【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种二次电池，尤其是一种电堆模块二次电池。
技术介绍
1、二次电池又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。根据活性物质种类不同，市场上主要有镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池等。
2、电池充电和放电的电化学反应过程中温度过低或过高，都会造成性能下降。温度过低时需要对电池进行加热，温度过高时需要对电池进行冷却，过高的温度还可能造成热失控，进而引发燃烧安全事故。
3、电池在充电和放电过程中，会产生热量，电流越大，热量越多。当作为动力电池用于汽车等应用场景时，需要具有大电流充电和/或放电的能力，尤其是为解决快速充电的目的而不断提高的充电电流，对电池提出了越来越高的冷却能力需求。
4、现有技术的电池热管理均为热电分离结构，即以液态或气态热交换流体流经电池单元或电池模块封装的外围，或者以热传导翘片的方式插入电池单元或电池模块之间，间接地与电池单元进行热交换。这种热管理方法换热速度低、换热不均匀，造成电池内部温度梯度较大，限制了电池性能发挥，热失控引发燃烧安全事故风险较大，用于汽车等动力电池领域时，充电速度受限，引发“里程焦虑”。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种二次电池，二次电池以电堆模块方式封装，同时采用热电一体的热管理结构，将热交换流体直接引入至贴近电池单元侧，对电池单元直接进行热交换。
2、为达此目的，本申请采用以下技术方案。
3、本申
4、所述电堆模块二次电池电池还包括多组双极板，多组所述电池单元和多组所述双极板依次间隔地串联堆叠；所述电池单元和所述双极板串联堆叠体的最外侧两端分别电连接至电源负端子和电源正端子，电源负端子和电源正端子组成所述电堆模块二次电池充电和放电的主接线端子。
5、所述双极板为电导体，可以传导电子但不能传导离子；双极板包括第一极和第二极，第一极与相邻一组所述电池单元的正极活性层电连通，第二极与相邻另一组电池单元的负极活性层电连通。
6、所述第一极和第二极之间设置有可供热交换流体流通的流道，流道穿过反应吸热区，两端分别通往反应吸热区之外的第一通道和第二通道；所述反应吸热区是指所述正极活性层在所述电池单元堆叠方向上的投影区域。依据热交换量的需要，流道的高度（即双极板堆叠的方向）可控制在0.1~1mm之间。
7、由此可见，热交换流体直接流过每一组电池单元，换热速度快且均匀。而且，在穿刺、短路热失控等极端情况下，该热交换流体可自行通过双极板破裂点流入电池单元内部，主动及时地降温和抑制燃烧，如果在热交换流体中加入灭火或化学反应抑制剂，则效果更突出。基于热交换和安全改善后，电池可以更快速度充电，例如以10c倍率充电，则可实现5分钟内充至80%电量，彻底消除“里程焦虑”。
8、优选地，所述电池单元还包括电池密封框，电池密封框为弹性绝缘体，将所述负极活性层、正极活性层和隔膜圈围封闭在内部。电池密封框形式包括但不限于密封垫片或o形密封圈或液态凝固胶。所述电池密封框可有效避免电解质流失，同时避免热交换流体侵入所述电池单元内部。
9、优选地，所述双极板还包括极板密封框；所述第一通道和所述第二通道从厚度方向贯穿该极板密封框；极板密封框设置在所述第一极与所述第二极之间，将第一极与第二极之间的所述流道、所述第一通道和所述第二通道空间圈围封闭在内部。极板密封框形式包括但不限于密封垫片或o形密封圈或液态凝固胶。
10、优选地，所述电池密封框设置有至少一个电解质加注口，电解质加注口贯穿该电池密封框厚度方向，电解质加注口与所述负极活性层、正极活性层和隔膜的孔隙空间相连通。通过电解质加注口，可将电解质加注或补充至每一组电池单元内部，同时有利于电池单元内部产生的少量气体及时排出，进一步提高安全性。
11、优选地，所述电源负端子和所述电源正端子的外侧分别设置有上端板和下端板，上端板和下端板通过紧固件使上端板和下端板之间夹持的全部所述电池单元、所述双极板、所述电源负端子和所述电源正端子保持压紧贴合状态，所述紧固件的形式包括但不限于拉索或捆绑轧带或连接螺栓或外壳。
12、优选地，所述上端板一侧设置有弹簧，使其与所述下端板之间的部件按照弹簧设定的压力保持相互压紧贴合状态，弹簧的形式包括但不限于碟形弹簧或波形弹簧或圆柱压缩弹簧或弹性垫块。弹簧的弹性，有助于减少各部件接触电阻，并且可有效地适应电池充放电过程中产生的尺寸缩胀。
13、优选地，所述第一极为抗正电位腐蚀的导电材料，包括但不限于铝箔或含铝合金薄膜或非金属导电膜或导电胶；所述第二极为抗负电位腐蚀的导电材料，包括但不限于铜箔或含铜合金薄膜或非金属导电膜或导电胶。
14、优选地，所述双极板还包括支撑架构件，支撑架构件介于所述第一极和所述第二极之间，与第一极和第二极共同形成所述流道。
15、优选地，所述电堆模块二次电池设置有监控单元，监控单元连接至每一组所述双极板极耳，实时监测每一组电池单元的电压，在必要时对任一组电池单元进行单独充电或放电，以提高各组电池单元之间的电量一致性。
16、优选地，所述流道内设置有温度传感器，温度传感器连接至所述监控单元，实时监测所述电池单元的温度。
17、本技术方案所述的二次电池，应指任何可再充电的电池类型，包括但不限于被称为锂离子电池、锂电池、锂硫电池、电化学电容器、超级电容器等等。此外，本技术方案可应用于电池应用领域，包括但不限于电动汽车、工程机器、农业机器、储能设备、发电机、飞机、航空器、航天器等设备。
