一种集散热加热一体的聚合物电芯动力电池模块的制作方法

本实用新型涉及新能源动力电池领域，更具体地说，本实用新型涉及一种集散热加热一体的聚合物电芯动力电池模块。

背景技术：

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

作为一种新的清洁能源，由于锂离子动力电池具有能量密度大、安全性好、重量轻、循环寿命长等优点，现已广泛应用于新能源汽车中的储能系统中。尤其在电动汽车储能领域，锂离子动力电池已经成为首选电池种类。

锂离子动力电池在高温65℃以上充、放电时，电池气胀，造成电池失效或形成安全问题，而动力电池工作电流大，产热量大，需要快速把动力电池的热量传递散发出去，防止温度过高产生安全隐患；锂离子动力电池在低温条件下，车辆的启动性能会变差，因而纯电动汽车动力电池组需要保温或加温措施。目前高温散热及低温启动性能是电动汽车电源系统目前存在的主要问题之一。

传统软包动力电池模块设计是首先在电芯极耳处打孔，在用高温胶带把几串或几并电芯缠绕在一起，然后和支架上的嵌件汇流片用螺丝紧固组装，两侧面粘贴EVA泡棉，在用热缩套管整体热缩；此工艺在电芯极耳处打孔严重破坏电芯极耳过电流能力和增大极耳的内阻，导致电芯在工作状态下温度升高，靠螺丝在支架内部来紧固极耳和汇流片，此操作困难且易损坏电芯极耳；外部使用热缩套管包覆严重影响电芯的散热；上述结构工艺严重影响锂离子动力电池在新能源汽车应用的安全性。

为解决上述问题，现有技术中同时考虑散热及加热两个方面的技术，也有一些申请专利且各具特点，如：CN201210215864.6《控温型车用锂离子电池模块》，电池芯通过簸箕型铝盒将热量传递到两侧的导热铝板上，半导体制冷片将热量从导热铝板上面引出到散热板上，散热板内部通有冷却水将热量带走。散热板与导热铝板之间有一块隔热板，隔热板将电池内部与电池外部隔离开，隔热板上面开有一个与制冷片同样大小的口，制冷片放在其中完成制冷(或加热)的功能。此过程是通过装在导热铝板中的电子感温包来控制电控系统自动实现的。

CN201310522402.3《用于间接冷却环保型汽车的电池模块的装置》，包括：导热界面板，其中嵌有超模压的热管，该导热界面板布置在至少两个单元电池之间；以及散热器，其整体连接于每个超模压的热管的上端部，该散热器布置在冷却空气流路中。从而提高界面板与单元电池之间的粘附力，因此可以最大化地提高电池的散热性能，以防止因散热而引起的体积膨胀。该装置还包括：具有等于或小于大约0.5mm厚度的平面发热体，其被布置在未配置界面板的单元电池之间，以便在冷启动和低温环境下将电池加热到适当水平的温度，以改善电池性能并防止车辆动力的下降。

CN201420352061.X《电池模块及相应的电池组》，电芯的上下方，分别铺有与电芯两端焊接相连的导电板，电芯排的相应于两凹槽框架之间位置的外围部分缠绕有防火密封胶带，一导电板的上方铺有加热膜，另一导电板的下方铺有绝缘层，绝缘层或/和导电板或/和加热膜上设有散热孔；导电板带有出线端。电池模块的上下两面分别设有绝缘层、加热膜，使每一电池模块的所有电芯都被固定于绝缘层与加热膜之间，且电芯排的外周缠绕有防火密封胶带，导电板、加热膜与绝缘层上都带有散热孔，具有温度调节功能及轻量化特点。

尽管如此，现有技术还需不断优化。

技术实现要素：

本实用新型针对的目的：针对现有锂离子软包电池组装工艺复杂及成组散热及加热整合的结构所存在的问题，而提供一种集散热加热一体的聚合物电芯动力电池模块。

本实用新型是这样实现的：

一种集散热加热一体的聚合物电芯动力电池模块，包括电芯支架、电芯和铝壳夹板，电芯支架为长方体内部空腔，两个以上的电芯放置在电芯支架中，电芯最外两侧紧贴铝壳夹板，极耳连接片或铝板与电芯正负极耳连接，电芯的一面粘贴绿特棉和电芯极耳处粘贴硅胶片；两个以上粘贴好绿特棉和硅胶片的电芯，再在其中一个电芯中与粘贴绿特棉面同一面上粘贴导热石墨片，加热片放置在两个电芯之间且加热片两侧面分别与绿特棉面相粘贴；温度传感器与导热石墨片连接。

