一种软包超级电容器模组转让专利
申请号 : CN201911239956.6
文献号 : CN110911172B
文献日 : 2021-06-18
发明人 : 张晓虎 , 马衍伟 , 孙现众 , 张熊 , 王凯
申请人 : 中国科学院电工研究所
摘要 :
权利要求 :
1.一种软包超级电容器模组,其特征在于,所述模组包括多个并联电芯组、多个工字型隔板、两个半工字型隔板、第一汇流板和第二汇流板;
多个所述并联电芯组采用正极端和负极端交叉的方式并行设置,形成并联电芯组群,所述工字型隔板设置在并联电芯组群的相邻两个并联电芯组之间,所述半工字型隔板设置于并联电芯组群的两端的并联电芯组的外侧,所述并联电芯组的极耳群从相邻两个工字型隔板之间或工字型隔板与半工字型隔板之间空隙引出,形成并联电芯组群模块;所述工字型隔板和所述半工字型隔板与所述并联电芯组的接触面上设置有多个支撑部,多个所述支撑部之间的空隙形成导流部;
所述第一汇流板和所述第二汇流板均包括多个导电连接板和绝缘框,所述导电连接板嵌入在所述绝缘框内,所述绝缘框上开设有一个或多个汇流孔,所述绝缘框内设置有印刷电路板,所述印刷电路板与所述导电连接板电连接;
所述第一汇流板设置在所述并联电芯组群模块的一端,所述第二汇流板设置在所述并联电芯组群模块的另一端,相邻两个并联电芯组的极耳群与所述导电连接板连接,所述导电连接板用于将相邻两个所述并联电芯组串联连接,所述印刷电路板用于实现多个所述并联电芯组的数据采集和均衡控制,其中,并联电芯组群模块的一端和并联电芯组群模块的另一端为并联电芯组群模块相对的端侧面。
2.根据权利要求1所述的软包超级电容器模组,其特征在于,所述支撑部的结构为条形、蛇形、弓形、圆柱形、方形、网状型、波浪型中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的软包超级电容器模组,其特征在于,所述工字型隔板的中间隔板的一端设置有延伸部。
4.根据权利要求1所述的软包超级电容器模组,其特征在于,所述第一汇流板还包括正极导电连接板、正极接线端子、负极导电连接板、负极接线端子;
所述正极导电连接板与所述正极接线端子连接,所述负极导电连接板与所述负极接线端子连接;
所述正极导电连接板与并联电芯组群的一端的并联电芯组的正极极耳群连接,所述负极导电连接板与并联电芯组群的另一端的并联电芯组的负极极耳群连接。
5.根据权利要求1所述的软包超级电容器模组,其特征在于,所述第一汇流板还包括正极导电连接板和正极接线端子,所述第二汇流板还包括负极导电连接板和负极接线端子;
所述正极导电连接板与所述正极接线端子连接,所述负极导电连接板与所述负极接线端子连接;
所述正极导电连接板与并联电芯组群的一端的并联电芯组的正极极耳群连接,所述负极导电连接板与并联电芯组群的另一端的并联电芯组的负极极耳群连接。
6.根据权利要求4或5所述的软包超级电容器模组,其特征在于,所述导电连接板、所述正极导电连接板、所述负极导电连接板上均设置有极耳群卡槽,所述极耳群穿过所述极耳群卡槽与所述导电连接板、所述正极导电连接板或所述负极导电连接板连接。
7.根据权利要求4或5所述的软包超级电容器模组,其特征在于,所述模组还包括:下壳体和壳盖,多个所述并联电芯组、多个所述工字型隔板、两个所述半工字型隔板、所述第一汇流板和所述第二汇流板均设置在所述下壳体和所述壳盖形成的壳体内。
8.根据权利要求7所述的软包超级电容器模组,其特征在于,所述壳盖上设置有一个或多个排风栅格、一个或多个风扇和两个端子通孔,所述排风栅格的位置与所述第二汇流板的一个或多个汇流孔的位置对应,两个所述风扇的位置与所述第一汇流板的一个或多个汇流孔的位置对应,两个所述端子通孔的位置分别与正极接线端子和负极接线端子的位置相对应。
