用于单电池的壳体、包括壳体的电池组及制造壳体的方法

摘要

提供用于单电池的壳体、包括该壳体的电池组和制造该壳体的方法。所述用于单电池的壳体包括热辐射单元、端子单元和绝缘框架，该绝缘框架与所述热辐射单元和所述端子单元互锁以形成所述壳体。所述热辐射单元和所述端子单元通过所述绝缘框架形成整体，从而防止所述热辐射单元和所述端子单元彼此分离。

说明书

技术领域

本发明的一个或多个实施例的方面涉及一种电池组。

背景技术

二次电池用在覆盖许多工业区域的各种技术领域中。二次电池广泛用作移 动电子设备，诸如数码相机、移动电话、笔记本电脑等的能量源，并且还可用 作作为减少由使用化石燃料的汽油和柴油内燃机引起的空气污染的解决方案被 提出的混合电动汽车的能量源，并且用作家庭或工业用的能量存储系统。二次 电池可通过被容纳在包装壳体而被包装，然后可以电池组的形式使用。这里， 作为实例，电池组被联接到用于推进电动车或混合电动车的马达。

发明内容

根据本发明的实施例的方面致力于一种用于单电池的壳体。该壳体包括 热辐射单元和端子单元，所述热辐射单元和端子单元通过绝缘框架形成整体， 从而可以防止所述热辐射单元和端子单元彼此分离。该壳体适于散发在单电 池中产生的热，以防止当单电池设置在所述壳体上时该单电池的错误插入， 并提供在充电或放电期间适应单电池的膨胀现象的间隔件。这样，例如，包 括形成为具有所实施的壳体的电池组的电动车或混合电动车驾驶时更加安 全。

根据一实施例，一种用于单电池的壳体，包括热辐射单元、端子单元和绝缘 框架，该绝缘框架与所述热辐射单元和所述端子单元互锁以形成所述壳体。

所述端子单元可具有孔，并且所述绝缘框架的一部分在所述孔内以将所述绝 缘框架与所述端子单元互锁。

所述端子单元的所述孔可包括第一部分和比所述第一部分窄的第二部分。

所述绝缘框架的所述部分在所述孔的所述第一部分处可比在所述孔的所述 第二部分处宽。

所述绝缘框架可具有主体，并且在所述孔的所述第二部分处的所述绝缘框架 的所述部分位于所述主体与在所述孔的所述第一部分处的所述绝缘框架的所述 部分之间。

所述端子单元的侧部可包括突起部分，该突起部分至少部分接纳在所述绝缘 框架的接纳部分中。所述突起部分可具有锯齿形图案。所述绝缘框架的所述接 纳部分的形状可与所述突起部分的形状基本一致。

所述热辐射单元与所述绝缘框架之间的高度差可形成所述壳体与邻近该壳 体堆叠的另一电池壳体之间的空间。

所述绝缘框架可具有第一高度，并且所述热辐射单元可具有小于所述第一高 度的第二高度。

所述壳体可进一步包括在所述热辐射单元与所述单电池之间的粘合构件。

所述热辐射单元可具有用于从所述单电池散热的多个孔。所述热辐射单元可 具有孔，并且所述绝缘框架的一部分在所述孔内以将所述热辐射单元与所述绝 缘框架互锁。

所述壳体可进一步包括间隔件，该间隔件与所述热辐射单元的一侧部互锁， 该侧部与所述热辐射单元的连接到所述绝缘框架的另一侧部相反，其中所述间 隔件具有第一高度，并且所述热辐射单元具有小于所述第一高度的第二高度。

根据另一实施例，一种电池组包括热辐射单元、第一端子单元和第二端子单 元以及绝缘框架，所述绝缘框架与所述热辐射单元以及所述第一端子单元和所 述第二端子单元二者互锁以形成壳体。单电池在所述壳体中并且包括分别电联 接到所述第一端子单元和所述第二端子单元的第一引线接线片和第二引线接线 片。所述第一引线接线片和所述第二引线接线片具有分别与所述第一端子单元 的形状和所述第二端子单元的形状相一致的形状。

