鋰電池模組的制作方法
【專利摘要】本發明揭示了一種鋰電池模組，包括：殼體，上蓋，設置于所述殼體內的電芯組，其由若干個電芯組成；可拆卸連接在所述殼體內的支架；與所述電芯串聯和/或并聯的導電片；以及結構相同的兩個導電柱；所述鋰電池模組被設置為通過調整所述電芯的電極位置，改變所述導電柱在相同位置下的輸出電流。本發明的鋰電池模組，在其外部結構尺寸相同的情況下，將鋰電池模組輸出電極固定在相同位置，通過變換其內部電芯的位置，以及提供不同規格的導電片連接所述電芯，可以提供不同規格的電氣輸出；同時，通過新的導電片及導電柱結構，使所述導電柱與所述電芯的電極，以及各個電芯的電極之間不采用連接線而直接連接，實現鋰電池模組的低電壓大電流輸出。
【專利說明】鋰電池模組【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于電池【技術領域】，尤其涉及一種鋰電池模組。
【背景技術】
[0002]鋰電池在各行業中有著廣泛的應用，例如純電動汽車、混合動力裝置、插電式混合動力汽車以及船舶、軌道交通，太陽能、風力發電系統等。尤其是隨著電動汽車的發展，對鋰電池性能的要求越來越高。
[0003]現有的鋰電池模組結構通常包括一個殼體，在殼體內設置多個電芯，各個電芯的正負極按照輸出規格要求設定好后，透過軟性連接線連接各個電芯，同時，采用焊接的方式，通過軟性連接線與設置在殼體上的輸出導電柱相連接，之后，整個鋰電池模組通過導電柱上的連接導電端子進行輸出供電。采用軟性連接線連接各個電芯，及將電芯與所述導電柱連接，可以吸收殼體與導導電柱在進行外部連接時受到扭力或者工作時受撞擊的影響，避免將該影響直接傳遞給內部電芯的正負極而造成漏液的可能。
[0004]然而，由于連接線本身在工作過程中，承受不了大電流，導致上述結構的鋰電池模組只能以輸出高電壓小電流的方式獲得高功率的輸出，限制了其應用范圍。在實際應用中，需要鋰電池模組采用低電壓大電流的方式獲得高功率，以滿足需要。
[0005]現有技術中通常采用的方式是，將多組輸出小電流的鋰電池模組在外部并聯后，以獲得大電流。
[0006]用此種方式得到大電流，結構復雜，浪費成本。
[0007]或者通過改變導電柱的位置，以獲取不同規格的電流輸出，采用此種方式得到大電流，工藝復雜，需要對應不同規格的電流輸出，適應的開發多種與其對應的模具，同樣浪費成本。
【發明內容】
[0008]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種鋰電池模組，該鋰電池模組解決現有鋰電池模組只能進行高電壓小電流輸出的問題，并且實現鋰電池模組在外部結構一致的情況下進行多種規格輸出。
[0009]相應的，本發明提供一種鋰電池模組，所述鋰電池模組包括:
殼體；
封閉所述殼體的上蓋；
設置于所述殼體內的電芯組，其由若干個電芯組成，每個所述電芯包括兩個電極；
可拆卸連接在所述殼體內的支架，所述支架用于固定所述電芯；
與所述電芯串聯和/或并聯的導電片；
以及結構相同的兩個導電柱，所述導電柱通過直接與所述電芯電性連接，以構成所述鋰電池模組的輸出電極；
所述鋰電池模組被設置為通過調整所述電芯的電極位置，改變所述導電柱在相同位置下的輸出電流。
[0010]作為本發明的進一步改進，所述導電柱包括:導電柱主體、開設于所述導電柱主體上的電輸出連接孔、從所述導電柱主體上延伸出的導電連接柱、從所述導電連接柱延伸出的導電端子、以及設置于所述導電柱主體上，用于和所述支架連接的固定端子，所述導電柱通過所述電輸出連接孔直接與所述電芯電性連接，以構成所述鋰電池模組的輸出電極。
[0011]作為本發明的進一步改進，所述導電柱主體的截面為具有三個圓角的三角形。
