TWI277231B - Secondary battery pack having configuration of alternative orientation - Google Patents

Description

1277231 、 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種具有交替方向結構的二次電池 組，且，特別是一種包含複數個電池匣的二次電池組，每 一個電池匣含有複數個電池單元裝置在其内。且每個電池 * 匣相互堆疊，所以，當這些電池匣做電路連結時，其相鄰 . 電池匣之電極端沒有相同電極在同一端，藉此，在電池匣 與電池匣之間獲得容易與安全的電路連結。 【先前技術】 最近，一種可充放電的二次電池被廣泛的使用在無線 行動裝置上作為功率源。同時，二次電池作為電動車與混 合動力電動車之動力來源之情況已引起相當大之注意，其 可用來解決使用石油的汽柴油引擎所造成的空氣污染問 題。 $ 小型的行動裝置使用一或複數個電池，舉例來說，每 個裝置上有三或四個電池。相反的，中或大型裝置，如汽 車，則需使用由複數個電池串接的電池組以獲得高輸出與 大容量。 一般來說，複數個電池作串聯或並聯置於一電池匣 -中，複數個電池匣再以電路連接方式彼此相連。依此方式， : 一電池組則被製造出來。 第一圖為一個具有四個電池置於其中的電池匣之範例 立體圖。 5 1277231 • 請參考第一圖，電池匣100包含一對附接在一起的框 架120與122。當框架120與122彼此分開時，電池單元 200與201位於框架120與122所形成的電池隔板130中， 並且在框架120與122附接在一起後，電池單元200與201 將會牢牢固定在框架120與122之電池隔板130中。電池 • 單元200具有一個電極頭（圖未示），可藉由位於電池匣100 • 上方的匯流排140與鄰接電池單元201做電路連接◦如第 一圖所示，電池單元200與201互相串接，但其亦可互相 • 並聯。電池單元電路分別連結至突出於電池匣100上端相 對側的陰極端15 0與陽極端16 0。 第二圖為習知電池組中複數電池匣之電路連接立體 圖。 請參考第二圖，複數個電池單元（圖未示）如第一圖之 形式置於電池匣101、102、103...110中。電池匣101之上 端相對侧具有一陰極端151與一陽極端161。為了實現電 • 池匣101、102、103··· 110之間的電路連接，第一個電池匣 101係以相互面對面方式堆疊於第二個電池匣102上，所 以第一個電池匣101的陰極端151與第二個電池匣的陽極 端162相鄰。電池匣101、102、103.·· 110之間的電路連接 由匯流排桿170來完成。匯流排桿170以焊接方式固定於 電池匣各端。同樣地，第二個電池匣102以互相面對方式 : 堆疊於第三個電池匣103上，所以並使第二個電池匣102 的陰極端15 2與第三個電池匣的陽極端16 3相鄰。以同樣 方式，其餘電池匡104…110以面對面方式一個個相互堆 •1277231 • 疊。第一個電池S 101之陽極端161與最後一個電池匡 110之陰極端150皆連接至電池管理系統（BMS)，其在圖 式上並未顯示。電池匣101，102，103···110 —個接著一 個堆疊而成，同時，如前所述電池101，102，103··· Π0 為面接形式，因此，一個具有複數個電池單元彼此串接之 • 南輸出電池組3 0 0即完成。 . 然而，因兩臨接電池匣（舉例來說，電池匣101與102) 之間陰極端151及陽極端162的連接距離非常小，以及介 ® 於端點連接部（第一個連接部）401用來連接鄰接電池匣 : 101與102的端點與其他端點連接部（第二個連接部）402 用來連接鄰接電池匣103與104距離也非常小，所以，前 ’ 述結構之電池組300具有以下問題： :： 第一點，連接端子將會有困難。每個電池匣的厚度幾 乎與電池單元相等。所以，當電池匣一個堆疊一個而成 時，鄰接電池匣之間的端點連接長度會非常小。結果，連 _接端子的過程（端子間係非常靠近）及形成端子連接部但 卻不會影響鄰接端子連接部之過程需要花費很多時間與 高精度要求，因此將會顯著的降低電池組生產效率。 第二點，當這些端子彼此用電路線連接，電池組的結 構會非常複雜。除此之外，電路線可能會彼此連接且會發 生電路線互相干擾。 ；： 第三點，端子連接部集中在電池組的一邊。結果造成 第二個端子連接部在第一個端子連接部附近構成◦因此， 電子突波的機率會很高。 1277231 .綜上所述，常見的電池組有許多結構上的問題，因此， 必須用一個新的結構用來解決電池組的問題。 【發明内容】 因此，本發明的目的為排除前述習知技藝所遇到之問 •題。 發明者提出了各種不同的實驗及研究，並發現當第一 個與第二個電池匣一個堆疊著一個時，會使得第一個與第 • 二個電池匣電極端間的角度方向會達到90度或更多，鄰 接第二個電池匣的第三個電池匣電極端也被安排如同第 一個電池匣電極端的方向，以電路方式互相連接，第二個 與第四個電池匣的電極端也是以電路方式互相連接，其方 ~ 向安排如同第二個電池匣臨接至第三個電池匣的方式，介 於連接端子的連接長度以及端子連接部之間的距離會增 加至一個電池匣的厚度，端子連接部沒有集中在電池組的 I 同一邊，因此，電池組將會很容易生產，生產效率也會提 高，生產電池組時的安全性也會顯著提升。 