用于电动车辆中的电池组的电池单元的制作方法

文档序号:22088757发布日期:2020-09-01 20:25阅读:162来源:国知局
用于电动车辆中的电池组的电池单元的制作方法

相关申请

本申请要求于2018年5月24日提交的标题为“batterycellsforbatterypacksinelectricvehicles”美国专利申请15/988,727的权益和优先权。该申请根据35u.s.c.§119(e)要求于2018年3月23日提交的标题为“batterycellsforbatterypacksinelectricvehicles”的美国临时申请62/647,579的优先权,这两个申请的全部内容通过引用并入本文。



背景技术:

电池可包括电化学电池,以向与其连接的各种电气部件供电。这种电池可以安装在诸如汽车的车辆中,以向安装在车辆内的各种电气系统供电。



技术实现要素:

本申请涉及用于电动车辆中的电池组的电池单元。所公开的电池单元可以在单元的一端上具有正、负端子。这种构造可以改善对电池单元内的构成部件的保护以及电池组组装过程期间的时间消耗。

至少一个方面涉及用于电动车辆的电池组的电池单元。电池单元可以包括壳体。壳体可包括主体区域、颈部区域和头部区域。所述主体区域可包括电解质、第一电极和第二电极。电池单元包括置于头部区域中并由颈部区域的肩部部分支撑的密封元件。电池单元包括置于密封元件内的第一导电层。第一导电层包括第一极性端子,以与第一键合元件电耦合。第一键合元件可以连接到第一电极。第一导电层可限定第一开口以使第二键合元件穿过。电池单元可以包括置于密封元件内的第二导电层。第二导电层可以包括第二极性端子,以与第二键合元件电耦合。第二键合元件可以连接到第二电极。第二导电层可限定第二开口以使第一键合元件穿过。第二开口可以位于与第一开口偏移的偏移位置。电池单元可以包括绝缘层,绝缘层可以置于由第一导电层、第二导电层和密封元件限定的空间的至少一部分中。

至少一个方面涉及一种为电动车辆的电池组提供电池单元的方法。该方法可包括形成用于电池单元的壳体,该壳体可以包括主体区域、颈部区域和头部区域。该方法可包括在主体区域内容纳电解质、第一电极和第二电极。该方法可包括在头部区域内设置密封元件。密封元件可由颈部区域的肩部部分支撑。该方法可包括将第一导电层置于密封元件内。第一导电层可以包括第一极性端子,以与第一键合元件电耦合。第一键合元件可以连接到第一电极。第一导电层可限定第一开口以使第二键合元件穿过。该方法可包括将第二导电层置于密封元件内。第二导电层可以包括第二极性端子,以与第二键合元件电耦合。第二键合元件可以连接到第二电极。第二导电层可限定第二开口以使第一键合元件穿过。第二开口可以位于与第一开口偏移的偏移位置。该方法可包括位于由第一导电层、第二导电层和密封元件限定的空间的至少一部分中包括绝缘层。

至少一个方面涉及一种为电动车辆的电池组供应电池单元的方法。该方法可以包括提供电池单元。电池单元可以包括壳体。壳体可具有主体区域、颈部区域和头部区域。所述主体区可包括电解质、第一电极和第二电极。电池单元包括密封元件。密封元件可以置于头部区域中并由颈部区域的肩部部分支撑。电池单元包括置于密封元件内的第一导电层。第一导电层包括第一极性端子,以与第一键合元件电耦合。第一键合元件可以连接到第一电极。第一导电层可限定第一开口以使第二键合元件穿过。电池单元可以包括置于密封元件内的第二导电层。第二导电层可以包括第二极性端子,以与第二键合元件电耦合。第二键合元件可以连接到第二电极。第二导电层可限定第二开口以使第一键合元件穿过。第二开口可以位于与第一开口偏移的偏移位置。电池单元可以包括绝缘层,该绝缘层可以置于由第一导电层、第二导电层和密封元件限定的空间的至少一部分中。

这些和其它方面和实施方式将在以下详细讨论。前述信息和以下详细描述包括各个方面和实施方式的说明性示例,并且提供了用于理解所要求保护的方面和实施方式的性质和特征的概览或框架。附图提供了对各个方面和实施方式的说明和进一步理解,并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。

附图说明

附图不一定按比例绘制的。在各个附图中,相同的附图标记和名称表示相同的元件。为了清楚起见,不是每个部件都可以在每个附图中被标记。在附图中:

图1描绘了用于电动车辆中的电池组的示例性电池单元的横截面图的框图;

图2描绘了用于电动车辆中的电池组的电池单元的示例性头部区域的横截面图的框图;

图3描绘了置于电池单元的头部区域内的示例性密封元件的横截面图的框图;

图4描绘了置于电池单元的头部区域的密封元件内的示例性双导电层的俯视图的框图;

图5描绘了置于电池单元的头部区域的密封元件内的示例性双导电层的爆炸图的框图;

图6描绘了由导电层的表面限定的示例性凹口的横截面图的框图;

图7描绘了用于电动车辆中的电池组的电池单元的头部区域的示例性覆盖物的俯视图的框图;

图8描绘了用于电动车辆中的电池组的电池单元的头部区域的示例性盖的等距视图的框图;

图9描绘了用于电动车辆中的电池组的电池单元的头部区域的示例性盖的等距视图的框图;

图10描绘了用于将电池单元保持在电动车辆中的示例性电池组的横截面图的框图;

图11描绘了用于保持电动车辆中的电池单元的示例性电池组的俯视图的框图;

图12描绘了安装有电池组的示例性电动车辆的横截面图的框图;以及

图13描绘了为电动车辆的电池组提供电池单元的示例性方法的流程图。

具体实施方式

以下是与电动车辆中的电池组的电池单元的实施方式相关的各种概念的更详细描述。以上介绍并在下面更详细讨论的各种概念可以以多种方式中的任何一种来实现。

本文描述了在电动车辆中用于汽车配置的电池组的电池单元。汽车配置包括任何类型的车辆内的电气、电子、机械或机电设备的配置、布置或网络。一种汽车配置可以包括用于电动车辆(ev)中的电池组的电池单元。ev可以包括电动汽车、摩托车、小型摩托车、客车、载客或商用卡车、以及其他交通工具诸如海上或空中运输车辆、飞机、直升机、潜艇、船或无人机。ev可以是完全自动的、部分自动的或无人的。

圆柱形锂离子(或其它类型)电池单元的一种结构可包括深拉金属圆柱形壳体和在顶端的保护帽。保护帽可以包括防止着火和爆炸的装置。电流可以从容纳在壳体内的阳极流向正极耳,然后经由接合线连接通过外壳本身。以这种方式,电池单元的壳体可以用作负极端子。电池单元的正端子可以在结构的横向(例如,顶部)端上,并且可以包括盖。盖可包括电流中断装置(cid)、爆破片和垫圈。盖可以位于垫圈内。密封元件可以将电池单元的正极端子与负极端子绝缘。

从ev设置中的电池组装配的角度来看,这种结构会产生问题。每个电池单元可以通过在壳体的翻折区域和负极母线之间接合导线而附接到负极母线,并且通过在台面和正极母线之间接合另一导线而附接到正极母线。以这种方式将导线连接到电池单元的翻折区域具有挑战性,因为翻折区域存在非常小的平坦或可接合区域以用于导线接合到其上。每个电池单元也可以通过将一根导线接合到电池单元的底部或侧面以附接到负极母线,并且通过将另一根导线接合到电池单元的顶部以附接到正极母线。可以建立专门的生产线以此方式将导线接合到电池单元两端。在任一情况下,一旦安装在电池组中的所有电池单元与集电板电绝缘,用于每个电池单元的壳体是可导电的以用作负极端子。

