專利名稱：具有交錯方向結(jié)構(gòu)的二次電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有交錯方向結(jié)構(gòu)的二次電池組，更具體地，涉及包括多個電池盒的二次電池組，每個電池盒具有多個安裝在其中的單元電池，該電池盒以一個在另一個之上的方式堆疊，以使得當電池盒彼此電連接時，相鄰電池盒的電極端子不在同一平面上，因此，在電池盒之間實現(xiàn)了簡單、安全的電連接。
背景技術(shù)：
近來，能充電和放電的二次電池已經(jīng)被廣泛用作無線移動裝置的能源。此外，作為電動車和混合電動車的電源，二次電池引起了較多關(guān)注，開發(fā)電動車和混合電動車是為了解決很多問題，如由現(xiàn)有的使用化石燃料的汽油車和柴油車引起的空氣污染。
小型移動裝置使用一個或多個單元電池，例如每個裝置采用三個或四個單元電池。另一方面，例如車輛的中型或大型裝置使用電池組作為所需的高輸出、大容量的電池，其中所述電池組包括多個相互電連接的單元電池。
通常，相互串聯(lián)或并聯(lián)的多個單元電池安裝在電池盒內(nèi)，多個這樣的電池盒相互電連接。這樣，就形成了電池組。
圖1示出了電池盒的典型結(jié)構(gòu)的透視圖，該電池盒具有四個安裝在其中的單元電池。
參照圖1，電池盒100包括彼此相連的一對框120和122。當框120和122彼此分離時，單元電池200和201位于框120和122的電池間隔130中，然后當框120和122相互連接之后，單元電池200和201就牢固地固定在框120和122的電池間隔130中。單元電池200具有電極引線(未示出)，其通過位于電池盒100上部的匯流線140電連接到相鄰單元電池201的電極引線上。如圖1所述，單元電池200和201相互串聯(lián)，不過單元電池也可相互并聯(lián)。單元電池電連接到分別突起在電池盒10上端的相對側(cè)的陰極端子150和陽極端子160上。
圖2示出了常規(guī)電池組中電池盒的電連接的典型圖。
參照圖2，多個單元電池(未示出)以如圖1所示的相同的方式安裝在各電池盒101、102、103……110中。電池盒101在其上端的相對側(cè)設(shè)有陰極端子151和陽極端子161。為了實現(xiàn)電池盒101、102、103……110之間的電連接，第一電池盒101堆疊在第二電池盒102上，同時第一電池盒101和第二電池盒102相互面對，以使第一電池盒101的陰極端子151鄰接到第二電池盒102的陽極端子162。電池盒101、102、103……110之間的電連接由匯流條170實現(xiàn)。匯流條170通過焊接固定到電池盒的各端子上。同樣地，第二電池盒102堆疊在的第三電池盒103上，同時第二電池盒102和第三電池盒103相互面對，以使第二電池盒102的陰極端子152鄰接到第三電池盒103的陽極端子163。以同樣的方式，其它電池盒104……110以一個在另一個之上的方式堆疊，以使得電池盒104……110彼此面對。第一電池盒101的陽極端子161和最后的電池盒110的陰極端子150連接到電池管理系統(tǒng)(BMS)，其未在圖中示出。如上所述，電池盒101、102、103……110一個堆疊在另一個之上的方式堆疊，同時電池盒101、102、103……110彼此面對，這樣完成了具有多個彼此相互串聯(lián)的單元電池的高輸出電池組300。
然而，由于相鄰兩個電池盒(例如電池盒101和102)的端子151和162之間的連接長度非常短，而且端子連接部分(第一連接部分)401和另一端子連接部分(第二連接部分)402之間的距離也非常短，因此具有上述結(jié)構(gòu)的電池組300存在下列問題，其中所述端子連接部分(第一連接部分)401用于連接相鄰電池盒101和102的端子，以及端子連接部分(第二連接部分)402用于連接相鄰電池盒103和104的端子。
