弹性波纹管及包括弹性波纹管的电池单元组件制造技术

电池组包括电池壳体和以堆叠配置设置在电池壳体中的电化学电池单元。弹性构件设置在电池单元堆叠的相邻电池单元之间。每个弹性构件是由一对波状轮廓的板部分形成的囊，该对波状轮廓的板部分以镜像布置堆叠，由此所述板部分协作形成波纹管式压缩弹簧。弹性构件在使用期间容适电池单元生长的同时向每个电池单元提供预定的压缩力。弹性构件可以包括表面特征，诸如策略性成形和/或定位的突起，所述突起被配置为允许依从性并且可以被调节以解决特定应用的要求并且允许跨电池单元的表面施加变化的刚度特性。

Resilient bellows and battery modules including flexible bellows

The battery pack includes a battery case and an electrochemical cell unit stacked in the battery case. The elastic component is arranged between the adjacent battery units stacked by the battery unit. Each elastic member is a bag formed by a pair of plate parts with a pair of wavy outlines, and the plate portion of the wavy outline is stacked with a mirror arrangement, thus forming a bellows type compression spring. During the use of the elastic component, the elastic component can accommodate the growth of the battery unit and provide predetermined compression force to each cell unit. The elastic component may include surface features, such as a strategic forming and / or positioning protuberance, which is configured to allow compliance and can be adjusted to solve specific application requirements and allow a variable stiffness characteristic to be applied to the surface of the battery cell.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】弹性波纹管及包括弹性波纹管的电池单元组件
技术介绍
1.
本申请涉及由电气互连的电池单元形成的电池组，并且具体地涉及布置成模块的锂（例如，锂离子、锂聚合物等）电池单元，其中电池单元与弹性元件间置。2.
技术介绍
电池组为范围从便携式电子产品到可再生能源系统和环保车辆的各种技术提供电力。例如，混合动力电动车（HEV）使用电池组和电动机连同内燃机来提高燃料效率。电池组由多个电化学电池单元形成。尽管镍氢（Ni-MH）电池单元普遍用于形成用于HEV应用的电池组，但是锂离子（Li-ion）电池单元越来越多地用于HEV应用，因为它们提供大约是Ni-MH电池单元两倍的电力和能量密度。锂离子电池单元有时被提供在具有圆柱形或棱柱形（矩形）形状的电池单元壳体中。可替换地，这样的电池单元可以是所谓的袋式电池单元的形式。无论形状如何，电池单元可以包括以所谓的果冻卷形式卷起的电极（例如，以堆叠布置提供的阴极、阳极和居间分隔体），并且与电解质一起置于电池单元壳体中。为了构建发电电气系统，多个电池单元被布置成堆叠并且以串联或并联电气连接。电池单元的电压取决于电池单元化学性质，电流取决于阴极和阳极之间的离子转移速率，并且容量取决于电池单元的总表面积。为了在电池单元寿命期间维持电池单元容量，重要的是维持跨电池单元表面的压力的均匀分布。然而，由于电池单元充电状态中的变化，一些电池单元配置会经历体积的循环改变。例如，在一些实例中，在充电和放电循环期间，总电池单元体积可能变化百分之五到百分之六或更多。因此存在对这样的模块组件结构的需要，该模块组件结构可以适应时变的电池单元尺寸改变以及向每个电池单元提供指定的压缩力。
