一种锂离子电池拼接式层单元框架及其构成的锂离子电池模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种锂离子电池拼接式层单元框架及其构成的锂离子电池模块，锂离子电池模块包括底板、顶板、多个层单元，层单元由拼接式层单元框架、软包锂离子电池、弹性调整垫、散热板组成，散热板冲有凹坑构成软包锂离子电池、弹性调整垫的容纳空间，散热板两端延设有凸耳，凸耳上设有通孔，多个散热板平行布置在拼接式层单元框架中，每一个散热板上设置的凸耳均夹装在拼接式层单元框架中的上端边框与下端边框之间，构成一个层单元，在底板与顶板之间叠置多个层单元，通过螺栓紧固定位。本实用新型专利技术模块结构紧凑，方便维修，容易扩展，实现电池单体的隔离，对电池起到保护作用，对提高电动汽车锂电池组使用寿命和能量密度具有显著的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池拼接式层单元框架及其构成的锂离子电池模块
本技术属于锂离子电池模块，具体涉及一种锂离子电池拼接式层单元框架及其构成的锂离子电池模块。
技术介绍
因为锂离子电池因为具有更高的能量密度，采用锂离子电池模块成为纯电动汽车和插电式混合动力汽车的首选技术。目前锂离子电池模块是采用软包锂离子电池进行模块化拼装，因此软包锂离子电池用于电动汽车首先需要利用模块化技术，通过将电池单体组合成合适的模块，然后组装成为电池箱。但锂离子动力电池在电动汽车上模块化应用时，由于连接方式、一致性、环境温度差异等因素的影响，动力电池模块比能量、比功率等参数达不到单体水平，使用寿命较单体电池缩短，导致系统使用和维护成本增加，成为制约电动车辆产业化发展和应用的瓶颈问题之一。提高电动汽车动力电源的寿命除提高电池自身技术外，还要从锂离子软包电池集成方法或者模块结构展开研究。例如，申请号为201410386683.9的中国专利文献公开了一种软包锂离子电池模块，包括软包锂离子电池层单元、底板、上盖、紧固螺栓;其中软包锂离子电池层单元包括软包锂离子电池、框架、散热板。框架为矩形结构，由至少一个矩形腔体构成，散热板设有形状及数量与所述框架的矩形腔体数量相同的凹坑，散热板卡装在框架中，散热板上的凹坑陷入框架的矩形腔体中；软包锂离子电池设置在散热板的凹坑中，整体构成软包锂离子电池层单元;至少两个软包锂离子电池层单元沿厚度方向叠置通过紧固螺栓固定安装在底板与上盖之间，构成软包锂离子电池模块。电池的一个表面与散热板实现贴合，便于散热，框架上布置的散热风道增强了散热功能。该电池模块具有结构紧凑，能量密度高的特点。该方案的不足之处有以下两点:第一、层单元散热板是一个整体，层单元两个以上电池与散热板发生短路时，层单元内部即构成回路，影响电池安全能性。第二、模块的横向扩展缺乏灵活性，框架的矩形腔体数与散热板的凹坑数是相同的，同时也是模块层单元横向布置的电池个数，整个模块横向不具备灵活扩展的功能。因此，市场急需一种结构更加优化并且可灵活扩展的的锂离子电池模块方案。
技术实现思路
本技术的目的就是要克服现有电池模块的不足，提供一种结构简单、易于扩展、结构更紧凑的锂离子电池拼接式层单元框架及其构成的锂离子电池模块，提高电动汽车锂离子电池组的能量密度，延长电池的使用寿命。为解决以上技术问题，本技术具体采用如下技术方案:—种锂离子电池拼接式层单元框架，包括端边框和侧边框；所述端边框包括上端边框、下端边框;上端边框及下端边框均为长度相同的长杆，在长杆的一个侧面设有2个凸耳，两个凸耳分别设置在沿长杆长度方向的1/4及3/4位置，每一个凸耳上均设有通孔；所述侧边框由侧边与两根连接杆构成，两根连接杆分别与侧边的两端固定连接且垂直于侧边轴线，两根连接杆与侧边处于同一平面内；两根连接杆的长度均为构成上端边框或下端边框长杆长度的一半，在两根连接杆长度方向的1/2处的外侧各设有一位置相向的凸耳，每一个凸耳上各设有一个通孔；所述上端边框、下端边框错位叠置，通过销钉插装在设于其凸耳上的通孔中定位，重复将上端边框、下端边框错位叠置，通过销钉定位，构成端边框，将两个端边框的两端分别与侧边框的两根连接杆叠置，通过销钉插装在设于连接杆凸耳上的通孔与上端边框或下端边框凸耳上的通孔中定位，构成一个锂离子电池模块的层单元框架。进一步的，重复将上端边框、下端边框错位叠置，通过销钉定位，实现锂离子电池模块的层单元框架沿构成上端边框、下端边框的长杆的轴线方向延伸。进一步的，上端边框凸耳上的通孔与下端边框凸耳上的通孔通过卡扣连接。进一步的，卡扣为中心设有通孔的锥状结构卡扣。进一步的，卡扣设置在上端边框与下端边框叠置时的接合面上，卡扣上设置的中心通孔与上端边框或下端边框凸耳上设置的通孔同心。本技术还包括一种上述拼接式层单元框架构成的锂离子电池模块，包括底板、顶板、多个层单元，所述层单元由拼接式层单元框架、软包锂离子电池、弹性调整垫、散热板组成，所述散热板冲有凹坑构成软包锂离子电池、弹性调整垫的容纳空间，所述散热板两端延设有凸耳，凸耳上设有通孔，在同一层单元中，软包锂离子电池、弹性调整垫、散热板数量相同，其特征在于:多个散热板平行布置在拼接式层单元框架中，每一个散热板上设置的凸耳均夹装在拼接式层单元框架中的上端边框与下端边框之间，构成一个层单元;在底板与底板之间叠置多个层单元，通过螺栓紧固定位。