专利名称：聚合物压缩密封的模块化电池的制作方法
聚合物压缩密封的模块化电池
背景技术：
模块化电池是包括两个以上的电池单元或单电池模块或单电池的电池。使用模块化电池的装置的常见例子是可以使用例如两个C型单电池的手持式手电筒。近来，模块化电池在包括混合电动车辆(“HEV”)、插入式混合电动车辆(“PH EV”)和其它应用在内的许多应用中变得重要。模块化电池在用于HEV、PH EV和其它应用时，除了需要耐用、安全和节省成本以外，还需要输送大量电力。像手持式手电筒这样的模块化电池的应用需要使用多 个以串联方式连接的电池単元。然而，例如，HEV和PHEV用的模块化电池可能不同于常见的手电筒中使用的模块化C型单电池。美国专利公布No. 2009-0239130 Al公开了ー种具有互连器的模块化电池，并且通过引用而将该美国专利包含于此。
发明内容
本发明提供ー种模块化电池，其包括第一电池单元，其具有第一电极表面;第二电池单元，其具有第二电极表面；能压缩的互连器，其连接所述第一电池单元与所述第二电池単元；聚合材料，所述聚合材料在所述互连器处于压缩的状态下保持所述第一电池单元抵靠所述第二电池单元。本发明还提供一种用于形成模块化电池的方法，该方法包括将能压缩的互连器放置于具有第一电极表面的第一电池单兀和具有第二电极表面的第二电池单兀之间；将聚合材料放置于所述第一电池单元的外周和所述第二电池单元的外周；压缩所述能压缩的互连器；以及使所述聚合材料固化，以相对于所述第二电池单元来保持所述第一电池单元，使得所述能压缩的互连器保持在压缩状态。
将參照优选的实施方式来说明本发明，其中图I示意性示出根据本发明的一个实施方式制造模块化电池的步骤；图2示意性示出图I的步骤之后完成的模块化电池；以及图3示出本发明的可替代的实施方式。这些附图本质上是示意性的，并且不是按比例绘制的。为了清楚和便于理解，放大了一些元件的大小。
具体实施例方式为了足够为HEV、PHEV和其它应用供电，期望使用包含表面体积比高的单电池的模块化电池，例如为电池的各单电池使用平面化设计。例如，这些单电池可以约为大书本(large book)的大小，其中，书本的“正面”包含例如正端子(也称为电极)，书本的“背面”包含例如负端子。与在单电池的一端处使用凸起的凹座(raised dimple)从而与相接的筒状单电池进行电接触的筒状电池(例如，C型单元电池(ce 11 battery ))不同，大致为平面的单电池不需要具有这种凸起的凹座。对于包括HEV和PHEV在内的需要高电カ的许多应用来说，期望电池以高电压输送电カ以降低供应电カ所需的电流，这也益于降低使用该电カ的装置使用高电流承载材料的需要。电カ是电压和电流的倍数，并且将电カ高电压输送至例如电机等装置使该装置仅需要较薄的或者较少的导电性的电流承载体(例如铜线)，这样可以降低成本。例如电动车可能需要电池以300伏特至600伏特的电压提供电力。这种高电压典型地通过将多个低压电池模块电串联地外部连接到一起来实现。这在某种程度上是出于对电池模块内的典型“袋状”(pouch)单电池的串联连接的“堆”(stack)进行组装和操作的安全性考虑，因为较高电压时、尤其是大约60伏特以上吋，产生电弧放电的风险很大，并且由于诸如典型的“袋状”单电池的“平坦”单电池的边缘外围(edge periphery)的单电池端子是暴露的，因此存在严重的振动危险。为了安全起见，这些单电池端子在低电压、例如低于60伏特电压的电池模块内以串联的方式电连接。本发明的目的是提供足够的压カ来确保电池模块保持良好的电接触。本发明的另 一个可替代的或附加的目的是减少模块化电池的重量和/或成本和/或制造的复杂性。本发明的又一个可替代的或附加的目的是提供例如用于服务或回收的拆卸的容易性。