适用于大型储能系统的储能电池集成模块的制作方法

1.本实用新型属于锂电池技术领域，尤其涉及一种适用于大型储能系统的储能电池集成模块。


背景技术：

2.储能电池模块是集装箱式储能系统的能量载体,它是由很多个电池单体(电芯)通过复杂的电连接工艺和机械连接工艺所组成,涉及到机、电、热、化四方面的核心技术。传统储能电池模块一般以电池模组为最小单位，由多个单体电池以一定的成组方式并通过激光焊接组成电池模组单元，电池模组单元间又通过螺栓连接母排组成电池模块。传统储能电池模块的这种电连接方式生产效率低下，费时费力，且成本较高，同时空间利用率低，导致储能电池模块能量密度低，从而导致集装箱储能电站系统能量不足。鉴于此，实有必要提供一种新型的电池模块电连接方式以克服以上缺陷。


技术实现要素：

3.本实用新型是为了克服现有技术中的不足，提供一种适用于大型储能系统的储能电池集成模块，通过电池模组的对外电连接端口将同一电池模块内部的电池模组两两连接以达到在储能电池模块内部形成完整电流通路的目的，同时设计电池模块总正和总负对外电连接端口，以实现储能电池模块输入输出电流的功能。
4.本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种适用于大型储能系统的储能电池集成模块，其特征是：包括钣金电池箱体、若干块电池性能一致的电芯单体，若干块电芯单体码结成电芯整体结构，电芯整体结构的两侧端设有固定端板，所述固定端板通过上下两根绑带将电芯整体结构捆绑为一体构成集成电池模组，所述集成电池模组上部置有镂空盖板，镂空盖板的镂空部位与电芯的极柱位置相匹配，集成电池模组中每两只电芯的正极极柱和负极极柱分别通过汇流排固接，构成每两只电芯并联的电池模组单元，电池模组单元的正极、负极通过汇流排首尾横向串联,构成集成电池模组整体沿蛇形走向的完整电流通路，所述集成电池模组的总正极端和总负极端与对外电连接的端口连接。
5.所述汇流排采用铝合金材料制成。
6.所述汇流排中间设有柔性拱形凸起结构,用于吸收电池生命周期中膨胀形变带来的电芯间距离的改变。
7.所述汇流排在对应两只电芯之间位置设有定位长槽。
8.所述镂空盖板两两镂空部位之间设有圆形长凸起，所述圆形长凸起与对应位置的汇流排定位长槽配合，限制汇流排的自由度。
9.所述电芯单体之间设有缓冲材质粘接层。
10.所述固定端板采用金属合金材料制成，所述固定端板上设有增强端板强度的栅格状加强凸起。
11.所述绑带采用金属材料制成，绑带通过螺栓紧固。
12.所述镂空盖板采用塑胶材质制成，构成框式塑料上架。
13.所述钣金电池箱体内侧底板设有导热材料填充层，所述钣金电池箱体内左右侧壁与底板连接处分别固接有倒置的u型横梁，集成电池模组的固定端板底端支撑在横梁上；所述钣金电池箱体外部两侧设有矩形吊装方孔；所述钣金电池箱体前壁上设有对外电连接的端子。
14.有益效果：与现有技术相比，本实用新型可以扩展的电池成组方式以及特定的电连接方式，采用该成组方式并配合使用该电连接方式，电流在电箱内部沿蛇形走向流动，电池箱体内部布局紧凑，可提高电池模块能量密度，电连接部位完全为激光穿透焊接，可有效减少电连接阻值，进一步减少电池模块发热，提升产品性能。可扩展性体现为电池模块整体成组方式可以根据实际需求实现横向和纵向扩展，以满足不同的配置要求。
附图说明
15.图1是本实用新型打开状态的结构示意图；
16.图2是钣金电池箱体内侧底部的横梁位置结构示意图；
17.图3是集成电池模组的固定端板与绑带及镂空盖板的结构示意图；
18.图4是固定端板的局部结构放大图；
19.图5是镂空盖板与电芯极柱形状匹配的结构示意图；
20.图6是汇流排与塑胶上架定位的结构示意图；
21.图7是汇流排柔性拱形凸起位置结构示意图；
22.图8集成电池模块内部流动的电流方向示意图；
23.图9是集成电池模块实现横向和纵向扩展的示意图。
24.图中：1、钣金电池箱体，1-1、导热材料填充层，1-2、横梁，1-3、矩形吊装方孔，1-4、外电连接端子，2、电芯单体，3、固定端板，3-1、加强凸起，4、集成电池模组，5、镂空盖板，5-1、圆形长凸起，6、汇流排，6-1、柔性拱形凸起结构,6-2、定位长槽,7、绑带。
具体实施方式