所述电池组可进一步包括导电板。所述第一端子单元和所述第二端子单元中 的每一个可包括主体和脊部，并且所述第一引线接线片和所述第二引线接线片 可在所述导电板与所述主体之间。

所述电池组可进一步包括螺钉，该螺钉被插入通过所述导电板、所述第一端 子单元和所述第二端子单元中相应的一个以及所述第一引线接线片和所述第二 引线接线片中相应的一个。

所述第一端子单元和所述第二端子单元中每一个可具有孔，该孔具有第一部 分和比所述第一部分窄的第二部分，并且所述绝缘框架的一部分可从所述绝缘 框架的紧邻所述孔的所述第二部分的主体伸出并可延伸到所述孔的所述第一部 分。所述绝缘框架的所述部分在所述第一部分处比在所述孔的所述第二部分处 宽。

所述热辐射单元可被氧化。

根据另一实施例，提供一种制造用于电池的壳体的方法。该方法包括：将热 辐射单元和端子单元固定在模具内；将绝缘材料注入所述模具内；以及使所述 绝缘材料硬化以形成与所述热辐射单元和所述端子单元互锁的绝缘框架，从而 形成所述壳体。

附图说明

图1为根据本发明实施例的电池组的分解透视图；

图2为图1的电池组沿线II-II截取的剖视图；

图3为图1的电池组的侧视图；

图4为例示出通过电连接多个图1的电池组获得的电池模块的侧视图；

图5为图1的电池组的端子单元的透视图；

图6为图5的端子单元沿线VI-VI截取的剖视图；

图7为例示出图5的端子单元与绝缘框架之间的连接状态的剖视图；

图8为例示出根据本发明另一实施例的端子单元的上部的俯视图；

图9为图8的端子单元的沿线IX-IX截取的剖视图；

图10为图1的电池组的热辐射单元的透视图；和

图11为例示出图10的热辐射单元和图5的端子单元设置在模具中的状 态的透视图。

具体实施方式

现在将详细提及实施例，实施例的实例在所附附图中例示出。然而，本 发明可以许多不同的形式体现，并且不应被解释为限于本文所提出的实施例。 相反，这些实施例被提供使得该公开彻底且完整，向本领域技术人员充分传 达本发明的概念，并且本发明将由所附权利要求限定。在整个说明书中，单 数形式可包括复数形式，除非有与此相反的具体描述。同样，诸如“包括” 或“包含”的术语被用于具体说明叙述形式、数量、过程、操作、部件、和/ 或其组的存在，而不排除一个或多个其它叙述形式、一个或多个其它数量、 一个或多个其它过程、一个或多个其它操作、一个或多个其它部件，和/或其 组的存在。当诸如“第一”和“第二”的术语被用于描述各种部件时，所述 部件不限于术语“第一”和“第二”。术语“第一”和“第二”仅用于在部 件之间进行区分。

图1为根据本发明实施例的电池组10的分解透视图。图2为电池组10 沿线II-II截取的剖视图。图3为电池组10的侧视图。图4为例示通过电连 接多个电池组10获得的电池模块的侧视图。

参照图1，电池组10包括单电池100和用于容纳单电池100的壳体200。

单电池100是能够被充电和放电的二次电池，并且单电池100可为例如 锂离子电池。单电池100包括电极组件110(图2中所示)和与电极组件110 电连接的引线接线片120。

参照图2，单电池100可包括电极组件110，电极组件110通过按顺序 堆叠正极板111、隔板113和负极板112形成。为了提供具有高输出功率和 高容量的电池组10，可堆叠多个正极板111、多个隔板113和多个负极板112。 电极组件110被封装在袋118中。虽然未在图中例示出，但正极板111可通 过在正极集流体的表面上涂敷正极活性物质而形成，负极板112可通过在负 极集流体的表面上涂敷负极活性物质而形成。

电极接线片115可分别电连接到正极板111和负极板112。从正极板111 和负极板112延伸的电极接线片115彼此交迭，且交迭的电极接线片115与 引线接线片120电连接。例如，电极接线片115和引线接线片120可通过超 声焊联接。

