一种电池模组的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种电池模组，包括下壳体、上盖和多个裸电芯；所述下壳体一端开口且内部设有多个互不相通的栅格；所述栅格内放置有所述裸电芯；所述上盖内设导电连接体；所述导电连接体与所述裸电芯电连接；所述上盖密封组合在所述下壳体的开口上并与所述栅格密封连接；该电池模组，将多个裸电芯直接封装，裸电芯之间的空间得到充分利用，电池能量密度得到很大提高，而且制造工艺大大简化，省略了大量的焊接，从而避免了焊缝一致性低的问题，提高了生产效率。
【专利说明】
一种电池模组
技术领域
[0001]本实用新型涉及电池组技术领域，具体涉及一种电池模组。
【背景技术】
[0002]电动汽车作为一种新型环保汽车，是未来的发展趋势。但是一直以来，电动汽车就受制于电池容量低、造价成本高等技术难题，因此，有必要开发一种以多电芯为单元高度集成的新型电池，用以提高电池容量，同时降低电池成本。
[0003]现有技术中，多电芯的结构一般是先制备单个电芯，再根据需求由单电芯排布成组，再由一个底板、四个侧板以及上盖外包装焊接成一个模组。
[0004]存在的技术缺陷在于:现有模组，均是由单电芯排布组成，电芯制造成本高，电芯之间空间浪费大;模组外壳由金属焊接而成，焊缝一致性低，工艺繁琐，人工成本高，生产效率低；电芯成组之后，电芯之间连接需通过铜巴需整齐排布焊接，工艺难度大。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种电池模组，采用具有多个栅格的下壳体和设有导电连接体的上盖，直接将多个裸电芯封装成电池模组，省去了单电芯的外包装，只保留内部裸电芯(或称JR)，工序简单，制造和人工成本大幅度下降，充分利用了电芯极柱与顶盖之间的空间，能量密度理论上可提高20%左右。
[0006]本实用新型的具体技术方案为:
[0007]—种电池模组，包括:包括下壳体、上盖和多个裸电芯;所述下壳体一端开口且内部设有多个互不相通的栅格;所述栅格内放置有所述裸电芯;所述上盖内设导电连接体;所述导电连接体与所述裸电芯电连接;所述上盖密封组合在所述下壳体的开口上并与所述栅格密封连接。
[0008]优选的，所述下壳体由隔板分隔成多个互不相通的栅格。
[0009]优选的，所述隔板和所述下壳体之间通过胶接或焊接固定连接;所述焊接可以是激光焊接或摩擦焊接。
[0010]优选的，所述下壳体与所述栅格为一体化成型的整体结构。
[0011]优选的，所述一体化成型的成型工艺可以是注塑成型工艺、吸塑成型工艺、吹塑成型工艺、模压成型工艺、多层共挤成型工艺、铸造成型、融模成型或其它成型工艺。
[0012]优选的，所述下壳体的内表面和/或外表面设有一层或多层具有水蒸汽阻隔以及氧气阻隔性能的下壳体保护层。
[0013]优选的，所述隔板的表面设有一层或多层具有水蒸汽阻隔以及氧气阻隔性能的隔板保护层。
[0014]优选的，所述上盖的下表面和/或上表面设有一层或多层具有水蒸汽阻隔以及氧气阻隔性能的上盖保护层。
[0015]优选的，所述保护层为金属层或塑料层;所述金属层，如铝，铜，镍，银，金等，一般可以通过电镀、化学镀、沉积、喷涂以及蒸发附着等方法在表面形成表面致密结构；更优选电镀沉积的方法;所述塑料层，如聚乙烯，聚丙烯，氟塑料等，可以是通过吸塑或者吹塑的方式形成的高阻隔的材料膜。
[0016]优选的，所述金属层的为铝层，性价比相对较高。
[0017]优选的，所述塑料膜为氟塑料膜，其耐腐蚀性能相对较好。
[0018]优选的，所述下壳体内的栅格数大于或等于两个。
[0019]优选的，所述栅格内放置一个或多个裸电芯，更优选一个栅格内放置一个裸电芯。
