软包电芯单元、相应的制造方法和电池包与流程

1.本发明涉及一种软包电芯单元和一种用于制造这种软包电芯单元的方法。此外，本发明还涉及一种相应的电池包。


背景技术：

2.近年来，随着新能源技术的发展以及新能源汽车的普及，用户在电池能量密度和续航里程方面提出了日益增长的需求，其中，软包锂离子电池由于其安全性好、重量轻以及设计灵活等优点受到了越来越多的关注。
3.但是，出于装配方面的考虑，通常将多个软包电芯布置在模组中，然后将模组布置在电池包中。针对每个模组均需要添加固定结构和连接部件，这导致电池模组的结构空间过大，从而占用了电池包的内部空间并且造成了空间浪费，由此明显降低了电池包的能量密度。此外，常规的模组具有多个从属部件，这也导致模组装配困难并且电池包的整体重量过大。


技术实现要素：

4.因此，本发明的目的在于提出一种改进的软包电芯单元，所述软包电芯单元能够避免传统的软包电池模组的结构空间过大的问题并且能够在现有的软包电芯的基础上简单地和成本有利地制造。此外，本发明的目的还在于提出一种相应的用于制造软包电芯单元的方法。本发明的目的还在于提出一种相应的具有软包电芯单元的电池包。
5.根据本发明的第一方面，提供一种软包电芯单元，所述软包电芯单元至少具有：
6.‑
壳体，所述壳体包括承载板和框架；
7.‑
布置在所述壳体内部的多个软包电芯，所述软包电芯分别通过相应的正极耳或负极耳相互连接并且由所述框架包围，
8.其中，所述承载板刚性地构造并且每个软包电芯独立地固定在所述承载板上。
9.相比于现有技术，根据本发明的软包电芯单元将每个软包电芯直接独立地固定在刚性构造的承载板上。在此，“软包电芯单元”不同于传统的模组概念。在传统的模组中，软包电芯彼此层叠地布置，并且需要复杂的结构件来实现多个软包电芯在模组中的组装，例如电芯支架、连接排、连接排固定支架、导向限位装置、端盖以及将这些构件组合到一起的紧固件等。在这种情况下，为了实现软包电芯的有效的热管理，在电芯之间还分别布置有间隔分布的热传导板、例如液冷板，以保证每个电芯均能够大面积地接触到热传导板。这不仅对于传统模组的结构设计提出了高要求，而且也在很大程度上浪费了结构空间并且增大了整体重量。与之相对地，在本发明的框架下，软包电芯单元理解为，所述软包电芯单元中的每个软包电芯独立地固定在刚性的承载板上，而不需要额外的结构件对软包电芯进行分隔或支撑。由此，既简化了结构设计，也避免由于使用过多结构件而导致的空间浪费，从而能够明显降低软包电芯单元的制造费用并且减小软包电芯单元的重量。此外，也能够极大地避免各个软包电芯之间的热量传递问题。
10.因此，根据本发明的软包电芯单元避免了传统的电池模组的复杂的和冗余的设计，减少了零件数量并且节省了结构空间，从而在整体上能够在电池包中布置更多的软包电芯，由此明显提升了电池包的成组效率和能量密度。此外，不需要对软包电芯进行结构上的改变。换言之，能够利用现有的软包电芯来制造根据本发明的软包电芯单元，这避免了软包电芯生产线的改变。因此，根据本发明的软包电芯单元能够简单地并且成本有利地制造。
11.根据本发明的示例性实施方式，所述承载板构造为金属板、尤其是铝板。
12.根据本发明的示例性实施方式，所述软包电芯以焊接的方式相互连接。
13.根据本发明的示例性实施方式，所述软包电芯分别串联连接，或者，所述软包电芯部分地并联连接之后串联连接。
14.根据本发明的示例性实施方式，所述软包电芯尤其借助于粘接剂、尤其是硅胶以粘接的方式材料结合地固定在所述承载板上。
15.根据本发明的示例性实施方式，所述软包电芯单元长形地构造；和/或，所述软包电芯以成至少一列的方式固定在所述承载板上；和/或，所述软包电芯的所述正极耳和所述负极耳布置在所述软包电芯的彼此相对置的端部上。
16.根据本发明的示例性实施方式，在所述承载板的背离所述软包电芯的一侧上设置有导热件，所述导热件配置成用于将所述软包电芯的热量从所述软包电芯单元中导出和/或将热量从外部导入到所述软包电芯中。
17.本发明的第二方面提出一种用于制造根据本发明的软包电芯单元的方法，所述方法至少包括以下步骤：
18.‑
提供软包电芯；
19.‑
将所述软包电芯固定到承载板上；
20.‑
分别将所述软包电芯在相应的正极耳或负极耳的部位上通过焊接连接起来；
21.‑
将框架以包围所述软包电芯的方式套装到所述承载板上。
22.本发明的第三方面提出一种电池包，该电池包具有根据本发明的软包电芯单元。
