间隔件以及包括该间隔件的电池组件和电池模块的制作方法

本公开内容涉及电池组件，其包括具有电池单元壳体的电池单元，设置在电池单元壳体中的电极组件，以及设置在电池单元壳体的外表面上的端子，该端子连接至电极组件的电极。电池组件还包括设置在电池单元壳体的外表面上的间隔件，间隔件具有曲线形外周形状。

背景技术：

电池组是为从便携式电子设备到可再生电力系统和环境友好车辆的各种技术提供电力的电力存储装置。例如，混合电动车辆（HEV）使用电池组和与内燃机结合的电动机以提高燃料效率。电池组由多个电池模块形成，其中，每个电池模块可以包括多个电化学电池单元。电池单元被设置成串联或并联地电连接。同样地，电池组内的电池模块也串联或并联地电连接。

技术实现要素：

在一些方面中，描述了一种用于在电池模块的电池单元之间维持恒定间隙的间隔件。间隔件包括本体部分，该本体部分是具有椭圆形外周形状的板；以及从本体部分的外周边缘突出并且被构造成将本体部分机械地连接至外部结构件的吊架。间隔件由电绝缘材料形成。

间隔件可以包括下列特征中的一个或多个：吊架包括连接至本体部分的第一端部，与第一端部相对的第二端部，以及设置在第一端部和第二端部之间的成角度的部分，由此第一端部与第二端部不共面。本体部分包括第一侧面，与第一侧面相对的第二侧面，以及与本体部分的外周边缘间隔分开并在第一侧面和第二侧面之间延伸的开口。第一侧面和第二侧面中的至少一个包括彼此间隔分开的突出部。对于设置在第一侧面上的给定突出部，另外的突出部设置在第二侧面上，与给定突出部对准。本体部分的第一侧面和第二侧面中的至少一个包括具有薄盘形状的隔开的突出部。开口被构造成使得本体部分限定长轴，横向于长轴延伸的短轴，在长轴与短轴的交叉处居中的内椭圆，以及环绕内椭圆并且与内椭圆同心的外椭圆。吊架被构造成相对于外部结构件在三个正交方向上定位本体部分的位置。

在一些方面中，电池组件包括电池单元以及支撑在电池单元上的间隔件。电池单元包括：壳体；设置在壳体中的电极组件；以及设置在壳体的外表面上并且电连接至电极组件的电极的端子。此外，间隔件设置在壳体的外表面上并且包括具有椭圆形外周形状的本体部分。

电池组件可以包括下列特征中的一个或多个：间隔件包括从本体部分突出的吊架，并且间隔件经由吊架悬挂在端子上。吊架包括连接至本体部分的第一端部，与第一端部相对的第二端部，以及与第一端部相比被定位成更靠近第二端部的凹陷，该凹陷被构造成接合端子。本体部分具有面向壳体的第一侧面，与第一侧向相对的第二侧面，以及与本体部分的外周边缘间隔分开并且在第一侧面和第二侧面之间延伸的开口。本体部分的第一侧面和第二侧面中的至少一个包括彼此间隔分开的突出部。间隔件由电绝缘材料形成。间隔件的尺寸小于外表面的对应尺寸以使得间隔件的外周边缘与外表面的外周边缘间隔分开。

在一些方面中，电池模块包括电池模块壳体，设置在电池模块壳体中的电池单元，以及设置在一对相邻的电池单元之间的间隔件。电池单元的每一个包括：壳体；设置在壳体中的电极组件；以及设置在壳体的外表面上并且电连接至电子组件的电极的端子。间隔件包括具有椭圆形外周形状的本体部分。

电池模块可以包括下列特征中的一个或多个：本体部分的尺寸小于外表面的对应尺寸以使得间隔件的外周边缘与外表面的外周边缘间隔分开。间隔件经由吊架悬挂在端子上。吊架包括：连接至本体部分的第一端部，与第一端部相对的第二端部，以及设置在第一和第二端部之间的成角度的部分，由此第一端部与第二端部不共面。吊架被构造成相对于电池单元在三个正交方向上定位本体部分的位置。本体部分包括：第一侧面，与第一侧面相对的第二侧面，以及与本体部分的外周边缘间隔分开并且在第一侧面和第二侧面之间延伸的开口。第一侧面和第二侧面中的至少一个包括彼此间隔分开的突出部。对于设置在第一侧面上的给定突出部，另外的突出部设置在第二侧面上，与给定突出部对准。开口被构造成使得本体部分限定长轴，横向于长轴延伸的短轴，在长轴和短轴的交叉处上居中的内椭圆，以及环绕内椭圆并且与内椭圆同心的外椭圆。