[0020]优选的，所述栅格的横截面为方形、圆形、三角形、椭圆形或是其他任何可通过一体化成型工艺形成的结构。
[0021]优选的，多个所述栅格之间呈线性并排分布，也可以是圆形等排布方式。
[0022]更优选的，所述栅格的横截面为方形，且多个所述栅格呈线性并排分布。
[0023]优选的，所述裸电芯上的顶端设有正极极耳和负极极耳。
[0024]优选的，所述导电连接体与所述正极极耳和负极极耳接触连接;形成并联电路或串联电路。
[0025]优选的，所述导电连接体设有凸出于所述上盖之外的正极总输出极和负极总输出极。
[0026]优选的，所述导电连接体与所述正极极耳和负极极耳对应连接的部分裸露，其余嵌入所述上盖内。
[0027]优选的，在所述上盖上对应所述正极极耳和负极极耳的位置上设有开孔，所述导电连接体与所述正极极耳和负极极耳接触连接的部分裸露在所述开孔内，其余嵌入所述上盖内。
[0028]优选的，所述上盖上设有安全阀。
[0029]优选的，所述安全阀与所述裸电芯的数量相等;所述安全阀位于所述上盖上与所述裸电芯的上表面对应的区域内。当电池发生过充或是用于穿钉实验等，会造成电芯内部鼓胀，使得内部压力过大，引起爆炸等危险。安全阀在内部压力过大时候，阀门被冲开，释放内部压力，保证安全性。
[0030]优选的，所述安全阀为保险丝、带刻痕的翻转片、防爆阀门、或其它具备电流熔断或是断路机制的安全部件。防爆阀门中，可选用单向阀。
[0031 ] 优选的，所述上盖上设有注液孔。
[0032]优选的，所述注液孔与所述裸电芯的数量相等，通过注液孔可以向所述裸电芯内注入电解液;所述注液孔位于所述上盖上与所述裸电芯的上表面对应的区域内。
[0033]优选的，所述导电连接体的材料为铜巴、铝巴等具有导电功能的金属材料;更优选为铜巴。
[0034]优选的，所述下壳体的材料为单种聚合物材料、多种聚合物材料的复配、纤维增强聚合物基复合材料、金属材料或无机非金属材料等。
[0035]优选的，所述上盖的材料为单种聚合物材料、多种聚合物材料的复配、纤维增强聚合物基复合材料、金属材料或无机非金属材料等。
[0036]优选的，所述无机非金属材料为陶瓷材料。
[0037]优选的，所述单种聚合物材料选自聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚苯醚等工程塑料，也可以是聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等通用塑料。
[0038]进一步优选的，所述单体聚合物材料为聚苯醚。
[0039]优选的，所述纤维增强聚合物基复合材料的增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维、矿物纤维以及金属纤维等可用于增强基材的纤维材料;进一步优选的是玻璃纤维。
[0040]优选的，所述金属材料选自铝、铝合金、钢、铜等可以通过铸造或是粉末冶金成型的金属;进一步优选的是铝合金。
[0041]所述上盖和下壳体不限定为同一种材料，可以是以上不同材料组合使用。
[0042]本实用新型进而还提供所述的一种电池模组的制造方法:
[0043](I)制备下壳体，并在下壳体内设置多个栅格；
[0044](2)制备设有导电连接体的上盖；
[0045](3)在所述下壳体的栅格内放置裸电芯；
[0046](4)将上盖密封组合在所述下壳体上，并使上盖和栅格密封连接。
[0047]其中，
[0048]优选的，通过一体化成型工艺形成所述下壳体。
[0049]优选的，步骤(2)中，在所述上盖上与所述裸电芯的上表面对应的区域内设置安全阀。
[0050]优选的，步骤(2)中，在所述上盖上与所述裸电芯的上表面对应的区域内设置注液孔，可以通过所述注液孔向所述裸电芯中注入电解液。
