專利名稱：一種車載動力電池模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電池模塊，更具體的是涉及一種車載動力電池模塊。
背景技術：
近年來，隨著石油危機的影響、以及環保的高層次要求，混合動力汽車、純電動汽車已成為汽車的主要發展趨勢。而作為混合動力汽車以及純電動汽車的最主要的動力來源裝置一車載動力電池模塊亦作為研究的重點。混合動力汽車以及純電動汽車的剎車制動方式不同于傳統燃油車，燃油車的制動方式為機械剎車，該方式制動器磨損嚴重，并且產生大量的熱會導致熱衰退現象。而混合動力汽車以及純電動汽車的剎車制動方式為再生制動方式，其將剎車時產生的能量反饋給車載電池。其避免能量的浪費，還可以提高續駛里程。而混合動力汽車以及純電動汽車續駛里程指標是非常重要的。但是能量反饋是以剎車時的短時間脈沖電流對動力電池模塊充電。現有的車載動力電池模塊一般是鋰離子動力電池模塊，該模塊由若干鋰離子單體電池串聯組成。但是剎車的脈沖電流一般在200A以上，持續時間10s。如此高的電流，對電池模塊產生強大的沖擊，電池的損傷也較為嚴重，常出現是問題是電解液副反應加劇或者負極產生鋰枝晶，這都會嚴重影響電池的安全使用以及循環性能。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，現有技術中剎車脈沖電流對車載動力電池模塊造成的損傷較大，從而提供一種可有效緩解剎車脈沖電流沖擊的車載動力電池模塊。一種車載動力電池模塊，其包括動力電池組，動力電池組由若干單體電池串聯組成；還包括與動力電池組并聯的脈沖緩沖電池組，所述脈沖緩沖電池組由若干脈沖緩沖單體電池串聯組成，所述動力電池組與脈沖緩沖電池組的兩端電壓相等，所述動力單體電池的極化內阻與所述脈沖緩沖單體電池的極化內阻之比為2 1-10 1;所述極化內阻是指常溫下IOC充電下的極化內阻。本發明的發明人通過研究發現，在剎車時產生的脈沖電流沖擊下，單體電池的極化內阻突然增大，從而導致單體電池內部產生較大的極化電壓，極化電壓過大會容易導致電解液分解，或者負極產生鋰枝晶。這對電池的循環性能以及安全性能都造成了嚴重的損傷。而本發明的發明人意外發現，通過在動力電池組并聯脈沖緩沖電池組，可以有效降低剎車時的脈沖電流的沖擊，減少電池的傷害。本發明的發明人推定的原因是電池的內阻為歐姆內阻和極化內阻的總和。歐姆內阻一般為固定值，不隨使用環境、工作電流的變化。但是極化內阻受電流以及環境的影響較大，電流密度越大則極化內阻越大。并且在大電流的情況下，極化內阻遠遠大于歐姆內阻，所以電池內阻主要取決于極化內阻。由于脈沖緩沖電池組的極化電阻較小，從而其電池內阻也小，可以有效將脈沖的大電流卸去，從而避免了動力電池組受到脈沖電流的沖擊。而脈沖緩沖電池組本身由于極化內阻較小，所以產生的極化電壓也較小，也不會受到脈沖電流的沖擊。
圖1本發明采用的脈沖電流電壓補償法測試電池極化內阻的脈沖電流與時間的
關系圖。 圖2本發明采用的脈沖電流電壓補償法測試電池極化內阻的電池電壓與時間的
關系圖。圖3本發明實施例1連接示意圖。
具體實施例方式為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。一種車載動力電池模塊，其包括動力電池組，動力電池組由若干單體電池串聯組成；還包括與動力電池組并聯的脈沖緩沖電池組，所述脈沖緩沖電池組由若干脈沖緩沖單體電池串聯組成，所述動力電池組與脈沖緩沖電池組的兩端電壓相等，所述動力單體電池的極化內阻與所述脈沖緩沖單體電池的極化內阻之比為1 0.5-1 0.1。其中，極化內阻為本領域技術人員所公知的概念。一般是指電化學反應時由極化引起的電阻，包括電化學極化內阻和濃差極化內阻。本發明中極化內阻是指在常溫、充電電流為IOC條件下的測的極化內阻。其中C 為本領域技術人員所公知的單位；在此不作贅述。本發明中將動力單體電池的極化內阻記作Rfl，脈沖緩沖單體電池的極化內阻記作
