一種電池模組的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種電池模組，包括下殼體、上蓋和多個裸電芯；所述下殼體一端開口且內(nèi)部設(shè)有多個互不相通的柵格；所述柵格內(nèi)放置有所述裸電芯；所述上蓋內(nèi)設(shè)導電連接體；所述導電連接體與所述裸電芯電連接；所述上蓋密封組合在所述下殼體的開口上并與所述柵格密封連接；該電池模組，將多個裸電芯直接封裝，裸電芯之間的空間得到充分利用，電池能量密度得到很大提高，而且制造工藝大大簡化，省略了大量的焊接，從而避免了焊縫一致性低的問題，提高了生產(chǎn)效率。
【專利說明】
一種電池模組
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電池組技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電池模組。
【背景技術(shù)】
[0002]電動汽車作為一種新型環(huán)保汽車，是未來的發(fā)展趨勢。但是一直以來，電動汽車就受制于電池容量低、造價成本高等技術(shù)難題，因此，有必要開發(fā)一種以多電芯為單元高度集成的新型電池，用以提高電池容量，同時降低電池成本。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，多電芯的結(jié)構(gòu)一般是先制備單個電芯，再根據(jù)需求由單電芯排布成組，再由一個底板、四個側(cè)板以及上蓋外包裝焊接成一個模組。
[0004]存在的技術(shù)缺陷在于:現(xiàn)有模組，均是由單電芯排布組成，電芯制造成本高，電芯之間空間浪費大;模組外殼由金屬焊接而成，焊縫一致性低，工藝繁瑣，人工成本高，生產(chǎn)效率低；電芯成組之后，電芯之間連接需通過銅巴需整齊排布焊接，工藝難度大。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種電池模組，采用具有多個柵格的下殼體和設(shè)有導電連接體的上蓋，直接將多個裸電芯封裝成電池模組，省去了單電芯的外包裝，只保留內(nèi)部裸電芯(或稱JR)，工序簡單，制造和人工成本大幅度下降，充分利用了電芯極柱與頂蓋之間的空間，能量密度理論上可提高20%左右。
[0006]本實用新型的具體技術(shù)方案為:
[0007]—種電池模組，包括:包括下殼體、上蓋和多個裸電芯;所述下殼體一端開口且內(nèi)部設(shè)有多個互不相通的柵格;所述柵格內(nèi)放置有所述裸電芯;所述上蓋內(nèi)設(shè)導電連接體;所述導電連接體與所述裸電芯電連接;所述上蓋密封組合在所述下殼體的開口上并與所述柵格密封連接。
[0008]優(yōu)選的，所述下殼體由隔板分隔成多個互不相通的柵格。
[0009]優(yōu)選的，所述隔板和所述下殼體之間通過膠接或焊接固定連接;所述焊接可以是激光焊接或摩擦焊接。
[0010]優(yōu)選的，所述下殼體與所述柵格為一體化成型的整體結(jié)構(gòu)。
[0011]優(yōu)選的，所述一體化成型的成型工藝可以是注塑成型工藝、吸塑成型工藝、吹塑成型工藝、模壓成型工藝、多層共擠成型工藝、鑄造成型、融模成型或其它成型工藝。
[0012]優(yōu)選的，所述下殼體的內(nèi)表面和/或外表面設(shè)有一層或多層具有水蒸汽阻隔以及氧氣阻隔性能的下殼體保護層。
[0013]優(yōu)選的，所述隔板的表面設(shè)有一層或多層具有水蒸汽阻隔以及氧氣阻隔性能的隔板保護層。
[0014]優(yōu)選的，所述上蓋的下表面和/或上表面設(shè)有一層或多層具有水蒸汽阻隔以及氧氣阻隔性能的上蓋保護層。
[0015]優(yōu)選的，所述保護層為金屬層或塑料層;所述金屬層，如鋁，銅，鎳，銀，金等，一般可以通過電鍍、化學鍍、沉積、噴涂以及蒸發(fā)附著等方法在表面形成表面致密結(jié)構(gòu)；更優(yōu)選電鍍沉積的方法;所述塑料層，如聚乙烯，聚丙烯，氟塑料等，可以是通過吸塑或者吹塑的方式形成的高阻隔的材料膜。
[0016]優(yōu)選的，所述金屬層的為鋁層，性價比相對較高。
[0017]優(yōu)選的，所述塑料膜為氟塑料膜，其耐腐蝕性能相對較好。
[0018]優(yōu)選的，所述下殼體內(nèi)的柵格數(shù)大于或等于兩個。
[0019]優(yōu)選的，所述柵格內(nèi)放置一個或多個裸電芯，更優(yōu)選一個柵格內(nèi)放置一個裸電芯。