[0051]优选的，在所述下壳体和上盖密封组合之前通过所述注液孔向所述裸电芯内注入电解液。
[0052]优选的，步骤(2)中采用预埋注塑的方法，将导电连接体和安全阀与上盖一体化成型为一体。
[0053]优选的，所述(I)中，采用隔板将所述下壳体隔成多个互不相通的栅格。
[0054]优选的，步骤(I)中使下壳体和栅格一体化成型为一体。所述一体化成型的工艺方法同上所述。
[0055]所述上盖和下壳体的密封组合方式可以是物理组合或化学方法组合。物理组合，包括摩擦焊接、激光焊接等;化学组合，包括胶接等。
[0056]本实用新型提供的技术方案可以达到以下有益效果:
[0057]采用具有多个栅格的下壳体和设有导电连接体和安全阀的上盖，因为是将裸电芯直接放入下壳体中，再密封上盖的过程，所以电芯之间的空间得到充分利用，电芯之间、电芯与上盖之间的空间得到利用，电池能量密度得到很大提高；而可以采用一体化成型的上盖和下壳体，直接将裸电芯进行封装，省略了大量的焊接，从而避免了焊缝一致性低的问题，提高了生产效率。
【附图说明】
[0058]图1为本实用新型实施例的电池模组的上盖俯视图；
[0059]图2为本实用新型实施例的电池模组的上盖的剖视图(A-A);
[0060]图3为图2所示的电池模组的上盖的剖视图的局部C的放大图(5:1);
[0061]图4为本实用新型实施例的电池模组的上盖的剖视图(B-B);
[0062]图5为本实用新型实施例的电池模组的上盖等轴侧视图；
[0063]图6为本实用新型实施例的电池模组的下壳体的等轴侧视图；
[0064]图7为本实用新型实施例的电池模组的下壳体的俯视图；
[0065]图8为本实用新型另一实施例的电池模组的下壳体的等轴侧视图；
[0066]图9为图7所示的电池模组的下壳体的俯视图的局部D的放大图；
[0067]图10为本实用新型实施例的电池模组的等轴侧视图；
[0068]图11为本实用新型实施例的电池模组的爆炸图；
[0069]图12为本实用新型实施例的电池模组的纵向剖视图；
[0070]附图标记，
[0071]1-上盖；
[0072]2-安全阀；
[0073]3-导电连接体；
[0074]4-1负极总输出极；
[0075]4_2_正极总输出极；
[0076]5_上盖保护层；
[0077]6-下壳体；
[0078]7-栅格；
[0079]8-下壳体保护层；
[0080]9-裸电芯。
【具体实施方式】
[0081]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例及附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型提供的技术方案及所给出的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0082]文中所述“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”均以附图中的电池的放置状态为参照。
[0083]实施例1
[0084]本实施例提供一种电池模组，由上盖1、下壳体6以及多个裸电芯9密封组合而成，具体如下:
[0085]采用模压成型工艺一体化成型呈如图6所示的材料为铝合金的下壳体6，上端开口，内部一体化成型的12个横截面为方形的栅格7，并呈线性排列，且栅格7只有上端开口，使栅格7内腔与方形裸电芯9外部结构刚好相契合。下壳体6的四个侧棱可以具有一定的弧度，如图9所示。
[0086]选用的方形裸电芯9的顶端带有正极极耳和负极极耳，密封组合时，将12个裸电芯9分别直接置于12个栅格7内，极耳朝栅格7开口的方向；如图11所示；