[0012]作為本發明的進一步改進，所述電輸出連接孔開設于鄰近所述三角形兩個圓角位置；所述導電連接柱鄰近所述三角形的另外一個圓角位置設置，其外部形狀為從所述導電柱主體垂直向上延伸出的光滑圓柱體，所述導電端子為從所述導電連接柱向上延伸出的螺紋。
[0013]作為本發明的進一步改進，所述固定端子為設置于兩個所述電輸出連接孔之間的螺旋孔，及與所述螺旋孔配合的螺釘，所述螺釘穿過所述螺旋孔將所述導電柱固定在所述支架上。
[0014]作為本發明的進一步改進，所述導電柱由紫銅或海軍銅材質制成。
[0015]作為本發明的進一步改進，所述支架包括縱橫設置的若干格擋條，所述格擋條之間形成若干個電芯容納區，所述電芯穿過所述電芯容納區并設置于所述殼體內。
[0016]作為本發明的進一步改進，所述電芯組包括至少2個電芯矩陣單元，所述導電柱始終分別設置于所述電芯矩陣單元的固定位置上。
[0017]作為本發明的進一步改進，所述導電片包括第一導電片和第二導電片，所述第一導電片連接單個電芯矩陣單元中的第二、第三行電極，所述第二導電片使相鄰電芯矩陣單元串聯連接；所述導電柱始終與第I個所述電芯矩陣單元和最后一個所述電芯矩陣單元的第四行電極直接接觸連接。
[0018]與現有技術相比，本發明鋰電池模組是一種大電流輸出的高兼容鋰電池模組，整個鋰電池模組外部結構尺寸相同的情況下，將鋰電池模組輸出電極固定在相同位置，通過變換其內部電芯的位置，以及提供不同規格的導電片連接所述電芯，可以提供不同規格的電氣輸出；同時，通過新的導電片及導電柱結構，使所述導電柱與電芯的電極，以及各個電芯的電極之間不采用連接線而直接連接，實現鋰電池模組的低電壓大電流輸出。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的鋰電池模組的爆炸結構示意圖；
圖2是圖1中所示支架的放大結構示意圖；
圖3是圖1中所示導電柱的放大結構示意圖；
圖4是圖3中所示的導電柱與電芯組合的結構示意圖；
圖5是本發明第一實施方式中電芯組中電芯的排列示意圖；
圖6是本發明第一實施方式中電芯組中電芯與導電片和導電柱連接的結構示意圖；
圖7是圖6中所示的導電片的放大結構示意圖；
圖8是本發明第二實施方式中電芯組中電芯的排列示意圖；
圖9是本發明第二實施方式中電芯組中電芯與導電片和導電柱連接的結構示意圖；
圖10是圖9中所示的導電片的放大結構示意圖。【具體實施方式】
[0020]以下將結合附圖所示的【具體實施方式】對本發明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護范圍內。
[0021]參照圖1所示，圖1是本發明的鋰電池模組的爆炸結構示意圖。相應的，本發明的鋰電池模組為大電流輸出的高兼容鋰電池模組。
[0022]所述鋰電池模組包括:殼體10，電芯組20，支架30，導電柱40，導電片50，以及上蓋60。
[0023]相應的，所述電芯組20包括若干個電芯25。
[0024]優選的，所述鋰電池模組被設置為通過調整所述電芯21的電極位置，改變所述導電柱40在相同位置下時，整個所述鋰電池模組的輸出電流。以實現鋰電池模組在外部結構一致的情況下進行多種規格輸出，此種結構，在所述鋰電池模組組裝過程中，僅需要開發一種規格的模具，即可以實現所述鋰電池模組多種規格的輸出，工藝實現簡單，節約制造成本。
[0025]相應的，殼體10,所述殼體10用于承載整個電池模組,在本發明的【具體實施方式】中為一個單面開口的立方箱體。
[0026]相應的，電芯組20,所述電芯組20設置于所述殼體10內，由若干個電芯25組成；(結合圖5,圖8所不)。所述電芯25包括兩個電極,所述兩個電極為正電極251和負電極253。
