CN100588020C - 二次电池和电池组件 - Google Patents

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Abstract

根据本发明一个实施例的电池组件，包括：多个单元电池，每个包括用于保护该单元电池的保护电路；电连接到该单元电池的电池管理系统。每个单元电池进一步包括用于覆盖该保护电路的模制件，以及要连接每个保护电路的、从各自模制件向外突出的正端子和负端子。根据本发明另一个实施例的二次电池，包括：具有正电极、负电极和置于所述正负电极之间的隔板的电极组；用于容纳该电极组的壳体；用于密封该壳体的盖部件；电连接所述正电极和负电极的保护电路；用于覆盖该保护电路的模制件；电连接该保护电路的正端子和负端子。

Description

二次电池和电池组件
技术领域
本发明涉及二次电池和电池组件，更准确地说，涉及由电连接多个单元电池而构成的电池组件，以及在电池组件中作为单元电池使用的二次电池。
背景技术
近来，使用高能量密度无水电解液的高输出二次电池已经得到了发展。高容量二次电池由多个高功率二次电池串联连接而构成，从而能够用于驱动电机，比如需要高电功率的电动车或混合电动车。
这样的高容量二次电池(′电池组件′)包括多个通常串联连接的二次电池(′单元电池′)。
每个单元电池包括：具有正电极、负电极和置于正负电极之间的隔板的电极组；具有用于容纳该电极组的空间的壳体；与该壳体结合以密封该壳体的盖部件；从盖部件向上突出、并且分别与电极组中的正电极和负电极电连接的正负端子。
当棱柱电池用作单元电池时，棱柱电池通常以一个单元电池的正负端子与相邻单元电池的正负端子相互交替而布置在电池组件中。同样，相邻单元电池的正端子和负端子通过导体相互连接，以形成电池组件。
一个电池组件包括几个至几十个单元电池。由于这些单元电池产生热量，电池组件包括用于散去每个单元电池中产生的热量的冷却结构、安全装置以及系统电路，所以电池组件的体积增加。
另外，具有多个单元电池的电池组件配备有附加的电池管理系统(′BMS′)，限制输入或输出电流，以防止各自单元电池的过充电、过放电、过电流、超压以及过热。
但是，在常规结构中，BMS具有用于在单元电池的异常操作中保护单元电池的保护电路，以及用于控制单元电池的充电或者放电、从而在充电或放电时可以向单元电池施加合适的电流的电路。所以，常规BMS电路结构复杂，并且难以设计。特别是，在电池组件需要高容量以用于电动车或混合电动车的情况下，单元电池的数量增加，因此需要简化BMS。
发明内容
在本发明的一个示范实施例中，提供一种能够简化BMS电路结构、提高稳定性，并且简化结构的二次电池和电池组件。
在本发明的示范实施例中，该电池组件包括：多个单元电池，每个具有带有正电极、负电极和置于所述正负电极之间的隔板的电极组；用于容纳该电极组的壳体；用于密封该壳体的盖部件。每个单元电池进一步包括用于保护该单元电池的保护电路。电池管理系统电连接到所述多个单元电池。
每个单元电池可以进一步包括用于覆盖该保护电路的模制件。在这种情况中，要连接该保护电路上的正端子和负端子可以从该模制件突出。
该电池管理系统可以在多个单元电路的上方。在一个实施例中，形成整体表面模制件，以覆盖在多个单元电池上方的该电池管理系统。
另外，在一个实施例中，该电池管理系统在所述多个保护电路上方，形成整体表面模制件，以覆盖所述多个保护电路和该电池管理系统。
在本发明的另一个示范实施例中，二次电池包括：具有正电极、负电极和置于所述正负电极之间的隔板的电极组；用于容纳该电极组的壳体，用于密封该壳体的盖部件；电连接在所述正电极和负电极上的保护电路；电连接在该保护电路上的正端子和负端子。
二次电池还可以包括覆盖该保护电路的模制件。模制件可以由树脂可固化材料制成，比如环氧树脂。该模制件和保护电路可以在盖板上方。在一些实施例中，二次电池可以用于电动车或混合电动车。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示范实施例，本发明的上述和其它特征将变得更清楚，其中：
图1为根据本发明实施例的二次电池的截面图；
图2为根据本发明第一实施例的电池组件的透视图；
图3为根据本发明第二实施例的电池组件的侧面图；
图4为根据本发明第二实施例的电池组件的透视图；
图5为根据本发明第三实施例的电池组件的透视图；以及
图6为根据本发明第三实施例的电池组件的透视图。
具体实施方式
以下参照附图更充分地描述本发明，其中附图中表示出本发明的示范实施例。
参见图1，单元电池2包括：具有正电极4、负电极6和置于正负电极之间的隔板8的电极组10；一端开口以容纳该电极组10和电解液的壳体12；在壳体12的开口上端、用于密封该壳体12的盖部件14；在盖部件14上方、用于保护该电池的保护电路16；用于覆盖该保护电路16的模制件18。
模制件18附在该盖部件14外侧上面覆盖保护电路16，并且整体连接单元电池2和保护电路16。也就是说，模制件18将单元电池2和保护电路16结合成一个单元。