为了解决这些和其它技术缺陷,本文所述的电池单元可包括置于电池单元的同一横向端部(例如,顶端)处的正端子和负端子两者。例如,电池组电池靠近横向端部的一部分可以包括布置成阵列的两个导电圆盘,其中电绝缘材料插入在两个圆盘之间。每个导电圆盘可包括孔以使电接合线和触点穿过,以形成电池的端子之一。两个导电盘上的孔可以偏移以围绕电池单元的长度方向异相(例如,偏移180度)。密封元件(例如,顺应性垫圈)可朝向电池单元的一端放置以固定两个导电盘并使盘与电池单元的外壳绝缘。每个导电盘还可以包括凹坑、凹槽或刻痕标记,以允许在通路失效情况下释放电池单元内的压力。例如,该刻痕标记可以是弯曲的。

在电池单元的一端具有用于正端子和负端子的两个极耳可避免导线缠绕到电池组的一侧以及将突片焊接到电池单元的另一侧(例如,底端或卷曲区域)。以这种方式,可以从该结构中去除沿着电池单元的底部的端子或电极接线片。另外,沿着电池单元的顶端的平坦接合焊盘区域可以扩大,从而更容易地将导线接合到每个接线片,这样可以改进电池组组装过程。此外,壳体材料选择的灵活性可允许壳体包括非导电材料,从而允许电池单元和热电板之间的直接接触,以便以更快的速率冷却电池单元,并且延长电池单元的寿命。用于电池单元的盖也可以制造得更薄,可以在电池单元中有更多活性单元材料。

参看图1,其中描绘了用于电动车辆中的电池组的电池单元100的横截面图。电池单元100可以是锂-空气电池单元、锂离子电池单元、镍锌电池单元、锌-溴电池单元、锌-铈电池单元、钠-硫电池单元、熔盐电池单元、镍-镉电池单元或镍-金属氢化物电池单元等。电池单元100可包括外壳105。外壳105可以包含在安装在电动车辆的底盘上的电池组(例如,电池阵列或电池模块)中。外壳105可具有圆柱形壳体或圆柱形电池的形状,其具有圆形、卵形或椭圆形底部,如图1所描绘的示例性电池单元。壳体105的高度可以大于壳体105的直径。例如,壳体105可以具有65-75mm的长度(或高度)和17-30mm的最大宽度(或对于圆形示例的直径)。在一些示例中,壳体105的宽度或直径可以大于壳体105的长度(例如,高度)。外壳105可以由具有多边形底部的棱柱形壳体形成,例如三角形、正方形、矩形、五边形或六边形。这种棱柱形电池壳体105的高度可小于壳体105的基部的长度或宽度。

电池单元100的外壳105可包括至少一种导电或导热材料或其组合。导电材料也可以是导热材料。用于电池单元100的外壳105的导电材料可包括金属材料,诸如铝、具有铜、硅、锡、镁、锰或锌(例如,铝1000、4000或5000系列的)的铝合金、铁、铁碳合金(例如,钢)、银、镍、铜和铜合金等。用于电池单元100的外壳105的导电材料和导热材料可包括导电聚合物。为了从电池单元100内部排出热量,壳体105可以经由电绝缘层热耦合到热电热泵(例如,冷却板)。外壳105可以包括电绝缘材料。电绝缘材料可以是导热材料。用于电池单元100的外壳105的电绝缘和导热材料可包括陶瓷材料(例如,氮化硅、碳化钛、二氧化锆、氧化铍等)和热塑性材料(例如,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯或尼龙等)。为了从电池单元100内部排出热量,壳体105可以热耦合到热电热泵(例如,冷却板)。壳体105可以直接热耦合到热电热泵,而无需添加中间电绝缘层。

电池单元100的外壳105可包括主体区域110、颈部区域115和头部区域120。主体区域110、颈部区域115和头部区域120可沿着外壳105的一根轴线限定。在图1所示的示例中,其中,主体区域110、颈部区域115和头部区域120可沿着形成壳体105的圆柱形外壳的竖直(或纵向)轴线限定。主体区域110、颈部区域115和头部区域120可由外壳105的内表面和外表面限定。主体区域110可以在壳体105的一端(例如,如图1中所描绘的底端)。主体区域110的端部可以封装或覆盖外壳105的相应端部。头部区域120可以在壳体105的相对端(例如,如图1中所示的顶端)。颈部区域115可位于主体区域110和头部区域120之间。

主体区域110可以容纳或包括容器125以存储或保持电化学电池。容器125可以对应于外壳105的主体区110。容器125可以由壳体105的主体区域110的内表面限定。容器125可以是与壳体105分开的壳体,用于固定电池单元100的电化学单元。容器125可以容纳、储存或以其他方式包括电极和电解质。容器125可以具有圆形、卵形或椭圆形底部的圆柱形壳体。圆柱形壳体的高度可以大于圆柱形壳体的直径。圆柱形壳体的直径可以大于圆柱形外壳的高度。容器125可以是具有多边形基部的棱柱形壳体,例如三角形、正方形、矩形、五边形或六边形。用于容器125的棱柱形电池单元的高度可小于棱柱形电池单元的底部的长度或宽度。用于容器125的棱柱形电池的高度可大于棱柱形电池的底部的长度或宽度。容器125也可沿着电池单元100的外壳105的至少一个轴形成或界定中空或中空区域。

容器125可以包括一个或多个分离器130。每个分离器130可包括将阴极135和阳极140隔开的渗透膜。一个或多个分离器130可由电解质形成、包含或包括电解质。电解质可包括离解成离子(例如,阳离子和阴离子)的任何导电溶液。例如,对于锂离子电池单元,一个或多个分离器130的电解质可包括液体电解质,例如双草酸硼酸锂(libc4o8或libob盐)、高氯酸锂(liclo4)、六氟磷酸锂(lipf6)和三氟甲烷磺酸锂(licf3so3)。分离器130的电解质可包括聚合物电解质,例如聚环氧乙烷(peo)、聚丙烯腈(pan)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)(也称为丙烯酸玻璃)或聚偏二氟乙烯(pvdf)。一个或多个分离器130的电解质可包括固态电解质,例如硫化锂(li2s)、镁、钠和陶瓷材料(例如β-氧化铝)。一个或多个分离器130可以由溶剂形成、包含或包括溶剂以保持电解质,例如碳酸二甲酯(c3h6o3)、碳酸二乙酯(c5h10o)、碳酸亚丙酯(c4h6o3)、碳酸亚丙甲酯(c5h10o3)和四氢呋喃(c4h8o)等。

容器125可以包括一个或多个阴极135和一个或多个阳极140。阴极135和阳极140通常可以被称为电极。每个阴极135和阳极140可由分离器130之一彼此分隔或分开。一个或多个分离器130、一个或多个阴极135以及一个或多个阳极140可以以堆叠形式布置。阴极135可以包括任何物质,电流通过该物质流出分离器130中的电解质。阳极140可以包括任何物质,电流通过该物质流入分离器130中的电解质。对于锂离子电池,例如,一个或多个阴极135可包括锂金属氧化物(例如,锂钴氧化物(licoo2)和锂锰氧化物(limn2o4))、氧化钒(例如,vo)或橄榄石(例如,lifepo4)等。一个或多个阳极140可包括含碳材料(例如石墨、碳纤维、活性炭和炭黑)、锂钛氧化物(li4ti5o12)、金属合金(例如使用铝、铋、锑、锌、镁、铜、铁、镍等)或包括金属和含碳材料的复合物。

主体区域110还可以包括由容器125限定的中心支撑件145。由容器125限定的中空中可以包括或插入中心支撑件145。中空可由容器125限定,中空可以是或包含中心支撑件145。中空中的中心支撑可以是任何结构或构件,围绕一个或多个堆叠形成的分离器130、一个或多个阴极135以及一个或多个阳极140。中心支撑件145可包括电绝缘材料,并且中心支撑件145既不用作电池单元100的正端子也不用作其负端子。容器125也可以没有或不包括中心支撑145,并且容器125连同一个或多个分离器130、一个或多个阴极135以及一个或多个阳极140可以跨越本体区域110的整个尺寸。