25.以下结合较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式详述如下：详见附图，本实用新型提供了一种适用于大型储能系统的储能电池集成模块，包括钣金电池箱体1、若干块电池性能一致的电芯单体2，若干块电芯单体码结成电芯整体结构，电芯整体结构的两侧端设有固定端板3，所述固定端板通过上下两根绑带7将电芯整体结构捆绑为一体构成集成电池模组4，所述集成电池模组上部置有镂空盖板5，镂空盖板的镂空部位与电芯的极柱位置相匹配，集成电池模组中每两只电芯的正极极柱和负极极柱分别通过汇流排6固接，构成每两只电芯并联的电池模组单元，电池模组单元的正极、负极通过汇流排首尾横向串联,构成集成电池模组整体沿蛇形走向的完整电流通路，所述集成电池模组的总正极端和总负极端与对外电连接的端口连接。所述汇流排采用铝合金材料制成。所述汇流排中间设有柔性拱形凸起结构6-1,用于吸收电池生命周期中膨胀形变带来的电芯间距离的改变。所述汇流排在对应两只电芯之间位置设有定位长槽6-2。所述镂空盖板两两镂空部位之间设有圆形长凸起5-1，所述圆形长凸起与对应位置的汇流排定位长槽配合，限制汇流排的自由度。所述电芯单体之间设有缓冲材质粘接层(图中未示)。所述固定端板采用金属合金材
料制成，所述固定端板上设有增强端板强度的栅格状加强凸起3-1。所述绑带采用金属材料制成，绑带通过螺栓紧固。所述镂空盖板采用塑胶材质制成，构成框式塑料上架。所述钣金电池箱体内侧底板设有导热材料填充层1-1，所述钣金电池箱体内左右侧壁与底板连接处分别固接有倒置的u型横梁1-2，集成电池模组的固定端板底端支撑在横梁上。所述钣金电池箱体外部两侧设有矩形吊装方孔1-3。所述钣金电池箱体前壁上设有对外电连接的端子1-4。
26.实施例
27.适用于大型储能系统的储能电池集成模块，包括钣金电池外箱，该电池外箱内部腔体中固定有若干个以一定成组方式堆叠而成的电池模组，该电池模组以若干储能专用电芯为基本主体，电芯之间粘接特殊缓冲材质部件，两端设置金属合金固定端板，并依靠上下两根钢制绑带将电芯与固定部件集成电池模组捆绑为一体。电池模组上部安置一塑胶材质镂空盖板，镂空处结构与电池极柱相匹配。该电池模块内部电连接依靠一定特殊设计的汇流铝排与电芯极柱之间激光穿透焊接来实现。该电池模组与电池外箱空腔底部之间填充一种特殊软质导热界面材料，可充分填充电池与箱体之间的缝隙，从而在两者之间建立一条高效的导热路径，系统运行后热量经该界面材料传导致导热率更高的钣金外箱，通过外箱表面与空气进一步换热达到迅速散热的目的。该电池钣金外箱两侧设计有矩形吊装方孔，通过与专门设计的吊钩配合可以实现电池模块的吊装转运，节省人力，提高生产效率。
28.如图1所示，电池外箱内部腔体中固定有若干个以一定成组方式堆叠而成的电池模组；
29.如图2所示，电池外箱腔体底板上焊接有两根单边折弯不完全“几”字梁，即为倒置的u字形横梁，电池模组坐落于两根长梁之间的空腔内，同时电池模组的端板底端与几字梁横向区域接触。
30.如图3、4所示，该电池模组由若干电芯堆叠而成，两端设置金属合金固定端板，依靠上下两根钢制绑带将电芯与固定部件集成电池模组捆绑为一体。电池模组上部安置一塑胶材质镂空盖板；所述固定端板上设计有栅格状加强凸起，以增强端板强度；
31.如图5所示，所述镂空塑胶盖板，其镂空处形状与电芯极柱形状相匹配，可以使电芯极柱穿过该镂空区域，直到电池上盖与塑胶盖板内表面接触为止；
32.如图6、7所示，电芯间连接铝排与电芯极柱通过激光穿透焊接为一体，用于将每两只电芯的正极与正极焊接为一体，负极与负极焊接为一体，将该两只电芯并联组成电池模组最小能量单元。其中电芯间串联汇流铝排还用于两最小单元横向正负极串联,同时该汇流排中间设计有柔性拱形凸起结构,该结构用于吸收电池生命周期中膨胀形变带来的电芯间距离的改变。该汇流排在最小能量单元所属两电芯之间的对应位置设计有长圆形开槽，与塑胶上架上对应位置的长圆形凸起结构相匹配，可限制汇流排的自由度，用于安装定位；
33.如图8所示，电池模块内部电流方向：电流从总正端进入电池模块，沿每个电池模组第一串汇流排纵向串联，贯穿至最后一个电池模组，然后横向串联至该电池模组的第二串汇流排，再沿每个电池模组第二串汇流排纵向串联，贯穿至首个电池模组，以此类推电流整体呈蛇形走向，最后在首个电池模组最后一串汇流排终止，并沿该汇流排输出电流。采用该结构电池箱体内部排列紧凑，空间利用率较高。同时电芯间连接全部依靠焊接，进一步降低电连接的电阻率，减少模块发热；
34.如图9所示，电池模块整体成组方式可以根据实际需求实现横向和纵向扩展，电池模组可以如前该的最小能量单元为基本单元沿横向扩展为串联数量为偶数的任意方式，也可沿纵向扩展为任意数量的电池模组，均可实现如上该的电流方向。
35.工作原理
36.以扩展的电池成组方式以及特定的电连接方式，采用该成组方式并配合使用该电连接方式，电流在电箱内部沿蛇形走向流动，电池箱体内部布局紧凑，可提高电池模块能量密度，电连接部位完全为激光穿透焊接，可有效减少电连接阻值，进一步减少电池模块发热，提升产品性能。可扩展性体现为电池模块整体成组方式可以根据实际需求实现横向和纵向扩展，以满足不同的配置要求。
37.上述参照实施例对该一种储能电池模块进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。