专利名称：储能模块及用于制造该储能模块的方法
技术领域：
本发明涉及一种储能模块及一种用于制造该储能模块的方法。
背景技术：
二次电池(secondary battery)是ー种可充电的储能器,其目前已广泛地用作无线移动装置的能源。此外，作为电动车(EV)、混合动カ车(HEV)等的动カ源，二次电池已是众所周知的，已提议将其作为ー种用于解决使用矿物燃料的现有的汽油车、柴油车等的空气污染的方案。对于小型移动装置而言，每ー个装置均使用ー个或多个电池单元(batterycell)。相反地，由于需要高输出及大容量，因此诸如车辆等的中型及大型装置使用多个电池単元相互电连接的中型及大型电池模块。这种中型及大型电池模块通常由串联地相互连接的多个电池单元构成。二次电池被制造成具有几种形状，诸如圆柱形、方形。每个电池单元均构造成包括电极组件，该电极组件中定位有正电极及负电极，正电极与负电极之间具有隔离件(separator);壳体,包括嵌入电极组件的空间；盖组件，接合至壳体，以封住壳体；以及正电极舌片(tab)和负电极舌片，朝着盖组件突出，并电连接至正电极的集电器和电极组件中所包括的负电极板。对于方形电池中的每个电池単元，每个单元电池均交替地布置，以使朝着盖组件的上部突出的正电极舌片及负电极舌片与相邻单元电池的正电极舌片及负电极舌片相交替，并且通过螺钉加工的负电极舌片与正电极舌片之间通过螺母连接有导体，从而形成电池模块。这里，几个到几十个电池単元相互连接，从而形成单个电池模块。由于电池模块的体积増大，因此使用电池模块的外部装置的体积増大，从而带来设计上的局限性。特别地，当将二次电池模块用作驱动电动清洁器、电动摩托车或车辆(电动车或混合动カ车)的电机的大容量二次电池时，电池模块的安装空间很狭窄，从而需要将电池模块的体积减到最小。由于电池模块的尺寸和重量与中型及大型装置的接收空间、输出等直接相关，因此制造商已努力将电池模块制造得尽可能小且轻。
此外，因为每个电池单元在其工作过程中均产生大量的热，因此由多个电池单元构成的电池模块应能够容易地散发所产生的热。因此，根据相关技术，为了散发电池模块中的热，已使用几种方法。然而，仍存在这样ー个问题，即，难于规律地布置这多个电池单元并使其相互连接此外，在装置受到来自外界(诸如电动自行车、电动车等)的很大的撞击、震动等的情况下，由于构成电池模块的各元件之间的相互电连接状态及物理接合状态应是稳定的，并且应使用多个电池来实现高输出及大容量，因此稳定性也变得很重要。因此，为了获得具有高输出及大容量的动力，极其需要这样ー种技木，S卩，在这种技术中，构成中型及大型电池模块的多个电池単元有效地相互连接，从而使得可将中型及大型电池模块的体积减到最小，同时维持其稳定性。
发明内容
本发明的ー个目的是提供这样ー种储能模块，即，在该储能模块中，多个电池单元有效地相互连接，从而在維持高输出及大容量的同时，增强冷却效果及稳定性。本发明的另ー个目的是提供一种用于制造储能模块的方法。根据本发明的一示例性实施方式，提供了ー种储能模块，该储能模块包括多个电池组(battery unit),姆个电池组均通过使位于两个单元电池(unit battery)的一侧上的电极舌片与传感线相互连接而形成；以及叠层结构，接收这些电池组。叠层结构的内部可以通道形状而贯通。叠层结构的内部的通道可以是由此使冷却介质通风的路径。构成叠层结构的每个层均可由从散热板和冷却板中选出的至少ー个散热件形成。电极舌片和传感线可通过热熔融或物理接合而相互连接。在电池组堆叠到叠层结构中之后，位于电池组的另一侧上的电极舌片可连接至相邻的电极舌片。堆叠到叠层结构中的多个电池组中的每个均可通过物理连接件从顶部到底部连接至叠层结构的两端。堆叠到叠层结构的最外面部分上的电池组可包括热垫(heat pad)。根据本发明的另ー个示例性实施方式，提供了一种用于制造储能模块的方法，本方法包括使两个单元电池的一侧的电极舌片与传感线相互连接，以制得电池组；将电池组接收到叠层结构中；使电池组中没有相互连接的位于电池组的另ー侧上的电极舌片相互连接；以及通过物理连接件从顶部到底部连接堆叠到叠层结构中的每个单元电池的两端。本方法还可包括在将电池组接收到叠层结构中之后,将热垫附接至这些电池组中的最外面的电池组。
