具有帶整體形成的端子的電化學(xué)電池的電池模塊的制作方法
【專利說明】具有帶整體形成的端子的電化學(xué)電池的電池模塊
[0001 ] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2010年I月22日、國際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2010/021791、國家申請(qǐng)?zhí)枮?01080011521.7、發(fā)明名稱為“具有帶整體形成的端子的電化學(xué)電池的電池模塊”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用
[0003]本申請(qǐng)要求享有2009年I月23日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/146,949的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，在此以引用的方式加入其全部公開內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本申請(qǐng)總得涉及電池和電池模塊領(lǐng)域。本申請(qǐng)尤其涉及可以用于車輛中，用以提供至少一部分的汽車動(dòng)力的電池和電池模塊。
【背景技術(shù)】
[0005]使用電能作為全部或者部分動(dòng)力的車輛(例如電動(dòng)車輛(EVs)、混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEVs)、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEVs)，以及類似車輛，共同被稱為“電動(dòng)車輛”)與更傳統(tǒng)的使用內(nèi)燃機(jī)的氣體動(dòng)力車輛相比，具有一些優(yōu)點(diǎn)。例如，電動(dòng)車輛與使用內(nèi)燃機(jī)的車輛相比能夠產(chǎn)生較少的不必要的排放物和能夠表現(xiàn)更高的燃料效率(以及，在一些情況下，這種車輛能夠完全消除汽油的使用，例如在一些類型的PHEVs的情況中)。
[0006]隨著電動(dòng)車輛技術(shù)繼續(xù)發(fā)展，需要為這種車輛提供改善的能源(例如，電池系統(tǒng)或者模塊)。例如，希望這種車輛在不必對(duì)電池再充電的條件下能夠增加行駛距離。還希望改進(jìn)這種電池的性能和降低與電池系統(tǒng)相關(guān)的成本。
[0007]持續(xù)發(fā)展改善的一個(gè)領(lǐng)域是在電池化學(xué)領(lǐng)域。早期電動(dòng)車輛系統(tǒng)使用金屬氫化物鎳(NiMH)電池作為推動(dòng)力源。隨著時(shí)間推移，不同的添加和改進(jìn)提高了NiMH電池的性能、可靠性和實(shí)用性。
[0008]更近時(shí)間，制造者已經(jīng)開始發(fā)展可以用在電動(dòng)車輛中的鋰離子電池。在車輛應(yīng)用中使用鋰離子電池具有一些優(yōu)點(diǎn)。例如，鋰離子電池具有比NiMH電池更高的電荷密度和比功率。用另一種方式來說，在存儲(chǔ)相同量的電荷時(shí)，鋰離子電池比NiMH電池小，這使得能夠在電動(dòng)車輛中節(jié)省重量和空間(或者，可替換地，這個(gè)特征讓制造者在不增加車輛重量或由電池系統(tǒng)所占據(jù)空間的情況下為車輛提供更大動(dòng)力)。
[0009]眾所周知，鋰離子電池和NiMH電池運(yùn)行不同，且由于與NiMH電池技術(shù)上存在不同，可能存在設(shè)計(jì)和工程上的挑戰(zhàn)。例如，鋰離子電池與相當(dāng)?shù)腘iMH電池相比更易于在電池溫度上變化，因此在車輛運(yùn)行期間可能需要使用調(diào)節(jié)鋰離子電池的溫度的系統(tǒng)。鋰離子電池的制造還存在對(duì)于該電池化學(xué)的獨(dú)特的挑戰(zhàn)，并且正在研發(fā)新方法和系統(tǒng)來解決這些挑占戈。
[0010]需要提供改進(jìn)的用在電動(dòng)車輛中的電池模塊和/或系統(tǒng)，以解決與用在該車輛中的NiMH和/或鋰離子電池系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)挑戰(zhàn)。同樣需要提供一種電池模塊和/或系統(tǒng)，該電池模塊和/或系統(tǒng)包括任何一個(gè)或多個(gè)從本公開的描述中將變得顯而易見的有益特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)一示例性實(shí)施例，電化學(xué)電池包括外殼和連接到該外殼上的罩。電化學(xué)電池還包括導(dǎo)電地連接到外殼上并且配置成起到用于電化學(xué)電池的第一端子作用的第一元件。電化學(xué)電池還包括與罩電絕緣的并且配置成起到用于電化學(xué)電池的第二端子作用的第二元件。第二元件的第一部分延伸通過罩，并且第二元件的第二部分在大致垂直于第一部分的方向上延伸。
[0012]根據(jù)一示例性實(shí)施例，電池模塊包括多個(gè)例如前段中所描述的電化學(xué)電池。第一電化學(xué)電池的第一端子被導(dǎo)電地連接至相鄰的電化學(xué)電池的端子。
【附圖說明】
