CN101322264B - 制备电池芯组的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制造电池芯组的方法，所述电池芯组具有通过连接构件彼此连接的多个单元电池，特别是多个圆柱状电池。根据本发明，可通过仅仅改变这些连接构件的组合而容易地更改该电池芯组的结构，不需制造额外的连接构件。因此，可以实现连接构件的通用。

Description

制备电池芯组的方法
技术领域
本发明涉及制造电池芯组的方法，更具体地说，涉及制造具有多个单元电池(尤其是多个圆柱状电池)的电池芯组的方法，其中可以通过改变具有特定构造的连接构件的组合而容易地修改该电池芯组的结构。
背景技术
由于移动装置的快速发展与此移动装置的需求的增加，作为移动装置的能量来源，二次电池的需求急速地增加。
根据使用二次电池的外部装置的类型，可使用单一电池形式或具有多个彼此电连接的单元电池的电池组形式的二次电池。举例来说，例如移动电话的小型装置可利用一个电池的输出与容量而工作预定的一段时间。另一方面，因为中或大型装置(例如膝上型电脑、便携式DVD播放器、小型个人电脑、电动车、以及混合电动车)需要高输出与大容量，所以这些中或大型装置需要使用电池组。
通过连接保护电路至具有多个彼此串联和/或并联的单元电池的电池芯组而制成该电池组。当使用棱柱状电池或袋状电池作为单元电池时，棱柱状电池或袋状电池一个叠着一个，使得棱柱状电池或袋状电池的大尺寸表面彼此面对，接着棱柱状电池或袋状电池的电极终端通过连接构件(例如汇流条)而彼此连接。因此，当要制造具有六面结构的三维电池组时，优选是以棱柱状电池或袋状电池作为单元电池。
另一方面，圆柱状电池一般具有比棱柱状电池或袋状电池大的电容量。然而，由于圆柱状电池的外型，以堆叠结构来排列圆柱状电池是很困难的。尽管当该电池组大致以线型结构或平面型结构构成时，该圆柱状电池在结构上仍比棱柱状电池或袋状电池更有利。
因此，具有多个彼此并联与串联的圆柱状电池的电池组广泛地使用于膝上型电脑、可携式DVD播放器、以及可携式PC。举例来说，该电池组通常以2P(并联)-3S(串联)线型结构、2P-3S平面型结构、2P-4S线型结构、或2P-4S平面型结构构成。
通过如下方式实现所述并联结构，即通过沿横向排列两个或更多个圆柱状电池，同时以相同方向定向该圆柱状电池的电极终端，并使用连接构件通过焊接将圆柱状电池的电极终端彼此连接。后文中，将并联的圆柱状电池称为“电池箱(bank)”。
通过如下方式实现所述串联结构，即通过沿纵向排列两个或更多个圆柱状电池，使得圆柱状电池的具有相对极性的电极终端依次地一个接着一个设置，或者通过沿横向排列两个或更多个圆柱状电池，同时以相反方向定向圆柱状电池的电极终端，并使用连接构件通过焊接将圆柱状电池的电极终端彼此连接。
通常使用薄板状连接构件(例如镍板)通过点焊而实现这些圆柱状电池之间的电连接。保护电路连接至以并联和/或串联结构所构成的所述电池芯组，从而制成电池组。
然而，每当改变该电池组的设计时，必须修改该连接构件，使得该连接构件适用于该电池组的修改设计。结果，增加该电池组的制造成本。即使当执行一般电池(例如棱柱状电池)之间的电连接时，此问题也会发生。
发明内容
因此，为了解决上述问题以及其它尚未解决的技术问题而提出本发明。
具体而言，本发明的目的是提供一种制造具有多个单元电池(尤其是多个圆柱状电池)的电池芯组的方法，其中可以通过改变具有特定构造的连接构件的组合而容易地修改该电池芯组的结构。
本发明的另一目的是提供一种包含各种类型的连接构件的连接构件组件，所述连接构件可被特别地组合而执行该电池芯组的制造方法。
根据本发明的一个方面，涉及一种制造电池芯组的方法，所述电池芯组具有两个或两个以上彼此并联的单元电池与两个或两个以上彼此串联的单元电池，其中所述电池芯组是通过组合以下元件制造而成：
