可扩展性电池模块制造技术

可扩展性电池模块(10，210)包括多个具备类似构造的单体电池组群(1251，1851)，多个框架式散热片组件(50，250)和许多跳线片(32，232)。每个单体电池组群(1251，1751)包括多个带有正极终端(64，264)和负极终端(70，270)的并联单体电池组(52，1752)。每个框架式散热片组件(50，250)位于每个单体电池组群(1251，1751)多个单体电池组的某一单体电池组(52，1752)和每个电池组群(1251，1751)多个单体电池组的邻近单体电池组(52，1752)之间，并且包含一个导热板部分。每一跳线片(32，232)将多个单体电池组群(1251，1851)的某一单体电池组群的负极终端(70，270)和其邻近电池组群(1251，1851)的正极终端(64，264)相连。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可扩展性电池模块相关申请的交叉引用本国际专利申请主张2009年11月9日申请的序列号为61/259，412的美国临时专利申请的权益，其披露内容以引用方式并入本文中。
技术介绍
本专利技术涉及带单体电池的可扩展性电池模块，更具体地说，涉及用于电动汽车/ 混合动力车内的电池模块组，该电动汽车/混合动力车装配有冷却系统或供热系统，以便对电池组内的单体电池进行降温。机动车，例如混合动力车(“HEV”)，使用多重推进系统提供动力。这一般是指油电混合动力汽车，该汽车使用汽油(燃油)为内燃机(ICE)提供动力，用电池为电动机提供动力。这些混合动力车是通过再生制动吸收动能来为电池充电。在巡航或怠速时，内燃机的一部分输出提供给发电机(仅仅是电机在发电模式下运行)，这样所产生的电量用于为电池充电。这与全电动车完全不同，后者的电池完全通过外部的电源充电，如输电网或增程挂车。虽然柴油和其他燃料如乙醇或植物基油类等也有所使用，但是几乎所有的混合动力车仍需要汽油作为单一燃料。电池和单体电池是本
众所周知的重要的能量存储设备。电池和单体电池一般都包含电极和位于电极之间的离子传导电解质。出于简明扼要的目的，本文件内所述之“单体电池”指，单电池、双电池或任意其它的基本电池单元结构。包含锂离子电池在内的电池组，因为可以重复充电并且没有记忆效应，所以在汽车应用和各种商业电子设备上越来越常见。在最适宜的操作温度下存储和操作锂离子电池非常重要，这样能使电池在更长的时间内保持电力。电动车和混合动力车对其内部使用的电池组有不同的要求。其中包括电池组产生的总电压和电池组的总容量。电池组由使用不同内部构造但包含第一电极、第二电极和位于第一电极与第二电极间的电解质的多个单体电池构成。单体电池通常还包括其它的组件，例如分离器层和集电器。基于第一电极和第二电极的大小、构造和化学组成以及电解质的化学组成，单体电池可产生特定的电压和容量。具有类似构造的单体电池可产生类似的电压和容量。单体电池和电池的连接方式可为串联、并联或串并联相结合。每个特定的电池或单体电池可产生某一电压和容量。单体电池或电池串联即为将某一单体电池或电池的正极连接至另一单体电池或电池的负极。将具有相同电压和容量的单体电池或电池串联时，则串联后的总电压将增加(串联时电池的总电压为各单体电池或电池的电压之和)，但总容量保持不变。单体电池或电池并联即为将单体电池或电池的相同极相连(即正极连接至正极，负极连接至负极)。具有相同电压和容量的电池或单体电池并联时，则并联后的总电压将保持不变，但并联后的总容量大于单体电池的容量。电池或单体电池也可采用串并联相结合的连接方式。使用串并联相结合的连接方式时，电池组的总电压和总容量必须满足该电池组的应用要求。将电池和单体电池进行串并联连接的方式有无数种。然而，因为通常情形下仅将具有类似电压和容量的电池和单体电池进行串并联连接，因此仅描述将电池或单体电池进行串并联连接的两种方法。首先，可将电池或单体电池进行并联以形成满足总容量要求的二级并联单元，然后可将多个并联的二级单元进行串联以获得要求的总电压。另一种方法为，首先可将电池或单体电池进行串联以形成满足总电压要求的二级串联单元，然后可将多个串联的二级串联单元进行并联以获得要求的总容量。大多数电池系统供应商和方形单体电池装配生产商目前采用超声焊接将单个方形单体电池的电池终端焊接在一起，以创造单体电池所需的电构造，从而生成符合要求的电池。并联焊接在一起的单体电池数量受单体电池终端长度的限制。