具有可更換的電池單元元件的模塊化電池制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了具有可更換的電池單元元件的模塊化電池。本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于制造二次電池的方法和更換二次電池的袋的方法。本發(fā)明專利技術(shù)還涉及用于二次電池的架或基座。該基座包括多個(gè)接納部分，其中多個(gè)接納部分的每個(gè)接納部分包括用于接納和機(jī)械地支承多個(gè)袋的至少一個(gè)袋的緊固元件。提供了一對電接觸元件，以接觸袋中的電化學(xué)電池單元。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電池的部件、用于制造電池的方法以及使用該方法制造的電池。本專利技術(shù)尤其涉及耐用的二次電池和用于裝配和更換該二次電池的部件的方法。
技術(shù)介紹
二次電池對移動(dòng)應(yīng)用和電カ網(wǎng)絡(luò)的緩沖系統(tǒng)中的能量存儲(chǔ)變得日漸重要，并且成為現(xiàn)代能源技術(shù)的越來越重要的一部分。當(dāng)今，高容量二次電池相對昂貴，并且具有有限的使用壽命，這限制了二次電池的應(yīng)用。因此，延長二次電池的使用壽命為本領(lǐng)域中研究和發(fā)展的主要關(guān)注點(diǎn)之一。二次電池通常包括多個(gè)層疊到一起的電化學(xué)電池單元以實(shí)現(xiàn)所需的電池容量和/ 或所需的電氣電壓。每個(gè)電化學(xué)電池單元包括至少兩個(gè)電極，即陰極和陽極，這兩個(gè)電極例如通過隔離件而電隔離。這些電極(陰極和陽極)各包括集流器和至少ー種電化學(xué)活性電極材料。現(xiàn)有技術(shù)已知多種不同的電化學(xué)活性電極材料，這些電化學(xué)活性電極材料可以被用作電化學(xué)活性陰極材料或電化學(xué)活性陽極材料。根據(jù)使用的電解液和電池的應(yīng)用選擇電化學(xué)活性電極材料。多個(gè)電化學(xué)電池單元被層疊地組裝并且被安裝在電池殼體中。例如散熱器、冷卻系統(tǒng)和電子器件的另外的部件被添加以控制電池的狀態(tài)和功能。鋰電池通常基于袋式電池(pouch type cells)，其中多個(gè)薄且柔性的電化學(xué)電池単元被壓緊并且被預(yù)先裝配在密封袋中。該袋通常具有陰極觸點(diǎn)和陽極觸點(diǎn)。該袋是可機(jī)械變形的并且通常被固定在電池殼體中。在現(xiàn)有技術(shù)的制造方法中，將層疊的電化學(xué)電池單元或袋置于電池殼體或電池模塊中，以及在封閉電池殼體之前，將散熱器、冷卻系統(tǒng)和電子模塊附接到電池組。專利WO 2009/073225描述了用于層疊電化學(xué)電池單元的方法和系統(tǒng)，其中，多個(gè)含有電化學(xué)電池單元的袋被釘在支承框架中。框架中的袋安裝到電池殼體中并且被熱連接和電連接。這些已知的制造方法可快速組裝電池但不能更換電池單元。本專利技術(shù)的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的所述缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提出了用于電池的電池架以支承多個(gè)袋。所述多個(gè)袋的每個(gè)袋具有至少ー個(gè)電化學(xué)電池單元。電池架包括多個(gè)袋接納部分，其中所述多個(gè)袋接納部分的每個(gè)袋接納部分包括可松脫的緊固元件，該緊固元件用于可松脫地固定和機(jī)械支承所述多個(gè)袋中的至少ー個(gè)袋。該電池架還包括至少ー對電接觸元件，當(dāng)所述袋被置于相應(yīng)的袋接納部分上吋，所述電接觸元件用于電接觸所述多個(gè)袋的至少ー個(gè)袋中的至少ー個(gè)電化學(xué)電池單元。