23.根据本发明的示例性实施方式，所述软包电芯单元配置成能够彼此堆叠地布置在所述电池包中；和/或，所述电池包具有热管理系统，所述热管理系统配置成用于调节所述软包电芯单元的温度；和/或，所述电池包具有加强梁，所述加强梁配置成用于防止所述软包电芯单元受到挤压；和/或，所述软包电芯单元在所述电池包中的布置适配于所述电池包的轮廓。
附图说明
24.下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括：
25.图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的软包电芯单元的示意图；
26.图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的软包电芯单元的俯视图；
27.图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的电池包的示意图；
28.图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于制造软包电芯单元的方法的流程图。
具体实施方式
29.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在此，出于简要性的原因，具有相同附图标记的元件在附图中仅标出一次。
30.图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的软包电芯单元10的示意图。
31.如图1所示，软包电芯单元10具有壳体1，所述壳体由承载板2和框架3组成。在壳体1内部布置有多个、示例性地三个软包电芯4。当然，本领域技术人员也可以按照需要设置其它数量的软包电芯。在此，这些软包电芯由框架3包围，从而保护软包电芯3免受外部污染的影响并且在一定程度上防止软包电芯3被挤压。
32.示例性地，软包电芯4构造为软包锂离子电芯。在此，软包电芯4示例性地由未示出的铝塑膜封装，由此能够有利地防止电芯内部的电解质泄露。但是，由于铝塑膜本身刚性较小或者说容易变形，软包电芯4的保持稳定形状的能力较差。
33.如图1所示，软包电芯4具有正极耳4.1和负极耳4.2，所述正极耳和负极耳示例性地分别布置在软包电芯4的彼此相对置的端部上。当然，也可以考虑正极耳4.1和负极耳4.2的另外的布置方式，例如布置在软包电芯4的相邻侧上或者同一侧上。正极耳4.1和负极耳4.2的灵活的布置方式能够适配于不同形状的软包电芯单元10。
34.如图1所示，各个软包电芯4分别通过相应的正极耳4.1和负极耳4.2相互连接。具体而言，在图1中示例性地，位于左侧的软包电芯通过负极耳与位于中间的软包电芯的正极耳电连接，并且位于中间的软包电芯的负极耳与位于右侧的软包电芯的正极耳电连接，从而实现了软包电芯单元10的软包电芯4的串联连接。另外，位于左侧软包电芯的正极耳和位于右侧的软包电芯的负极耳分别从框架3引出并且分别作为整个软包电芯单元10的正极和负极起作用。
35.如图1所示，在软包电芯单元10内部的软包电芯4分别串联连接，由此增大软包电芯单元10的成组电压。此外也可以考虑，软包电芯4中的部分软包电芯并联连接之后再与另外的软包电芯串联连接，由此能够在增大软包电芯单元10的成组电压的同时有利地增大软包电芯单元10的容量。当然，也可以根据所需要的单元电压和容量考虑本领域技术人员认为有意义的其它连接关系，例如并联连接或者先并联连接再串联连接。
36.示例性地，软包电芯4以焊接的方式相互连接，由此能够实现软包电芯4之间的稳定和持久的机械和电连接。针对所述焊接可以使用激光焊接或超声波焊接等。焊接区域位于两个软包电芯4的相应的正极耳和负极耳的重叠区域内。当然，也可以考虑本领域技术人员认为有意义的其它连接方式，例如铆接、栓接或者搭接。
37.如图1所示，软包电芯4均独立地固定在承载板2上，所述承载板刚性地构造。在此，不需要其它附加的结构件来固定和支撑软包电芯4。由此能够明显减小零件数量并且降低装配复杂程度。
38.示例性地，承载板2构造为金属板、尤其是铝板。铝板能够成本有利地并且容易地制造。此外，铝板的导热性能良好，由此能够将软包电芯4中的多余热量快速导出或者将热量快速导入到软包电芯4中。
39.示例性地，软包电芯4以粘接的方式材料结合地固定在承载板2上。在此，软包电芯