颈部区域115(在本文中有时称为"卷曲区域")可包括将主体区域110与头部区域120分开的外壳105的任何部分。颈部区域115可包括在主体区域110和头部区域120之间突出的凹陷150或由其限定。颈部区域115的凹口150可以通过沿着一根轴线在壳体105的外表面上卷曲、挤压或施加任何压力而形成。颈部区域115可具有小于主体区域110的宽度和头部区域120的宽度155。例如,颈部区域115的宽度(或在圆形实例中的直径)可以是5-20mm,主体区域110的宽度(或在圆形实例中的直径)可以是15-30mm,并且头部区域120的宽度(或在圆形实例中的直径)可以是15-30mm。宽度155可对应于颈部区域115内沿壳体105的内表面的最短尺寸。宽度155可对应于颈部区域115的矩形或多边形横向区域的宽度。宽度155可对应于颈部区域115的圆形或椭圆形横向区域的直径。颈部区域115的侧向面积也可小于头部区域120的侧向面积和主体区域110的侧向面积。头部区域120的宽度可小于主体区域110的宽度,但大于颈部区域115的宽度155。头部区域120的侧向面积可小于主体区域110的侧向面积,但大于颈部区域115的侧向面积。

头部区域120可对应于电池单元100的外壳105的从颈部区域115到外壳105的一端(例如,如图1中所描绘的顶端)的一部分。头部区域120可对应于外壳105的从颈部区域115的凹口150的一端到外壳105的顶端的部分。壳体105的端部可以是由头部区域120的内表面限定的开口160。壳体105的端部可向内突出形成开口160,以保持容纳在头部区域120内的部件,如本文结合图2所详述。开口160的宽度可以小于颈部区域115的宽度155。开口160的宽度可以基本上(例如,在10%内)等于颈部区域115的宽度155。

电池单元100可以包括用于形成电池单元100的极性端子的第一键合元件165和第二键合元件170。每个键合元件165和170可以从电池单元100的主体区域110中的容器125通过颈部区域115延伸到头部区域120。每个键合元件165和170可以包括导线以形成电池单元100的对应极性端子。每个键合元件165和170可以结合、接合、附接、钎焊、焊接、连接或以其他方式电耦合到容纳在主体区域110中的阴极135和阳极140中的至少一个。第一键合元件165可以对应于电池单元100的正端子,并且可以将正端子电耦合到容纳在本体区域110中的阴极135中的一个。第二键合元件170可以对应于电池单元100的负极端子,并且可以将电池单元100的负极端子电耦合到容纳在主体区110中的阳极140中的一个。相反地,第一键合元件165可以对应于电池单元100的负极端子,并且可以将负极端子电耦合到容纳在本体区域110中的阳极140中的一个。第二键合元件170可以对应于电池单元100的正端子,并且可以将电池单元100的正端子电耦合到容纳在主体区110中的阴极135中的一个。第一键合元件165和第二键合元件170可结合、连结、附接、钎焊、焊接或以其它方式连接到头部区域120内的构件,这将在下文中结合图2等详细描述。第一键合元件165和第二键合元件170可穿过由头部区域120的一端限定的开口160。

第一键合元件165和第二键合元件170可以将容纳在本体区域110中的相应电极联接到电动车辆的电力分配系统。电力分配系统可以包括用于每个电极性的母线或集电器或用于每个电极性的集电器。每个键合元件165和170可以将容纳在主体区110中的相应电极联接到用于电动车辆的相应母线或集电器。第一键合元件165可对应于电池单元100的正端子,并且可将容纳在本体区域110中的阴极135中的一个阴极电耦合到正极性汇流条或正极性集电器。第二键合元件170可以对应于电池单元100的负极端子,并且可以将容纳在本体区域110中的阳极140中的一个阳极电耦合到负极性母线或负极性集电器。相反地,第一键合元件165可以对应于电池单元100的负极端子,并且可以将容纳在本体区域110中的阳极140中的一个阳极电耦合到负极性母线或负极性集电器。第二键合元件170可对应于电池单元100的正端子,并且可将容纳在本体区域110中的阴极135中的一个电联接到正极性母线或正极性集电器。

参照图2,其描绘了电动车辆中的电池组的电池单元100的头部区域120的横截面图200。除了其它部件之外,头部区域120可以容纳、包含、存储、保持或以其它方式包括至少一个密封元件205、至少一个第一导电层210、至少一个第一绝缘层215、至少一个第二导电层220和至少一个第二绝缘层225。头部区域120可包括保护器,在此结合图3进行详细描述。第一导电层210、第一绝缘层215、第二导电层220和第二绝缘层225可以各自设置、固定、布置、定位或以其他方式包括在密封元件205中。保护器还可设置、固定、布置、定位或以其它方式包括在密封元件205中。由头部区域120的开口160形成的开口端可以用覆盖物覆盖、包封或封闭,本文结合图7-9等详细描述。头部区域120可以穿过从主体区域110延伸并穿过壳体105的颈部区域115的第一键合元件165和第二键合元件170。

密封元件205(有时称为盖或盖组件)可形成跨壳体105的头部区域120的内表面的密封,以保持容纳在壳体105内的材料和部件。密封元件205可以容纳、保持、固持、固定、密封或以其他方式包括第一导电层210、第一绝缘层215、第二导电层220和第二绝缘层225。密封元件205可以是垫圈、o形环、帽、配件、软管联接件或任何其它部件,以容纳、保持、固定或密封第一导电层210、第一绝缘层215、第二导电层220和第二绝缘层225。密封元件205可以形成穿过由外壳105的头部区域120的开口端形成的开口160的密封,以保持容器125、分离器130、阴极135、阳极140、密封元件205、第一导电层210、第一绝缘层215、第二导电层220和第二绝缘层225等,其包含在外壳105内。由密封元件205形成的密封可包括任何类型的机械密封,例如气密密封、感应密封、流体静力密封、流体动力密封和粘合密封等。密封元件205可包括电绝缘材料,以将第一导电层210与第二导电层220电隔离。密封元件205可以包括导热材料以允许热从主体区110排出。密封元件205的长度可以是17-30mm。密封元件205的宽度(或对于圆形示例为直径)可以是17-30mm。密封元件205的高度或厚度可以是2-5mm。

密封元件205可以定位在壳体105的颈部区域115的肩部部分230上、邻近或接近(例如,在1mm内)或至少部分地由其支撑。凹口150可限定用于支承密封元件205的肩部部分230。肩部部分230可接触密封元件205的至少一部分以固定或维持密封元件205的位置。肩部部分230可对应于颈部区域115的压痕150的一个表面的至少一部分。例如,如图1和2所示,其中,密封元件205可位于颈部区域115的凹部150的上表面上。肩部部分230可以是通过压接工艺形成的壳体105的一体元件。肩部部分230可在组装位置部分地或完全地与密封元件205接触。肩部部分230也可与密封元件205隔开、分离或以其它方式不直接接触。密封元件205可以通过唇部部分235的一部分保持或至少部分地保持在壳体105的头部区域120中。唇部部分235可对应于壳体105的头部区域120的在向内突出的开口160处的任何部分。例如,如图2所示,密封元件205可通过唇部部分235保持在壳体105中,并由肩部部分230支撑。密封元件205的外表面可以在头部区域120中至少部分地与壳体105的内表面接触。密封元件的外表面可以至少与头部区域120的唇部部分235接触。密封元件205可以在没有唇部部分235的情况下保持在壳体105的头部区域120中。密封元件205可以位于头部区域120的顶部上,跨过开口160。

第一导电层210可以设置、固定、布置、放置或以其他方式包含在密封元件205中。第一导电层210可设置、固定或放置在密封元件205内,以完全或基本上(例如,在10度内)平行于第二导电层220。第一导电层210可放置在密封元件205内,朝向密封元件205的顶端。第一导电层210可以沿着外壳105的头部区域120的开口160放置。第一导电层210可置于密封元件205内第一绝缘层215上方。第一导电层210可以通过密封元件205的顶部唇缘保持在密封元件205中。第一导电层210可以包括任何导电材料,例如铝、具有铜、硅、锡、镁、锰或锌的铝合金(例如,铝1000、4000或5000系列)、铁、铁碳合金(例如,钢)、银、镍、铜和铜合金等。第一导电层210的形状可以对应于或匹配外壳105的底部或第二导电层220的形状。第一导电层210的形状可以是三角形、矩形、五边形、椭圆形和圆形等其他形状。第一导电层210的长度可以是17-30mm。第一导电层210的宽度(或对于圆形示例为直径)可以是17-30mm。第一导电层210的高度或厚度可以是3-5mm。第一导电层210的尺寸和形状可以与第二导电层220的尺寸和形状相同。第一导电层210的尺寸和形状可以与第二导电层220的尺寸和形状不同。例如,第一导电层210可以是椭圆盘,而第二导电层220可以是六角形盘。