[0027]相應的，結合圖2所示，圖2為圖1中所示支架的放大結構示意圖；支架30，所述支架30可拆卸連接在所述殼體10內，且靠近所述殼體10的單面開口端設置，用于固定所述電芯20。其包括:縱橫設置的若干格擋條31，所述格擋條31之間形成若干個電芯容納區33，所述電芯容納區33的數量等于所述電芯25的個數，所述電芯25穿過所述電芯容納區33并設置于所述殼體10內。所述電芯容納區33之間的格擋條31使得所述電芯25在置入殼體10后，各個所述電芯25之間存在一定的間隙，在所述鋰電池模組工作時，給單個所述電芯25因熱量而產生的膨脹留有空間，不至于使多個所述電芯25之間產生擠壓；同時，這些間隙也構成了空氣流動的通道，利于多個所述電芯25自身進行散熱，從而降低所述鋰電池模組內部溫度，延長使用壽命。
[0028]相應的，結合圖3，圖4所示，圖3是圖1中所示導電柱的放大結構示意圖；圖4是圖3中所示的導電柱與電芯組合的結構示意圖。
[0029]相應的，導電柱40，所述導電柱40 —體成型，與所述電芯25電性連接，構成所述鋰電池模組的輸出電極。所述導電柱40包括:導電柱主體41、開設于所述導電柱主體41上的電輸出連接孔42、從所述導電柱主體41上延伸出的導電連接柱43、從所述導電連接柱43延伸出的導電端子44、及設置于所述導電柱主體41上，用于和所述支架30連接的固定端子45 ;其中，所述導電柱40通過所述電輸出連接孔42與所述電芯25電性連接，所述導電端子44匹配所述上蓋60的通孔61設置，以使所述導電柱40與外部連通，進而輸出所述電芯組20所攜帶的電量；所述電輸出連接孔42的數量沒有具體限制，依據所述鋰電池模組的總體輸出電量做具體設置。[0030]優選的，述導電柱主體41的截面為具有三個圓角的三角形。
[0031]優選的，在本發明的一【具體實施方式】中，所述導電柱主體41的截面為具有三個圓角的等腰三角形，所述電輸出連接孔42開設于鄰近所述等腰三角形底角的位置處；所述導電連接柱43鄰近等腰三角形的頂角設置，其外部形狀為從所述導電柱主體41垂直向上延伸出的光滑圓柱體；所述導電端子44為從所述導電連接柱43向上延伸出的螺紋；所述固定端子45包括一螺旋孔451，所述螺旋孔451靠近所述等腰三角形的底邊設置，且設置于兩個所述電輸出連接孔42之間；所述固定端子45還包括一與所述螺旋孔451相適配的螺釘453，所述螺釘453穿過所述螺旋孔451將所述導電柱40固定在所述支架30上。
[0032]相應的，在本發明的【具體實施方式】中，所述電輸出連接孔42的數量為兩個。需要說明的是，在本發明未提及的其他實施方式中，所述電輸出連接孔42的個數，可以依據實際需求，具體設定。
[0033]相應的，所述導電柱40的材質沒有特別限制，在本發明的優選實施方式中，所述導電柱40由紫銅或海軍銅材質制成。
[0034]導電片50,所述導電片50用于串聯和/或并聯所述電芯25。
[0035]上蓋60，所述上蓋60與所述殼體10的開口相適配，用于封閉所述殼體10，以與所述殼體10形成一個密封的立方空間，用于容納電芯組30,導電柱40以及導電片50。同時，所述殼體10與上蓋60形成也會構成電芯組30、導電柱40以及導電片50的外部屏障。以使所述鋰電池模組具有良好的絕緣安全性能。 [0036]優選的，所述上蓋60上還開始一通孔61，所述通孔61的數量與所述導電柱40的數量相同，大小與所述導電柱40上的固定端子45相適配，以在所述上蓋60蓋合于所述殼體10后，所述固定端子45穿過兩個所述通孔61構成所述鋰電池模組的兩個輸出端。
