[发明专利]多联单体锂电池组封装技术

说明书

一种多联单体锂电池组封装技术，由模组外壳，多联单体锂电池基本单元，多层电路板构成。多联单体锂电池基本单元由双层锂电芯壳体，圆柱锂电芯和铝塑膜构成。多联单体内壳冲压出冷却液进排液孔和呈栅格排列的圆柱锂电芯壳体，然后与多联单体外壳嵌套密封构成双层锂电芯壳体，壳体间注入冷却液，作为冷却液循环管路。冲压成型的圆柱锂电芯壳内安装锂电芯，锂电池开口采用铝塑膜封装，同时铝塑膜还充当锂电池安全阀。模组外壳为多联单体锂电池基本单元提供安装空间与绝缘隔离；多层电路板安装在模组多联单体锂电池基本单元上，对电池组进行串并联连接，电路板顶层集成BMS管理电路，底层集成温度传感器。

技术领域：

本发明涉及动力锂电池封装与电池组串并联技术，可用于动力电池包设计。

背景技术：

锂电池单体通常采用多种封装形式，如圆柱锂电芯，铝塑膜软包电芯和方形硬壳电芯等，生产的电芯尺寸也不尽相同。采用这几种封装方式的锂电芯用于动力电池包的设计时，往往会给设计带来诸多困难，例如多单体成组串并联设计，电池组的热管理，碰撞变形安全性以及单体热失控的预防等等。而且采用这几种封装方式的单体所设计的电池包的成本，比能量密度，电池组循环寿命以及安全性还难以满足电动汽车对续航里程与安全性的要求。

发明内容：

针对现有锂电池封装技术的不足，本发明的目的是提供了一种动力锂电池组的封装方式，具有成本低，比能量密度大，性能优越和安全性好的特点，能满足纯电动汽车对电池组成本，续航里程，电池组寿命与安全性的要求。

为实现上述目的，本发明的技术特征为：多联单体锂电池组封装由绝缘模组外壳，多联单体锂电池基本单元，多层电路板构成。多联单体锂电池外壳与内壳嵌套密封成一个双层壳体，两层壳体间注入冷却液。圆柱锂电芯安装在多联单体锂电池内壳中，圆柱锂电芯开口采用铝塑膜封装并充当安全阀；模组外壳为多联单体锂电池基本单元提供安装空间与绝缘隔离；多层电路板安装在模组多联单体锂电池基本单元上，电路板内层梳状电极连接圆柱锂电芯中心正负电极构成串并联电池组，电路板顶层集成电池组BMS管理电路，底层安装温度传感器。

本发明中所述的双层金属壳体中的多联单体锂电池内壳采用冲压工艺制成，在一块整体金属板材冲压出呈蜂窝状排列的多联圆柱锂电池单体外壳和冷却液进排液孔。圆柱锂电池外壳间保留一定距离，保留的缝隙既可以提供冷却液流动通道，又可以避免因个别单体锂电池热失控时，热量通过传导传递给附近的电池单体而引发连锁反应。壳体间的缝隙还能提供一定的变形空间，避免电池受到挤压变形后发生破裂，或内部短路破坏。多联单体锂电池内壳与外壳套接封闭成一个双层壳体，双层壳体间充入无腐蚀的冷却液。冷却液可以沿管道循环流动，一方面可以控制锂电池组工作温度，另一方面又可以充当防火消防液。当个别单体发生热失控时，冷却液可吸收失控单体产生的大量热量，直至反应停止，避免因失控产生高温，进而引发其他单体的连锁反应酿成火灾事故。采用双层多联单体锂电池壳体设计，一是简化了由圆柱锂电池小单体构建大容量单体锂电池的工艺要求，降低了成本，提高了可靠性，同时又兼容了冷却系统设计，从本质上杜绝了锂电池组发生火灾事故的隐患，满足纯电动汽车对安全性的要求。

本发明中采用的圆柱锂电芯采用卷绕方式制成。与传统圆柱锂电芯不同，多联单体圆柱锂电芯采用多电极耳设计，电芯的正负电极从一端引出后经绝缘盖板分隔为中心电极与侧边电极。根据锂电芯的正负电极位置不同，电芯被分为两组类型，一组电芯的侧边电极为正极，且直接焊接在多联单体圆柱锂电池壳体上；另一组电芯的侧边电极为负极，也焊接在多联单体圆柱锂电池壳体上，两组电芯的正负电极实际上通过金属壳体进行串联，因此每一个多联单体锂电池基本单元实际上是一个2串锂电池组。串联后的电芯中心正负电极则通过铝塑膜封装后引出，然后焊接在多层电路板内层梳状电极上作为2串锂电池组的正极与负极。多联单体锂电池基本单元采用内串联的设计，一方面可以简化电极封口工艺，方便自动化操作，又可以降低串联电池组内阻。