第一连接构件，其具有用于连接保护电路的连接部，该连接部自所述第一连接构件的板体的外表面延伸；
第二连接构件，其具有：用于连接所述保护电路的连接部，该连接部自所述第二连接构件的板体的左侧或右侧外表面延伸；与弯曲导引槽，该弯曲导引槽形成于所述第二连接构件的板体中间的上缘和/或下缘；以及
第三连接构件，其具有：用于连接所述保护电路的连接部，该连接部自所述第三连接构件的邻近所述第三连接构件的板体中间的板体外表面延伸；与弯曲导引槽，该弯曲导引槽形成于所述第三连接构件的板体中间的上缘和/或下缘，由此
当根据所述电池芯组的结构仅沿横向连接所述单元电池时，使用所述第一连接构件，以及
当根据所述电池芯组的结构沿横向同时沿纵向连接所述单元电池时，使用所述第二连接构件和/或所述第三连接构件，
其中，第二连接构件的板体的长度和第三连接构件的板体的长度均是第一连接构件的板体的长度的两倍。
根据本发明的另外一个方面，涉及一种连接构件组件，其包含：
第一连接构件，其具有用于连接保护电路的连接部，该连接部自所述第一连接构件的板体的外表面延伸；
第二连接构件，其具有：用于连接所述保护电路的连接部，该连接部自所述第二连接构件的板体的左侧或右侧外表面延伸；与弯曲导引槽，该弯曲导引槽形成于所述第二连接构件的板体中间的上缘和/或下缘；以及
第三连接构件，其具有：用于连接所述保护电路的连接部，该连接部自所述第三连接构件的邻近所述第三连接构件的板体中间的板体外表面延伸；与弯曲导引槽，该弯曲导引槽形成于所述第三连接构件的板体中间的上缘和/或下缘，其中
具有彼此并联与彼此串连的单元电池的电池芯组是通过组合所述第一连接构件、所述第二连接构件、以及所述第三连接构件制造而成，
其中，第二连接构件的板体的长度和第三连接构件的板体的长度均是第一连接构件的板体的长度的两倍。
根据本发明，可以以各种结构来制造电池芯组，其中通过组合三种连接构件使多个单元电池(尤其是多个圆柱状电池)彼此并联或串联。因此，可通过仅仅改变该连接构件的组合而容易地修改该电池芯组的结构，不需制造额外的连接构件，由此实现连接构件的通用。
在优选实施例中，所述第一连接构件、所述第二连接构件和/或所述第三连接构件可以在其板体上设置有狭缝，通过所述狭缝可容易地将所述连接构件焊接至所述单元电池的电极终端。
优选地，所述连接构件是镍板。每个镍板是以纯镍制成的薄板或以铜制成并镀有镍的薄板。
如上所述，所述第一连接构件用于电连接所述横向排列的单元电池。优选地，所述横向排列的单元电池彼此并联。另一方面，所述第二连接构件与所述第三连接构件用于电连接所述沿横向同时沿纵向排列的单元电池。优选地，所述横向排列的单元电池彼此并联，且所述纵向排列的单元电池彼此串联。
所述具有不同结构的第二与第三连接构件被选择性地或同时用于连接所述沿横向和沿纵向排列的单元电池的原因是：当以3S或更多串联连接结构连接单元电池或电池组时，需要沿相反方向弯曲所述第二连接构件与所述第三连接构件，且优选的是，将所述连接构件安装为使得所述连接构件的连接部成直线地排列在所述电池芯组的外周，以当所述保护电路连接到所述电池芯组时，使保护电路与所述电池芯组之间的连接长度最小化，下面将参考附图对此进行说明。
因此，不对所述连接部进行特别限制，只要其垂直地向下弯曲，使得所述连接部能与所述单元电池的外周表面紧密接触同时各个连接构件以点焊固定至所述单元电池或电池箱的电极终端即可。
当沿横向排列所述单元电池或电池箱以制造电池芯组时，所述连接部优选以与所述连接构件的板体呈30至150度的角度而形成，使得所述各个连接构件的连接部自所述电池芯组的上端或下端暴露。当所述连接部的倾斜角度太小或太大时，一些连接部位于所述单元电池的外周的内部上，从而难以实现所述保护电路与所述连接部之间的连接。
