專(zhuān)利名稱(chēng)：具有新型結(jié)構(gòu)的電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池模塊，其具有在其中作為電池單元的多個(gè)電池沿 厚度方向堆疊的結(jié)構(gòu)，每一個(gè)電池具有安裝在電池外殼中的電極組件， 該電池外殼由包括金屬層與樹(shù)脂層的層疊板制成，并且，更特定言之， 涉及一種電池模塊，其被構(gòu)成使得各電池單元的電極導(dǎo)線被彎曲且 置于各電池單元的上端密封部，用于機(jī)械耦合與電氣連接的通孔被形 成于該電極導(dǎo)線與該密封部中使得該電極導(dǎo)線的通孔分別與該密封部 的對(duì)應(yīng)的通孔相通，且導(dǎo)電耦合構(gòu)件穿過(guò)該電池單元的通孔被分別地 插入，由此實(shí)現(xiàn)在構(gòu)成該電池模塊的組件之間的電氣連接與機(jī)械耦合。
背景技術(shù)：
近來(lái)，可充電與放電的二次電池已廣泛地使用作為無(wú)線移動(dòng)裝置 的能量來(lái)源。同樣地，該二次電池對(duì)于作為電動(dòng)車(chē)與混合電動(dòng)車(chē)的電 源已受到相當(dāng)明顯的關(guān)注，該電動(dòng)車(chē)的發(fā)展是為了解決由使用化石燃 料的現(xiàn)有汽油與柴油車(chē)所造成的問(wèn)題(例如空氣污染)。結(jié)果，由于二次 電池的優(yōu)點(diǎn)，故增加使用二次電池的各種應(yīng)用，并且可預(yù)期往后對(duì)于 二次電池的應(yīng)用會(huì)比目前更應(yīng)用于更多應(yīng)用與產(chǎn)品。依照二次電池所 應(yīng)用到的應(yīng)用與產(chǎn)品所需的輸出與容量，二次電池具有不同結(jié)構(gòu)。舉 例來(lái)說(shuō)，例如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)碼相機(jī)、以及膝上型 電腦的小型移動(dòng)裝置根據(jù)對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品的尺寸與重量的減少，使用一個(gè) 或數(shù)個(gè)小型、重量輕的電池用于每一個(gè)裝置。另一方面，中型或大型 裝置(例如電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)車(chē)、以及混合電動(dòng)車(chē))使用的電池模塊具有 多個(gè)彼此電氣連接的電池單元(或電池組)，此是因?yàn)閷?duì)于中型或大型裝 置需要有高輸出與大容量。該電池模塊的尺寸與重量直接相關(guān)于對(duì)應(yīng) 的中型或大型裝置的容納空間與輸出。因此，制造者在嘗試制造出尺 寸小、重量輕的電池模塊。而且，承受大量的外部撞擊與震動(dòng)的裝置(例如電動(dòng)自行車(chē)與電動(dòng)車(chē))需要在構(gòu)成該電池模塊的組件之間的穩(wěn)定的電 氣連接與物理耦合。此外，使用多個(gè)電池單元以實(shí)現(xiàn)高輸出與大容量， 因此，該電池模塊的安全性被認(rèn)為是重要的。
一般而言，中型或大型二次電池模塊是通過(guò)容納多個(gè)電池單元于 具有預(yù)定尺寸的外殼中并且相互電氣連接該電池單元而制成。使用棱 柱狀二次電池或袋狀二次電池(其可高度堆疊)作為電池單元。優(yōu)選地通 常使用袋狀二次電池作為電池單元，這是由于袋狀二次電池重量輕且 具有相對(duì)高的安全性。
然而，盡管有上述的優(yōu)點(diǎn)，袋狀電池(其通常被使用作為電池模塊 的電池單元)具有下列數(shù)個(gè)問(wèn)題。
