CN101752541A - 电极端子连接结构及采用该连接结构的动力电池组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型的、通过液态导电介质(5)进行连接的电极端子连接结构，该电极端子连接结构包括相互连接的电极端子(1)，以及密封的导电腔(3)，该导电腔(3)内填充有液态导电介质(5)，所述电极端子(1)各自插入所述导电腔(3)内，通过所述液态导电介质(5)进行连接。由于本发明通过液态导电介质(5)进行导电连接，因而在使用过程中，无论使用动力电池组的汽车发生任何晃动、震动等，均不能影响该电极端子连接结构的可靠性。此外，本发明还提供一种采用该电极端子连接结构的动力电池组。

Description

电极端子连接结构及采用该连接结构的动力电池组

技术领域

本发明涉及一种电极端子连接结构，更具体地说，涉及一种将单体电池连接，以形成动力电池组的电极端子连接结构。此外，本发明还涉及一种采用该电极端子连接结构的动力电池组。

背景技术

随着石油的紧缺，以及人们对环保要求的提高，电动汽车和混和动力汽车越来越显示其优越性。作为电动汽车的核心动力能源——动力电池组，它的重要性显得尤为突出。目前，锂离子电池由于其具有安全、体积小、能量密度高等优点而成为人们的首选动力能源，通过串连或并联多个单体电池可形成动力电池组。

单体电池在组成动力电池组时，电极端子之间需要进行连接，这种连接需要考虑很多因素，既要满足过电流传导的要求，同时又要有一定的强度，除此之外，在动力电池组发生异常时(比如说过充、短路等)，能够有效的熔断，以防止产生热失控。但是，在电极端子的连接结构中，最重要的性能还是电极端子之间连接的可靠性。

一般电池的电极端子连接结构，采用机械连接，如螺栓连接、铆钉连接，例如，CN1767245A就公开了一种采用螺栓连接的电极端子连接结构。此外，为了降低接触电阻也有采用焊接进行连接的结构，如采用激光焊、钎焊等，例如，中国发明专利CN201051525就公开了一种将片状体的电极端子相互焊接的电极端子连接结构。为了实现过流保护，采用低熔点钎料进行钎焊，一般采用以锡为主的合金，熔断温度在200-300度之间。

在上述现有技术中，存在一个比较突出的缺点，即上述电极端子的连接结构均采用一种机械的刚性连接，当这种电极端子连接结构应用到汽车的动力电池组上时，由于汽车在行驶过程中会发生各种晃动、震动、甚至碰撞，这种电极端子之间的刚性连接结构很容易受到冲击而损害，从而松动、断开，导致动力电池组不能工作，电动汽车无法行驶，因而现有技术中，电极端子连接结构的可靠性是一个影响到电动汽车普及的缺点。此外，在上述现有技术中，采用熔断温度在200-300度、以锡为主的低熔点钎料对动力电池组进行过流保护，由于熔化的温度偏高，并且锡在熔化之后有一定张力，导致不能快速的达到熔断的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种电极端子连接结构，该电极端子连接结构导电性能优良，并且具有高度的连接可靠性。

在本发明的进一步优选方案中，本发明进一步解决的技术问题是，上述电极端子连接结构在满足正常供电连接的同时，还能够在电池过热时起到过流熔断的功能，并且熔断温度更低，熔断速度更快。

此外，本发明还要提供一种采用上述电极端子连接结构的动力电池组。

为解决本发明的技术问题，本发明提供一种电极端子连接结构，该电极端子连接结构包括相互连接的电极端子，以及密封的导电腔，该导电腔内填充有液态导电介质，所述电极端子各自插入所述导电腔内，通过所述液态导电介质进行电连接。

为解决本发明进一步提出的技术问题，本发明提供如下进一步的改进方案：所述导电腔的下侧形成有开口，该开口通过隔板进行密封，所述隔板在所述电极端子连接结构过热时能够熔化，以将所述液态导电介质排出到所述导电腔的外部。