在优选实施例中，所述第一与第二连接构件的连接部以与所述第一与第二连接构件的板体末端成30至60度的角度而形成，且所述第三连接构件的连接部以与所述第三连接构件的板体末端成120至150度的角度而形成。
更优选的是，所述第一与第二连接构件的连接部以相同的角度(例如45度)而形成，且所述第三连接构件的连接部以与所述第一与第二连接构件的连接部的角度对称的角度(例如135度)而形成。
通过减少所述第二与第三连接构件的板体的宽度而提供形成于所述第二与第三连接构件的板体中间的上缘和/或下缘的弯曲导引槽，使得当所述单元电池或电池箱沿纵向排列同时所述第二与第三连接构件的板体焊接至所述单元电池或电池组时，所述第二与第三连接构件的板体易于弯曲。优选地，所述弯曲导引槽以对称的方式形成于所述第二与第三连接构件的板体中间的上缘和/或下缘。
在优选实施例中，所述连接构件的连接部设有弯曲导引槽，通过所述弯曲导引槽可以容易地垂直弯曲所述连接构件的连接部。
通过点焊而实现所述单元电池或电池组与连接构件之间的连接。如前所述，所述狭缝在所述板体与所述单元电池或电池箱的电极终端接触的位置处形成于所述板体中。因此，改善了点焊的效率。
一般而言，圆柱形电池(其为一种典型的电池)具有从其一末端突出的阴极终端，而所述圆柱形电池的整个电池外壳作为阳极终端(与所述阴极终端绝缘)。因此，当所述以横向排列的单元电池(也即电池箱)的阴极终端彼此并联时，优选的是，所述连接构件焊接至所述电池箱的电极终端，同时覆盖所述电池箱的上端的绝缘片设置于所述电池箱的阴极终端与所述连接构件之间，使得仅仅暴露所述电池箱的阴极终端。
优选地，设置绝缘片于所述连接部与所述单元电池的外壳之间，以防止所述连接部接触所述单元电池的外壳。当所述连接构件连接至所述电池箱的对应电极终端时，用于连接部绝缘的绝缘片可预先安装至所述单元电池的外周表面(所述连接部所在处)。
可通过组合这些连接构件以包括并联与串联结构的各种结构制造所述电池芯组。举例来说，可以以2P-3S线型结构、2P-3S平面型结构、2P-4S线型结构、或2P-4S平面型结构构成所述电池芯组。
根据本发明的另一方面，提供了一种连接构件组件，其包含第一、第二、与第三连接构件，可以组合这些连接构件而执行上述电池芯组的制造方法。已经关于所述电池芯组的制造方法描述了所述连接构件组件的细节。
附图说明
通过下面结合附图的详细说明可以更加清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和其它优点，其中：
图1是显示根据本发明的优选实施例的第一连接构件的代表性视图；
图2是显示各种连接模式的代表性视图，其中图1的连接构件连接至电池箱的一侧；
图3是显示根据本发明的优选实施例的第二连接构件的代表性视图；
图4是显示根据本发明的优选实施例的第三连接构件的代表性视图；
图5至图9是显示根据本发明的优选实施例的以2P-3S线型结构制造电池芯组的流程步骤图；
图10是显示根据本发明的优选实施例的以2P-4S线型结构制成的电池芯组的代表性视图；
图11是显示根据本发明的另一优选实施例的以2P-3S平面型结构制成的电池芯组的代表性视图；以及
图12是显示根据本发明的另一优选实施例的以2P-4S平面型结构制成的电池芯组的代表性视图。
具体实施方式
现在将参考附图详细说明本发明的优选实施例。然而，应注意，本发明的范围不限于图示实施例。
图1是显示根据本发明的优选实施例的第一连接构件的代表性视图，而图2是显示各种连接模式的代表性视图，其中图1的连接构件连接至电池箱的一侧。
参考这些附图，第一连接构件100包含自板体110的末端延伸的连接部120以及形成于该板体110的邻近相对端部的预定位置的狭缝130与131。具体地说，狭缝130与131形成于与构成电池箱400的第一单元电池410与第二单元电池420的电极终端411与421相对应的位置处。因此，改善了点焊的效率。连接部120自板体110延伸，同时连接部120与板体110呈约45度的角度。一对弯曲导引槽121与122形成于连接部120的中间。