首先，難以連接端子。各電池盒的厚度與單元電池的厚度幾乎相等。結(jié)果，當電池盒以一個在另一個之上的方式堆疊時，相鄰電池盒的端子之間的連接長度非常短。因此，連接彼此非常接近的端子的工藝，以及在不影響相鄰端子連接部分的情況下形成端子連接部分的工藝是耗時的，且要求較高的精度，因此顯著地降低了電池組的生產(chǎn)效率。
第二，當端子使用電線相互連接時，電池組的結(jié)構(gòu)非常復雜。而且由于電線可以相互連接，因此電線之間產(chǎn)生了干擾。
第三，端子連接部分是連接在電池組的一側(cè)上。結(jié)果，第二端子連接部分必須形成在第一端子連接部分的附近。因此，電擊的可能性非常大。
如上所述，常規(guī)電池組在結(jié)構(gòu)上存在很多問題，因此，需要具有解決上述問題的新結(jié)構(gòu)的電池組。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是完全消除現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題和過去提出的技術(shù)問題。
本發(fā)明人已進行了各種試驗和研究，發(fā)現(xiàn)當?shù)谝缓偷诙姵睾幸砸粋€在另一個之上的方式堆疊由此使第一和第二電池盒的電極端子之間的方向夾角為90度或更大時，與第二電池盒鄰接的第三電池盒的電極端子與第一電池盒的電極端子的方向相同，第一和第三電池盒的、在相同方向排列的電極端子彼此電連接，第二電池盒和第四電池盒的電極端子彼此電連接，該第四電池盒以與第二電池盒相同的方向排列并鄰接第三電池盒，所連接的端子之間的連接長度和端子連接部分之間的距離增加了一個電池盒的厚度，而且端子連接部分沒有集中在電池組的一側(cè)上，因此，電池組易于制造，提高了生產(chǎn)效率，并且顯著改善了制造電池組過程中安全性。
根據(jù)本發(fā)明，上述和其它目的可通過這樣實現(xiàn)提供電池組，其包括多個以一個在另一個之上的方式堆疊且相互電連接的電池盒，其中該電池盒以交錯方向的方式堆疊，其中，與電池盒的第一個相鄰接的電池盒的第二個的電極端子相對于電池盒的第一個的電極端子以90度或更大的角度排列，與電池盒的第二個相鄰接的電池盒的第三個的電極端子以與電池盒的第一個的電極端子相同的方向排列，以及其中所述電池盒的第一個的電極端子分別電連接到電池盒的第三個的電極端子，電池盒的第二個的電極端子分別電連接到電池盒的第四個的電極端子，并且電池盒的最后一個的電極端子分別電連接到電池盒的相鄰一個的電極端子。
更優(yōu)選的，相鄰電池盒的電極端子之間的方向角為180度。在這種情況下，第一電池盒和第二電池盒以一個在另一個之上的方式堆疊，以使第二電池盒的前部和第一電池盒的后部相鄰。這樣容易地形成了交錯180度方向的電池盒。
電池組中堆疊的電池盒的數(shù)量沒有特別的限制。根據(jù)需要的電池輸出來決定電池盒的數(shù)量。例如，可以按照一個在另一個之上的方式堆疊4-20個電池盒來組成電池組。
同樣地，電池盒的結(jié)構(gòu)也沒有限制，只要多個單元電池安裝在各電池盒中且單元電池相互電連接即可。各電池盒中安裝的單元電池的數(shù)量沒有特別的限制。安裝在各電池盒中的單元電池可以是串聯(lián)連接，或者在串聯(lián)連接后并聯(lián)連接。優(yōu)選單元電池相互串聯(lián)。
安裝在各電池盒中的單元電池是可充電和放電的電池。優(yōu)選聚集高密度電能的方型電池或袋型電池用作該單元電池。更優(yōu)選采用袋型(pouch-shaped)電池作為單元電池。
各單元電池具有裝在密封電池殼中的陰極、陽極、隔膜和電解質(zhì)。電極組件包括可卷繞的薄膜型陰極和陽極之間的微多孔隔膜，或者由陰極/隔膜/陽極結(jié)構(gòu)的全電池(fullcell)或雙電池(bicell)以一個在另一個之上的方式連續(xù)堆疊。用于陰極和陽極的活性材料沒有特別的限制。優(yōu)選陰極活性材料由具有高安全性的鋰錳基氧化物組成，陽極活性物質(zhì)由碳組成。優(yōu)選的是，單元電池為鋰離子電池或鋰離子聚合物電池。
