专利名称：一种车载动力电池模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池模块，更具体的是涉及一种车载动力电池模块。
背景技术：
近年来，随着石油危机的影响、以及环保的高层次要求，混合动力汽车、纯电动汽车已成为汽车的主要发展趋势。而作为混合动力汽车以及纯电动汽车的最主要的动力来源装置一车载动力电池模块亦作为研究的重点。混合动力汽车以及纯电动汽车的刹车制动方式不同于传统燃油车，燃油车的制动方式为机械刹车，该方式制动器磨损严重，并且产生大量的热会导致热衰退现象。而混合动力汽车以及纯电动汽车的刹车制动方式为再生制动方式，其将刹车时产生的能量反馈给车载电池。其避免能量的浪费，还可以提高续驶里程。而混合动力汽车以及纯电动汽车续驶里程指标是非常重要的。但是能量反馈是以刹车时的短时间脉冲电流对动力电池模块充电。现有的车载动力电池模块一般是锂离子动力电池模块，该模块由若干锂离子单体电池串联组成。但是刹车的脉冲电流一般在200A以上，持续时间10s。如此高的电流，对电池模块产生强大的冲击，电池的损伤也较为严重，常出现是问题是电解液副反应加剧或者负极产生锂枝晶，这都会严重影响电池的安全使用以及循环性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，现有技术中刹车脉冲电流对车载动力电池模块造成的损伤较大，从而提供一种可有效缓解刹车脉冲电流冲击的车载动力电池模块。一种车载动力电池模块，其包括动力电池组，动力电池组由若干单体电池串联组成；还包括与动力电池组并联的脉冲缓冲电池组，所述脉冲缓冲电池组由若干脉冲缓冲单体电池串联组成，所述动力电池组与脉冲缓冲电池组的两端电压相等，所述动力单体电池的极化内阻与所述脉冲缓冲单体电池的极化内阻之比为2 1-10 1;所述极化内阻是指常温下IOC充电下的极化内阻。本发明的发明人通过研究发现，在刹车时产生的脉冲电流冲击下，单体电池的极化内阻突然增大，从而导致单体电池内部产生较大的极化电压，极化电压过大会容易导致电解液分解，或者负极产生锂枝晶。这对电池的循环性能以及安全性能都造成了严重的损伤。而本发明的发明人意外发现，通过在动力电池组并联脉冲缓冲电池组，可以有效降低刹车时的脉冲电流的冲击，减少电池的伤害。本发明的发明人推定的原因是电池的内阻为欧姆内阻和极化内阻的总和。欧姆内阻一般为固定值，不随使用环境、工作电流的变化。但是极化内阻受电流以及环境的影响较大，电流密度越大则极化内阻越大。并且在大电流的情况下，极化内阻远远大于欧姆内阻，所以电池内阻主要取决于极化内阻。由于脉冲缓冲电池组的极化电阻较小，从而其电池内阻也小，可以有效将脉冲的大电流卸去，从而避免了动力电池组受到脉冲电流的冲击。而脉冲缓冲电池组本身由于极化内阻较小，所以产生的极化电压也较小，也不会受到脉冲电流的冲击。
图1本发明采用的脉冲电流电压补偿法测试电池极化内阻的脉冲电流与时间的
关系图。 图2本发明采用的脉冲电流电压补偿法测试电池极化内阻的电池电压与时间的
关系图。图3本发明实施例1连接示意图。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。一种车载动力电池模块，其包括动力电池组，动力电池组由若干单体电池串联组成；还包括与动力电池组并联的脉冲缓冲电池组，所述脉冲缓冲电池组由若干脉冲缓冲单体电池串联组成，所述动力电池组与脉冲缓冲电池组的两端电压相等，所述动力单体电池的极化内阻与所述脉冲缓冲单体电池的极化内阻之比为1 0.5-1 0.1。其中，极化内阻为本领域技术人员所公知的概念。一般是指电化学反应时由极化引起的电阻，包括电化学极化内阻和浓差极化内阻。本发明中极化内阻是指在常温、充电电流为IOC条件下的测的极化内阻。其中C 为本领域技术人员所公知的单位；在此不作赘述。本发明中将动力单体电池的极化内阻记作Rfl，脉冲缓冲单体电池的极化内阻记作
