用于棱柱形电池单元组件的方法和系统与流程

    技术2025-11-04  3



    背景技术:

    1、诸如电池的dc电源是可用于存储和释放电功率的电化学装置,电功率可由电路或电机用于执行工作,诸如用于通信、显示或推进。热量可以通过将电功率转换成化学势能(即电池充电)和将化学势能转换成电功率(即电池放电)的过程生成。

    2、锂电池是一种可再充电的电化学装置,其通过使锂离子在负电极(或阳极)和正电极(或阴极)之间可逆地传递来工作。负电极和正电极位于多孔聚合物分隔件的相对侧上,多孔聚合物分隔件用能够传导锂离子的电解质溶液浸泡。负电极和正电极中的每一者还伴随有相应的集流体。两个电极的集流体通过外部电路连接,该外部电路允许电流在电极之间传递,以电平衡锂离子的迁移。

    3、电池可以由多个电池单元组成,这些电池单元可以串联、并联连接或其组合来提供处于预定电压水平的电功率。电池单元的端子之间的电互连可以经由母线和其他装置来实现。每个互连、母线、接头、端子、附加部分等可能增加阻抗,这可能是不合期望的。棱柱形电池单元可以使用接线片将堆叠的电极连接到电池单元端子。


    技术实现思路

    1、具有较低的电单元电阻以在电池单元中实现更高的功率、更好的热性能和更长的循环寿命存在益处

    2、本文描述的概念包括棱柱形电池单元组件,其中包含在棱柱形容器中的多个电池单元的配置减少或消除了多个电池单元之间的电互连的量,和/或多个电池单元与正极端子和负极端子中的一者或两者之间的电互连的量。本文描述的概念还包括用于棱柱形电池单元组件的设备和相关联的方法,该棱柱形电池单元组件具有用作正极端子和负极端子中的一者或两者的棱柱形容器。

    3、这可以包括无接线片设计,由此电极堆叠的元件直接连结到棱柱形容器的元件,而没有接线片连接。无接线片设计提供了将电极堆叠连结到棱柱形容器侧部、端部、顶部或底部的灵活性,从而使得电路中的电流传导长度更短并导致更低的电阻。这还增加了总线位置的灵活性。无接线片概念也可以用于具有卷绕电池单元的棱柱形电池单元。无接线片布置可以放置在电池电极的长边或电池电极的短边上。当将无接线片布置放置在电池电极的长边上时,它可以缩短电流传导路径,从而导致降低的电阻。

    4、本公开的一个方面可以包括具有棱柱形容器的棱柱形电池单元组件,该棱柱形容器包括由相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分和顶部部分组成的主体部分。电极堆叠由与多个阴极交错的多个阳极组成。多个阳极中的每一个包括第一集流体,其具有沿远离电极堆叠的第一方向延伸的未涂覆的阳极集流体部分,并且其中每个阴极包括第二集流体,其具有沿远离电极堆叠的第二方向延伸的未涂覆的阴极集流体部分,其中第二方向与第一方向相反。第一集流体板连结到多个阳极的第一集流体的未涂覆的阳极集流体部分,并且第二集流体板连结到多个阴极的第二集流体的未涂覆阴极集流体部分。第一端子连结到第一集流体板,并且第二端子连结到第二集流体板。

    5、本公开的另一方面可以包括相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的一者由导电材料制成并被布置为第一端子。

    6、本公开的另一方面可以包括棱柱形容器的相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的一者是电隔离的。

    7、本公开的另一个方面可以包括第一端子被电隔离并布置在棱柱形容器的相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的一者上。

    8、本公开的另一个方面可以包括第二端子被电隔离并布置在棱柱形容器的相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的一者上。

    9、本公开的另一方面可以包括第一集流体板经由激光焊接连结到多个阳极的第一集流体的未涂覆的阳极集流体部分。

    10、本公开的另一方面可以包括第一集流体板经由导电膏连结到多个阳极的第一集流体的未涂覆的阳极集流体部分。

    11、本公开的另一方面可以包括第一集流体板经由钎焊连结到所述多个阳极的第一集流体的未涂覆的阳极集流体部分。

    12、本公开的另一个方面可以包括一种包括棱柱形容器的无接线片棱柱形电池单元组件,该棱柱形容器包括由相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分和顶部部分组成的主体部分。电极堆叠由与多个阴极交错的多个阳极组成,其中分隔件插置在阳极和阴极之间。所述多个阳极中的每一个包括第一集流体,其具有沿远离电极堆叠的第一方向延伸的未涂覆的阳极集流体部分,并且多个阴极中的每一个包括第二集流体,其具有沿远离电极堆叠的第二方向延伸的未涂覆的阴极集流体部分,其中第二方向与第一方向相反。第一端子连结到所述多个阳极的第一集流体的未涂覆的阳极集流体部分;并且第二端子连结到所述多个阴极的第二集流体的未涂覆的阴极集流体部分。

