一种基于蜂窝结构堆积的电池组的制作方法

本发明涉及锂离子电池组及汽车碰撞安全领域，尤其涉及一种基于蜂窝结构堆积的电池组。

背景技术：

锂电池作为动力电池广泛地应用在航空航天、汽车等领域，一般成组使用，电池组的热安全与碰撞安全是影响着电池发展的重要因素。

在动力电池组中，从形状角度出发，当前普遍应用的是圆柱形电池组、方形电池组。圆柱形电池组堆积由于单体电池圆柱形的局限，堆积密度不高，但通风散热较好；方形电池组一般紧密排列堆积，堆积密度较好，但在电池的散热与保温方面有明显缺陷。纽扣电池一般用于各类电子产品中，提供能量，电子产品一般使用单个或多个纽扣电池。

当圆柱形电池堆积和方形电池堆积的电池组收到外部载荷时，受载的电池直接变形，电池组的抗冲击性能较差，并且受载电池的热失控容易传播到周边电池，造成整个电池组的失效及起火等安全事故。因此，传统的圆柱形堆积和方形电池堆积的电池组的热安全性和碰撞安全性亟待提高。

在汽车和电池多元化发展的背景下，提高电池组的抗冲击能力、散热与保温性能，在保证电池堆积密度较高的条件下提升碰撞安全性和热安全性能，是电池组发展的一大瓶颈。

目前尚未有相关文献报导。

技术实现要素：

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于蜂窝结构堆积的电池组，拓展了电池组的堆积形式，采用一体化蜂窝外壳的设计，提高电池组的抗冲击能力与散热保温能力，并提高电池组的堆积密度。

本发明采用的技术方案为：一种基于蜂窝结构堆积的电池组，其特点在于：所述电池组采用一体化蜂窝外壳，所述一体化蜂窝外壳为空心的蜂窝结构，所述蜂窝结构中的蜂窝孔内部放置电池电芯。

所述电池组为锂离子电池组。

所述一体化蜂窝外壳的材料为铝、钢或铜；或铝、钢或铜的合金。

所述一体化蜂窝外壳采用铸造或冲压方法加工。

所述电池电芯的形状为圆柱形电池电芯、方形电池电芯或纽扣电池电芯。

所述电池电芯可以并联或串联构成。

所述蜂窝孔内部还可以布置短路保护装置、电池监测装置和泄压装置。

所述电池组中，在部分蜂窝孔内部可以布置散热通道(风冷、液冷)或相变材料。

所述一体化蜂窝外壳中空心的蜂窝结构的孔型、孔径、壁厚、边长、高度能够调整，以适应圆柱形电池电芯、方形电池电芯、纽扣电池的电芯。

所述一体化蜂窝外壳中空心的蜂窝结构中，能够根据实际需要选取部分蜂窝孔作为散热通道或布置相变材料，提高电池组的散热保温效果。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明电池组外壳为一体化蜂窝外壳，采用现有成熟的铸造或冲压工艺制作，突破了传统的由多个电池堆积组成的电池组，在抗冲击、缓冲减振、隔音、隔热等方面有较好的性能，具有缓冲减振、抗冲击的能力，提高了电池组的碰撞安全性和热安全性，能保护电池内芯，具有良好的碰撞安全性，用于动力电池组中，并可广泛应用于汽车、航空航天等领域。

(2)利用电池组一体化蜂窝外壳的设计能获得较高的电池堆积密度，充分利用堆积空间。相比传统的由单体电池堆积而成的电池组，本发明设计的电池组能大大提高堆积密度，并在电池管理上更加高效；同时可在蜂窝孔内部布置短路保护装置、电池监测装置和泄压装置，进一步提高电池组的管理效能。

(3)传统的电池组，散热保温装置一般布置于电池壳外，而本发明中的电池组设计，可在蜂窝孔内部布置短路保护装置、电池监测装置和泄压装置，并可在部分蜂窝孔内部布置散热通道(风冷、液冷)或相变材料，实现电池组及其管理附加装置的一体设计。