Rf2 ο电池的内部环境、正负极材料、材料的粒径、极片的压实密度等因素都影响电池的极化内阻。优选情况下，本发明的动力单体电池的极化内阻Rfl与脉冲缓冲单体电池的极化内阻Rf2之比为1 0.4-1 0.2。这样可以使车载动力电池模块的充放电性能更加优异。本发明优选脉冲缓冲单体电池的容量为1 50Ah。单体电池包括电池壳、极芯和电解液，极芯和电解液密封容纳在电池壳内，极芯包括正极、负极和位于正极与负极之间的隔膜，正极包括集流体和负载在集流体上的正极材料，正极材料包括正极活性物质、导电剂以及粘结剂；负极包括集流体和负载在集流体上的负极材料，负极材料包括负极活性物质、导电剂以及粘结剂。优选情况下，本发明动力单体电池的极化内阻为0. 5 ΙΟπιΩ。本发明更优选动力单体电池的正极活性物质优选为磷酸铁锂材料。磷酸铁锂材料包括磷酸铁锂以及对磷酸铁锂进行掺杂、包覆处理后得到的材料。本发明动力单体电池的负极材料没有特别的限制。负极活性物质可以采用现有技术中常用的各种负极活性物质，例如碳材料。所述碳材料可以是非石墨化炭、石墨或由多炔类高分子材料通过高温氧化得到的炭，也可使用其它碳材料例如热解炭、焦炭、有机高分子烧结物、活性炭等。所述有机高分子烧结物可以是通过将酚醛树脂、环氧树脂等烧结并炭化后所得的产物。磷酸铁锂电池的原料主要成分为铁和锂元素，成本低；并且其循环性能好，循环寿命达2000次以上；在高温下不会产生氧气，安全性能好；环保，不含有毒的或污染环境的物质。优选情况下，脉冲缓冲单体电池的极化内阻为0. 1 5m Ω。本发明更优选脉冲缓冲单体电池的正极材料为锂镍复合材料，锂镍复合材料包括锂镍复合氧化物以及对锂镍复合氧化物进行掺杂、包覆处理后得到的材料；负极活性物质为钛酸锂材料，钛酸锂材料包括钛酸锂以及对钛酸锂进行掺杂、包覆处理后得到的材料。钛酸锂材料的离子电导率高，低温性能好，最重要的是其制成的电池极化内阻相对其它电池小很多。由于导电剂用于增加电极的导电性，降低电池的内阻，因此本发明优选含有导电齐U。导电剂的含量和种类为本领域技术人员所公知，例如，以负极材料为基准，导电剂的含量一般为0. 1 12wt%。所述导电剂可以选自导电碳黑、镍粉、铜粉中的一种或几种。粘合剂可以选自锂离子电池常规的粘结剂，如聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羟甲基纤维素(CMC)、丁苯橡胶(SBR)中的一种或几种。一般来说，所述粘结剂的含量为负极活性物质的0. 5 8wt%，优选为2 5wt%。本发明用于正极材料和负极材料的溶剂可以选自本领域内常规使用的溶剂，如可以选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二乙基甲酰胺(DEF)、二甲亚砜(DMSO)、四氢呋喃(THF)以及水和醇类中的一种或几种。溶剂的用量使所述浆料能够涂覆到所述集流体上即可。一般来说，溶剂的用量为使浆液中正极活性物质的浓度为40 90wt %，优选为 50 85wt %。在本发明的锂离子电池中，电解液可以为非水电解液。所述非水电解液为电解质锂盐在非水溶剂中形成的溶液，可以使用本领域技术人员已知的常规的非水电解液。如电解质锂盐可以选自六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、六氟硅酸锂(LiSiF6)、四苯基硼酸锂(LiB(C6H5)4)、氯化锂(LiCl)、溴化锂 (LiBr)、氯铝酸锂(LiAlCl4)及氟烃基磺酸锂(LiC(SO2CF3)3)、LiCH3SO3^ LiN(SO2CF3)2 中的一种或几种。