技术实现思路
在一些方面，电池堆叠包括第一电池单元以及第二电池单元，第二电池单元定位为在与第一电池单元的堆叠布置中相邻于第一电池单元。第一和第二电池单元的每个包括电池单元壳体、正电极以及负电极。正电极和负电极与电解质一起密封在电池单元壳体内。电池堆叠还包括设置在第一电池单元与第二电池单元之间的弹性构件。弹性构件包括第一板部分和第二板部分。第一板部分限定第一平面并且包括与第一平面不共面的偏移区。第二板部分具有与第一板部分相同的形状。第二板部分与第一板部分布置为堆叠配置，以便于具有相对于第一板部分的镜像取向。在一些方面，电池模块包括电池单元支撑元件；支撑在电池单元支撑元件上的第一电池单元，以及支撑在电池单元支撑元件上的第二电池单元。第二电池单元定位为在与第一电池单元的堆叠布置中相邻于第一电池单元。第一和第二电池单元的每个包括电池单元壳体、正电极以及负电极。正电极和负电极与电解质一起密封在电池单元壳体内。电池模块还包括设置在第一电池单元与第二电池单元之间的弹性构件。弹性构件包括第一板部分和第二板部分。第一板部分限定第一平面并且包括与第一平面不共面的偏移区。第二板部分具有与第一板部分相同的形状。第二板部分与第一板部分布置为堆叠配置，以便于具有相对于第一板部分的镜像取向。在一些方面，电池组包括电池组壳体；设置在壳体中的第一电池单元以及设置在壳体中的第二电池单元。第二电池单元定位为在堆叠布置中相邻于第一电池单元。第一和第二电池单元的每个包括电池单元壳体、正电极以及负电极。正电极和负电极与电解质一起密封在电池单元壳体内。电池组还包括设置在第一电池单元与第二电池单元之间的弹性构件。弹性构件包括第一板部分和第二板部分。第一板部分限定第一平面并且包括与第一平面不共面的偏移区。第二板部分具有与第一板部分相同的形状。第二板部分与第一板部分布置为堆叠配置，以便于具有相对于第一板部分的镜像取向。电池堆叠、电池模块和/或电池组可以包括以下特征中的一个或多个。第一板部分的偏移部分接触第二板部分的偏移部分。偏移区包括偏移并平行于第一平面的周边凸缘以及从第一平面突起的突起。第一板部分沿着第一板部分和第二板部分的相应周边凸缘并且沿着第一板部分和第二板部分的相应中心突起接触第二板部分。突起是在第一板部分的周边内居中的单个突起。突起包括跨由第一板部分的周边边缘所界定的区域均匀分布的多个突起。突起包括集中在由第一板部分的周边边缘所界定的区域的中心区的多个突起。第一板部分的周边边缘的一部分沿着折叠线接合到第二板部分的周边边缘的一部分，并且弹性构件沿着该折叠线折叠，使得第一板部分覆盖第二板部分。第一板部分不接合到第二板部分，并且可相对于第二板部分移动。第一板部分的一部分接合到第二板部分。弹性构件被配置为将压缩力施加到第一电池单元和第二电池单元中的每个的电池单元壳体的表面。弹性构件被配置为使得所施加的压缩力在所述表面的中心区中比在所述表面的周边区中大。在一些方面，电池模块包括间置有弹性构件的棱柱形锂离子电池单元的堆叠布置，所述弹性构件被设计为容适电池单元的循环体积扩张以及为每个电池单元提供指定的压缩力。弹性构件可以使用普通且相对低成本的制造工艺来制造，所述制造工艺包括但不限于金属冲压、塑料片材成形、片材焊接以形成弹性波纹管等。此外，弹性构件在电池模块中提供低成本、轻质顺应式结构构件，其允许电池单元生长，同时在电池的寿命期间维持所需的电池单元压缩力，以便使得电池单元的寿命期能够最大化。弹性构件是由一对波状轮廓的板部分形成的囊，该对波状轮廓的板部分以镜像布置堆叠，由此所述板部分协作形成波纹管式压缩弹簧。弹性构件包括诸如突起的特征，当弹性构件定位为相邻于电池单元时所述突起与电池单元壳体接触。在一些实施例中，突起可以绕弹性构件的表面相等地分布。在其他实施例中，弹性构件可以具有策略性地布置在电池单元的表面上以容适电池单元壳体扩张的突起。例如，在棱柱形电池单元壳体的扩张跨电池单元表面不均匀的情况下，突起可以不相等地分布在弹性构件的表面上。