Rf2 ο電池的內部環境、正負極材料、材料的粒徑、極片的壓實密度等因素都影響電池的極化內阻。優選情況下，本發明的動力單體電池的極化內阻Rfl與脈沖緩沖單體電池的極化內阻Rf2之比為1 0.4-1 0.2。這樣可以使車載動力電池模塊的充放電性能更加優異。本發明優選脈沖緩沖單體電池的容量為1 50Ah。單體電池包括電池殼、極芯和電解液，極芯和電解液密封容納在電池殼內，極芯包括正極、負極和位于正極與負極之間的隔膜，正極包括集流體和負載在集流體上的正極材料，正極材料包括正極活性物質、導電劑以及粘結劑；負極包括集流體和負載在集流體上的負極材料，負極材料包括負極活性物質、導電劑以及粘結劑。優選情況下，本發明動力單體電池的極化內阻為0. 5 ΙΟπιΩ。本發明更優選動力單體電池的正極活性物質優選為磷酸鐵鋰材料。磷酸鐵鋰材料包括磷酸鐵鋰以及對磷酸鐵鋰進行摻雜、包覆處理后得到的材料。本發明動力單體電池的負極材料沒有特別的限制。負極活性物質可以采用現有技術中常用的各種負極活性物質，例如碳材料。所述碳材料可以是非石墨化炭、石墨或由多炔類高分子材料通過高溫氧化得到的炭，也可使用其它碳材料例如熱解炭、焦炭、有機高分子燒結物、活性炭等。所述有機高分子燒結物可以是通過將酚醛樹脂、環氧樹脂等燒結并炭化后所得的產物。磷酸鐵鋰電池的原料主要成分為鐵和鋰元素，成本低；并且其循環性能好，循環壽命達2000次以上；在高溫下不會產生氧氣，安全性能好；環保，不含有毒的或污染環境的物質。優選情況下，脈沖緩沖單體電池的極化內阻為0. 1 5m Ω。本發明更優選脈沖緩沖單體電池的正極材料為鋰鎳復合材料，鋰鎳復合材料包括鋰鎳復合氧化物以及對鋰鎳復合氧化物進行摻雜、包覆處理后得到的材料；負極活性物質為鈦酸鋰材料，鈦酸鋰材料包括鈦酸鋰以及對鈦酸鋰進行摻雜、包覆處理后得到的材料。鈦酸鋰材料的離子電導率高，低溫性能好，最重要的是其制成的電池極化內阻相對其它電池小很多。由于導電劑用于增加電極的導電性，降低電池的內阻，因此本發明優選含有導電齊U。導電劑的含量和種類為本領域技術人員所公知，例如，以負極材料為基準，導電劑的含量一般為0. 1 12wt%。所述導電劑可以選自導電碳黑、鎳粉、銅粉中的一種或幾種。粘合劑可以選自鋰離子電池常規的粘結劑，如聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羥甲基纖維素(CMC)、丁苯橡膠(SBR)中的一種或幾種。一般來說，所述粘結劑的含量為負極活性物質的0. 5 8wt%，優選為2 5wt%。本發明用于正極材料和負極材料的溶劑可以選自本領域內常規使用的溶劑，如可以選自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二乙基甲酰胺(DEF)、二甲亞砜(DMSO)、四氫呋喃(THF)以及水和醇類中的一種或幾種。溶劑的用量使所述漿料能夠涂覆到所述集流體上即可。一般來說，溶劑的用量為使漿液中正極活性物質的濃度為40 90wt %，優選為 50 85wt %。在本發明的鋰離子電池中，電解液可以為非水電解液。所述非水電解液為電解質鋰鹽在非水溶劑中形成的溶液，可以使用本領域技術人員已知的常規的非水電解液。如電解質鋰鹽可以選自六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰(LiClO4)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、六氟砷酸鋰(LiAsF6)、六氟硅酸鋰(LiSiF6)、四苯基硼酸鋰(LiB(C6H5)4)、氯化鋰(LiCl)、溴化鋰 (LiBr)、氯鋁酸鋰(LiAlCl4)及氟烴基磺酸鋰(LiC(SO2CF3)3)、LiCH3SO3^ LiN(SO2CF3)2 中的一種或幾種。