(4)本发明的电池组可调整孔型、孔径、壁厚、边长和高度适应不同形状的电池电芯的装配要求，不需要重新设计电芯。

(5)可通过调整蜂窝结构电池组一体化蜂窝外壳的孔型、孔径、壁厚、边长适应不同种类的电池电芯，可装配圆柱形电池电芯、方形电池电芯、纽扣电池电芯。

附图说明

图1为本发明中的一种六边形的电池组一体化蜂窝外壳(不封口)；

图2为本发明实施例将圆柱形电池电芯装入电池组一体化蜂窝外壳的示意图；

图3为本发明实施例将方形电池电芯装入电池组一体化蜂窝外壳的示意图；

图4为本发明实施例将纽扣电池电芯装入电池组一体化蜂窝外壳的示意图；

图5为本发明实施例封口后的电池组一体化蜂窝外壳示意图，其中部分蜂窝孔用作风冷散热通道。

具体实施方式

下面结合附图及实例对本发明进行详细说明。

本发明的具体实施例如下：

本发明通过铸造工艺或冲压工艺制成如图1所示的六边形一体化蜂窝外壳，材料为普通钢壳(厚度为0.2mm)。

如图1所示，电池组外壳呈蜂窝结构，正六边形孔，壁厚0.2mm，边长为10.4mm，高度65mm，呈4排6列堆积。

如图2所示，此电池组一体化蜂窝外壳1具有24个空心蜂窝孔，可装入24个圆柱形电池的电芯2，其中圆柱形电池电芯的尺寸为直径17.6mm，高度59.5mm。孔内空余部分可放置电池的串并联线路、短路保护装置、电池监测装置、泄压装置。电芯向两端引出正负极集流体片，电池并联时，电芯正极端朝同一侧放置，负极端朝另一侧放置；电池串联时，一电芯的正极端与另一串联电芯的负极端朝同一侧放置，集流体片间采用导线相连，导线置于蜂窝孔内空余部分。短路保护装置通常为ptc元件，与正极片相连，元件较小置于电芯端面即可。电池监测装置，采用热电偶接触式测温元件，可以贴置在电芯表面，监测电芯温度，监测点位置和布置线路选择蜂窝孔的边角处，即电芯放置后的空余位置。泄压装置至于封装表面内，选择其中一个端面即可。

如图3所示，此电池组一体化蜂窝外壳1具有24个空心蜂窝孔，可装入24个方形电池的电芯2。其中方形电池电芯的长宽高分别为17.5mm，10.3mm，60mm。孔内空余部分可放置电池的串并联线路、短路保护装置、电池监测装置、泄压装置。电芯向两端引出正负极集流体片，电池并联时，电芯正极端朝同一侧放置，负极端朝另一侧放置；电池串联时，一电芯的正极端与另一串联电芯的负极端朝同一侧放置，集流体片间采用导线相连，导线置于蜂窝孔内空余部分。短路保护装置通常为ptc元件，与正极片相连，元件较小置于电芯端面即可。电池监测装置，采用热电偶接触式测温元件，可以贴置在电芯表面，监测电芯温度，监测点位置和布置线路选择电芯的两个侧面，即电芯放置后的蜂窝孔空余位置。泄压装置至于封装表面内，选择其中一个端面即可。

如图4所示，调整电池组一体化蜂窝外壳1的高度至4mm，可在空心蜂窝孔中装入24个纽扣电池的电芯2。其中纽扣电池电芯的尺寸为直径17.6mm，高度3.5mm。孔内空余部分可放置电池的串并联线路、短路保护装置、电池监测装置、泄压装置。纽扣电池电芯两端面分别为正负极，对应与正负极集流体相接，电池并联时，电芯正极端朝同一侧放置，负极端朝另一侧放置；电池串联时，一电芯的正极端与另一串联电芯的负极端朝同一侧放置，集流体片间采用导线相连，导线置于蜂窝孔内空余部分。短路保护装置通常为ptc元件，与正极片相连，元件较小置于电芯端面即可。电池监测装置，采用热电偶接触式测温元件，可以贴置在电芯表面，监测电芯温度，监测点位置和布置线路选择蜂窝孔的边角处，即电芯放置后的空余位置。泄压装置至于封装表面内，选择其中一个端面即可。

电池组一体化蜂窝外壳的空心蜂窝孔中可以装入电池电芯进行封口，也可装入相变材料、或作为风冷、水冷散热通道。如图5所示，填充的蜂窝孔3中装入电池电芯，并封口，实现电池电芯的封装；蜂窝孔4、5、6、7中不装入电池的电芯，在此处用作风冷散热通道，冷却空气通过蜂窝孔4、5、6、7把电池组产生的热量及时带走，增强电池组的散热效果。蜂窝孔3中装入电池电芯并封口，蜂窝孔4、5、6、7不封口，用作风冷散热通道，增强电池组的散热与保温效果。

本发明电池组一体化蜂窝外壳的蜂窝结构具有缓冲吸振的作用，改善电池组的力学特性，提高其碰撞安全防护能力。蜂窝孔内封装的电芯种类可自由变换，并可灵活封装进相变材料等提高热安全性。另外，一体化蜂窝外壳可扩展为相变材料，孔隙可拓展为多孔材料，以进一步提高电池组的热安全与碰撞安全性能。

本发明中的电池组一体化蜂窝外壳采用铝、钢、铜或其合金并运用现有的铸造或冲压工艺制造，并设计了此电池组一体化蜂窝外壳的不同使用方式。电池组使用的电池电芯可选用现有的圆柱形电池电芯、方形电池电芯、纽扣电池电芯，电芯不需要额外设计。电池组的封装技术可以采用焊接的方式。

本发明电池组可采用一体化蜂窝外壳的技术，蜂窝结构具有抗冲击能力，根据实际使用需求可以调整孔型、孔径、壁厚、边长和高度适应不同形状的电池电芯的装配要求，并可实现不同的串并联形式，满足电池组的功率和能量要求。可在蜂窝孔内部布置短路保护装置、电池监测装置和泄压装置，提高电池组的安全性，并可在部分蜂窝孔内部布置散热通道(风冷、液冷)或相变材料，增强本电池组的散热保温效果。

提供以上实例仅仅是为了描述本发明的目的，而不是限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求限定。不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修改，均应涵盖在本发明的范围之内。