緊固元件為可松脫的以可撤除地附接所述至少ー個(gè)袋。緊固元件允許以簡單有效的方式松脫并替換ー個(gè)或多個(gè)袋，實(shí)現(xiàn)耐用的電池。這對于二次電池特別有利。含有缺陷電化學(xué)電池單元的袋或含有使用壽命周期結(jié)束的電池單元的袋可以被容易地更換。緊固元件可以為咬合(click-in)機(jī)械構(gòu)件或可以包括螺釘或其他可松脫的安裝件或固定部件。包括多個(gè)接納部分的所述電池架可以被視為基座，該基座能夠機(jī)械支承所述袋。電池架同時(shí)對所述至少一個(gè)袋提供機(jī)械支承、排列和電接觸。所述袋可以為現(xiàn)有技術(shù)公知的特別是鋰離子二次電池的電池組或電化學(xué)電池單元組。本專利技術(shù)對箔型袋尤其有用，所述箔形袋即包括具有集流器和/或電極箔的電化學(xué)電池単元的袋。袋可以被布置在袋支承框架上或?qū)Υ峁C(jī)械穩(wěn)定性的另ー支承結(jié)構(gòu)上。如果使用箔材料制成的無法自身機(jī)械穩(wěn)定的電化學(xué)電池單元，則這特別有用。支承框架的使用本身在本領(lǐng)域是已知的。如果使用袋支承框架，則緊固元件可以用于接納和機(jī)械地支承袋支承框架。在該情況下，袋可以被可撤除地或不可撤除地固定在袋支承框架上。 如果袋通過支承框架被機(jī)械地支承，則電池架排列并且機(jī)械地支承所述支承框架，由此依次支承袋。緊固元件可用于接納并機(jī)械地支承所述支承框架，由此依次機(jī)械地支承袋。支承框架可以用于支承單個(gè)袋或多個(gè)袋。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知用于單個(gè)袋的支承框架和用于兩個(gè)袋的支承框架。可替換地，可以不使用支承框架并且可以通過電池架直接支承袋。電池架可以由剛性結(jié)構(gòu)制成并且可以由例如塑料或金屬或其它不同材料制成或者由不同材料的組合制成。電池架可包括散熱器，散熱器可與所述至少一個(gè)袋熱接觸。散熱器允許有效的熱傳輸和袋中的電化學(xué)電池單元的冷卻。散熱器可以由剛性結(jié)構(gòu)制成并且可以對電池架提供剛性結(jié)構(gòu)以機(jī)械地支承多個(gè)袋。在該情況中，接納部分可以由輕質(zhì)材料制成，該輕質(zhì)材料本身的結(jié)構(gòu)不具有足以機(jī)械地和穩(wěn)定地支承所述多個(gè)袋的剛性和穩(wěn)定性。電池架還可包括電子電路以控制所述至少一個(gè)袋中的所述至少ー個(gè)電化學(xué)電池単元。該電子電路可涉及至少以下之一電化學(xué)電池單元的充電和放電控制、溫度控制和其它參數(shù)的控制。每個(gè)袋可以提供ー個(gè)電子電路，或可以使用控制所有袋或多個(gè)袋的一電子電路。電池架還可包括用于接觸多個(gè)袋的多個(gè)接觸元件。該接觸元件可用于接觸不同袋的兩個(gè)或多個(gè)電極觸點(diǎn)。這允許串聯(lián)連接或并聯(lián)連接袋以根據(jù)需要調(diào)整電池的構(gòu)型。所述電接觸元件可以可撤除地接觸電極觸點(diǎn)(即，陽極觸點(diǎn)或陰極觸點(diǎn))。這還可以允許在改變電池的應(yīng)用時(shí)改動(dòng)電池。所述電接觸元件可以作為母線實(shí)現(xiàn)。所述電接觸元件可以與散熱器熱接觸。這允許從電接觸元件有效地傳熱，并且由此從電化學(xué)電池單元的電極有效地傳熱以便使電化學(xué)電池單元保持在一定的溫度范圍內(nèi)。電池架還可包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，該傳感器用于控制電化學(xué)電池單元和袋的溫度或電池的其它參數(shù)。