第一导电层210可以包括用于电池单元100的第一极性端子。第一导电层210可以用作正极性端子或负极性端子。第一导电层210可以具有与第二导电层220相反的极性。第一导电层210可以被接合、连结、附接、焊接、熔接、连接或以其他方式电耦合到第一键合元件165。第一导电层210可以与连接到第一电极(例如,阴极135中的一个或阳极140中的一个)的第一键合元件165电耦合。第一键合元件165可以连接到容纳在电池单元100的本体区域110中的阴极135中的一个。经由第一键合元件165电耦合到阴极135的第一导电层210可以是正极性端子。第一键合元件165可以连接到容纳在电池单元100的本体区域110中的阳极140中的一个。经由第一键合元件165电耦合到阳极140的第一导电层210可以是负极性端子。第一导电层210可经由第一键合元件165与车辆配电系统(例如,母线或集电器)电联接。

第一导电层210可以是半透明的或具有第一接触区域240。第一接触区域240可以被接合、连结、附接、钎焊、熔焊、连接或以其他方式电耦合到第一键合元件165。第一接触区域240可以将第一键合元件165电耦合到第一导电层210。第一接触区域240可以将连接到第一键合元件165的电极电耦合到第一导电层210。第一键合元件165可以连接到容纳在电池单元100的本体区域110中的阴极135中的一个。第一接触区域240可以经由第一键合元件165电耦合到阴极135。经由第一接触区域240和第一键合元件165与阴极135的电耦合可允许第一导电层210用作正端子。第一键合元件165可以连接到容纳在电池单元100的本体区域110中的阳极140中的一个。第一接触区域240可以经由第一键合元件165电耦合到阳极140。经由第一接触区域240和第一键合元件165与阳极140的电耦合可允许第一导电层210用作负端子。第一接触区域240可以沿着第一导电层210的一个或两个侧表面形成。第一接触区域240可以包括与第一导电层210相同的材料。第一接触区域240可以由第一导电层210形成。第一接触区域240可以包括导电材料,其被结合、接合、附接、焊接、熔焊、连接或以其他方式电耦合到第一导电层210和第一键合元件165两者。第一接触区域240可以远离第一导电层210的中心放置。

第一导电层210限定或包括第一接触区域240,第一接触区域240在故障状况下可以在壳体105内至少部分地断裂或打开。故障状况可包括外壳105内的热量显著增加或积聚过多压力等等(例如,容器125将电解质容纳在分离器130、阴极135和阳极140中)。第一接触区域240可以沿着第一导电层210的一个或两个表面被限定为进入相应表面的凹槽、凹陷或缺口。第一接触区域240可以对应于沿着第一导电层210的弱化或软化部分。一旦被至少部分地加压或打开,第一接触区域240可以减轻、缓和或减少故障状况的影响。例如,第一接触区域240可以降低壳体105内的温度或压力。

第一导电层210可以限定第一开口250以使第二键合元件170穿过。以此方式,正端子和负端子两者均可沿着电池单元100的外壳105的一侧穿过开口160。第一开口250可以是孔、隙缝或从第一导电层210的一端延伸到第一导电层210的另一端的任何其它间隔。第一开口250可以穿过第一导电层210形成,以使第二键合元件170从主体区110穿过颈部区115、外壳105的头部区120和开口160。第一开口250可以远离第一导电层210的中心放置。例如,如图1所示,第一开口250可以包括沿着外壳105的垂直轴延伸穿过第一导电层210的孔。穿过第一开口250的第二键合元件170可以连接到阴极135中的一个。第一开口250可以包括、用作或充当用于电池单元100的正极端子的出口,该正极端子由连接到阴极135的第二键合元件170限定。穿过第一开口250的第二键合元件可以连接到阳极140中的一个。第一开口250可以包括、用作或充当用于电池单元100的正极端子的出口,该正极端子由连接到阳极140的第二键合元件170限定。第一开口250的至少一部分可以包括电绝缘材料,电绝缘材料可以将第二键合元件170与第一导电层210电隔离。第一开口250可以包括或包含从第一绝缘层215的顶面延伸越过第一导电层210的底面的第一绝缘层215的一部分。

第一导电层210可以限定至少一个第一凹口245。每个第一槽口245可被配置为在故障状况下在壳体105内至少部分地断裂或打开。故障状况可包括热量的显著增加或来自壳体105(例如,在分离器130、阴极135和阳极140中容纳电解质的容器125)内的过多的压力累积等。每个槽口245可以包括沿着第一导电层210的至少一个表面的凹槽、凹坑或凹口。可以沿着第一导电层210的上表面(例如,如图1中所示)限定第一凹口245。每个第一凹槽245可以沿着第一导电层210的底表面限定。第一凹槽245的子槽可以沿着第一导电层210的上表面。第一凹槽245的另一子槽可以沿着第一导电层210的底表面。沿着第一导电层210的底表面的第一凹槽245的至少一些部分可以包括或包含从第一绝缘层215的顶部平面延伸越过第一导电层210的底部平面的第一绝缘层215的一部分。由第一导电层210限定的每个第一凹槽245可以延伸跨过第一导电层210的表面之一的纵轴。由第一导电层210限定的每个第一凹槽245可以在第一导电层210的表面之一上延伸跨过纬度轴。每个第一凹槽245的形状可以是具有三角形、矩形、五边形、半椭圆形和半圆形等的棱柱间隔,以及其它形状的底部。

第一绝缘层215可置于由密封元件205、第一导电层210和第二导电层220限定的空间的至少一部分中。第一绝缘层215可以使第一导电层210与第二导电层220电绝缘,反之亦然。第一绝缘层215可包括间隙以通过或配合第一键合元件165和第二键合元件170。第一绝缘层215可部分地或完全地跨越由密封元件205、第一导电层210和第二导电层220限定的体积。第一绝缘层215的顶部平面可以与第一导电层210的底部平面接触或平齐。第一绝缘层215的底部平面可以与第二导电层220的顶部平面接触或平齐。第一绝缘层215的纵向平面可与密封元件205的内表面接触或平齐。第一绝缘层215可包括任何电绝缘材料或介电材料,例如空气、氮气、六氟化硫(sf6)、陶瓷、玻璃和塑料(例如聚硅氧烷)等。第一绝缘层215的形状可对应于或匹配外壳105的底部、第一导电层210、第二导电层220或第二绝缘层225的形状。第一绝缘层215的形状可以是三角形、矩形、五边形、椭圆形或圆形等其他形状。第二第一绝缘层215的长度可为5-30mm。第一绝缘层215的长度可以大于第一导电层210或第二导电层220的长度。第一绝缘层215的宽度(或在圆形示例中的直径)可以是5-30mm。第一绝缘层215的宽度(或直径)可以大于第一导电层210或第二导电层220的宽度(或直径)。第一绝缘层215的高度或厚度可以是0.1-7mm。第一绝缘层215的尺寸和形状可以与第二绝缘层225的尺寸和形状相同。第一绝缘层215的尺寸和形状可以与第二绝缘层225的尺寸和形状不同。