首先，袋狀電池具有安裝于電池外殼中的電極組件，該電池外殼 由包括金屬層和樹(shù)脂層的層疊板所制成。因此，其需要將在電池外殼 中的電極接頭連接至對(duì)應(yīng)的電極導(dǎo)線，由此形成突出至外部的電極端 子，以使該電極組件被電氣連接至外部。結(jié)果，增加了該袋狀電池的 尺寸。此外，電極端子通常透過(guò)線路、板、或匯流排條使用焊接而與 對(duì)應(yīng)的電極端子連接。然而，焊接操作既復(fù)雜且困難。
第二，袋狀電池的電極組件是通過(guò)將疊板的上層疊板部與下層疊 板部相互接合而以密封狀態(tài)安裝于電池外殼中。然而，電極端子必須 在層疊板的某些接合區(qū)域(密封部)被焊接至該層疊板，在此處電極端 子突出至外部。結(jié)果，即使當(dāng)使用額外的聚合物粘結(jié)劑時(shí)，接合區(qū)域 的密封性仍不夠。因此，在惡劣的情況下，電極端子與層疊板可以被 輕易地相互分離，其導(dǎo)致電池的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題
因此，本發(fā)明是針對(duì)解決上述問(wèn)題以及其它尚未解決的技術(shù)問(wèn)題而提出的。
由于種種為了解決上述問(wèn)題的廣泛與加強(qiáng)的研究與實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明 的發(fā)明人已開(kāi)發(fā)出一種電池模塊，其被構(gòu)成使得每一個(gè)電池單元的 電極導(dǎo)線被彎曲且置于每一個(gè)電池單元的上端密封部，通孔形成于該 電極導(dǎo)線與該密封部中，使得該電極導(dǎo)線的通孔分別與該密封部的通 孔相通，且耦合構(gòu)件(例如緊固件)穿過(guò)電池單元的通孔分別地插入，由 此實(shí)現(xiàn)該電池模塊的體積的最大減小、增加了電極導(dǎo)線所突出處的密 封部的密封性、以及容易地實(shí)現(xiàn)在構(gòu)成該電池模塊的組件之間的電氣 連接與機(jī)械耦合，而完成本發(fā)明。
技術(shù)方案
根據(jù)本發(fā)明，上述的與其它的目的可通過(guò)提供下列電池模塊來(lái)實(shí) 現(xiàn)，該電池模塊具有在其中多個(gè)電池作為電池單元沿厚度方向堆疊的 結(jié)構(gòu)，每一個(gè)電池具有安裝于電池外殼中的電極組件，該電池外殼由 包括金屬層與樹(shù)脂層的層疊板制成，其中該電池模塊被構(gòu)成使得每 一個(gè)電池單元的電極導(dǎo)線被彎曲且置于每一個(gè)電池單元的上端密封 部，用于機(jī)械耦合與電氣連接的通孔被形成在該電極導(dǎo)線與該密封部 中，使得該電極導(dǎo)線的通孔分別與該密封部的對(duì)應(yīng)的通孔相通，且導(dǎo) 電耦合構(gòu)件通過(guò)電池單元的通孔分別地插入，由此實(shí)現(xiàn)在構(gòu)成該電池 模塊的組件之間的電氣連接與機(jī)械耦合。
說(shuō)明書(shū)中的"電極導(dǎo)線被彎曲且置于該密封部上"表示從每一個(gè) 電池單元的單元本體突出的該電極導(dǎo)線以180度朝該電池單元彎曲， 且接著緊密地貼附至該密封部的上側(cè)表面或下側(cè)表面。由于該電極導(dǎo) 線如上所述地被與每一個(gè)電池單元的單元本體整合在一起，電池模塊 的尺寸減少了該電極導(dǎo)線的彎曲的長(zhǎng)度。該電極導(dǎo)線優(yōu)選地朝下彎曲 且緊密地貼附至該密封部的下側(cè)表面。