所述隔板(6)在所述电极端子连接结构的过热温度达到100℃-350℃时熔化。

所述隔板(6)的材料为聚丙烯PP、聚乙烯PE、塑料ABS、聚苯醚PPO、聚苯硫醚PPS、聚四氟乙烯PTFE、聚醚酮PEEK。

所述电极端子连接结构还包括收集腔，该收集腔设置在所述导电腔的下部，以在所述隔板熔化时收集流出的所述液态导电介质。

所述导电腔上侧形成有导电介质添加孔，该导电介质添加孔通过密封塞子密封。

所述液态导电介质为水银或钾钠合金溶液。

所述导电腔和所述收集腔的材料为塑料、橡胶或陶瓷；

此外，本发明还提供一种动力电池组，包括多个单体电池，所述多个单体电池之间通过电极端子串联或并联连接，其中所述电极端子采用上述的电极端子连接结构进行电连接。

本发明通过改变电极端子之间的电连接介质，将传统固态金属的刚性连接改进为常温液态导电介质的柔性连接，通过有效密封的导电腔，将液态导电介质固定在电极端子之间，从而在电动汽车行驶过程中，无论汽车发生晃动、震动、甚至是碰撞，均不能影响电极端子的连接，从而保证了电极端子连接结构的可靠性，并且液态导电介质的导电性能优良，从而可以优化电极端子连接结构的导电性能。当将该电极端子连接结构应用于动力电池组时，动力电池组的工作可靠性可以得到高度的保障。

此外，在本发明的进一步优选方案中，所述导电腔下部设置有收集腔，并且腔体之间设置有薄弱的、熔化温度可控的隔板，在过大电流时，电极端子及导电介质的温度会升高，当温度达到隔板熔化温度时，隔板熔化，导电介质将从电极端子的腔体流到收集腔，电极端子的电连接断开，避免了温度进一步升高，防止了热失控的产生。在导电腔下部设置收集腔的效果在于可以收集流出的导电介质，从而可以重复利用导电介质，避免浪费。

由此可见，本发明具有如下优点：(1)在基本的技术方案中，能够保证正常情况的电流传导性能，并保证连接的高度可靠性；(2)在进一步改进的技术方案中，还能够在异常情况下产生过电流时，及时地熔断，提供过流保护功能，并且熔断温度可以设置的更低，断开时间更短，并可以重复利用导电介质；

附图说明

图1为第一实施方式的电极端子连接结构的剖视图；

图2为第一实施方式的电极端子连接结构的立体图；

图3为第一实施方式的电极端子连接结构的立体分解图；

图4为图3所示部位的局部放大图；

图5为第二实施方式的电极端子连接结构的剖视图；

图6为图6所示部位的局部放大图；

图7为第二实施方式的电极端子连接结构的立体图；

图8为第二实施方式的电极端子连接结构的立体分解图；

图9为现有技术中电极端子连接结构的示意图。

附图符号说明

1-电极端子                    2-单体电池

3，9，10-导电腔               4-收集腔

5-导电介质                    6-隔板

7-导电介质添加孔              8-密封塞子

具体实施方式

[现有技术实施方式]

传统的电极端子连接结构如图9所示，电极端子1之间用固态导电介质5填充，通过刚性连接，使不同电极端子1之间形成电连接。如前所述，该种刚性连接并不能保证电极端子1连接的可靠性，当这种电极端子连接结构应用到汽车的动力电池组时，由于汽车在行驶过程中会发生各种晃动、震动、甚至碰撞，这种电极端子1之间的刚性连接结构很容易受到冲击而损害，从而松动、断开，导致动力电池组不能工作，电动汽车无法行驶，因而在现有技术中，电极端子连接结构的可靠性是一个较为突出的缺点。

在该现有技术中，当电流增大时，由于导电介质5的电流导通能力没有电极端子1的电流通导能力强，一般只有电极端子1的1/5以下，因此在导电介质5处会产生局部的高温，当电流继续流通时，温度持续升高，当温度升高至固态导电介质5的熔化温度时，导电介质5熔化，当熔化的液态金属重量大于液态金属与电极端子5之间的张力时，液态金属离开电极端子5，此时电流通导能力进一步下降，温度升高速率加快，同时有一部分金属气化，最终，固态导电介质5将以液态和气态形式脱离电极端子5，电路断开，阻止了进一步的热失控。但是，在该方式下，由于固态金属的熔点一般比较高，金属熔化后由于张力的作用不能快速的离开电极端子1，导致断开时间过长，增加了热失控的可能性。