引线接线片120与单电池100外的元件形成相互连接，并从单电池100 的侧面延伸以在单电池100与外部元件之间传输电流。例如，引线接线片120 的一部分暴露到袋118外，并且绝缘构件119可介于引线接线片120和袋118 之间以使它们之间绝缘。引线接线片120可包括具有不同极性的第一引线接 线片121和第二引线接线片122。第一引线接线片121可与电极组件110的 正极板111电连接，第二引线接线片122可与负极板112电连接。

返回参照图1，联接孔125可形成在引线接线片120中，以将引线接线 片120与导电板130电连接。联接孔125可形成在引线接线片120中在与引 线接线片120的侧端分离一设定或预定距离的位置处。例如，一对联接孔125 可形成在引线接线片120中在与引线接线片120的侧端分离的位置处。

引线接线片120可由具有适当高导电性的金属材料形成。例如，引线接 线片120可包括诸如镍-铝、铜或类似物的金属材料。第一引线接线片121和 第二引线接线片122可由不同材料形成。例如，第一引线接线片121可包括 铝，第二引线接线片122可包括铜、镍或者铜和镍的合金。

单电池100可通过引线接线片120与外部负荷或外部电源装置电连接。 例如，单电池100可通过引线接线片120将放电电流输出到外部负荷，或者 单电池100可通过引线接线片120接收来自外部电源装置的充电电流。

单电池100被装配在壳体200上并由壳体200支撑。诸如绝缘带的粘合 构件140可介于单电池100与壳体200之间以固定单电池100的位置。在一 个实施例中，粘合构件140在热辐射单元210与单电池100之间。为了在单 电池100被设置在壳体200上时防止单电池100的错误插入，第一引线接线 片121和第二引线接线片122中的第一引线接线片121的角部C可被部分切 除。

壳体200包括：容纳单电池100并辐射由单电池100产生的热的热辐射 单元210；与从单电池100的侧面延伸的引线接线片120电连接的端子单元 230；和整体地联接热辐射单元210和端子单元230的绝缘框架220。也就是， 绝缘框架220与热辐射单元210和端子单元230互锁以形成壳体200。端子 单元230具有主体230b和脊部230a。脊部230a可具有与引线接线片120的 厚度基本相同的高度，从而当引线接线片120与端子单元230电连接时，引 线接线片120的边缘被脊部230a覆盖。在一个实施例中，端子单元230包括 分别电联接到第一引线接线片121和第二引线接线片122的第一端子单元和 第二端子单元，第一引线接线片121和第二引线接线片122具有分别与第一 端子单元的形状和第二端子单元的形状相一致的形状。在一个实施例中，第 一端子单元和第二端子单元中的每一个包括主体和脊部，第一引线接线片 121和第二引线接线片122在导电板130与主体之间。

热辐射单元210保护单电池100免受外部震动，并起到与单电池100热 接触的热辐射板的功能，以向外辐射在单电池100被充电和放电时产生的热。 热辐射单元210可包括具有适当的或高的机械刚度以及适当的或高的热传导 性的材料。例如，热辐射单元210可包括铝材料。

热辐射单元210可具有完全或基本平坦的板形，并可包括通过弯曲热辐 射单元210的每个侧端而形成以围绕单电池100的肋210a。例如，肋210a 的高度可等于或大于单电池100的厚度。由于热辐射单元210具有完全或基 本围绕单电池100的结构，因此热辐射单元210可保护具有相对低的刚度的 单电池100并可使单电池100与外部环境电绝缘。间隔件240可形成在肋210a 上。在一个实施例中，间隔件240与热辐射单元210的一侧部互锁，该侧部 与热辐射单元210的连接到绝缘框架220的另一侧部相反，间隔件240具有 第一高度，并且热辐射单元210具有小于第一高度的第二高度。当壳体200 被注塑成型时，间隔件240可与绝缘框架220一起形成。例如，肋210a可形 成在由不同材料形成的热辐射单元210与间隔件240之间。也就是，热辐射 单元210由金属材料形成，间隔件240通过注塑成型由树脂材料形成。在另 一实施例中，独立于绝缘框架220的形成，间隔件240可在制造热辐射单元 210时形成。例如，间隔件240可与热辐射单元210整体地或同时地形成。