[0087]通过预埋注塑的处理方法，将分别作为导电连接体的铜巴片、12个单向通气阀与材料为铝合金的上盖I集合成一个整体，如图1-3以及图11所示，其中，在上盖I上与裸电芯9的正极极耳和负极极耳对应的位置上设有对应的开孔，所述导电连接体3与裸电芯9的正极极耳和负极极耳紧密接触的部分裸露在所述开孔内，其余嵌入上盖I内；并在铜巴片上设正极总输出极4-2和负极总输出极4-1，并凸出于上盖I之外;在上盖I上与每个裸电芯9的上表面的中心对应的位置各设一个单向阀;并在上盖I上与每个裸电芯9的上表面对应的区域内还设置注液孔；
[0088]如图11所示，在上盖I和下壳体6均一体化成型之后，再进行密封组合，将裸电芯9置于下壳体6的栅格7内，再通过注液孔向裸电芯9内注入电解液，然后通过摩擦焊接的方式将上盖I与下壳体6(铝合金自身材料能达到阻隔要求)密封组合，且上盖I与栅格7的开口端也密封连接;密封组合后的电池模组，裸露在上盖I的开孔中的铜巴与裸电芯9的正极耳和负极耳紧密接触连接，如图12所示，保证电池的正常运作；电池模组的纵向剖视图如图12所不O
[0089]上述组装完之后，理论上在导电连接体3上接入线路，就可以进行充放电了。实际使用过程，还有温度采样线，高低压采样线等线束结构。
[0090]组装完之后，由于相邻裸电芯9之间的铝壳省略了，且裸电芯9与上盖I之间的空间也被充分利用，电池能量密度得到提高。同时，下壳体6通过注塑方式一体成型，上盖I集成化，上下结构密封，省去了导电连接体3之间的焊接，模组四周端板的焊接，很大程度的提高生产效率。
[0091]实施例2
[0092]本实施例提供一种电池模组，由上盖1、下壳体6以及多个裸电芯9密封组合而成，具体如下:
[0093]采用注塑成型工艺一体化成型呈如图6和图7所示的材料为聚苯醚的下壳体6，上端开口，内部一体化成型的12个横截面为方形的栅格7，并呈线性排列，且栅格7只有上端开口，使栅格7内腔与方形裸电芯9外部结构刚好相契合。下壳体6的四个侧棱可以具有一定的弧度，如图9所示。
[0094]然后对下壳体6和各栅格7的内表面进行表面处理，通过电镀沉积的方法，在内表面形成一层金属铝的防水致密下壳体保护层8，如图9所示。
[0095]选用的方形裸电芯9带有正极极耳和负极极耳，密封组合时，将12个裸电芯9分别直接置于12个栅格7内，极耳朝栅格开口的方向；
[0096]通过预埋注塑的处理方法，将作为导电连接体3的铜巴片、12个单向通气阀与材料为聚苯醚的上盖I集合成一个整体，如图1-5所示，其中，在上盖I上与裸电芯9的正极极耳和负极极耳对应的位置上设有对应的开孔，导电连接体3与裸电芯9的正极极耳和负极极耳紧密接触电连接的部分裸露在所述开孔内，其余嵌入上盖I内；并在铜巴片上设正极总输出极
4-2和负极总输出极4-1，并凸出于上盖I之外;在上盖I上与每个裸电芯9的上表面的中心对应的位置上各设一个单向阀；上盖I的下表面进行表面电镀镀铝处理，形成防水的致密上盖保护层5;以及上盖I上与每个裸电芯9的上表面对应的区域内还设有注液孔；
[0097]在上盖I和下壳体6均一体化成型之后，将裸电芯9置于下壳体6的栅格7内，再通过注液孔向裸电芯9内注入电解液，再通过摩擦焊接的方式将上盖I与下壳体6密封组合，以及上盖I与栅格7的开口密封连接;密封组合后的电池模组，裸露在上盖I的开孔中的铜巴与裸电芯9的正极耳和负极耳紧密接触连接，保证电池的正常运作。
[0098]实施例3
[0099]本实施例电池模组的下壳体6的结构如图8所示，栅格7的横截面为圆形，上端开口，内置圆柱电芯。其与结构和制备过程与实施例1相同。
[0100]除了实施例1-3外，作为本实用新型的实施例，还可以是以下【具体实施方式】中的任一或多项:
