[发明专利]电极堆叠约束件

说明书

一种袋型电池单元，包括大体矩形的电池单元壳体，其由金属层压膜形成；电极组件，其被密封在电池单元壳体内；以及弹性约束件，其环绕电极组件的板堆叠。

技术领域

本发明涉及袋型电池单元，其包括电极板的堆叠布置；以及弹性约束件，其环绕电极板以提供促进制造和安装的结构完整性。

背景技术

电池组为范围从便携式电子设备到可再生能源系统和环境友好车辆的各种技术提供功率。例如，混合动力车辆（HEV）结合内燃发动机使用电池组和电动马达以提高燃料效率。电池组由多个电池模块形成，其中每个电池模块包括若干电化学电池单元。这些电池单元布置成二维或三维阵列，并被串联或并联地电连接。同样地，电池组内的电池模块被串联或并联地电连接。

已出现不同的电池单元类型以便应对非常广泛的多种安装情形的空间需求，并且汽车中所使用的最常见的类型是圆柱形电池单元、棱柱形电池单元和袋型电池单元。关于电池单元壳体，例如，圆柱形电池单元和棱柱形电池单元中的每一种均具有通常由金属或塑料制成的刚性壳体，而袋型电池单元由层压膜材料制成的柔性外包件环绕，所述柔性外包件密封实际电池空间以与环境隔绝。

一些常规袋型电池单元的厚度受到许多因素的限制。这些因素中的一个与使用金属层压膜以形成袋有关。例如，金属层压膜提供具有最小结构稳定性的稍许柔性的密封容器。结果，一些常规袋型电池单元不能够适应将提供大电极板堆叠的高电极板数目。

发明内容

一种袋型电池单元包括：电极组件，其连同电解液一起密封在袋型金属层压膜电池单元壳体内以形成功率生成和存储单元。电极组件是“堆叠式”电极组件，其包括一系列堆叠的正电极板，所述正电极板与负电极板交错并且通过中间隔板分离。袋型电池单元还包括环绕板堆叠的弹性约束件。所述弹性约束件作用以维持堆叠的板呈期望的对齐并处于堆叠构型，以及沿堆叠方向（例如，垂直于板的作用表面的方向）施加压缩力。由于板堆叠受到约束，因此降低了形成包括大量板对（例如，大于100个板对）的高的电极板堆叠的复杂性。这能够与一些常规袋型电池单元相比较，其中在常规袋型电池单元中，堆叠的板不被束缚并且电极板堆叠包括近似60个板对并达到约20 mm的最大高度。另外，由于约束件是弹性的，因此约束件在保持堆叠处于期望的构型的同时适应在电池单元充电和放电期间发生的板堆叠沿堆叠方向的生长。

在一些实施例中，弹性约束件包括一对非传导性端帽，其环绕板堆叠的相对端部并且经由一个或多个非传导性弹性构件连接在一起。约束件弹性地束缚电极堆叠以便易于处理、操纵和增加结构完整性，同时根据需要准许板堆叠生长。

约束件辅助制造袋型电池单元并向袋型电池单元提供增加的整体结构完整性。增加的结构完整性相应地增加电池单元的耐撞性（crash worthiness），促进电池组或模块内的安装和密堆积，并消除对于单独的外框架的需求。约束件束缚电池单元电极堆叠，同时仍允许在充电和放电事件期间电极堆叠的扩张。采用约束件的另外的优点包括适应相比于一些常规袋型电池单元更大数量的板对的能力，由此能够相对于一些常规袋型电池单元的高度增加所述袋型电池单元高度。这导致电池单元、模块和电池组的增大的能量密度。另外，包括约束件的袋型电池单元需要用于电池组和电池模块的更少的结构材料，这相应地减少电池组和电池模块的质量和成本。

附图说明

图1是包括袋型电池单元的阵列的电池组的分解透视图。

图2是袋型电池单元的透视图。

图3是如跨越图2的线3-3所见的图2A的袋型电池单元的示意性横截面视图。

图4是与弹性约束件组装在一起的电极组件的透视图。

图5是图4的电极组件的透视图。

图6是图4的弹性约束件的透视图。

图7是与替代性弹性约束件组装在一起的电极组件的透视图。

具体实施方式