    13、本公开的另一方面可以包括一种用于组装棱柱形电池单元的方法,该方法包括制造棱柱形容器,该棱柱形容器包括由相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分和顶部部分组成的主体部分。制造多个阳极,其中,所述多个阳极中的每一个包括第一集流体,该第一集流体具有沿第一方向延伸的未涂覆的阳极集流体部分。制造多个阴极,其中,所述多个阴极中的每一个包括第二集流体,该第二集流体具有沿第二方向延伸的未涂覆的阴极集流体部分。通过将多个阳极与多个阴极交错,并在其间插置分隔件,形成电极堆叠。沿第一方向折叠未涂覆的阳极集流体部分,并且然后沿第二方向折回未涂覆的阳极集流体部分的一部分。沿第一方向折叠未涂覆的阴极集流体部分,并且然后沿第二方向折回未涂覆的阴极集流体部分的一部分。将所述多个阳极的未涂覆的阳极集流体部分连结到第一端子;并且将所述多个阴极的未涂覆的阴极集流体部分连结到第二端子。

    14、本公开提供了以下技术方案:

    15、1.一种棱柱形电池单元组件,包括:

    16、棱柱形容器,所述棱柱形容器包括由相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分和顶部部分组成的主体部分;

    17、电极堆叠,所述电极堆叠由与多个阴极交错的多个阳极组成;

    18、其中,所述多个阳极中的每一者包括第一集流体,所述第一集流体具有未涂覆的阳极集流体部分,所述未涂覆的阳极集流体部分沿远离电极堆叠的第一方向延伸;

    19、其中,所述多个阴极中的每一者包括第二集流体,所述第二集流体具有其未涂覆的阴极集流体部分,所述阴极集流体部分沿远离所述电极堆叠的第二方向延伸,其中,所述第二方向与所述第一方向相反;

    20、第一集流体板,所述第一集流体板连结到所述多个阳极的第一集流体的未涂覆的阳极集流体部分;

    21、第二集流体板,所述第二集流体板连结到所述多个阴极的第二集流体的未涂覆阴极集流体部分;

    22、第一端子,所述第一端子连结到所述第一集流体板;和

    23、第二端子,所述第二端子连结到所述第二集流体板。

    24、2.根据技术方案1所述的棱柱形电池单元组件,其中,相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的一者由导电材料制成,并被布置为第一端子。

    25、3.根据技术方案2所述的棱柱形电池单元组件,其中,所述相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的所述一者是电隔离的。

    26、4.根据技术方案1所述的棱柱形电池单元组件,其中,所述第一端子被电隔离并布置在相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、所述底部部分或所述顶部部分中的一者上。

    27、5.根据技术方案4所述的棱柱形电池单元组件,其中,所述第二端子被电隔离并布置在相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的一者上。

    28、6.根据技术方案1所述的棱柱形电池单元组件,其中,所述第一集流体板经由激光焊接连结到所述多个阳极的第一集流体的未涂覆阳极集流体部分。

    29、7.根据技术方案1所述的棱柱形电池单元组件,其中,所述第一集流体板经由导电膏连结到所述多个阳极的第一集流体的未涂覆的阳极集流体部分。

    30、8.根据技术方案1所述的棱柱形电池单元组件,其中,所述第一集流体板经由钎焊连结到所述多个阳极的第一集流体的未涂覆阳极集流体部分。

    31、9.一种无接线片棱柱形电池单元组件,包括:

    32、棱柱形容器,所述棱柱形容器包括由相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分和顶部部分组成的主体部分;

    33、电极堆叠,所述电极堆叠由与多个阴极交错的多个阳极组成;

    34、其中,所述多个阳极中的每一个包括第一集流体,所述第一集流体具有未涂覆的阳极集流体部分,所述未涂覆的阳极集流体部分沿远离电极堆叠的第一方向延伸;

    35、其中,所述多个阴极中的每一个包括第二集流体,所述第二集流体具有其未涂覆的阴极集流体部分,所述阴极集流体部分沿远离所述电极堆叠的第二方向延伸,其中,所述第二方向与所述第一方向相反;

    36、第一端子,所述第一端子连结到所述多个阳极的第一集流体的未涂覆的阳极集流体部分;和

    37、第二端子,所述第二端子连结到所述多个阴极的第二集流体的未涂覆阴极集流体部分。

    38、10.根据技术方案9所述的无接线片棱柱形电池单元组件,其中,相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的一者由导电材料制成,并被布置为第一端子。

    39、11.根据技术方案10所述的无接线片棱柱形电池单元组件,其中,所述相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的所述一者连结到所述多个阳极的第一集流体的第一部分。

    40、12.根据技术方案10所述的无接线片棱柱形电池单元组件,其中,所述相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的一者经由激光焊接、钎焊焊接或导电膏中的一种连结到所述多个阳极的未涂覆的阳极集流体部分。