[0037]相應的，對所述殼體10和所述上蓋60的材質沒有特別要求，只要滿足制造其的材質具有良好的絕緣安全性能即可，例如:PC +ABS材質,所述PC為英文Polycarbonate的縮寫，翻譯后的中文名稱為:聚碳酸酯；所述ABS為其英文Acrylonitrile butadiene Styrenecopolymers的縮寫,翻譯后的中文名稱為:丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯共聚物。
[0038]相應的，結合圖5，圖8所示，圖5是本發明第一實施方式中電芯組中電芯的排列示意圖；圖8是本發明第二實施方式中電芯組中電芯的排列示意圖。
[0039]所述電芯組20包括至少一個電芯矩陣單元21，所述電芯矩陣單元21包括至少一個電芯對23，所述電芯對23包括至少兩個串聯的電芯25。
[0040]具體的，所述電芯組20包括以N并聯M串聯連接的NXM個電芯25，其中N=I, 2，3...，M=2n, n=l, 2，3...;所述電芯25設有兩個電極(251，253)，分別為正電極251和負電極253 ;使四個電極呈一條直線排列的兩個電芯25為一個電芯對23,四個電極按正極251、負極253依次排列，且排列方向一致的N個電芯對23并列排布組成一個電芯矩陣單元21，所述電芯矩陣單元21中電極25以4行N列方式排列，M/2個電芯矩陣單元21橫向依次排列，并且奇數位置與偶數位置的電芯矩陣單元21的電極25排列方向相反。
[0041]其中，為了描述方便，在圖中定義從上至下分別為第一行，第二行，第三行，第四行；從左至右的順序依次為1、2、3……M/2。
[0042]結合圖7，圖10所示，圖7為圖7是圖6中所示的導電片的放大結構示意圖；圖10是圖9中所示的導電片的放大結構示意圖。[0043]所述導電片50包括第一導電片51和第二導電片53,所述第一導電片51連接單個電芯矩陣單元21中的第二、第三行電極(251，253)，所述第二導電片53使相鄰電芯矩陣單元21串聯連接；第I個所述電芯矩陣單元21和第M/2個所述電芯矩陣單元21的第四行電極(251，253)與導電柱40直接接觸連接。
[0044]優選的，在本發明的【具體實施方式】中，所述第一導電片51和所述第二導電片53的截面形狀均為矩形，所述第一導電片51上對稱設置有兩排電極連接孔511，所述兩排電極連接孔511分別鄰近所述第一導電片51的兩相對平行邊；所述第二導電片53上設置有沿其縱長方向排列的一排電極連接孔511。
[0045]所述第一導電片51的兩排電極連接孔511之間還開設一通透窗513。當然，在其他實施方式中，也可以省略所述通透窗513，僅在所述第一導電片51上開設電極連接孔。
[0046]優選的，所述通透窗513的數量等于所述電芯單元23的數量之和減1，當所述第一導電片51與所述電芯組20連接時，所述通透窗513處于相鄰兩組電芯對23之間。
[0047]相應的，在本發明的【具體實施方式】中，在所述電芯25的數量一定的前提下，根據所述電芯25的排列方式，通過所述導電片50串聯和/或并聯所述電芯25，可以得到所述電芯組20不同的電能輸出規格,且這些不同排列方式的電芯組20的輸出電極始終處于同一位置，為同一外形結構鋰電池模組進行多規格大電流輸出提供了基礎。以下將列舉兩個【具體實施方式】以進一步詳細的說明。
[0048]相應的，結合圖6所示，圖6是本發明第一實施方式中電芯組中電芯與導電片和導電柱連接的結構示意圖。在本發明的第一【具體實施方式】中，所述電芯組20包括以2并聯8串聯連接的16個電芯25 ;每個電芯25設有正電極251和負電極253。具體的，所述電芯組20包含4個電芯矩陣單元21，4個電芯矩陣單元21橫向排布且第I個、第3個電芯矩陣單元21中電極(251，253)排列方向與第2個，第4個電芯矩陣單元21中電極(251，253)排列方向相反。每個所述電芯矩陣單元21包括正電極、負電極排列方向一致，且并列排布的兩個電芯對23 ;每個所述電芯對23包括四個電極(251，253)呈一條直線排列的兩個電芯25 ；且四個電極(251，253)按正電極、負電極依次排列，即順序依次為正電極、負電極、正電極、負電極。