间隔件240和绝缘框架220可包括绝缘树脂材料。例如，间隔件240可 由包括聚苯硫醚(PPS)和玻璃纤维(GF)的聚合物树脂材料形成。

参照图3，间隔件240的高度h1可大于肋210a的高度h2。如图4中所 示，电池模块40包括电连接的多个电池组10。这里，间隔件240的高度h1 可大于肋210a的高度h2，以沿堆叠方向在相邻电池组10之间获得空间S。 间隔件240的高度h1可等于绝缘框架220的高度，使得多个电池组10可沿 堆叠方向稳定地堆叠。也就是，热辐射单元210与绝缘框架220之间的高度 差形成壳体200与邻近该壳体堆叠的另一电池壳体之间的空间。在一个实施 例中，绝缘框架220具有第一高度，并且热辐射单元210具有小于第一高度 的第二高度。

为了提供具有高输出功率和高容量的电池模块40，各自由壳体200支撑 的单电池100被均匀地堆叠，并且各自作为单元的单电池100串联或并联地 电连接。这里，沿堆叠方向形成的空间S可适应可在单电池100的充电和放 电操作期间发生的单电池100的膨胀现象，并且由于单电池100的热通过空 间S排出，可促进单电池100的热耗散或辐射。

热辐射单元210可具有形成在热辐射单元210的外表面上的绝缘膜以与 单电池100电绝缘。因此，热辐射单元210在热辐射单元210通过热接触单 电池100促进热耗散或辐射的同时不干涉单电池100的充电和放电操作。在 一个实施例中，热辐射单元210被氧化。例如，热辐射单元210可由铝材料 形成，而热辐射单元210的外表面可通过阳极氧化过程由铝氧化层形成。同 样，单电池100的侧表面100a可由绝缘带围绕以与热辐射单元210的肋210a 电绝缘。

热辐射单元210中可形成有通孔210h。单电池100可通过通孔210h暴 露于低温空气，并且低温空气可有效地散发单电池100中产生的热。当热辐 射单元210和端子单元230通过使用在模具中注塑成型的绝缘框架220而被 整体联接时，通孔210h可用于固定热辐射单元210例如在模具中的位置。热 辐射单元210通过使用通孔210h而被固定到模具的状态将参照图11被更详 细地描述。

端子单元230被布置在对应于单电池100的引线接线片120的位置处， 并因此与引线接线片120电连接。在单电池100产生的电流可穿过引线接线 片120，然后可通过与引线接线片120电连接的端子单元230流动到电池组 10的外面。

端子单元230在与引线接线片120接触的同时与引线接线片120交迭， 并且通过联接构件181和182与引线接线片120联接。联接孔235可形成在 端子单元230中以对应于引线接线片120的联接孔125。当端子单元230和 引线接线片120被设置为彼此交迭时，端子单元230和引线接线片120可通 过使联接构件181(例如，螺钉)插入到端子单元230的联接孔235和引线 接线片120的联接孔125中而彼此联接。然后端子单元230和引线接线片120 被装配到一起。

端子单元230可具有矩形金属块形状并可包括具有适当的或高的导电性 的金属材料，诸如铜。同样，端子单元230可包括诸如镍、铜、铝或类似材 料的金属材料。

端子单元230通过绝缘框架220与热辐射单元210整体地联接。绝缘框 架220可包括绝缘树脂材料。绝缘框架220可具有包括聚苯硫醚(PPS)和 玻璃纤维(GF)的聚合物树脂材料。绝缘框架220可被注塑成型，并且通过 在不同材料类型之间进行注塑成型可以获得壳体200，壳体200是由金属材 料形成的端子单元230和热辐射单元210以及由树脂材料形成的绝缘框架 220的组合。为了防止端子单元230与通过在不同材料类型之间进行注塑成 型而形成的壳体200分离，端子单元230可具有抗分离结构。

