具有帶整體形成的端子的電化學電池的電池模塊的制作方法
【專利說明】具有帶整體形成的端子的電化學電池的電池模塊
[0001 ] 本申請是申請日為2010年I月22日、國際申請號為PCT/US2010/021791、國家申請號為201080011521.7、發明名稱為“具有帶整體形成的端子的電化學電池的電池模塊”的發明專利申請的分案申請。
[0002]相關專利申請的交叉引用
[0003]本申請要求享有2009年I月23日提交的美國臨時專利申請號61/146,949的權益和優先權，在此以引用的方式加入其全部公開內容。
技術領域
[0004]本申請總得涉及電池和電池模塊領域。本申請尤其涉及可以用于車輛中，用以提供至少一部分的汽車動力的電池和電池模塊。
【背景技術】
[0005]使用電能作為全部或者部分動力的車輛(例如電動車輛(EVs)、混合動力電動車輛(HEVs)、插電式混合動力電動車輛(PHEVs)，以及類似車輛，共同被稱為“電動車輛”)與更傳統的使用內燃機的氣體動力車輛相比，具有一些優點。例如，電動車輛與使用內燃機的車輛相比能夠產生較少的不必要的排放物和能夠表現更高的燃料效率(以及，在一些情況下，這種車輛能夠完全消除汽油的使用，例如在一些類型的PHEVs的情況中)。
[0006]隨著電動車輛技術繼續發展，需要為這種車輛提供改善的能源(例如，電池系統或者模塊)。例如，希望這種車輛在不必對電池再充電的條件下能夠增加行駛距離。還希望改進這種電池的性能和降低與電池系統相關的成本。
[0007]持續發展改善的一個領域是在電池化學領域。早期電動車輛系統使用金屬氫化物鎳(NiMH)電池作為推動力源。隨著時間推移，不同的添加和改進提高了NiMH電池的性能、可靠性和實用性。
[0008]更近時間，制造者已經開始發展可以用在電動車輛中的鋰離子電池。在車輛應用中使用鋰離子電池具有一些優點。例如，鋰離子電池具有比NiMH電池更高的電荷密度和比功率。用另一種方式來說，在存儲相同量的電荷時，鋰離子電池比NiMH電池小，這使得能夠在電動車輛中節省重量和空間(或者，可替換地，這個特征讓制造者在不增加車輛重量或由電池系統所占據空間的情況下為車輛提供更大動力)。
[0009]眾所周知，鋰離子電池和NiMH電池運行不同，且由于與NiMH電池技術上存在不同，可能存在設計和工程上的挑戰。例如，鋰離子電池與相當的NiMH電池相比更易于在電池溫度上變化，因此在車輛運行期間可能需要使用調節鋰離子電池的溫度的系統。鋰離子電池的制造還存在對于該電池化學的獨特的挑戰，并且正在研發新方法和系統來解決這些挑占戈。
[0010]需要提供改進的用在電動車輛中的電池模塊和/或系統，以解決與用在該車輛中的NiMH和/或鋰離子電池系統相關聯的一個或多個挑戰。同樣需要提供一種電池模塊和/或系統，該電池模塊和/或系統包括任何一個或多個從本公開的描述中將變得顯而易見的有益特征。
【發明內容】
[0011]根據一示例性實施例，電化學電池包括外殼和連接到該外殼上的罩。電化學電池還包括導電地連接到外殼上并且配置成起到用于電化學電池的第一端子作用的第一元件。電化學電池還包括與罩電絕緣的并且配置成起到用于電化學電池的第二端子作用的第二元件。第二元件的第一部分延伸通過罩，并且第二元件的第二部分在大致垂直于第一部分的方向上延伸。
[0012]根據一示例性實施例，電池模塊包括多個例如前段中所描述的電化學電池。第一電化學電池的第一端子被導電地連接至相鄰的電化學電池的端子。
【附圖說明】
[0013]圖1是具有根據示例性實施例的電池系統的車輛的透視圖。
[0014]圖2是根據示例性實施例的混合電動車輛的圖解剖面圖。
[0015]圖3是根據示例性實施例的電池系統的剖面透視圖。