图IA及图IB是示出了根据本发明的一示例性实施方式的通过使单元电池相互连接来制造电池组的エ序的视图；以及图2是示出了通过将电池组接收到叠层结构中来制造电池模块的エ序的视图。
具体实施例方式本说明书中所使用的术语是用于解释这些实施方式而非用于限定本发明。除非另有相反地清晰描述，否则在本说明书中，単数形式包括复数形式。单词“包括(comprise)”及其变型(诸如“包括(comprises)或包括(comprising)”)将被理解成意指包括所陈述的组分、步骤、操作和/或元件，但不排除任何其它的组分、步骤、操作和/或元件。此外，为了便于解释或清楚，将每个层的厚度或尺寸放大，并且在下面的各图中，相似的參考标记将表示相同的部件。如本说明书中所使用的，术语“和/或”包括所列举的项的任何ー个或至少ー个组合。在本说明书中，尽管使用诸如第一、第二等的术语来解释多个构件、部件、区域、层、和/或其部分，但是这些构件、部件、区域、层和/或其部分不限于这些术语。这些术语仅用于将ー个构件、部件、区域、层或其一部分与另ー个构件、部件、区域、层或其一部分区分开。于是，下面描述的第一构件、第 一部件、第一区域、第一层、或其一部分可表示第二构件、第二部件、第二区域、第二层、或其一部分。贯穿本发明的描述所使用的“单元电池”或“电池单元”意指单个电池处于这样一种状态中，即，在该状态中，具有正电极/隔离件/负电极的结构的电极组件接收到袋状壳体中。 此外，贯穿本发明的描述所使用的“电池组”意指单个单元为这样ー种形式，即，两个单元电池或两个电池单元相互连接。此外，贯穿本发明的描述所使用的“模块”意指这样ー种结构，即，在该结构中，多个单元电池或多个电池単元相互连接，或者多个电池组相互连接。本发明涉及一种通过使多个电池単元相互连接而形成的储能模块及用于制造该储能模块的方法。在根据本发明的一示例性实施方式的储能模块中，位于两个单元电池的一侧上的电极舌片与传感线事先相互连接，以形成单个电池组，多个电池组接收到叠层结构中，并且仅是位于多个电池组的另ー侧上的电极舌片相互连接。从而，可牢牢地固定该储能丰吴块。每个单元电池均具有这样ー种结构，S卩，在该结构中，具有正电极、负电极、布置在上述正电极与负电极之间的隔离件的电极组件位于外部壳体中，并且正电极舌片和负电极舌片电连接至正电极的集电器，并且电极组件的负电极暴露在外部壳体的外部。外部壳体优选地是袋状聚合物壳体，并且对构成每个单元电池的正电极、负电极、及隔离件不作具体地限定。然而，正电极舌片和负电极舌片在不同的方向上形成。具有上述结构的两个单元电池(在下文中，被称为第一单元电池和第二单元电池)事先相互连接。这里，此相互连接通过使每个单元电池的电极舌片与传感线同时相互连接而实现。单元电池优选地并联地相互连接，以接收到叠层结构的每个层中。因此，第一单元电池的正电极舌片、第二单元电池的负电极舌片及传感线相互连接，从而使得单元电池可容易地接收到叠层结构中。每个单元电池的电极舌片与传感线均可通过使用超声波的熔融及焊接法、使用螺栓/螺母的机械压紧法等相互连接。此外，每个单元电池的电极舌片与传感线还可通过不作具体地限定的一般方法相互连接。然而，优选地使用能够减小连接阻力的方法。用于接收电池组的叠层结构优选地具有层状结构，从而使得多个电池组可接收到其中。电池组由两个单元电池构成；然而，电池组具有这样ー种形式，即，两个单元电池彼此隔开预定的间隔。因此，各个电池组均插入到叠层结构的每个层中，同时彼此面对，从而使得单个单元电池基本接收到每个层中。因为每个单元电池可接收到模块中而彼此不直接接触，因此可有效地散发在模块的驱动期间在模块中所产生的热。此外，叠层结构的每个层的内部可具有通道状的贯通结构。也就是说，由于每个层的内部是空的，因此上述通道可用作由此使冷却介质通风的路径。上述通道具有能够允许冷却介质由此流过的最小尺寸。