图5为电池组10的端子单元230的透视图。图6为端子单元230沿线 VI-VI截取的剖视图。图7为例示出端子单元230与绝缘框架220之间的连 接状态的剖视图。

在一个实施例中，端子单元230具有孔，并且绝缘框架220的一部分在 所述孔内以将绝缘框架220与端子单元230互锁。在一个实施例中，端子单 元230的所述孔包括第一部分和比第一部分窄的第二部分。在一个实施例中， 绝缘框架220的所述部分在所述孔的第一部分处比在所述孔的第二部分处 宽。在一个实施例中，绝缘框架220具有主体，并且在所述孔的第二部分处 的绝缘框架220的所述部分位于所述主体与在所述孔的第一部分处的绝缘框 架220的所述部分之间。参照图5，端子单元230具有联接孔235、突起部分 231和第一埋入孔237(例如，埋头孔)，联接构件181插入通过联接孔235， 第一埋入孔237作为抗分离结构以防止端子单元230与绝缘框架220分离。 而且，端子单元230可包括在绝缘框架220被注塑成型时固定端子单元230 的位置的抗旋转孔233。

抗旋转孔233可被布置在端子单元230的右上部和左下部，以在绝缘框 架220被注塑成型时固定端子单元230的位置并且还(例如，同时)防止端 子单元230旋转。而且，抗旋转孔233可被布置在左上部和右下部处，以沿 端子单元230的另一对角方向定位。

突起部分231可被布置在端子单元230的侧部处，以提高端子单元230 和通过使用绝缘树脂材料注塑成型的绝缘框架220之间的联接强度。由于突 起部分231，端子单元230的侧表面具有锯齿形图案。当在绝缘框架220的 注塑成型工艺期间注入的绝缘树脂材料硬化时，绝缘框架220与端子单元230 形成整体(或互锁)。由端子单元230的突起部分231形成的锯齿形图案加 强了绝缘框架220与端子单元230之间的联接强度。在一个实施例中，突起 部分231至少部分地接纳在绝缘框架220的接纳部分中。在一个实施例中， 绝缘框架220的接纳部分的形状与突起部分231的形状一致。

参照图5和图6，第一埋入孔237可形成在端子单元230中，用于将端 子单元230与通过使用绝缘树脂材料注塑成型的绝缘框架220牢固地联接。

为了在绝缘树脂材料硬化后防止端子单元230与绝缘框架220分离，或 者保护端子单元230免于与绝缘框架220分离，第一埋入孔237的一部分可 具有倾斜表面237S。这里，第一埋入孔237可具有Y形横截面。参照图7， 即使外部震动或力被施加到绝缘框架220和端子单元230，或者力被施加以 从绝缘框架220拉动端子单元230，端子单元230由于绝缘框架220的在第 一埋入孔237的倾斜表面237S上的部分而不可能容易地与绝缘框架220分 离。

图8为例示出根据本发明另一实施例的端子单元830的上部的俯视图。 图9为端子单元830沿线IX-IX截取的剖视图。

参照图8，端子单元830具有联接孔835、突起部分831和第一埋入孔 (例如，埋头孔)837，联接构件181插入通过联接孔835，第一埋入孔837 作为抗分离结构以防止端子单元830与绝缘框架220分离或保护端子单元 830免于与绝缘框架220分离。而且，与图5的端子单元230类似，端子单 元830还具有在绝缘框架220被注塑成型时固定端子单元830的位置以防止 端子单元830旋转的抗旋转孔833。

然而，根据本实施例的端子单元830在突起部分831的形状和第一埋入 孔837的形状方面与端子单元230不同。与前文提到的结构基本相同的结构 的描述被省略，现在将描述它们之间的不同。

突起部分831可具有重复的锯齿形图案，并且突起部分831可形成在端 子单元830的三个侧表面上。突起部分831的锯齿形图案的形状可为如图5 中例示的矩形或者可具有如图8中例示的T形。然而，锯齿形图案的形状可 为多种适当的形状中的一种，例如三角形、六边形或类似形状。

参照图9，第一埋入孔837可具有完全锥形的倾斜表面837S。这里，第 一埋入孔837的横截面可具有沿向上方向变得较宽的V形，从而可以防止端 子单元830与绝缘框架220分离或者保护端子单元830免于与绝缘框架220 分离。

图10为电池组10的热辐射单元210的透视图。在一个实施例中，热辐 射单元210具有孔，并且绝缘框架220的一部分在该孔内以将热辐射单元210 与绝缘框架220互锁。