在一些实施例中，在弹性构件的中心区中的突起的数量和/或突起的刚度相对于在弹性构件的周边区增加，以解决电池单元表面的中心区中的相对更大的扩张。弹性构件的刚度可以通过改变突起的尺寸和/或几何形状来调整。附图说明图1是电池组的分解透视图。图2是设置在两个电池单元之间的弹性构件的透视图。图3是图2的弹性构件的横截面视图。图4是具有间置在相邻电池单元之间的弹性构件的电池单元堆叠的示意性视图。图5是具有间置在相邻电池单元之间并设置在电池单元堆叠的每个端部上的弹性构件的电池单元堆叠的示意性视图。图6是设置在相邻电池单元之间的另一实施例弹性构件的透视图。图7是图6的弹性构件的横截面视图。图8是另一实施例弹性构件的透视图。图9是图8的弹性构件沿图8中线9-9看到的横截面视图。图10是另一实施例弹性构件的透视图。图11是图10的弹性构件沿图10中线11-11看到的横截面视图。图12是图10的弹性构件呈部分折叠配置的透视图。图13是另一实施例弹性构件的透视图。图14是图13的弹性构件沿图13中线14-14看到的横截面视图。图15是图13的突起区的可替换布置的示意性图示。图16是图13的突起区的另一可替换布置的示意性图示。图17是图13的突起区的另一可替换布置的示意性图示。图18是图13的突起区的另一可替换布置的示意性图示。图19是另一实施例弹性构件的透视横截面视图。图20是图19的突起区的可替换布置的示意性图示。图21是图19的突起区的另一可替换布置的示意性图示。图22是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池堆叠，包括：第一电池单元，第二电池单元，定位为在与第一电池单元的堆叠布置中相邻于第一电池单元，第一和第二电池单元的每个包括：电池单元壳体，正电极，以及负电极，正电极和负电极与电解质一起密封在电池单元壳体内，以及设置在第一电池单元与第二电池单元之间的弹性构件，弹性构件包括：第一板部分，其限定第一平面并且包括与第一平面不共面的偏移区， 具有与第一板部分相同形状的第二板部分，其中 第二板部分与第一板部分布置为堆叠配置，以便于具有相对于第一板部分的镜像取向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.02 US 14/8732741.一种电池堆叠，包括：第一电池单元，第二电池单元，定位为在与第一电池单元的堆叠布置中相邻于第一电池单元，第一和第二电池单元的每个包括：电池单元壳体，正电极，以及负电极，正电极和负电极与电解质一起密封在电池单元壳体内，以及设置在第一电池单元与第二电池单元之间的弹性构件，弹性构件包括：第一板部分，其限定第一平面并且包括与第一平面不共面的偏移区，具有与第一板部分相同形状的第二板部分，其中第二板部分与第一板部分布置为堆叠配置，以便于具有相对于第一板部分的镜像取向。2.如权利要求1所述的电池堆叠，其中第一板部分的偏移部分接触第二板部分的偏移部分。3.如权利要求1所述的电池堆叠，其中偏移区包括偏移并平行于第一平面的周边凸缘以及从第一平面突起的突起。4.如权利要求3所述的电池堆叠，其中第一板部分沿着第一板部分和第二板部分的相应周边凸缘并且沿着第一板部分和第二板部分的相应中心突起接触第二板部分。5.如权利要求3所述的电池堆叠，其中突起是在第一板部分的周边内居中的单个突起。6.如权利要求3所述的电池堆叠，其中突起包括跨由第一板部分的周边边缘所界定的区域均匀分布的多个突起。7.如权利要求3所述的电池堆叠，其中突起包括集中在由第一板部分的周边边缘所界定的区域的中心区的多个突起。8.如权利要求1所述的电池堆叠，其中弹性构件被配置为将压缩力施加到第一电池单元和第二电池单元中每个的电池单元壳体的表面。9.如权利要求1所述的电池堆叠，其中弹性构件被配置为使得所施加的压缩力在表面的中心区中比在表面的周边区中大。10.一种电池模块，包括：电池单元支撑元件；支撑在电池单元支撑元件上的第一电池单元，支撑在电池单元支撑元件上的第二电池单元，第二电池单元定位为在与第一电池单元的堆叠布置中相邻于第一电池单元，第一和第二电池单元的每个包括：电池单元壳体，正电极，以及负电极，...

【专利技术属性】
技术研发人员：M科蒂克，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE