间隔件以及包括该间隔件的电池单元堆叠制造技术

本公开涉及一种间隔件以及包括该间隔件的电池单元堆叠，其中该间隔件用于在电池单元堆叠中使电池单元彼此间隔开。该间隔件包括：基底板，包括第一侧和与第一侧相反的第二侧；在第一侧从基底板的平面突出的多个第一突起，其中每个第一突起与由其在第二侧上形成的凹陷重合；以及在第二侧从基底板的平面突出的多个第二突起，其中每个第二突起与由其在第一侧上形成的凹陷重合。每个第一突起直接围绕一个相应的第二突起。相应的第二突起。相应的第二突起。

【技术实现步骤摘要】
间隔件以及包括该间隔件的电池单元堆叠


[0001]本公开涉及用于在电池单元堆叠中使电池单元彼此间隔开的间隔件。本公开的另一方面涉及用于电动车辆的包括该间隔件的电池单元堆叠。

技术介绍

[0002]近年来，已经开发了使用电力作为动力源的用于运输货物和人员的车辆。这样的电动车辆是使用储存在可再充电电池中的能量由电动机驱动的汽车。电动车辆可以仅由电池供电，或者可以是由例如汽油发电机或氢燃料电池供电的混合动力车辆的形式。此外，车辆可以包括电动机和传统内燃机的组合。一般地，电动车辆电池(EVB)或牵引电池是用于为电池电动车辆(BEV)的驱动供电的电池。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的时间段供电。可再充电电池或二次电池与一次电池的不同之处在于，它能够被反复地充电和放电，而一次电池仅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(诸如蜂窝电话、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]一般地，可再充电电池包括电极组件、容纳电极组件的壳体以及电连接到电极组件的电极端子，该电极组件包括正电极、负电极以及插置在正电极和负电极之间的隔板。电解质溶液被注入到壳体中以便能够经由正电极、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)取决于电池的预期用途。锂离子(和类似的锂聚合物)电池(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)在最新开发的一组电动车辆中占据首要地位。
[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的能量含量，特别是用于混合动力车辆的电机驱动。也就是，根据所需的电量并且为了实现高功率可再充电电池，电池模块通过互连多个单位电池单元的电极端子来形成。
[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，每个电池被联接到公共的集流器结构和公共的电池管理系统，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，电池系统通常由串联连接以提供期望的电压的多个电池模块组成。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，每个堆叠包括串联连接已并联连接的单元(XpYs)或者并联连接已串联连接的多个单元(XsYp)。
[0006]电池包是一组任意数量的(优选地，相同的)电池模块。它们可以串联、并联、或串联和并联的混合来配置，以提供期望的电压、容量或功率密度。电池包的部件包括各个电池模块以及在它们之间提供导电性的互连。
[0007]如上所述，电池单元壳体的形状可以是矩形(或棱柱形)，并且多个电池单元可以堆叠在一起使它们的纵向侧彼此抵靠，从而形成电池单元堆叠。二次电池单元可能由于许多原因而鼓胀。例如，过充电条件可能加速电极和电解质之间的寄生反应，释放气体，过高
的温度可能导致热膨胀，或者电池单元的深度放电可能导致气体形成。出故障的电池单元的鼓胀可能导致高机械压力施加在相邻的电池单元上，这可能损坏它们。此外，鼓胀可能由出故障的电池单元内的温度升高引起，并且由于壳体通常由导热材料形成，所以热量可以容易地传递到相邻的电池单元。然而，这造成严重的安全风险并可能导致热失控。一般地，热失控描述了由于温度升高而加速、进而释放使温度进一步升高的能量的过程。热失控发生在以下情况：温度升高以导致温度进一步升高的方式改变条件，常常导致破坏性的结果。例如，当单元被加热到临界温度以上(通常在150℃以上)时，它可能转变为热失控。
[0008]为了避免前面提到的由于电池单元鼓胀和热传递引起的风险，各个电池单元在电池单元堆叠中彼此间隔开。特别地，间隔件被组装在相邻的电池单元之间。一般地，间隔件配置为补偿电池单元的鼓胀。间隔件的另一重要功能是使电池单元彼此电绝缘，从而在出故障的情况下避免电池单元之间的电流流动。这样的间隔件可以以多种形状实现。例如，间隔件可以是由柔性且不导电的材料制成的薄片，当电池单元膨胀时该薄片被一起挤压，并且当电池单元的体积再次减小时该薄片恢复到其原始形状。然而，这样的柔性薄片将具有与相邻的电池单元的纵向侧面的大接触面积，这可能导致电池单元之间的显著热传递。此外，不能建立电池单元的纵向侧面的主动冷却。
[0009]WO 2017/055158A1公开一种包括弹性构件板(例如单一厚度薄片)的间隔件，该弹性构件板在电池单元堆叠内用作压缩弹簧并堆叠在棱柱形电池单元之间。该弹性构件包括第一纵向侧面和与第一纵向侧面相反的第二纵向侧面。该弹性构件还包括第一突出区域，该第一突出区域从第一纵向侧面向外突出并与形成在第二纵向侧面中的凹陷重合。类似地，第二突出区域从第二纵向侧面向外突出并与形成在第一纵向侧面中的凹陷重合。该弹性构件可以由金属或弹性体形成。
[0010]US 2005/0287426A1公开另一示范性间隔件，其包括设置在电池单元堆叠的棱柱形电池单元之间的板。该间隔件将特别有利于空气冷却。该间隔件包括大量突起，该突起从板的第一纵向侧面突出并具有内部挖空的凹槽。当板设置在电池单元之间时，突起的前端和板的第二纵向侧面被相邻的电池单元接触。该板可以通过压制工艺或注射工艺形成，并且突起的强度特性由突起从板冒出的角度设定。

技术实现思路

[0011]本专利技术由所附权利要求限定。下面的描述受到这种限制。在所述权利要求的范围之外的任何公开内容仅是为了说明的目的以及比较的目的。
[0012]根据本公开的一个方面，提供一种如权利要求1中限定的用于在电池单元堆叠中使电池单元彼此间隔开的间隔件。该间隔件包括：
[0013]基底板，包括第一侧和与第一侧相反的第二侧；
[0014]在第一侧从基底板的平面突出的多个第一突起，其中每个第一突起与由其在第二侧上形成的凹陷重合(coincide)；以及
[0015]在第二侧从基底板的平面突出的多个第二突起，其中每个第二突起与由其在第一侧上形成的凹陷重合。
[0016]每个第一突起直接围绕一个相应的第二突起。
[0017]根据本公开的另一方面，提供一种用于电动车辆的电池单元堆叠，该电池单元堆
叠包括多个棱柱形电池单元和至少一个如以上限定的间隔件。该间隔件被插置在电池单元堆叠的两个电池单元之间。
[0018]本公开的其它方面可以从从属权利要求或以下描述获知。
附图说明
[0019]通过参照附图详细描述示范性实施方式，特征对于本领域普通技术人员将变得明显，附图中：
[0020]图1示出根据一实施方式的电池单元堆叠的示意性侧视图。
[0021]图2示出间隔件的一示范性实施方式。
[0022]图3示意性地示出根据一实施方式的具有间隔元件的间隔件的一部分的截面图。
[0023]图4示意性地示出根据另一实施方式的具有间隔元件的间隔件的一部分的截面图。
[0024]图5示出根据本公开的一实施方式的间隔元件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种间隔件，用于在电池单元堆叠中使电池单元彼此间隔开，所述间隔件包括：基底板，包括第一侧和与所述第一侧相反的第二侧，在所述第一侧从所述基底板的平面突出的多个第一突起，其中每个所述第一突起与由其在所述第二侧上形成的凹陷重合，以及在所述第二侧从所述基底板的所述平面突出的多个第二突起，其中每个所述第二突起与由其在所述第一侧上形成的凹陷重合，其中每个所述第一突起直接围绕一个相应的第二突起。2.根据权利要求1所述的间隔件，其中所述第一突起和所述第二突起具有圆形形状。3.根据权利要求2所述的间隔件，其中所述第一突起具有在8至15mm的范围内的直径和/或所述第二突起具有在5至10mm的范围内的直径。4.根据前述权利要求中的任一项所述的间隔件，其中所述第一突起和所述第二突起与所述基底板一体地形成。5.根据前述权利要求中的任一项所述的间隔件，其中所述第一突起和所述第二突起从所述基底板的所述平面突出0.5至2m...

【专利技术属性】
技术研发人员：B哈德勒，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：