利用真空预压缩泡沫以便在hv电池模块组装期间插入电池的制作方法
【专利摘要】本发明涉及利用真空预压缩泡沫以便在HV电池模块组装期间插入电池，具体提供一种组装电池模块组件的方法，该方法包括准备多个电池堆的步骤。每个电池单元堆通过将预压缩的泡沫单元置于第一电池单元和第二电池单元之间制备而成。每个电池单元堆位于接收框中。在该定位之后，使每个电池单元堆的预压缩泡沫单元膨胀。
【专利说明】利用真空预压缩泡沬以便在HV电池模块组装期间插入电池
[0001]联邦研发资助的串明
[0002]本申请基于合同号为N0.DE-FC26-08NT04386的政府资助而完成。美国联邦政府对本发明拥有一定权利。
【技术领域】
[0003]在至少一个方面，本发明涉及组装电池模块组件的方法及系统。
【背景技术】
[0004]目前正在研究将大容量的可充电电池应用于电动汽车。电动汽车最终的可行性取决于相关成本的显著减少。减少电池组件的成本则尤其重要。
[0005]锂离子电池是电池技术的一个重要类型。大多数电池组件一包括锂离子电池组件，包括多个单独的电化学电池。电池包括阳极、阴极、多孔隔膜以及离子导通但电绝缘的电解质。电池的电压取决于化学电池的电化学电势，电流取决于阳极和阴极之间离子交换的速率，而容量取决于电池的总表面面积。为了在电池的寿命期间保持容量，一个重要的举措是在电池的表面面积上施加等同的压力。对于用于汽车应用的大安时容量的电池来说，有两种主要的设计:圆柱型和棱柱型。对于圆柱型电池来说，压力通过电池设计的螺旋特性来保持。对于棱柱型电池，均一的压力通过装载在平板上的泡沫或弹簧来保持。
[0006]对于大功率的应用，将使用和组装多个电池单元到电池模块中。而且，这种电池模块被组装进电池组中，电池组包括冷却系统和用于操作电池的相关电子元件。冷却系统通常包括多个置于电池单元之间的风冷或水冷的金属(例如，铜和/或铝)翼片，其也必须保持与电池的紧密接触以最佳地进行热传递。关于电池模块的组装的现有技术既包括堆叠，也包括在将其装入模块框之前对组件进行机械预压缩。
[0007]因此，需要改进电池模块的组装设计以及组装这种电池模块组件的方法。
[0008]方案1.一种组装电池模块组件的方法，所述电池模块组件包括多个电池单元元件，所述方法包括:
[0009]准备多个电池单元堆，每个电池单元堆通过将预压缩的泡沫单元置于第一电池单元和第二电池单元之间制备而成；
[0010]将每个电池单元堆置于接收框中；以及
[0011]使每个电池单元堆的预压缩泡沫单元膨胀。
[0012]方案2.如方案I所述的方法，其中每个预压缩的泡沫单元包括真空密封包装和置于真空密封包装内的泡沫垫，所述真空密封包装具有管口。
[0013]方案3.如方案2所述的方法，其中该真空密封包装包含聚酯。
[0014]方案4.如方案2所述的方法，其中该泡沫垫通过切断所述管口而膨胀。
[0015]方案5.如方案2所述的方法，其中该泡沫垫包括从聚氨酯、聚酯、聚醚及其组合构成的集合中选出的成分。[0016]方案6.如方案I所述的方法，其中该接收框包括多个冷却翼片。
[0017]方案7.如方案6所述的方法，其中该接收框还包括与冷却翼片接触的散热片。
[0018]方案8.如方案7所述的方法，其中所述冷却翼片位于电池单元堆之间。
[0019]方案9.如方案7所述的方法，其中所述冷却翼片熔接至该散热片。
[0020]方案10.如方案7所述的方法，其中所述冷却翼片用锡焊或硬钎焊连接至该散热片。
[0021]方案11.如方案7所述的方法，其中所述冷却翼片通过导电粘接剂连接至该散热片。
[0022]方案12.如方案6所述的方法，包括采用具有所述冷却翼片的分裂翼片冷却系统。
[0023]方案13.—种组装电池模块组件的方法，该电池模块组件包括多个电池单元元件，该方法包括:
[0024]准备多个电池单元堆，每个电池单元堆通过将预压缩的泡沫单元置于第一电池单元和第二电池单元之间制备而成，该预压缩的泡沫单元包括具有管口的真空密封包装和置于该真空密封包装内的聚氨酯泡沫垫；
[0025]将每个电池单元堆置于接收框中；以及
[0026]切断管口以使每个电池单元堆的聚氨酯泡沫垫膨胀。
[0027]方案14.如方案13所述的方法，其中该真空密封包装包含聚酯。
[0028]方案15.如方案13所述的方法，其中该接收框包括多个冷却翼片。
[0029]方案16.如方案6所述的方法，其中该接收框还包括与冷却翼片接触的散热片。
[0030]方案17.如方案16所述的方法，其中所述冷却翼片位于电池单元堆之间。
[0031]方案18.如方案17所述的方法，其中所述冷却翼片通过导电粘接剂、锡焊或硬钎焊连接至该散热片。
