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CN106025162A - 一种软包电池模块连接结构 - Google Patents

一种软包电池模块连接结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种软包电池模块连接结构，包括多块堆叠的电芯、与电芯的极耳连接的汇流排以及限定电芯的极耳与汇流排之间位置的汇流排支撑组件，电芯的正负极耳均采用铜铝复合材料制作而成，对应正负极耳的正负汇流排均采用相同的单一导电材料制作而成。与现有技术相比，本发明改进极耳与汇流排的连接结构，大幅改善极耳与汇流排间激光焊接质量，提高连接可靠性。

Description

一种软包电池模块连接结构
技术领域
本发明涉及电池生产技术领域，尤其是涉及一种软包电池模块连接结构。
背景技术
电芯成组生成模块，主要是完成电芯间的机械连接和电连接，其中因电连接直接影响模块的性能，因此更为重要，模块上电芯间的电连接即极耳连接，完成电连接的结构件一般称作汇流排(bus bar)。对于软包电池来说，目前模块上汇流排与极耳的连接主要通过焊接完成，如激光焊接和超声波焊接，以激光焊接居多。与正负极极耳连接的汇流排材料是不同的，一般正极极耳汇流排为铝材质，负极极耳汇流排为铜材质。汇流排的两种不同材料需要通过超声波、钎焊等工艺连接在一起，增加了不同材料连接工序及该工序带来的连接可靠性风险。且该种汇流排(连接部位为弧形)与极耳连接(连接部位为极耳顶部)的激光焊接工艺，对尺寸的敏感性较高，对整个焊接尺寸链要求较严，极易造成汇流排激光焊接不良。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种软包电池模块连接结构，通过改进极耳与汇流排的连接结构，大幅改善极耳与汇流排间激光焊接质量，提高连接可靠性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种软包电池模块连接结构，包括多块堆叠的电芯、与电芯的极耳连接的汇流排以及限定电芯的极耳与汇流排之间位置的汇流排支撑组件，电芯的正负极耳均采用铜铝复合材料制作而成，对应正负极耳的正负汇流排均采用相同的单一导电材料制作而成。
所述汇流排为平面汇流排，该平面汇流排上设有多个极耳过孔，所述电芯的极耳穿过极耳过孔后折弯。
相邻的极耳折弯后通过激光焊接与汇流排焊接连接。
所述相邻的极耳折弯后部分重叠。
所述汇流排支撑组件为多个，每个汇流排支撑组件包括依次并列平行设置的一个半凹形支撑部、一个凹形支撑部和一个半凹形支撑部，凹形支撑部与两个半凹形支撑部之间分别留有与电芯的极耳厚度和相邻的极耳之间距离相匹配的孔隙。
所述凹形支撑部与两个半凹形支撑部之间的孔隙宽度可调。
所述每个汇流排支撑组件的两端部分别设有一固定柱体，所述固定柱体上设有带多个卡槽的滑轨，凹形支撑部和两个半凹形支撑部的端部均分别与滑轨滑动连接，并分别卡入卡槽中。
所述单一导电材料采用铜材料或铝材料。
所述汇流排上设有限位缺口，所述汇流排支撑组件上设有与限位缺口配合的限位块。
所述限位缺口为多个，多个限位缺口对称设于汇流排的两侧边边缘处。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)为了取消汇流排上不同材料间的连接工艺过程，本发明更改电芯极耳为铜铝复合材料，更改汇流排为单一同种材料(铜或者铝或者其它导电材料)，减少了原汇流排铜材铝材不同材料间的焊接工序和因焊接工序造成的汇流排连接可靠性风险。
2)拓宽汇流排材料选择范围，可以选择符合导电性、强度等要求的低成本材料，降低系统成本。
3)并不改变电芯制作工艺，减少物料种类，极耳与极片间的连接工艺也可以减少为一种，更容易控制和管理工艺，提高产品质量。
4)相比现有弧形汇流排的焊接技术，改进后的连接结构采用激光焊接连接极耳侧面与平面汇流排，整个连接结构更容易实现，连接部位更可靠。
5)相邻的极耳折弯后，其折弯部重叠在汇流排上，通过激光焊接将需要连接的极耳、汇流排连接在一起，对零件尺寸精度依赖性小。
6)设置汇流排支撑组件的结构，形成与电芯的极耳厚度和相邻的极耳之间距离相匹配的孔隙，适用于两并或多并电芯结构。
7)汇流排支撑组件同时具有限位、放置汇流排的作用，设置限位缺口与限位块，保证汇流排支撑组件与汇流排之间的位置稳定。