當(dāng)該通孔在每一個(gè)電池單元的電極導(dǎo)線與密封部中形成時(shí)，在構(gòu)成層疊板的金屬層與該電極導(dǎo)線處可能會(huì)形成毛邊，且因此該金屬層 與該電極導(dǎo)線可能會(huì)相互接觸。因此，優(yōu)選地有絕緣構(gòu)件插入該彎曲 的電極導(dǎo)線與每一個(gè)單元的密封部之間。該通孔的內(nèi)徑并不特別地限制，只要具有適當(dāng)外徑的耦合構(gòu)件能 夠容易地穿過(guò)該通孔插入，同時(shí)不會(huì)降低該密封部的密封性。然而， 為了防止當(dāng)形成該通孔時(shí)在該層疊板的金屬層與該耦合構(gòu)件之間的接 觸，形成在該密封部中的通孔優(yōu)選地具有大于形成在該電極導(dǎo)線中的 通孔的直徑的直徑。該通孔可通過(guò)在該電極導(dǎo)線如上所述地被彎曲且置于該密封部上 之后鉆孔而形成。根據(jù)情況，可以在預(yù)先通過(guò)鉆孔而在電極導(dǎo)線中形 成通孔之后，再通過(guò)鉆孔在該密封部中的該彎曲的電極導(dǎo)線所在處形 成通孔，或者可以在預(yù)先通過(guò)鉆孔而在該電極導(dǎo)線與該密封部中形成 通孔之后，將該電極導(dǎo)線彎曲且置于該密封部上。在優(yōu)選實(shí)施例中，每一個(gè)耦合構(gòu)件是具有形成在其外表面的螺紋 部的緊固件。該緊固件穿過(guò)沿厚度方向堆疊的該電池單元的通孔插入， 由此該電池單元不但相互電氣連接而且相互機(jī)械耦合。在本實(shí)例中， 導(dǎo)電螺母優(yōu)選地分別在該電池單元的最高單元與最低單元處耦合至每 一個(gè)耦合構(gòu)件的相對(duì)末端，由此牢固地固定該耦合構(gòu)件并牢固地保持 該電池單元的堆疊結(jié)構(gòu)。根據(jù)情況，層構(gòu)件(每一個(gè)層構(gòu)件具有通孔，供對(duì)應(yīng)的耦合構(gòu)件插 入通過(guò)其中)可被插入各個(gè)的電池單元之間。至少在每一個(gè)層構(gòu)件接觸該電極導(dǎo)線的區(qū)域是由導(dǎo)電材料制成， 由此容易地實(shí)現(xiàn)在該電極導(dǎo)線之間的電氣連接。每一個(gè)層構(gòu)件優(yōu)選的 是中空構(gòu)件，其包括由導(dǎo)電材料所制成的上部與下部與由絕緣材料所 制成的中部是)。該層構(gòu)件可被耦合至該電池單元的通孔，以防止該層疊板的金屬層與該耦合構(gòu)件之間在該通孔中的接觸。在優(yōu)選實(shí)施例中，板狀構(gòu)件被插入該螺母與該對(duì)應(yīng)的密封部之間 及/或該層構(gòu)件與該對(duì)應(yīng)的密封部之間，由此有效地防止該密封部在 該螺母或該層構(gòu)件相互耦合時(shí)受到這些組件損壞。不特別限制該板狀構(gòu)件。每一個(gè)板狀構(gòu)件優(yōu)選地是強(qiáng)化塑料片材，其具有1至4mm的厚度。至于該強(qiáng)化塑料片材的代表性實(shí)例，優(yōu)選地使用具有適當(dāng)強(qiáng)度與防火的丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(ABS)。


根據(jù)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將更加清楚地理解本發(fā)明的上述與其它目的、特性和和其它優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1是說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的構(gòu)成電池模塊的電池單元的透視圖；圖2與圖3為側(cè)面剖視圖，說(shuō)明了沿厚度方向彼此堆疊并通過(guò)緊 固件而相互連接的電池單元，該電池單元中的一個(gè)顯示于圖1中；圖4是說(shuō)明電池單元中的一個(gè)與圖2中的緊固件之間的耦合區(qū)域 的放大透視圖；以及圖5是說(shuō)明布置在各個(gè)電池單元之間的層構(gòu)件的透視圖，該層構(gòu) 件與圖2中的各個(gè)電池單元的對(duì)應(yīng)的通孔對(duì)齊。