若采用超声焊接方式焊接在一起的单体电池数量超出可通过超声焊接方式将其终端焊接在一起的单体电池数量，电母线跳线将被超声焊接、固定或连线，将并联单体电池串联至模块或电池组。优先的生产和组装方法中，应避免使用传统的连接方式，例如焊接或锡焊，因为这些方法会产生高温，传递到电池中，这可能会损坏方形单体电池的电极和包装封签。这些方法需要花费大量的时间和人力，并不是很好的生产方法。此外，这些方法很难保持与使用优先生产方法相等的质量控制。由于温差会影响电池或单体电池的性能，因此生产电池组时，通常需要使用到相关的温度调节装置。例如，电池组可以包含在电池组内的单个或多个单体电池或电池二级单元间安置的散热片。关于在多个单体电池或电池间安置散热片的电池组示例，参见美国专利编号7，531，270、美国专利申请编号12/103，830和国际申请编号PCT/US2008/013451 和PCT/US2008/012545内的描述。美国专利编号7，531，270、美国专利申请编号12/103，830 和国际申请编号PCT/US2008/013451和PCT/US2008/012545为当前申请代理人所有。美国专利编号7，531，270、美国专利申请编号12/103，830、和国际申请编号PCT/US2008/013451 和PCT/US2008/012M5的披露内容并入本申请中。由于锂离子电池的特性，电池组在-20°c到60°C的环境温度下运行。但是，即使在这个温度范围内运行，如果下降到0°c以下，电池组也可能开始损失其容量或充放电能力。 根据环境温度的不同，电池的生命周期容量或充电/放电的能力可能随着温度偏离0°c而减小。尽管如此，也不可避免在超出环境温度范围的条件下使用锂离子电池。就象以上提到的那样，一个单体电池和靠近的单体电池之间可能出现显著的温差，这损害了电池组的性能。为了延长整个电池组的寿命，单体电池的温度必须低于需要的阈值温度。为了提高电池组的性能，应尽量降低电池组中单体电池间的温度差。但是，由于通向环境的热通路的不同，不同单体电池将达到不同的温度。但是，由于通向环境的热通路的不同，不同单体电池将达到不同的温度。因此，如果一个单体电池的温度对比其他单体电池高，其充电或放电的效率将会不同，并因此会比其他单体电池充电或放电更快。这样将导致整个电池组性能降低和使用寿命缩短。为电池组提供散热系统的设计多种多样，包括Jones等人的美国专利5，071，652、 Earl等人的美国专利5，354，630、Hoffman等人的美国专利6，117，584、Ogata等人的美国专利6，709，783、见壯011等人的美国专利6，821，671，以及日本出版物专利JP2001_2^897。因此，仍有机会改进先前技术的锂电池组，以扩大锂电池运行时所要求的环境温度范围，得到具有更好封装的全新可扩展性电池组。6同时，还有机会保持可扩展性电池组在最佳温度运行，以确保尽可能长的使用寿命周期，尽可能高的额定容量以及名义充放电倍率。上述可扩展性电池模块为电池互连系统，为在电池模块或电池组内装配多个电化学单体电池过程中提供可扩展性电气构造。该电力可构造性允许将多个单体电池装配在串联组、或并联组、或任何串并联组上。上述电池模块或电池组适用于多个电构造中，包括但不限于，方形电化学单体电池正极和负极的叠加。物理上，导电性高压线与母线间的连接线或跳线片安装在交错连接的单体电池终端上，以形成适当的串联/并联构造。电池模块具有多个单体电池，以及将这些单体电池放置其中的散热片组件。多个杆从散热片组件延伸， 将散热片组件和多个单体电池相继地固定在一起，从而形成电池模块或电池组。根据上述信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一块可扩展性电池模块，包括：由并联的多个单体电池组构成的多个具有类似配置的单体电池组群，多个单体电池组群的每个单体电池组群包含一个负极终端和一个正极终端；多个框架式散热片组件中的每个框架式散热片组件具备一个导热板部分，且每个框架式散热片组件均位于每个单体电池组群的多个单体电池组的每个单体电池组和每个单体电池组群的多个单体电池组的邻近单体电池组之间；以及许多跳线片中每一跳线片耦合多个单体电池组群之一的负极终端与邻近单体电池组群的正极终端。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：德里克·巴克，布鲁斯·西尔克，
申请(专利权)人：埃纳德尔公司，
类型：发明
国别省市：US