[0013]圖1是具有根據(jù)示例性實(shí)施例的電池系統(tǒng)的車輛的透視圖。
[0014]圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例的混合電動(dòng)車輛的圖解剖面圖。
[0015]圖3是根據(jù)示例性實(shí)施例的電池系統(tǒng)的剖面透視圖。
[0016]圖4是根據(jù)示例性實(shí)施例利用匯流條耦合到第二電化學(xué)電池的第一電化學(xué)電池的透視圖。
[0017]圖5是根據(jù)示例性實(shí)施例耦合到鄰近電化學(xué)電池的匯流條的透視圖。
[0018]圖6是具有第一電化學(xué)電池的電池模塊的一部分的透視圖，該第一電化學(xué)電池用如圖5所示的匯流條耦合到第二電化學(xué)電池。
[0019]圖7是根據(jù)示例性實(shí)施例示出的沒有電極的電化學(xué)電池的一部分的剖面透視圖。
[0020]圖8是如圖7所示的電化學(xué)電池的分解視圖。
[0021 ]圖9是根據(jù)示例性實(shí)施例具有耦合到端子的整體匯流條的罩的透視圖。
[0022]圖10是如圖9所示的罩的透視圖。
[0023]圖11是根據(jù)示例性實(shí)施例的電池模塊的透視圖。
[0024]圖12是如圖11所示的電池模塊的透視圖，上托架被移除。
[0025]圖13是根據(jù)示例性實(shí)施例設(shè)置在上托架中的多個(gè)電化學(xué)電池的透視圖。
[0026]圖14是根據(jù)示例性實(shí)施例設(shè)置在上托架中的多個(gè)電化學(xué)電池的透視圖。
[0027]圖15是如圖11所示的上托架的頂視圖。
[0028]圖16是如圖11所示的上托架的透視圖。
[0029]圖17是如圖11所示的上托架的底視圖。
[0030]圖18是如圖11所示的上托架的底透視圖。
[0031]圖19是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的電化學(xué)電池的透視圖。
[0032]圖19A是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的電化學(xué)電池的一部分的透視圖。
[0033]圖20是根據(jù)一示例性實(shí)施例的圖19中所示的電化學(xué)電池除去了罩的透視圖。
[0034]圖20A是根據(jù)一示例性實(shí)施例的圖20中所示的電化學(xué)電池的一部分的局部分解的細(xì)節(jié)透視圖。
[0035]圖21是圖20中所示的電化學(xué)電池的頂視圖。
[0036]圖22是根據(jù)一示例性實(shí)施例的圖19中所示的電化學(xué)電池沿圖19中的線22-22截取的剖視圖。
[0037]圖23是根據(jù)一示例性實(shí)施例的用于電化學(xué)電池的電極板的透視圖。
[0038]圖24是圖23中所示的電極板的側(cè)視圖
[0039]圖25是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的用于電化學(xué)電池的電極板的透視圖。
[0040]圖26是圖25中所示的電極板的側(cè)視圖。
[0041]圖27是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的用于電化學(xué)電池的電極板的透視圖。
[0042 ]圖28是圖27中所示的電極板的側(cè)視圖。
[0043]圖29是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的用于電化學(xué)電池的電極板的透視圖。
[0044]圖30是圖29中所示的電極板的側(cè)視圖。
[0045]圖31是根據(jù)一示例性實(shí)施例的包括多個(gè)如圖19中所示的電化學(xué)電池的電池模塊的一部分的透視圖。
[0046]圖32A-32F是根據(jù)不同實(shí)施例的顯示出將第一端子連接到第二端子的若干方法的圖31中所示的電池模塊的一部分的細(xì)節(jié)透視圖。
[0047]圖33是根據(jù)一示例性實(shí)施例的用于圖19中所示的電化學(xué)電池的端子的細(xì)節(jié)透視圖。
[0048]圖34是根據(jù)一示例性實(shí)施例的圖33中所示的端子沿圖33中的線34-34截取的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]參照?qǐng)D1，示意了根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的車輛12，且其包括電池系統(tǒng)14。電池系統(tǒng)14的大小、形狀、配置和位置以及車輛12的類型可以根據(jù)不同實(shí)施例而改變。例如，當(dāng)如圖1所示的車輛12是汽車，依據(jù)不同示例性實(shí)施例，車輛12可以包含車輛的各種各樣的不同類型包括，除了其他類型以外，摩托車、公共汽車、旅游汽車、船及其類似物。依據(jù)實(shí)施例，車輛12有給車輛12提供全部或部分動(dòng)力的電池系統(tǒng)14。這種車輛可以是電動(dòng)車輛(EV)、混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)、或其它類型的使用電力作為動(dòng)力的車輛(共同被稱為“電動(dòng)車輛”)。
