CN103633277B - 电芯连接件、电池电芯模块及其制造方法、电池和机动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电芯连接件、一种具有根据本发明的电芯连接件的电池电芯模块、一种制造电池电芯模块的方法、一种具有至少一个电池电芯模块的电池和一种具有该电池电芯模块和/或该电池的机动车。电芯连接件(10)用于电连接至少两个电池电芯(20、20a)并且包括用于在电池电芯(20、20a)的端子(21)上支承电芯连接件的至少两个支承面(12)。这些支承面(12)在电芯连接件(10)的纵向延伸方向(11)上前后布置且设置在电芯连接件(10)的一侧，其中该电芯连接件(10)在支承面(12)之间具有横向错位，从而这些支承面横向相对于彼此错开。

Description

电芯连接件、电池电芯模块及其制造方法、电池和机动车

技术领域

本发明涉及一种电芯连接件、一种包括根据本发明的电芯连接件的电池电芯模块、一种制造电池电芯模块的方法、一种包括至少一个电池电芯模块的电池和一种具有电池电芯模块和/或电池的机动车。

背景技术

对用于宽广应用领域，例如用于车辆、固定设备(例如像风电设备)和移动电子装置(如笔记本电脑和通讯装置)的电池有着很多的要求。对这种电池在可靠性、使用寿命和容量方面提出了很高的要求。

锂离子技术特定用于广泛应用领域。其特点尤其是高的能量密度和极小的自放电。

这样的锂离子电池电芯通常包括电极，其能使锂离子在所谓的嵌入过程中可逆地存储或在所谓的脱嵌过程中又释放。在电池电芯充电过程中进行嵌入，而在电池电芯放电时进行脱嵌以给用电装置供电。

它的特点是，将来不仅在固定不动的应用场合，例如在风电设备中、在例如为混合动力车辆和电动车辆的机动车中，而且在电子装置如笔记本电脑或手机中，都使用在可靠性、容量和寿命方面提出很高要求的新型电池系统。

在混合动力车辆、插入式混合动力车辆和电动车中的动力电池通常以模块形式构成。在此情况下，由至少两个串联或并联的单独电池电芯构成模块，模块又组装成更大的次级单元即所谓的子单元，它们例如分享一个共同的冷却机构。最终由两个或更多的子单元构成完整的电池，其中该模块和子单元根据可供使用的结构空间也可以上下重叠地安置在多个平面内。

此外，现代的电池电芯、尤其是锂离子电池电芯，但还有锂-聚合物电池电芯或者铅酸蓄电池在电池的通常被称为盖或顶侧的一侧具有接线端。

在多个独立电池电芯连成模块时，此时从上方安装一个所谓的电芯连接件。在批量生产中，此时优选利用焊接(例如激光焊接、超声波焊接、摩擦焊接等)或铆接的连接件来工作。

各单个模块之间的连接利用模块连接件来实现，其通常以与电芯连接件相似的方式设计和安置。

从DE102009024513A1中公开了一种电池电芯连接件，其包括其间设有连接构件的两个接线构件，在其中一个接线构件上还设有一个扁平件。该连接构件构造成两个接线构件或者一个接线构件和该扁平件可以灵活地相对于彼此安置在不同的位置上。因此，该电芯连接件可以被用于灵活地连接多个不同的电池电芯或用于连接一个电池电芯至不同的电气外围装置。

当电池电芯仅还有一定的功率和/或一定的容量和/或超过一定的内电阻时，电池电芯或由多个电池电芯制成的所谓的蓄电池组被视为使用寿命结束。对于功率和容量，大部分情况下大约在初始值(即，电池电芯或蓄电池组最大可具有的值)的80％时达到极限。该极限值限定使用寿命结束。

出于效率考虑，相关的电池电芯或相关的蓄电池组必须随后被更换。与将还能发挥功能的电池电芯与新电池电芯相连的过程相关联的更换过程是相对费事且因而成本很高的。

发明内容

根据本发明，提供一种用于电连接至少两个电池电芯的电芯连接件，其中该电芯连接件具有用于在电池电芯的端子上支承电芯连接件的至少两个支承面，这些支承面在电芯连接件的纵向延伸方向上前后布置且设置在电芯连接件的一侧。根据本发明规定，电芯连接件在所述支承面之间具有横向错位，从而这些支承面横向相对于彼此错开。这些支承面应优选设置在电芯连接件的底面上。该横向错位基本上垂直于该纵向延伸方向。

该电芯连接件的优点是，借此能以简单而低成本的方式补偿在要相互连接的端子之间的高度差。高度差的这种补偿如此最佳实现，即，电芯连接件以其安置位置高于其其它支承面的支承面安置在电芯连接件余部上并且与之导电连接。由此，通过将电芯连接件以常见方式固定在新电池电芯上并且使电芯连接件以其在电芯连接件余部处较高的支承面与电池电芯模块的留在电池电芯模块内的旧电池电芯导电连接，可以简单地更换单个电池电芯模块的电池电芯。