[0016]圖4是根據示例性實施例利用匯流條耦合到第二電化學電池的第一電化學電池的透視圖。
[0017]圖5是根據示例性實施例耦合到鄰近電化學電池的匯流條的透視圖。
[0018]圖6是具有第一電化學電池的電池模塊的一部分的透視圖，該第一電化學電池用如圖5所示的匯流條耦合到第二電化學電池。
[0019]圖7是根據示例性實施例示出的沒有電極的電化學電池的一部分的剖面透視圖。
[0020]圖8是如圖7所示的電化學電池的分解視圖。
[0021 ]圖9是根據示例性實施例具有耦合到端子的整體匯流條的罩的透視圖。
[0022]圖10是如圖9所示的罩的透視圖。
[0023]圖11是根據示例性實施例的電池模塊的透視圖。
[0024]圖12是如圖11所示的電池模塊的透視圖，上托架被移除。
[0025]圖13是根據示例性實施例設置在上托架中的多個電化學電池的透視圖。
[0026]圖14是根據示例性實施例設置在上托架中的多個電化學電池的透視圖。
[0027]圖15是如圖11所示的上托架的頂視圖。
[0028]圖16是如圖11所示的上托架的透視圖。
[0029]圖17是如圖11所示的上托架的底視圖。
[0030]圖18是如圖11所示的上托架的底透視圖。
[0031]圖19是根據另一示例性實施例的電化學電池的透視圖。
[0032]圖19A是根據另一示例性實施例的電化學電池的一部分的透視圖。
[0033]圖20是根據一示例性實施例的圖19中所示的電化學電池除去了罩的透視圖。
[0034]圖20A是根據一示例性實施例的圖20中所示的電化學電池的一部分的局部分解的細節透視圖。
[0035]圖21是圖20中所示的電化學電池的頂視圖。
[0036]圖22是根據一示例性實施例的圖19中所示的電化學電池沿圖19中的線22-22截取的剖視圖。
[0037]圖23是根據一示例性實施例的用于電化學電池的電極板的透視圖。
[0038]圖24是圖23中所示的電極板的側視圖
[0039]圖25是根據另一示例性實施例的用于電化學電池的電極板的透視圖。
[0040]圖26是圖25中所示的電極板的側視圖。
[0041]圖27是根據另一示例性實施例的用于電化學電池的電極板的透視圖。
[0042 ]圖28是圖27中所示的電極板的側視圖。
[0043]圖29是根據另一示例性實施例的用于電化學電池的電極板的透視圖。
[0044]圖30是圖29中所示的電極板的側視圖。
[0045]圖31是根據一示例性實施例的包括多個如圖19中所示的電化學電池的電池模塊的一部分的透視圖。
[0046]圖32A-32F是根據不同實施例的顯示出將第一端子連接到第二端子的若干方法的圖31中所示的電池模塊的一部分的細節透視圖。
[0047]圖33是根據一示例性實施例的用于圖19中所示的電化學電池的端子的細節透視圖。
[0048]圖34是根據一示例性實施例的圖33中所示的端子沿圖33中的線34-34截取的剖視圖。
【具體實施方式】
[0049]參照圖1，示意了根據一個示例性實施例的車輛12，且其包括電池系統14。電池系統14的大小、形狀、配置和位置以及車輛12的類型可以根據不同實施例而改變。例如，當如圖1所示的車輛12是汽車，依據不同示例性實施例，車輛12可以包含車輛的各種各樣的不同類型包括，除了其他類型以外，摩托車、公共汽車、旅游汽車、船及其類似物。依據實施例，車輛12有給車輛12提供全部或部分動力的電池系統14。這種車輛可以是電動車輛(EV)、混合動力電動車輛(HEV)、插電式混合動力電動車輛(PHEV)、或其它類型的使用電力作為動力的車輛(共同被稱為“電動車輛”)。
[0050]盡管電池系統14在圖1中圖解定位在車輛12的行李箱或后部，依據其它示例性實施例，電池系統14的位置可以改變。例如，電池系統14的位置可以基于車輛12中的有效空間、車輛12的需要的重量平衡、與電池系統14 一起使用的其它部件(例如，電池管理系統，通風口或冷卻設備等)的位置和各種各樣的其它考慮來選擇。