[0032]方案19.一种电池模块组件，包括:
[0033]多个电池单元堆，每个电池单元堆包括第一电池单元、第二电池单元和位于第一电池单元和第二电池单元之间的膨胀泡沫单元，该膨胀泡沫单元具有包装和位于该包装内的泡沫垫，该包装具有切割管口 ；以及
[0034]所述电池单元堆位于其中的接收框。
[0035]方案20.如方案19所述的电池模块组件，其中该接收框包括多个冷却翼片。
【发明内容】
[0036]本发明通过提供一种组装包括多个电池单元元件的电池模块组件的方法来解决现有技术中的一个或多个问题。该方法包括准备多个电池单元堆的步骤。每个电池单元堆通过将预压缩的泡沫单元置于第一电池单元和第二电池单元之间来制备。每个电池单元堆定位于接收框中。在该定位后，每个电池单元堆的预压缩泡沫单元膨胀。
[0037]在另一个实施例中，提供了 一种组装包括多个电池单元元件的电池模块逐渐的方法。该方法包括准备多个电池单元堆的步骤。每个电池单元堆通过将预压缩的泡沫单元置于第一电池单元和第二电池单元之间来制备。预压缩的泡沫单元包括具有管口的真空密封包装和置于真空密封包装内的聚氨酯泡沫垫。每个电池单元堆定位在接收框中。管口被切断以膨胀每个电池单元堆的聚氨酯泡沫垫。[0038]而在另一个实施例中，提供一种通过上述方法形成的电池模块组件。该电池模块组件包括多个电池单元堆，每个电池单元堆包括第一电池单元、第二电池单元以及置于第一电池单元和第二电池单元之间的膨胀泡沫单元。该膨胀泡沫单元具有包装以及位于该包装内的泡沫垫。其特征是，该包装被切割。该电池模块还包括接收框，所述电池单元堆位于该接收框中。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]本发明的示例性实施例将结合下面的详细说明以及附图而变得更加易理解，其中:
[0040]图1A是示出在切断真空包装泡沫垫后预压缩泡沫单元的膨胀的示意性流程图；
[0041]图1B是示出在切断真空包装泡沫垫后预压缩泡沫单元的膨胀的示意性流程图；以及
[0042]图2是示出使用预压缩泡沫单元组装电池模块组件的示意性流程图。
[0043]具体实例方式
[0044]现在将详细描述本发明的优选组成、实施例及其方法，其中包括发明人当前所知的实施本发明的最佳模式。上述附图不是按照比例绘制的。然而，可以理解的是，所披露的实施例都只是对本发明的示例性说明，其可以采用多种可变和可替换的形式来实现。所以，此处披露的特定细节不应理解为具有限制作用，而只是本发明的任何方面的代表性基础，和/或教导本领域技术人员以多种方式使用本发明的代表性基础。
[0045]除了在示例中，或者以其它方式明确指出，本说明书中所有说明材料量或反应和/或使用条件的数量都理解为采用词语“约”进行修饰，以说明本发明的最大范围。在所述数字限制内的实践通常是优选的。而且，除非明确地作了相反表述:百分比，“部分”以及比例值都是指重量；将与本发明相关的用于给定目的的一组材料或一类材料描述为合适的或优选的意味着所述一组或一类的成员中的任意两个或更多个的混合物也是合适的或优选的；缩写或其它简写的第一次解释适用于后来的所有相同的简写，并且在作出必要修正的情况下适用于最初定义的简写的正常语法变型；而且除非有相反的说明，对一个特性的测量通过之前或之后用于相同特性的相同技术来确定。
[0046]可以理解的是，本发明并不限于下面所述的特定实施例和方法，因为特定的部件和/或条件当然可以变化。而且，此处所用的术语只是用于描述本发明的特定实施例，并且其不能理解为具有任何限制作用。
[0047]必须指出的是，说明书以及所附的权利要求中使用的单数形式的“一”、“一个”、“所述”可以包括多个修饰对象，除非上下文有清楚的相反说明。例如，以单数形式引述的元件可以包括多个元件。
[0048]下面将参考图1A，图1B以及图2，提供一种构造电池模块组件的方法。图1A是示出在切断真空包装泡沫垫后预压缩泡沫单元的膨胀的示意性流程图。图1B是示出在切断真空包装泡沫垫后预压缩泡沫单元的膨胀的示意性流程图。图2是示出描述电池组件中包括真空包装泡沫层的示意性流程图。预压缩泡沫单元10包括具有管口 14的真空密封包装12(例如，袋子)和置于真空密封包装内的泡沫垫16。在一个改进中，预压缩泡沫垫16采用约8至20psi的压力进行压缩，其中典型值约为14psi。在一个改进中，真空包装12采用聚酯材料制成，例如聚对苯二酸乙烯。在另一个改进中，泡沫垫16采用发泡聚合物来制成。这种可压缩聚合物的示例包括聚氨酯、聚酯、聚醚及类似物，以及它们的组合物。聚氨酯泡沫垫被发现特别适合于本实施例。聚氨酯泡沫垫采用异氰酸酯、多元醇、扩链剂-如乙醇胺、二乙醇胺乙二醇、二甘醇、催化剂和表面活性剂形成。异氰酸酯的实例包括但不限于甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯以及它们的组合。多元醇的例子包括但不限于聚醚多元醇。扩链剂的例子包括但并不限于乙醇胺、二乙醇胺乙二醇、二甘醇、以及它们的组合。催化剂的例子包括但不限于三乙烯胺、二甲基环己胺以及它们的组合。表面活性剂的例子包括但不限于聚二甲基硅氧烷、壬基苯基聚氧乙烯醚、硅油、以及聚乙烯嵌段共聚物和它们的组合。
