电池模块、电池包、电动车辆和安装电池模块的方法技术

本公开涉及一种电池模块，包括：多个二次电池单元、至少一个正极集流器结构和至少一个负极集流器结构；其中每个二次电池单元包括电极组件、电连接到正电极的正极端子、电连接到负电极的负极端子、以及容纳电极组件的壳体；其中壳体包括凹槽，凹槽沿着壳体的圆周布置，并且凹槽包括所述二次电池单元的负极端子的至少一部分；并且其中所述至少一个负极集流器结构包括至少一个扁平负极汇流条，所述扁平负极汇流条突出到所述至少两个二次电池单元中的每个的壳体的凹槽中，以连接到所述至少两个二次电池单元的负极端子。二次电池单元的负极端子。二次电池单元的负极端子。

【技术实现步骤摘要】
电池模块、电池包、电动车辆和安装电池模块的方法


[0001]本公开涉及用于电动车辆的电池模块。本公开还涉及包括该电池模块的电池包、包括该电池包的电动车辆以及安装该电池模块的方法。

技术介绍

[0002]近年来，已经开发了使用电力作为运动源的用于运输货物和人员的车辆。这种电动车辆是由电动机推进的汽车，使用储存在可再充电电池中的能量。电动车辆可以仅由电池提供动力，或者可以是由例如汽油发电机提供动力的混合动力车辆。此外，车辆可以包括电动机和传统内燃机的组合。通常，电动车辆电池EVB或牵引电池是用来为电池电动车辆BEV提供动力的电池。电动车辆电池不同于启动电池、照明电池和点火电池，因为它们被设计为在持续时间段给予电力。可再充电电池或二次电池与原电池的不同之处在于，它可以反复地充电和放电，而原电池只提供化学能到电能的不可逆转换。低容量可再充电电池被用作小型电子设备诸如手机、笔记本电脑和摄像机的电源，而高容量可再充电电池被用作电动车辆和混合动力车辆等的电源。
[0003]通常，可再充电电池包括：电极组件，包括正电极、负电极和插置在正电极和负电极之间的隔板；壳体，也称为罐，容纳电极组件；以及电连接到电极组件的电极端子。电解质溶液被注入到壳体中，以便能够通过正电极、负电极和电解质溶液的电化学反应对电池进行充电和放电。壳体的形状，例如圆柱形或矩形，取决于电池的预期目的。通过其在膝上型电脑和消费电子产品中的应用而广为人知的锂离子(和类似的锂聚合物)电池，主导了最新开发的电动车辆。
[0004]可再充电电池可以用作由串联和/或并联联接的多个单位电池单元形成的电池模块，从而提供高能量含量，特别是用于混合动力车辆的电机驱动。也就是，根据所需的电量并为了实现高功率可再充电电池，通过互连多个单位电池单元的电极端子来形成电池模块。
[0005]电池模块可以以块设计或模块化设计来构造。在块设计中，每个电池联接到公共集流器结构和公共电池管理系统，并且其单位被布置在外壳中。在模块化设计中，多个电池单元被连接以形成子模块，并且几个子模块被连接以形成电池模块。在汽车应用中，电池系统通常由多个串联连接的电池模块组成，用于提供期望的电压。其中，电池模块可以包括具有多个堆叠的电池单元的子模块，每个堆叠包括并联连接已串联联接的电池单元(XpYs)或串联连接已并联联接的电池单元(XsYp)。
[0006]电池包是一组任意数量的(优选地是相同的)电池模块。它们可以串联、并联或两者混合配置，以提供所需的电压、容量或功率密度。电池包的组件包括单个电池模块和在它们之间提供导电性的互连。
[0007]这种电池模块的机械集成需要例如二次电池单元的各个部件之间以及在它们与负极集流器结构之间的适当机械连接。在电池系统的平均使用寿命期间，这些连接必须保持功能性和保存性。此外，必须满足安装空间要求，尤其是在移动应用中。电池模块(例如二
次电池单元)的各个部件之间以及它们与负极集流器结构之间的电连接需要可靠性、低过渡电阻和成本有效的可安装性。
[0008]CN108666466A公开了一种电池模块，该电池模块包括正电极总线结构，该正电极总线结构具有正极接触件、负总线板和位于它们之间的绝缘加强板。负总线板包括提供有电池夹结构的负电极通孔，每个电池夹结构包括多个弹性爪。由正电极总线结构和负总线板连接的圆柱形电池单元包括凹入的环形凹槽，多个弹性爪夹在所述凹槽中。电池夹持结构被夹在每个圆柱形电池单元的负电极的环形凹槽上以附接单元。负总线板的弹性爪向正电极总线结构延伸。
[0009]根据CN108666466A，负总线板和单元之间的电连接通过朝向正电极总线结构延伸的弹性爪实现。因此，负总线板的制造和在其上的夹具的布置相对于单元的布置是高度特定的，这使得负总线板的制造复杂，因为例如金属片需要被精确冲压以实现单元的精确布置和弹性爪的精确取向。此外，由于热、化学和/或机械影响，弹性爪的弹性会随着时间的推移而降低。弹性的降低会导致单元和负总线板之间的电连接和/或机械连接的降低。
[0010]因此，本公开的一目的是克服或减少现有技术的至少一些缺点，并提供一种替代的电池模块，该电池模块可以被有效地且成本有效地制造，而不需要螺纹连接、结合或焊接来连接一个或更多个集流器结构与一个或更多个单元。