[0051]圖2舉例說明了根據示例性實施例的以PHEV形式提供的車輛100的圖解剖面圖。電池系統102設置成朝著車輛100的后部緊接燃料槽104(電池系統102可以設置成緊鄰燃料槽104，或可以設置在車輛100的后部中的獨立隔間中(例如，行李箱)，或可以設置在車輛100中的其它位置)。內燃機106設置成在車輛100利用汽油動力推動自己時使用。電動機108、動力分配設備112、和發電機114也被提供作為車輛100的車輛驅動系統的一部分。車輛100可以僅使用電池系統102、僅使用內燃機106、或使用電池系統102和內燃機106兩者來提供動力或驅動。
[0052]應該注意其它類型車輛和車輛電動系統的配置可以根據其它實施例來使用，并且圖2的圖解說明不應該被認為是限制本申請描述的主題范圍。
[0053]參考圖3，根據示例性實施例的電池系統116被示出和包括具有電化學電池或電池組(batteries) 118的電池模塊117。根據示例性實施例，電池模塊117包括一些特征或部件，該特征或部件用于將電化學電池118彼此連接和/或將電化學電池118連接到車輛電動系統的其它部件，并且也用于調節電化學電池118和電池系統116的其它特征。例如，電池系統116—些特征，該特征負責監視和控制電池系統116的電學性能、管理電池116的熱特性、流出物(例如，可以是從電池118中排出的氣體)的容納和/或路徑安排，以及電池系統116的其它方面。
[0054]根據示例性實施例，電池模塊117包括多個電化學電池或電池組118(例如，鋰離子電池、金屬氫化物鎳電池、鋰聚合物電池等，或現在已知或將來發展的其它類型的電化學電池)。根據示例性實施例，電化學電池118—般是圓柱型鋰離子電池，其配置成存儲電荷。
[0055]依據其它示例性實施例，電池118可具有其它物理配置(例如，橢圓形、菱形、多邊形，等)。電池118的電容量、尺寸、結構、和其它特征可以與依據其它實施例所示的那些不同。依據示例性實施例，電池118的每一個具有至少一個位于其端部的端子119(例如，如圖3所示)。依據另一個實施例，電池每一個具有位于其端部處的兩個端子(例如，如圖4所示，第一或正極端子1012，和第二或負極端子1014)。
[0056]根據不同示例性實施例，除了其他特征以外，電池模塊117或電池系統116的尺寸、形狀、和位置，車輛100的類型，車輛技術的類型(例如，EV、HEV、PHEV等)，和電池化學性質，可以與所示或所描述的不同。
[0057]盡管在圖3舉例說明為具有特定數量的電化學電池118，應該注意到依據其它實施例，電化學電池118的不同數量和/或布置可以根據各種各樣的考慮(例如，電池系統116的需要能量，電池系統116必須裝配入的可用空間，等)中的任一個來使用。
[0058]依據示例性實施例，提供處于托架140形式或相似結構的一系列元件或構件以包含關于彼此的不同的電池118。托架140可以用聚合材料或其它合適材料(例如，電絕緣材料)制備。托架140也可以包括使電池118從托架140的表面間隔開或從鄰近的電池118間隔開的部件。外殼或蓋142和基板(沒有示出)可以設置成部分地或完全地圍繞或包圍電池118和托架140。
[0059]盡管圖3示出電池模塊117的示例性實施例，應理解電池模塊117不限制于本領域技術人員在本公開中所看到的任何具體布置。例如，盡管圖3所示的電池模塊117顯示為具有水平定向的電池118，該電池118由平行框架元件(例如，托架140)被背對背布置成兩排或組，應理解電池模塊117可以具有多個不同的配置。例如，電池118也可以為大致豎直的，幾個分