[0049]在一个改进中，当真空包装时，泡沫垫16的厚度被压缩至未压缩的泡沫垫的厚度的约50%至80%。通常情况下，未压缩的泡沫垫的厚度从约4毫米到约12毫米。预压缩的泡沫单元10被置于电池单元20和电池单元22之间，以形成电池单元堆24。真空包12被切断，从而释放真空并使泡沫垫16膨胀。在一个改进中，真空包装12在位置26在管口14处被切开。
[0050]参照图1A，IB和图2，电池单元堆24被定位在接收框30中，如步骤a)所示。在该定位后，通过如上所述地切开真空包装12，预压缩的泡沫单元10在在步骤b)中膨胀。在一个改进中，接收框30包括多个冷却翼片32，其通常置于电池单元堆24之间。在进一步的改进中，接收框30进一步包括接触冷却翼片32的散热片34。通常情况下，散热片34由金属如铜和/或铝形成。冷却翼片32通常接合至散热片34以实现热传递和在电池模块的操作过程中改进电池单元的冷却。在一个改进中，冷却翼片32熔接至散热片。在另一个改进中，冷却翼片32用锡焊或硬钎焊连接至散热片34。在另一个改进中，冷却翼片32通过导电粘接剂连接至散热片。本实施例的制备方法可以使用多种设计的接收框30。例如，包括冷却翼片32的分裂翼片冷却系统完全适合本实施例。通常，当真空包装12被切开并且泡沫垫膨胀时，泡沫仍旧会在相邻的冷却翼片32之间轻微地压缩。
[0051]虽然已经对本发明的实施例进行了说明和描述，但这并不意味着这些实施例示出和描述了本发明的所有可能的形式。相反，在本说明书中使用的词语是描述性的而不是限制性的，并且可以理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种改变。
【权利要求】
1.一种组装电池模块组件的方法，所述电池模块组件包括多个电池单元元件，所述方法包括: 准备多个电池单元堆，每个电池单元堆通过将预压缩的泡沫单元置于第一电池单元和第二电池单元之间制备而成； 将每个电池单元堆置于接收框中；以及 使每个电池单元堆的预压缩泡沫单元膨胀。
2.如权利要求1所述的方法，其中每个预压缩的泡沫单元包括真空密封包装和置于真空密封包装内的泡沫垫，所述真空密封包装具有管口。
3.如权利要求2所述的方法，其中该真空密封包装包含聚酯。
4.如权利要求2所述的方法，其中该泡沫垫通过切断所述管口而膨胀。
5.如权利要求2所述的方法，其中该泡沫垫包括从聚氨酯、聚酯、聚醚及其组合构成的集合中选出的成分。
6.如权利要求1所述的方法，其中该接收框包括多个冷却翼片。
7.如权利要求6所述的方法，其中该接收框还包括与冷却翼片接触的散热片。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述冷却翼片位于电池单元堆之间。
9.一种组装电池模块组件的方法，该电池模块组件包括多个电池单元元件，该方法包括: 准备多个电池单元堆，每个电池单元堆通过将预压缩的泡沫单元置于第一电池单元和第二电池单元之间制备而成，该预压缩的泡沫单元包括具有管口的真空密封包装和置于该真空密封包装内的聚氨酯泡沫垫； 将每个电池单元堆置于接收框中；以及 切断管口以使每个电池单元堆的聚氨酯泡沫垫膨胀。
10.一种电池模块组件,包括: 多个电池单元堆，每个电池单元堆包括第一电池单元、第二电池单元和位于第一电池单元和第二电池单元之间的膨胀泡沫单元，该膨胀泡沫单元具有包装和位于该包装内的泡沫垫，该包装具有切割管口 ；以及 所述电池单元堆位于其中的接收框。
【文档编号】H01M10/058GK103840214SQ201310756238
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2012年11月20日
【发明者】B·R·克里斯蒂安, S·A·赛德, H·K·弗勒姆, J·G·多拉夫 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司