现在将参照附图详细描述本发明的优选实施例。

[具体实施方式1]

该实施例为动力电池组在工作过程中，电极端子1位于动力电池组上表面的实施例。

如图1至图4所示，电极端子1被导电腔3密封连接起来，收集腔4设置在导电腔3下方，导电腔3的下侧设置有开口，并通过隔板6与收集腔4隔开，从导电腔3上方的导电介质添加孔7添加导电介质5，最后将密封塞子8密封至导电介质添加剂孔7上。

其中，所述隔板6的熔化温度为100℃-350℃，从而在电极端子连接结构过热温度达到100℃-350℃能够熔化，当然，所述隔板6的熔化温度还可以根据实际情况进行选择，以适应不同的需要。隔板6材料为聚丙烯PP、聚乙烯PE、塑料ABS、聚苯醚PPO、聚苯硫醚PPS、聚四氟乙烯PTFE、聚醚酮PEEK。液态导电介质5为液态导电金属或导电金属溶液，优选为水银或钾钠合金溶液。所述的导电腔3和收集腔4的材料为绝缘材料，优选为塑料、橡胶或陶瓷。当然，还可以有意地选择其中的一些透明的材料制造导电腔3和收集腔4，这样可以更方便进行检修。

电极端子1与导电腔3之间的连接，优选通过树脂与金属的结合工艺形成，例如，通过在成型摸具中预先放置电极端子1，2，再将熔化后的树脂浇注进成形摸具，从而可以将电极端子1，2和导电腔3相互结合在一起。可以按照如图2所示的那样，将两个电极端子1同时与树脂材料的导电腔3一体形成。也可以按照如图3所示的那样，将每个电极端子1与树脂材料的导电腔3的一半分别形成，然后，再将分别成型的导电腔3的两半连接起来，具体地，左边腔体9与电极端子1预先结合，右边腔体10与电极端子1预先结合，最终装配时，左边腔体9与右边腔体10再进行连接密封。腔体之间的连接包括热熔连接、胶连接、焊接连接等。

当正常工作时，电流从电极端子1流经液态导电介质5进行传导，由于导电介质5为液态，与电极端子1有足够的接触面积，能够保证电路的通畅；根据公式：

Q＝I²Rt

其中，Q为热量，I为电流，R为电阻，t为时间；

当电流I增加时，产生的热量Q将是以平方关系增长，所以当电池组发生短路、过充等异常时，会有较大的电流经过液态导电介质5，由于电流的增大，在电阻R不变的情况下，导电介质5将产生的热量的更大，温度迅速升高，当温度升高至一定情况下，隔板6熔化，导电介质5从导电腔3流至收集腔4，电极端子1之间没有导电介质5，电路断开，阻止了进一步的热发应，避免了热失控的产生。

从上可以看出，本发明通过改变电极端子1之间的电连接介质，将传统固态金属的刚性连接更改为常温液态导电介质5的柔性连接，通过有效密封的导电腔3，将液态导电介质5固定在电极端子1之间，从而在电动汽车行驶过程中，无论汽车发生晃动、震动、甚至是碰撞，均不能影响电极端子1的连接，从而保证了电极端子连接结构的可靠性，并且液态导电介质5的导电性能优良，从而可以优化电极端子连接结构的导电性能。当将该电极端子连接结构应用于动力电池组时，动力电池组的工作可靠性可以得到高度的保障。

此外，所述导电腔3的下侧设置有开口，并通过隔板6与收集腔4隔开，正常情况下，导电腔3与收集腔4彼此独立隔开、密封，当发生异常情况导致过流时，导电介质5将产生的热量的更大，温度迅速升高，从而将低熔点材料的隔板6熔化，当隔板6熔化之后，导电腔3与收集腔4连通。电极端子1之间的导电介质5在为液态，具有很好的流动性。另外，导电介质5是否流出导电腔体，取决于隔板6的熔化温度，为保证实现过流保护功能，可以通过选择隔板6的材料，将熔化温度设置的更低。同时在液态导电介质5流到收集腔4之后，不会跑到外部，仍在一个密封腔体内，因此不会造成其他副作用，可以重复利用导电介质5。