当叠层结构用作由此使冷却介质通风的路径时，叠层结构优选地一体地连接。此外，在这种情况下，构成叠层结构的每个层均可成为冷却板。因此，根据本发明的一示例性实施方式的叠层结构允许冷却介质由此流过，从而使得可有效地冷却电池中所产生的热。根据本发明的一示例性实施方式的叠层结构的每个层均优选地尽可能接近地设置，以在包括每个单元电池的同时减小模块的体积。因此，每个层优选地保持成使得仅由能够将每个单元电池接收到其中的间隔隔开。对叠层结构的材料不作具体地限定，只要其能够满足该结构。因此，可以使用具有优良的物理性能的聚合物材料或金属材料中的任ー种。在电池组的制造过程中，位于电池组的ー侧上的电极舌片已经相互连接。因此，当电池组接收到叠层结构的每个层中时，位于电池组的另ー侧上的电极舌片连接至相邻的电极舌片。这里，相邻的电极舌片也可通过与以上所述的相同的方法相互连接。根据本发明的一示例性实施方式，位于电池组的ー侧上的电极舌片与传感线事先相互连接并接收到叠层结构中，且然后位于电池组的另ー侧上的电极舌片相互连接，从而使得可简化工序。在下文中，将描述根据本发明的一示例性实施方式的用于制造储能模块的方法。根据本发明的一示例性实施方式的用于制造储能模块的方法可包括使两个单元电池的一侧的电极舌片与传感线相互连接，以制得电池组；将电池组接收到叠层结构中；使电池组中没有相互连接的位于电池组的另ー侧上的电极舌片相互连接；以及通过物理件从顶部到底部连接堆叠到叠层结构中的每个电池组的两端。优选地使两个单元电池的电极舌片并联地连接。这里，使两个单元电池的电极舌片与传感线同时相互连接。将如上所述地制得的每个电池组接收到具有多个层的叠层结构中，同时彼此面对，从而将单个单元电池基本堆叠到每个层中。使具有多个层的叠层结构形成为具有包含通道的贯通结构，所述通道是形成在其中的真空区，从而还可将冷却介质注入其中，并经由进行通风。在这种情况下，叠层结构的每个层均可具有相互连接的形状。此外，在将电池组接收到叠层结构中之后，可额外地将热垫附接至多个电池组中的最外面的电池组。优选地使热垫形成在定位在叠层结构的顶部上的单元电池及定位在其底部上的单元电池中的至少任ー者上。热垫将单元电池固定在顶部和底部处，从而使得可有效地散发电池中所产生的热，同时改善粘附。最后，通过物理件从顶部到底部连接叠层结构的两端，从而使得可固定叠层结构。物理件用于完全紧固接收有电池组的叠层结构。可使用螺栓/螺母来作为物理件。然而，物理件并非明确地限于此。在下文中，将详细描述根据本发明的一示例性实施方式的用于制造储能模块的エ序，以有助于理解本发明。提供本发明的实例，以向本领域技术人员更完整地解释本发明。下面的实例可以几种不同的形式来修改，并且并非限定本发明的范围。相反地，提供这些实例，以使该公开更详尽且更完整，并将本发明的构思完整地传递给本领域技术人员。图IA及图IB示出了根据本发明的一示例性实施方式的用于制造电池组的エ序。将參照图IA及图IB详细地描述根据本发明的一示例性实施方式的用于制造电池组的エ序。根据本发明的一示例性实施方式，首先使第一单元电池IOa与第二单元电池IOb相互连接，其中，使单元电池IOa和IOb中的每个均形成在这样ー种状态中，即，在该状态中，通过袋状壳体(case) 12a和12b将包括正电极、隔离件、及负电极的电极组件Ila和Ilb包装起来。此外，使从每个电极的集电器延伸的正电极舌片13a’、13a”和负电极舌片13b’、13b”中的每个均暴露在袋状壳体12a和12b的外面。根据本发明的一示例性实施方式，通过诸如超声波熔融及焊接法等的方法使第一单元电池IOa的电极舌片13a’、第二单元电池IOb的电极舌片13b’、及传感线(sensingline) 14相互连接(斜线)，从而制得如图IB所示的连接好的电池组20。电极舌片13a’和电极舌片13b’具有彼此相反的电极。将如上所述地制得的每个电池组20均接收到叠层结构30的每个层中。叠层结构30具有多个层31，并且将电池组20堆叠在其中，从而将单个单元电池接收在每个层中。每个层31均可具有贯通(through)结构，所述贯通结构的内部中形成有通道32，从而使得所述贯通结构的内部中形成有真空区。因此，还可选择性地将冷却介质注入到所述通道中，并通过所述通道进行通风。如图2所示，由于已使位于每个单元电池的ー侧上的电极舌片13a’和13b’相互连接，因此使位于所述单元电池的另ー侧上的电极舌片13a”连接至相邻单元电池的电极舌片 13b”。在将每个电池组均接收到叠层结构中之后，还可将热垫(heat pad)附接至定位在每个电池组的顶部和底部处的单元电池。最后，在将电池组接收到叠层结构中之后，可通过预定件33a和33b (例如，螺栓和螺母)从顶部到底部固定叠层结构的两端，从而使一孔贯穿所述叠层结构的一部分。