在一些方面中，电池组件包括并排设置在电池组壳体中的棱柱形电池单元。在一些（但是并非全部）实施例中，棱柱形电池单元具有金属壳体并且因此可以由于设置在电池单元中的电解质与电池单元壳体之间的接触而具有电荷。电池组件包括设置在电池单元壳体的外表面上（例如，设置在电池单元壳体的宽侧面上）的电绝缘间隔件，以使得当电池单元并排设置时，间隔件设置在相邻的电池单元之间，并且防止相邻的电池单元之间的接触。间隔件的形状和尺寸被设计成对应于电池单元壳体的侧面的最大隆起区域，该隆起可以由于电池单元生长而形成。在一些实施例中，间隔件悬挂在其外周边缘上以便位于电池单元壳体的侧面的中心部分上，即，对应于电池单元壳体的侧面的最大隆起区域的区域，同时与电池单元壳体的侧面的外周边缘间隔分开。

间隔件由非导电材料形成，并且包括具有曲线形外周边缘的本体部分。本体部分的外周边缘例如可以是椭圆形的。间隔件还包括吊架，该吊架从本体部分的外周边缘向外延伸并且卷绕在电池单元壳体的侧边缘周围。特别地，吊架在设置于电池单元的第一侧面上的端子和位于电池单元的第二侧面上的本体部分之间延伸，其中，第二侧面横向于第一侧面。间隔件的本体部分由吊架悬挂以使得本体部分位于最大隆起区域上。吊架包括凹陷，并且端子设置在凹陷中以使得吊架相对于电池单元壳体在三个正交方向上定位间隔件。

附图说明

图1是电池组的分解透视图。

图2是包括电池单元和设置在电池单元上的间隔件的电池组件的透视图。

图3是图2的电池组件的分解透视图。

图4是图2的间隔件的前透视图。

图5是图2的间隔件的后透视图。

图6是图2的间隔件的横截面图。

具体实施方式

参照图1，电池组1是电源供应和存储装置，包括电化学电池单元2的阵列，该电化学电池单元电互连并且以有组织的方式存储在电池组壳体40内。电池壳体40包括容器60和使容器60的开放端闭合的盖子50。在电池组壳体40内，电池单元2串联或并联地连接至从盖子50突出的电池组端子54、55。电绝缘的间隔件82插置在每对相邻的电池单元2之间以便在相邻的电池单元2之间维持恒定的间隙。每个间隔件82被支撑在单个电池单元2上以使得间隔件82的位置相对于电池单元2在三个正交方向上定位，如下面进一步讨论的。

参照图2-3，间隔件82与支撑其的对应的电池单元2一起形成电池组件80。电池单元2是锂离子电池单元，包括围住电极组件（未示出）和电解质（未示出）的电池单元壳体20以便形成发电和存储单元。电极组件包括至少一个正电极，至少一个负电极，以及设置在正电极和负电极之间的电绝缘的分隔器。电极和分隔器是被堆叠并且随后卷绕在心轴周围以形成果冻卷式组件的细长的材料条。

电池单元壳体20具有矩形棱柱体形状（例如，棱柱形），并且包括第一侧面22，与第一侧面22相对的第二侧面24，邻接第一侧面22和第二侧面24的第三侧面26，以及与第三侧面26相对并且邻接第一侧面22和第二侧面24的第四侧面28。第一和第二侧面22、24具有与第三和第四侧面26、28相同的高度，但是具有更大的宽度。例如，在所示实施例中，第一和第二侧面22、24的宽度大约为高度的两倍，而第三和第四侧面26、28的宽度约为高度的四分之一。此外，电池单元壳体20包括第一端部30，正端子34和负端子36突出通过该第一端部30；并且包括与第一端部相对的第二端部32。正端子34电连接至正电极，以及负端子36电连接至负电极。电极组件设置在电池单元壳体20中以使得绕组轴线14（例如，电极和分隔器围绕其卷绕的轴线）延伸穿过第一和第二端部30、32。

电极组件在电池充电和放电期间经受尺寸变化。这至少部分地由于活性材料在循环期间膨胀所引起的正和负电极的层状结构在电极厚度方向上的膨胀。果冻卷式电极组件在电池单元壳体20内的膨胀导致“电池单元生长”，这对应于电池单元壳体20的第一和第二侧面22、24在横向于绕组轴线并且正交于第一和第二侧面22、24的外表面的方向上的向外弓起。

在一些实施例中，电池组壳体可以包括容纳设置在其中的电池单元2的生长的结构。额外地或替代地，间隔件82设置在相邻的电池单元2之间以便在相邻的电池单元2之间维持恒定的间隙，由此防止相邻的电池单元彼此接触而不管电池单元生长。

还参照图4-图6，每个间隔件82由薄的电绝缘片材料（诸如，尼龙）形成，并且包括本体部分83以及从本体部分83的外周边缘突出的一对吊架94。本体部分83位于平面PI中，并且包括平行于平面PI的第一侧面84，与第一侧面84相对的第二侧面85，以及在第一和第二侧面84、85之间延伸的外周边缘86。外周边缘86具有椭圆形形状。本体部分83被形成为具有在与外周边缘86间隔分开的位置处在第一和第二侧面84、85之间延伸的开口87。开口87的形状是不规则的，并且被构造成使得本体部分限定椭圆形外周形状的长轴89，椭圆形外周形状的短轴90，内椭圆88a和外椭圆88b。长轴89横向于短轴90。此外，内椭圆88a在长轴89和短轴90的交叉处上居中，以及外椭圆88b环绕内椭圆88a并且与其同心。

