專利名稱：鋰電池模組的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋰電池模組，尤指一種可使電池芯維持穩定的熱膨脹變化率，同時提高熱傳導效率的鋰電池模組。
背景技術：
為了供應電動載具、電動手工具等瞬間需要較大啟動電流的產品的電力，因此鋰電池均以高性能、大容量為發展目標，但也因此產生兩個問題:熱脹冷縮以及散熱。關于熱脹冷縮方面，鋰電池的正極和負極如果長期不施加適度的夾持力，而讓其自然熱脹冷縮，經時耐久之后，會因內部結構膨脹變化率較大而影響其壽命。因此，一般會用泡棉包覆，但泡棉的夾持力不穩定，熱脹冷縮幅度變異順其自然，無法將膨脹變化率控制在一定的范圍內。至于散熱方面，是通過散熱器使鋰電池所產生的熱量散發到空氣中。由于構成該散熱器的散熱片與底座為個別成型后再組合而成，因此很難使兩者確實接觸，結果熱傳導效率因為接觸不良而變差。此外，為了提高散熱效率，在底座的內部埋設有供冷卻水循環的銅管，上、下方再以具備對應銅管彎曲形狀的凹槽的鋁合金座蓋夾持固定。此設計雖然有助于持續從散熱器除去熱量，但制造成本較高，而且上、下座蓋與銅管之間會產生間隙，使熱傳導效率因而降低。

發明內容
本發明的目的在于提供一種具備自調功能的鋰電池模組，其可使電池芯的膨脹變化率保持穩定而延長使用壽命。本發明的另一目的在于提供一種鋰電池模組，其具備簡單但有效的散熱裝置，可降低制造成本，同時提高熱傳導效率。為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案:—種鋰電池模組,其特征在于,它包括:一外殼，該外殼具有一底壁及相對的兩側壁；一散熱器，該散熱器被安置在該外殼內，該散熱器具有一基部及從該基部向上延伸的多個散熱片，每兩個相鄰的散熱片之間界定出一芯室；多個電池芯，每一電池芯被安置在該散熱器的一芯室內，且該電池芯兩側分別與界定該芯室的兩個散熱片接觸；一自調裝置，該自調裝置具有一固定板、一活動板和多個彈性件，該固定板支撐于該外殼的其中一側壁上，該活動板面對該固定板而支撐于該散熱器的其中一外側散熱片上，該多個彈性件被夾持在該固定板與該活動板之間而呈張緊狀態，以通過該活動板對每一個被夾持在兩個散熱片之間的電池芯施加壓力，藉此來穩定并限制該電池芯的膨脹變化率。所述鋰電池模組還包括一冷卻系統，該冷卻系統包括一具有流道而被夾持在該外殼的底壁和該散熱器的基部之間的底蓋、一驅 動冷卻水在該流道中循環而吸熱的水泵及一使該冷卻水與外部環境進行熱交換的裝置。在較佳的實施例中，所述散熱片的下部形成一緩沖折角，用以緩和電池芯膨脹時的沖擊。所述自調裝置的固定板包括多個導套，每一導套由兩個同心的內導套和外導套構成，該內、外導套之間界定出一環狀間隙；所述活動板具有多個套筒，每一該套筒套入該導套的一該間隙內，以壓迫安置在該間隙內的所述彈性件，使所述彈性件呈張緊狀態。在另一實施例中，所述自調裝置的固定板包括多個導套，所述活動板具有多個套筒，每一該套筒套在一該導套的外周，以壓迫圈套在每一該導套周圍的所述彈性件，使所述彈性件呈張緊狀態。在另一實施例中，所述自調裝置的固定板包括多個導套，所述活動板具有多個套筒，每一該套筒套入一該導套內，以壓迫安置在每一該導套內的所述彈性件，使所述彈性件呈張緊狀態。所述彈性件可為壓縮彈簧，也可采用優力膠制成管狀。本發明的優點是:本發明對照習用技術的功效在于，電池芯的膨脹變化率一方面受一彈性件所產生的夾持力所控制而得以保持穩定，防止其過度膨脹而影響壽命，同時電池芯兩側也能與散熱片形成緊密接觸，而將其所產生的熱傳遞至散熱片散發，避免電池芯過熱。并且，具備有冷卻水流道的底蓋被夾持在外殼的底壁和一體式散熱器的基部之間，使底蓋和散熱器能保持可靠的接觸，一方面降低制造成本，同時提高熱傳導效率。


圖1是本發明的外觀圖。圖2是本發明的元件分解圖。圖3是本發明的縱剖面圖。圖4是本發明的自調裝置的局部放大剖面圖。圖5是本發明的自調裝置的另一實施例局部放大剖面圖。圖6是本發明的自調裝置的又一實施例局部放大剖面圖。
