電池組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電池組，尤其是一種阻燃的、能量密度高的電池組。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油資源的日益減少和環(huán)境的污染日漸嚴(yán)重，節(jié)能減排成了目前世界上的潮流和趨勢(shì)。在這個(gè)背景下，以電池為主要?jiǎng)恿υ椿蛘卟糠謩?dòng)力源的電動(dòng)車(chē)輛(主要包括混合動(dòng)力車(chē)，插電式混合動(dòng)力車(chē)，純電動(dòng)車(chē))逐漸出現(xiàn)并日益增多，電動(dòng)車(chē)輛的碳排放量要小于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，純電動(dòng)車(chē)的碳排放甚至為零，并且具有能量轉(zhuǎn)換效率高的特點(diǎn)，這使得人們將電動(dòng)汽車(chē)視為未來(lái)替代內(nèi)燃機(jī)車(chē)的一個(gè)重要選擇。
[0003]鋰離子電池的能量密度高，通常采用的有機(jī)電解質(zhì)溶液具有可燃性，另外鋰非常活潑，這些都導(dǎo)致鋰離子電池在安全性方面存在一定的缺陷。作為動(dòng)力使用的鋰離子動(dòng)力電池，電池容量大，一般需要高功率輸出，因此電池在工作時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重，存在一定的安全隱患。尤其在受到熱沖擊、過(guò)充、過(guò)放和短路等濫用狀態(tài)下，其電池內(nèi)部的活性物質(zhì)及電解液等組分間將發(fā)生化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量與氣體，積累到一定程度就可能引起電池爆破，從而使電池的活性物質(zhì)與空氣接觸，引起著火爆炸。因此，對(duì)鋰離子動(dòng)力電池的安全性的改進(jìn)設(shè)計(jì)變得尤為重要。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮镃N201120526633.8，名稱(chēng)為“一種密堆積的鋰離子電池組”的專(zhuān)利，公開(kāi)了一種能實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的散熱均勻和阻燃效果的方案，包括電池模塊、間隔板、鋁隔板、鋁蓋板和電池模塊底蓋，間隔板和鋁隔板使單體電池和電池模塊間隔分布，實(shí)現(xiàn)了鋰離子動(dòng)力電池的全方位、均衡性散熱的要求，克服了現(xiàn)有電池組內(nèi)部散熱性能差的缺點(diǎn)；且這種密堆積的鋰離子電池組制作組裝方便、散熱效果明顯且安全可靠，實(shí)現(xiàn)了電池組高效持續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程，有效保證了鋰離子動(dòng)力電池使用過(guò)程的安全性和可靠性。
[0005]這種方案確實(shí)有利于將電池組內(nèi)部的熱量均勻分布，將熱量傳導(dǎo)至鋁板不失為一種相對(duì)合理的方法。但是這只能在未發(fā)生熱失控、鋁板能滿(mǎn)足電池組的散熱需求時(shí)起作用。而電池組發(fā)生熱失控的原因在于，產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)散去并積累在某處，換言之，鋁板散熱存在一定的局限性，并不能完全規(guī)避熱失控的風(fēng)險(xiǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為解決以上問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種電池組，它包括數(shù)個(gè)電池模塊，所述電池模塊之間互相電氣連接(例如所述電池模塊之間互相并聯(lián)或者串聯(lián))，所述電池模塊包括數(shù)個(gè)A類(lèi)電芯和數(shù)個(gè)B類(lèi)電芯，所述A類(lèi)電芯具備阻燃性能，且A類(lèi)電芯啟動(dòng)溫度高于B類(lèi)電芯，所述A類(lèi)電芯與B類(lèi)電芯間隔設(shè)置，所述A類(lèi)電芯設(shè)置正極極耳和負(fù)極極耳，B類(lèi)電芯設(shè)置正極極耳和負(fù)極極耳，所有A類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳分別與A類(lèi)第一接合部、A類(lèi)第二接合部電氣連接，所述A類(lèi)第一接合部、A類(lèi)第二接合部相互隔開(kāi)電氣隔離，所有B類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳分別與B類(lèi)第一接合部、B類(lèi)第二接合部電氣連接，所述B類(lèi)第一接合部、B類(lèi)第二接合部相互隔開(kāi)電氣隔離，所述A類(lèi)第一接合部、A類(lèi)第二接合部與B類(lèi)第一接合部、B類(lèi)第二接合部相互錯(cuò)開(kāi)電氣隔離。所述電池模塊內(nèi)A類(lèi)電芯之間互相并聯(lián)，B類(lèi)電芯之間互相并聯(lián)，所述A類(lèi)電芯之間互相并聯(lián)之后再與互相并聯(lián)的B類(lèi)電芯串聯(lián)。
[0007]數(shù)個(gè)電池模塊并聯(lián)形成電池組，每個(gè)電池模塊中的A類(lèi)電芯互相并聯(lián)并與對(duì)應(yīng)的A類(lèi)第一接合部、A類(lèi)第二接合部電氣連接再接入供電總線，B類(lèi)電芯互相并聯(lián)連接并與對(duì)應(yīng)的B類(lèi)第一接合部、B類(lèi)第二接合部電氣連接再接入供電總線。