第二导电层220可以设置、固定、布置、放置或以其他方式包括在密封元件205中。第二导电层220可设置、固定或放置在密封元件205内,以完全或基本上平行于第一导电层210(例如,在10度内)。第二导电层220可放置在密封元件205内,朝向密封元件205的底端。第二导电层220可以朝向外壳105的颈部区域115放置。第二导电层220可置于密封元件205内第二绝缘层225上方。第二导电层220可以通过第二绝缘层225保持在密封元件205中。第二导电层220可以通过密封元件205的底部唇缘支撑第二导电层220而保持在密封元件205中。第二导电层220可以包括任何导电材料,例如铝、具有铜、硅、锡、镁、锰或锌的铝合金(例如,铝4000或5000系列)、铁、铁碳合金(例如,钢)、银、镍、铜和铜合金等。第二导电层220的形状可以对应于或匹配外壳105的底部或第一导电层210的形状。第二导电层220的形状可以是三角形、矩形、五边形、椭圆形和圆形等其他形状。第二导电层220的长度可为17-30mm,第二导电层220的宽度(或在圆形实例中的直径)可为17-30mm。第二导电层220的高度或厚度可以是3-5mm。第二导电层220的尺寸和形状可以与第一导电层210的尺寸和形状相同。第二导电层220的尺寸和形状可以与第一导电层210的尺寸和形状不同。

第二导电层220可包括用于电池单元100的第二极性端子。第二导电层220可以用作正极性端子或负极性端子。第二导电层220可以具有与第一导电层210相反的极性。第二导电层220可以被接合、连结、附接、焊接、熔接、连接或以其他方式电耦合到第二键合元件170。第二导电层220可以与连接到第一电极(例如,阴极135中的一个或阳极140中的一个)的第二键合元件170电耦合。第二键合元件170可以连接到容纳在电池单元100的本体区域110中的阴极135中的一个。经由第二键合元件170电耦合到阴极135的第二导电层220可以是正极性端子。第二键合元件170可以连接到容纳在电池单元100的本体区域110中的阳极140中的一个。经由第二键合元件170电耦合到阳极140的第二导电层220可以是负极性端子。第二导电层220可经由第二键合元件170与车辆配电系统(例如,母线或集电器)电联接。

第二导电层220可以限定或具有第二接触区域255。第二接触区域255可以被结合、接合、附接、钎焊、熔焊、连接或以其他方式电耦合到第二键合元件170。第二接触区域255可以将第二键合元件170电耦合到第二导电层220。第二接触区域255可以将连接到第二键合元件170的电极电耦合到第二导电层220。第二键合元件170可以连接到容纳在电池单元100的本体区域110中的阴极135中的一个。第二接触区域255可以经由第二键合元件170电耦合到阴极135。经由第二接触区域255和第二键合元件170与阴极135的电耦合可以允许第二导电层220用作正端子。第二键合元件170可以连接到容纳在电池单元100的本体区域110中的阳极140中的一个。第二接触区域255可以经由第二键合元件170电耦合到阳极140。经由第二接触区域255和第二键合元件170与阳极140的电耦合可允许第二导电层220用作负端子。第二接触区域255可以沿着第二导电层220的一个或两个侧表面形成。第二接触区域255可以包括与第一导电层210相同的材料。第二接触区域255可以由第二导电层220形成。第二接触区域255可以包括导电材料,其被结合、接合、附接、焊接、熔焊、连接或以其他方式电耦合到第二导电层220和第二键合元件170两者。第二接触区域255可以远离第二导电层220的中心放置。

第二导电层220限定或包括的第二接触区域255,第二接触区域255在故障状况下可以在壳体105内至少部分地断裂或打开。故障状况可包括热量的显著增加或来自外壳105(例如,在分离器130、阴极135和阳极140中容纳电解质的容器125)内的过多压力的积聚等。第二接触区域255可以包括或沿着第二导电层220的一个或两个表面被限定为进入相应表面的凹槽、凹口或凹口。第二接触区域255可以对应于第二导电层220的弱化或软化部分。一旦被至少部分地加压或打开,第二接触区域255可以缓解、减轻或减轻故障状况的影响。例如,第二接触区域255可以降低壳体105内的温度或压力。

第二导电层220可以限定第二开口265以使第一键合元件165穿过。例如,正端子和负端子两者均可沿着电池单元100的外壳105的一侧穿过开口160。第二开口265可以是孔、隙缝或从第二导电层220的一端延伸到第二导电层220的另一端的任何其它间隔。第二开口265可以穿过第二导电层220形成,以使第一键合元件165从主体区110穿过颈部区115、外壳105的头部区120和开口160。第二开口265可以被限定为位于远离第二导电层220的中心的位置。例如,如图1所示,第二开口265可以是或包括沿外壳105的垂直轴延伸穿过第二导电层220的孔。穿过第二开口265的第一键合元件165可以连接到阴极135中的一个。第二开口265可以包括、用作或充当用于电池单元100的正极端子的出口,该正极端子由连接到阴极135的第一键合元件165限定。穿过第二开口265的第二键合元件可以连接到阳极140中的一个。第二开口265可以包括、用作或充当用于电池单元100的正极端子的出口,该正极端子由连接到阳极140的第一键合元件165限定。第二开口265的至少一部分可以包括电绝缘材料,电绝缘材料可以将第一键合元件165与第二导电层220电隔离。第二开口265可以包括从第二绝缘层225的顶平面延伸超过第二导电层220的底平面的第二绝缘层225的一部分。第二开口265可以包括第一绝缘层215的一部分,其使第一绝缘层215的底平面延伸超过第二导电层220的顶平面。

第二导电层220可以限定至少一个第二凹口260。在故障状况下,每个第二凹口260可以在壳体105内至少部分地断裂或打开。故障状况可包括热量的显著增加或来自外壳105(例如,在分离器130、阴极135和阳极140中容纳电解质的容器125)内的过多压力的累积等。每个第二凹口260可以包括沿着第二导电层220的至少一个表面的凹槽、凹坑或凹痕。每个第二凹口260可以沿着第二导电层220的上表面限定(例如,如图1所示,等等)。每个第二凹口260可以沿着第二导电层220的底表面限定。第二凹口260的子槽可以沿着第二导电层220的上表面。第二凹口260的另一子槽可以沿着第二导电层220的底表面。沿着第二导电层220的上表面的第二凹口260的至少一些部分可以包括从第一绝缘层215的底平面延伸经过第二导电层220的顶层的第一绝缘层215的一部分。沿着第二导电层220的底表面的第二凹口260的至少一些部分可以包括从第二绝缘层225的顶部平面延伸超过第二导电层220的底部平面的第二绝缘层225的一部分。由第二导电层220限定的每个第二凹口260可以延伸跨过纵向轴线,该纵向轴线跨过第二导电层220的表面中的一个。由第二导电层220限定的每个第二凹口260可以跨第二导电层220的表面之一跨纬度轴延伸。每个第二凹口260的形状可以是具有三角形、矩形、五边形、半椭圆形和半圆形以及其它形状的基底的棱柱。

相对于第一导电层210的第一接触区域240和第一开口250,第二导电层220的第二接触区域255可以位于偏移位置。偏移位置可以允许连接到第二接触区域255的第二键合元件170穿过第一开口250。第一导电层210的第一接触区域240和第二导电层220的第二接触区域255可以相对于外壳105的垂直轴至少部分地异相。用于定位第一接触区域240和第二接触区域255的相位可以在0到360度的范围内。第一接触区域240和第二接触区域255可以完全异相(例如,如图2的示例中所示的180度)。第一导电层210的第一接触区域240和由第二导电层220限定的第二开口265可以完全或基本上部分地相对于外壳105的垂直轴同相(例如,异相高达20度)。第二导电层220的第二接触区域255可以沿着与第一开口250相同的轴放置,第一开口250由第一导电层210限定。例如,第二接触区域255可以位于第一开口250下方,如图2的示例中所描绘的。

相对于第一导电层210的第一接触区域240和第一开口250,第二导电层220的第二开口265可以位于偏移位置。偏移位置可以允许连接到第一接触区域240的第一键合元件165穿过第二开口265。由第一导电层210限定的第一开口250和由第二导电层220限定的第二开口265可以相对于外壳105的垂直轴至少部分地异相。用于定位第一开口250和第二开口265的相位可以在0到360度的范围内。第一开口250和第二开口265可以完全异相(例如,如图2所示的180度)。第二导电层220的第二接触区域255和由第一导电层210限定的第一开口250可以相对于外壳105的垂直轴完全或基本上部分同相(例如,高达20度异相)。第一导电层210的第一接触区域240可以沿着与第二开口265相同的轴设置,第二开口260由第二导电层220限定。例如,第一接触区域240可以位于第二开口265之上,如图2的示例中所描绘的。