本專利技術(shù)還涉及包括這樣的電池架的二次電池。該二次電池還包括緊固到電池架的多個(gè)袋。這些袋被可松脫地緊固并且可以被容易地更換。這提供了一種模塊化的電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)也可以針對多個(gè)電池架而被設(shè)計(jì)。所述二次電池可包括殼體，在殼體中，電池架和多個(gè)袋被保護(hù)。本專利技術(shù)還涉及ー種用于制造二次電池的方法。該制造方法包括提供預(yù)裝配的電池架以及將至少ー個(gè)袋以可撤除的方式附接到電池架。該袋非固定地連接到電池架并且可以被容易地去除以增加電池架的耐用性。所述至少ー個(gè)袋的可撤除的附接可以包括將所述至少ー個(gè)袋放置到框架中并且將所述至少ー個(gè)框架可撤除地附接到電池架。本專利技術(shù)還涉及ー種用于更換二次電池的袋的方法。該更換方法包括將包括待更換的所述電化學(xué)電池單元的袋從所述袋可撤除地附接的電池架上松脫以及將替換袋附接到該電池架。可以通過袋支承框架支承待更換的袋和替換袋。附圖說明 圖I示出根據(jù)本專利技術(shù)的帶有架的組件；圖2示出從相反的視角看的圖I的架；圖3a到圖3c示出根據(jù)專利技術(shù)的架的組件；具體實(shí)施例方式現(xiàn)將基于附圖描述本專利技術(shù)。應(yīng)該理解，本文中描述的本專利技術(shù)的實(shí)施方式和方面僅為示例而并非以任何方式限制權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。本專利技術(shù)由權(quán)利要求書及其等同物限定。可以理解，本專利技術(shù)的ー個(gè)方面或一個(gè)實(shí)施方式的特征可以結(jié)合本專利技術(shù)的不同方面和/或示例的特征。圖I示出電池模塊2，該電池模塊2可以單獨(dú)使用或結(jié)合一次電池或二次電池中的其他電池模塊使用。該電池模塊2被布置在殼體中使用以保護(hù)電池單元和電子器件。該殼體可以為標(biāo)準(zhǔn)的電池殼體并且在附圖中未示出。該電池模塊2包括電池架或基座100，多個(gè)袋20安裝至該電池架或基座100。每個(gè)袋20被安裝在袋支承框架30中。在圖I示出的示例中，總共有五個(gè)袋支承框架30被安裝到架100，每個(gè)袋支承框架30包括ー個(gè)袋20。袋支承框架的該數(shù)量僅出于例證目的而示出，且不同數(shù)量的袋和袋支承框架30可以被安裝至架100。附接到基座100的袋的通常數(shù)量的范圍從單個(gè)袋到約數(shù)百個(gè)袋。實(shí)際使用的袋的數(shù)量取決于電池的應(yīng)用和所需的性能。可以選擇袋來提供高達(dá)約1000V的最終電壓和本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于支承多個(gè)袋(20)的電池架(100)，所述袋包括至少一個(gè)電化學(xué)電池單元，所述架包括：？多個(gè)袋接納部分(133)，所述袋接納部分具有可松脫的緊固元件(40)，所述緊固元件用于可松脫地固定和支承所述多個(gè)袋(20)；？至少一對電接觸元件(122，124)，所述電接觸元件用于電接觸位于所述袋接納部分(133)中的所述多個(gè)袋(20)的至少一個(gè)袋(20)中的所述至少一個(gè)電化學(xué)電池單元，其中，所述袋(20)被布置在袋支承框架(30)中，以及所述緊固元件(40)用于接納和機(jī)械地支承所述袋支承框架(30)。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅伯特·尼塞爾，伊利·沙扎朗，帕特里克·沃呂，
申請(專利權(quán))人：勒克朗謝有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：