電池盒的電極端子之間的電連接可采用導電金屬條、電線或印刷電路板實現(xiàn)，它們通過例如焊接、鉚接或螺紋連接而固定到相應的電極端子。電池盒的電極端子的電連接可以為串聯(lián)，或串聯(lián)后并聯(lián)。優(yōu)選的是電池盒的電極端子的電連接為相互串聯(lián)。
以交錯方向方式堆疊的最后一個電池盒(第n個電池盒)電連接到相鄰的電池盒(第n-1個電池盒)。這樣，具有不同方向的電池盒相互電連接，因此形成了電池組。
根據(jù)本發(fā)明的電池組用作高輸出、大容量電源。優(yōu)選地，該電池組用作電動車或混合電動車的電源。


通過下面的詳細描述并結(jié)合附圖，會更清楚地理解本發(fā)明的上述和其它的目的、特征和其它優(yōu)點，其中圖1示出了具有安裝在其中的單元電池的電池盒的透視圖；
圖2示出了常規(guī)電池組中的電池盒的電連接的典型圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電池組中的電池盒的電連接的典型圖；圖4示出了通過以圖3所示的結(jié)構(gòu)堆疊電池盒而組成的電池組的透視圖，其中電池盒是如圖1所示的電池盒。
<主要附圖標記的說明>
100、101、102、103和104電池盒120和122電池盒框150、151、152、153和154陰極端子161、162、163、164和165陽極端子170和171匯流條200和202單元電池300電池組401和402端子連接部分具體實施方式
現(xiàn)在，將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。但是應指出的是，本發(fā)明的范圍不受所述實施方案的限制。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電池組中的電池盒的電連接的典型圖；圖4示出了通過以圖3所示的結(jié)構(gòu)堆疊電池盒而組成的電池組的透視圖，電池盒是如圖1所示的電池盒。為了幫助理解，圖4所示的電池盒沒有互相電連接。
參照圖3和圖4，電池組300包括10個電池盒，它們以交錯180度方向的方式彼此連續(xù)地連接。特別地，第一電池盒101的電極端子151和161和第二電池盒102的電極端子152和162以相反的方向排列。另一方面，第三電池盒103的電極端子153和163與第一電池盒101的電極端子151和161排列在同一方向。同樣地，第四電池盒103的電極端子154和164與第二電池盒102的電極端子152和162排列在同一方向。電極端子的這種交錯方向?qū)λ秒姵睾惺且粯拥?。因此，奇?shù)電池盒101、103、105、107和109的電極端子與偶數(shù)電池盒102、104、106、108和110的電極端子以交錯180度方向的方式排列。
第一電池盒101的陽極端子161連接到電池管理系統(tǒng)(BMS)，其未在圖中示出。第一電池盒101的陰極端子151通過匯流條170連接到第三電池盒103的陽極端子163。第三電池盒103的陰極端子153連接到第五電池盒105的陽極端子165。因此，端子(例如端子151和163)之間的連接長度比圖2中所示的連接長度增加了至少一個電池盒厚度。同樣地，第一端子連接部分401和第二端子連接部分402之間的距離比圖2所示的距離增加了至少一個電池盒厚度。如上所述，電極端子之間的連接長度和端子連接部分之間的距離增加了，因此容易實現(xiàn)電極端子的連接，且將連接件之間的干擾最小化。
當?shù)谝浑姵睾?01、第三電池盒103、第五電池盒105、第七電池盒107和第九電池盒109相互電連接時，第九電池盒109的陰極端子159連接到第十電池盒110的陽極端子160，其位于第九電池盒109的陰極端子159的相反方向上。該連接采用改型的加長匯流條171實現(xiàn)。匯流條171的形狀沒有限制，只要第九電池盒109和第十電池盒110可通過匯流條171彼此電連接即可。
第十電池盒110、第八電池盒108、第六電池盒106、第四電池盒104和第二電池盒102之間的電連接以與上述相同的方式實現(xiàn)。最后，第二電池盒102的陰極端子152連接到BMS(未示出)。