[0008]A類(lèi)電芯之間互相電氣連接，B類(lèi)電芯之間互相電氣連接，雖然兩種電芯同時(shí)存在在單個(gè)電池模塊內(nèi)，但是A類(lèi)電芯和B電芯僅僅是物理上互相接觸，并且是電氣隔離的。
[0009]A類(lèi)電芯與B類(lèi)電芯間隔設(shè)置，且A類(lèi)電芯具備阻燃性能和高溫工作性能，B類(lèi)電芯工作時(shí)產(chǎn)生熱量，同時(shí)，A類(lèi)電芯吸收B類(lèi)電芯產(chǎn)生的熱量，使得A類(lèi)電芯以較快速度達(dá)到其理想的工作溫度，最后A類(lèi)電芯開(kāi)始工作，既達(dá)到整個(gè)電池組散熱的作用，又能使得總的能量密度提高。而且A類(lèi)電芯與B類(lèi)電芯間隔設(shè)置，在物理上將B類(lèi)電芯隔開(kāi)，即使B類(lèi)電芯由于熱失控而引起燃燒，A類(lèi)電芯也能起到隔離作用從而有效避免燃燒擴(kuò)散。
[0010]作為優(yōu)選，所述電池模塊內(nèi)的A類(lèi)電芯之間互相并聯(lián)，之后再與互相并聯(lián)的B類(lèi)電芯串聯(lián)，所述電池模塊之間互相并聯(lián)。
[0011]這樣的連接方式使得每個(gè)電池模塊的電壓相同，克服了不同類(lèi)型電芯帶來(lái)的電壓不同的缺陷，如果需要對(duì)電源進(jìn)行擴(kuò)展或維修，只需增加電池模塊或更換電池模塊。
[0012]作為優(yōu)選，所述電池模塊內(nèi)的A類(lèi)電芯之間互相串聯(lián)之后再與互相串聯(lián)的B類(lèi)電芯并聯(lián)，所述電池模塊之間互相并聯(lián)。
[0013]由于A類(lèi)電芯與B類(lèi)電芯的電壓不同，為保證穩(wěn)定的輸出電壓、防止電芯之間能量倒灌，A類(lèi)電芯或B類(lèi)電芯須經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換器再并聯(lián)接入供電總線。
[0014]作為優(yōu)選，所述電池模塊內(nèi)的A類(lèi)電芯之間互相串聯(lián)，B類(lèi)電芯之間互相串聯(lián)，并且A類(lèi)電芯與B類(lèi)電芯之間電氣隔離，所述電池模塊之間互相串聯(lián)，且不同電池模塊的A類(lèi)電芯之間互相串聯(lián)，不同電池模塊的B類(lèi)電芯之間互相串聯(lián)。
[0015]由于A類(lèi)電芯與B類(lèi)電芯的電壓不同，為保證穩(wěn)定的輸出電壓、防止電芯之間能量倒灌，電池組中所有的A類(lèi)或B類(lèi)電芯須經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換器再并聯(lián)接入供電總線，由于電池組中所有的A類(lèi)或B類(lèi)電芯是通過(guò)總的電壓轉(zhuǎn)換器之后再接入總線的，故可對(duì)某個(gè)電池模塊進(jìn)行單獨(dú)更換。
[0016]所述A類(lèi)電芯具備阻燃性能，且A類(lèi)電芯啟動(dòng)溫度高于B類(lèi)電芯。作為優(yōu)選，所述A類(lèi)電芯包括離子液體電解質(zhì)電芯和/或固態(tài)電解質(zhì)電芯。所述B類(lèi)電芯可以為常用的有機(jī)電解質(zhì)電芯。
[0017]離子液體也稱(chēng)室溫熔融鹽，是在室溫下完全由陰、陽(yáng)離子構(gòu)成的液態(tài)有機(jī)鹽，具有導(dǎo)電性，分解電壓大于常規(guī)電解質(zhì)，沒(méi)有溶劑揮發(fā)和漏液等現(xiàn)象，使得離子液體電芯可以在較寬的溫度范圍工作和不易燃，具備高溫工作性能。固態(tài)電解質(zhì)電芯使用安全性能很高，能經(jīng)受釘穿、加熱、短路和過(guò)充￠00% )等破壞性實(shí)驗(yàn)。液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池會(huì)發(fā)生漏液、爆炸等安全性問(wèn)題，而固態(tài)電池除溫度略有升高外(<20°c )并無(wú)任何其它安全性問(wèn)題出現(xiàn)，能起到阻燃的作用。
[0018]作為優(yōu)選，所述A類(lèi)電芯與B類(lèi)電芯不接觸的一面設(shè)置加熱裝置。
[0019]A類(lèi)電芯是一種具備阻燃性能和高溫工作性能的電芯，同時(shí)也具備低溫工作性能較差的特點(diǎn)，由于B類(lèi)電芯的充放電過(guò)程是發(fā)熱的過(guò)程，A類(lèi)電芯的一面與B類(lèi)電芯接觸并吸收其產(chǎn)生的熱量，且B類(lèi)電芯需要在較為穩(wěn)定的環(huán)境溫度下工作，故不需再設(shè)置加熱裝置，A類(lèi)電芯與B類(lèi)電芯不接觸的另一面設(shè)置加熱裝置，加熱裝置工作使得A類(lèi)電芯盡快達(dá)到工作溫度，增加整個(gè)電池組的工作性能。
[0020]作為優(yōu)選，所述電池模塊的兩個(gè)末端均設(shè)置A類(lèi)電芯。
[0021]在電池模塊的兩個(gè)末端均設(shè)置A類(lèi)電芯，以防止B類(lèi)電芯工作異常燃燒的擴(kuò)散，而且由于A類(lèi)電芯具備較好的抗形變和經(jīng)受穿刺的能力，車(chē)載電池組在一些極端工作情形下，比如發(fā)生車(chē)禍之后，即使電池組發(fā)生形變，將A類(lèi)電芯設(shè)置在電池模塊的兩個(gè)末端也有利于保持電池組的安全性。
[0022]作為優(yōu)選，所述A類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳設(shè)置在A類(lèi)電芯上或下方向的同一側(cè)邊，所述B類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳分別設(shè)置在B類(lèi)電芯左和/或右方向的一個(gè)或兩個(gè)側(cè)邊，所述B類(lèi)電芯的左和/或右側(cè)設(shè)置支撐架，所述支撐架將B類(lèi)電芯的設(shè)置有電極的側(cè)面與其對(duì)應(yīng)的B類(lèi)第一接合部、B類(lèi)第二接合部隔開(kāi)。
