一体压紧叠加式电池模块制造技术

一体压紧叠加式电池模块，包括电池单体、冷却板、极耳压块、弹性极耳压块、端板、U形金属连接板，所述电池单体与所述冷却板均为多个，两者交替叠置；在所述交替叠置的电池单体与冷却板两端各设有一块端板，所述端板之间连接有压紧螺栓、螺母；所述U形金属连接板安装在所述极耳压块的一端，在相邻两个电池单体的极耳之间安装有一个所述极耳压块或所述弹性极耳压块，相邻电池单体的极耳卡装在所述U形金属连接板的U形槽中。本实用新型专利技术在当前最先进的模块技术基础上，提出了新的单体电池集成结构，旨在提供一个体积能量密度和重量能量密度更好，性价比更优，集成维护方便，安全，长寿命的电池模块，适于工业化大规模应用。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及动力电池模块，特别是指一种一体压紧叠加式电池模块；属于电动车动力电池模块集成化

技术介绍
电动车的动力电池是由多个电池单体串联或者串并联而成，为了便于布置、装配和维护，通常的技术方案是先把部分单体组成一个相对标准化的小组，称为模块，再根据车辆的实际情况把模块组合成电池箱总成。模块化可以使产品在同一或相似的产品群中容易切换，简化系统的复杂性，降低电池品种和成本。当前电动车的电池面临安全性不好、寿命较短、成本较高等问题，这些问题部分可以从提高单体性能方面解决，部分必须从模块和集成方面解决，所以有许多模块方案被相继提出。专利CN201387911提出在电池单体上缠绕导热性能好的绝缘胶片，使得模块中所有单体都处于较一致的温度，从而提高安全性。这种方法可以使温度均勻，但是绝缘胶片阻碍了热量的传导，电池可能因此工作在过高的温度而损坏。CN201408805Y提出了一种固定电池单体的方法，通过上下盖和挡板对电池定位， 精简了结构，并简化了组装工序。但是这种结构的散热性可能不很好。CN101401227A提出一种软包装电池的极耳连接结构，将极耳布置在模块相对接的平面处，以利于多个模块组合时极耳的连接。上述三个有代表性的电池模块专利在多个方面提出了较好的方案，但是都存在共同的问题忽视了电池单体极片的稳固夹紧，这对于提升电池和模块的性能有重要作用； 电池管理系统或者电路板的安装和连接，没有放在电池模块中统一考虑，这会影响电池模块的整体性能。美国专利 US 07531270, battery pack with intergal cooling and bussing device (带集成冷却和母线装置的电池包)，针对铝塑复合封装的软包装电池提出在单体之间交替布置冷却板的结构，如附图18，可解决单体固定和冷却等问题。但是这个专利存在单体极耳连接采用了大量的螺栓，过于复杂，电池管理系统导线布置不合理、不可靠等问题。当前车用动力电池集成应用方面还存在另一个普遍的问题是，筛选后一致性较好的电池单体组成模块或者电池箱后，在使用过程中一致性难以持久，影响了电池系统的整体性能。其原因可能有以下几点电池单体在车辆工作时受到震动，极板上部分粉体材料长期震动后变疏松甚至脱落，导致单体容量差异性增加。单体电池在使用过程中，会不断产生气体从而鼓胀，使极板分离，影响电池容量的一致性和其它性能，严重的会导致安全问题。由于冷却的不均勻，不同的单体在使用过程中的工作温度会有差异，使得电化学反应体系的衰减速度不一致，累积后将导致性能不一致。上述问题除了从制造方面提高单体本身的一致性外，还可以从系统集成方面改善电池使用条件来考虑。上述背景的介绍说明当前电动车用动力电池的应用还存在诸多问题，还有改进的空间。
技术实现思路
本技术旨在克服现有技术之不足，针对软包装方形电池提供一种体积能量密度和重量能量密度好，性价比优，集成维护方便，使用安全，寿命长的一体压紧叠加式电池模块。本技术是采用下述方案实现的一体压紧叠加式电池模块，包括电池单体、冷却板、极耳压块、弹性极耳压块、端板、U形金属连接板，所述电池单体的两个极耳设置在所述电池单体的同一侧面或相对的两侧面，所述电池单体与所述冷却板均为多个，两者交替叠置，使相邻电池单体的相应极耳叠合在一起；在所述交替叠置的电池单体与冷却板两端各设有一块端板，所述端板之间连接有至少四个螺栓、螺母；所述U形金属连接板安装在所述极耳压块的一端，在相邻两个电池单体的极耳之间安装有一个所述极耳压块或所述弹性极耳压块，相邻电池单体的极耳卡装在所述U形金属连接板的U形槽中。本技术中，所述冷却板由导热性能好的金属制成，四周设有折边和让螺栓通过的孔或者缺口，至少一块冷却板中部开有容纳温度传感器和导线的槽。本技术中，所述极耳压块为其上设有散热通孔的长方体。本技术中，所述弹性极耳压块由两个其上设有散热通孔的第一压块、第二压块组成，所述第一压块、第二压块采用插接的方式连接，在所述第一压块、第二压块插接部位设有定位弹簧片。本技术中，所述电池单体和冷却板之间填充有硅胶或类似的半流体物质，隔开空气，增加彼此的接触面积，改善散热。本技术中，所述电池模块上表面设有上盖。本技术中，所述电池模块的盖板上设有电路板，所述电路板上设有多个检测各单体电池电压的测量臂，所述测量臂一端固定在所述电路板上，另一端弹压在所述U形金属连接板上。本技术中，所述冷却板中部设置的槽中至少插装有一个用于检测电池单体温度的温度传感器。本技术中，所述冷却板的折边处设有散热的切口或翘起。本技术中，所述端板与冷却板接触的内侧面为平面或中间稍高的曲面，所述平面或曲面上设有多个通孔，当与冷却板压紧时，在电池极板之间产生不均勻压紧力，中部的压力稍大，而周边的压力稍小，这个不均勻压紧法便于将电池工作过程中产生的气体排出到极板的外面，从而减小电池胀气对电池容量的负面影响，提高一致性。本技术中，所述相邻单体电池采用串联、并联或串并联混合的任意一种方式连接，两端各有一个极耳作为模块对外的电输出。本技术由于采用上述结构，将多个软包装的方形电池单体与所述冷却板交替叠置组合成模块，将多个电池单体排成一列，相应的单体极耳也对齐排成一列，用导热性好的金属冷却板将电池单体逐一隔开，在这一列单体的两端布置端压板；螺栓穿过端板，拧紧在螺母上，，将电池单体和冷却板等压紧成为一个整体，同时也将相邻极耳之间的极耳压块压紧，使相邻极耳通过U形金属连接板连接为一体，形成一个模块。具有如下优点1、将电池单体的正极粉体材料、负极粉体材料分别紧压在正极板和负极板上，避免了粉体材料因震动而松脱或掉落，确保单体一致性不因震动而变坏，延长单体寿命；2、一体化压紧同时也避免了一般电池正负极板和隔膜之间贴合不紧密，改善了电化学反应中离子的运动，降低电化学反应的电阻和单体的发热，使电池能产生更大的放电电流；3、采用冷却板布置在单体两侧，改善了热量的传导，使热量能更好地传递出去或传进来，有利于降低电池单体的工作温度；4、端板与冷却板接触的内侧面为平面，当与冷却板压紧时，可将电池工作过程中产生的气体排出到极板的外面，从而减小电池胀气对电池容量的负面影响，提高电池单体一致性。作为优选方案，端板与冷却板接触的内侧面也可以不是平面，而是中间稍高的曲面，当压紧冷却板时，在电池极板之间产生不均勻压紧力，中部的压力稍大，而周边的压力稍小，这个不均勻压力便于将电池工作过程中产生的气体排出到极板的外面，从而减小电池胀气对电池容量的负面影响，消除电池胀气对电池容量等性能负面影响；提高一致性。同时还提高了电池单体集成的空间效率，减小电池模块体积。5、采用设有折边的导热性能好的金属板作为冷却板，第一是增大传热面积，保证传热量，由于折边的长度容易控制，可根据实际发热量设计折边总长度，可以使模块内部各单体温度均勻性更好，提高单体一致性，增加了模块的适应性；折边的第二个作用是包裹电池单体的侧面，保证单体在震动时不会移位；第三，在需要时，也可在折边处安装电加热装置，保证电池单体适当的工作温度。与纯粹用空气与单体外壁导热的方案相比，一体压紧叠加方案的优点是模块的散热能力很强，并可以在设计时通过调整冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一体压紧叠加式电池模块，包括电池单体、冷却板、极耳压块、弹性极耳压块、端板、Ｕ形金属连接板，其特征在于：所述电池单体的两个极耳设置在所述电池单体的同一侧面或相对的两侧面，所述电池单体与所述冷却板均为多个，两者交替叠置，使相邻电池单体的相应极耳叠合在一起；在所述交替叠置的电池单体与冷却板两端各设有一块端板，所述端板之间连接有至少四个压紧螺栓、螺母；所述Ｕ形金属连接板安装在所述极耳压块的一端，在相邻两个电池单体的极耳之间安装有一个所述极耳压块或所述弹性极耳压块，相邻电池单体的极耳卡装在所述Ｕ形金属连接板的Ｕ形槽中。