8)汇流排支撑组件配合带多个卡槽的滑轨，实现凹形支撑部与两个半凹形支撑部之间的孔隙宽度可调，适用于不同型号电芯的焊接组装，可扩展性好。
附图说明
图1为软包电池模块连接结构的示意图；
图2为折弯前的软包电池模块连接结构剖面示意图；
图3为折弯后的软包电池模块连接结构剖面示意图；
图4为汇流排的结构示意图。
图中：1、电芯，2、极耳，3、汇流排，4、汇流排支撑组件，5、极耳过孔，6、半凹形支撑部，7、凹形支撑部，8、固定柱体，9、限位缺口，10、限位块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1、图2和图3所示，一种软包电池模块连接结构，包括多块堆叠的电芯1、与电芯1的极耳2连接的汇流排3以及限定电芯1的极耳2与汇流排3之间位置的汇流排支撑组件4，电芯1的正负极耳2均采用铜铝复合材料制作而成，对应正负极耳2的正负汇流排3均采用相同的单一导电材料制作而成，单一导电材料采用铜材料或铝材料，汇流排3为平面汇流排，该平面汇流排上设有多个极耳过孔5，电芯1的极耳2穿过汇流排3上的极耳过孔5后折弯，相邻的极耳2折弯后通过激光焊接与汇流排3焊接连接，且相邻的极耳2折弯后部分重叠，如图3中的A所示的激光焊接区域。
铜铝复合材料的极耳2可以与铜、铝、或者其他导电材料连接，因此采用单一材料的汇流排3可以与极耳2复合材料连接，省去了原汇流排3不同材料间的连接，提高了汇流排3的可靠性。
从整个模组极耳2连接结构而言，为了取消汇流排3上不同材料间的连接工艺过程，有两个方向可选：a.汇流排3采用同种材料如铜铝复合材料；b.正负极极耳2采用同一种复合材料，正负极汇流排3采用同种材料即可(如铜、铝或其他满足导电性能要求的导电材料)。本发明极耳2采用铜铝复合材料，优点如下：
1、拓宽汇流排3材料选择范围，可以选择符合导电性、强度等要求的低成本材料，相比方向a和现有技术，可以更多地降低系统成本；
2、并不改变电芯1制作工艺，相比方向a和现有技术，减少物料种类，极耳2与极片间的连接工艺也可以减少为一种，更容易控制和管理工艺，提高产品质量，且导电性能上并不受影响。
现有激光焊接工艺有两类，一类如背景技术中所述的弧形汇流排3，保持极耳2形状为直的，激光焊接连接极耳2顶部与弧形汇流排3；要么极耳2折弯，激光焊接连接极耳2的侧面与汇流排3，本发明采用的焊接方式，本发明改进后的结构采用激光焊接连接极耳2侧面与汇流排3，整个连接结构更容易实现，连接部位更可靠。
其中，汇流排支撑组件4为多个，采用绝缘性能良好的塑料制作而成，每个汇流排支撑组件4包括依次并列平行设置的一个半凹形支撑部6、一个凹形支撑部7和一个半凹形支撑部6，凹形支撑部7与两个半凹形支撑部6之间分别留有与电芯1的极耳2厚度和相邻的极耳2之间距离相匹配的孔隙，适用于两并或多并电芯模块结构。
每个汇流排支撑组件4的两端部分别设有一固定柱体8，固定柱体8上设有带多个卡槽的滑轨，凹形支撑部7和两个半凹形支撑部6的端部均分别与滑轨滑动连接，并分别卡入卡槽中，使得凹形支撑部7与两个半凹形支撑部6之间的孔隙宽度可调，可适应不同厚度的电芯1和不同串并联的模组。
汇流排支撑组件4还设有与用于承载堆叠软包电芯的电芯承载零件连接的连接件，电芯承载零件具有导热功能，可将电芯1上热量传导至模组热管理结构上。
汇流排3上设有限位缺口9，汇流排支撑组件4上设有与限位缺口9配合的限位块10。限位缺口9为多个，多个限位缺口9对称设于汇流排3的两侧边边缘处。图1和图4中，每个汇流排3上设置四列极耳过孔5，四个限位缺口9，每个汇流排3配合两个汇流排支撑组件4使用。汇流排3的作用是完成电芯1间的串并联，除了模块输出的正负极汇流排3外，其余的汇流排3连接的是相邻串联电芯1的正负极，即一组并联的N个电芯1正极极耳2在通过汇流排3与相邻的下一组并联的电芯1负极极耳2连接在一起，该组并联的N个电芯1负极极耳2亦通过汇流排3与相邻的上一组并联的电芯1正极连接在一起，形成模组的串并联。
汇流排支撑组件4与汇流排3可通过装配连接在一起，汇流排3也可以作为汇流排支撑组件4的嵌件通过注塑等工艺连接在一起。
工作过程：
1、软包电芯1与电芯承载零件连接，并堆叠形成符合要求的串并联结构；
2、安装汇流排支撑组件4和汇流排3，或者汇流排支撑组件4和汇流排3配合形成一体化零件；
3、工装将电芯1的极耳2折弯(此工序也可在电芯1堆叠前完成)，并压紧极耳2与汇流排3，使需连接的极耳2折弯部分与汇流排3贴合良好，激光焊接，连接极耳2及汇流排3。