    41、13.根据技术方案10所述的无接线片棱柱形电池单元组件,其中,相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的所述一者是电隔离的。

    42、14.根据技术方案9所述的无接线片棱柱形电池单元组件,其中,所述第一端子被电隔离并布置在相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的一者上。

    43、15.根据技术方案14所述的无接线片棱柱形电池单元组件,其中,所述第二端子被电隔离并布置在相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的一者上。

    44、16.一种用于组装棱柱形电池单元的方法,所述方法包括:

    45、制造棱柱形容器,所述棱柱形容器包括由相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分和顶部部分组成的主体部分;

    46、制造多个阳极,其中,所述多个阳极中的每一个包括第一集流体,所述第一集流体具有沿第一方向延伸的未涂覆的阳极集流体部分;

    47、制造多个阴极,其中,所述多个阴极中的每一个包括第二集流体,所述第二集流体具有沿第二方向延伸的未涂覆的阴极集流体部分;

    48、形成电极叠层,包括将所述多个阳极与所述多个阴极交错;

    49、沿第一方向折叠未涂覆的阳极集流体部分;

    50、沿第二方向折回未涂覆的阳极集流体部分的一部分;

    51、沿第一方向折叠未涂覆的阴极集流体部分;

    52、沿第二方向折回未涂覆的阴极集流体部分的一部分;

    53、将所述多个阳极的未涂覆的阳极集流体部分连结到第一端子;以及

    54、将所述多个阴极的未涂覆的阴极集流体部分连结到第二端子。

    55、17.根据技术方案16所述的方法,其中,将所述多个阳极的未涂覆的阳极集流体部分连结到所述第一端子包括经由第一集流体板将所述多个阳极的未涂覆的阳极集流体部分连结到所述第一端子。

    56、18.根据技术方案16所述的方法,其中,将所述多个阴极的未涂覆的阴极集流体部分连结到所述第二端子包括经由第二集流体板将所述多个阴极的未涂覆的阳极集流体部分连结到所述第二端子。

    57、19.根据技术方案16所述的方法,其中,将所述多个阳极的未涂覆的阳极集流体部分连结到所述第一端子包括将所述多个阳极的未涂覆的阳极集流体部分激光焊接到所述第一端子。

    58、20.根据技术方案16所述的方法,其中,将所述多个阳极的未涂覆的阳极集流体部分连结到所述第一端子包括将所述多个阳极的未涂覆的阳极集流体部分连结到所述棱柱形容器的相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的一者。

    59、以上概述并不旨在代表本公开的每个可能的实施例或每个方面。相反,前述概述旨在说明本文公开的一些新颖方面和特征。当结合附图和权利要求时,本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将从以下对实施本公开的代表性实施例和模式的详细描述中变得显而易见。


    技术特征:

    1.一种棱柱形电池单元组件,包括:

    2.根据权利要求1所述的棱柱形电池单元组件,其中,相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的一者由导电材料制成,并被布置为第一端子。

    3.根据权利要求2所述的棱柱形电池单元组件,其中,所述相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的所述一者是电隔离的。

    4.根据权利要求1所述的棱柱形电池单元组件,其中,所述第一端子被电隔离并布置在相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、所述底部部分或所述顶部部分中的一者上。

    5.根据权利要求4所述的棱柱形电池单元组件,其中,所述第二端子被电隔离并布置在相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的一者上。

    6.根据权利要求1所述的棱柱形电池单元组件,其中,所述第一集流体板经由激光焊接连结到所述多个阳极的第一集流体的未涂覆阳极集流体部分。

    7.根据权利要求1所述的棱柱形电池单元组件,其中,所述第一集流体板经由导电膏连结到所述多个阳极的第一集流体的未涂覆的阳极集流体部分。

    8.根据权利要求1所述的棱柱形电池单元组件,其中,所述第一集流体板经由钎焊连结到所述多个阳极的第一集流体的未涂覆阳极集流体部分。

    9.一种无接线片棱柱形电池单元组件,包括:

    10.根据权利要求9所述的无接线片棱柱形电池单元组件,其中,相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分或顶部部分中的一者由导电材料制成,并被布置为第一端子。


    技术总结
    棱柱形电池单元组件具有棱柱形容器,该容器包括由相对的第一和第二侧部部分、相对的第一和第二端部部分、底部部分和顶部部分组成的主体部分。电极堆叠由与阴极交错的阳极组成。每个阳极包括第一集流体,其具有沿远离电极堆叠的第一方向延伸的未涂覆的阳极集流体部分,并且每个阴极包括第二集流体,其具有沿远离电极堆叠的第二方向延伸的未涂覆的阴极集流体部分。第一端子连结到阳极的第一集流体的未涂覆的阳极集流体部分,并且端子连结到阴极的第二集流体的未涂覆的阴极集流体部分。

    技术研发人员:A·P·欧里,席亮,李滨松,S·卡塔尔
    受保护的技术使用者:通用汽车环球科技运作有限责任公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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