非水溶劑可以選自鏈狀酸酯和環狀酸酯混合溶液，其中鏈狀酸酯可以為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC) 以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的鏈狀有機酯類中的一種或幾種。環狀酸酯可以為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、Y-丁內酯(Y-BL)、磺內酯以及其它含氟、含硫或含不飽和鍵的環狀有機酯類中的一種或幾種。在所述非水電解液中，電解質鋰鹽的濃度一般為0. l-2mol/L，優選為0. 8-1. 2mol/L。在單體電池中，隔膜設置于正極和負極之間，具有電絕緣性能和液體保持性能。所述隔膜可以選自本領域技術人員公知的鋰離子電池中所用的各種隔膜，例如聚烯烴微多孔膜(PP)、聚乙烯氈(PE)、玻璃纖維氈、超細玻璃纖維紙、PP/PE/PP或者聚酰亞胺薄膜。 本發明單體電池的制備方法按照本領域的技術人員所公知的方法進行，一般來說，該方法包括將正極、負極和位于正極與負極之間的隔膜依次卷繞形成極芯，將極芯置入電池殼中，加入電解液，然后密封，其中，所述負極包括集流體和負載在集流體上的負極活性材料，其中，所述負極活性材料為本發明提供的負極活性材料。其中，卷繞和密封的方法為本領域人員所公知。電解液的用量為常規用量。選取不同的正負極材料、材料的粒徑、極片的壓實密度等工藝參數制備出不同極化內阻的單體電池，并檢測其極化內阻。具體測試方法見電性能測試部分。本發明從中選取如下電池作為實施例以及對比例所用的單體電池如表1 表 權利要求
1.一種車載動力電池模塊，其包括動力電池組，所述動力電池組由若干動力單體電池串聯組成；其特征在于還包括與動力電池組并聯的脈沖緩沖電池組，所述脈沖緩沖電池組由若干脈沖緩沖單體電池串聯組成；所述動力電池組的兩端電壓與脈沖緩沖電池組的兩端電壓相等，所述動力單體電池的極化內阻與所述脈沖緩沖單體電池的極化內阻之比為1 0.5 1 0.1;所述極化內阻是指常溫下IOC充電下的極化內阻。
2.根據權利要求1所述的車載動力電池模塊，其特征在于所述動力單體電池的極化內阻與所述脈沖緩沖單體電池的極化內阻之比為1 0.4 1 0.2。
3.根據權利要求1所述的車載動力電池模塊，其特征在于所述脈沖緩沖單體電池的容量為1 50Ah。
4.根據權利要求1所述的車載動力電池模塊，其特征在于所述動力單體電池的極化內阻為0. 5 IOm Ω。
5.根據權利要求4所述的車載動力電池模塊，其特征在于所述動力單體電池的正極活性材料包括磷酸鐵鋰材料。
6.根據權利要求1所述的車載動力電池模塊，其特征在于所述脈沖緩沖單體電池的極化內阻為0. 1 5m Ω。
7.根據權利要求6所述的車載動力電池模塊，其特征在于所述脈沖緩沖單體電池的正極活性材料包括錳酸鋰材料，負極活性材料鈦酸鋰材料。
全文摘要
本發明屬于電池模塊領域，具體公開了一種車載動力電池模塊。該車載動力電池模塊包括動力電池組，動力電池組由若干動力單體電池串聯組成；還包括與動力電池組并聯的脈沖緩沖電池組，脈沖緩沖電池組由若干脈沖緩沖單體電池串聯組成；動力電池組的兩端電壓與脈沖緩沖電池組的兩端電壓相等，動力單體電池的極化內阻與脈沖緩沖單體電池的極化內阻之比為1∶0.5～1∶0.1。本發明的車載動力電池模塊可以有效抗擊剎車脈沖電流對其造成的傷害；在脈沖電流沖擊之后，可有效保持車載動力電池模塊的循環性能以及安全性能。
文檔編號H01M10/44GK102263300SQ20101019021
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月31日 優先權日2010年5月31日
發明者沈晞, 潘福中, 陶峰 申請人:比亞迪股份有限公司