CN102820448A

CN102820448A - 电池电芯连接装置

Info

Publication number: CN102820448A
Application number: CN2012101911101A
Authority: CN
Inventors: L.C.列夫; R.S.科奈尔; D.E.德拉特
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2012-12-12
Also published as: US20120315531A1; DE102012209468A1

Abstract

一种电池部件，包括具有不同金属的正和负端子的电化学电芯，所述电化学电芯位于密封包封结构中。基本上具有相同材料的正端子和负端子延伸到密封包封结构的外部。所提供的电池部件形成减少或消除不同金属露出焊缝的电池构造。还提供一种具有相同金属的露出互连构件的电池组件。

Description

电池电芯连接装置

技术领域

本发明涉及电化学电池模块，且特别地涉及具有焊接的电芯接片连结部的电池电芯堆叠结构或模块。

背景技术

多电芯电化学装置（也称为电池电芯堆叠结构或多电芯电池模块）可用于各种不同应用，包括为各种电子装置通提供电力、用于车辆推进等。尽管在过去的几世纪中常规的电池设计（例如碱性电池、伏打电堆和铅酸电池电池）已经用于许多家庭和工业应用，但是不断发展的电池类型（例如镍镉（NiCd）、镍金属氢化物（Ni-MH）、锂离子和锂离子聚合物电池）在很大程度上由于其优越的能量密度而尤其可以用于涌现出的电与混合动力气体/电动车推进应用。这样的电池通常可选择性地再充电，如可作为插电式电池充电或在再生制动事件期间在车辆上充电，取决于车辆的具体构造。

发明内容

一种电池部件，包括多个电化学电芯。每一个电化学电芯都具有各自的正电芯端子和各自的负电芯端子。包封结构限定了含有多个电化学电芯、正电芯端子、和负电芯端子的至少一个密封隔间。正包封端子从包封结构外部延伸到密封隔间中且与正电芯端子电连通。负包封端子从包封结构外部延伸到密封隔间中且与负电芯端子电连通。正包封端子和负包封端子都主要包括相同的金属化学元素。

该电池部件形成了一种电池构造，其没有相异金属的露出焊缝，这可以改善焊缝的质量且改善耐腐蚀性。进而，由于一种金属用于所有外部导电路径（即在密封隔间外部的所有导电路径），所以可以基于性能和成本效益来选择金属。例如，代替在外部导电路径中使用铜和铝，可以仅使用铝，其具有更高的每单元密度导电性且可以具有更高的每单元成本传导性。

因而，还提供一种电池组件。电池组件包括多个电池袋。每一个电池袋包括各自的袋状包封结构，其限定出各自的密封隔间、在包封结构内部的各自的电化学电芯、从各自的袋状包封结构外部延伸到各自密封隔间中的各自的正端子和从各自的袋状包封结构外部延伸到各自密封隔间中的各自的负端子。

多个导电构件操作性地互连电池袋，从而每一个电池袋的至少一个端子与另一电池袋的一个端子电连通。导电构件、正端子和负端子都包含相同的金属。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是包括多个电化学电芯的电池部件的示意性透视侧视图;

图2是具有多个电池部件的电池组件的示意性透视图，其基本上与图1的电池部件相同;和

图3是用于图2的部件的替换连接结构的示意性侧视图。

具体实施方式

参见图1，示意性地示出了电池部件10。电池部件10包括多个电化学电芯12、14、18。每一个电芯12、14、18具有各自的正电芯端子和各自的负电芯端子。更具体地，电芯12包括正电芯端子22和负电芯端子26;电芯14包括正电芯端子30和负电芯端子34;且电芯18包括正电芯端子38和负电芯端子42。

电池部件10还包括限定出至少一个密封的隔间的袋状包围结构46。在图1所示的实施例中，袋状包封结构46用柔性箔片或金属化聚合物膜形成，且限定出单个密封的隔间（在50处示出）。密封隔间50含有多个电化学电芯12、14、18，正电芯端子22、30、38和负电芯端子26、34、42。更具体地，电化学电芯12、14、18、正电芯端子22、30、38和负电芯端子26、34、42完全地包封在密封隔间50中。

电池部件10进一步包括正包封端子54和负包封端子58。正包封端子54从包封结构46外部延伸到密封隔间50中且与正电芯端子22、30、38电连通。更具体地，在所示实施例中，正电芯端子22、30、38和正包封端子54通过在密封隔间50内部的多个焊缝62彼此连接。