[0050]盡管電池系統(tǒng)14在圖1中圖解定位在車輛12的行李箱或后部，依據(jù)其它示例性實(shí)施例，電池系統(tǒng)14的位置可以改變。例如，電池系統(tǒng)14的位置可以基于車輛12中的有效空間、車輛12的需要的重量平衡、與電池系統(tǒng)14 一起使用的其它部件(例如，電池管理系統(tǒng)，通風(fēng)口或冷卻設(shè)備等)的位置和各種各樣的其它考慮來選擇。
[0051]圖2舉例說明了根據(jù)示例性實(shí)施例的以PHEV形式提供的車輛100的圖解剖面圖。電池系統(tǒng)102設(shè)置成朝著車輛100的后部緊接燃料槽104(電池系統(tǒng)102可以設(shè)置成緊鄰燃料槽104，或可以設(shè)置在車輛100的后部中的獨(dú)立隔間中(例如，行李箱)，或可以設(shè)置在車輛100中的其它位置)。內(nèi)燃機(jī)106設(shè)置成在車輛100利用汽油動(dòng)力推動(dòng)自己時(shí)使用。電動(dòng)機(jī)108、動(dòng)力分配設(shè)備112、和發(fā)電機(jī)114也被提供作為車輛100的車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一部分。車輛100可以僅使用電池系統(tǒng)102、僅使用內(nèi)燃機(jī)106、或使用電池系統(tǒng)102和內(nèi)燃機(jī)106兩者來提供動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)。
[0052]應(yīng)該注意其它類型車輛和車輛電動(dòng)系統(tǒng)的配置可以根據(jù)其它實(shí)施例來使用，并且圖2的圖解說明不應(yīng)該被認(rèn)為是限制本申請(qǐng)描述的主題范圍。
[0053]參考圖3，根據(jù)示例性實(shí)施例的電池系統(tǒng)116被示出和包括具有電化學(xué)電池或電池組(batteries) 118的電池模塊117。根據(jù)示例性實(shí)施例，電池模塊117包括一些特征或部件，該特征或部件用于將電化學(xué)電池118彼此連接和/或?qū)㈦娀瘜W(xué)電池118連接到車輛電動(dòng)系統(tǒng)的其它部件，并且也用于調(diào)節(jié)電化學(xué)電池118和電池系統(tǒng)116的其它特征。例如，電池系統(tǒng)116—些特征，該特征負(fù)責(zé)監(jiān)視和控制電池系統(tǒng)116的電學(xué)性能、管理電池116的熱特性、流出物(例如，可以是從電池118中排出的氣體)的容納和/或路徑安排，以及電池系統(tǒng)116的其它方面。
[0054]根據(jù)示例性實(shí)施例，電池模塊117包括多個(gè)電化學(xué)電池或電池組118(例如，鋰離子電池、金屬氫化物鎳電池、鋰聚合物電池等，或現(xiàn)在已知或?qū)戆l(fā)展的其它類型的電化學(xué)電池)。根據(jù)示例性實(shí)施例，電化學(xué)電池118—般是圓柱型鋰離子電池，其配置成存儲(chǔ)電荷。
[0055]依據(jù)其它示例性實(shí)施例，電池118可具有其它物理配置(例如，橢圓形、菱形、多邊形，等)。電池118的電容量、尺寸、結(jié)構(gòu)、和其它特征可以與依據(jù)其它實(shí)施例所示的那些不同。依據(jù)示例性實(shí)施例，電池118的每一個(gè)具有至少一個(gè)位于其端部的端子119(例如，如圖3所示)。依據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，電池每一個(gè)具有位于其端部處的兩個(gè)端子(例如，如圖4所示，第一或正極端子1012，和第二或負(fù)極端子1014)。
[0056]根據(jù)不同示例性實(shí)施例，除了其他特征以外，電池模塊117或電池系統(tǒng)116的尺寸、形狀、和位置，車輛100的類型，車輛技術(shù)的類型(例如，EV、HEV、PHEV等)，和電池化學(xué)性質(zhì)，可以與所示或所描述的不同。
[0057]盡管在圖3舉例說明為具有特定數(shù)量的電化學(xué)電池118，應(yīng)該注意到依據(jù)其它實(shí)施例，電化學(xué)電池118的不同數(shù)量和/或布置可以根據(jù)各種各樣的考慮(例如，電池系統(tǒng)116的需要能量，電池系統(tǒng)116必須裝配入的可用空間，等)中的任一個(gè)來使用。
[0058]依據(jù)示例性實(shí)施例，提供處于托架140形式或相似結(jié)構(gòu)的一系列元件或構(gòu)件以包含關(guān)于彼此的不同的電池118。托架140可以用聚合材料或其它合適材料(例如，電絕緣材料)制備。托架140也可以包括使電池118從托架140的表面間隔開或從鄰近的電池118間隔開的部件。外殼或蓋142和基板(沒有示出)可以設(shè)置成部分地或完全地圍繞或包圍電池118和托架140。
[0059]盡管圖3示出電池模塊117的示例性實(shí)施例，應(yīng)理解電池模塊117不限制于本領(lǐng)域技術(shù)人員在本公開中所看到的任何具體布置。例如，盡管圖3所示的電池模塊117顯示為具有水平定向的電池118，該電池118由平行框架元件(例如，托架140)被背對(duì)背布置成兩排或組，應(yīng)理解電池模塊117可以具有多個(gè)不同的配置。例如，電池118也可以為大致豎直的，幾個(gè)分