[0020]優(yōu)選的，所述柵格的橫截面為方形、圓形、三角形、橢圓形或是其他任何可通過一體化成型工藝形成的結(jié)構(gòu)。
[0021]優(yōu)選的，多個所述柵格之間呈線性并排分布，也可以是圓形等排布方式。
[0022]更優(yōu)選的，所述柵格的橫截面為方形，且多個所述柵格呈線性并排分布。
[0023]優(yōu)選的，所述裸電芯上的頂端設(shè)有正極極耳和負極極耳。
[0024]優(yōu)選的，所述導電連接體與所述正極極耳和負極極耳接觸連接;形成并聯(lián)電路或串聯(lián)電路。
[0025]優(yōu)選的，所述導電連接體設(shè)有凸出于所述上蓋之外的正極總輸出極和負極總輸出極。
[0026]優(yōu)選的，所述導電連接體與所述正極極耳和負極極耳對應(yīng)連接的部分裸露，其余嵌入所述上蓋內(nèi)。
[0027]優(yōu)選的，在所述上蓋上對應(yīng)所述正極極耳和負極極耳的位置上設(shè)有開孔，所述導電連接體與所述正極極耳和負極極耳接觸連接的部分裸露在所述開孔內(nèi)，其余嵌入所述上蓋內(nèi)。
[0028]優(yōu)選的，所述上蓋上設(shè)有安全閥。
[0029]優(yōu)選的，所述安全閥與所述裸電芯的數(shù)量相等;所述安全閥位于所述上蓋上與所述裸電芯的上表面對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)。當電池發(fā)生過充或是用于穿釘實驗等，會造成電芯內(nèi)部鼓脹，使得內(nèi)部壓力過大，引起爆炸等危險。安全閥在內(nèi)部壓力過大時候，閥門被沖開，釋放內(nèi)部壓力，保證安全性。
[0030]優(yōu)選的，所述安全閥為保險絲、帶刻痕的翻轉(zhuǎn)片、防爆閥門、或其它具備電流熔斷或是斷路機制的安全部件。防爆閥門中，可選用單向閥。
[0031 ] 優(yōu)選的，所述上蓋上設(shè)有注液孔。
[0032]優(yōu)選的，所述注液孔與所述裸電芯的數(shù)量相等，通過注液孔可以向所述裸電芯內(nèi)注入電解液;所述注液孔位于所述上蓋上與所述裸電芯的上表面對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)。
[0033]優(yōu)選的，所述導電連接體的材料為銅巴、鋁巴等具有導電功能的金屬材料;更優(yōu)選為銅巴。
[0034]優(yōu)選的，所述下殼體的材料為單種聚合物材料、多種聚合物材料的復配、纖維增強聚合物基復合材料、金屬材料或無機非金屬材料等。
[0035]優(yōu)選的，所述上蓋的材料為單種聚合物材料、多種聚合物材料的復配、纖維增強聚合物基復合材料、金屬材料或無機非金屬材料等。
[0036]優(yōu)選的，所述無機非金屬材料為陶瓷材料。
[0037]優(yōu)選的，所述單種聚合物材料選自聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚對苯二甲酸丁二醇酯和聚苯醚等工程塑料，也可以是聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等通用塑料。
[0038]進一步優(yōu)選的，所述單體聚合物材料為聚苯醚。
[0039]優(yōu)選的，所述纖維增強聚合物基復合材料的增強纖維選自玻璃纖維、碳纖維、礦物纖維以及金屬纖維等可用于增強基材的纖維材料;進一步優(yōu)選的是玻璃纖維。
[0040]優(yōu)選的，所述金屬材料選自鋁、鋁合金、鋼、銅等可以通過鑄造或是粉末冶金成型的金屬;進一步優(yōu)選的是鋁合金。
[0041]所述上蓋和下殼體不限定為同一種材料，可以是以上不同材料組合使用。
[0042]本實用新型進而還提供所述的一種電池模組的制造方法:
[0043](I)制備下殼體，并在下殼體內(nèi)設(shè)置多個柵格；
[0044](2)制備設(shè)有導電連接體的上蓋；
[0045](3)在所述下殼體的柵格內(nèi)放置裸電芯；
[0046](4)將上蓋密封組合在所述下殼體上，并使上蓋和柵格密封連接。
[0047]其中，
[0048]優(yōu)選的，通過一體化成型工藝形成所述下殼體。
[0049]優(yōu)選的，步驟(2)中，在所述上蓋上與所述裸電芯的上表面對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置安全閥。
[0050]優(yōu)選的，步驟(2)中，在所述上蓋上與所述裸電芯的上表面對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置注液孔，可以通過所述注液孔向所述裸電芯中注入電解液。
