[发明专利]制造组合电池的方法及组合电池

说明书

技术领域

本发明涉及制造组合电池的方法，尤其涉及制造适用于电动交通工具、智能电网等的大容量、高功率的动力组合电池的方法。本发明还涉及由所述方法制得的组合电池。

背景技术

从20世纪90年代初开始，锂离子电池的出现和逐步推广，从一定程度上带动了便携式设备的飞速发展；而近10年来，动力电池安全性能、倍率性能的快速提升，使其能够进入到大型电动工具、混合动力车、纯电动车等领域，与大扭矩电动机进行搭配，替代或部分替代了以内燃机为核心的动力系统，引发了新一轮的绿色能源热潮。

目前，出于对大容量实心动力电池内部散热困难的担忧，已经实现小规模商品化的锂离子动力电池单体容量都在8-100Ah之间，代表性的锂离子动力电池有：中信国安盟固利新能源科技有限公司的SPIM24300260方型100Ah锂离子动力电池和苏州星恒电源有限公司IMP20/66/148-08PS高功率8Ah动力电池。在这些单体电池的基础上，技术人员通过对单体电池的串联和并联来提高电池组的电压和容量，以满足其它领域的需求，例如：北京中威信通科技有限公司已经制造出了使用48V-300Ah电池组的UPS样机ZWDY-48/300用于电信领域，其电池组是由单体容量为10Ah的动力电池组合而成。

EP1705743A1涉及一种包括多个单体电池的电池模块，在该电池模块中，单体电池彼此间隔一预定距离串联或并联地连接。

US2005/0174092A1涉及一种在车辆中使用的电池系统，该电池系统包括多个电连接的锂电池。在一个实施例中，电池系统包括模块，该模块包括多个(例如10个)串联地电连接的电池。在另一个实施例中，所述模块可以通过连接器连接到电线或电缆上，从而将该模块连接到另一模块或者车辆电气系统。

即便如此，现有的实心动力电池的输出功率特性还是无法满足某些高端领域的需求，以至于工程师只能通过减小单体电池的容量、间隙布置、强制通风来获得所需的高输出功率特性，最为直接的一个例子就是美国特斯拉汽车公司(Tesla Motors)在2008年3月开始量产的电动汽车“Tesla Roadster”，为了达到4s内从静止加速到100km/h的要求，其电池组所使用的单体电池为目前最为成熟的18650型锂离子电池，每辆车使用了多达6831个的18650型锂离子电池。这样做的代价无疑是大幅度增加了电源管理系统的复杂程度、电池组装配和维护的复杂程度以及整个电源系统的可靠性。

在未来的数年间，随着动力电池产品成本的进一步降低，当我们继续向电站储能和调峰、电网滤波、电力机车应急电源等领域拓展动力电池产品的时候，对于他们提出的、高达MW级别的功率要求，使用单体容量在100Ah以下的单体电池进行组合几乎是无法想象的。

作为一种改进手段，US 5501916A公开了一种单体电池，其电池芯体中具有通孔，构成电池壳体的盖体直接地或经由与其热连通的铝板与电池芯体的通孔的侧壁的至少一部分紧密贴合，由此可改善单体电池内部的散热问题。

但是，应该指出，上述专利中提到的增加通孔并不是解决散热问题的关键所在。解决散热问题的关键在于控制电池芯体的最大厚度，因此，增加一个通孔的方式虽然起到了减小电池芯体最大厚度的作用，但是，当单体电池容量增大到300Ah及以上或者实心电池芯体最大厚度大于或等于100mm时，由于电池安全性和倍率特性对电池芯体的最大厚度产生的限制，简单地增大通孔直径或者增加通孔数量在解决电池内部的散热问题的同时带来了其它方面的问题，例如，增大通孔就增加了通孔内的无效体积，降低了单体电池和电池组整体的能量密度和功率密度，而增加通孔数量又无疑增加了制造难度和制造成本。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种既能够有效解决散热问题又具有大容量、高安全性、高能量密度以及高功率密度的电池产品及其制造方法，以便克服现有技术中的动力电池的上述缺陷。

为此，本发明的一方面涉及一种能够简便、快速和低成本地制造组合电池或电池组的方法。根据本发明的制造组合电池的方法包括以下步骤：(a)制造多个单体电池；(b)将所述多个单体电池以一个安插在另一个内的方式相互嵌套设置；和(c)使所述多个单体电池相互并联或串联电连接。由此可见，用根据本发明的方法制得的电池产品是包括多个单体电池的组合电池或电池组。

在一种有利构型中，所述步骤(a)包括制造多个带有通孔的环形单体电池，其中每个环形单体电池包括限定所述通孔的内侧壁、限定所述环形单体电池的外周边的外侧壁以及位于内侧壁和外侧壁之间的芯体；所述步骤(b)包括将所述多个环形单体电池以一个安插在另一个的通孔内的方式相互嵌套设置。