如图2中以实线与虚线所示，根据第一连接构件100焊接至电池箱400的电极终端的模式，连接部120可位于电池箱400上的四个不同位置120、120a、120b、以及120C。
图3是显示根据本发明的优选实施例的第二连接构件的代表性视图，而图4是显示根据本发明的优选实施例的第三连接构件的代表性视图。
首先参考图3，第二连接构件200包含自板体210的一端延伸的连接部220，该板体210的长度是图1所示第一连接构件的板体的长度的两倍。一对弯曲导引槽221与222形成于连接部220的中间。
狭缝230与233形成于板体210中的邻近板体210的相对端部的预定位置处。此外，狭缝231与232形成于板体210中的邻近板体210中间的预定位置处。一对弯曲导引槽211与212形成于板体210中间的相对边缘处。板体210从弯曲导引槽211与212被分成左体部210a与右体部210b。因此，连接至左体部210a的电池箱a(未显示)与连接至右体部210b的另一电池箱b(未显示)绕着弯曲导引槽211与212弯曲。举例来说，当电池箱b相对于电池箱a以180度的角度弯曲时，电池箱a与b沿着纵向排列。同样地，电池箱a与b的电极终端具有相反极性。因此，电池箱a与b各自的单元电池通过第二连接构件200彼此并联，同时，电池箱a与b(分别连接至左体部210a与右体部210b)通过第二连接构件200彼此串联。
除了连接部320形成于邻近板体310中间的位置(即位于左体部310a的邻近弯曲导引槽311与312的预定位置)，且第三连接构件300的连接部320倾斜成使得第三连接构件300的连接部320与第二连接构件200的连接部220对称之外，图4的第三连接构件300与图3的第二连接构件200的结构相同。
图5至图9是显示根据本发明的优选实施例的以2P-3S线型结构制造电池芯组的流程步骤图。图7与图8显示相同步骤。为了便于理解，图7与图8显示了电池箱在相对侧的连接。
首先参考图5，用作单元电池的总共六个圆柱状电池以横向排列，以构成三个电池箱401、402和403。第一电池箱401与第三电池箱403布置为第一电池箱401及第三电池箱403的阴极终端向上。另一方面，第二电池箱402布置为第二电池组402的阳极终端向上。
第一连接构件100置于第一电池箱401的下端阳极终端上，而第三连接构件300置于第一电池箱401的上端阴极终端上，同时绝缘片500设置于第三连接构件300与第一电池箱401的上端阴极终端之间。第三连接构件300也置于第二电池箱402的上端阳极终端上。第二连接构件200置于第二电池箱402的下端阴极终端上，同时绝缘片501设置于第二连接构件200与第二电池箱402的下端阴极终端之间。第二连接构件200也置于第三电池箱403的下端阳极终端上。另一连接构件100置于第三电池箱403的上端阴极终端上，同时绝缘片502设置于第一连接构件100与第三电池箱403的上端阴极终端之间。连接构件100、200、以及300的连接部120、220、以及320均设置成面向前。
参考图6，在连接构件100、200、以及300设置于电池组的对应位置时，执行点焊操作，使得各个电池箱401、402、以及403的两个单元电池彼此并联而电池箱401、402、以及403彼此串联。因此，总数为六个的单元电池构成2P-3S类型的电池芯组。
参考图7与图8，第二连接构件200与第三连接构件300绕着其中央垂直地弯曲，使得电池箱401、402、以及403被展开。第一电池箱401与第二电池箱402通过第三连接构件300彼此连接，且第二电池箱402与第三电池箱403通过第二连接构件200彼此连接。因此，虽然第二连接构件200与第三连接构件300以相反方向弯曲，但是连接部220与320与第一连接构件100的连接部120位于相同的方向。