模制件18由液体树脂固化(cure)而成。特别是，通过在具有保护电路16的盖部件14上涂覆液体树脂，固化涂覆的液体树脂和保护电路16，可以在盖部件14上形成模制件18。任何合适的树脂材料，只要可以在常温下固化并且不影响电池的性能，都可以用作形成模制件18的树脂。在一些实施例中，可以使用环氧树脂或热塑树脂。
电极组10卷绕成胶卷(jellyroll)形状，并且在棱柱壳体12内。分别连接正集电板20和负集电板22的正电极4的无涂层区域41和负电极6的无涂层区域61，沿每个正负电极4和6的一端形成。但是，本发明并不局限于这种结构。
电极组10为胶卷类型的电极组，其中，正电极4和负电极6分别包括在集电板上涂有活性物质的涂层区域，当正电极4和负电极6和置于正负电极之间的隔板8一起层叠时，它们螺旋卷绕。正电极4的无涂层区域41和负电极6的无涂层区域61，分别在电极组10的两端相对布置。
假设上述结构中的壳体12是垂直竖立的，因此盖部件14在壳体12上方，正电极4的无涂层区域41焊接在正集电板20上并朝上，负电极6的无涂层区域61焊接在负集电板22上并朝下。
盖部件14包括接触壳体12的负极板24，以及由垫圈26与负极板24绝缘开的中间端子30，中间端子30连接正电极引线28。正端子30通过正电极引线28电连接正极板20，并且负极板24由壳体12电连接负极板22。
保护电路16在盖部件14上方，并在它的外面具有正端子32和负端子34。保护电路16的正端子通过第一引线36电连接中间端子30，负端子通过第二引线38电连接负极板24。另外，在单元电池2运行异常时，保护电路16通过电路控制方法断开单元电池2的电连接，以保护单元电池2。
图2表示由多个具有上述结构的单元电池2布置构成的电池组件40。电池组件40包括多个单元电池2，并且BMS 42电连接单元电池2。在每个单元电池2中，在壳体12的一侧提供保护电路16，并且模制件18形成在保护电路16上。
各自的单元电池2以规则间距在形成电池组件40外形的外壳(未示出)中布置，并且电连接连接元件44。这些单元电池2电连接到BMS42，而且它们的运行受BMS42控制。
BMS42具有限制输入和/或输出电流的电路结构，以防止电池组件40的过充电、过放电、过电流、超压以及过热。在该实施例中，因为组成电池组件40的每个单元电池2具有自身的保护电路16，所以BMS42的电路设计中，可以不包括保护单个单元电池2的电路结构。
也就是说，因为保护电路16分别提供在每个单元电池2中，并且被模制件18覆盖，所以BMS42中可以不包括保护电路16的结构。这样BMS42的电路结构可以得到简化。
如图3和4所示，可以利用树脂浇铸将BMS与单元电池集成。根据本发明第二实施例的电池组件46包括：多个单元电池2′；与单元电池2′的上部结合的BMS48；在单元电池2′上方覆盖BMS48的整体表面模制件50。在每个单元电池2′中，提供用于保护每个单元电池2′的保护电路16，并且模制件18形成在保护电路16上。BMS48和单元电池2′相互电连接。
BMS48具有板的形状，并且具有多个装配孔481，正电极32和负电极34分别与它们配合。这使BMS48与以规则间距布置的多个单元电池2′，在这些单元电池2′的上方结合。
在BMS48上涂覆液体树脂之后，通过固化液体树脂形成整体表面模制件50。整体表面模制件50由与每个单元电池2′上提供的模制件18相同的材料制成。这使得多个单元电池2′、BMS48和整体表面模制件50结合成一个整体，以形成电池组件46。
这样，在各自的单元电池2′中，分别提供模制件18，以保护各自的保护电路16，整体表面模制件50将BMS48安装在多个单元电池2′的上部。因此，电池组件46具有置入内部的BMS48，并且多个单元电池2′和BMS48封装成一体，这样电池组件的结构可以简化。
参见图5和6，根据本发明的第三实施例的电池组件52，包括：多个各自具有保护电路16的单元电池2″、在单元电池2″的保护电路16上方，并且电连接单元电池2″的BMS48；在单元电池2″上方形成的整体表面模制件50，以覆盖单元电池2″的保护电路16和BMS48。
在第三实施例中，多个单元电池2″和BMS48可以由整体表面模制件50封装成一体，而不用为每个单元电池2″提供单独的模制件。
如上所述本发明示范实施例中的电池组件40、46和52，可以有效地用作需要高输出和高容量特点的电动车或混合电动车的电池。
如上所述，因为BMS不需要用于保护单个单元电池的电路结构，所以BMS的电路结构可以简化。另外，构成电池组件的各个单元电池可以封装成一体，以简化和标准化电池组件。此外，因为保护电路提供在每个单元电池中，并可以由模制件覆盖，所以提高了单元电池的稳定性。
尽管以上详细描述了本发明的某些具体示范实施例，但是应该意识到，对于本领域技术人员而言，基于附上的权利要求及其等同所定义的本发明，各种变化和/或修改是明显的。