本发明可以用于通过引用而包含的美国专利公布No. 2009-0239130 Al所公开的模块化电池。图I示出电串联地一个堆叠在另ー个上的6个单电池模块23，这6个单电池模块23通过用于将ー个单电池模块串联地电连接至下一个单电池模块的能压缩的互连器24而分隔开。各模块23可以具有电馈通21、用于电解质的端ロ 20以及用于释放模块23内的压力的爆破片(burst disc)22。在美国专利公布No. 2009-0239130 Al中存在单电池模块的更多细节，但是，要注意的是，本发明可以使用其他模块。可以在两个单电池模块之间设置例如8层、每层10密尔厚的几个能压缩的互连器24。因而，单电池模块之间的间距例如可以为80密尔，并且在使用时可压缩至60密尔。为了使电池堆中的单电池模块23之间的电阻降到最低，应当向单电池模块23之间的互连器24施加压力。然而，使用美国专利公布No. 2009-0239130 Al中说明的外壳和弹簧，从成本和制造的角度来看可能并非有利。根据本发明的一个实施方式,可以使用收缩包装(shrink wraping)来提供和保持期望的压缩。如图I所示，将诸如聚烯烃或PVC等收缩包装材料50、优选地作为矩形截面的筒状材料围绕单电池堆的外周设置。在制造过程中，在正端板51和负端板52例如放置于堆的端部的情况下，使用诸如夹具等压缩设备来压缩图I中的整个堆。可以和压缩设备一起或者随后，将正电端子26放置于一端的单电池模块23或互连器24上，并且将负电源端子27连接于另一端的单电池模块23上。堆一旦被压缩，可以例如通过热风枪使收缩包装收缩，使得收缩包装材料朝堆的轴向中心收缩到如包装50a所示的新位置。收缩包装50a与端板51、52重叠，因而保持互连器24的压缩。如果期望的话，也可以在收缩之前或收缩之后设置用于电馈通21的间隔或连接。优选地，包装50a与互连器的外周隔开，而与单电池模块23的外周接触。如果互连器24的外周本身不是电绝缘的，如果将收缩包装材料制成或变成与互连器24接触，那么收缩包装材料50应当具有电绝缘特性。有利地，收缩包装材料50将具有导热性。可以包装超过50个单电池模块，优选地，包装至少20个单电池模块。图I的实施方式提供一种用于压缩单电池模块堆以及密封单电池模块堆的外壳的节省成本并且简单的方式。收缩包装还可以减小单电池堆的重量并且可以高效地使用于大規模制造中。代替热风枪，单电池堆与包装50也可以一起通过加热设备。 图3不出本发明的一个可替代实施方式,在该实施方式中,密封剂53放置于单电池模块23的外周，如果存在端板51、52，那么密封剂53放置于单电池模块23和端板51、52的外周。密封剂53可以与互连器24的外周隔开。密封剂53位于整个堆的周围，使得堆被完全地密封。在通过压缩设备压缩堆之前或之后，可以以液体的形式或粘性质的形式来施加密封剂33。在压缩之前，也可以在形成堆时放置密封剂33的带和环。堆一旦被压缩并且应用了密封剂，便可以固化密封剂53。尽管优选的材料可以包括聚亚安酯或丙烯酸类密封剂，但是，取决于所需的粘附性和密封性，可以使用不同的密封剂。取决于使用的密封剂，可以使用加热、UV或其它固化手段。粘附性应确保在固化以后保持互连器的期望的压缩。在图2和图3所示的两个示例中，通过切断图3中的密封剂53或图2中收缩的包装50a，对于单个单电池模块更换而言，容易触及并且能够移除互连器24和单电池模块23。这样容易回收或服务。如图2所示通过施加另外的热收缩包装重新密封然后热收缩，或者在图3所示的配置中在相邻的互连器处于压缩的情况下将另外的密封剂53施加到更换的单电池模块的上周界和下周界，能够实现替换单个单电池模块以后的重新装配。此外，图2和图3这两个实施方式的压缩堆还可以收纳于围绕图2和图3中示出的堆的例如电绝缘包覆体、袋体或外壳等绝缘壳体中。本领域的普通技术人员将意识到，可以在不背离本发明的广义发明性概念的情况下，对上述说明书所说明的示例和实施方式进行明显变型和改变。因此，要理解为，本公开不限于所公开的特定示例和实施方式，而是期望覆盖由所附的权利要求书限定的本公开的范围和精神内的所有明显修改。