最后参考图9，在弯曲对应的连接构件使得电池箱401、402、以及403完全展开后，连接部120、220、以及320垂直地向下弯曲，使得连接部120、220、以及320能与单元电池的电池外壳紧密接触，同时绝缘片510安装至电池外壳的与连接部120、220、以及320对应的预定位置。结果，以2P-3S线型结构制成电池芯组。由于连接部120、220、以及320在电池芯组600的外周成直线地排列，所以电池芯组600的连接部120、220、以及320能以最短距离连接至保护电路。电池芯组600的连接部120、220、以及320与保护电路之间的连接是通过焊接方式实现的。
图10是显示根据本发明的优选实施例的以2P-4S线型结构制成的电池芯组的代表性视图。
除了电池芯组601还包括第四电池组404，且通过第三连接构件300实现第三电池组403与第四电池组404的电连接以外，图10的电池芯组601能通过与图9的电池芯组600相同的方法制成。
图11是显示根据本发明的另一优选实施例的以2P-3S平面型结构制成的电池芯组的代表性视图，而图12是显示根据本发明的另一优选实施例的以2P-4S平面型结构制成的电池芯组的代表性视图。
通过使用第三连接构件300将第一电池箱401与第二电池箱402彼此电连接且通过使用另一第三连接构件300将第二电池箱402与第三电池箱403彼此电连接，同时不弯曲这两个第三连接构件300而制成图11的电池芯组700。根据情况，可使用第二连接构件来完成这些电池组之间的电连接。
通过使用第二连接构件200(该第二连接构件200弯曲)将第一电池箱401与第二电池箱402彼此电连接、通过使用第三连接构件300(该第三连接构件300没有弯曲)将第二电池箱402与第三电池箱403彼此电连接、以及通过使用另一第二连接构件200(该第二连接构件200弯曲)将第三电池箱403与第四电池箱404彼此电连接而制成图12的电池芯组701。根据情况，可使用第三连接构件300代替第二连接构件200，也可使用第二连接构件200代替第三连接构件300。此代替部分地显示于附图中。并且，连接构件100、200、以及300的连接部120、220、以及320置于电池芯组701的外周的上部。当使用均具有自板体与板体成90度的角度延伸的连接部的连接构件时，这些连接部可在电池芯组701的外周的上部成直线地排列。
虽然已披露本发明的优选实施例进行说明，然而本领域技术人员可以认识到，在不偏离随附权利要求书所披露的本发明的精神与范围的情形下，可以进行各种修改、增加和替代。
工业实用性
从上面的描述显而易见的是，可以以如下各种结构来制造电池芯组，即其中通过三种连接构件的组合将多个单元电池(尤其是多个圆柱状电池)彼此并联或串联。因此，可通过仅仅改变这些连接构件的组合而容易地修改该电池芯组的结构，而不需制造额外的连接构件，由此实现连接构件的通用。

Claims (15)

1.一种制造电池芯组的方法，所述电池芯组具有两个或两个以上彼此并联的单元电池与两个或两个以上彼此串联的单元电池，其中所述电池芯组是通过组合以下元件制造而成：
第一连接构件，其具有用于连接保护电路的连接部，该连接部自所述第一连接构件的板体的外表面延伸；
第二连接构件，其具有：用于连接所述保护电路的连接部，该连接部自所述第二连接构件的板体的左侧或右侧外表面延伸；与弯曲导引槽，该弯曲导引槽形成于所述第二连接构件的板体中间的上缘和/或下缘；以及
第三连接构件，其具有：用于连接所述保护电路的连接部，该连接部自所述第三连接构件的邻近所述第三连接构件的板体中间的板体外表面延伸；与弯曲导引槽，该弯曲导引槽形成于所述第三连接构件的板体中间的上缘和/或下缘，由此