Claims (10)

1.一种软包电池模块连接结构，包括多块堆叠的电芯、与电芯的极耳连接的汇流排以及限定电芯的极耳与汇流排之间位置的汇流排支撑组件，其特征在于，电芯的正负极耳均采用铜铝复合材料制作而成，对应正负极耳的正负汇流排均采用相同的单一导电材料制作而成。
2.根据权利要求1所述的一种软包电池模块连接结构，其特征在于，所述汇流排为平面汇流排，该平面汇流排上设有多个极耳过孔，所述电芯的极耳穿过极耳过孔后折弯。
3.根据权利要求2所述的一种软包电池模块连接结构，其特征在于，相邻的极耳折弯后通过激光焊接与汇流排焊接连接。
4.根据权利要求3所述的一种软包电池模块连接结构，其特征在于，所述相邻的极耳折弯后部分重叠。
5.根据权利要求3所述的一种软包电池模块连接结构，其特征在于，所述汇流排支撑组件为多个，每个汇流排支撑组件包括依次并列平行设置的一个半凹形支撑部、一个凹形支撑部和一个半凹形支撑部，凹形支撑部与两个半凹形支撑部之间分别留有与电芯的极耳厚度和相邻的极耳之间距离相匹配的孔隙。
6.根据权利要求5所述的一种软包电池模块连接结构，其特征在于，所述凹形支撑部与两个半凹形支撑部之间的孔隙宽度可调。
7.根据权利要求5所述的一种软包电池模块连接结构，其特征在于，所述每个汇流排支撑组件的两端部分别设有一固定柱体，所述固定柱体上设有带多个卡槽的滑轨，凹形支撑部和两个半凹形支撑部的端部均分别与滑轨滑动连接，并分别卡入卡槽中。
8.根据权利要求1所述的一种软包电池模块连接结构，其特征在于，所述单一导电材料采用铜材料或铝材料。
9.根据权利要求1所述的一种软包电池模块连接结构，其特征在于，所述汇流排上设有限位缺口，所述汇流排支撑组件上设有与限位缺口配合的限位块。
10.根据权利要求9所述的一种软包电池模块连接结构，其特征在于，所述限位缺口为多个，多个限位缺口对称设于汇流排的两侧边边缘处。
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