4借助于粘接剂5粘接在承载板2上。粘接剂5示例性地构造为硅胶，借助于硅胶不仅能够实现软包电芯4和承载板2之间的牢固连接，还能够实现软包电芯4和承载板2之间的快速的热传递。此外，硅胶还具有缓冲性能，由此实现一定程度的减振功能。当然，也可以考虑本领域技术人员认为有意义的其它粘接剂。此外，还可以考虑其它固定方式，例如在承载板2上构造出凹部并且软包电芯4至少部分地以形状锁合的方式嵌接到所述凹部中。
40.如图1所示，在承载板2的背离软包电芯4的一侧上设置有导热件6，所述导热件配置成用于将软包电芯4的热量从软包电芯单元10中导出或者将热量从外部导入到软包电芯4中。示例性地，导热件6可以按照应用构造为水冷板、翅片或者加热膜片。在此，导热件6可以多件式地构造或者集成于一体地构造。
41.图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的软包电芯单元10的俯视图。
42.如图2所示，三个软包电芯4布置在壳体1中，其中，左侧的软包电芯的正极耳4.1和右侧的软包电芯的负极耳4.2从壳体1引出并且分别作为正负极起作用。
43.如图2所示，三个软包电芯4相互串联连接并且以成一列的方式固定在承载板2上。在此，软包电芯单元10长形地构造。此外也可以考虑，多个软包电芯4以成两列或更多列的方式布置，或者，在软包电芯单元10的纵向方向上看，软包电芯在部分长度上成一列的方式布置并且在部分长度上成多列的方式布置。在此，软包电芯4的布置与软包电芯单元10的壳体1的形状或轮廓相匹配。换言之，软包电芯单元10能够按照需要异形地或形状不规则地构造。由此，软包电芯单元10能够灵活地布置在电池包中。
44.图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的电池包100的示意图。
45.如图3所示，在电池包100中布置有多个软包电芯单元10，所述软包电芯单元分别符合需要地串并联连接并且共同作用以输出电能。在此，各个软包电芯单元10可以彼此相同地或者不同地构造。示例性地，在电池包100的不规则形状处或边角处可以布置有适配于电池包的轮廓的软包电芯单元10，所述软包电芯单元根据该轮廓同样不规则地构造。在此，软包电芯单元10还能够彼此堆叠地布置在电池包100中。由此能够充分地利用电池包100的水平方向上和竖直方向上的内部空间并且尽可能地增大电池包100的能量密度，而不会明显增大电池包100的整体重量。
46.如图3所示，电池包100具有热管理系统20，所述热管理系统配置成用于调节在电池包100内部的软包电芯单元10的温度。热管理系统20能够示例性地构造为热管调温系统、液体冷却系统或者膜片加热系统等。在此，能够示例性地借助于同一个热管理系统20调节所有软包电芯单元10的温度，由此避免温度过高或过低的问题并且使得电池包100中的软包电芯单元10始终能够在理想的温度范围内工作。
47.示例性地，电池包100还具有还加强梁30，所述加强梁配置成用于防止在电池包100内部的软包电芯单元10受到挤压。在此，加强梁30可以按照需要设置在电池包100的多个部位上。由此，能够确保电池包100在输送和运行期间的安全性。
48.图4根据本发明的一个示例性实施例的用于制造软包电芯单元10的方法的流程图。
49.如图4所示，所述方法至少包括以下步骤：
50.s1：提供多个软包电芯4，其中，这些软包电芯可以是由现有的软包电芯生产线所制造和提供的标准化软包电芯；
51.s2：将软包电芯4固定到承载板2上，尤其是借助于粘接剂5粘接到承载板2上，由此能够确定软包电芯4在承载板2上的位置并且避免软包电芯2在接下来的制造步骤中发生位置变动或者相对彼此产生错位；
52.s3：分别将软包电芯4在相应的正极耳4.1或负极耳4.2的部位上通过焊接连接起来，其中，各个软包电芯4的具体连接关系可以根据实际需要确定；
53.s4：将框架3以包围软包电芯4的方式套装到承载板2上，其中，将软包电芯的作为软包电芯单元10的正极和负极起作用的正负极耳从框架3引出来，由此完成软包电芯单元10的封装。
54.前面对于实施方式的阐释仅在所述示例的框架下描述本发明。当然，只要在技术上有意义，实施方式的各个特征能够自由地相互组合，而不偏离本发明的框架。
55.对于本领域的技术人员而言，本发明的其它优点和替代性实施方式是显而易见的。因此，本发明就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性结构和示例性实施例。相反，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的基本精神和范围的情况下进行各种修改和替代。