[发明专利]单片抗压缩棱形电池单体

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池组，且更具体地，涉及一种包括棱形重复框架组件的电池组。

背景技术

已经提出将电池单体作为用于电动车辆和其它各种应用的清洁的、高效的且对环境负责的电源。一类电池单体被称作锂离子电池。锂离子电池是可再充电的，并可以形成为各种各样的形状和尺寸，从而有效地在电动车辆中填充可用的空间。例如，电池单体可以在形状上是棱柱形的，从而有助于电池单体的堆叠。多个单独的电池单体可以设置在电池组中，从而提供用于操作电动车辆的足够的电量。

已知的是，诸如锂离子电池单体的电池单体在操作期间以及当充电时由于充电循环而产生热。当过热或者另外地暴露于高温环境时，不期望的效果会影响锂离子电池的操作。冷却系统通常随锂离子电池组应用以防止不期望的过热状况。冷却系统可以包括夹在电池组的单个电池单体之间的冷却板或散热片。冷却系统可以具有与电池单体处于热传递关系的冷却剂流经的通道。

电池单体和冷却系统通常设置在形成电池组的重复单元的重复框架组件内。将重复单元进行堆叠并压缩，从而形成组装的电池组。通常需要将电池单体和冷却系统压缩在电池组内，以形成用于将冷却剂传送到冷却系统的足够的密封。电池单体和冷却系统通常由设置为穿过电池组的重复框架组件的压缩螺栓来压缩。

重复框架组件通常由塑料形成，从而使组装的电池组的质量最小化。然而，用于框架所采用的塑料材料通常经不住电池组的组装和操作所需的负荷。因此，通常将金属压缩限制件插入到重复框架组件中，以与压缩螺栓协作。普通的压缩限制件由黄铜或钢形成。作为具体示例，已知的是使用36000系列黄铜或1018系列钢。还已知的是使用加铅黄铜。金属压缩限制件通常通过热插入而安装在重复框架组件中。

压缩限制件的使用在电池组的操作期间保持重复框架组件的结构完整性。然而，金属压缩限制件必须与重复框架组件分立地机加工。高清洁度对于电池组来说是期望的，并且机加工的金属压缩限制件会在插入过程期间不期望地将诸如金属片的碎片引入到电池组中。金属压缩限制件还会随时间而氧化，并进一步污染电池组。用于安装金属压缩限制件的热插入装置的使用也增加了电池组组件的复杂度。

一直需要一种用于电池组的棱形重复框架组件，其在保持重复框架组件的结构完整性的同时有助于电池组的压缩。

发明内容

根据本发明，意外地发现了一种用于电池组的棱形重复框架组件，其在保持重复框架组件的结构完整性的同时有助于电池组的压缩。

本发明的重复框架组件包括由基体聚合物形成的主体。所述基体聚合物的性能使得所述电池组的组装和功能所需的负荷不是设计允许的。所述重复框架组件还包括由工程化聚合物形成的压缩限制件，其抵御由组装过程施加的负荷和力以及来自操作中的车辆的频率输入、蠕变和热膨胀。所述基体聚合物用作对所述工程化聚合物的结构支撑，并且所述工程化聚合物用作所述重复框架组件的抗压缩元件。

所述压缩限制件沿插入栓或压缩杆的路径轴向地放置。所述压缩限制件可以与所述基体聚合物一起共注射。共注射工艺具有某些优点，包括：1）通过消除通常随金属压缩限制件执行的热插入工艺而使工艺改善；2）消除了热安装装置的需要；3）通过去除通常与聚合物的金属压缩限制件相关联的碎片和污染而提高了清洁度；4）提高了用于生产重复框架组件的周期时间；以及5）通过去除铅，改善了环境优点。

在第一实施例中，一种用于电池组的棱形重复框架组件包括由第一聚合物形成的主体。所述主体具有形成在其中的孔。中空的压缩限制件由第二聚合物形成。所述压缩限制件设置在所述主体的所述孔中，并允许压缩杆设置为穿过所述压缩限制件。所述第二聚合物构造为经得起在所述电池组的组装期间的力和在所述电池组的操作期间的频率输入。

在另一实施例中，一种电池组包括多个棱形电池单体、多个冷却元件、多个压缩杆和如在上文中描述的棱形重复框架组件。所述电池单体被构造为由电化学反应产生电流。所述冷却元件中的一个冷却元件被设置为与每个电池单体相邻。所述冷却元件被构造为将所述电池单体保持在期望的温度范围内。所述多个压缩杆被构造为压缩所述电池单体和所述冷却元件。所述压缩杆中的一个压缩杆被设置为穿过所述压缩限制件，并向所述电池组施加压缩负荷。

在其它实施例中，一种用于制造用于电池组的棱形重复框架组件的方法包括步骤：提供由第二聚合物形成的中空的压缩限制件，所述第二聚合物被构造为经得起在所述电池组的组装期间的力和在所述电池组的操作期间的频率输入；围绕所述中空的压缩限制件由第一聚合物形成主体，所述压缩限制件设置在所述主体的孔中。

本发明还提供如下方案：