对于通过如上所述的エ序而制得的储能模块，可容易地固定不易固定的袋状单元，从而使得可确保储能模块的可靠性。根据本发明的此实施方式的储能器可用在动カエ具、包括电动车(EV)、混合动カ车(HEV)、及插电式混合动カ车(PHEV)的电动车、包括电动自行车及电动摩托车的电动两轮车、电动高尔夫球车、以及接收来自待移动的电动车的电功率的类似装置中；然而根据本发明的此示例性实施方式的储能器的使用范围不限于此。对于根据本发明的此示例性实施方式的储能模块，通过事先使两个电池単元的每个电极舌片与传感线相互连接而形成的多个电池组中的每个均相互连接，并且相互连接的多个电池组中的每个均接收到叠层结构中，以形成电池模块，从而使得可有效地形成电池模块，而不允许电池単元彼此直接接触。此外，电池组接收到由冷却板(cold plate)或散热板形成的叠层结构中，并且叠层结构的内部具有通道状的贯通结构，以有效地传递储能装置中所产生的热，从而使得可改善冷却效果。此外，位于电池组的ー侧上的舌片事先相互连接,具有相互连接的舌片的电池组接收到叠层结构中，并且仅是位于电池组的另ー侧上的舌片通过单个连接件相互连接，从而使得可容易地固定不易固定的多个袋状単元，因而使得可改善储能模块的稳定性并确保其可靠性。尽管出于说明的目的已公开了本发明的优选实施方式，但是本领域技术人员将理解的是，在不背离如所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的前提下，可进行各种修改、添加和替换。因此，这种修改、添加和替换也应 被理解为落在本发明的范围内。
权利要求
1.一种储能模块，所述储能模块包括 多个电池组，每个电池组均通过使位于两个单元电池的一侧上的电极舌片与传感线相互连接而形成；以及 叠层结构，接收所述多个电池组。
2.根据权利要求I所述的储能模块，其中，所述叠层结构的内部以通道形状而贯通。
3.根据权利要求2所述的储能模块，其中，所述叠层结构的内部的通道是由此使冷却介质通风的路径。
4.根据权利要求I所述的储能模块，其中，构成所述叠层结构的每个层均由从散热板和冷却板中选出的至少一个散热件形成。
5.根据权利要求I所述的储能模块，其中，所述电极舌片与所述传感线通过热熔融或物理接合而相互连接。
6.根据权利要求I所述的储能模块，其中，在所述多个电池组堆叠到所述叠层结构中之后，位于所述多个电池组的另一侧上的电极舌片连接至相邻的电极舌片。
7.根据权利要求I所述的储能模块，其中，堆叠到所述叠层结构中的所述多个电池组中的每个均通过物理连接件从顶部到底部连接至所述叠层结构的两端。
8.根据权利要求I所述的储能模块，其中，堆叠到所述叠层结构的最外面部分上的所述电池组包括热垫。
9.一种用于制造储能模块的方法，所述方法包括 使两个单元电池的一侧的电极舌片与传感线相互连接，以制得多个电池组； 将所述多个电池组接收到叠层结构中； 使所述多个电池组中没有相互连接的位于所述多个电池组的另一侧上的电极舌片相互连接；以及 通过物理连接件从顶部到底部连接堆叠到所述叠层结构中的每个单元电池的两端。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括在将所述电池组接收到所述叠层结构中之后，将热垫附接至所述多个电池组中的最外面的电池组。
全文摘要
公开了一种储能模块及用于制造该储能模块的方法，本储能模块包括多个电池组，每个电池组均通过使位于两个单元电池的一侧上的电极舌片与传感线相互连接而形成；以及叠层结构，接收多个电池组。在储能模块中，每个均通过使两个电池单元的每个电极舌片与传感线事先相互连接而形成的多个电池组相互连接，并且相互连接的多个电池组中的每个均接收到叠层结构中，以形成电池模块，从而使得可有效地形成电池模块，而不允许电池单元彼此直接接触。因此，可容易地固定不易固定的多个袋状单元，从而使得可确保储能模块的可靠性。
文档编号H01M10/50GK102623660SQ20111023707
公开日2012年8月1日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年1月27日
发明者郑永学, 郑玄喆, 金倍均 申请人:三星电机株式会社