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明。然而，應(yīng)注意， 本發(fā)明的范圍不限于所說(shuō)明的實(shí)施例。圖1是典型地說(shuō)明了依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的構(gòu)成電池模塊的 示例性電池單元的透視圖。參考圖1，電池單元100包括以密封狀態(tài)安裝在由鋁層疊板制 成的袋狀電池外殼中的陰極/隔離器/陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的電極組件(未顯示)。板狀電極導(dǎo)線140從該層疊板的上端密封部110a突出。電極導(dǎo)線140 被朝下彎曲且然后被置于上端密封部110a的下側(cè)表面，如箭頭所示。 通孔150被形成在電極導(dǎo)線140與上端密封部110a中，使得電極導(dǎo)線 140的通孔150與上端密封部110a的對(duì)應(yīng)的通孔150相通。在彎曲電 極導(dǎo)線140及形成通孔150的過(guò)程中，絕緣構(gòu)件可以被插入在各個(gè)的 電極導(dǎo)線140與上端密封部110a之間，下面將參考圖2進(jìn)行說(shuō)明。圖2為側(cè)面剖視圖，其典型地說(shuō)明了沿厚度方向一個(gè)堆疊一個(gè)并 且相互連接的電池單元，該電池單元中的一個(gè)顯示在圖1中。參考圖2,多個(gè)電池單元100被沿厚度方向一個(gè)堆疊一個(gè)。每一 個(gè)電池單元100被構(gòu)成下列結(jié)構(gòu)每一個(gè)電極導(dǎo)線140被彎曲且被置 于密封部110a的下側(cè)表面，且絕緣構(gòu)件400被插入在電極導(dǎo)線140與 密封部110a之間。作為耦合構(gòu)件的緊固件200被穿過(guò)形成在每一個(gè)電 池單元100中的通孔而插入，使得通孔與電極導(dǎo)線140及密封部110a 相通。在緊固件200的相對(duì)末端上分別裝有螺母300以固定電池單元100 并保持電池單元100的堆疊結(jié)構(gòu)。考慮到電池單元100的厚度，層構(gòu) 件500被插入到各個(gè)電池單元100之間。由于上述的堆疊與耦合結(jié)構(gòu)，電池模塊的尺寸減少了該電極導(dǎo)線 140的彎曲的長(zhǎng)度。另外，在不使用傳統(tǒng)的安裝構(gòu)件(例如筒狀體或類(lèi) 似物)的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)電池單元IOO之間的電氣連接。此外，每一 個(gè)電池單元IOO的具有低的機(jī)械強(qiáng)度的密封部110a被彎曲，并且因此， 該密封部110a的厚度變成兩倍。在此狀態(tài)下，電池單元100之間的機(jī) 械耦合被進(jìn)行。因此，即使通過(guò)簡(jiǎn)單的耦合方法，也能夠增加該電池 模塊的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性至期望的程度。另一實(shí)例在圖3中說(shuō)明。參考圖3，將薄強(qiáng)化塑料片材600分別插入螺母300中的一個(gè)與對(duì)應(yīng)的密封部110a之間以及層構(gòu)件500與密 封部110a之間。強(qiáng)化塑料片材600用以防止密封部110a在螺母300 與層構(gòu)件500被耦合至緊固件200以固定電池單元100時(shí)由螺母300 與層構(gòu)件500而造成損壞。圖4為放大透視圖，它典型地說(shuō)明了在該電池單元中的一個(gè)與圖 2中的該緊固件之間的耦合區(qū)域。