18、本申请的有益效果：本技术方案所述的二次电池换热速度快、换热均匀，因而电池内部温度梯度小，电池性能优异，且可以大幅降低热失控引发燃烧安全事故的风险，用于新能源汽车等领域时，可大幅提高充电速度，消除“里程焦虑”。二次电池以这种电堆模块方式封装，可进一步提高能量密度、降低重量、降低总体成本。
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1.一种电堆模块二次电池（100），包括多组电池单元（10），电池单元（10）包括负极活性层（11）、正极活性层（13）和介于二者之间的隔膜（12），负极活性层（11）和正极活性层（13）均含有各自适用的电化学活性材料，隔膜（12）为多孔的绝缘体，负极活性层（11）、正极活性层（13）和隔膜（12）的孔隙中填充有电解质，电解质可以传导离子但不能传导电子，其特征是：
2.根据权利要求1所述的一种电堆模块二次电池（100），其特征是：所述电池单元（10）还包括电池密封框（14），电池密封框（14）为弹性绝缘体，将所述负极活性层（11）、正极活性层（13）和隔膜（12）圈围封闭在内部。
3.根据权利要求1所述的一种电堆模块二次电池（100），其特征是：所述双极板（20）还包括极板密封框（23）；所述第一通道（20a）和所述第二通道（20b）从厚度方向贯穿该极板密封框（23）；极板密封框（23）设置在所述第一极（21）与所述第二极（22）之间，将第一极（21）与第二极（22）之间的所述流道（20c）、所述第一通道（20a）和所述第二通道（20b）空间圈围封闭在内部
4.根据权利要求2所述的一种电堆模块二次电池（100），其特征是：所述电池密封框（14）设置有至少一个电解质加注口（10a），电解质加注口（10a）贯穿该电池密封框（14）厚度方向，电解质加注口（10a）与所述负极活性层（11）、所述正极活性层（13）和所述隔膜（12）的孔隙空间相连通。
5.根据权利要求1所述的一种电堆模块二次电池（100），其特征是：所述电源负端子（31）和所述电源正端子（32）的外侧分别设置有上端板（41）和下端板（42），上端板（41）和下端板（42）通过紧固件（43）使上端板（41）和下端板（42）之间夹持的全部所述电池单元（10）、所述双极板（20）、所述电源负端子（31）和所述电源正端子（32）保持压紧贴合状态，所述紧固件（43）的形式包括但不限于拉索或捆绑轧带或连接螺栓或外壳。
6.根据权利要求5所述的一种电堆模块二次电池（100），其特征是：所述上端板（41）一侧设置有弹簧（44），使其与所述下端板（42）之间的部件按照弹簧（44）设定的压力保持相互压紧贴合状态，弹簧（44）的形式包括但不限于碟形弹簧或波形弹簧或圆柱压缩弹簧或弹性垫块。
7.根据权利要求1所述的一种电堆模块二次电池（100），其特征是：所述双极板（20）还包括支撑架构件（24），支撑架构件（24）介于所述第一极（21）和所述第二极（22）之间，与第一极（21）和第二极（22）共同形成所述流道（20c）。
8.根据权利要求1所述的一种电堆模块二次电池（100），其特征是：所述电堆模块二次电池（100）设置有监控单元（50），监控单元（50）连接至每一组所述双极板（20）极耳（20e）。
9.根据权利要求8所述的一种电堆模块二次电池（100），其特征是：所述流道（20c）内设置有温度传感器（51），温度传感器（51）连接至所述监控单元（50）。
...【技术特征摘要】
1.一种电堆模块二次电池（100），包括多组电池单元（10），电池单元（10）包括负极活性层（11）、正极活性层（13）和介于二者之间的隔膜（12），负极活性层（11）和正极活性层（13）均含有各自适用的电化学活性材料，隔膜（12）为多孔的绝缘体，负极活性层（11）、正极活性层（13）和隔膜（12）的孔隙中填充有电解质，电解质可以传导离子但不能传导电子，其特征是：
2.根据权利要求1所述的一种电堆模块二次电池（100），其特征是：所述电池单元（10）还包括电池密封框（14），电池密封框（14）为弹性绝缘体，将所述负极活性层（11）、正极活性层（13）和隔膜（12）圈围封闭在内部。
3.根据权利要求1所述的一种电堆模块二次电池（100），其特征是：所述双极板（20）还包括极板密封框（23）；所述第一通道（20a）和所述第二通道（20b）从厚度方向贯穿该极板密封框（23）；极板密封框（23）设置在所述第一极（21）与所述第二极（22）之间，将第一极（21）与第二极（22）之间的所述流道（20c）、所述第一通道（20a）和所述第二通道（20b）空间圈围封闭在内部。
4.根据权利要求2所述的一种电堆模块二次电池（100），其特征是：所述电池密封框（14）设置有至少一个电解质加注口（10a），电解质加注口（10a）贯穿该电池密封框（14）厚度方向，电解质加注口（10a）与所述负极活性层（11）、所述正极活性层（13）和所述隔膜（12）的孔隙空间相连通。
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁辉，袁梓玉，袁梓彤，
申请(专利权)人：苏州辉美汽车科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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