当根据所述电池芯组的结构仅沿横向连接所述单元电池时，使用所述第一连接构件，以及
当根据所述电池芯组的结构沿横向同时沿纵向连接所述单元电池时，使用所述第二连接构件和/或所述第三连接构件，
其中，第二连接构件的板体的长度和第三连接构件的板体的长度均是第一连接构件的板体的长度的两倍。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述单元电池是圆柱状电池。
3.如权利要求1所述的方法，其中选自所述第一连接构件、所述第二连接构件、以及所述第三连接构件的一个或多个连接构件在其板体上设置有狭缝，通过所述狭缝能够容易地将所述连接构件焊接至所述单元电池的电极终端。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述连接构件是镍板。
5.如权利要求1所述的方法，其中沿横向排列的所述单元电池彼此并联，而沿纵向排列的所述单元电池彼此串联。
6.如权利要求1所述的方法，其中以与所述板体呈30至150度的角度而形成所述连接部。
7.如权利要求1所述的方法，其中以与所述第一和第二连接构件的板体末端呈30至60度的角度而形成所述第一和第二连接构件的连接部，且以与所述第三连接构件的板体末端呈120至150度的角度而形成所述第三连接构件的连接部。
8.如权利要求1所述的方法，其中以相同的角度形成所述第一和第二连接构件的连接部，且以与所述第一和第二连接构件的连接部的角度对称的角度形成所述第三连接构件的连接部。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述连接构件的连接部设有弯曲导引槽，通过所述弯曲导引槽来容易地垂直弯曲所述连接构件的连接部。
10.如权利要求1所述的方法，其中，当由所述单元电池所组成的电池箱的阴极终端彼此并联时，所述连接构件被焊接至所述电池箱的电极终端，同时覆盖所述电池箱的上端的绝缘片设置于所述电池箱的阴极终端与所述连接构件之间，使得仅仅可以暴露所述电池箱的阴极终端。
11.如权利要求1所述的方法，其中绝缘片设置于所述连接部与所述单元电池的外壳之间，以防止所述连接部接触所述单元电池的外壳。
12.如权利要求1所述的方法，其中以2并联-3串联线型结构、2并联-3串联平面型结构、2并联-4串联线型结构、或2并联-4串联平面型结构构成所述电池芯组。
13.一种连接构件组件，其包含：
第一连接构件，其具有用于连接保护电路的连接部，该连接部自所述第一连接构件的板体的外表面延伸；
第二连接构件，其具有：用于连接所述保护电路的连接部，该连接部自所述第二连接构件的板体的左侧或右侧外表面延伸；与弯曲导引槽，该弯曲导引槽形成于所述第二连接构件的板体中间的上缘和/或下缘；以及
第三连接构件，其具有：用于连接所述保护电路的连接部，该连接部自所述第三连接构件的邻近所述第三连接构件的板体中间的板体外表面延伸；与弯曲导引槽，该弯曲导引槽形成于所述第三连接构件的板体中间的上缘和/或下缘，其中
具有彼此并联与彼此串连的单元电池的电池芯组是通过组合所述第一连接构件、所述第二连接构件、以及所述第三连接构件制造而成，
其中，第二连接构件的板体的长度和第三连接构件的板体的长度均是第一连接构件的板体的长度的两倍。
14.如权利要求13所述的连接构件组件，其中所述单元电池是圆柱状电池。
15.如权利要求13所述的连接构件组件，其中选自所述第一连接构件、所述第二连接构件、以及所述第三连接构件的一个或多个连接构件在其板体上设置有狭缝，通过所述狭缝能够容易地将所述连接构件焊接至所述单元电池的电极终端。
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