参照图10，为了整体地形成热辐射单元210和绝缘框架220，多个第二 埋入孔217可形成在热辐射单元210中。第二埋入孔217形成在热辐射单元 210的顶部中，以提高绝缘框架220与热辐射单元210之间的联接强度。当 通过使用绝缘树脂材料经由注塑成型形成绝缘框架220时，绝缘树脂材料移 动通过第二埋入孔217然后硬化，并且绝缘框架220经由第二埋入孔217与 热辐射单元210牢固地联接。

为了在间隔件240与热辐射单元210的肋210a之间联接，第三埋入孔 219可形成在肋210a的下部(例如，端部)中。当在间隔件240的注塑成型 过程期间被注入的绝缘树脂材料移动通过第三埋入孔219并硬化时，间隔件 240经由第三埋入孔219与肋210a牢固地联接。

图11为例示出热辐射单元210和端子单元230被设置在模具1100中的 状态的透视图。

参照图11，热辐射单元210和端子单元230被固定在模具1100中。为 了将热辐射单元210和端子单元230固定就位，模具1100可具有第一固定突 起1110和第二固定突起1120。

第一固定突起1110被设置在对应于热辐射单元210的通孔210h的位置， 并具有等于通孔210h的直径的外径。当第一固定突起1110被插入通孔210h 时，热辐射单元210相对于模具1100的位置被固定。

第二固定突起1120可被设置在对应于端子单元230的抗旋转孔233的 位置，并可通过固定端子单元230相对于模具1100的位置防止或阻止端子单 元230的旋转。这里，第二固定突起1120的外径与抗旋转孔233的直径相同。

此外，为了防止或阻止注入到模具1100中的绝缘树脂材料填充端子单 元230的联接孔235，第二固定突起1120可被设置在对应于端子单元230的 联接孔235的位置。

以这种方式，当热辐射单元210和端子单元230的位置被固定时，绝缘 树脂材料经由布置在模具1100中的入口被注入。绝缘树脂材料经由第一入口 I₁被注入以形成绝缘框架220，并且绝缘树脂材料经由第二入口I₂被注入以 形成间隔件240。

经由第一入口I₁注入的绝缘树脂材料具有适当的流动性，因此绝缘树脂 材料在移动通过第一埋入孔237时填充形成在端子单元230中的第一埋入孔 237和形成在突起部分231之间的凹槽，并且并发地(例如，同时地)在移 动通过第二埋入孔217时填充形成在热辐射单元210中的第二埋入孔217。 然后，绝缘框架220通过硬化工艺被完成，并与端子单元230和热辐射单元 210联接(或者互锁)。

经由第二入口I₂注入的绝缘树脂材料在移动通过第三埋入孔219时填充 第三埋入孔219。然后，间隔件240通过硬化工艺被完成，并与热辐射单元 210的肋210a联接(或者互锁)。

根据本发明的一个或多个实施例，热辐射单元210和端子单元230通过 绝缘框架220形成整体，从而可以防止热辐射单元210和端子单元230彼此 分离或者保护热辐射单元210和端子单元230免于彼此分离，可以散发在单 电池100中产生的热，可以在单电池100被设置在壳体200上时防止单电池 100的错误插入，并可以获得适应单电池100的膨胀现象的空间S。这样， 例如，包括具有容纳单电池的所实施的壳体的电池组的电动车或混合电动车 驾驶更加安全。

应该理解的是，其中所描述的示例性实施例应被认为仅是描述意义的而 不用于限制目的。每个实施例中的特征或方面的描述通常应被认为可用于其 它实施例中的类似特征或方面。

附图标记说明

10：电池组       100：单电池

120：引线接线片  125：联接孔

130：导电板      135：联接孔

140：粘合构件    200：壳体

210：热辐射单元  210h：通孔

217：第二埋入孔    219：第三埋入孔

220：色缘框架      230、830：端子单元

231、831：突起部分 233、833：抗旋转孔

235、835：联接孔   237、837：第一埋入孔

1100：模具         1110：第一固定突起

1120：第二固定突起