第二绝缘层225可以至少部分地置于由密封元件205、第二导电层220和颈部区域115的一端限定的空间的至少一部分中。第二绝缘层225可以包括间隙以通过或配合第一键合元件165和第二键合元件170。第二绝缘层225可以部分地或完全地跨越由密封元件205、第二导电层220和颈部区域115的一端限定的体积。第二绝缘层225可以部分地或完全地隔开由密封元件205的底平面、密封元件205的内表面和第二导电层220的底平面限定的体积。第二绝缘层225的顶部平面可以与第二导电层220的底部平面接触或平齐。第二绝缘层225的底部平面可沿着与颈部区域115的顶部平面或密封元件205的底部平面相同的平面。第二绝缘层225的纵向平面可以与密封元件205的内表面接触或平齐。第二绝缘层225可包括任何电绝缘材料或介电材料,例如空气、氮气、六氟化硫(sf6)、陶瓷、玻璃和塑料(例如聚硅氧烷)等。第二绝缘层225的形状可以对应于或匹配外壳105的底部、第一导电层210、第二导电层220或第一绝缘层215的形状。第二绝缘层225的形状可以是三角形、矩形、五边形、椭圆形和圆形或其它形状。第二绝缘层225的长度可以是5-30mm。第二绝缘层225的长度可以大于第一导电层210或第二导电层220的长度。第二绝缘层225的宽度(或对于圆形示例为直径)可以是5-30mm。第二绝缘层225的宽度(或直径)可以大于第一导电层210或第二导电层220的宽度(或直径)。第二绝缘层225的高度或厚度可以是0.1-7mm。第二绝缘层225的尺寸和形状可以与第一绝缘层215的尺寸和形状相同。第二绝缘层225的尺寸和形状可以不同于第一绝缘层215的尺寸和形状(例如,以考虑到粘附力或涂层厚度)。

参照图3,描绘了置于电池单元100的头部区域120内的密封元件205的示例的横截面图300。密封元件205可包括第一导电层210、第一绝缘层215、第二导电层220和第二绝缘层225。如图3所示,第一导电层210可以限定第一开口250和一个或多个第一凹口245。第二导电层220可界定第二开口265及多个第二凹口260。第一绝缘层215可跨越由第一导电层210的底面、第二导电层220的顶面和密封元件205的内表面限定的空间体积。第二绝缘体层225可以跨越由第二导电层220的底平面和密封元件205的底边缘限定的空间体积。

密封元件205可以容纳、保持、固持或以其他方式包括覆盖物305。覆盖物305可以将第一导电层210、第一绝缘层215、第二导电层220和第二绝缘层225保持或维持在密封元件205内。覆盖物305可以至少部分地置于由密封元件205、第一导电层210和开口160限定的空间的至少一部分中。覆盖物305可置于由密封元件205的内表面、密封元件205的顶部平面和第一导电层210的顶部平面限定的空间体积中。覆盖物305可以部分地或完全地跨越由密封元件205的内表面、密封元件205的顶部平面和第一导电层210的顶部平面限定的空间体积。覆盖物305的底部平面可以与第一导电层210的顶部平面接触或平齐。覆盖物305的底部平面可以平行于第一导电层210的顶部平面。覆盖物305可包括电绝缘材料,例如陶瓷材料或塑料等。覆盖物305可以包括一个或多个开口,以使第一键合元件165和第二键合元件170从头部区域120穿过至密封元件205和电池单元100的外部。覆盖物305可以装配到头部区域120的开口160上。覆盖物305的形状可以对应于或匹配外壳105的底部、第一导电层210、第二导电层220、第一绝缘层215或第二绝缘层225的形状。覆盖物305的形状可以是三角形、矩形、五边形、椭圆形和圆形,或其它形状。覆盖物305的长度可以是17-30mm。覆盖物305的宽度(或对于圆形示例为直径)可以是17-30mm。覆盖层305的高度或厚度可以是5-10mm。

此外,密封元件205可以容纳、保持或以其他方式包括保护器310。保护器310可响应于故障事件而使第一键合元件165与第一导电层210电分离并使第二键合元件170与第二导电层220电分离。故障事件可与电池单元100的外壳105的主体区域110内的电流、电压、温度或压力相关。例如,故障事件可以包括过高的电流或过电压事件(例如,来自阴极135和阳极140的电压高于4.2伏),导致锂离子电池单元的阳极140中的锂电镀。故障事件还可以包括过低的电流或欠压事件(例如,阴极135和阳极140放电到2伏以下),导致阴极135和阳极140的化学击穿。故障事件可以包括由于热失控引起的主体区110内的温度和压力的显著增加(例如,大于110℃的温度或大于1,000kpa的压力)。保护器310可包括电流中断装置(cid)、电熔丝、热熔丝或印刷电路板(pcb)保护板,等等。保护器310可置于密封元件205中。保护器310可朝向密封元件205的底部平面设置或放置。保护器310可置于由第二绝缘体层225和密封元件205限定的空间中。保护器310可置于由第二绝缘体层225的底部平面、密封元件205的内表面和密封元件205的底部平面限定的空间体积中。保护器310的形状可对应于或匹配壳体105的底部、第一导电层210、第二导电层220、第一绝缘层215或第二绝缘层225的形状。保护件310的形状可以是三角形、矩形、五边形、椭圆形和圆形或其它形状。保护件310的长度可以为17-30mm。保护件310的宽度(或者在圆形示例中的直径)可以是10-30mm。保护件310的高度或厚度可以是3-5mm。

保护器310还可限定开口315,以使第一键合元件165或第二键合元件170从颈部区域115通向密封元件205的其余部分。开口315可包括孔、隙缝或从保护件310的一端延伸至保护件310的另一端的任何其它间隔。开口315可以远离保护器310的中心放置。例如,如图1所示,其中,开口315可以是沿着壳体105的竖直轴线延伸穿过保护器310的孔。开口315可以允许第一键合元件165或第二键合元件170中的一个从颈部区域115中穿出。

保护器310还可包括连接器320(例如,超声波或点焊)以将保护器310电联接到第二导电层220。保护器310可被结合、连结、附接、钎焊、焊接、连接或以其它方式电联接到键合元件165和170中的一个。例如,保护件310可连接至第二键合件170。连接器320可穿过第二绝缘层225以与第二导电层220耦接。连接器320可包括导电材料,例如铝、具有铜、硅、锡、镁、锰或锌的铝合金(例如,铝4000或5000系列)、铁、铁碳合金(例如,钢)、银、镍、铜和铜合金等。连接器320可以被配置为在故障事件(例如,经由第二键合元件170来自阳极140的过大电流)中将第二键合元件170从第二导电层220解耦。

参照图4,其描绘了置于电池单元100的头部区域120的密封元件205内的第一导电层210的实例的俯视图400。第一导电层210可包括或限定用于电池单元100的第一极性端子的第一接触区域240的半圆形凹槽。在壳体105的主体区域110内发生故障事件的情况下,用于第一接触区域240的半圆形凹槽可以部分地断裂或翻折,以减轻压力或温度。第一键合元件165可以连接或电耦合到第一导电层210,第一导电层210通过形成第一接触区域240的半圆形凹槽装配。第一导电层210可以包括或限定沿一个表面延伸的笔直凹陷作为第一凹口245。形成第一凹口245的笔直凹陷可以被配置为在壳体105的主体区域110内的排气故障的情况下断裂或突然打开以释放压力或温度。第一导电层210可以限定圆孔作为第一开口250。形成第一开口250的圆孔可以使第二键合元件170穿过。

