[发明专利]用于储能装置的端子布置

说明书

一种电池组，包括电池单元的二维或三维阵列，每个电池单元具有多边形（即，矩形）形状和“三侧面和一侧面”端子构型。在一些实施例中，所述端子构型允许简单地通过改变电池单元相对于相邻电池单元的取向并施加压力以维持接触来以任何构型、串联地、并联地或串并联地电连接电池单元。对于矩形电池单元形状，这通过以下方式实现：在电池单元的三个相应侧面上设置三个带同性电荷的端子（诸如，正）和在电池单元的第四侧面上设置一个带相对电荷的端子（诸如，负），同时在电池单元的两个端表面上维持中性电荷。

技术领域

本发明涉及用于储能装置（诸如，电池单元或电池模块）的端子布置，其中所述装置具有矩形壳体，所述矩形壳体具有相对的端部和四个侧面，并且其中一个端子与壳体的一个侧面相关联，且另一个端子与壳体的其余三个侧面相关联。

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。这些电池单元可具有各种壳体构型，包括棱柱形、圆柱形和袋型。这些电池单元布置成堆叠并且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。

一些当前的棱柱形电池单元具有位于电池单元壳体的顶部上的两个端子。一些当前袋型电池单元具有两个端子。在一些情况下，袋型电池单元的两个端子位于袋的一个边缘上，同时在其他情况下，袋型电池单元的一个端子设在袋的分开的边缘上。圆柱形电池单元通常在圆柱形电池单元壳体的相对端部中的每一者上具有端子。这些端子构型限制了电池单元能够在组中取向的方式（即，端子约束组设计选项）。另外，当前电池组使用机械的电池单元之间的电连接（例如，经由母排、电缆、紧固件等）以及连接过程（例如，激光焊接、超声波焊接等），以将电池组的电池单元端子连接到彼此、连接到次级系统和外部负载以及促进在拐角和障碍物周围对电路进行布线。这些部件以及用于制造和安装这些部件的过程是昂贵的。此外，这些部件消耗电池组内侧大比例的可用空间。例如，在一些电池组中，活性材料（其中活性材料指代阳极、阴极和电极组件的隔膜）的体积仅构成电池组的总体积的大约33%。期望增加电池组内活性材料的量，以为给定的电池组体积提供增加的能量输出。

发明内容

在一些方面中，电池单元包括：矩形电池单元壳体，其包括六个正交侧面，这六个表面一起限定密封的内部空间；以及电极组件，其安置在内部空间内。电极组件包括第一电极，其对应于第一电极性；以及第二电极，其对应于与第一电极性相对的第二电极性。电池单元包括：第一端子，其电连接到第一电极；以及第二端子，其电连接到第二电极。第一端子的一部分配置成在电池单元壳体的三个相邻侧面上安置于电池单元壳体的外表面上，并且第二端子的一部分在与这三个相邻侧面中的一个相邻的第四侧面上安置于电池单元壳体的外表面上。

电池单元可包括以下特征中的一个或多个：矩形电池单元壳体是立方形，且包括：第一端部；相对的第二端部；第一侧面；第二侧面，其邻接第一侧面；第三侧面，其邻接第二侧面并且与第一侧面相对；以及第四侧面，其邻接第三侧面和第一侧面。第四侧面与第二侧面相对。第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面中的每一者均在第一端部与第二端部之间延伸。第一端子的该部分安置于电池单元壳体的第一侧面、第二侧面和第四侧面的外表面上，并且第二端子的该部分安置于电池单元壳体的第三侧面的外表面上。第一端子的该部分安置于电池单元壳体的第一端部的外表面上，并且第二端子的该部分安置于第一侧面、第二端部和第二侧面的外表面上。电池单元是袋型电池单元。电池单元是棱柱形电池单元。电池单元具有第一尺寸、第二尺寸和第三尺寸，其中，第二尺寸和第三尺寸中的每一者均是第一尺寸的偶数倍。第一端子和第二端子是导电材料的细长条带。第一端子包括导电材料的条带，所述条带缠绕在电池单元壳体的三个侧面上。第一端子是导电材料的条带，其符合电池单元壳体的外表面的形状。第一端子和第二端子中的每一者均是具有内表面和外表面的导电带，第一端子的内表面面向第一侧面、第二侧面和第四侧面并安置于这些侧面的部分上，并且第二端子的内表面面向第三侧面并安置于第三侧面的部分上。电池单元的至少一个侧面配置成电中性。