进一步，

加热片放置在两个电芯之间用高温胶带缠绕固定；

温度传感器通过传感器固定支架安装在电芯支架上端中间的圆孔内。

进一步，所述电芯支架上端有2个长方形开孔邻边有4个嵌件螺母，侧面下端三边有安装扣位，上下端有4个圆形安装孔，两侧面有凹孔和凸台圆柱定位结构；所述电芯采用上端短边设两个极耳的方形软包装锂离子电池，两个电芯并联一起放置在电芯支架空腔中，电芯支架进行多串或是多并的组合，组合时由电芯支架侧面设有的定位结构控制电池模块组合的偏差。

进一步，所述铝壳夹板为铝合金钣金件两侧折弯并开安装孔位，下部也有一部分折弯和安装孔，使其和电芯支架安装扣位部分组合装配和电芯支架空腔内电芯侧面紧密贴合，电芯热量通过铝壳热传递到外部空间或与外部冷却系统连接。

进一步，所述绿特棉为长形条的防火泡棉类的垫片，粘贴在电芯一侧或两侧；电芯两个或多个串并联一起，通过中间放置绿特棉预留电芯中间部位形成防刺破空间和膨胀空间。

进一步，所述加热片为长方形薄片下端焊接有公母接插器，上端焊接有温控开关，温控开关中设有过热保护装置；加热片安装在两组贴好绿特棉的电芯之间，使加热片两侧面同时与两组电芯面接触。

进一步，所述导热石墨片为长形条的石墨片，粘贴在电芯中心部位延伸至极耳之间最顶端；所述温度传感器紧密贴合在电芯上的导热石墨片上；所述传感器固定支架压住温度传感器的橡胶套上部，将橡胶套固定在电芯支架上。

进一步，所述硅胶片为长形条的硅胶垫片，粘贴固定在软包电芯极耳位置。

进一步，所述极耳连接片为长形条开孔铜板，使电芯极耳穿过极耳连接片开孔处再折弯贴平极耳连接片上表面。

进一步，电芯正极端设有正极点焊镍片时，电芯极耳与极耳连接片激光点焊牢固的结合，所述正极点焊镍片为长形条镍片；

电芯正极端没有设置正极点焊镍片时，电芯极耳直接与铝板激光点焊。

本实用新型结构精巧、安装方便，并同时具备散热和加热功能，散热及加热为电芯整体面与铝壳和加热片接触，使其散热及加热均匀，确保电池模块控温性能优良保护电池使用寿命；本实用新型标准模块化，可随意根据要求串、并联不受数量限制，从而实现动力锂离子电池的快速成组模块化，有利于软包锂离子电池模组的维修和保养及节省开发周期、设计费用、生产成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的结构爆炸示意图。

图3为本实用新型实施例1的模组结构示意图。

图4为本实用新型实施例1的模组结构爆炸示意图。

图中：动力电池模块100，铝壳夹板101，电芯支架102， 电芯103，加热片104，温度传感器105，传感器固定支架106，极耳连接片107，正极点焊镍片108，绿特棉109，导热石墨片110，硅胶片111，动力电池模组200，模组夹板201，模组挡板202，固定螺杆203，法兰螺母204，极耳压板205，极耳串联压板206，组合螺丝207。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、技术特征、达成目的与效果易于明白了解，以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

实施例1：

由图1、图2所示，该电池模块包括：

铝壳夹板101先和电芯支架102组装一侧；

方形聚合物锂离子电芯即电芯103指定一面粘贴绿特棉109和电芯103极耳处粘贴硅胶片111；

选好两个(或三个及以上)粘贴好绿特棉109和硅胶片111的电芯103，再在其中一个电芯103中粘贴导热石墨片110(与粘贴绿特棉109面同一面)，然后，将加热片104放置在两个电芯103之间(与粘贴绿特棉109面相贴)，用高温胶带缠绕固定；