第二导电层220可类似于图4的自上而下视图400中所描绘的第一导电层210。第二导电层220可包括或界定用于电池组电池100的第二极性端子的第二接触区域255的半圆形凹槽。在壳体105的主体区110内发生故障事件的情况下,用于第二接触区域255的半圆形凹槽可以部分地断裂或翻折,以减轻压力或温度。第二键合元件170可以连接或电耦合到第二导电层220,第二导电层220通过形成第二接触区域255的半圆形凹槽装配。第二导电层220可以限定沿一个表面延伸的笔直凹陷作为第二凹口260。形成第二凹口260的笔直凹陷可以在壳体105的主体区域110内的排气故障的情况下断裂或突然打开以释放压力或温度。第二导电层220可以限定圆孔作为第二开口265。形成第二开口265的圆形孔能够使第一键合元件165穿过。

参看图5,描绘了置于电动车辆中的电池组的电池单元100的头部区域120的密封元件205内的第一导电层210和第二导电层220的实例的爆炸图500。如图5所示,第一导电层210的第一接触区域240可以与第二导电层220的第二接触区域255相对于外壳105的垂直轴505完全异相(例如180度)。第一接触区域240可以位于由第二导电层220限定的第二开口265之上。此外,由第一导电层210限定的第一开口250可以与由第二导电层220限定的第二开口265完全异相(例如,180度)。由第一导电层210限定的第一开口250可以位于第二导电层220的第二接触区域255上方。以这种方式,第一键合元件165可以穿过由第二导电层220限定的第二开口区域265,并且经由第一接触区域240电耦合到第一导电层210,以形成极性端子之一。另外,第二键合元件170可以经由第二接触区域255电耦合到第二导电层220,以形成另一极性端子并穿过由第一导电层210限定的第一开口250。

参照图6,其描绘了由电动车辆中的电池组的第一导电层210的表面605界定的示例性第一凹口245的横截面图600。表面605可以对应于第一导电层210的上表面或底表面。表面605可以限定第一凹口245。在图6所示的示例中,第一凹口245可以是梯形凹坑的形状,但是也可以是诸如矩形、正方形或弯曲的横截面形状以及不规则形状。沿着限定第一凹槽245的表面605的第一底部的宽度610可以是1-7mm。在形成第一凹槽245的表面605内的第一凹槽245的第二底部的宽度615可以是1-4mm。第一凹槽245在形成第一凹槽245的表面605内的高度620或深度可以是0.2-4.8mm。

参看图7,其描绘了用于电动车辆中的电池组的电池单元100的头部区域120的示例性覆盖物305的俯视图700。覆盖物305可以限定一个或多个开口705、710、715、720、725和730。一个或多个开口705-730可以从头部区域120穿过第一键合元件160和第二键合元件170并从壳体105中穿出。一个或多个开口705-730可以缓和、减轻或减少来自壳体105内部的故障事件(例如,过大的压力或温度)的影响。每个开口705-730可以远离盖305的中心放置,每个开口705-730可以围绕外壳105的垂直轴旋转。开口705-730可以具有各种形状,例如三角形、矩形、五边形、椭圆形和圆形等。在图7中所描绘的实例中,开口705-725可以是梯形的,并且开口730可以是圆形的。

参看图8,其描绘了用于电动车辆中的电池组的电池单元100的头部区域120的示例性密封元件205的等距视图800。等距视图800可来自密封元件205的底部平面。如图8所示,从密封元件205的底部平面,可露出第二导电层220的第二接触区域255和由第二导电层220限定的第二开口265。参看图9,其描绘了用于电动车辆中的电池组的电池单元100的头部区域120的示例性密封元件205的等距视图900。等距视图900可来自具有覆盖物305的密封元件205的顶部平面。如图9所示,从密封元件205的顶部,覆盖物305可以部分地覆盖第一导电层210。一个或一个以上开口705-730可以露出第一导电层210顶部平面的不同部分。例如,开口710可以露出由第一导电层210和第一导电层210的上表面的一部分限定的第一开口250。

参见图10,描绘了用于在电动车辆中保持多个电池单元100的电池组1005的横截面图1000。电池组1005可以包括电池盒1010和封盖元件1015。电池壳体1010可以与封盖元件1015分离。电池外壳1010可以包括或限定多个保持器1020。每个保持器1020可以是或包括由电池壳体1010限定的中空或中空部分。每个保持器1020可以容纳、包含、存储或保持电池单元100。电池外壳1010可包括至少一种导电或导热材料或其组合。电池外壳1010可以包括一个或多个热电热泵。每个热电热泵可直接或间接地热耦合到电池单元100,电池单元100容纳在保持器1020中。每个热电热泵可调节从容纳在保持器1020中的电池单元100辐射的热或温度。第一键合元件165和第二键合元件170可以从电池单元100延伸通过电池外壳1010的相应的保持器1020。

在电池外壳1010和封盖元件1015之间,电池组1005可以包括第一集电器1025、第二集电器1030和电绝缘层1035。第一集电器1025和第二集电器1030每个可以包括导电材料以向电动车辆中的其它电气部件提供电力。第一集电器1025(有时称为第一母线)可经由键合元件1045连接到或以其它方式电连接到第一键合元件165,第一键合元件165从容纳在多个保持器1020中的每个电池单元100中延伸。键合元件1045可以粘结、焊接、连接、附接或以其他方式电连接至从电池单元100延伸的第二键合元件165。如上所述,第一键合元件165可以限定电池单元100的第一极性端子。第一集电器1025可限定电池组1005的第一极性端子。第二集电器1030(有时称为第二母线)可以经由键合元件1040连接到或以其他方式电连接到第二键合元件170,第二键合元件170从容纳在多个保持器1020中的每个电池单元100中延伸。键合元件1040可以被结合、焊接、连接、附接或以其他方式电耦合到从电池单元100延伸的第二键合元件170。如上所述,第二键合元件170可以限定电池单元100的第二极性端子。第二集电器1030可限定电池组1005的第二极性端子。

第一集电器1025和第二集电器1030可以通过电绝缘层1035彼此分开。电绝缘层1035可以包括间隙以通过或配合连接到第一集电器1025的第一键合元件165和连接到第二集电器1030的第二键合元件170。电绝缘层1035可以部分地或完全地跨越由电池壳体1010和加盖元件1015限定的体积。电绝缘层1035的顶部平面可以与封盖元件1015的底部平面接触或平齐。电绝缘层1035的底部平面可以与电池外壳1010的顶部平面接触或平齐。电绝缘层1035可以包括任何电绝缘材料或介电材料,例如空气、氮气、六氟化硫(sf6)、陶瓷、玻璃和塑料(例如聚硅氧烷),以及其它材料,以将第一集电器1025与第二集电器1030分开。

参看图11,其描绘了用以固持电动车辆中的多个电池单元100的电池组1005的俯视图1100。电池组1005可限定或包括多个保持器1020。每个保持器1020的形状可以是三角形、矩形、五边形、椭圆形和圆形等。每个保持器1020的形状可以变化或者在整个电池组1005上可以是一致的。例如,一些保持器1020可以是六边形形状,而其他保持器可以是圆形形状。保持器1020的形状可以与容纳在其中的每个电池单元100的壳体105的形状匹配。每个保持器1020的尺寸可以大于容纳在其中的电池单元100的尺寸。

参照图12,其描绘了安装有电池组1005的电动车辆1205的横截面图1200。电动车辆1205可以包括底盘1210(有时称为框架、内部框架或支撑结构)。底盘1210可以支撑电动车辆1205的各种部件。底盘1210可以跨越电动车辆1205的前部1215(有时称为引擎罩或机盖部)、主体部1220和后部1225(有时称为后备箱部)。电池组1005可以安装或放置在电动车辆1205内。电池组1005可以安装在前部1215、车身部分1220(如图12所示)或后部1225内的电动车辆1205的底盘1210上。第一集电器1025和第二集电器1030可以连接或以其他方式电联接到电动车辆1205的其他电气部件以提供电力。