由此可见，本发明通过在电极端子1之间的液态导电介质5，使电极端子1的连接在满足正常导电的同时，具有高度的连接可靠性，并且能够在发生异常情况时实现过流熔断的功能，而且熔断温度更低，熔断速度更快。

[具体实施方式2]

该实施例为动力电池组在工作过程中，电极端子1位于动力电池组侧面的实施例。

如图5至图8所示，电极端子1被导电腔3密封连接起来，收集腔4设置在导电腔3下方，导电腔3与收集腔4之间有隔板6隔开，从导电腔3上方的导电介质添加孔7添加液态导电介质5，最后将密封塞子8密封至导电介质添加剂孔7上。

当电流增加时，液态导电介质5产生的热量的更大，温度迅速升高，当温度升高至一定情况下，隔板6熔化，导电介质5从导电腔3流至收集腔4，从而电极端子1之间没有液态导电介质5，电路断开，阻止了进一步的热发应，避免了热失控的产生。

从图中可以看出，在该实施例中，导电腔3的形状与具体实施方式1略有不同，该导电腔3的形状为类椭圆的腔体，此外，电极端子1插入导电腔3的位置也有所不同。但这并非本发明的本质区别，本发明的本质在于，通过改变电极端子1之间的电连接介质，使电极端子1的连接在满足传导电流的同时，具有高度的连接可靠性，并且能够在发生异常情况时起到过流熔断的作用，而且熔断温度更低，熔断速度更快。该实施例的原理与具体实施方式1是相同的，因而，对该实施方式的其他相同结构不再赘述。

本发明不限定于上述实施方式，在不改变发明目的的范围内，可通过适当变型来实施本发明。例如，导电腔3和收集腔4的形状等，均可以根据实际应用需要而采取相应的形状，本发明的保护范围应通过权利要求进行限定。

Claims (9)

1.一种电极端子连接结构，该电极端子连接结构包括相互连接的电极端子(1)，其特征在于，该电极端子连接结构还包括密封的导电腔(3)，该导电腔(3)内填充有液态导电介质(5)，所述电极端子(1)各自插入所述导电腔(3)内，通过所述液态导电介质(5)进行电连接。

2.根据权利要求1所述的电极端子连接结构，其特征在于，所述导电腔(3)的下侧形成有开口，该开口通过隔板(6)进行密封，所述隔板(6)在所述电极端子连接结构过热时能够熔化，以将所述液态导电介质(5)排出到所述导电腔(3)的外部。

3.根据权利要求2所述的电极端子连接结构，其特征在于，所述隔板(6)在所述电极端子连接结构的过热温度达到100℃-350℃时熔化。

4.根据权利要求3所述的电极端子连接结构，其特征在于，所述隔板(6)的材料为聚丙烯、聚乙烯、塑料、聚苯醚、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、或聚醚酮。

5.根据权利要求4所述的电极端子连接结构，其特征在于，所述电极端子连接结构还包括收集腔(4)，该收集腔(4)设置在所述导电腔(3)的下部，以在所述隔板(6)熔化时收集流出的所述液态导电介质(5)。

6.根据权利要求5所述的电极端子连接结构，其特征在于，所述导电腔(3)上侧形成有导电介质添加孔(7)，该导电介质添加孔(7)通过密封塞子(8)密封。

7.根据权利要求1至6任一项所述的电极端子连接结构，其特征在于，所述液态导电介质(5)为水银或钾钠合金溶液。

8.根据权利要求7所述的电极端子连接结构，其特征在于，所述导电腔(3)和所述收集腔(4)的材料为塑料、橡胶或陶瓷。

9.一种动力电池组，包括多个单体电池(2)，所述多个单体电池(2)通过电极端子(1)串联或并联连接，其特征在于，所述电极端子(1)采用权利要求1至8中任一项所述的电极端子连接结构进行电连接。

Images