CN105449145A - 一种锂离子电池的极耳激光焊接结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了属于锂离子电池的极耳连接技术领域的一种激光焊接结构，该结构包括下列零部件：端部夹板、电池框架、方铝条、采集安装板、极耳连接板、与极耳引出板和极柱等，该结构可以实现锂离子电池的极耳串并联连接和电池的成组连接。该结构相对以往的锁螺栓连接极耳的方式可靠性更高，组装便捷，效率高，连接内阻更小，稳定性更好而且连接更牢固，在组成电池模组时还可以有效的防止电池的松动，可耐受道路车辆等情况下的振动和冲击。

Description

一种锂离子电池的极耳激光焊接结构

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池组合和电池组，该结构适用于铝塑膜外壳锂离子电池的组装，也适宜于其它动力电池的组装。

背景技术

随着能源和环境问题的日益严峻，在节能减排、绿色信贷、绿色证券等产业政策和市场的推动下，电动汽车正在渐渐的引起社会和政府的重视，电动汽车也将成为未来汽车行业的一大分支。电动汽车核心技术之一是电池系统。而电池的成组技术是决定该系统是否可用的技术关键。

从现有电池技术和成本考虑，目前锂离子电池最适合用于电动汽车，所以锂离子电池的发展影响着电动汽车今后的发展趋势。这也让锂离子电池的应用领域从传统的便携式消费电子类的小功率产品逐步扩展到电动汽车等大功率产品。

然而目前，锂离子电池极耳基本都是通过锁螺栓的方式连接，这样繁琐的工艺不仅浪费了大量的人力物力，连接内阻也很大，而且极耳连接板的材料也很单一，基本都是采用铜板连接，因为锂电池单体本身的重量问题也一直是一个迫切需要解决的问题，再采用几个毫米厚的铜板和螺栓连接更加大了整个电池系统的重量。

由于新能源汽车行驶工况复杂，而且经常发生振动和冲击现象，车辆的寿命要在5年以上，因此对于电池系统的耐振动和耐冲击等要求较高，本发明重点研究电池系统中电池的极耳激光焊接结构，解决了在车辆运行中电池容易因为螺栓的松动而松动的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种锂离子电池的极耳激光焊接结构，用于将数个单体电池连接成电池组，该结构包括：

电池框架、端部夹板、固定部件、方铝条、采集安装板、极耳连接板，其中电池框架为多个，每两个电池框架之间设置有单体电池，在最外侧的电池框架的外端部设置端部夹板，电池框架和端部夹板通过固定部件串联固定，在每两对电池组合框架之间形成的卡槽处装上方铝条，用于连接单体电池的极耳，每两个单体电池之间装上采集安装板，在每个采集安装板的上方设置有极耳连接板，该极耳连接板具有可覆盖所述采集安装板两侧的两个方铝条的宽度，相邻单体电池的极耳通过方铝条和极耳连接板激光焊接在一起。

其中，将极耳向方铝条的方向垂直折弯90度并叠压在方铝条上；极耳连接板叠压覆盖在折弯后的极耳上用于激光焊接；极耳连接板包括：采集安装板上方设置的极耳连接板，可覆盖采集安装板两侧的两个方铝条；和，最外侧的两个极耳连接板，覆盖最外侧的方铝条和端部夹板；固定部件优选为丝杆以及锁螺母。

其中，该结构还包括极耳引出板、极耳引出板垫板、极耳引出板压板，最外侧的极耳连接板连接有极耳引出板，极耳引出板上面和下面分别有极耳引出板垫板和极耳引出板压板通过锁螺栓的方式支撑和固定并且将极柱压合使其固定不动。

一种锂离子电池成组的激光焊接结构，用于将数个单体电池连接成电池组，具体方法是将多个已经内置在每对组合框架之间的单体电池通过端部夹板和丝杆串联连接起来并夹紧固定成组，并使每个单体电池的正、负极极耳弯折90°，然后按照具体的串并联要求将相邻单体电池的正极极耳、负极极耳通过安装方铝条极耳连接板等零件焊接在一起。所述的极耳连接板材料为MATERION公司生产的铜铝复合材料，其组分构成为50％的铜板，50％的铝板，焊接时铜极耳对铜板焊接，铝极耳对铝板焊接。极耳引出板的材料优选为铜板。

本发明还提供了一种使用上述的锂离子电池极耳激光焊接结构形成的电池组。

本发明的锂离子电池组合框架为二片电池框架夹一个单体电池的组合方式，将电池夹在了外框架内，电池与电池之间不直接接触，保证了电池在极端条件下也不会通过铝塑膜外壳锂离子电池外框架短路而造成危险。电池框架之间有定位销及安装孔，可以保证铝塑膜外壳锂离子电池任意的组合起来，可以实现工业化生产。

由于新能源车辆的不同，对电池的规格需求也不尽相同，可由单一电池通过不同的串并联组合组成不同规格的电池模块和电池系统，以满足不同车辆的要求，本发明采用的锂离子电池外框架组装电池可以使一种锂离子电池任意的进行串、并联组合，同时保证生产的连续性和工艺的可操作性。这样易形成产品的标准化和系列化。