类似地，负包封端子58从包封结构46外部延伸到密封隔间50中且与负电芯端子26、34、42电连通。更具体地，在所示实施例中，负电芯端子26、34、42和负包封端子58通过在密封隔间50内部的多个焊缝66彼此连接。因而，多个电化学电芯12、14、18并联地互连。

正包封端子54和负包封端子58两者包含相同的金属，其通过消除或减少相异金属的露出焊缝的量而有助于电池构造。更具体地，正包封端子54主要包括金属化学元素，且负包封端子58主要包括与正包封端子54相同的金属化学元素。如在本文使用的，如果构件是金属化学元素质量的至少百分之五十，则构件“主要包括金属化学元素”。优选地，正包封端子54和负包封端子58为金属化学元素的质量的百分之八十到百分之一百。如果包封端子小于金属化学元素的百分之百，则成分的其余部分可以是合金元素或杂质。

正电芯端子22、30、38主要包括第一金属化学元素。负电芯端子26、34、42主要包括第二金属化学元素。在一个实施例中，其中电化学电芯是锂离子电芯，第一金属化学元素是铝且第二金属化学元素是铜。包封端子54、58的金属化学元素可以是铝、铜或另外的金属化学元素。

电池部件10有时可以被称为“电池袋”或“电池子组件”。“电池袋”可以包括要求保护的本发明范围内的一个或多个电化学电芯。在一个实施例中，电池袋包括17-20个电化学电芯。所示实施例中的电池袋包封结构46限定出单个密封隔间50，其含有电化学电芯12、14、18和焊缝62、66。然而，在要求保护的本发明的范围内，袋状包封结构可以限定出多个密封隔间。例如，在替换实施例中，袋状包封结构可以限定出第一密封隔间和第二密封隔间。电化学电芯设置在第一密封隔间中，且电芯端子从第一密封隔间延伸到第二密封隔间。包封端子从袋状包封结构的外部延伸到第二密封隔间中，在该处它们焊接到或以其他方式操作性地连接到电芯端子。还有，在要求保护的本发明的范围内，中间传导性构件可以将包封端子与密封隔间内部的电芯端子互相连接。

参见图2，其中相同的附图标记指示与图1相同的部件，电池组件70被示意性地示出。电池组件70包括多个电池袋10、110、210、310、410、510、610、710、810。所有电池袋10、110、210、310、410、510、610、710、810基本上与图1中以10所示的电池袋相同。由此，每一个电池袋都包括限定出各自的密封隔间的各自的袋状包封结构、在包封结构内部的各自的电化学电芯、从各自的袋状包封结构外部延伸到各自密封隔间中的各自的正端子和从各自的袋状包封结构外部延伸到各自密封隔间中的各自的负端子。

更具体地，电池袋110包括袋状包封结构146、正包封端子154和负包封端子158。电池袋210包括袋状包封结构246、正包封端子254和负包封端子258。电池袋310包括袋状包封结构346、正包封端子354和负包封端子358。电池袋410包括袋状包封结构446、正包封端子454和负包封端子458。电池袋510包括袋状包封结构546、正包封端子554和负包封端子558。电池袋610包括袋状包封结构646、正包封端子654和负包封端子658。电池袋710包括袋状包封结构746、正包封端子754和负包封端子758。电池袋810包括袋状包封结构846、正包封端子854和负包封端子858。

电池组件进一步包括多个导电构件74、78、82、86，其操作性地互相连接电池袋10、110、210、310、410、510、610、710、810，从而每一个电池袋的至少一个端子与另一电池袋的一个端子电连通。导电构件74、78、82、86、正端子54、154、254、354、454、554、654、754、854和负端子58、158、258、358、458、558、658、758、858都主要包括相同的金属化学元素，例如铝。

在所示实施例中，电池袋10、110、210形成第一多个电池袋;电池袋310、410、510形成第二多个电池袋;和电池袋610、710、810形成第三多个电池袋。第一多个电池袋，即电池袋10、110、210，操作性地并联连接到彼此，形成第一电池包90;第二多个电池袋，即电池袋310、410、510，操作性地并联连接到彼此，形成第二电池包94;和第三多个电池袋，即，电池袋610、710、810，操作性地并联连接到彼此，形成第三电池包98。