导电连接的实现优选借助焊接、尤其是激光焊来完成。

在电芯连接件的一个优选实施方式中规定，横向错位的程度基本上与电芯连接件厚度一致。横向错位的程度优选正好是沿横向错位方向测量的电芯连接件的厚度。因此，在所用的电芯连接件具有统一厚度时，电芯连接件可以配合精确地与新电池电芯的端子相连并且同时与留在电池电芯模块中的旧电池电芯的端子相连，其中通过对应于电芯连接件厚度的横向错位的大小，可以使恰好在电芯连接件余部上的较高的支承面与旧电池电芯的端子相接。

这些支承面优选至少在局部分别具有一个不同的宽度。由此可以利用可容易实现的角焊缝将电芯连接件焊接在旧电池电芯上的电芯连接件余部上。横向错位的方向在此垂直于宽度方向取向。

在电芯连接件的一个成本有利的实施方式中，其横向错位通过在纵向延伸方向上距同一支承面距离不同的两个弯折来实现。在一个替代实施方式中，这两个弯折在纵向延伸方向上距同一支承面的距离是相同的。该电芯连接件实施方式的优点在于例如借助弯曲或在成形方法中的简单且低成本的制造。

另外，提供一种电池电芯模块，它具有多个电池电芯以及至少一个根据本发明的电芯连接件，其中电池电芯利用电芯连接件彼此导电连接。电芯连接件此时与在电池电芯模块的旧电池电芯的端子上的电芯连接件余部导电相连并且与被加入电池电芯模块的新电池电芯的端子相连。

该电芯连接件余部如此产生，即，电池电芯模块中的已将两个电池电芯彼此连接的电芯连接件被分断开，从而在电池电芯上留下电芯连接件余部。在取掉其中一个电池电芯后，仅还余下具有电芯连接件余部的另一电池电芯。根据本发明的电芯连接件需与电芯连接件余部连接并且需与一个新的电池电芯或者说其端子相连。

该电池电芯模块的电池电芯优选为锂离子电池电芯。

在此优选规定，电芯连接件的长度小于利用电芯连接件导电相连的电池电芯端子的彼此远离的边界面的间距。就是说，电芯连接件长度小于相互远离的端子的外边缘的间距，以便能通过简单方式将电芯连接件余部上的角焊缝在端侧焊接在新的根据本发明的电芯连接件上。在此，电芯连接件的长度是其在纵向延伸方向上的延伸尺寸。

还提供一种电池，其具有多个根据本发明的电池电芯模块。其中，该电池的这些电池电芯模块也可以利用根据本发明的电芯连接件相连。

另外，提供一种制造根据本发明的电池电芯模块的方法，其中，提供利用第一电芯连接件彼此导电连接的至少一个第一电池电芯和一个第二电池电芯，在电池电芯之间的第一电芯连接件被断开，从而第一电芯连接件的余部留在第一电池电芯的一个端子上，第二电池电芯与第一电池电芯分离并且第三电池电芯参照第一电池电芯来定位，第一和第三电池电芯借助根据本发明的第二电芯连接件彼此导电连接，其中第二电芯连接件与第三电池电芯的端子导电相连并且与在第一电池电芯的端子上的电芯连接件余部导电相连。由此以简单而低成本的方式保证了在一个电池电芯模块内的电池电芯的更换并由此确保了电池电芯模块的维修。

在第二电芯连接件和第三电池电芯的端子和/或第一电池电芯上的电芯连接件余部之间的导电连接优选利用焊接、尤其是激光焊来实现。

通过一种机动车使本发明变得完整，该机动车尤其可以是能由电机驱动的机动车，其包括至少一个根据本发明的电池电芯模块和/或根据本发明的电池，其中该电池电芯模块或者电池与机动车的驱动系统相连。

附图说明

以下，将参照附图所示的实施例来描述本发明，其中：

图1示出了电池电芯的一部分的侧视图；

图2示出了电池电芯的一部分的俯视图；

图3示出了本发明的电芯连接件的侧视图；

图4示出了本发明的电芯连接件的俯视图；

图5示出了组装成电池电芯模块的两个电池电芯的俯视图。

具体实施方式

图1示出了第一电池电芯20的一部分，在其表面上设有端子21。在端子21中形成留空部24，电芯连接件10定位在该留空部中。该电芯连接件10利用角焊缝25与端子21导电连接。

电芯连接件10的宽度W的大小此时优选设定成使得电芯连接件10可基本上精确配合地容纳在位于端子21内的留空部24中。

为了获得由电池电芯20构成的电池电芯模块，至少两个电池电芯20通过电芯连接件10按照所示的方式导电相连。

在图2中示出了如图1所示的电池电芯20的局部的俯视图。在此示出了电芯连接件10在切割边26处被断开，从而它仅还构成一个电芯连接件余部23。电芯连接件余部23按照所述的方式借助角焊缝25与端子21导电连接。

当须更换相邻的与电芯连接件10相连的电池电芯时，才在第一电池电芯20的端子21上留下所示的电芯连接件余部23。在此情况下，电芯连接件10将被断开，从而形成切割边26并且只有电芯连接件10的一个余部留在第一电池电芯20的端子21上。