技术实现思路

[0011]本公开的实施方式寻求至少在某种程度上解决现有技术中存在的至少一个问题。具体地，提供了一种电池模块，包括：多个二次电池单元、至少一个正极集流器结构和至少一个负极集流器结构；其中每个二次电池单元包括电极组件、电连接到正电极的正极端子、电连接到负电极的负极端子和容纳电极组件的壳体，该电极组件包括正电极、负电极和插置在正电极与负电极之间的隔板；其中所述至少一个正极集流器结构被布置成将所述多个二次电池单元中的至少两个的正极端子彼此互连，并且所述至少一个负极集流器结构被布置成将所述多个二次电池单元中的至少两个的负极端子彼此互连；其中所述多个二次电池单元中的每个的壳体包括凹槽，其中凹槽沿着所述壳体的圆周布置，并且凹槽包括所述二次电池单元的负极端子的至少一部分。本公开还涉及电池包、电动车辆以及安装电池模块的方法。
[0012]根据本专利技术，所述至少一个负极集流器结构包括至少一个扁平负极汇流条，该扁平负极汇流条布置在与所述多个二次电池单元中的至少两个二次电池单元中的每个的壳体的圆周对准的平面中，其中所述至少一个扁平负极汇流条突出到所述至少两个二次电池单元中的每个的壳体的凹槽中，以将负极集流器结构和所述至少两个二次电池单元的负极端子彼此连接。
[0013]换句话说，负极汇流条和所述至少两个二次电池单元的凹槽在相同的平面上对准，使得负极汇流条可以容易地突出到凹槽中，以在负极集流器结构和二次电池单元之间建立机械地和电地连接。凹槽作为狭槽起作用，所述至少一个负极汇流条插入该狭槽中，以实现可靠的机械和电连接。这避免了将负极集流器结构和二次电池单元互连的结合、焊接和/或螺纹连接，从而有利于电池模块的制造。负极汇流条是扁平的，即负极集流器结构包括形成负极汇流条的平面部分，其中负极汇流条的尺寸在垂直于所述至少两个二次电池单
元的圆周平面的方向上比在其他方向上小。所述至少一个负极集流器结构包括至少一个扁平负极汇流条，所述扁平负极汇流条布置在与所述多个二次电池单元中的所述至少两个二次电池单元中的每个的壳体的圆周对准的平面中，这也意味着至少一个扁平负极汇流条布置在与所述多个二次电池单元中的所述至少两个二次电池单元中的每个的壳体的凹槽对准的平面中。这有利于电池模块的制造，因为负极汇流条可以容易地突出到二次电池单元的凹槽中。通过将二次电池单元在其凹槽处安装到负极汇流条，负极汇流条突出到二次电池单元的凹槽中改善了二次电池单元在电池模块内的机械集成。通过经由负极汇流条将负极集流器结构与包括在凹槽中的负极端子直接接触，可以实现低的电过渡电阻。
[0014]与如上所述的现有技术相比，由于负极汇流条与所述多个二次电池单元中的所述至少两个二次电池单元的圆周对准，通过避免本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池模块(12)，包括：多个二次电池单元(20)、至少一个正极集流器结构(28)和至少一个负极集流器结构(29a，29b)；其中每个所述二次电池单元(20)包括：电极组件(41)，包括正电极、负电极以及插置在所述正电极和所述负电极之间的隔板；电连接到所述正电极的正极端子(25)；电连接到所述负电极的负极端子(23)；以及容纳所述电极组件(21)的壳体(27)；其中所述至少一个正极集流器结构(28)被布置成将所述多个二次电池单元(20)中的至少两个二次电池单元的所述正极端子(25)彼此互连，并且所述至少一个负极集流器结构(29a，29b)