Claims (15)

1、一种电池组件，包括：
多个单元电池，每个包含具有正电极、负电极和置于所述正负电极之间的隔板的电极组；用于容纳该电极组的壳体；用于密封该壳体的盖部件，该盖部件包括接触壳体的负极板以及由垫圈与负极板绝缘开的中间端子；
提供在每个单元电池中用于保护该单元电池的保护电路；以及
电连接到所述多个单元电池的电池管理系统；
其中，对于每个单元电池，该保护电路位于盖部件上方并具有与中间端子电连接的正端子和与负极板电连接的负端子；
并且，该保护电路由模制件覆盖，使得单元电池和保护电路结合成一体。
2、如权利要求1的电池组件，其中要连接到该保护电路上的正端子和负端子从该模制件突出。
3、如权利要求1的电池组件，其中该电池管理系统在所述多个单元电池的上方。
4、如权利要求3的电池组件，进一步包括用于覆盖该电池管理系统的整体表面模制件。
5、如权利要求1的电池组件，其中该电池管理系统在所述多个保护电路的上方。
6、如权利要求5的电池组件，进一步包括用于覆盖所述多个保护电路和在所述多个单元电池上方的电池管理系统的整体表面模制件。
7、如权利要求1的电池组件，其中所述多个单元电池是被配置用在电动车中的二次电池。
8、如权利要求1的电池组件，其中所述多个单元电池是被配置用在混合电动车中的二次电池。
9、如权利要求1的电池组件，其中该模制件由树脂可固化材料制成。
10、如权利要求1的电池组件，其中该模制件由环氧树脂制成。
11、一种二次电池，包括：
具有正电极、负电极和置于所述正负电极之间的隔板的电极组；
用于容纳该电极组的壳体；
用于密封该壳体的盖部件，该盖部件包括接触壳体的负极板以及由垫圈与负极板绝缘开的中间端子；
电连接到所述正电极和负电极上的保护电路；以及
电连接到该保护电路上的正端子和负端子；
其中，该保护电路位于盖部件上方并具有与中间端子电连接的正端子和与负极板电连接的负端子；
并且，该保护电路由模制件覆盖，使得该电池和保护电路结合成一体。
12、如权利要求11的二次电池，其中该模制件由树脂可固化材料制成。
13、如权利要求11的二次电池，其中该模制件由环氧树脂制成。
14、如权利要求11的二次电池，其中该二次电池被配置用在电动车中。
15、如权利要求11的二次电池，其中该二次电池被配置用在混合电动车中。
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