根據本發明，上述及其他目的可藉由提供一電池組， 其包含複數個相互堆疊電池匣，電池匣彼此以電路方式互 相連接，其中，且以一種交叉方向的方式堆疊而成，與第 - 一個電池匣鄰接之第二個電池匣電極端需為90度或更高 :: 角度面向第一個電池匣的電極端，且與第二個電池匣鄰接 的第三個電池匣電極端係以如同第一個電池匣電極端的 方向設置，且其中第一個電池匣電極端分別地以電路方式 1277231 - 連結至第三個電池匣電極端，第二個電池匣電極端分別地 以電路方式連結至第四個電池匣電極端，且，依此類推最 後一個電池匣電極端分別地以電路方式連結至隔鄰電池 匣電極端。 較佳的是，電極端和鄰接電池匣電極端之間的角度方 • 向為180度。在此情形下，第一個電池匣與第二個電池 匣為一個堆疊於另一個，使得第二個電池匣的前方和第二 個電池匣後方相鄰。因此，電池匣180度的交叉方向擺置 *將容易實行。 堆疊在電池組中的電池匡數量並無特別限制。電池匡 數量取決於想獲得的電池輸出。舉例來說，4到20個電 池匣可堆疊在一起組成一電池組。 同樣地，電池匣的結構並沒有限制，只要當電池單元 是以電路方式彼此連接時，複數個電池單元係裝置於每個 電池匣中。裝置於每個電池匣中電池單元的數量並無特別 φ 限制。裝置於每個電池匣中的電池單元可互相串接，或是 在電池單元串接後並聯。較好的情況，電池單元彼此互相 串接。 裝置於每個電池匣中電池單元均可充放電。較佳的 是，利用可積聚高電流密度的方形電池或是袋形電池作為 -電池單元。甚者，較佳的是，利用袋形電池作為電池單元。 : 每一個電池單元具有一陰極、一陽極、一分隔薄膜及 裝置於一封閉單元座的電解質。一電極配件包含一介於薄 膜形陰極與陽極之多孔分割薄膜，且陽極可纏繞，或陰極 1277231 - /分隔薄膜/陽極結構之全電池或雙電池可序列式的一個 個堆疊而成。現行塗佈在陰極與陽極的活性材料並無特別 限制。較佳的是，陰極活性材料以鋰猛基氧化物所構成具 有高安全性，且陽極活性材料由碳所構成。較佳的電池單 元為一個鋰電池或是一個鋰聚電池。 • 介於電池匣電極端的電路連接係使用導電金屬棒，電 路線或印刷電路板用來固定相對的電極端，舉例來說，焊 接，鉚接或螺絲固定。電池匣的電極端可電路連結成串 ® 接型式或電池匣的電極端電路連結成串接型式後再將電 池匣的電極端並聯連接。較佳的是，電池單元之電極端彼 此互相串接。 最後一個（第nth電池匣）電池匣以相反方向的方式 電路連結至隔鄰電池匣（n-lth電池匣）。依此方式，具 有不同方向的電池匣細彼此電路連接，因此，一電池組即 完成。 φ 本發明之電池組可做為一個高輸出功率，大容量之動 力來源。較佳的是，本電池組可被用做電動車或混合動力 電動車之動力來源。 【實施方式】 現在，本發明的較佳的實施方式將會參照圖示作詳細 描述。這裡必須注意本發明的範圍並不僅限制於此實施方 式的說明而已。 第三圖為本發明之一實施例圖，其係描述電池組内部 1277231 _ 電池匣之電路連接狀態。第四圖為由堆疊電池匣組成之一 電池組之立體圖，電池匣之其中一個顯示在第一圖，結構 顯示在第三圖。為助於容易了解，在第四圖中的電池匣彼 此間並無電路連接。 請參考第三及四圖，電池組300包含十個以180度交 - 替方式互相串接的電池匣。具體地來說，第一個電池匣 . 101的陰極端151與陽極端161與第二個電池匣102的陰 極端15 2與陽極端16 2係以相反方向設置。另一方面， • 第三個電池匣103的陰極端153與陽極端163與第一個電 池匣101的陰極端151與陽極端161排於相同的方向。同 樣地，第四個電池匣104的陰極端154與陽極端164與第 二個電池匣102的陰極端152與陽極端162排於相同的方 j 向。此類電極端的交替方式對於所有電池匣均相同。因 此，奇數電池匣電極端101、103、105、107及109與偶 數電池匣電極端102、104、106、108、及110以180度 I 相反方向彼此交替排列。 第一個電池匣101的陽極端161連接至電池管理系統 (BMS)，這裡並無顯示在圖式上。第一個電池匣的陰極端 151經由匯流排桿170連接至第三個電池匣103的陽極端 163。第三個電池匣103的陰極端153連接至第五個電池 : 匣10 5的陽極端16 5。因此，端點（舉例來說，陰極端151 :: 及陽極端163)間的連接長度至少會比顯示在第二圖中一 個電池匣來的大。同樣地，介於第一個端子連接部401 及第二個端子連接部402的距離至少會比顯示在第二圖 / 1277231 中一個電池E來的大。由 與介於端子連接邻沾入 "於包極端的連接距離 容易完成以及連L:: 加，因此’電極端的連接會 -第：Ϊ:間的干擾可減少至最低。 池昆105、第七個電：弟二，池11 103、第五個電 電路連接，第九個1G7與弟九個電池E 109彼此做 對方向的第十個電^關9的陰極端159連接至與其相 用—個已延長長;^ S 11G的陽極端160。這種連接可使 的形狀並I限制;V匯流排桿171來完成。匯流排桿171 第九個電邮^要夠長能1^匯流排桿⑺電路連接 m4_ 及第十個電池匣110即可。

