具有非对称封装和对称电流路径的电池电芯的电池组制造技术

技术编号:22332305 阅读:75 留言:0更新日期:2019-10-19 12:41
电池电芯具有正电芯极耳、负电芯极耳和电芯层叠;正电芯极耳和负电芯极耳从第一边缘突出,电芯层叠在袋内。阳极箔和阴极箔连接到靠近第一边缘的电芯极耳,阳极箔在第二边缘附近彼此连接。相对于电芯层叠的厚度,存在阳极箔的最外集电器。阴极箔连接到靠近第一边缘的正电芯极耳。阳极箔彼此连接,并且负电芯极耳靠近第二边缘,使得最外集电器在第一边缘和第二边缘之间形成内部汇流条。电池电芯具有非对称封装和对称内部电流路径。一种系统包括驱动负载的电池组,该电池组具有如上所述构造的电池电芯。

【技术实现步骤摘要】
具有非对称封装和对称电流路径的电池电芯的电池组引言电化学电池电芯和电池组用于为各种系统上的扭矩产生电机、附件模块或其他电气负载供电。典型的电池组包括多个可充电电池电芯。在某些电池电芯配置的内部多层层叠中,绝缘材料为隔膜层,设置在带相反电荷的电极箔(即,阴极箔和阳极箔)之间,并封装在含有电解质溶液的密封袋中。隔膜材料,例如薄聚乙烯和/或聚丙烯膜,有助于防止电池电芯内部电路内的电短路情况,同时允许电极之间的电子自由转移。电极箔能够由合适的导电材料薄片构成,例如用于阴极的铝箔和用于阳极的铜箔。电极箔涂有适用活性材料,例如氧化锂或石墨。使用超声波焊接技术、导电接合技术或另一种导电连接技术,将正电芯极耳和负电芯极耳连接到相应电极的内部极耳引线,使得电芯极耳从箔袋的周边边缘突出一小段距离。因此,在构造电池组时,电芯极耳是用于焊接操作的可接入端子。电池电芯层叠具有上述箔袋构造,并且具有对称或非对称电芯极耳配置。在本领域中,有时将对称配置称为“N型”配置,将非对称配置称为“P型”配置。在对称电池电芯配置中,正电芯极耳和负电芯极耳从箔袋的径向相对的周边边缘突出。相反,非对称电池电芯的电芯极耳从相同的周边边缘突出,即并排布置。多个类似构造的电池电芯的电芯极耳,无论外部封装构造是否对称,都通过导电互连构件电互连,以便构造一种具有特定应用电压容量的电池组。
技术实现思路
本专利技术公开了一种电池电芯,提供以上提及的非对称外部封装,以及对称内部电流。这样,所公开的电池电芯将所需的封装效率(即改进的容积效率)与改进的电流分布相结合。电池电芯可包括外部箔袋,外部箔袋包含在电解质材料中的上述电芯层叠。电极端子在本文中称为电芯极耳,其定位在箔袋的相同横向边缘(即共同边缘)上,或从相同横向边缘突出,以便提供所需的非对称容积/封装效率。然而,电池电芯内的电流流动路径是对称的。也就是说,在箔袋内部的电极之间提供延长距离,以便改进整体电流分布和均匀性。在此认识到,虽然对称电芯配置通常提供更优化的电流分布水平和电流的均匀性,但由于电芯极耳的位置和所需电极焊接接头的位置径向相对,非对称电芯配置倾向于消耗额外的封装空间。结果,对称电芯配置的容积效率通常低于非对称电芯配置的容积效率。由于电芯极耳的位置并排,非对称电池电芯倾向于更有效地利用电池模块中的可用空间,但是这种益处可能以降低电流分配效率为代价。因此,本公开旨在改进现有的电池电芯容积效率,而不降低电芯内电流性能。电池电芯的特定实施例具有包括第一边缘和第二边缘的外袋,正电芯极耳、负电芯极耳,以及电芯层叠;第一边缘和第二边缘径向相对,正电芯极耳和负电芯极耳从第一边缘突出,电芯层叠位于袋内。电芯层叠包括多个阳极箔和多个阴极箔。最外集电器,例如阳极箔的最外集电器,相对于电芯层叠的厚度,最外集电器相对于其相对位置是“最外面的”。例如通过阴极极耳引线,将阴极箔电连接至第一边缘附近的正电芯极耳;并且例如通过阳极极耳引线,将多个阳极箔彼此电连接、且电连接至第二边缘附近的负电芯极耳。最外集电器形成内部汇流条,内部汇流条在第一边缘和第二边缘之间延伸,使得电池电芯具有非对称封装配置和对称内部电流路径配置。根据一个可能的实施例,阳极极耳引线能够共同延伸,延伸高达第二边缘宽度的45%。在另一个实施例中,阳极极耳引线共同延伸,延伸高达第二边缘宽度的90%。通常,精确的百分比是如本文所述的电芯宽度的函数。每个阳极箔包括开路部件,开路部件配置为控制电池电芯内的电流流动,开路部件可包括在阳极箔的相应表面中冲压或形成的槽。阴极箔能够由铝构成,并涂覆有第一适用活性材料,例如但不限于锂氧化物,例如锂钴氧化物,锂锰氧化物,或锂镍锰钴(NMC)氧化物。阳极箔可由铜构成,并涂覆有不同于第一活性材料的第二适用活性材料,例如石墨。每个正电芯极耳和负电芯极耳中的极耳宽度能够分别约为每个阳极箔和阴极箔中的宽度的一半。在一些实施例中,极耳宽度至少为90mm。一种系统,包括为负载(例如,机动车辆的驱动轮)供电的电池组,该电池组由多个上述电池电芯构成。以上
技术实现思路
并不旨在表示本专利技术的每个实施例或方面。相反,前述
技术实现思路
