专利名称：大容量锂离子电池模块的制作方法
技术领域：
大容量锂离子电池模块技术领域[0001]本实用新型涉及电池领域，具体涉及大容量锂离子电池模块。
技术背景[0002]目前，随着化石能源的匮乏及越来越大的环境污染压力，做为新兴绿色能源之一的锂离子电池受到储能及交通工具动力领域的日益亲睐，所占市场份额亦越来越大；同时在军事装备领域替代传统电源也具有良好的应用前景。随着锂离子电池在应用领域的扩展，锂离子电池单体及模块的应用逐渐由小容量、小规模逐渐向大容量、大规模方向发展， 单体容量由五安时以下发展到数百安时以上，使用规模也由几只电池串并联发展到上千只电池的串并联应用。大容量、大规模的锂离子电池应用给锂离子电池带来了新的发展机遇， 同时也对锂离子电池的安全性、可靠性提出了更高的要求。[0003]众所周知，在输出相同能量的前提下，电池模块中所含电池单体数量越少，其内部电路、机械结构越简单，从而电池模块的机械强度越高，输出的电性能稳定性、可靠性也越高；同时，由于电池模块内连接点越少，需要控制的点也越少，因而电池模块的安全性可靠性也就越高。实用新型内容[0004]为了解决采用数量众多的小容量电池单体并联组成大容量锂离子电池模块需要电池单体数量多、联结点多，众多单体至输出端的电路电阻随着位置的不同而变化，导致能量输出时电池单体之间动态均衡差，从而随着使用时间的延长性能分化。同时由于电池单体数量较多，会导致电池模块结构复杂，机械强度低，可靠性差的弱点。为了解决上述问题， 本实用新型提供了一种大容量聚合物锂离子电池模块，输出容量可高达2000-10000Ah。由 12到30个单体电池采用二级均衡并联结构组成，解决了由数量众多的单体电池组成大容量电池模块带来的电池单体至电池模块输出端的差异性问题，从而保证电池单体的电性能稳定性，同时具有高容量、高比能量、机械强度高、性能可靠的优点。[0005]为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术路线是采用大容量聚合物锂离子电池单体二级均衡并联结构组合成电池模块，如图1所示。[0006]即由电池单体组成电池单元，电池单元组成电池模块；一个电池单元包括装入壳体的数个电池单体；在电池单元上部有汇流排、正负极输出极柱；[0007]采用电池单体极耳层叠的压接并联方式形成各个电池单元平板输出端；从汇流排上导出的正或者负极输出极柱数量与电池单元数量相同，正负极输出极柱排列方向与电池单元排列方向一致，且各个电池单元和与之最近的正负极柱之间具有相同的距离。[0008]进一步，其特征在于每个电池单元由2-6个电池单体组成，每个电池模块包含 3-9个电池单元。[0009]进一步，其特征在于电池模块包含不超过30个电池单体。[0010]采用电池单体极耳层叠的压接并联方式形成电池单元平板输出端，其平行于电池单体极片的方向为长度方向，与模块充放电时到极柱的电流移动方向平行。多个电池极柱设置在汇流排的两侧，并呈直线排列，排列方向与电池单元排列的方向一致，数量与电池单元数量相同。每个电池单元与汇流排的连接面积相同、电池单元输出端之间的间距相同，且到与之最近的正负极柱的之间的距离相同，因而每个电池单元和与之最近的正负极柱形成一个独立的电流通道，并且每个电池单元形成的电流通道具有相同的电阻，从而各个电池单元在输入输出电流时具有具有等效的电路结构。[0011]电池单体采用高分子树脂材料进行封装，对强度较低，相对容易磨损、漏液的聚合物锂离子电池封边进行保护。将电池单体极耳冲出数个U形槽，如图2所示。其中封装边框1、3的厚度与电池单体的厚度相同，2、4的厚度要超出电池本体厚度0. 5-2mm。将电池单体按照正极与正极对应、负极与负极对应的顺序，放置于电池单元的壳体中，一个电池单元由2-6个电池单体组成，如图3所示。电池单元的壳体厚度在1. 5到3mm之间，底部和平行于电池极片的两个面开有通孔，保证单体之间的通风和散热。同时，由封装边框形成的电池单体之间的距离形成自然的散热、通风通道，同时满足了锂离子电池极片的膨胀对空间的要求。[0012]将电池单元内的电池单体正极和负极采用压接的方式分别并联到一起。铜质电池单体并联底板，在底部开有方形槽，在方形槽内开有数个通孔，将方头螺钉垂直穿过通孔， 保持与方形槽内平面紧密接触，螺钉方形头部嵌入方形槽中，且平面与底板平面相平，焊接成一个整体，如图4所示。[0013]将电池单元内的电池极耳进行弯折整形，使带螺钉的底板能够放置于居中的两个电池单体极耳之间。然后将底板平行于电池上封装边框方向放置，并保持U形槽与螺钉相对应。让后按顺序依次将电池极耳弯折，保持每个U性槽穿过螺钉，并且弯折后的极耳与地板保持平行。将每个螺钉穿过电池单体上并联板的通孔，然后依次用螺母锁紧，完成电池单体的并联。[0014]将电池单元按照正正相对、负负相对的方向依次放入电池模块壳体内，将电池单元的螺母卸掉后，将已集成电池模块正、负极输出极柱为一体的的正、负极汇流排(如图5 所示)分别穿过电池单体并联底板的螺钉，然后逐次锁紧。安装上定位档块，完成电池单体、电池单元的结构固定。[0015]将电池监测系统引出的温度、电压检测线分别固定在单体电池及汇流排上。