乐十個電池匣丨 — 1 J E 106、第四個電池Γ $八個電池® 108、第六個電池 接也是如同上述的104與第二個電池匣102之間的連 1〇2陰極端152達田述方式來完成。最後，第二個電池匣 因此，電池电池官理系統（圖未示）。 著減少 顯 本發明在上文中 術者 應理解的是，/已以較佳實施例揭露，然熟悉本項拮 讀為限制本發^之t實施例僅用於描繪本發明，而不應阁 效之變化與^換，^圍。應注意的是，舉凡與該實施例考 本發明之保護範岣應設為涵蓋於本發明之範疇内。因叔 準。 槐®當以了文之申請專利範圍所界定者衾 乂上述所提I貞 、而易見的描述’根據本發明提出的電列 兩側，所以，t池广子連接部分布於 電池組300的相對 少。也，、'、且可被易於製造同時電子突波機率可 '1277231 - 組是藉由鄰接電池匣的電極端以90度或以上的交替方向 排列所構成，較佳的是，以180度反向方向來排列。因此， 介於電路連接端的連接長度及端子連接部之間的距離可 增加至少一個電池匣的厚度而增加，所以，電池匣之間的 連接可容易完成，同時可以預防連接元件間的彼此干擾。 • 而且，端子連接部並非集中在電池組的同一邊，所以，電 • 子突波機率可顯著減少。 ®【圖式簡單說明】 , 上述及本發明的其他對象、特徵與其餘優勢將會從以 下結合圖式之詳細描述獲得清楚認知，其中： ’ 第一圖為一個具有電池置於其中的電池匣之範例立 ： 體圖。 第二圖為習知電池組中複數個電池匣之電路連接立 體圖。 φ 第三圖為本發明之一實施例圖，其係描述電池組内部 電池匣之電路連接狀態。 第四圖為由堆疊電池匣組成之一電池組之立體圖，電 池匣之其中一個顯示在第一圖，結構顯示在第三圖。 ：- 【主要元件符號說明】 100、HU、102、103、104、105、106、107、108、109、110 : 電池匣 120、122 :電池匣框架 13 ；1277231 蠓 - 150、151、152、153、154、155、159 :陽極端 160、161、162、163、164、165、167 :陰極端 170、171 :匯流排桿 200、202 :電池單元 300 :電池組 • 401、402 :端子連接部

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Claims (1)

1277231 十、申讀專利範園·· h種電池組，包含複數個電池g， 個’且該些電池Μ之間以電路連接，^始食疊另_ ，二該些電池厘以不同方向方式相互堆疊，遍松 二，鄰之-第二電池£之複數個電極端，厂-電池Ε之複數電極端之間需具有9 、與该第 度以上之角度，且盥爷第_中 又之角度或9C Ε，其複數個電極端係以該第一卑二琶池 樣的方向設置，I 域魏個電極端同 = 分取電路方式連 數個電Si: 電極端，該第二電池匡之複 數個路方式連接至一第四電池匿之複 路“::最後H切之複數電極端分別以電 2.如電池Ε之複數個電極端。 月專利摩巳圍第1項之電池龟，苴由_ 複數電極端間的方向夾角為180度广些隔鄰電池 .有°複:::3第1項之電池組，其中，每個電池匣具 電池元裝置於其中，該些電池單元可為方型 4.如申請專利範圍第3項之電 為鋰聚電池。 、、、/、中，該些電池單元 5·如申請專利範圍第丨項 有複數個電池單元裝置於其中二 =、二= 式連接或是該些電池單元串接後剑；早凡以串接方 15 ；Ί277231 % ▲ 6.如申請專利範圍第1項之電池組，其中，該些電池匣複 數電極端間的電路連接可由複數個導電金屬棒、電路線 或一印刷電路板製成。 7.如申請專利範圍第1項之電池組，其中，該些電池匣之 複數電極端以串接方式電路連接，或是該些電池匣之複 數電極端以串接方式電路連接後並聯。 . 8.如申請專利範圍第1項之電池組，其中，該電池組可作 為如需要高輸出功率、大電容量之電動車或混合動力電 ⑩ 動車之動力源。

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