[0051]優(yōu)選的，在所述下殼體和上蓋密封組合之前通過所述注液孔向所述裸電芯內(nèi)注入電解液。
[0052]優(yōu)選的，步驟(2)中采用預埋注塑的方法，將導電連接體和安全閥與上蓋一體化成型為一體。
[0053]優(yōu)選的，所述(I)中，采用隔板將所述下殼體隔成多個互不相通的柵格。
[0054]優(yōu)選的，步驟(I)中使下殼體和柵格一體化成型為一體。所述一體化成型的工藝方法同上所述。
[0055]所述上蓋和下殼體的密封組合方式可以是物理組合或化學方法組合。物理組合，包括摩擦焊接、激光焊接等;化學組合，包括膠接等。
[0056]本實用新型提供的技術(shù)方案可以達到以下有益效果:
[0057]采用具有多個柵格的下殼體和設(shè)有導電連接體和安全閥的上蓋，因為是將裸電芯直接放入下殼體中，再密封上蓋的過程，所以電芯之間的空間得到充分利用，電芯之間、電芯與上蓋之間的空間得到利用，電池能量密度得到很大提高；而可以采用一體化成型的上蓋和下殼體，直接將裸電芯進行封裝，省略了大量的焊接，從而避免了焊縫一致性低的問題，提高了生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0058]圖1為本實用新型實施例的電池模組的上蓋俯視圖；
[0059]圖2為本實用新型實施例的電池模組的上蓋的剖視圖(A-A);
[0060]圖3為圖2所示的電池模組的上蓋的剖視圖的局部C的放大圖(5:1);
[0061]圖4為本實用新型實施例的電池模組的上蓋的剖視圖(B-B);
[0062]圖5為本實用新型實施例的電池模組的上蓋等軸側(cè)視圖；
[0063]圖6為本實用新型實施例的電池模組的下殼體的等軸側(cè)視圖；
[0064]圖7為本實用新型實施例的電池模組的下殼體的俯視圖；
[0065]圖8為本實用新型另一實施例的電池模組的下殼體的等軸側(cè)視圖；
[0066]圖9為圖7所示的電池模組的下殼體的俯視圖的局部D的放大圖；
[0067]圖10為本實用新型實施例的電池模組的等軸側(cè)視圖；
[0068]圖11為本實用新型實施例的電池模組的爆炸圖；
[0069]圖12為本實用新型實施例的電池模組的縱向剖視圖；
[0070]附圖標記，
[0071]1-上蓋；
[0072]2-安全閥；
[0073]3-導電連接體；
[0074]4-1負極總輸出極；
[0075]4_2_正極總輸出極；
[0076]5_上蓋保護層；
[0077]6-下殼體；
[0078]7-柵格；
[0079]8-下殼體保護層；
[0080]9-裸電芯。
【具體實施方式】
[0081]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例及附圖，對本實用新型的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦吞峁┑募夹g(shù)方案及所給出的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0082]文中所述“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”均以附圖中的電池的放置狀態(tài)為參照。
[0083]實施例1
[0084]本實施例提供一種電池模組，由上蓋1、下殼體6以及多個裸電芯9密封組合而成，具體如下:
[0085]采用模壓成型工藝一體化成型呈如圖6所示的材料為鋁合金的下殼體6，上端開口，內(nèi)部一體化成型的12個橫截面為方形的柵格7，并呈線性排列，且柵格7只有上端開口，使柵格7內(nèi)腔與方形裸電芯9外部結(jié)構(gòu)剛好相契合。下殼體6的四個側(cè)棱可以具有一定的弧度，如圖9所示。
[0086]選用的方形裸電芯9的頂端帶有正極極耳和負極極耳，密封組合時，將12個裸電芯9分別直接置于12個柵格7內(nèi)，極耳朝柵格7開口的方向；如圖11所示；
[0087]通過預埋注塑的處理方法，將分別作為導電連接體的銅巴片、12個單向通氣閥與材料為鋁合金的上蓋I集合成一個整體，如圖1-3以及圖11所示，其中，在上蓋I上與裸電芯9的正極極耳和負極極耳對應(yīng)的位置上設(shè)有對應(yīng)的開孔，所述導電連接體3與裸電芯9的正極極耳和負極極耳緊密接觸的部分裸露在所述開孔內(nèi)，其余嵌入上蓋I內(nèi)；并在銅巴片上設(shè)正極總輸出極4-2和負極總輸出極4-1，并凸出于上蓋I之外;在上蓋I上與每個裸電芯9的上表面的中心對應(yīng)的位置各設(shè)一個單向閥;并在上蓋I上與每個裸電芯9的上表面對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)還設(shè)置注液孔；