從而，電池盒的端子連接部分分布在電池組300的相對側(cè)，并且因此，電擊的可能性顯著地減少了，且同時能夠容易地制造電池組。
雖然為了說明目的公開了本發(fā)明優(yōu)選實施方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應理解，在不背離如所附權(quán)利要求書公開的本發(fā)明的保護范圍和精神的情況下，各種修改、增加和替換是可行的。
工業(yè)應用性從上面的描述顯而易見的是，將根據(jù)本發(fā)明的電池組構(gòu)造成相鄰電池盒的電極端子以交錯大于或等于90度的方向的方式排列，優(yōu)選的，以交錯180度方向的方式。因此，電連接端子之間的連接長度和端子連接部分之間的距離增加了至少一個電池盒的厚度，所以電池盒之間的連接容易實現(xiàn)且避免了連接件之間的干擾。而且，端子連接部分沒有集中在電池組的一側(cè)，因此顯著減小了電擊的可能性。
權(quán)利要求
1.一種電池組，包括多個電池盒，所述電池盒以一個在另一個之上的方式堆疊，同時所述電池盒相互電連接，其中所述電池盒以交錯方向的方式堆疊，在這種方式中，與電池盒的第一個相鄰接的電池盒的第二個的電極端子相對于電池盒的第一個的電極端子以90度或更大的角度排列，與電池盒的第二個相鄰接的電池盒的第三個的電極端子以與電池盒的第一個的電極端子相同的方向排列，以及其中所述電池盒的第一個的電極端子分別電連接到電池盒的第三個的電極端子，電池盒的第二個的電極端子分別電連接到電池盒的第四個的電極端子，并且電池盒的最后一個的電極端子分別電連接到電池盒的相鄰一個的電極端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組，其中所述相鄰電池盒的電極端子之間的方向角為180度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組，其中每個所述電池盒具有安裝在其中的單元電池，所述單元電池是方型電池或袋型電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電池組，其中所述單元電池是鋰離子聚合物電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組，其中每個所述電池盒具有安裝在其中的單元電池，所述單元電池串聯(lián)連接，或者所述單元電池在串聯(lián)連接后并聯(lián)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組，其中所述電池盒的電極端子之間的電連接由導電金屬條、電線或印刷電路板實現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組，其中所述電池盒的電極端子串聯(lián)連接，或者在所述電池盒的電極端子串聯(lián)連接之后，所述電池盒的電極端子并聯(lián)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組，其中所述電池組用作高輸出、大容量電動車或混合電動車的電源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包括多個電池盒的二次電池組。每個電池盒具有安裝在其中的單元電池。該電池盒以交錯方向的結(jié)構(gòu)順序堆疊，即在該結(jié)構(gòu)中當電池盒彼此電連接時，相鄰電池盒的電極端子不在同一平面上，因此，在電池盒之間實現(xiàn)了簡單、安全的電連接。
文檔編號H01M2/20GK101040398SQ200580034732
公開日2007年9月19日 申請日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月15日
發(fā)明者康柱鉉, 樸正民, 尹汝源, 鄭道陽 申請人:株式會社Lg化學