具體實施例方式圖1為本發明鋰電池模組10的外觀，圖2為其元件分解狀態，圖3為其剖面，圖4為自調裝置的局部放大剖面，可供說明本發明的技術內容，其中有關上、下、左、右的方向以圖1為參考基準。該鋰電池模組10主要由一外殼20、一散熱器30、多個電池芯40及一自調裝置50組成。其中:外殼20,具有一底壁21、一從底壁21的左側向上垂直延伸的左側壁22以及一從底壁21的右側向上垂直延伸的右側壁23。在室內安全區域使用的場合，也可采用開放式而省略前、后側壁，以利散熱。散熱器30，采用導熱度高的材料，例如銅或鋁等一體成型。所述散熱器30被安置在外殼20的內部，其包括一基部31以及從基部31的多個等分位置上分別向上垂直延伸的散熱片32，其中，每兩個相鄰的散熱片32之間界定出一芯室33，用來接納電池芯40。在較佳的實施例中，每一個散熱片32的下部均有一緩沖折角34，用以緩和電池芯40膨脹時的沖擊。電池芯40，與散熱器30的芯室33數目相同，每一個電池芯40被安置在一芯室33內，并與其兩側的散熱片32保持緊密接觸，以利熱傳導，使電池芯40產生的熱量得以傳遞至散熱片32，在此通過與大量空氣互相接觸而散發到空氣中，避免熱量積存而損壞。所述電池芯40主要由正極、負極、分隔該正負極的隔離膜及電解液所構成。由于電池芯40屬于習用技術，故不再進一步說明。自調裝置50，被夾持在外殼20的左側壁22和散熱器30的左側散熱片32之間，其可對電池芯40施加預定的夾持力，使其膨脹變化率保持穩定，以延長使用壽命。事實上，自調裝置50也可安置在外殼20的右側，不受左側的限制。所述自調裝置50包括一固定板51、一活動板52和多個彈性件53。固定板51的內側形成有多個導套54，每一導套54由兩個同心的內導套55和外導套56構成，內、外導套55、56之間界定出一環狀間隙57。活動板52具備相應的多個套筒58，每一套筒58套入一導套54的環狀間隙57內，使活動板52可支撐于固定板51上而左右移動自如。彈性件53的數目和導套54暨套筒58的數目一致，每一彈性件53被安置在一導套54的環狀間隙57內，并被套入每一間隙57內的套筒58所壓迫而呈張緊狀態，以通過活動板52對每一個被夾持在兩個散熱片32之間的電池芯40施加預定的壓力(該壓力即為彈性件53的彈性回復力)，藉此來穩定并限制電池芯40的膨脹變化率，避免其過度膨脹而影響使用壽命。在附圖的實施例中，彈性件53使用壓縮彈簧，但也可采用優力膠(Urethane)制成管狀，不受彈簧的限制。優力膠為epoxy塑膠類硬化的樹脂，因其具有天然橡膠的壓縮彈性，不易彎曲且制造容易，故可當作橡膠而代替彈簧。優力膠的安裝方法可循壓縮彈簧所使用。其它與壓縮彈簧和管狀優力膠等效的彈性件，包括彈片及管狀以外的優力膠等也可采用，但需對應修改導套54及套筒58的構造，以接納該等效的彈性件。并且，自調裝置50不受上述實施例限制，其可為其它不同的型態。例如，圖5所示的自調裝置50a，在固定板51a的內側設置多個導套54a，在活動板52a的外側對應設置多個套筒58a，每一彈性件53a圍繞一導套54a的周圍，并被套在每一導套54a外面的套筒58a所壓迫而呈張緊狀態。此外，還可如圖6所示的自調裝置50b，在固定板51b的內側設置多個導套54b，在活動板52b的外側對應設置多個套筒58b，每一彈性件53b被安置在一導套54b內，并被套入每一導套54b內的套筒58b所壓迫而呈張緊狀態。在較佳的實施例中，鋰電池模組10還包括一冷卻系統60，以持續從散熱器30除去熱量，提高散熱效率。如圖1至圖3所示，冷卻系統60包括一底蓋61，該底蓋61被夾持在外殼20的底壁21與散熱器30的基部31之間，其上表面則形成一具有流入口 63和流出口64的流道62,且與基部31的接觸面之間通過襯墊(Packing) 65產生可靠的氣密。所述冷卻系統60還包括一驅動冷卻水(圖中未示出)在流道62中循環而吸熱的水泵(圖中未示出)，及一使冷卻水與外部環境進行熱交換的裝置，例如熱交換器等(圖中未示出)。