[发明专利]一种层式软包锂离子电池模块及其电池组

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池模块，特别是涉及一种由软包锂离子电池构成的层式电池模块及其电池组。

背景技术

发展节能和新能源汽车已经成为我国能源战略的必然选择，根据发展规划，当前重点是推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化。在我国，电动汽车以前常采用铅酸电池作为动力电池，但是铅酸电池能量密度低，而且会对环境带来负面影响，使得厂家必须另找替代；混合动力汽车以前常采用镍氢电池，但是镍氢电池能量密度偏低，不适合用于插电式混合动力汽车。锂离子电池因为具有更高的能量密度，成为纯电动汽车和插电式混合动力汽车的首选。

我国锂离子电池的生产历史并不短，但是生产专门用于电动汽车的软包锂离子电池则是近几年才刚开始。软包锂离子电池用于电动汽车首先需要利用模块化技术，将电池单体组合成合适的模块，然后组装成为电池组/箱。但锂离子动力电池在电动汽车上模块化应用时，由于连接方式、一致性、环境温度差异等因素的影响，动力电池模块比能量、比功率等参数达不到单体水平，使用寿命较单体电池缩短，导致系统使用和维护成本增加，成为制约电动车辆产业化发展和应用的瓶颈问题之一。提高电动汽车动力电源的寿命除提高电池自身技术外，还要从电池集成方法或者模块结构展开研究，使电池模块寿命接近或达到电池单体水平，这已经成为电动汽车行业的共识。

软包锂离子电池构成模块时，单体在空间状态主要有以下几种方案。方案一是直立，该方案便于组装和连接，通用汽车VOLT即采用了此方案；方案二是侧立，该方案在高度上占用空间小，便于布置，韩国LG公司采用了此方案；方案三是平躺，该方案对电池的使用寿命最有利，但是安装与连接则会带来不便。

例如，专利文献200680016005.7公开了一种用于中型或大型电池组的电池模块。

该模块包含多个通常为板形的单元电池，当该单元电池排列于模组盒以便构成至少二列及二行时，该单元电池相互电性连接。根据该发明电池模块的整合性大为提高，尤其该电池模块垂直方向的机械强度进一步提升，且该单元电池间电性连接必要连接元件的数量减少。该专利针对的是正、负两个极耳从同一端伸出的电池。一端出极耳的电池在充放电倍率，可靠性等方面稍逊于两端出极耳的电池。而且该模块结构优选是4个电池构成的2×2模块，用最少的连接元件实现4个电池的串联。模块之间进行的连接需要另外的元件实现，整体的一致性稍差。

市场急需一种结构简单、易于扩展、方便维修又能够对电池起到很好保护作用的模块方案。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有电池模块的不足，提供结构简单、易于扩展、方便维修又对电池起到良好保护的模块方案，提高电动汽车锂离子电池组的使用寿命。

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种层式软包锂离子电池模块，包含多个基本单元，其中基本单元包括软包锂离子动力电池、外框、散热板、弹性减振垫等部分。其中外框由绝缘材料铸造而成，散热板嵌入框架之中，弹性减振垫置于散热板之上，散热板与外框及减振垫构成凹陷的空间，电池平躺在此空间内。

所述软包锂离子电池为两端出极耳，一端出正极，另一端出负极，且相邻两个软包锂离子电池极性相互交错分布。

所述散热板与外框及弹性减振垫构成凹陷的空间对平板形状的锂离子电池起到定位与限位的作用；减振垫由橡胶材料制成，可以明显衰减从车体传来的振动，对电池起到保护作用，有利于延长电池的使用寿命；框架是非金属材料铸造而成，在框架铸造时将散热板直接嵌入；所述散热板由整块金属板冲压而成，且可以根据散热的需要进行厚度的调整。

电池串联时是将横向相邻的两个电池进行连接，相邻的两个电池一端需要连接在一起，其另一端则需要隔开以免短路，为此电池极耳处的外框相应位置有凸起，将可能发生短路的两个电池的极耳隔开，减少在装配、连接、维修时出现短路的可能。

所述外框四周及凸起处设置有安装定位孔，方便模块叠加时固定。

一种软包锂离子电池组，由多个上述的层式软包锂离子电池模块基于期望的容量堆叠而成，通过导电片连接，实现各个电池模块间的并联或是串联。单层模块由多个基本单元扩展而成，每个单层模块的基本单元数可根据各种客观条件的需要进行调整。

所述电池组共有M层，每层N个电池；在进行电连接时若要K个电池单体并联，则将K个层式模块上电池的极性按相同规律布置，并联时将这K层模块在层叠方向上相同位置的电池极耳通过导电片连接即可；若要进行串联，则是通过将横向相邻电池的极耳进行连接来实现；其中，M，N≥2，且M为K的整数倍。