[0016]图1电池模块示意图。[0017]图2电池单体示意图。[0018]图3电池单元组装示意图。[0019]图4电池单体并联底板示意图。[0020]图5汇流排示意图。[0021]图 6 2110 充电，0. 2110、110、2110、5110、10110、放电曲线图。[0022]图 7 0. 2110、I10、2I10、5I10、10I10 充电、2110 放曲线图。[0023]图8 0. 2110恒流恒压充电，0. 2110恒流放电循环500次曲线图。
具体实施方式
[0024]
以下结合附图说明本实用新型的实施效果较好的优选实施例。[0025]实施例1 [0026]采用本公司生产的500Ah电池单体，采用环氧树脂材料对边框进行封装，固化完全后将电池单体极耳冲出5个U形槽，如图2所示。其中封装边框1、3的厚度与电池单体的厚度相同，2、4的厚度要超出电池厚度3mm，单边超出电池厚度1. 5mm。一个电池单元由4 个500Ah电池单体组成，将电池单体按照正极与正极对应、负极与负极对应的顺序，放置于电池单元的壳体中，如图3所示。电池单元的壳体厚度为2mm，底部和平行于电池极片的两个面开有通孔，保证电池的散热。同时，由封装边框形成的电池单体之间的3mm固定间距自然形成的通道可满足电池的通风、散热的要求，同时可满足锂离子电池充放电时极片膨胀对空间的要求。[0027]将电池单元内的电池单体正极和负极采用压接的方式分别并联到一起。铜质电池单体并联底板，在底部开有方形槽，在方形槽内开有数个通孔，将方头螺钉垂直穿过通孔， 螺钉方形头部嵌入方形槽中，头部保持与方形槽内平面紧密接触，平面与底板平面相平，焊接成一个整体，如图4所示。[0028]将电池单元内的电池极耳进行弯折整形，使带螺钉的底板能够放置于居中的两个电池单体极耳之间。然后将底板平行于电池上封装边框方向放置，并保持U形槽与螺钉相对应。让后按顺序依次将电池极耳弯折，保持每个U性槽穿过螺钉，并且弯折后的极耳与地板保持平行。将每个螺钉穿过电池单体上并联板的通孔，然后依次用螺母锁紧，完成电池单体的并联。[0029]将4个电池单元按照正正相对、负负相对的方向依次放入电池模块壳体内，将电池单元的螺母卸掉后，将已集成4个正极、4个负极极柱的的正、负极汇流排(如图5所示) 分别穿过电池单体并联的底板的螺钉，然后逐次锁紧。安装上定位档块，完成电池单体、电池单元的固定和组装。[0030]将采用IC控制的电池监测系统引出的温度、电压检测线分别固定在单体电池和汇流排上。[0031]该实施例电池模块容量可达8000Ah，体积比能量为220Wh/L，重量比能量可达 135Wh/Kg。[0032]该实施例电池模块的2I1Q恒流恒压充电，0. 2I1q、I1(1、2I1(1、5I1(1、IOIltl恒流放电曲线如图6所示。[0033]该实施例的0. 2I1Q、I1q、2I1(1、5I1(1、10I1(1恒流恒压充电、2I1Q恒流放曲线如图7所7J\ ο[0034]该实施例的0. 2110恒流恒压充电，0. 2110恒流放电循环500次曲线如图8所示。
权利要求1.一种大容量聚合物锂离子电池模块，其特征在于采用均衡二级并联结构即由电池单体组成电池单元，电池单元组成电池模块；一个电池单元包括装入壳体的数个电池单体；在电池单元上部有汇流排、正负极输出极柱；采用电池单体极耳层叠的压接并联方式形成各个电池单元平板输出端；从汇流排上导出的正或者负极输出极柱数量与电池单元数量相同，正负极输出极柱排列方向与电池单元排列方向一致，且各个电池单元和与之最近的正负极柱之间具有相同的距离。
2.根据权利要求1所述的一种大容量聚合物锂离子电池模块，其特征在于每个电池单元由2-6个电池单体组成，每个电池模块包含3-9个电池单元。
3.根据权利要求1所述的一种大容量聚合物锂离子电池模块，其特征在于电池模块包含不超过30个电池单体。
专利摘要大容量聚合物锂离子电池模块属于锂离子电池领域。其中模块采用二级均衡并联结构。电池模块由数个电池单元并联组成，各个电池单元到模块输出端具有等效的电路结构和相同的电阻。电池单元由数个经过树脂封装的电池单体并联组成，内部不设定定位卡、槽等，单体电池之间的散热通道由单体树脂封装后的边框自然形成，在有效保证电池机械强度的同时具有良好的热平衡性。在电池模块上部、下部设置通风接口，在电池单元上部有汇流排、正负极输出极柱及电池监测系统。该结构电池模块比能量高，能量输出时模块内单体动态均衡性好。同时具有结构简单、机械强度高的优点，能够满足电池模块的高冲击、振动的要求，容量可达2000-10000Ah。
文档编号H01M10/0525GK202282408SQ20112037104
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者王小峰, 要智勇, 郑存卫 申请人:北京神州远望科技有限公司