更具体地，在所示实施例中，正端子54、154、254、354、454、554、654、754、854和负端子58、158、258、358、458、558、658、758、858是柔性或可弯曲的接片。电池袋10、110、210的正包封端子54、154、254被弯曲为接触且焊接到彼此以及导电构件74，且电池袋10、110、210的负包封端子58、158、258被弯曲为接触且焊接到彼此以及导电构件78，且由此电池袋10、110、210并联互连。类似地，电池袋310、410、510的正包封端子354、454、554焊接到彼此和导电构件78，且电池袋310、410、510的负包封端子358、458、558焊接到彼此和导电构件82，且由此电池袋310、410、510以并联方式互连。电池袋610、710、810的正包封端子654、754、854焊接到彼此和导电构件82，且电池袋610、710、810的负包封端子658、758、858焊接到彼此和导电构件86，且由此电池袋610、710、810以并联方式互连。

导电构件78提供第一电池包90的负包封端子58、158、258与第二电池包94的正包封端子354、454、554之间的电连通，且由此导电构件78串联连接第一电池包90和第二电池包94。类似地，导电构件82提供第二电池包94的负包封端子358、458、558和第三电池包98的正包封端子654、754、854之间的电连通，且由此导电构件82串联连接第二电池包94和第三电池包98。其他电池包（未示出）可以经由导电构件74和86串联连接到第一、第二和第三电池包90、94、98。

在所示实施例中，导电构件74、78、82、86是U形母线条。在要求保护的本发明的范围内导电构件可以具有其他形状。例如，在要求保护的本发明的范围内，母线条也可以是开口箱体、开口端部或封闭的。还有，在要求保护的本发明的范围内，端子本身可以被认为是操作性地互相连接电池袋的“导电构件”。例如，在替换实施例中，一个电池包的端子被直接地焊接到另一堆叠结构的端子，由此消除在74、78、82和86所示的U形母线条。参见图3，其中相同的附图标记指示与图1和2中相同的部件，负端子58、158、258示出为直接地焊接在一起而没有中间的母线条。

铝比铜具有更高的每单元密度传导性，由此通过使用铝用于端子之间的所有暴露的电连接，与使用铜和铝的电连接的电池相比，电池的质量被减小。铝也可以具有比铜更高的每单元成本导电性，且由此与使用铜和铝的电连接的电池相比，电池的成本可以减小。可能希望用铜或镍涂覆铝构件，用于侵蚀保护。本文提供的电池组件还允许使用各种焊接技术以将端子彼此连接和/或连接到母线条。例如，除了超声波焊接，也可以采用电阻焊和激光焊。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims

1.一种电池部件，包括:

多个电化学电芯，每一个电芯具有各自的正电芯端子和各自的负电芯端子;

包封结构，限定了含有多个电化学电芯、正电芯端子、和负电芯端子的至少一个密封隔间;

正包封端子，从包封结构的外部延伸到所述至少一个密封隔间中且与正电芯端子电连通;和

负包封端子，从包封结构的外部延伸到所述至少一个密封隔间中且与负电芯端子电连通;

其中正包封端子主要包括金属化学元素;和

其中负包封端子主要包括与正包封端子相同的金属化学元素。

2.如权利要求1所述的电池部件，其中负包封端子焊接到所述至少一个密封隔间内部的负电芯端子;和

其中正包封端子焊接到所述至少一个密封隔间内部的正电芯端子。

3.如权利要求2所述的电池部件，其中每一个负电芯端子主要包括与正和负包封端子相同的金属化学元素;和

其中每一个正电芯端子主要包括与正和负包封端子的金属化学元素不同的另一种金属化学元素。

4.一种电池组件，包括:

多个电池子组件，每一个子组件包括限定出各自的密封隔间的各自的包封结构、在包封结构内部的各自的电化学电芯、从各自的包封结构外部延伸到各自密封隔间中的各自的正端子和从各自的包封结构外部延伸到各自密封隔间中的各自的负端子；和

多个导电构件，操作性地互连电池子组件，从而每一个电池子组件的至少一个端子与另一电池子组件的一个端子电连通;

其中每一个导电构件、正端子和负端子都包含合金，该合金主要包括金属化学元素。

5.如权利要求4所述的电池组件，其中多个电池子组件包括第一多个电池子组件和第二多个电池子组件;其中第一多个电池子组件操作性地并联连接到彼此，以形成第一电池包;其中第二多个电池子组件操作性地连接到彼此，以形成第二电池包。

6.如权利要求5所述的电池组件，其中第一电池包和第二电池包通过至少一个导电构件彼此串联连接。

7.如权利要求6所述的电池组件，其中所述至少一个导电构件是母线条。

8.如权利要求7所述的电池组件，其中母线条是U形的。

9.如权利要求7所述的电池组件，其中所述金属化学元素是铝。

10.如权利要求6所述的电池组件，其中第一电池包的正端子操作性地直接连接到第二电池包的负端子。