权利要求
1.ー种模块化电池，其包括 第一电池单兀，其具有第一电极表面； 第二电池单元，其具有第二电极表面； 能压缩的互连器，其连接所述第一电池单元与所述第二电池单元； 聚合材料，所述聚合材料在所述互连器处于压缩的状态下保持所述第一电池单元抵靠所述第二电池单元。
2.根据权利要求I所述的模块化电池，其特征在干， 所述聚合材料为收缩包装材料。
3.根据权利要求I所述的模块化电池，其特征在干， 所述聚合材料为密封剂。
4.根据权利要求I所述的模块化电池，其特征在干， 所述聚合材料具有电绝缘性。
5.根据权利要求I所述的模块化电池，其特征在干， 所述聚合材料具有导热性。
6.根据权利要求3所述的模块化电池，其特征在干， 所述密封剂位于所述第一电池单元的平面表面和所述第二电池单元的平面表面之间。
7.根据权利要求I所述的模块化电池，其特征在干， 所述模块化电池还包括第一端板和第二端板，所述第一端板与所述第一电池单元接触，所述聚合材料与所述第一端板和所述第二端板接触。
8.根据权利要求I所述的模块化电池，其特征在干， 所述聚合材料密封所述第一电池单元和所述第二电池单元之间的空间。
9.根据权利要求I所述的模块化电池，其特征在干， 所述能压缩的互连器的外周与所述聚合材料间隔开。
10.根据权利要求I所述的模块化电池，其特征在干， 所述模块化电池还包括被另外的互连器隔开的另外的电池单元，以形成堆，通过所述聚合材料将所述堆保持在压缩状态。
11.一种用于形成模块化电池的方法，该方法包括 将能压缩的互连器放置于具有第一电极表面的第一电池单兀和具有第二电极表面的第二电池单元之间； 将聚合材料放置于所述第一电池单元的外周和所述第二电池单元的外周； 压缩所述能压缩的互连器；以及 使所述聚合材料固化，以相对于所述第二电池单元来保持所述第一电池单元，使得所述能压缩的互连器保持在压缩状态。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在干， 所述聚合材料为收缩包装材料。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在干， 所述聚合材料与所述外周隔开ー距离，并且随后被加热从而收缩。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在干， 所述聚合材料为密封剂。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在干， 所述方法还包括切断所述聚合材料，并且通过添加另外的聚合材料、压缩所述能压缩的互连器以及使所述另外的聚合材料固化来重新形成所述模块化电池。
全文摘要
一种模块化电池，其包括第一电池单元，其具有第一电极表面；第二电池单元，其具有第二电极表面；能压缩的互连器，其连接所述第一电池单元与所述第二电池单元；聚合材料，所述聚合材料在所述互连器处于压缩的状态下保持所述第一电池单元抵靠所述第二电池单元。还提供了一种方法。
文档编号H01G9/00GK102812529SQ201080060212
公开日2012年12月5日 申请日期2010年12月13日 优先权日2009年12月31日
发明者邓肯·科尔沃, 克里斯托弗·K·戴尔, 迈克尔·L·爱普斯顿 申请人:照明能源有限公司