再将固定好的电芯103放置在组合好铝壳夹板101的电芯支架102内腔中，使电芯103一侧紧贴铝壳夹板101，然后在组合另外一块铝壳夹板101在电芯支架102的另外一侧；

再将极耳连接片107穿过电芯103正负极耳，将电芯103正负极耳折弯贴平极耳连接片107上表面，电芯103正极端需增加安装正极点焊镍片108，然后放入激光点焊治具中，使用激光点焊接点焊电芯103正负极耳处；

再将温度传感器105塞入点焊好的电池组的电芯支架102上端中间的圆孔内使其贴合在电芯103上的导热石墨片110上，然后用传感器固定支架106压住温度传感器105，橡胶套上部用螺丝固定在电芯支架102上。

电芯支架102为长方体内部空腔，上端有2个长方形开孔邻边有4个嵌件螺母，侧面下端三边有安装扣位，上下端有4个圆形安装孔，两侧面有凹孔和凸台圆柱定位结构；所述电芯103采用上端短边设两个极耳的方形软包装锂离子电池，此设计可以将两个电芯并联一起放置在电芯支架102空腔中，对于电芯支架102可以进行多串或是多并的组合，组合时有电芯支架102侧面的定位结构，可以有效控制电池模块组合的偏差。

铝壳夹板101为铝合金钣金件两侧折弯并开安装孔位，下部也有一部分折弯和安装孔，使其和电芯支架102安装扣位部分组合装配和电芯支架102空腔内电芯103侧面紧密贴合，有利于电芯103热量通过铝壳热传递到外部空间或外部冷却系统，且铝壳夹板有利保护电芯受外力冲击。

绿特棉109为长形条的防火泡棉类的垫片，粘贴在电芯103一侧或两侧；电芯103两个或多个串并联一起，通过中间放置绿特棉109预留电芯103中间部位，可避免加热片毛刺刺破聚合物电芯的风险，并使其在工作状态下受热的膨胀有足够的安全空间，大大的保护电芯103使用寿命。

加热片104为长方形薄片下端焊接有公母接插器，使其连接方便快捷；上端焊接有温控开关，可控制加热片104在工作状态下出现加热温度过高及时断开电源起到保护作用；加热片104安装在两组贴好绿特棉109的电芯103之间，使加热片104两侧面同时与两组电芯103面接触可确保电芯103加热受热均匀，大大的保护电芯103使用寿命。

导热石墨片110为长形条的石墨片，粘贴在电芯103中心部位延伸至极耳之间最顶端；所述温度传感器105为米粒大小带双线用橡胶套包裹使其头部位置紧密贴合在电芯103上的导热石墨片110上；所述传感器固定支架106使其压住温度传感器105橡胶套上部固定在电芯支架102上，保证温度传感器105可稳定可靠的时时准确的监测电芯103温度，确保电池使用状态下的安全性能；电池模块组合模组化时温度传感器105的位置可以任意变换，不受位置限制。

硅胶片111为长形条的硅胶垫片，粘贴在软包电芯103极耳位置保证极耳处不摇晃。

极耳连接片107为长形条开孔铜板，使电芯103极耳穿过极耳连接片107开孔处再折弯贴平极耳连接片107上表面，电芯103正极端需增加正极点焊镍片108，方可使用激光电焊机使电芯103极耳与极耳连接片107激光点焊牢固的结合。

正极点焊镍片108为长形条镍片；或者电芯103正极端可以把极耳连接片107更换成铝板和电芯103极耳激光点焊，使其融合更加紧密牢固，极耳连接片107更换成铝板时，就不需要正极点焊镍片108。

由图3、图4所示，该电池模组组合方式包括：

动力电池模块100按要求数量排列组合，两侧依次放置模组挡板202、模组夹板201，在将固定螺杆203依次穿入模组挡板202、模组夹板201、电池模组100，备上法兰螺母204锁紧；

再用组合螺丝207将极耳压板205、极耳串联压板206固定在电池模块100上，使其整体串联成为一个大模组。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征、结构方式和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。