举例说明了本文所述的某些新颖方面和特征。结合附图和所附权利要求书,通过以下对用于执行本专利技术的代表性实施例和模式的详细描述,本专利技术的上述特征和其它特征以及优点将变得显而易见。附图说明图1是示例性机动车辆的示意图,使用由本文所述类型的电池电芯构成的多电芯电池组。图2A是示例性电池电芯的示意性横截面图,又如图2B所示,示出了对称内部电流流动路径和相应结构。图2B是图2A的示例性电池电芯的示意性平面图,具有非对称封装和对称内部电流路径。图3A、图3B和图3C分别共同地描述了多个阴极、阳极和集电器的平面图,用于构造如图2B所示的电池电芯。图4是如图2B所示的电池电芯的替代实施例的示意性平面图,其中阴极箔沿着电芯底部边缘经由最外导体连接到位于电芯顶部边缘上的阴极极耳。图5是阳极、阴极和集电器的示意性平面图,用于构造根据另一可能实施例的电池电芯。图6是的电池电芯的示意性平面图,使用图5的示例性阳极、阴极和集电器构造而成。本专利技术易于进行各种修改和替代形式,其中代表性实施例已经通过附图中的示例示出,并在下文中详细描述。本专利技术的创造性不限于所公开的具体形式。相反,本专利技术旨在覆盖落入由所附权利要求所限定的本专利技术范围内的所有修改、等同物、组合和替代。具体实施方式参照附图,其中相同的附图标记在若干视图中指代相同的部件,电池组10做为系统14的一部分在图1中示出,例如机动车辆,具有相对于车身18布置的驱动轮16。电池组10为驱动轮16或系统14上的另一负载(例如发电机、电动机、辅助动力单元和压缩机等)供电。在非限制性示例性实施例中,图1的电池组10能够多样地配置为可再充电的锂离子或镍镉电池组。其他实施例可能具有不同形状或额定功率,或者采用其他活性材料,因此图1的具体配置是示例性而非限制性的。如图2A和图2B所示的构造,电池组10包括多个袋型电池电芯20,或在此公开的各种替代实施例。如下面参照图2A至图6所述,电池组10的每个电池电芯20具有对称的内部电流配置和非对称的外部封装配置,这些部件共同改进封装效率,保证内部电流分布的最佳均匀性。如图所示,电池组10可以是基本上扁平的“扁平”式结构,其中在此所述的多个电池电芯20,例如八个或更多这样的电池电芯20,一个堆叠在另一个之上。这种配置能够设置在示例性系统14的底板(未示出)下方。类似配置节省空间,能够使其他应用(例如发电厂、移动平台或机器人)或其他运载应用(例如飞行器、航天器或船)受益,因此图1的机动车辆仅仅是电池组10的一种可能的有益用途。尽管为了简单说明而进行省略,但是在本领域中很好理解,电池组,例如图1的示例性电池组10,可选地能够使用“重复框架”配置来构造,在该“重复框架”构造中,其中单个电芯框架形成冷却剂歧管,并且还向图2A和图2B中的电池电芯20、以及在此公开的各种替代实施例提供结构刚性。例如,两个电池电芯20能够相对于一对电芯框架布置。在典型配置中,一对包含正电极和负电极的电池电芯20、限定内部冷却剂通道的散热片(未示出)和泡沫分隔器(未示出)能够以重复布置的方式夹在相邻电芯框架之间,贯穿电池组10。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种电池电芯,包括袋,具有完全相对的第一和第二边缘;正电芯极耳和负电芯极耳,所述正电芯极耳和负电芯极耳从所述第一边缘突出;和电芯层叠,位于所述袋内,所述电芯层叠包括多个阳极箔和多个阴极箔,所述阳极箔包括最外集电器,相对于所述电芯层叠的厚度,所述最外集电器是所述阳极箔中的最外集电器;其中,所述多个阴极箔电连接至所述正电芯极耳,所述正电芯极耳在所述第一边缘附近;并且所述多个阳极箔彼此电连接、且电连接至所述负电芯极耳,所述负电芯极耳在所述第二边缘附近,使得所述最外集电器形成内部汇流条,所述内部汇流条在所述第一边缘和所述第二边缘之间延伸,所述电池电芯具有非对称封装配置和对称内部电流路径配置。

【技术特征摘要】
2018.04.06 US 15/9468031.一种电池电芯,包括袋,具有完全相对的第一和第二边缘;正电芯极耳和负电芯极耳,所述正电芯极耳和负电芯极耳从所述第一边缘突出;和电芯层叠,位于所述袋内,所述电芯层叠包括多个阳极箔和多个阴极箔,所述阳极箔包括最外集电器,相对于所述电芯层叠的厚度,所述最外集电器是所述阳极箔中的最外集电器;其中,所述多个阴极箔电连接至所述正电芯极耳,所述正电芯极耳在所述第一边缘附近;并且所述多个阳极箔彼此电连接、且电连接至所述负电芯极耳,所述负电芯极耳在所述第二边缘附近,使得所述最外集电器形成内部汇流条,所述内部汇流条在所述第一边缘和所述第二边缘之间延伸,所述电池电芯具有非对称封装配置和对称内部电流路径配置。2.根据权利要求1所述的电池电芯,其中所述多个阴极箔中的每个阴极箔限定靠近所述第二边缘的多个极耳引线。3.根据权利要求2所述的电池电芯,其中所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员:E·J·道利S·H·曾
申请(专利权)人:通用汽车环球科技运作有限责任公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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