[0049]相應的，一個電芯矩陣單元21包含4個電芯25，所述電芯矩陣單元21的電極(251，253)構成了 4X2的矩陣。
[0050]所述第一導電片51包括分別設置于其4個角上的4個電極連接孔511，及設置于4個電極連接孔之間中心位置的通透窗513。所述第二導電片53包括沿其縱長方向順序排列的4個電極連接孔511。
[0051]相應的，每個電芯矩陣單元21的第二行和第三行電極(251，253)通過第一導電片51連接，第一導電片51實現了電芯矩陣單元21內電芯25的二并聯二串聯連接。第I個、第2個電芯矩陣單元21的第一行電極(251，253)、第3個、第4個電芯矩陣單元21的第一行電極(251，253)以及第2個、第3個電芯矩陣單元21的第四行電極(251，253)通過所述第二導電片53連接，所述第二導電片53實現了 4個電芯矩陣單元21間的串聯連接。以此構成了 16個電芯25的二并聯八串聯方式連接。第I個、第4個電芯矩陣單元21的第四行電極(251，253)與所述導電柱40連接，構成了鋰電池模組的輸出電極。
[0052]相應的，結合圖9所示，圖9是本發明第二實施方式中電芯組中電芯與導電片和導電柱連接的結構示意圖。在本發明的另一【具體實施方式】中，所述電芯組20包括以4并聯4串聯連接的16個電芯25 ;每個電芯25設有正電極251和負電極253。具體的，所述電芯組20包含2個電芯矩陣單元21，2個電芯矩陣單元21橫向排布且電極(251，253)排列方向相反。每個所述電芯矩陣單兀21包括正電極、負電極排列方向一致,且并列排布的8個電芯對23 ;每個所述電芯對23包括四個電極(251，253)呈一條直線排列的兩個電芯25 ;且四個電極(251，253)按正電極、負電極依次排列，即順序依次為正電極、負電極、正電極、負電極。
[0053]相應的，一個電芯矩陣單元21包含8個電芯25，所述電芯矩陣單元21的電極(251，253)構成了 4X4的矩陣。
[0054]所述第一導電片包括兩排共8個電極連接孔，以及設置于所述兩排電極連接孔之間的3個通透窗。當所述第一導電片51與所述電芯組20連接時，3個所述通透窗513分別處于相鄰兩組電芯對23之間；所述第二導電片53具有兩種規格，一種規格包括沿其縱長方向順序排列的4個電極連接孔511，另一種包括沿其縱長方向順序排列的8個電極連接孔511。
[0055]相應的，每個電芯矩陣單元21的第二行和第三行電極(251，253)通過第一導電片51連接，第一導電片51實現了電芯矩陣單元21內電芯25的4并聯二串聯連接。第I個、第2個電芯矩陣單元21的第一行電極(251，253)、第3個、第I個電芯矩陣單元21的第四行電極(251，253)以及第2個電芯矩陣單元21的第四行電極(251，253)通過所述第二導電片53連接，所述第二導電片53實現了 2個電芯矩陣單元21間的串聯連接。以此構成了16個電芯25的四并聯四串聯方式連接。第I個電芯矩陣單元21的第四行電極(251，253)中的第I個和第2個，以及第2個電芯矩陣單元21的第四行電極(251，253)中的第3個和第4個與所述導電柱40連接，構成了鋰電池模組的輸出電極。
[0056]上述兩個【具體實施方式】僅以16電芯的鋰電池模組為例，提供了二并八串或者四并四串的連接方式，而通過本發明的電芯排列及導電柱可以獲得更多規格的大電流輸出的高兼容鋰電池模組，例如:24電芯的鋰電池模組，所述24電芯的鋰電池模組以二并十二串、四并六串或者六并四串的連接方式進行連接等等，在此不再繼續贅述。