参照图13,描绘了为电动车辆中的电池组提供电池单元的方法1300。方法1300的功能可以使用以上结合图1-13详述的系统、装置或电池单元中的任何一个来实现或执行。方法1300可包括形成用于电池单元的壳体,该壳体包括主体区域、颈部区域和头部区域(act1310)。方法1300可以包括在体内容纳电解质和电极(act1320)。方法1300可以包括在由颈部支撑的头部中放置密封元件(act1330)。方法1300可包括在密封元件(act1340)内设置双导电层。方法1300可以包括在密封元件(act1350)中包含绝缘层。

方法1300可包括形成用于电池单元100的外壳105,其包括主体区域110、颈部区域115和头部区域120(act1310)。电池单元100可以是锂离子电池单元、镍镉电池单元或镍金属氢化物电池单元。电池单元100可以是安装在电动车辆1205的底盘1210内的电池组1005的一部分。壳体105可以由具有圆形、卵形或椭圆形基部的圆柱形壳体形成,或者由具有多边形基部的棱柱形壳体形成。颈部区域115可由在主体区域110和头部区域120之间突出的凹槽限定。颈部区域115的凹口150可以通过沿着一条轴线在壳体105的外表面上卷曲、挤压或施加任何压力而形成。壳体105还可以包括跨越头部区域110的横向端部的开口160。

方法1300可以包括在主体(act1320)中容纳电解质和电极135和140。主体区域110可容纳或包括阴极(例如,电极135)、阳极(例如,电极140)和将阴极与阳极分开的分离器130。分离器130还可包括或包含电解质。阴极、阳极和隔板130可通过开口160放置或插入到外壳105的主体区域110中。阴极135、阳极140和分离器130可以以分层方式放置、布置或堆叠。具有电解质的分离器130、阴极135和阳极140可放置或插入到容器125中。容器125可以放置或插入到壳体105的主体区域110中。一旦阳极、阴极和分离器130被放置或插入到壳体105的主体区域110中,颈部区115的凹口150可通过沿外壳105的外表面卷曲或施加任何压力来形成。正极端子键合元件(例如,第一键合元件160)可以连接或电耦合到阴极。正极端子键合元件可通过焊接附接到阴极。正极端子键合元件可从主体延伸穿过电池单元的外壳的颈部和头部。负极端子键合元件(例如,第二键合元件165)可以连接或电耦合到阳极。负极端子键合元件可通过焊接将负极连接到正极。负极端子键合元件可从主体延伸穿过电池单元的外壳的颈部和头部。壳体可以包括导热材料。

方法1300可包括在由颈部(act1330)支撑的头部区域120中布置密封元件205。放置密封元件205可以将电解质和电池组电池单元100的电极135和140气密地密封在主体区110内。密封元件205可包括电绝缘材料。密封元件205可由颈部区域115的凹口150形成的肩部部分230支撑。密封元件205可以通过壳体105放置或插入到开口160。密封元件205可以放置或插入到壳体105的头部区域120中以搁置在肩部部分230上。

方法1300可包括在密封元件205中设置双导电层(act1340),密封元件205可包括第一导电层210和第二导电层220。第一导电层210可包括第一接触区域240,以经由正端子键合元件165与阴极(例如,电极135)电耦合。第一导电层210可以限定第一开口250,以使从阳极(例如,电极140)延伸的负极端子键合元件170通过。第二导电层220可包括第二接触区域255,以经由负极端子键合元件170与阳极电耦接。第二导电层220可以包括第二接触区域255,以经由负极端子键合端子170与阳极电耦合。第二导电层220可以包括第二开口265,以使连接到阴极的正端子键合端子165和第一导电层210通过。第一导电层210可以放置或插入到密封元件205的一端中。第一导电层210可以被布置成朝向密封元件205的第一端。第二导电层220可以放置或插入到密封元件205的一端中。第二导电层220可以被布置成朝向密封元件205的与第一端相对的第二端。第一导电层210可以被布置为基本上平行于第二导电层220(例如,在10度内)。第一导电层210和第二导电层210插入到密封元件205中可以在密封元件205插入到头部区域120中之前完成。第一凹口245可以形成在第一导电层上。第一凹口245可由第一导电层210限定,并且可在故障事件(例如,外壳的主体中积聚的过热或压力)期间断裂。第二凹口260可以形成在第二导电层220上。第二凹口260可由第二导电层220限定,并且可被配置为在故障事件期间断裂。

方法1300可包括在密封元件205(act1350)中包括绝缘层215。绝缘层215可置于由第一导电层210、第二导电层220和密封元件205形成的空间体积中。绝缘层215可以将第一导电层210与第二导电层220电隔离。绝缘层215可以放置或插入到密封元件205中。绝缘层215插入密封元件205中可以在第一导电层210或第二导电层220插入密封元件205中之前。绝缘层215也可通过正端子键合元件165和负端子键合元件170。随着第一导电层210、第二导电层220和绝缘层215插入到密封元件205中,密封元件205可放置或插入到外壳105的头部区域120中。唇部部分235可以沿着开口160形成在头部区域120的一端上,以将密封元件205保持在壳体105中。

虽然操作可以在附图中描绘或以特定顺序描述,但是这样的操作不需要以所示或描述的特定顺序或以序列顺序执行,并且不需要执行所有描绘或描述的操作。可以以不同的顺序执行本文所述的动作。

现在已经描述了一些说明性实施方式,很明显,前述内容是说明性的而非限制性的,已经通过示例的方式呈现。特别地,尽管本文呈现的许多示例涉及方法动作或系统元素的特定组合,但是那些动作和那些元素可以以其他方式组合以实现相同的目的。结合一个实施方式讨论的动作、元件和特征不旨在被排除在其他实施方式或实施方式中的类似角色之外。

本文使用的措辞和术语是为了描述的目的,而不应认为是限制。在此使用的“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”、“特征在于”及其变型,意味着包括其后列出的项目、其等价物和附加项目,以及由其后列出的项目排他性地组成的替代实施方式。在一个实施方式中,本文描述的系统和方法由一个、多于一个的每个组合、或所有描述的元素、动作或部件组成。

对本文中以单数形式指代的系统和方法的实施方式或元素或动作的任何引用可以包括包含多个这些元素的实施方式,并且对本文中任何实施方式或元素或动作的任何复数引用可以包括仅包含单个元素的实施方式。单数或复数形式的引用不旨在将本公开的系统或方法、其部件、动作或元素限制为单个或复数配置。对基于任何信息、动作或元素的任何动作或元素的引用可以包括其中动作或元素至少部分地基于任何信息、动作或元素的实施方式。

本文公开的任何实施方式可以与任何其他实施方式或实施例组合,并且对“实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施方式”等的引用不一定是相互排斥的,并且旨在指示结合实施方式描述的特定特征、结构或特性可以被包括在至少一个实施方式或实施例中。这里使用的这些术语不一定全部指相同的实施方式。任何实施方式可以以与本文公开的方面和实施方式一致的任何方式与任何其他实施方式组合,包括地或排他地。

对“或”的引用可以解释为包括性的,使得使用“或”描述的任何术语可以指示单个、多于一个、以及所有所描述的术语中的任何一个。例如,对““a”和“b”中的至少一个”的引用可以仅包括“a”、仅包括“b”、以及包括“a”和“b”。结合“包括”或其它开放术语使用的这些引用可包括附加项目。

在附图、详细描述或任何权利要求中的技术特征之后跟随有附图标记的情况下,包括附图标记以增加附图、详细描述和权利要求的可理解性。因此,附图标记或它们的不存在对任何权利要求要素的范围都没有任何限制作用。

在本质上不脱离本文公开的主题的教导和优点的情况下,可以发生所述元素和动作的修改,例如各种元素的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装排列、材料的使用、颜色、取向的变化。例如,示出为一体形成的元件可由多个部件或元件构成,元件的位置可颠倒或以其它方式改变,且离散元件的性质或数目或位置可改变或变化。在不脱离本公开的范围的情况下,还可以在所公开的元件和操作的设计、操作条件和排列中进行其它替换、修改、改变和省略。

在不脱离本发明的特征的情况下,本文所述的系统和方法可以以其它特定形式来实施。因此,本文所述的系统和方法的范围由所附权利要求而不是前述说明书来指示,并且在权利要求的等同方案的含义和范围内的变化被包含在其中。

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