进一步的，所述螺栓穿装在每一个层单元中的拼接式层单元框架的上端边框与下端边框设置的凸耳的通孔中，实现紧固定位。进一步的，夹装在拼接式层单元框架中的上端边框与下端边框之间的散热板的凸耳，其上设置的通孔套装在设于上端边框与下端边框的卡扣上，隔绝散热板与穿装在上端边框、下端边框凸耳上设置的通孔中的螺栓之间的连接，实现绝缘。进一步的，弹性调整垫为中间厚边缘薄的形状，可以使卷绕结构的软包锂离子电池的压力分布更均匀，延长电池寿命。进一步的，在锂离子电池模块的底板与顶板之间还设有竖直方向的隔板，隔板插装在相邻散热板之间。进一步的，在锂离子电池模块的相邻层单元之间布置有压力传感器，所述压力传感器为薄膜型压力传感器。本技术中的锂离子电池模块由多个电池层单元叠压构成，每个电池层单元由拼接式层单元框架及若干横向并排布置的电池单元构成。其中所述电池单元包括软包锂离子电池、调整垫、散热板等部分。所述拼接式层单元框架由绝缘材料制造而成，拼接式层单元框架围成电池的容纳空间，散热板被冲压出挡边并固定在框架上，散热板依靠挡边对电池进行限位，框架与散热板共同形成对电池的位置约束，电池平躺在散热板上。电池与散热板之间设有橡胶材料制造成的弹性调整垫。所述拼接式层单元框架和电池单元数目可以根据需要横向进行扩展，电池层单元也可以多个叠压实现厚度方向的扩展。所述电池模块可以根据车辆提供的空间进行灵活地扩展，便于布置，具有结构紧凑，能量密度高的特点。所述层单元中的电池单体数目可以根据需要进行横向扩展；电池层单元多个堆叠构成电池模块，模块中的层单元数目也可以根据需要灵活扩展。所述电池模块可以根据车辆提供的空间进行灵活地扩展，便于布置，并且容易根据电气性能的要求进行软包锂离子电池串/并联的连接以构成电压、容量等参数满足要求的电池模块。本技术中的所述模块拼接式层单元框架有凸起部分将电池单体的两极分开，减少在装配、连接、维修时出现短路的可能，电池的安全性更好；同时凸起部分的中部开螺栓孔，用螺栓可将堆叠的层单元与底板和顶板固联起来构成模块。横向布置的电池之间可以用隔板进行分隔，模块的安全性更好。由上所述，本技术提供的锂离子电池拼接式层单元框架及其构成的锂离子电池模块作为平躺式的软包锂离子电池模块解决方案，具有如下有益效果:模块结构紧凑，既方便维修，又容易扩展；既能够对电池起到保护作用，又很好地实现了电气连接;既实现单体的隔离，又达到散热的要求，还可以实现对电池实施适当的压紧。总之，本技术的软包锂离子电池模块对提高电动汽车锂电池组使用寿命和能量密度具有显著的作用。下面结合附图对本技术的实施方式作进一步描述。【附图说明】图1为实施例中的16X 6锂离子电池模块结构图。图2为实施例中的锂离子电池层单元合成图。图3为实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池拼接式层单元框架，其特征在于:所述层单元框架包括端边框、侧边框； 所述端边框包括上端边框、下端边框;上端边框及下端边框均为长度相同的长杆，在长杆的一个侧面设有2个凸耳，两个凸耳分别设置在沿长杆长度方向的1/4及3/4位置，每一个凸耳上均设有通孔； 所述侧边框由侧边与两根连接杆构成，两根连接杆分别与侧边的两端固定连接且垂直于侧边轴线，两根连接杆与侧边处于同一平面内；两根连接杆的长度均为构成上端边框或下端边框长杆长度的一半，在两根连接杆长度方向的1/2处的外侧各设有一位置相向的凸耳，每一个凸耳上各设有一个通孔； 所述上端边框、下端边框错位叠置，通过销钉插装在设于其凸耳上的通孔中定位，重复将上端边框、下端边框错位叠置，通过销钉定位，构成端边框，将两个端边框的两端分别与侧边框的两根连接杆叠置，通过销钉插装在设于连接杆凸耳上的通孔与上端边框或下端边框凸耳上的通孔中定位，构成一个锂离子电池模块的层单元框架。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池拼接式层单元框架，其特征在于:重复将上端边框、下端边框错位叠置，通过销钉定位，实现锂离子电池模块的层单元框架沿构成上端边框、下端边框的长杆的轴线方向延伸。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池拼接式层单元框架，其特征在于:上端边框凸耳上的通孔与下端边框凸耳上的通孔通过卡扣连接。4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池拼接式层单元框架，其特征在于:卡扣为中心设有通孔的锥状结构卡扣。5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池拼接式层单元框架，其特征在于:卡扣设置在上端边框与下端...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，陈耳东，邹舜章，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：新型
国别省市：