參考圖4，電池單元IOO被構(gòu)成如下結(jié)構(gòu)包括陰極、陽(yáng)極、以 及隔離器的電極組件120被安裝在由層疊板110制成的電池外殼中， 并且多個(gè)電極接頭130被通過(guò)焊接而被固定到電極導(dǎo)線140以將電極 組件120電氣連接至外部。當(dāng)密封該由層疊板IIO制成的電池外殼時(shí)，額外的粘結(jié)劑膜160 被用以將電極導(dǎo)線140與層疊板110的上層疊板部與下層疊板部相互 貼附，由此增加電極導(dǎo)線140的突出區(qū)域的密封性。電極導(dǎo)線140被 彎曲且置于密封部110a上，且然后通過(guò)鉆孔來(lái)形成通孔。之后，緊固 件200穿過(guò)該通孔插入，以實(shí)現(xiàn)電極導(dǎo)線140與密封部110a之間的穩(wěn) 固耦合。因此，層疊板110的密封部由于熱焊接產(chǎn)生的粘結(jié)力及使用 緊固件200所帶來(lái)的機(jī)械耦合力而具有較高的密封性。當(dāng)鉆通孔時(shí)，該通孔需要形成為，使得在該電極導(dǎo)線中的通孔的 直徑150b大于在該層疊板中的通孔的直徑150a，以防止該層疊板內(nèi)的 金屬層(未顯示)與緊固件200之間的接觸。圖5是典型地說(shuō)明了布置在各個(gè)電池單元之間的層構(gòu)件的透視 圖，而該層構(gòu)件與圖2中的各個(gè)電池單元的對(duì)應(yīng)的通孔對(duì)齊。參考圖5，層構(gòu)件500包括由導(dǎo)電材料制成的上部510與下部520。 結(jié)果，當(dāng)層構(gòu)件500被布置在各個(gè)電池單元(未顯示)之間且因此層構(gòu)件500與該電池單元的電極導(dǎo)線接觸時(shí)，層構(gòu)件500與該電極導(dǎo)線之間的 電氣連接被完成。另一方面，層構(gòu)件500還包括由絕緣材料制成的中 部530。結(jié)果，當(dāng)該耦合構(gòu)件(未顯示)被穿過(guò)層構(gòu)件500插入時(shí)，內(nèi)部 電路短路的發(fā)生被防止。此外，層構(gòu)件500還包括通孔540，該耦合構(gòu) 件(未顯示)被穿過(guò)該通孔而插入。雖然本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例己經(jīng)為了說(shuō)明的目的被公布，本領(lǐng)域技 術(shù)人員將理解，在不偏離如在權(quán)利要求中公布的本發(fā)明的精神與范疇 的情況下，各種修改、附加與替代是可能的。工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)如上所述可明顯得知，依據(jù)本發(fā)明的具有新型結(jié)構(gòu)的電池模塊具有以下效果實(shí)現(xiàn)該電池模塊的體積最大程度的減??；增加電極導(dǎo)線所突出處的密封部的密封性；以及容易地實(shí)現(xiàn)在構(gòu)成該電池模塊 的組件之間的電氣連接與機(jī)械耦合。
權(quán)利要求
1.電池模塊，其具有在其中作為電池單元的多個(gè)電池沿厚度方向彼此堆疊的結(jié)構(gòu)，每一個(gè)電池具有安裝于電池外殼中的電極組件，該電池外殼由包括金屬層與樹(shù)脂層的層疊板制成，其中該電池模塊被構(gòu)成使得每個(gè)電池單元的電極導(dǎo)線被彎曲且置于每個(gè)電池單元的上端密封部，用于機(jī)械耦合和電氣連接的通孔形成在該電極導(dǎo)線與該密封部中，使得該電極導(dǎo)線的通孔分別與該密封部的對(duì)應(yīng)通孔相通，且導(dǎo)電耦合構(gòu)件分別穿過(guò)該電池單元的通孔而插入，由此實(shí)現(xiàn)在構(gòu)成該電池模塊的部件之間的電氣連接與機(jī)械耦合。