9.一种软包超级电容器模组的制备方法,其特征在于,所述制备方法应用于权利要求
1‑8任一项所述的软包超级电容器模组,所述制备方法包括如下步骤:将多个超级电容器的电芯并联连接,获得并联电芯组,其中,并联连接的电芯的正极极耳为并联电芯组的正极极耳群,并联连接的电芯的负极极耳为并联电芯组的负极极耳群;
将多个所述并联电芯组与多个工字型隔板和两个半工字型隔板组装,形成并联电芯组群模块;
将并联电芯组群模块的极耳群嵌入到第一汇流板和第二汇流板的极耳群通孔内,使极耳群与所述第一汇流板或所述第二汇流板导电连接;
将并联电芯组群模块、第一汇流板、第二汇流板放置在壳体内,并将第一汇流板和第二汇流板的印刷电路板与BMS的通信线联通。
10.根据权利要求9所述的软包超级电容器模组的制备方法,其特征在于,所述多个超级电容器的电芯并联连接的方式为:激光焊接、电弧焊、热熔焊、超声焊、导电胶粘一种或多种;所述极耳群与所述第一汇流板或所述第二汇流板导电连接的方式为:激光焊接、电弧焊、热熔焊、超声焊、导电胶粘一种或多种。
说明书 :
一种软包超级电容器模组
技术领域
背景技术
锂离子电容器:一极是双电层电容性材料(如活性炭等)、另一极是电池性可储锂材料(如石
墨、软碳、硬碳、钛酸锂等)的超级电容器;(c)电池型电容器:正极为电池性材料(如磷酸铁
锂、镍钴锰、镍钴铝、锰酸锂等)和双电层电容性材料组成的复合电极,负极为电池性可储锂
材料。锂离子电容器和电池型电容器统称为混合型电容器。
在新能源汽车、轨道交通、智能电网、可再生能源发电并网、UPS/瞬时电压补偿、AGV、电梯节
能、军工等众多领域得到了广泛的应用。
包结构的超级电容器通常异侧出极耳,使得软包超级电容器成组更加困难。借鉴软包锂离
子电池成组方法,软包电芯放入箱体后,在电芯极耳上逐个放入绝缘支架,用螺丝固定好支
架,再逐个放入金属排单体并用支架上的卡口或螺栓固定,然后在金属排上逐个用螺丝安
装电压采集端子、温度采集端子、均衡维护端子,最后固定线束并完成组装。这种方式抗震
性差,串联接触电阻较大,并且目前对于软包超级电容器模组散热结构设计较少,效果较
差。
发明内容
设置于并联电芯组群的两端的并联电芯组的外侧,所述并联电芯组的极耳群从相邻两个工
字型隔板之间或工字型隔板与半工字型隔板之间空隙引出,形成并联电芯组群模块;所述
工字型隔板和所述半工字型隔板与所述并联电芯组的接触面上设置有多个支撑部,多个所
述支撑部之间的空隙形成导流部;
路板,所述印刷电路板与所述导电连接板电连接;
述导电连接板用于将相邻两个所述并联电芯组串联连接,所述印刷电路板用于实现多个所
述并联电芯组的数据采集和均衡控制。
所述负极导电连接板连接。
所述壳盖形成的壳体内。
扇的位置与所述第一汇流板的一个或多个汇流孔的位置对应,两个所述端子通孔的位置分
别与正极接线端子和负极接线端子的位置相对应。
群;
接的方式为:激光焊接、电弧焊、热熔焊、超声焊、导电胶粘一种或多种。
和负极端交叉的方式并行设置,形成并联电芯组群,所述工字型隔板设置在并联电芯组群
的相邻两个并联电芯组之间,所述半工字型隔板设置于并联电芯组群的两端的并联电芯组
的外侧;所述第一汇流板设置在所述并联电芯组群模块的一端,所述第二汇流板设置在所
述并联电芯组群模块的另一端,相邻两个并联电芯组的极耳群与所述导电连接板连接。本
发明通过工字型隔板和半工字型隔板的导流部进行散热,通过第一汇流板和第二汇流板上
的导电连接板与并联电芯组的极耳群连接,无需接线的另外引出及螺栓固定,减小了串联
接触电阻、提高了抗震性能。