在一些实施例中，本体部分83还包括在正交于对应的第一或第二侧面84、85的方向上从第一和第二侧面84、85中的每一个向外突出的突出部91。每个突出部91在平行于平面PI的平坦表面92中终止。尽管突出部91被示出为具有薄盘的形状，（即，具有圆形形状并且具有小于它们的直径的高度），但是它们不限于具有这种形状。在第一和第二侧面中的给定者上的突出部91彼此间隔分开并且被设置在长轴89、短轴90、内椭圆88a和外椭圆88b中的每一个上。此外，对于设置在第一侧面84上的每个突出部91a，另外的突出部91b设置在第二侧面85上且在正交于平面PI的方向上与第一侧面84上的突出部91a对准。所设置的突出部91的数量可以大于或小于所示的数量，并且由特定应用的需求确定。

吊架94用于将本体部分83机械地连接至外部结构件（诸如，电池单元2），并且更特别地将本体部分83悬挂在电池单元2上以使得本体部分83的位置相对于电池单元2在三个正交方向上被固定（例如，被定位）。为此，每个吊架94具有L形形状，并且包括连接至本体部分的外周边缘86且位于平面PI中的吊架第一端部95，以及与吊架第一端部95相对并且与本体部分83间隔分开的吊架第二端部96。每个吊架94包括设置在吊架第一和第二端部95、96之间的成角度的部分97。在成角度的部分97处，每个吊架94成大约90度的角度以使得吊架第二端部96位于总地横向于平面PI的平面中。每个吊架94包括设置在成角度的部分97和吊架第二端部96之间的凹陷99。凹陷99设置在吊架第二端部96的向外的侧边缘中，并且其形状和尺寸被设计成容纳电池单元2的端子34、36并与端子34、36接合。

该对吊架94邻近于长轴89的相对端部而从本体部分的外周边缘86突出。此外，尽管吊架94总地在相同的方向上突出，但是它们稍微发散以使得吊架第二端部96比吊架第一端部95更宽地间隔分开。

在使用中，间隔件82设置在电池单元2上以使得吊架第二端部96位于电池单元第一端部30上，并且端子34、36容纳在对应的凹陷99中。此外，本体部分83经由吊架94悬挂以使得本体部分的第二侧面85面向电池单元地第一侧面22并且位于其上。吊架第一端部95的尺寸被设计成使得本体部分83总地在电池单元的第一侧面22上居中。在该位置中，本体部分83位于由于电池单元壳体20的任意部分的电池单元生长而经受最大偏转的电池单元壳体20的区域上，而同时与电池单元第一侧面22的外周部分和角部隔开。

再次参照图1，电池单元2的阵列设置在电池组壳体40的容器60中。该阵列包括并排设置的、形成1×n阵列的单行电池单元2，其中n对应于阵列中电池单元的数量。例如，在所示实施例中，n等于12。在阵列中，一个电池单元2a的第二侧面24a面向相邻电池单元2b的第一侧面22b，并且每个电池单元的第一端部30面向盖子50。间隔件82设置在每对相邻的电池单元2的面向的表面之间以便在相邻的电池单元2之间维持恒定的间隙。因为电池组壳体40的容器60由电绝缘材料形成，所以在阵列的最外侧的电池单元2c、2d的面向外的侧面上没有设置间隔件82。作为结果，电池组1包括n-1个电池组件80。

在一些实施例中，吊架94用于在电池组壳体40内组装电池单元阵列期间定位间隔件82。一旦在间隔件2设置在相邻的电池单元之间的情况下电池单元2被设置在容器60中，则间隔件82由于电池单元2在容器60内的紧密填充而经由电池单元压缩力而被保持在相邻的电池单元2之间的位置中。

尽管电池单元2被描述为容纳具有果冻卷式的电极构造的电极组件，但电极组件不限于该电极构造。例如，电极组件可以包括电极板的堆叠式或折叠式结构，或者其他合适的电极结构。

尽管电池单元2被描述为是锂离子电池，但是电池单元2不限于该类型的电池单元。例如，电池单元2可以包括电极材料和电解质的不同组合，包括铅酸、镍镉（NiCd）、镍金属氢化物（NiMH）以及锂离子聚合物。

尽管所示实施例在电池单元阵列中包括十二个电池单元2，但是电池组1不限于具有十二个电池单元2。所使用的电池单元的数量可以大于或小于十二，并且由具体应用的需求确定。

上面以一些细节描述了包括电池组和设置在电池组中的电池组件的电池系统的选择性说明实施例。应该理解的是，在本文中仅描述了被视为阐明这些装置所必需的结构。其他传统结构、以及电池系统的辅助和附属部件的结构被认为是已知的并且由本领域技术人员所理解。此外，虽然上面已经描述了电池系统的工作示例，但是电池组和/或电池组件不限于上面描述的工作示例，而是在不脱离如权利要求中阐述的装置的情况下可以实施各种设计的替代方案。