非水溶剂可以选自链状酸酯和环状酸酯混合溶液，其中链状酸酯可以为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC) 以及其它含氟、含硫或含不饱和键的链状有机酯类中的一种或几种。环状酸酯可以为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、Y-丁内酯(Y-BL)、磺内酯以及其它含氟、含硫或含不饱和键的环状有机酯类中的一种或几种。在所述非水电解液中，电解质锂盐的浓度一般为0. l-2mol/L，优选为0. 8-1. 2mol/L。在单体电池中，隔膜设置于正极和负极之间，具有电绝缘性能和液体保持性能。所述隔膜可以选自本领域技术人员公知的锂离子电池中所用的各种隔膜，例如聚烯烃微多孔膜(PP)、聚乙烯毡(PE)、玻璃纤维毡、超细玻璃纤维纸、PP/PE/PP或者聚酰亚胺薄膜。 本发明单体电池的制备方法按照本领域的技术人员所公知的方法进行，一般来说，该方法包括将正极、负极和位于正极与负极之间的隔膜依次卷绕形成极芯，将极芯置入电池壳中，加入电解液，然后密封，其中，所述负极包括集流体和负载在集流体上的负极活性材料，其中，所述负极活性材料为本发明提供的负极活性材料。其中，卷绕和密封的方法为本领域人员所公知。电解液的用量为常规用量。选取不同的正负极材料、材料的粒径、极片的压实密度等工艺参数制备出不同极化内阻的单体电池，并检测其极化内阻。具体测试方法见电性能测试部分。本发明从中选取如下电池作为实施例以及对比例所用的单体电池如表1 表 权利要求
1.一种车载动力电池模块，其包括动力电池组，所述动力电池组由若干动力单体电池串联组成；其特征在于还包括与动力电池组并联的脉冲缓冲电池组，所述脉冲缓冲电池组由若干脉冲缓冲单体电池串联组成；所述动力电池组的两端电压与脉冲缓冲电池组的两端电压相等，所述动力单体电池的极化内阻与所述脉冲缓冲单体电池的极化内阻之比为1 0.5 1 0.1;所述极化内阻是指常温下IOC充电下的极化内阻。
2.根据权利要求1所述的车载动力电池模块，其特征在于所述动力单体电池的极化内阻与所述脉冲缓冲单体电池的极化内阻之比为1 0.4 1 0.2。
3.根据权利要求1所述的车载动力电池模块，其特征在于所述脉冲缓冲单体电池的容量为1 50Ah。
4.根据权利要求1所述的车载动力电池模块，其特征在于所述动力单体电池的极化内阻为0. 5 IOm Ω。
5.根据权利要求4所述的车载动力电池模块，其特征在于所述动力单体电池的正极活性材料包括磷酸铁锂材料。
6.根据权利要求1所述的车载动力电池模块，其特征在于所述脉冲缓冲单体电池的极化内阻为0. 1 5m Ω。
7.根据权利要求6所述的车载动力电池模块，其特征在于所述脉冲缓冲单体电池的正极活性材料包括锰酸锂材料，负极活性材料钛酸锂材料。
全文摘要
本发明属于电池模块领域，具体公开了一种车载动力电池模块。该车载动力电池模块包括动力电池组，动力电池组由若干动力单体电池串联组成；还包括与动力电池组并联的脉冲缓冲电池组，脉冲缓冲电池组由若干脉冲缓冲单体电池串联组成；动力电池组的两端电压与脉冲缓冲电池组的两端电压相等，动力单体电池的极化内阻与脉冲缓冲单体电池的极化内阻之比为1∶0.5～1∶0.1。本发明的车载动力电池模块可以有效抗击刹车脉冲电流对其造成的伤害；在脉冲电流冲击之后，可有效保持车载动力电池模块的循环性能以及安全性能。
文档编号H01M10/44GK102263300SQ20101019021
公开日2011年11月30日 申请日期2010年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者沈晞, 潘福中, 陶峰 申请人:比亚迪股份有限公司