【技术特征摘要】
1.一体压紧叠加式电池模块，包括电池单体、冷却板、极耳压块、弹性极耳压块、端板、U 形金属连接板，其特征在于所述电池单体的两个极耳设置在所述电池单体的同一侧面或相对的两侧面，所述电池单体与所述冷却板均为多个，两者交替叠置，使相邻电池单体的相应极耳叠合在一起；在所述交替叠置的电池单体与冷却板两端各设有一块端板，所述端板之间连接有至少四个压紧螺栓、螺母；所述U形金属连接板安装在所述极耳压块的一端，在相邻两个电池单体的极耳之间安装有一个所述极耳压块或所述弹性极耳压块，相邻电池单体的极耳卡装在所述U形金属连接板的U形槽中。2.根据权利要求1所述的一体压紧叠加式电池模块，其特征在于所述冷却板由导热性能好的金属制成，四周设有折边，边沿设有让螺栓通过的孔或者缺口，至少一块冷却板中部开有容纳温度传感器和导线的槽。3.根据权利要求2所述的一体压紧叠加式电池模块，其特征在于所述弹性极耳压块由两个其上设有散热通孔的第一压块、第二压块组成，所述第一压块、第二压块采用插接的方式连接，在所述第一压块、第二压块插接部位设有弹簧片。4.根据权利要求3所述的一体压紧叠加式电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华平，孙肆林，
申请(专利权)人：长丰集团有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：43