[0057]與現有技術相比，本發明鋰電池模組是一種大電流輸出的高兼容鋰電池模組，整個鋰電池模組外部結構尺寸相同的情況下，將鋰電池模組輸出電極固定在相同位置，通過變換其內部電芯的位置，以及提供不同規格的導電片連接所述電芯，可以提供不同規格的電氣輸出；同時，通過新的導電片及導電柱結構，使所述導電柱與電芯的電極，以及各個電芯的電極之間不采用連接線而直接連接，實現鋰電池模組的低電壓大電流輸出。
[0058]所述低電壓為16V或24V，所述大電流為500A，當然，也可以通過上述結構的連接方式實現其他規格的電壓電流輸出，在此不做詳細贅述。
[0059]應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
[0060]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發明的保護范圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種鋰電池模組，包括:殼體； 封閉所述殼體的上蓋； 設置于所述殼體內的電芯組，其由若干個電芯組成，每個所述電芯包括兩個電極； 可拆卸連接在所述殼體內的支架，所述支架用于固定所述電芯； 與所述電芯串聯和/或并聯的導電片； 以及結構相同的兩個導電柱，所述導電柱通過直接與所述電芯電性連接，以構成所述鋰電池模組的輸出電極； 其特征在于，所述鋰電池模組被設置為通過調整所述電芯的電極位置，改變所述導電柱在相同位置下的輸出電流。
2.根據權利要求1所述的鋰電池模組，其特征在于，所述導電柱包括:導電柱主體、開設于所述導電柱主體上的電輸出連接孔、從所述導電柱主體上延伸出的導電連接柱、從所述導電連接柱延伸出的導電端子、以及設置于所述導電柱主體上，用于和所述支架連接的固定端子，所述導電柱通過所述電輸出連接孔直接與所述電芯電性連接，以構成所述鋰電池模組的輸出電極。
3.根據權利要求2所述的鋰電池模組，其特征在于，所述導電柱主體的截面為具有三個圓角的三角形。
4.根據權利要求3所述的鋰電池模組，其特征在于，所述電輸出連接孔開設于鄰近所述三角形兩個圓角位置；所述導電連接柱鄰近所述三角形的另外一個圓角位置設置，其外部形狀為從所述導電柱主體垂直向上延伸出的光滑圓柱體，所述導電端子為從所述導電連接柱向上延伸出的螺紋。
5.根據權利要求4所述的鋰電池模組，其特征在于，所述固定端子為設置于兩個所述電輸出連接孔之間的螺旋孔，及與所述螺旋孔配合的螺釘，所述螺釘穿過所述螺旋孔將所述導電柱固定在所述支架上。
6.根據權利要求1所述的鋰電池模組，其特征在于，所述導電柱由紫銅或海軍銅材質制成。
7.根據權利要求1所述的鋰電池模組，其特征在于，所述支架包括縱橫設置的若干格擋條，所述格擋條之間形成若干個電芯容納區，所述電芯穿過所述電芯容納區并設置于所述殼體內。
8.根據權利要求1所述的鋰電池模組，其特征在于，所述電芯組包括至少2個電芯矩陣單元，所述導電柱始終分別設置于所述電芯矩陣單元的固定位置上。
9.根據權利要求8所述的鋰電池模組，其特征在于，所述導電片包括第一導電片和第二導電片，所述第一導電片連接單個電芯矩陣單元中的第二、第三行電極，所述第二導電片使相鄰電芯矩陣單元串聯連接；所述導電柱始終與第I個所述電芯矩陣單元和最后一個所述電芯矩陣單元的第四行電極直接接觸連接。
【文檔編號】H01M2/30GK103996884SQ201410266613
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月16日 優先權日:2014年6月16日
【發明者】洪錫鏜, 施得旭, 顏嘉文, 呂丹 申請人:蘇州和鈞新能源有限公司, 和鈞綠能（香港）有限公司