[0088]如圖11所示，在上蓋I和下殼體6均一體化成型之后，再進行密封組合，將裸電芯9置于下殼體6的柵格7內(nèi)，再通過注液孔向裸電芯9內(nèi)注入電解液，然后通過摩擦焊接的方式將上蓋I與下殼體6(鋁合金自身材料能達到阻隔要求)密封組合，且上蓋I與柵格7的開口端也密封連接;密封組合后的電池模組，裸露在上蓋I的開孔中的銅巴與裸電芯9的正極耳和負極耳緊密接觸連接，如圖12所示，保證電池的正常運作；電池模組的縱向剖視圖如圖12所不O
[0089]上述組裝完之后，理論上在導電連接體3上接入線路，就可以進行充放電了。實際使用過程，還有溫度采樣線，高低壓采樣線等線束結(jié)構(gòu)。
[0090]組裝完之后，由于相鄰裸電芯9之間的鋁殼省略了，且裸電芯9與上蓋I之間的空間也被充分利用，電池能量密度得到提高。同時，下殼體6通過注塑方式一體成型，上蓋I集成化，上下結(jié)構(gòu)密封，省去了導電連接體3之間的焊接，模組四周端板的焊接，很大程度的提高生產(chǎn)效率。
[0091]實施例2
[0092]本實施例提供一種電池模組，由上蓋1、下殼體6以及多個裸電芯9密封組合而成，具體如下:
[0093]采用注塑成型工藝一體化成型呈如圖6和圖7所示的材料為聚苯醚的下殼體6，上端開口，內(nèi)部一體化成型的12個橫截面為方形的柵格7，并呈線性排列，且柵格7只有上端開口，使柵格7內(nèi)腔與方形裸電芯9外部結(jié)構(gòu)剛好相契合。下殼體6的四個側(cè)棱可以具有一定的弧度，如圖9所示。
[0094]然后對下殼體6和各柵格7的內(nèi)表面進行表面處理，通過電鍍沉積的方法，在內(nèi)表面形成一層金屬鋁的防水致密下殼體保護層8，如圖9所示。
[0095]選用的方形裸電芯9帶有正極極耳和負極極耳，密封組合時，將12個裸電芯9分別直接置于12個柵格7內(nèi)，極耳朝柵格開口的方向；
[0096]通過預埋注塑的處理方法，將作為導電連接體3的銅巴片、12個單向通氣閥與材料為聚苯醚的上蓋I集合成一個整體，如圖1-5所示，其中，在上蓋I上與裸電芯9的正極極耳和負極極耳對應(yīng)的位置上設(shè)有對應(yīng)的開孔，導電連接體3與裸電芯9的正極極耳和負極極耳緊密接觸電連接的部分裸露在所述開孔內(nèi)，其余嵌入上蓋I內(nèi)；并在銅巴片上設(shè)正極總輸出極
4-2和負極總輸出極4-1，并凸出于上蓋I之外;在上蓋I上與每個裸電芯9的上表面的中心對應(yīng)的位置上各設(shè)一個單向閥；上蓋I的下表面進行表面電鍍鍍鋁處理，形成防水的致密上蓋保護層5;以及上蓋I上與每個裸電芯9的上表面對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)還設(shè)有注液孔；
[0097]在上蓋I和下殼體6均一體化成型之后，將裸電芯9置于下殼體6的柵格7內(nèi)，再通過注液孔向裸電芯9內(nèi)注入電解液，再通過摩擦焊接的方式將上蓋I與下殼體6密封組合，以及上蓋I與柵格7的開口密封連接;密封組合后的電池模組，裸露在上蓋I的開孔中的銅巴與裸電芯9的正極耳和負極耳緊密接觸連接，保證電池的正常運作。
[0098]實施例3
[0099]本實施例電池模組的下殼體6的結(jié)構(gòu)如圖8所示，柵格7的橫截面為圓形，上端開口，內(nèi)置圓柱電芯。其與結(jié)構(gòu)和制備過程與實施例1相同。
[0100]除了實施例1-3外，作為本實用新型的實施例，還可以是以下【具體實施方式】中的任一或多項:
[0101]作為上蓋I和下殼體6的材料，為聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚對苯二甲酸丁二醇酯，聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等單體聚合物或多種聚合物材料的復配;或玻璃纖維、碳纖維、礦物纖維以及金屬纖維等纖維增強的聚合物;或鋁、鋼、銅等可以通過鑄造或是粉末冶金成型的金屬。
[0102]—體化成型工藝采用吸塑成型工藝、吹塑成型工藝、多層共擠成型工藝、鑄造成型、融模成型或其它成型工藝;這里面吸塑成型工藝、吹塑成型工藝、多層共擠成型工藝適用于塑料，鑄造成型、融模適用于金屬。