附图说明
例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图
获得其他的附图。
为负极极耳群;203为并联汇流区;300(a)为工字型隔板;300(b)为半工字型隔板;301为支
撑部;302为导流部;303为延伸部;401为绝缘框;402为导电连接板;402(a)为正极导电连接
板;402(b)为负极导电连接板;402‑1为正极极耳群卡槽;402‑1为负极极耳群卡槽;403为印
刷电路板;404为导电线路;405为隔板延伸部卡槽;406为正极端;407为负极端;500为第一
汇流板;501为第一汇流孔;600为第二汇流板;601为第二汇流孔;700为壳盖;701为风扇;
702为排风格栅;703为电池管理模块;800为超级电容器模组;801为下壳体。
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
600。多个所述并联电芯组200采用正极端和负极端交叉的方式并行设置(相邻两个并联电
芯组在一端的极性相反),形成并联电芯组群,如图8‑10所示,所述工字型隔板300(a)设置
在并联电芯组群的相邻两个并联电芯组200之间,所述半工字型隔板300(b)设置于并联电
芯组群的两端的并联电芯组200的外侧,所述并联电芯组200的极耳群(正极极耳群201和负
极极耳群202)从相邻两个工字型隔板之间或工字型隔板与半工字型隔板之间空隙引出,形
成并联电芯组群模块。
可以为但不限于条形(图5和6所示)、蛇形、弓形、圆柱形(图7所示)、方形、网状型、波浪型中
的一种或多种。
伸部延伸至汇流板将串联电芯之间的极耳群隔离,能够有效提高模组的安全性。
一步的并联,此时连接两个相邻的并联电芯组的导电连接板的功能为并联连接,其连接的
原理与实施例1相同,只需将并联连接的相邻的并联电芯组200采用正极端和负极端同向的
方式并行设置(相邻两个并联电芯组在一端的极性相同),在此不再赘述。
一个或多个汇流孔(第一汇流板上的第一汇流孔501,第二汇流板上的第二汇流孔601),所
述绝缘框401内设置有印刷电路板403,所述印刷电路板403与所述导电连接板402电连接。
或202)与所述导电连接板402连接,所述导电连接板402用于将相邻两个所述并联电芯组
200串联连接,所述印刷电路板403用于实现多个所述并联电芯组的数据采集和均衡控制。
述正极接线端子406连接,所述负极导电连接板402b与所述负极接线端子407连接;所述正
极导电连接板402a与并联电芯组群的一端的并联电芯组200的正极极耳群201连接,所述负
极导电连接板402b与并联电芯组群的另一端的并联电芯组的负极极耳群202连接。
正极导电连接板402a与所述正极接线端子406连接,所述负极导电连接板402b与所述负极
接线端子407连接;所述正极导电连接板402a与并联电芯组群的一端的并联电芯组200的正
极极耳群201连接,所述负极导电连接板402b与并联电芯组群的另一端的并联电芯组的负
极极耳群202连接。
群穿过所述极耳群卡槽与所述导电连接板、所述正极导电连接板或所述负极导电连接板连
接。
板设置于并联电芯组之间和所述半工字型隔板设置于超级电容器模组的外侧,用于支撑并
联电芯组、以及并联电芯组的散热和隔离,所述工字型隔板和所述半工字型隔板与电芯电
极面接触部设有支撑部,支撑部之间形成导流部,所述导流部用于气流从并联电芯组一侧
极耳群流向另一侧极耳群方向;所述第一汇流板和第二汇流板设置于超级电容器模组具有
极耳引出的两侧,设有导电连接过孔、数据采集部和均衡部、第一汇流孔和第二汇流孔;所