如此，電池芯40產生的熱一部分會通過散熱器30自然散發到空氣中，一部分則經由散熱器30傳遞至冷卻系統60的底蓋61，被在流道62中循環的冷卻水所吸收，并通過熱交換裝置促使冷卻水中的熱量散發到空氣中，確保電池芯40不至于過熱。上述鋰電池模組10在附加電池管理系統(BMS)和必要的電路并以殼蓋固定和保護后，即為可供商業使用的鋰電池，包括作為電動汽車、油電混合車、電動機車、電動自行車、電動船舶、飛機、不斷電系統(UPS)、電動手工具等產品的儲能和驅動用電源(瞬間需要較大電流)使用。上述電池管理系統、電路和殼蓋因不在本發明保護范圍內，故未給出圖
/Jn o上述是本發明的較佳實施例及其所運用的技術原理，對于本領域的技術人員來說，在不背離本發明的精神和范圍的情況下，任何基于本發明技術方案基礎上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本發明保護范圍之內。
權利要求
1.一種鋰電池模組，其特征在于，它包括: 一外殼，該外殼具有一底壁及相對的兩側壁； 一散熱器，該散熱器被安置在該外殼內，該散熱器具有一基部及從該基部向上延伸的多個散熱片，每兩個相鄰的散熱片之間界定出一芯室； 多個電池芯，每一電池芯被安置在該散熱器的一芯室內，且該電池芯兩側分別與界定該芯室的兩個散熱片接觸； 一自調裝置，該自調裝置具有一固定板、一活動板和多個彈性件，該固定板支撐于該外殼的其中一側壁上，該活動板面對該固定板而支撐于該散熱器的其中一外側散熱片上，該多個彈性件被夾持在該固定板與該活動板之間而呈張緊狀態，以通過該活動板對每一個被夾持在兩個散熱片之間的電池芯施加壓力，藉此來穩定并限制該電池芯的膨脹變化率。
2.如權利要求1所述的鋰電池模組，其特征在于:還包括一冷卻系統，該冷卻系統包括一具有流道而被夾持在該外殼的底壁和該散熱器的基部之間的底蓋、一驅動冷卻水在該流道中循環而吸熱的水泵及一使該冷卻水與外部環境進行熱交換的裝置。
3.如權利要求1所述的鋰電池模組，其特征在于:所述散熱片的下部形成一緩沖折角。
4.如權利要求1所述的鋰電池模組，其特征在于:所述自調裝置的固定板包括多個導套，每一導套由兩個同心的內導套和外導套構成，該內、外導套之間界定出一環狀間隙；所述活動板具有多個套筒，每一該套筒套入該導套的一該間隙內，以壓迫安置在該間隙內的所述彈性件，使所述彈性件呈張緊狀態。
5.如權利要求1所述的鋰電池模組，其特征在于:所述自調裝置的固定板包括多個導套，所述活動板具有多個套筒，每一該套筒套在一該導套的外周，以壓迫圈套在每一該導套周圍的所述彈性件，使所述彈性件呈張緊狀態。
6.如權利要求1所述的鋰電池模組，其特征在于:所述自調裝置的固定板包括多個導套，所述活動板具有多個套筒，每一該套筒套入一該導套內，以壓迫安置在每一該導套內的所述彈性件，使所述彈性件呈張緊狀態。
7.如權利要求4至6中任一項所述的鋰電池模組，其特征在于:所述彈性件為壓縮彈簧或采用優力膠制成管狀。
全文摘要
本發明公開了一種鋰電池模組，包括一外殼，具有一底壁及相對的兩側壁；一散熱器，被安置在外殼內，具有一基部及從基部向上延伸的多個散熱片，每兩個相鄰的散熱片之間界定出一芯室；多個電池芯，每一電池芯被安置在散熱器的一芯室內，且電池芯兩側分別與界定芯室的兩個散熱片接觸；一自調裝置，具有一支撐于外殼的一側壁上的固定板、一面對固定板而支撐于散熱器的一外側散熱片上的活動板及多個張緊的彈性件，多個彈性件被夾持在固定板與活動板之間，以通過活動板對每一個被夾持在兩個散熱片之間的電池芯施加壓力，藉此來穩定并限制電池芯的膨脹變化率。且鋰電池模組可配合冷卻系統操作，以持續從散熱器除去熱量，提高散熱效率。
文檔編號H01M2/10GK103199315SQ20121000352
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者王清風 申請人:樂榮工業股份有限公司