2. 如權(quán)利要求l所述的電池模塊，其中所述電極導(dǎo)線被彎曲且置 于所述密封部的上側(cè)表面或下側(cè)表面。
3.如權(quán)利要求l所述的電池模塊，其中絕緣構(gòu)件被插入各個(gè)電極 導(dǎo)線與所述密封部之間。
4. 如權(quán)利要求l所述的電池模塊，其中形成在所述密封部中的通 孔具有大于形成于所述電極導(dǎo)線中的通孔的直徑的直徑。
5. 如權(quán)利要求l所述的電池模塊，其中在所述電極導(dǎo)線被彎曲且置于所述密封部上之后通過(guò)鉆孔而形成所述通孔，或在通過(guò)鉆孔而在 所述電極導(dǎo)線中預(yù)先形成通孔之后，再通過(guò)鉆孔在其上布置有彎曲的 電極導(dǎo)線的密封部中形成通孔。
6. 如權(quán)利要求l所述的電池模塊，其中在通過(guò)鉆孔而在所述電極 導(dǎo)線與密封部中預(yù)先形成所述通孔之后，所述電極導(dǎo)線被彎曲且置于 所述密封部上。
7. 如權(quán)利要求l所述的電池模塊，其中所述耦合構(gòu)件中的每一個(gè)為具有形成在其外表面的螺紋部的緊固件。
8. 如權(quán)利要求l所述的電池模塊，其中導(dǎo)電螺母被分別耦接至所 述電池單元中最高一個(gè)與最低一個(gè)的每一個(gè)耦合構(gòu)件的相對(duì)端部。
9. 如權(quán)利要求l所述的電池模塊，其中層構(gòu)件被插入各個(gè)電池單 元之間，每一個(gè)層構(gòu)件具有其內(nèi)徑足以使對(duì)應(yīng)的耦合構(gòu)件被穿過(guò)其中 而插入的通孔。
10. 如權(quán)利要求9所述的電池模塊，其中每一個(gè)層構(gòu)件至少在其接觸所述電極導(dǎo)線的區(qū)域是由導(dǎo)電材料制成。
11. 如權(quán)利要求9所述的電池模塊，其中每一個(gè)層構(gòu)件是包括由導(dǎo)電材料所制成的上部與下部的中空構(gòu)件。
12. 如權(quán)利要求8或9所述的電池模塊，其中板狀構(gòu)件被插入所 述螺母與對(duì)應(yīng)的密封部之間和/或所述層構(gòu)件與對(duì)應(yīng)的密封部之間。
13. 如權(quán)利要求12所述的電池模塊，其中每一個(gè)板狀構(gòu)件是具有 1至4mm的厚度的強(qiáng)化塑料片材。
14. 如權(quán)利要求13所述的電池模塊，其中所述強(qiáng)化塑料片材是由 丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(ABS)制成。
全文摘要
本發(fā)明公布了電池模塊，其具有在其中作為電池單元的多個(gè)電池沿厚度方向彼此堆疊的結(jié)構(gòu)，每一個(gè)電池具有安裝于電池外殼中的電極組件，該電池外殼由包括金屬層與樹(shù)脂層的層疊板制成，其中該電池模塊被構(gòu)成使得每一個(gè)電池單元的電極導(dǎo)線被彎曲且置于每一個(gè)電池單元的上端密封部上，用于機(jī)械耦合與電氣連接的通孔形成在該電極導(dǎo)線與該密封部中，使得該電極導(dǎo)線的通孔分別與該密封部的對(duì)應(yīng)的通孔相通，且導(dǎo)電耦合構(gòu)件分別穿過(guò)該電池單元的通孔而插入，由此實(shí)現(xiàn)電氣連接與機(jī)械耦合。
文檔編號(hào)H01M2/10GK101317283SQ200680044906
公開(kāi)日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2006年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者劉承宰, 劉智相, 南宮檍, 金星佑 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg化學(xué)