被布置成将所述多个二次电池单元(20)中的至少两个二次电池单元的所述负极端子(23)彼此互连；其中所述多个二次电池单元(20)中的每个的壳体(27)包括凹槽(30)，其中所述凹槽(30)沿着所述壳体(27)的圆周布置，并且所述凹槽(30)包括所述二次电池单元(20)的所述负极端子(23)的至少一部分；以及其中所述至少一个负极集流器结构(29a，29b)包括至少一个扁平负极汇流条(42a，42b)，所述至少一个扁平负极汇流条布置在与所述多个二次电池单元(20)中的至少两个二次电池单元中的每个的所述壳体(27)的所述圆周对准的平面中，其中所述至少一个扁平负极汇流条(42a，42b)突出到所述至少两个二次电池单元(20)中的每个的所述壳体(27)的所述凹槽(30)中，以将所述负极集流器结构(29a，29b)和所述至少两个二次电池单元(20)的所述负极端子(23)彼此连接。2.根据权利要求1所述的电池模块(12)，其中所述至少一个负极汇流条(42a，42b)具有厚度(T)，并且所述多个二次电池单元(20)中的每个的所述凹槽(30)具有宽度(W)，其中所述负极汇流条(42a，42b)的所述厚度(T)大于所述凹槽(30)的所述宽度(W)。3.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(12)，其中所述多个二次电池单元(20)中的每个的所述凹槽(30)包括基部(33)和侧表面(34)，其中所述侧表面(34)包括突起(35)，其中所述突起(35)被布置成将所述负极汇流条(42a，42b)机械地紧固在所述凹槽(30)内。4.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(12)，其中所述多个二次电池单元(20)中的每个的所述负极汇流条(42a，42b)和/或所述凹槽(30)适于在将所述负极汇流条(42a，42b)插入所述凹槽(30)时使所述负极汇流条(42a，42b)塑性变形。5.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(12)，其中所述多个二次电池单元(20)中的每个的所述壳体(27)具有限定轴线(L)的圆柱形形状，并且所述壳体(27)的所述凹槽(30)和所述负极端子(23)垂直于所述轴线(L)布置。6.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(12)，其中所述至少一个负极集流器结构(29a，29b)由金属片制成。7.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(12)，其中所述电池模块(12)包括两个负极集流器结构(29a，29b)，每个负极集流器结构包括负
极汇流条(42a，42b)，其中所述两个负极集流器结构(29a，29b)和/或所述两个负极汇流条(42a，42b)布置在所述多个二次电池单元(20)的所述壳体(27)的相对的侧表面区段(39a，39b)上。8.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(12)，其中所述电池模块(12)包括两个负极集流器结构(...

【专利技术属性】
技术研发人员：M内梅斯，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：