[0023]采用軟包電芯舉例，在成組過(guò)程中，通常情況下，邊長(zhǎng)較長(zhǎng)的一邊為底邊，A類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳設(shè)置在A類(lèi)電芯上或下方向的同一側(cè)邊，使得A類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳同時(shí)朝上或朝下，B類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳分別設(shè)置在B類(lèi)電芯左和/或右方向的兩個(gè)側(cè)邊，使得A類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳和B類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳在物理的相對(duì)位置上不交錯(cuò)，最后A類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳連接A類(lèi)第一接合部、第二接合部和B類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳連接B類(lèi)第一接合部、第二接合部時(shí)互相獨(dú)立，電氣隔離。
[0024]B類(lèi)電芯的左和/或右側(cè)的正、負(fù)極極耳上套設(shè)支撐架，支撐架將B類(lèi)電芯的設(shè)置有電極的側(cè)面和與其對(duì)應(yīng)的B類(lèi)第一接合部、B類(lèi)第二接合部隔開(kāi)。
[0025]將極耳設(shè)置在電芯的左右兩側(cè)之后，由于極耳是軟性材料，電池組在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的震動(dòng)可能將極耳折斷，在B類(lèi)第一接合部、第二接合部與B類(lèi)電芯的側(cè)面之間設(shè)置支撐架有利于極耳的穩(wěn)定，即使電池組發(fā)生震動(dòng)，支撐架也能起到固定和緩沖的作用。
[0026]作為優(yōu)選，所述A類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳設(shè)置在A類(lèi)電芯上或下方向的同一側(cè)邊，所述B類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳設(shè)置在B類(lèi)電芯下或上方向的同一側(cè)邊。
[0027]采用軟包電芯舉例，通常軟包電芯的正、負(fù)極耳設(shè)置在同一側(cè)邊，將A類(lèi)電芯的的正、負(fù)極極耳設(shè)置在A類(lèi)電芯上側(cè)邊，同時(shí)將B類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳設(shè)置在B類(lèi)電芯的下側(cè)邊，A類(lèi)電芯和B類(lèi)電池成組之后，A類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳和B類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳在物理的相對(duì)位置上不交錯(cuò)，最后A類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳連接A類(lèi)第一接合部、第二接合部，B類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳連接B類(lèi)第一接合部、第二接合部，所有接合部之間互相獨(dú)立并電氣隔離；另一種情況下，A類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳設(shè)置在下側(cè)邊，B類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳設(shè)置在上側(cè)邊，如果A類(lèi)電芯和B類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳的方向相同，那么互相成倒置堆疊設(shè)置亦可。
[0028]作為優(yōu)選，所述A類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳設(shè)置在A類(lèi)電芯上或下方向的同一側(cè)邊，所述B類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳設(shè)置在B類(lèi)電芯上或下方向的同一側(cè)邊，所述A類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳與B類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳的相對(duì)位置互相錯(cuò)開(kāi)，使得堆疊之后的A類(lèi)電芯的正極極耳堆、負(fù)極極耳堆和B類(lèi)電芯的正極極耳堆、負(fù)極極耳堆之間電氣隔離。
[0029]采用軟包電芯舉例，A類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳設(shè)置在電芯上方的同一側(cè)邊，B類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳也設(shè)置在電芯上方的同一側(cè)邊，B類(lèi)電芯的正、負(fù)極極耳在A