[0103]上蓋I和下殼體6的密封組合方式，除了摩擦焊接，還可以是激光焊接、膠結(jié)等。實施例1-3上蓋I和下殼體6采用相同材料，但并不要求必須為同種材料，采用上述不同材料的上蓋I和下殼體6也可實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案。
[0104]作為上蓋I的下表面的上蓋保護層5和下殼體6的內(nèi)表面的下殼體保護層8的材料，除了鋁層和氟塑料膜外，還可以是其它一層或多層具有水蒸汽阻隔以及氧氣阻隔性能的金屬層或塑料層，如銅，鎳，銀，金等金屬，以及聚乙烯，聚丙烯等塑料;金屬層一般通過電鍍、化學鍍、沉積、噴涂以及蒸發(fā)附著等方法在表面形成表面致密結(jié)構(gòu)，塑料膜可以通過吸塑或者吹塑的方式形成高阻隔的保護膜。
[0105]柵格7的橫截面形狀還可以是三角形、橢圓形等，與裸電芯9的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。
[0106]作為導電連接體3的材料除了銅巴，還可以為鋁巴；
[0107]作為安全閥2的安全部件，除了單向閥之外，還可使用保險絲、帶刻痕的翻轉(zhuǎn)片等。
[0108]本申請雖然以較佳實施例公開如上，但并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本申請構(gòu)思的前提下，都可以做出若干可能的變動和修改，因此本申請的保護范圍應(yīng)當以本申請權(quán)利要求所界定的范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種電池模組，其特征在于，包括下殼體、上蓋和多個裸電芯;所述下殼體一端開口且內(nèi)部設(shè)有多個互不相通的柵格;所述柵格內(nèi)放置有所述裸電芯;所述上蓋內(nèi)設(shè)導電連接體;所述導電連接體與所述裸電芯電連接;所述上蓋密封組合在所述下殼體的開口上并與所述柵格密封連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電池模組，其特征在于，所述下殼體由隔板分隔成多個互不相通的所述柵格。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種電池模組，其特征在于，所述下殼體和所述柵格為一體化成型的整體結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電池模組，其特征在于，所述柵格的橫截面為方形，且多個所述柵格呈線性并排分布。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電池模組，其特征在于，所述下殼體的內(nèi)表面和/或外表面設(shè)有一層或多層具有水蒸汽阻隔以及氧氣阻隔性能的下殼體保護層。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電池模組，其特征在于，所述上蓋的下表面和/或上表面設(shè)有一層或多層具有水蒸汽阻隔以及氧氣阻隔性能的上蓋保護層。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電池模組，其特征在于，所述裸電芯的頂端設(shè)有正極極耳和負極極耳;所述導電連接體與所述正極極耳和負極極耳電連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種電池模組，其特征在于，在所述上蓋上對應(yīng)所述正極極耳和負極極耳的位置上設(shè)有開孔，所述導電連接體與所述正極極耳和負極極耳電連接的部分裸露在所述開孔內(nèi)，其余嵌入所述上蓋內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電池模組，其特征在于，所述上蓋上設(shè)有安全閥和注液孔。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種電池模組，其特征在于，所述安全閥與所述裸電芯的數(shù)量相等;所述注液孔與所述裸電芯的數(shù)量相等;所述安全閥和注液孔位于所述上蓋上與所述裸電芯的上表面對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)。
【文檔編號】H01M2/02GK205429047SQ201620221478
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】馬林, 秦峰, 肖信福, 鄧平華, 項延火
【申請人】寧德時代新能源科技股份有限公司