如图3的侧视图所示的根据本发明的电芯连接件10包括两个支承面12，它们指向底面13。在电芯连接件10的纵向延伸方向11上，这些支承面12前后设置。电芯连接件10具有第一弯折14和第二弯折15，使得这两个支承面12相互横向错开。电芯连接件10的厚度D优选对应于横向错开的距离。

在图4中示出了如图3所示的电芯连接件10的俯视图。可以看到这两个支承面12具有不同的宽度W。

尤其可在图5中看到此不同宽度W的优点。图5此时示出了两个并排的电池电芯的局部，即第一电池电芯20和另一个第三电池电芯20a。第一电池电芯20在此是已经存在于电池电芯模块中的电池电芯，另一个电池电芯20a是例如要换掉出故障的(第二)电池电芯的另一(第三)电池电芯。在第一电池电芯20上，电芯连接件余部23还位于端子21上，如参照图2所描述的那样。根据本发明的电芯连接件10以其具有比其另一支承面12更大的宽度W的支承面12如参照图1所述地安置在另一电池电芯20a的端子21上。就是说，电芯连接件10以常见的方式与另一电池电芯20a的端子21相连。

因此，电芯连接件10的支承面贴靠在另一电池电芯20a的端子21和第一电池电芯20的电芯连接件余部23上。但是，在电芯连接件10和另一电池电芯20a的端子21之间的导电连接通过电芯连接件10的侧面利用焊接来实现。在电芯连接件10和第一电池电芯20端子21上的电芯连接件余部23之间的导电连接也通过电芯连接件10的侧面利用焊接来实现。

具有较小宽度W的支承面12贴靠在电芯连接件余部23上，该电芯连接件余部与第一电池电芯20的端子21相连。在该电芯连接件余部23和具有较小宽度W的支承面12之间也形成角焊缝25以便产生导电连接。

如图所示，电芯连接件10此时可以具有这样的长度L，它在平齐贴靠在另一电池电芯20a的端子21的边界面22上时并非一直伸到在第一电池电芯20a上的端子21的边界面22，因而也可在电芯连接件余部23上在电芯连接件10的端面上以简单的方式实现角焊缝25。

Claims (10)

1.一种用于电连接至少两个电池电芯(20、20a)的电芯连接件(10)，包括用于在所述电池电芯的端子(21)上支承所述电芯连接件(10)的至少两个支承面(12)，其中这些支承面(12)在该电芯连接件(10)的纵向延伸方向(11)上前后布置并且设置在该电芯连接件(10)的一侧，其特征是，所述电芯连接件(10)在所述支承面(12)之间具有横向错位，从而所述支承面(12)横向相对于彼此错开，其中所述横向错位的方向垂直于所述电芯连接件(10)的纵向延伸方向(11)和宽度方向，并且其中所述至少两个支承面(12)至少在局部分别具有一个不同的宽度(W)，并且其中所述横向错位的程度基本上与所述电芯连接件(10)的厚度(T)一致。

2.根据权利要求1所述的电芯连接件，其中，所述横向错位通过在纵向延伸方向(11)上距同一支承面(12)的距离不同的两个弯折(14、15)来实现。

3.一种电池电芯模块，包括多个电池电芯(20、20a)以及至少一个根据权利要求1至2之一所述的电芯连接件(10)，其中，这些电池电芯(20、20a)借助所述电芯连接件(10)彼此导电连接。

4.根据权利要求3所述的电池电芯模块，其中，所述电芯连接件(10)的长度小于所述电池电芯(20、20a)的利用所述电芯连接件(10)导电连接的端子(21)的相互远离的边界面(22)的间距。

5.一种电池，包括多个根据权利要求3或4所述的电池电芯模块。

6.一种制造根据权利要求3或4所述的电池电芯模块的方法，其中，提供利用第一电芯连接件彼此导电连接的至少一个第一电池电芯(20)和一个第二电池电芯，在所述电池电芯之间的第一电芯连接件被断开，从而所述第一电芯连接件的余部(23)留在所述第一电池电芯(20)的一个端子(21)上，所述第二电池电芯与所述第一电池电芯(20)分离并且第三电池电芯(20a)参照所述第一电池电芯(20)来定位，并且所述第一电池电芯(20)和所述第三电池电芯(20a)借助根据权利要求1至3之一的第二电芯连接件(10)彼此导电连接，其中所述第二电芯连接件(10)与所述第三电池电芯(20a)的端子(21)导电连接并与在所述第一电池电芯(20)的端子(21)上的电芯连接件余部(23)导电连接。

7.根据权利要求6所述的制造电池电芯模块的方法，其中，在所述第二电芯连接件(10)和所述第三电池电芯(20a)的端子(21)和/或第一电池电芯(20)上的电芯连接件余部(23)之间的导电连接借助焊接来实现。

8.根据权利要求7所述的制造电池电芯模块的方法，其中，所述焊接是激光焊。

9.一种机动车，包括至少一个根据权利要求3或4所述的电池电芯模块和/或一个根据权利要求5所述的电池，其中所述电池电芯模块或所述电池与机动车的驱动系统相连。

10.根据权利要求9所述的机动车，其中，所述机动车是能由电机驱动的机动车。