述第一汇流孔和第二汇流孔与隔板的导流部形成风冷通道,用于电芯散热。
膜外壳的热压密封区设置一通孔,作为电芯的防爆排气部。
无极耳端面和隔板接触;
柱型、方型、网状型、波浪型一种或多种,支撑部之间形成导流部,使得气流能够从所述工字
型隔板或半工字型隔板极耳群的一侧流向另一侧,这样电芯在采用风冷散热方式,能够有
效提高风冷效率,提高模组的散热效果;另外,导流部还具备另一个功能是可以吸纳电芯因
故障导致泄压孔爆破的气体,即电芯因故障产生气体,气体使软包电芯发生鼓胀甚至爆破,
导流部结构能够吸纳电芯爆破释放出的气体,使得模组的内各电芯的受到的气体压力保持
均衡。若采用传统密封结构,某节电芯发生鼓胀或者爆破,很容易影响其它电芯,导致整个
模组的电芯因受到某一方向的压力而遭到破坏。
串联所述并联电芯组之间的绝缘问题,特别是在模组部震动或者受到外冲击等情况下,延
伸部能够有效防止电芯或者并联电芯组之间短路。
锡、钛一种或多种;所述非金属材料为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、或聚偏氟乙烯一种或多
种。
性的结构,超级电容器模组承受冲击时可以在一定程度上减小外界冲击对超级电容器造成
的伤害。
板、隔板延伸部卡槽、第一汇流孔、第二汇流孔。
锡铜、镀镍铜、镀银铜、银、锡、钛一种或多种;所述绝缘框为绝缘材料,所述绝缘材料为材料
为丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、或聚偏氟乙烯一种或多种。
以及超级电容器电池模组负极端子,所述负极端子延伸至超级电容器模组壳体外;
接。
电压、以及模组总电压;温度传感器设置于电芯表面,通过导电线路与印刷电路板上的数据
采集模块对应的采集引脚导电连接,用于采集模组内部温度;
均衡模块,均衡模块开始对模组进行均衡。
通风格栅。其气体流动方式为风扇启动,气流通过第一汇流孔进入到隔板内侧导流部,沿着
导流部流向第二汇流孔,经通风格栅排出超级电容器模组壳外。
汇流板600均设置在所述下壳体801和所述壳盖700形成的壳体800内。
汇流孔601的位置对应,一个或多个所述风扇701的位置与所述第一汇流板500的一个或多
个汇流孔501的位置对应,两个所述端子通孔的位置分别与正极接线端子406和负极接线端
子407的位置相对应。
通过另一侧极耳群,经过第二汇流孔并由风格栅排出带超级电容器模组的壳体外。
群;
的方式为:激光焊接、电弧焊、热熔焊、超声焊、导电胶粘一种或多种
连接方式为通过激光焊接、电弧焊、热熔焊、超声焊、导电胶粘一种或多种。
道,配套本发明汇流板上的汇流孔和模组外壳上的风扇和风格栅,形成一条有效的风冷系
统,是的风冷气体能够与电芯的极耳、电芯电极面等发热部件有效的接触,提高了模组的散
热效率;另外,导流部还具备另一个功能是可以吸纳电芯因故障导致泄压孔爆破的气体,即
电芯因故障产生气体,气体使软包电芯发生鼓胀甚至爆破,导流部结构能够吸纳电芯爆破
释放出的气体,使得模组的内各电芯的受到的气体压力保持均衡;
电芯造成的伤害;
并导电连接,这种结构能够有效解决大量需要串并联连接的电芯,极耳受力均匀,连接内阻
小,自动化程度高,绝缘等级高,安全特性好;
要占用模组其它空间,而且不用复杂的采集线束放置在模组壳内,节约了电池组的空间,降
低了电池组连接的复杂性,提高了模组的安全性。
施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造
性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。