本发明通过一种有效的设计，利用锂离子电池组合框架组成的电池模块具有良好的散热功能。

本发明通过设计，利用锂离子电池组合框架保证可有效吸收电池的膨胀。本发明的有益效果为：本发明结构中的激光焊接工艺，不仅能够解决很多难焊的材料，并且构件的变形小，接头质量高，重现性好，激光焊能够实施局部微小范围的加热，特别适用于不同材料之间的焊接，它具有能量密度高，焊接速度快，热影响区小和工件变形小等一系列优点，可以满足锂电池的特殊的焊接要求。采用这样的电池成组连接方法，由于可以尽量减少螺栓的使用量，因此，可以实现单体电池的可靠、稳定的连接，不仅为以后的完全自动化生产做好了充足的准备，同样这也解决了锂电池的安全使用问题。这样的成组方式非常方便简洁，利于维护，充分的延长了电池的寿命，适合车辆的充电、放电，进一步满足了新能源电动汽车的要求；对国内电动汽车产业化、绿色化和高新化起到了重要的推进作用。该结构相对以往的锁螺栓连接极耳的方式可靠性更高，组装便捷，效率高，连接内阻更小，稳定性更好而且连接更牢固，在组成电池模组时还可以有效的防止电池的松动，可耐受道路车辆等情况下的振动和冲击。

附图说明

图1：一对锂离子电池框架内置一支单体电池的示意图。

图2：经端部夹板固定的2P24S的电池模块示意图。

图3：安装方铝条并且极耳折90度示意图。

图4：安装采集安装板示意图。

图5：安装极耳引出板和极耳连接板示意图。

图6：一种锂离子电池的极耳激光焊接结构图。

图中标号：1.电池框架；2.方铝条；3.采集安装板；4.极耳连接板；5.极耳引出板；6.极耳引出板垫板；7.极耳引出板压板；8.端部夹板；9.丝杆。

具体实施方式

下面的实施例(以2P24S8Ah电池为例)可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1一种锂离子电池的极耳激光焊接结构，其主要包括如下零部件：

1.电池框架

2.方铝条

3.采集安装板

4.极耳连接板

5.极耳引出板

6.极耳引出板垫板

7.极耳引出板压板

8.端部夹板

9.丝杆

10.极柱

如图1所示，两个电池框架1组合起来内置一支单体电池；48对电池框架用四根丝杆9串联起来，并在最外侧的电池框架的外侧用两个端部夹板8用锁螺母以锁螺栓的方式夹紧固定成组，如图2所示。在每两对电池框架之间形成的卡槽处装上方铝条2，为了将两支单体电池并联起来，将极耳向方铝条的方向垂直折弯90度并叠压在方铝条上，以此类推，如图3所示，在每两个单体电池之间装上采集安装板3，如图4所示，最后，在每个采集安装板3的上方设置有极耳连接板4，覆盖两侧的方铝条2；最外侧的极耳连接板4覆盖最外侧的方铝条2和端部夹板8、并连接有极耳引出板5(如图5所示)，极耳引出板5上面和下面分别有极耳引出板垫板6和极耳引出板压板7通过锁螺栓的方式支撑和固定并且将极柱压合使其固定不动。

本发明系统中的锂离子电池组合框架在组装电池时保证电池有效固定，可防止振动冲击对电池的伤害，同时将电池包裹在电池模块内避免电池组装过程中及在电池系统内安装时对电池本体的伤害。

电池组主要应用于电动汽车上，因此本系统要满足车辆的安全要求，保证足够好的绝缘及防火、防振性能，本发明通过合理的选材和工艺，保证符合车辆及电池的安全要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种锂离子电池的极耳激光焊接结构，用于将数个单体电池连接成电池组，其特征在于，该结构包括：

电池框架(1)、端部夹板(8)、固定部件、方铝条(2)、采集安装板(3)、极耳连接板(4)，其中电池框架(1)为多个，每两个电池框架之间设置有单体电池，在最外侧的电池框架的外端部设置端部夹板(8)，电池框架(1)和端部夹板(8)通过固定部件串联固定，在每两个电池框架之间形成的卡槽处装上方铝条(2)，用于连接单体电池的极耳，每两串单体电池之间装上采集安装板(3)，采集安装板(3)的上方设置有极耳连接板(4)，相邻单体电池的极耳通过方铝条(2)和极耳连接板(4)激光焊接在一起。

2.如权利要求1所述的极耳激光焊接结构，其特征在于，将极耳向方铝条(2)的方向垂直折弯90度并叠压在方铝条(2)上。

3.如权利要求1或2所述的极耳激光焊接结构，其特征在于，极耳连接板(4)包括：采集安装板上方设置的极耳连接板(4)，可覆盖采集安装板(3)两侧的两个方铝条(2)；和，最外侧的两个极耳连接板(4)，覆盖最外侧的方铝条(2)和端部夹板(8)；其中，极耳连接板(4)叠压在折弯后的极耳上用于激光焊接。

4.如权利要求1所述的极耳激光焊接结构，其特征在于，固定部件为丝杆(9)以及锁螺母。

5.如权利要求1-4任一权利要求所述的极耳激光焊接结构，其特征在于，还包括极耳引出板(5)、极耳引出板垫板(6)、极耳引出板压板(7)，最外侧的极耳连接板(4)连接有极耳引出板(5)，极耳引出板(5)上面和下面分别有极耳引出板垫板(6)和极耳引出板压板(7)通过锁螺栓的方式支撑和固定并且将极柱压合使其固定不动。

6.根据权利要求1所述的极耳激光焊接结构，其特征在于：所述极耳连接板(4)材料为铜铝复合材料，其组分构成为50％的铜板，50％的铝板，焊接时铜极耳对其铜板部分焊接，铝极耳对其铝板部分焊接。

7.根据权利要求1所述的极耳激光焊接结构，其特征在于：极耳引出板材料(5)为铜板。

8.使用权利要求1至7任意一个权利要求所述的锂离子电池极耳激光焊接结构形成电池组。