ait été incorporée dans chaque trou traversant (7) pour fermer de manière étanche le module de batterie.
  2. 2. Structure du module de batterie à lithium-ion selon la revendication 1, comprenant en outre une soupape anti-explosion (9) agencée dans la plaque de couvercle de batterie (5).
  3. 3. Structure du module de batterie à lithium-ion selon la revendication 1, comprenant en outre une sonde de tension (10) agencée dans la plaque de couvercle de batterie (5).
  4. 4. Structure du module de batterie à lithium-ion selon la revendication 1, dans laquelle le bloc de batteries au lithium, se composant d'une ou plusieurs cellulesde batterie lithium polymère (1) à emballage flexible, est maintenu dans le boîtier de batterie (3), et la structure comprend en outre une gaine d'isolation (11) disposée sur la partie supérieure du bloc de batteries au lithium.
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