[0101]作为上盖I和下壳体6的材料，为聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等单体聚合物或多种聚合物材料的复配;或玻璃纤维、碳纤维、矿物纤维以及金属纤维等纤维增强的聚合物;或铝、钢、铜等可以通过铸造或是粉末冶金成型的金属。
[0102]—体化成型工艺采用吸塑成型工艺、吹塑成型工艺、多层共挤成型工艺、铸造成型、融模成型或其它成型工艺;这里面吸塑成型工艺、吹塑成型工艺、多层共挤成型工艺适用于塑料，铸造成型、融模适用于金属。
[0103]上盖I和下壳体6的密封组合方式，除了摩擦焊接，还可以是激光焊接、胶结等。实施例1-3上盖I和下壳体6采用相同材料，但并不要求必须为同种材料，采用上述不同材料的上盖I和下壳体6也可实现本实用新型的技术方案。
[0104]作为上盖I的下表面的上盖保护层5和下壳体6的内表面的下壳体保护层8的材料，除了铝层和氟塑料膜外，还可以是其它一层或多层具有水蒸汽阻隔以及氧气阻隔性能的金属层或塑料层，如铜，镍，银，金等金属，以及聚乙烯，聚丙烯等塑料;金属层一般通过电镀、化学镀、沉积、喷涂以及蒸发附着等方法在表面形成表面致密结构，塑料膜可以通过吸塑或者吹塑的方式形成高阻隔的保护膜。
[0105]栅格7的横截面形状还可以是三角形、椭圆形等，与裸电芯9的结构相适应。
[0106]作为导电连接体3的材料除了铜巴，还可以为铝巴；
[0107]作为安全阀2的安全部件，除了单向阀之外，还可使用保险丝、带刻痕的翻转片等。
[0108]本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
【主权项】
1.一种电池模组，其特征在于，包括下壳体、上盖和多个裸电芯;所述下壳体一端开口且内部设有多个互不相通的栅格;所述栅格内放置有所述裸电芯;所述上盖内设导电连接体;所述导电连接体与所述裸电芯电连接;所述上盖密封组合在所述下壳体的开口上并与所述栅格密封连接。2.根据权利要求1所述一种电池模组，其特征在于，所述下壳体由隔板分隔成多个互不相通的所述栅格。3.根据权利要求1或2所述一种电池模组，其特征在于，所述下壳体和所述栅格为一体化成型的整体结构。4.根据权利要求1所述一种电池模组，其特征在于，所述栅格的横截面为方形，且多个所述栅格呈线性并排分布。5.根据权利要求1所述一种电池模组，其特征在于，所述下壳体的内表面和/或外表面设有一层或多层具有水蒸汽阻隔以及氧气阻隔性能的下壳体保护层。6.根据权利要求1所述一种电池模组，其特征在于，所述上盖的下表面和/或上表面设有一层或多层具有水蒸汽阻隔以及氧气阻隔性能的上盖保护层。7.根据权利要求1所述一种电池模组，其特征在于，所述裸电芯的顶端设有正极极耳和负极极耳;所述导电连接体与所述正极极耳和负极极耳电连接。8.根据权利要求7所述一种电池模组，其特征在于，在所述上盖上对应所述正极极耳和负极极耳的位置上设有开孔，所述导电连接体与所述正极极耳和负极极耳电连接的部分裸露在所述开孔内，其余嵌入所述上盖内。9.根据权利要求1所述一种电池模组，其特征在于，所述上盖上设有安全阀和注液孔。10.根据权利要求9所述一种电池模组，其特征在于，所述安全阀与所述裸电芯的数量相等;所述注液孔与所述裸电芯的数量相等;所述安全阀和注液孔位于所述上盖上与所述裸电芯的上表面对应的区域内。
【文档编号】H01M2/02GK205429047SQ201620221478
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】马林, 秦峰, 肖信福, 邓平华, 项延火
【申请人】宁德时代新能源科技股份有限公司